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德国植物化学有哪些

发布时间:2023-04-28 12:56:43

㈠ 德国有哪些着名的研究植物化学的学者或是专家

李比希,

他最重要的贡献在于农业和生物化学,他创立了有机化学。因此被称为“化学之父”。作为大学教授他发明了现代面向实验室的教学方法,因为这一创新,他被誉为历史上最伟大的化学教育家之一。他发现了氮对于植物营养的重要性,因此也被称为“肥料工业之父”

详见:http://ke..com/view/5660.htm

㈡ 中外着名的植物学家及着作

林奈
林奈(Linnaeus,Carolus)是瑞典植物学家、冒险家,首先构想出定义生物属种的原则,并创造出统一的生物命名系统。

17世纪后,随着科学技术的发展,博物学家搜集到大量的动物。植物和化石等标本。在1600年,人们知道了约6000种植物,而仅仅过去了100年,植物学家又发现了12000个新种。到了18世纪,对生物物种进行科学的分类变得亟为迫切。林奈正是生活在这一科学发展新时期的一位杰出的代表。

林奈1707年生于瑞典。林奈的父亲是一位乡村牧师,他对园艺非常爱好,空闲时精心管理着花园里的花草树木。幼时的林奈,受到父亲的影响,十分喜爱植物,他曾说:"这花园与母乳一起激发我对植物不可抑制的热爱。"八岁时得“小植物学家”的别名。林奈经常将所看到的不认识的植物拿来询问其父,他父亲也一一详尽地告诉他。有时林八岁时得“小植物学家”的别名。问过父亲以后不能全部记住,而出现重复提问的现象,对此,其父则以"不答复问过的问题"来督促林奈加强记忆,使他的记忆力自幼就得到了良好的锻炼,他所认识的植物种类也越来越多。在小学和中学,林奈的学业不突出,只是对树木花草有异乎寻常的爱好。他把时间和精力大部分用于到野外去采集植物标本及阅读植物学着作上。

从1727年起,林奈先后进入龙得大学和乌普萨拉大学学习。在大学期间,林奈系统地学习了博物学及采制生物标本的知识和方法。他充分利用大学的图书馆和植物园进行植物学的学习。1732年,林奈随一个探险队来到瑞典北部拉帕兰地区进行野外考察。在这块方圆7401千米(4600英里)的荒凉地带,他发现了100多种新植物,收集了不少宝贵的资料,调查结果发表在他的《拉帕兰植物志》中。1735年,林奈周游欧洲各国,并在荷兰取得了医学博士学位。在欧洲各国他结识了那里的一些着名的植物学家和得到了国内所没有的一些植物标本。在国外的3年是林奈一生中最重要的时期,是他学术思想成熟、初露锋芒的阶段。例如,他的《自然系统》就是在1735年出版的。在此书中,林奈首先提出了以植物的生殖器官进行分类的方法。1738年林奈回到故乡,他回到母校乌普萨拉大学任教,着书立说,直到1778年去世。从1741年起,他担任植物学教授,潜心研究动植物分类学,在此后的20余年里,共发表了180多种科学论着,特别是1753年发表的《植物种志》一书,是他历时七年的年的心血结晶,在这部着作中共收集了5938年植物,用他新创立的“双名命名法”对植物进行统一命名。

林奈在生物学中的最主要的成果是建立了人为分类体系和双名制命名法。在他看来:"知识的第一步,就是要了解事物本身。这意味着对客观事物要具有确切的理解;通过有条理的分类和确切的命名,我们可以区分开认识客观物体……分类和命名是科学的基础。"《自然系统》一书是林奈人为分类体系的代表作。在林奈以前,由于没有一个统一的命名法则,各国学者都按自己的一套工作方法命名植物,致使植物学研究困难重重。其困难主要表现在三个方面:一是命名上出现的同物异名、异物同名的混乱现象;二是植物学名冗长;三是语言、文字上的隔阂。林奈依雄蕊和雌蕊的类型、大小、数量及相互排列等特征,将植物分为24纲、116目、1000多个属和10 000多个种。纲、目、属、种的分类概念是林奈的首创。林奈用拉丁文定植物学名,统一了术语,促进了交流。他采用双名制命名法,即植物的常用名由两部分组成,前者为属名,要求用名词;后者为种名,要求用形容词。例如,银杏树学名为GINKGO BILOBA,L.GIKGO是属名,是名词;biloba是种名,是形容词;第三个字母,则是定名者姓氏的缩写,L为林奈(linne)的缩写。结合命名,林奈规定学名必须简化,以12个字为限,这就使资料清楚,便于整理,有利于交流。林奈的植物分类方法和双名制被各国生物学家所接受,植物王国的混乱局面也因此被他调理得竟然有序。他的工作促进了植物学的发展,林奈是近代植物分类学的奠基人。

林奈能取得这些成就,是因为他对植物的特殊感情和好学精神,具有广博的经历以及有利的学习、深造条件等,还在于他重视前人的工作,虚心取人之长并加以发展。如在1729年,林奈读到法国植物学家维朗特着的《花草的结构》一书,受到启发,他根据植物的雌蕊和雄蕊的数目进行植物分类。再如,古希腊时的亚里士多德建立的动、植物命名法规已经具有双名制的萌芽,只是到了林奈才将双名制完善和推广。

林奈的最大功绩是把前人的全部动植物知识系统化,摒弃了人为的按时间顺序的分类法,选择了自然分类方法。他创造性地提出双名命名法,包括了8800多个种,可以说达到了“无所不包”的程度,被人们成为万有分类法,这一伟大成就使林奈成为18世纪最杰出的科学家之一。

18世纪生物学的进步是和林奈紧紧相连的。瑞典政府为纪念林奈这位杰出的科学家,先后建立了林奈博物馆、林奈植物园等,并于1917年成立了瑞典林奈学会。





布朗
(1773-1858)
[ 2005-03-12 ]
布朗是英国着名植物学家,1773年12月21日生于苏格兰的蒙特罗斯,长期从事植物分类学研究。1827年,他在用显微镜观察水中悬浮的花粉粒子时,发现粒子在无外力作用下,总不停地运动。进一步发现悬浮在液体或气体中的微粒(直径约为m.m),称为“布朗微粒”)作永不停的无规则运动,后来人们把这种现象称为“布朗运动”。这是一种很有名的自然现象,间接显示物质分子处于永恒的热运动中。1905年爱因斯坦提出微粒运动理论阐明了布朗运动,是由分子运动所引起的。布朗1858年6月10日在伦敦逝世,享年84岁
=============植物学史上重要的科学家

1、 Theophrastus 约公元前370年-285年,亚里士多德的学生,植物学之父

2、 Caius Plinius Secuns 老普林尼 公元23-79年,着有Historia naturalis 自然史,其中9卷介绍当时知道的药用植物。

3、 Pedanios Dioscorides 公元一世纪,罗马军队的外科医生,着有Materia medica 其中介绍了约600种药用植物。

4、 Albertus Magnus 1193-1280 着作为 De vegetabilis,描述了药用植物以外的其他植物,并且从茎的结构、单子叶、双子叶植物的区别,有分类系统的萌芽。

5、 Otto Brunfels 1464-1534 德意志草药学家(herbalists),着作Herbarium vivae eicones,具有精美的插图,德国最早的植物学家。

6、 Jerome Bock 1489-1554,德国人, 着作为Neu Kreunterbuck ,这本书对植物的描述非常细致,也是分类系统的开端。

7、 Valerius Cors 1515-1544,德国人,Historia plantarum 完成于1540年,但直到1561年才出版,该书描述了446种被子植物,而且其植物形态描述都是从活的植物直接观察得到的。

8、 Leonhard Fuches 1501-1566 德国人着作为 De historia stirpium ,这是那个时代最优秀的植物学着作,其插图和文字都比较完备。

9、中国植物学家,救荒本草的作者:朱橚 濠州钟离(今安徽风阳)人。约元至正二十一年(1361年)生;明洪熙元年(1425年)卒于河南开封。方剂学、植物学。
《救荒本草》是我国15世纪初一部记述野生植物的地方性植物志。书中内容以结合食用以救荒为主。作者朱橚是明太祖朱元璋的第五个儿子。他博学多才,热心于植物研究,关心民众生活,鉴于当时连年荒灾,民不聊生,于是他就在他的封邑(河南开封一带)广泛搜集植物试验,最后写成了专书。
《救荒本草》全书分上、下两卷。记载了植物414种,每种都配有精美的木刻插图。其中出自历代本草的有138种,新增276种,按部编目。书中同时又按可食部位在各部之下进一步分为叶可食、根可食、实可食等。书中把植物按同类排在一起,既方便于识别,也反映它们之间有相近的亲缘关系。
《救荒本草》对植物形态描述很精细。注意到植物的茎色、表刺、卷须、叶的形状、着生方式、托叶;花序和花的形状、颜色、花瓣数,甚至花芯;果实、种子的种类、大小、颜色等。书中许多插图如刺蓟菜、车前、黄栉、文冠果、茜草、蒲公英、兔儿伞等都很形象。例如荆乔图画出茎方形、上部多分枝、叶羽状深裂、披针形、轮伞花序……都达到十分精确的程度。这构成了该书的一大特色。

10、李时珍,字东璧,晚年自号濒湖山人。明代蕲州(今湖北蕲春蕲州)瓦硝坝人。为古代我国乃至世界伟大的医药学家,着有药物学名着《本草纲目》一书。李时珍在数十年行医以及阅读古典医籍的过程中,本草书中存在着不少错误,他决心重新编纂一部本昌书籍。三十五岁时,他就开始酝酿,并为之穷搜博博采,读了大量参考书,开始编写《本草纲目》。为了弄清许多药物的形状、性味、功效等,又毅然背起药篓,带着儿子及徙弟庞宽,“访采四方”,跋涉无数穷山深谷,足迹遍及大江南北。经过二十七年艰苦卓绝的努力和辛勤劳动,先后三易其稿,终于在一五七八年完成了这部闻名中外的药物学巨着。这时李时珍已六十一岁。
一五九六年,也就是李时珍逝世后的第三年,《本草纲目》在金陵(今南京)正式刊行,立即风靡全国,医家视为珍品,争相抢购。不久流传于全世界。《本草纲目》不仅为我国药物学的发展作出了重大贡献,而且对世界医药学、植物学、动物学、矿物学、化学的发展也产生了深远的影响。

11、Carl Linnaeus 1707-1778 ,着名的分类学大师,林奈,瑞典动植物分类学家,,1727年进入Lund大学学习医学,1729年转入乌普萨拉大学Uppsala 1732年到瑞典北部的拉普兰地区进行了一次自然考察,大大丰富了他的自然史知识,1741年任乌普萨拉大学植物学教授,直到1778年去世。1735年出版 Systema naturae, 1742年出版 Genera plantarum, 1753年出版二卷本Species plantarum.
Linnaeus 为植物学开创了一个新的时代,他的最重要的贡献是生物命名的双名法。他将植物按各部分的数目、雄蕊的长度、数量等分为24个纲,这是一个人为性很强的系统。至今,伦敦还有林奈学会,纪念这位伟大的分类学家。该学会定期或不定期出版刊物、组织学术活动等。

12、J. B. P. de Lamarck 1744-1829,植物检索表的发明人,学习3年植物学之后就写成了 法兰西植物志。他也是Lamarck进化论的提出者。

㈢ 德国化学对世界的影响

20世纪化学的辉煌成就
20世纪人类对物质需求的日益增加以及科学技术的迅猛发展,极大的推动了化学学科自身的发展。化学不仅形成了完整的理论体系,而且在理论的指导下,化学实践为人类创造了丰富的物质。从19世纪的经典化学到20世纪的现代化学的飞跃,从本质上说是从19世纪的道尔顿原子论、门捷列夫元素周期表等在原子的层次上认识和研究化学,进步到20世纪在分子的层次上认识和研究化学。如对组成分子的化学键的本质、分子的强相互作用和弱相互作用、分子催化、分子的结构与功能关系的认识,以至1900多万种化合物的发现与合成;对生物分子的结构与功能关系的研究促进了生命科学的发展。另一方面,化学过程工业以及与化学相关的国计民生的各个领域,如粮食、能源、材料、医药、交通、国防以及人类的衣食住行用等,在这100年中发生的变化是有目共睹的。过去的100年间化学学科的重大突破性成果可从历届诺贝尔化学奖获得者的重大贡献中获悉

历届诺贝尔化学奖获奖简况

获奖年份获奖者国籍获奖成就
1901J. H. van’t Hoff荷兰溶剂中化学动力学定律和渗透压定律
1902E. Fisher德国糖类和嘌啉化合物的合成
1903S. Arrhenius瑞典电离理论
1904W. Ramsay英国惰性气体的发现及其在元素周期表中位置的确定
1905A. von Baeyer德国有机染料和氢化芳香化合物的研究
1906H. Moissan法国单质氟的制备,高温反射电炉的发明
1907E. Buchner德国发酵的生物化学研究
1908E. Rutherford英国元素嬗变和放射性物质的化学研究
1909W. Ostwald德国催化、电化学和反应动力学研究
1910O.Wallach德国脂环族化合物的开创性研究
1911M.Curie波兰放射性元素钋和镭的发现
1912V. Grignard
P. Sabatier法国
法国格氏试剂的发现
有机化合物的催化加氢
1913A. Werner瑞士金属络合物的配位理论
1914Th. Richards美国精密测定了许多元素的原子量
1915R. Willstatter德国叶绿素和植物色素的研究
1916无
1917无
1918F.Haber德国氨的合成
1919无
1920W. Nernst德国热化学研究
1921F. Soddy英国放射性化学物质的研究及同位素起源和性质的研究
1922F. W. Aston英国质谱仪的发明,许多非放射性同位素及原子量的整数规则的发现
1923F. Pregl奥地利有机微量分析方法的创立
1924无
1925R. Zsigmondy德国胶体化学研究
1926T. Svedberg瑞士发明超速离心机并用于高分散胶体物质研究
1927H. Wieland德国胆酸的发现及其结构的测定
1928A. Windaus法国甾醇结构测定,维生素D3的合成
1929A.Harden
H. von Euler-Chelpin英国
法国糖的发酵以及酶在发酵中作用的研究
1930H. Fischer德国血红素、叶绿素的结构研究,高铁血红素的合成
1931C.Bosch
F. Bergius德国
德国化学高压法
1932J. Langmuir美国表面化学研究
1933无
1934H. C. Urey美国重水和重氢同位素的发现
1935F. Joliot-Curie
I. Joliot-Curie法国
法国新人工放射性元素的合成
1936P. Debye荷兰提出了极性分子理论,确定了分子偶极矩的测定方法
1937W. N. Haworth
P. Karrer英国
瑞士糖类环状结构的发现,维生素A、C和B12、胡萝卜素及核黄素的合成
1938R. Kuhn德国维生素和类胡萝卜素研究
1939A.F. J. Butenandt
L. Ruzicka德国
瑞士性激素研究
聚亚甲基多碳原子大环和多萜烯研究
1940无
1941无
1942无
1943G. Heresy匈牙利利用同位素示踪研究化学反应
1944O. Hahn德国重核裂变的发现
1945A. J. Virtamen荷兰发明了饲料贮存保鲜方法,对农业化学和营养化学做出贡献
1946J. B. Sumner
J. H. Northrop
W. M. Stanley美国
美国
美国发现酶的类结晶法
分离得到纯的酶和病毒蛋白
1947R. Robinson英国生物碱等生物活性植物成分研究
1948A. W. K. Tiselius瑞典电泳和吸附分析的研究,血清蛋白的发现
1949W. F. Giaugue美国化学热力学特别是超低温下物质性质的研究
1950O. Diels
K. Alder德国
德国发现了双烯合成反应,即Diels-Alder反应
1951E.M. Mcmillan
G. Seaborg美国
美国超铀元素的发现
1952A.J. P. Martin
R. L. M. Synge英国
英国分配色谱分析法
1953H. Staudinger德国高分子化学方面的杰出贡献
1954L. Pauling美国化学键本质和复杂物质结构的研究
1955V. . Vigneand美国生物化学中重要含硫化合物的研究,多肽激素的合成
1956C. N. Hinchelwood英国
苏联化学反应机理和链式反应的研究
1957A. Todd英国核苷酸及核苷酸辅酶的研究
1958F. Sanger英国蛋白质结构特别是胰岛素结构的测定
1959J. Heyrovsky捷克极谱分析法的发明
1960W. F. Libby美国14C测定地质年代方法的发明
1961M. Calvin美国光合作用研究
1962M. F. Perutz
J. C. Kendrew英国
英国蛋白质结构研究
1963K. Ziegler
G. Natta德国
意大利Ziegler-Natta催化剂的发明,定向有规高聚物的合成
1964D. C. Hodgkin英国重要生物大分子的结构测定
1965R. B. Woodward美国天然有机化合物的合成
1966R. S. Mulliken美国分子轨道理论
1967M. Eigen
R. G. W. Norrish
G. Porter德国
英国
英国用驰豫法、闪光光解法研究快速化学反应
1968L. Onsager美国不可逆过程热力学研究
1969D.H. R. Barton
O. Hassel英国
挪威发展了构象分析概念及其在化学中的应用
1970L. F. Leloir阿根廷从糖的生物合成中发现了糖核苷酸的作用
1971G. Herzberg加拿大分子光谱学和自由基电子结构
1972C .B. Anfinsen
S. Moore
W. H. Stein美国
美国
美国核糖核酸酶分子结构和催化反应活性中心的研究
1973G.Wilkinson
E. O. Fischer英国
德国二茂铁结构研究,发展了金属有机化学和配合物化学
1974P. J. Flory美国高分子物理化学理论和实验研究
1975J. W. Cornforth
V. Prelog英国
瑞士酶催化反应的立体化学研究
有机分子和反应的立体化学研究
1976W. N. Lipscomb, Jr.美国有机硼化合物的结构研究,发展了分子结构学说和有机硼化学
1977I. Prigogine比利时研究非平衡的不可逆过程热力学
1978P. Mitchell英国用化学渗透理论研究生物能的转换
1979H.C. Brown
G. Wittig美国
德国发展了有机硼和有机磷试剂及其在有机合成中的应用
1980P. Berg
F. Sanger
W. Gilbert美国
英国
美国DNA分裂和重组研究,DNA测序,开创了现代基因工程学
1981Kenich Fukui
R. Hoffmann日本
美国提出前线轨道理论
提出分子轨道对称守恒原理
1982A. Klug英国发明了“象重组”技术,利用X-射线衍射法测定了染色体的结构
1983H. Taube美国金属配位化合物电子转移反应机理研究
1984R. B. Merrifield美国固相多肽合成方法的发明
1985H. A. Hauptman
J. Karle美国
美国发明了X-射线衍射确定晶体结构的直接计算方法
1986李远哲
D. R. Herschbach
J. Polanyi美国
美国
加拿大发展了交叉分子束技术、红外线化学发光方法,对微观反应动力学研究作出重要贡献
1987C. J. Pedersen
D. J. Cram
J-M. Lehn美国
美国
法国开创主-客体化学、超分子化学、冠醚化学等新领域
1988J. Deisenhoger
H. Michel
R. Huber德国
德国
德国生物体中光能和电子转移研究,光合成反应中心研究
1989T. Cech
S. Altman美国
美国Ribozyme的发现
1990E. J. Corey美国有机合成特别是发展了逆合成分析法
1991R. R. Ernst瑞士二维核磁共振
1992R. A. Marcus
美国电子转移反应理论
1993M. Smith
K. B. Mullis加拿大
美国寡聚核苷酸定点诱变技术
多聚酶链式反应(PCR)技术
1994G. A. Olah美国碳正离子化学
1995M. Molina
S. Rowland
P. Crutzen墨西哥
美国
荷兰研究大气环境化学,在臭氧的形成和分解研究方面作出重要贡献
1996R. F. Curl
R. E. Smalley
H. W. Kroto美国
美国
英国发现C60
1997J. Skou

P. Boyer
J. Walker丹麦

美国
英国发现了维持细胞中钠离子和钾离子浓度平衡的酶,并阐明其作用机理
发现了能量分子三磷酸腺苷的形成过程
1998W. Kohn
J. A. Pople美国发展了电子密度泛函理论
发展了量子化学计算方法
1999A. H. Zewail美国飞秒技术研究超快化学反应过程和过渡态

1)放射性和铀裂变的重大发现
20世纪在能源利用方面一个重大突破是核能的释放和可控利用。仅此领域就产生了6项诺贝尔奖。首先是居里夫妇从19世纪末到20世纪初先后发现了放射性比铀强400倍的钋,以及放射性比铀强200多万倍的镭,这项艰巨的化学研究打开了20世纪原子物理学的大门,居里夫妇为此而获得了1903年诺贝尔物理学奖。1906年居里不幸遇车祸身亡,居里夫人继续专心于镭的研究与应用,测定了镭的原子量,建立了镭的放射性标准,同时制备了20克镭存放于巴黎国际度量衡中心作为标准,并积极提倡把镭用于医疗,使放射治疗得到了广泛应用,造福人类。为表彰居里夫人在发现钋和镭、开拓放射化学新领域以及发展放射性元素的应用方面的贡献,1911年被授予了诺贝尔化学奖。20世纪初,卢瑟福从事关于元素衰变和放射性物质的研究,提出了原子的有核结构模型和放射性元素的衰变理论,研究了人工核反应,因此而获得了1908年的诺贝尔化学奖。居里夫人的女儿和女婿约里奥-居里夫妇用钋的射线轰击硼、吕、镁时发现产生了带有放射性的原子核,这是第一次用人工方法创造出放射性元素,为此约里奥-居里夫妇荣获了1935年的诺贝尔化学奖。在约里奥-居里夫妇的基础上,费米用曼中子轰击各种元素获得了60种新的放射性元素,并发现中子轰击原子核后,就被原子核捕获得到一个新原子核,且不稳定,核中的一个中子将放出一次衰变,生成原子序数增加1的元素。这一原理和方法的发现,使人工放射性元素的研究迅速成为当时的热点。物理学介入化学,用物理方法在元素周期表上增加新元素成为可能。费米的这一成就使他获得了1938年的诺贝尔物理学奖。1939年哈恩发现了核裂变现象,震撼了当时的科学界,成为原子能利用的基础,为此,哈恩获得了1944年诺贝尔化学奖。
1939年费里施在裂变现象中观察到伴随着碎片有巨大的能量,同时约里奥-居里夫妇和费米都测定了铀裂变时还放出中子,这使链式反应成为可能。至此释放原子能的前期基础研究已经完成。从放射性的发现开始,然后发现了人工放射性,再后又发现了铀裂变伴随能量和中子的释放,以至核裂变的可控链式反应。于是,1942年费米领导下成功的建造了第一座原子反应堆,1945年美国在日本投下了原子弹。核裂变和原子能的利用是20世纪初至中叶化学和物理界具有里程碑意义的重大突破。
(2)化学键和现代量子化学理论
在分子结构和化学键理论方面,鲍林(L.Pauling, 1901-1994)的贡献最大。他长期从事X-射线晶体结构研究,寻求分子内部的结构信息,把量子力学应用于分子结构,把原子价理论扩展到金属和金属间化合物,提出了电负性概念和计算方法,创立了价键学说和杂化轨道理论。1954年由于他在化学键本质研究和用化学键理论阐明物质结构方面的重大贡献而荣获了诺贝尔化学奖。此后,莫利肯运用量子力学方法,创立了原子轨道线性组合分子轨道的理论,阐明了分子的共价键本质和电子结构,1966年荣获诺贝尔化学奖。另外,1952年福井谦一提出了前线轨道理论,用于研究分子动态化学反应。1965年R.B.Woodward,和R.Hoffman提出了分子轨道对称守恒原理,用于解释和预测一系列反应的难易程度和产物的立体构型。这些理论被认为是认识化学反应发展史上的一个里程碑,为此,福井谦一和Hoffman共获1981年诺贝尔化学奖。1998年科恩因发展了电子密度泛函理论,以及波普尔因发展了量子化学计算方法而共获了诺贝尔化学奖。
化学键和量子化学理论的发展足足花了半个世纪的时间,让化学家由浅入深,认识分子的本质及其相互作用的基本原理,从而让人们进入分子的理性设计的高层次领域,创造新的功能分子,如药物设计、新材料设计等,这也是20世纪化学的一个重大突破。
(3)合成化学的发展
创造新物质是化学家的首要任务。100年来合成化学发展迅速,许多新技术被用于无机和有机化合物的合成,例如,超低温合成、高温合成、高压合成、电解合成、光合成、声合成、微波合成、等离子体合成、固相合成、仿生合成等等;发现和创造的新反应、新合成方法数不胜数。现在,几乎所有的已知天然化合物以及化学家感兴趣的具有特定功能的非天然化合物都能够通过化学合成的方法来获得。在人类已拥有的1900多万种化合物中,绝大多数是化学家合成的,几乎又创造出了一个新的自然界。合成化学为满足人类对物质的需求作出了极为重要的贡献。纵观20世纪,合成化学领域共获得10项诺贝尔化学奖。
1912年格林亚德因发明格氏试剂,开创了有机金属在各种官能团反应中的新领域而获得诺贝尔化学奖。1928年狄尔斯和阿尔德因发现双烯合成反应而获得1950年诺贝尔化学奖。1953年齐格勒和纳塔发现了有机金属催化烯烃定向聚合,实现了乙烯的常压聚合而荣获1963年诺贝尔化学奖。人工合成生物分子一直是有机合成化学的研究重点。从最早的甾体(A.Windaus,1928年诺贝尔化学奖)、抗坏血酸(W.N.Haworth, 1937年诺贝尔化学奖)、生物碱(R.Robinson,1947年诺贝尔化学奖)到多肽(V..Vigneand,1955年诺贝尔化学奖)逐渐深入。到1965年有机合成大师Woodward由于其有机合成的独创思维和高超技艺,先后合成了奎宁、胆固醇、可的松、叶绿素和利血平等一系列复杂有机化合物而荣获诺贝尔化学奖。获奖后他又提出了分子轨道对称守恒原理,并合成了维生素B12等。

维生素B12

此外,Wilkinson和Fischer合成了过渡金属二茂夹心式化合物,确定了这种特殊结构,对金属有机化学和配位化学的发展起了重大推动作用,荣获1973年诺贝尔化学奖。1979年Brown和Wittig因分别发展了有机硼和Wittig反应而共获诺贝尔化学奖。1984年Merrifield因发明了固相多肽合成法对有机合成方法学和生命化学起了巨大推动作用而获得诺贝尔化学奖。1990年Corey在大量天然产物的全合成工作中总结并提出了“逆合成分析法”,极大的促进了有机合成化学的发展,因此而获得诺贝尔化学奖。
现代合成化学是经历了近百年的努力研究、探索和积累才发展到今天可以合成像海葵毒素这样复杂的分子(分子式为C129H223N3O54, 分子量为2689道尔顿,有64个不对称碳和7个骨架内双键, 异构体数目多达271个)。

海葵毒素

(4)高分子科学和材料
20世纪人类文明的标志之一是合成材料的出现。合成橡胶、合成塑料和合成纤维这三大合成高分子材料化学中具有突破性的成就,也是化学工业的骄傲。在此领域曾有3项诺贝尔化学奖。1920年H.Staudinger提出了高分子这个概念,创立了高分子链型学说,以后又建立了高分子粘度与分子量之间的定量关系,为此而获得了1953年的诺贝尔化学奖。1953年Ziegler成功地在常温下用(C2H5)3AlTiCl4作催化剂将乙烯聚合成聚乙烯,从而发现了配位聚合反应。1955年Natta将Ziegler催化剂改进为-TiCl3和烷基铝体系,实现了丙烯的定向聚合,得到了高产率、高结晶度的全同构型的聚丙烯,使合成方法-聚合物结构-性能三者联系起来,成为高分子化学发展史中一项里程碑。为此,Ziegler和Natta共获了1963年诺贝尔化学奖。1974年Flory因在高分子性质方面的成就也获得了诺贝尔化学奖。
(5)化学动力学与分子反应动态学
研究化学反应是如何进行的,揭示化学反应的历程和研究物质的结构与其反应能力之间的关系,是控制化学反应过程的需要。在这一领域相继获得过3次诺贝尔化学奖。1956年Semenov和Hinchelwood在化学反应机理、反应速度和链式反应方面的开创性研究获得了诺贝尔化学奖。另外,Eigen提出了研究发生在千分之一秒内的快速化学反应的方法和技术,Porter和Norrish提出和发展了闪光光解法技术用于研究发生在十亿分之一秒内的快速化学反应,对快速反应动力学研究作出了重大贡献,他们三人共获了1967年诺贝尔化学奖。
分子反应动态学,亦称态-态化学,从微观层次出发,深入到原子、分子的结构和内部运动、分子间相互作用和碰撞过程来研究化学反应的速率和机理。李远哲和Herschbach首先发明了获得各种态信息的交叉分子束技术,并利用该技术F+H2的反应动力学,对化学反应的基本原理作出了重要贡献,被称为分子反应动力学发展中的里程碑,为此李远哲、Herschbach和Polany共获了1986年诺贝尔化学奖。1999年Zewail因利用飞秒光谱技术研究过渡态的成就获诺贝尔化学奖。
(6)对现代生命科学和生物技术的重大贡献
研究生命现象和生命过程、揭示生命的起源和本质是当代自然科学的重大研究课题。20世纪生命化学的崛起给古老的生物学注入了新的活力,人们在分子水平上向生命的奥秘打开了一个又一个通道。蛋白质、核酸、糖等生物大分子和激素、神经递质、细胞因子等生物小分子是构成生命的基本物质。从20世纪初开始生物小分子(如糖、血红素、叶绿素、维生素等)的化学结构与合成研究就多次获得诺贝尔化学奖,这是化学向生命科学进军的第一步。1955年Vigneand因首次合成多肽激素催产素和加压素而荣获了诺贝尔化学奖。1958年Sanger因对蛋白质特别是牛胰岛素分子结构测定的贡献而获得诺贝尔化学奖。1953年J.D.Watson和H.C.Crick提出了DNA分子双螺旋结构模型,这项重大成果对于生命科学具有划时代的贡献,它为分子生物学和生物工程的发展奠定了基础,为整个生命科学带来了一场深刻的革命。Watson和Crick因此而荣获了1962年诺贝尔医学奖。1960年J.C.Kendrew和M.F.Perutz利用X-射线衍射成功地测定了鲸肌红蛋白和马血红蛋白的空间结构,揭示了蛋白质分子的肽链螺旋区和非螺旋区之间还存在三维空间的不同排布方式,阐明了二硫键在形成这种三维排布方式中所起的作用,为此,他们二人共获了1962年诺贝尔化学奖。1965年我国化学家人工合成结晶牛胰岛素获得成功,标志着人类在揭示生命奥秘的历程中迈进了一大步。此外,1980年P.Berg、F.Sanger和W.Gilbert因在DNA分裂和重组、DNA测序以及现代基因工程学方面的杰出贡献而共获诺贝尔化学奖。1982年A.Klug因发明“象重组“技术和揭示病毒和细胞内遗传物质的结构而获得诺贝尔化学奖。1984年R.B.Merrifield因发明多肽固相合成技术而荣获诺贝尔化学奖。1989年T.Cech和S.Altman因发现核酶(Ribozyme)而获得诺贝尔化学奖。1993年M.Smith因发明寡核苷酸定点诱变法以及K.B.Mullis因发明多聚酶链式反应技术对基因工程的贡献而共获诺贝尔化学奖。1997年J.Skou因发现了维持细胞中Na离子和K离子浓度平衡的酶及有关机理、P.Boyer和J.Walker因揭示能量分子ATP的形成过程而共获诺贝尔化学奖。
20世纪化学与生命科学相结合产生了一系列在分子层次上研究生命问题的新学科,如生物化学、分子生物学、化学生物学、生物有机化学、生物无机化学、生物分析化学等。在研究生命现象的领域里,化学不仅提供了技术和方法,而且还提供了理论。
(7)对人类健康的贡献
利用药物治疗疾病是人类文明的重要标志之一。20世纪初,由于对分子结构和药理作用的深入研究,药物化学迅速发展,并成为化学学科一个重要领域。1909年德国化学家艾里希合成出了治疗梅毒的特效药物胂凡纳明。20世纪30年代以来化学家从染料出发,创造出了一系列磺胺药,使许多细菌性传染病特别是肺炎、流行性脑炎、细菌性痢疾等长期危害人类健康和生命的疾病得到控制。青霉素、链霉素、金霉素、氯霉素、头孢菌素等类型抗生素的发明,为人类的健康做出了巨大贡献。具不完全统计,20世纪化学家通过合成、半合成或从动植物、微生物中提取而得到的临床有效的化学药物超过2万种,常用的就有1000余种,而且这个数目还在快速增加。
(8)对国民经济和人类日常生活的贡献
化学在改善人类生活方面是最有成效、最实用的学科之一。利用化学反应和过程来制造产品的化学过程工业(包括化学工业、精细化工、石油化工、制药工业、日用化工、橡胶工业、造纸工业、玻璃和建材工业、钢铁工业、纺织工业、皮革工业、饮食工业等)在发达国家中占有最大的份额。这个数字在美国超过30%,而且还不包括诸如电子、汽车、农业等要用到化工产品的相关工业的产值。发达国家从事研究与开发的科技人员中,化学、化工专家占一半左右。世界专利发明中有20%与化学有关。
人类之衣、食、住、行、用无不与化学所掌管之成百化学元素及其所组成之万千化合物和无数的制剂、材料有关。房子是用水泥、玻璃、油漆等化学产品建造的,肥皂和牙膏是日用化学品,衣服是合成纤维制成并由合成染料上色的。饮用水必须经过化学检验以保证质量,食品则是由用化肥和农药生产的粮食制成的。维生素和药物也是由化学家合成的。交通工具更离不开化学。车辆的金属部件和油漆显然是化学品,车厢内的装潢通常是特种塑料或经化学制剂处理过的皮革制品,汽车的轮胎是由合成橡胶制成的,燃油和润滑油是含化学添加剂的石油化学产品,蓄电池是化学电源,尾气排放系统中用来降低污染的催化转化器装有用铂、铑和其他一些物质组成的催化剂,它可将汽车尾气中的氧化氮、一氧化碳和未燃尽的碳氢化合物转化成低毒害的物质。飞机则需要用质强量轻的铝合金来制造,还需要特种塑料和特种燃油。书刊、报纸是用化学家所发明的油墨和经化学方法生产出的纸张印制而成的。摄影胶片是涂有感光化学品的塑料片,它们能被光所敏化,所以在暴光时和在用显影药剂冲洗时,它们就会发生特定的化学反应。彩电和电脑显示器的显象管是由玻璃和荧光材料制成的,这些材料在电子束轰击时可发出不同颜色的光。VCD光盘是由特殊的信息存储材料制成的。甚至参加体育活动时穿的跑步鞋、溜冰鞋、运动服、乒乓球、羽毛球排等也都离不开现代合成材料和涂料

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