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| 21世紀物理有機化學(xué)的發(fā)展與展望(一) | |||
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| 物理有機化學(xué)起源于20世紀初，在20世紀經(jīng)歷了不同的發(fā)展階段，但大多以理論研究為主，其在21世紀的發(fā)展發(fā)展則更側(cè)重于與其他學(xué)科的交叉滲透，如2002年度國家自然科學(xué)基金一等獎就是為了表彰幾位學(xué)者用物理有機化學(xué)的方法對生命體系的研究，在將來的發(fā)展中它與生命科學(xué)和材料科學(xué)的交叉滲透仍會有很大的發(fā)展空間。
物理化學(xué)是以物理的原理和實驗技術(shù)為基礎(chǔ),研究所有物質(zhì)體系的化學(xué)行為的原理、規(guī)律和方法的學(xué)科.涵蓋了從微觀到宏觀對物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系規(guī)律、化學(xué)過程機理及其控制的研究,它是化學(xué)以及在分子層次上研究物質(zhì)變化的其他學(xué)科的理論基礎(chǔ).隨著科學(xué)的迅速發(fā)展和各學(xué)科之間的相互滲透,逐步形成了若干分支學(xué)科:化學(xué)熱力學(xué)、化學(xué)動力學(xué)、結(jié)構(gòu)化學(xué)、液體界面化學(xué)、催化化學(xué)、電化學(xué)、量子化學(xué)等.
?物理化學(xué)是以物理的原理和實驗技術(shù)為基礎(chǔ)，研究化學(xué)體系的性質(zhì)和行為，發(fā)現(xiàn)并建立化學(xué)體系中特殊規(guī)律的學(xué)科。?涵蓋了從微觀到宏觀對物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系規(guī)律、化學(xué)過程機理及其控制的研究,它是化學(xué)以及在分子層次上研究物質(zhì)變化的其他學(xué)科的理論基礎(chǔ).隨著科學(xué)的迅速發(fā)展和各學(xué)科之間的相互滲透,逐步形成了若干分支學(xué)科:化學(xué)熱力學(xué)、化學(xué)動力學(xué)、結(jié)構(gòu)化學(xué)、液體界面化學(xué)、催化化學(xué)、電化學(xué)、量子化學(xué)等.
物理有機化學(xué)在21世紀的研究成果主要是由蘭州大學(xué)劉中立教授主持，南開大學(xué)程津培院士、中國科學(xué)院上海有機化學(xué)研究所蔣錫夔院士、中國科學(xué)院理化研究所佟振合院士和中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)劉有成院士共同參與的項目取得的，并且?guī)孜粚W(xué)者因此還獲得了2002年度國家自然科學(xué)獎一等獎。該項目利用物理有機化學(xué)的理論和方法對與生命體系相關(guān)的化學(xué)問題進行了深入細致的研究。研究內(nèi)容涉及電子轉(zhuǎn)移、自由基化學(xué)、超分子化學(xué)， 一氧化氮轉(zhuǎn)移等在生命體系中起重要作用的化學(xué)過程。通過該項目的實施，取得了以下重要進展：
(1)詳細研究了輔酶模型化合物NADH的還原反應(yīng)機理，并應(yīng)用手性輔酶模型化合物NADH進行了不對稱環(huán)丙烷化反應(yīng)。用Marcus理論研究了哌啶氧銨鹽與酚噻嗪衍生物的電子轉(zhuǎn)移反應(yīng)，并將單電子轉(zhuǎn)移反應(yīng)應(yīng)用于生源合成的研究。b-環(huán)糊精衍生物(NBCD)設(shè)計合成了既是電子受體又是底物受體的輔酶模型分子，并研究了其與萘衍生物形成的超分子體系的電子轉(zhuǎn)移反應(yīng)。
(2)對含有取代基自旋離域效應(yīng)參數(shù)和極性參數(shù)的雙參數(shù)方程進行了原創(chuàng)性的系統(tǒng)研究， 考察了其與有機化合物光譜性質(zhì)的相關(guān)性應(yīng)用各種光譜手段研究了有機分子的簇集，解簇集作用以及分子簇集體內(nèi)的電子，能量轉(zhuǎn)移。利用分子間氫鍵以及給體-受體相互作用合成、組裝了若干新的輪烷及索烴超分子體系。
(3)應(yīng)用一系列由剛性鏈段連接的給體-受體超分子體系，通過光譜方法的研究，進一步證實通過s鍵進行分子內(nèi)的電子轉(zhuǎn)移及能量轉(zhuǎn)移。利用膠束等超分子體系中的電子、能量轉(zhuǎn)移以及光化學(xué)轉(zhuǎn)換，獲得了超長壽命的電荷分離態(tài)， 并研究了該體系的光電轉(zhuǎn)換性能．利用雙光束驅(qū)動以及開鏈冠醚為離子傳輸體，研究了超分子體系中離子的跨膜傳輸，提高了離子傳輸?shù)男省Ｒ阅遗莸瘸肿芋w系為微反應(yīng)器，實現(xiàn)了分子內(nèi)環(huán)化，烯烴光敏氧化等有機反應(yīng)的高選擇性控制。
(4)首次設(shè)計合成了6個系列的模型化合物，并定量測定了N-NO鍵，S-NO鍵，O-NO鍵以及Co一NO鍵的均裂能和異裂能。通過比較，對于NO親合勢的變化規(guī)律，結(jié)構(gòu)效應(yīng)以及NO轉(zhuǎn)移的趨勢，方向等獲得了規(guī)律性的認識。以此為基礎(chǔ)，研究了若干體系中NO轉(zhuǎn)移的機理以及電子轉(zhuǎn)移對于Y-NO(Y=N，S，O，Co等)鍵的活化作用。
(5)應(yīng)用ESR等技術(shù)研究了若干綠茶多酚以及香豆素衍生物的抗氧化作用以及它們與α-生育酚的抗氧化協(xié)同作用。詳細研究了膠束體系中α-生育酚抗氧化-促氧化作用的相互轉(zhuǎn)化機理，并測得在膠束中促氧化反應(yīng)的速率常數(shù)。合成了白藜蘆醇類似物，研究了它們的抗氧化作用以及抗癌作用[。
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