21世紀物理有機化學(xué)的發(fā)展與展望（二）
更新時間：2021-04-21 點擊次數(shù)：595次
21世紀物理有機化學(xué)的展望反應(yīng)中間體的活性決定了反應(yīng)的活性和機理，因此在物理有機化學(xué)幾十年的發(fā)展歷程中，對中間體的研究一直是極其重要的方面，但理論的研究最終要通過應(yīng)用才得以體現(xiàn)價值，近年來物理有機化學(xué)的研究對象正漸漸地從傳統(tǒng)的簡單有機化學(xué)反應(yīng)和純理論轉(zhuǎn)向具有潛在應(yīng)用價值的研究，因此物理有機化學(xué)呈現(xiàn)與涌現(xiàn)的新興邊緣學(xué)科相互滲透的趨勢，這為現(xiàn)代物理有機化學(xué)的新發(fā)展、新突破創(chuàng)造了的機遇，賦予了現(xiàn)代物理有機化學(xué)新的生命力。
3.1 向生命科學(xué)滲透，用物理有機化學(xué)的理論和方法研究生命過程
3.1.1 直接對生物大分子進行物理有機化學(xué)研究
Fersht在大會報告中提出了物理有機分子生物學(xué)的概念，他將物理有機化學(xué)的動力學(xué)和核磁共振方法用于蛋白質(zhì)工程研究，確定了一些突變體蛋白酶折迭結(jié)構(gòu)的中間體。B．S．
Green將單克隆抗體聯(lián)結(jié)到蛋白質(zhì)上，研究了它對蛋白質(zhì)水解反應(yīng)的催化作用。A．Minsky研究了多種化學(xué)抗癌藥物對脫氧核糖核酸包裝狀態(tài)的影響，發(fā)現(xiàn)了藥物毒性與它干擾脫氧核糖核酸包裝狀態(tài)的能力之間的關(guān)系。S．Axelsson通過測定11C/14C動力學(xué)同位素效應(yīng)研究了β-酪氨酸酶和色氨酸酶的酶催化反應(yīng)[5]。
3.1.2 生物模擬化學(xué)
Kluger介紹了以維生素B1二磷酸酯作為 α-酮酸脫羧酶的模型化合物所作的詳細動力學(xué)和機理研究，發(fā)現(xiàn)了非常新奇的加成一質(zhì)子轉(zhuǎn)移-裂解機理。Sakata介紹了在模擬光合作用研究中如何控制電子轉(zhuǎn)移的方向和速率，他們合成了一系列噗啉-苯醌和噗啉-碳60氧化-還原對，詳細研究了取代基、立體化學(xué)及連接給體和受體間的σ-鍵和π-鍵對正向和反向電子轉(zhuǎn)移速率的影響，并根據(jù)這些結(jié)果制成了在金表面具有良好的光電性能的自組裝單層膜[6]。
3.1.3 理論計算方法在物理有機分子生物學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用
D．Arad用分子力學(xué)計算討論了與乳腺癌有關(guān)的抗原的蛋白質(zhì)構(gòu)象與其活性之間的關(guān)系 W．Aehle用力場及分子力學(xué)方法計算了枯草桿菌蛋白酶OPTICLEAN的培構(gòu)，它與后來由x-衍射得出的結(jié)構(gòu)非常接近。A．Goldblum用量子力學(xué)MNDO/H方法計算了HTV-1蛋白酶活性部位的電離能和質(zhì)子結(jié)合能，發(fā)現(xiàn)與天然酶構(gòu)型相同的對映體有較大的結(jié)合能中藥對照品研究中心整理提供。
3.2 向材料科學(xué)和超分子化學(xué)滲透，設(shè)計具有潛在應(yīng)用價值的新化合物
隨著合成化學(xué)的不斷發(fā)展，組合化學(xué)越來越引起各國學(xué)者的關(guān)注，通過自組裝形成的化合物幾乎涵蓋了所有按化學(xué)價規(guī)則可以畫出其結(jié)構(gòu)的分子，這些超分子因其在結(jié)構(gòu)和性能上表現(xiàn)出了特殊的性質(zhì)，具有很大的研究價值。為了強化材料的某種功能以滿足技術(shù)上的特殊要求，材料技術(shù)正向功能化方向發(fā)展，各種功能的新材料正在被研究、被制備、被應(yīng)用 [3]，通過物理有機化學(xué)的研究可以為新材料的發(fā)展提供技術(shù)支持。
Stang介紹了一類新的大環(huán)分子方陣這類以過渡金屬絡(luò)合物與聯(lián)吡啶、二氮雜芘、l，4-二氰苯等二配位配體通過自組裝形成的超分子顯示許多有趣的主客體相互作用。Stoddart介紹了一種有趣的納米尺寸的分予機械原型rotaxane，它們是由以氫醌或萘酮為基本單元的大環(huán)聚醚與以聯(lián)吡啶正離子為基本單元兩頭帶有四芳基甲烷的啞鈴型分子通過白組裝形成的套圈型超分子[6]。Grubbs用環(huán)辛四烯以CpTi=CH2催化聚合得到了具有導(dǎo)電性的聚乙炔。黃耀曾等用全氟丁炔-2或全氟炔腈以π-二芳烴鉻催化聚合得到了具有金屬光澤的聚全氟丁炔或聚全氟炔腈，它們都具有導(dǎo)電性[3]。
綜上所述，在20世紀，物理有機化學(xué)對反應(yīng)中間體的研究比較深入，對照品研究中心整理提供大量學(xué)者對于反應(yīng)機理及與之相關(guān)的理論研究作出了很大的貢獻，這些都為物理有機化學(xué)的長足發(fā)展打下了基礎(chǔ)。進入21世紀，以前人的研究為依托，更多的學(xué)者致力于物理有機化學(xué)在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中的應(yīng)用，因此物理有機化學(xué)越來越多的與其他學(xué)科交叉滲透，這將會給我們現(xiàn)代的社會帶來更多的活力。
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