合成化學[化學分支]

簡介

合成化學（Chemical synthesis），又稱化學合成，合成化學是有機化學、無機化學、藥物化學、高分子化學、材料化學等學科的基礎和核心。本課程主要介紹當今無機合成和有機合成領域的新概念和新方法。有機合成部分主要講授有機合成與路線設計的的基本知識、現代有機合成方法、綠色合成化學、仿生合成等。無機合成部分主要講授 高溫合成、低溫固相合成化學、水熱與溶劑熱合成、無機材料的高壓合成與技術、 CVD 在無機合成與材料製備中的套用、微波與電漿下的無機合成、配位化合物的合成化學、簇合物的合成化學、金屬有機化合物的合成化學、多孔材料的合成化學、陶瓷材料的製備化學、無機膜的製備化學、合成晶體等。

在化學中，合成化學是以得到一種或多種產物為目的而進行的一系列化學反應。合成通常表現為通過物理或化學方法操縱的一步或多部反應。在現代的實驗室套用中，合成通常暗示整個過程可靠、可被重複且可於多個實驗室中套用。

歷史發展

古代的鍊金術士和煉丹術士是現代合成化學家的先驅，然而他們雖積累了一些經驗，但教訓也是很慘痛的。17世紀，出現了現代化學的萌芽，但直到19世紀初，還流行一些錯誤的觀點。例如，當時錯誤地認為“從生物體內分離出來的物質是由一種神秘的‘活力’所創造的，因此叫有機物（有生機之物），以區別於從礦物中分離出來的無機物（無生機之物）”，“有機物不能從無機物來製造，不可能人工合成”。這種觀點曾一度統治著化學界，阻礙著化學的發展。1828年，德國化學家維勒（F. Wohler 1800—1882）用人工方法從五機物合成了人尿中的尿素。之後有更多的有機物被合成，1845年合成了醋酸，1854年合成了油脂等，這時“活力論”才徹底被否定了，人類終於突破了有機物不能由人工合成的禁區。從此，有機化學進入了合成的時代。

20世紀以來，合成化學在其他學科的推動下得到了很大的發展，為科學研究和新材料的來源等開拓了新的領域。人們了解了分子的結構、性能，有可能合成各種各樣的有機物。在研究了繭絲結構後，經長期探索，於1928年成功地合成了“人造繭絲”，即現在說的尼龍絲。這一發明，促進了有機高分子合成化學的發展，20世紀三四十年代後，陸續合成了很多有機高分子材料，製成了很多新的產品，如塑膠、橡膠、纖維、塗料、香料、黏結劑、離子交換樹脂等等，用於工農業、國防以及人民生活等方面。

意義

無機合成為發展有無機材料等方面提供了美好的前景。新型無機材料已廣泛套用於國民經濟的各個領域，如耐高溫、耐高壓、耐低溫、光學、電學、磁性、超導、儲能與能量轉換材料等，以及促進石油化工發展的催化材料。近幾十年來，發展了一系列質量小、強度高、耐熱性能好的無機纖維，如硼纖維、碳纖維等，同時還合成了氮化矽陶瓷、氮化硼陶瓷等耐高溫材料。人們還把各類陶瓷與金屬、無機纖維等做成複合材料，用途更加廣泛。

合成化學提供的新材料，使空間技術、原子能工業、海洋資源開發等得到進一步發展。登上月球的太空人的宇宙服，是由合成材料製成的；製取濃縮的鈾235；所需耐腐蝕的含氟材料也是合成的；在高子交換樹脂基礎上發展起來的離子交換膜，在淡化海水、人造腎、藥物的定時釋放等方面都起著很重要的作用。

合成化學也促進了農業現代化。合成氨製成化肥，以及生產的植物生長調節劑（如矮壯劑、除草劑、催熟劑等）和各種農藥，如化學合成的第三代農藥──昆蟲激素等，提高了農業產量。

合成化學提供了很多藥物生產的新途徑，合成了磺胺類、抗生素類、維生素類以及口服避孕藥等。現在很多鎮痛劑、麻醉劑、防腐劑、催眠劑等都是合成出來的。合成化學與生物學、物理學等學科的密切配合，預計將來在征服疾病如癌症、精神病，以及控制遺傳，延長人類的壽命等方面會發揮重要作用。

1965年，我國在世界上首次合成了由51個胺基酸組成的具有生命活性的蛋白質——結晶牛胰島素。到20世紀80年代，我國又在世界上首次合成了一種具有與天然分子化學結構相同和完整生物活性的核糖核酸（酵母丙氨酸轉移核糖核酸），這標誌著人類在探索生命科學的歷程中向前邁進了重要的一步。

用化學方法還可以合成寶石、鑽石，如手錶中的紅寶石就是摻有一些金屬鉻的氧化鋁。

評價

總之，合成化學不僅可以仿製自然界存在較少的物質，而且還創造了很多自然界不存在的物質，對科學的發展和人類的進步起著非常重要的作用。