有机化学研究手段的发展是什么?

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有机化学的研究方法就是根据研究需要,利用结构和机理来设计预测一个变化,通过实验和分析检测来验证结果,并对设计进行反馈修正。

有机化学研究手段的发展经历了从手工操作到自动化、计算机化,从常量到超微量的过程。

20世纪40年代前,用传统的蒸馏、结晶、升华等方法来纯化产品,用化学降解和衍生物制备的方法测定结构。后来,各种色谱法、电泳技术的应用,特别是高压液相色谱的应用改变了分离技术的面貌。

中高压液相色谱色谱分离层析系统

Martin 和 Synge在1941年就提出高效液相色谱的设想,然而直到60年代后期,由于各种技术的发展,高效液相色谱才付诸实现。这种色谱技术曾被称为高速液相色谱、高压液相色谱,目前使用最多的名称是高效液相色谱。高效液相色谱已经广泛地应用,成为一项不可缺少的技术。各种光谱、能谱技术的使用,使有机化学家能够研究分子内部的运动,使结构测定手段发生了*性的变化。

电子计算机的引入,使有机化合物的分离、分析方法向自动化、超微量化方向又前进了一大步。带傅里叶变换技术的核磁共振谱和红外光谱又为反应动力学、反应机理的研究提供了新的手段。这些仪器和X射线结构分析、电子衍射光谱分析,已能测定微克级样品的化学结构。用电子计算机设计合成路线的研究也已取得某些进展。有机化学研究最重要的研究工具就是核磁共振。现代有机化学研究脱离了核磁共振简直难以想象。核磁共振就是有机化学的眼睛。核磁共振的出现也给有机化学研究带来了一场*:反应研究第一次可以在克以下进行。核磁和质谱结合的话,基本上元素分析就显得多余了,于是一些传统的分析手段也*退出历史舞台。

核磁共振设备未来有机化学的发展首先是研究能源和资源的开发利用问题。迄今我们使用的大部分能源和资源,如煤、天然气、石油、动植物和微生物,都是太阳能的化学贮存形式。今后一些学科的重要课题是更直接、更有效地利用太阳能。

对光合作用做更深入的研究和有效的利用,是植物生理学、生物化学和有机化学的共同课题。有机化学可以用光化学反应生成高能有机化合物,加以贮存;必要时则利用其逆反应,释放出能量。另一个开发资源的目标是在有机金属化合物的作用下固定二氧化碳,以产生无穷尽的有机化合物。这几方面的研究均已取得一些初步结果。

其次是研究和开发新型有机催化剂,使它们能够模拟酶的高速、高效和温和的反应方式。这方面的研究已经开始,今后会有更大的发展。

20世纪60年代末,开始了有机合成的计算机辅助设计研究。今后有机合成路线的设计、有机化合物结构的测定等必将更趋系统化、逻辑化。

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