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第一篇 回顾与动向 3

前言 3

第一章 20世纪化学的回顾 5

一、基础研究的重大突破 5

1. 放射性和轴裂变的重大发现 6

2. 化学键和现代量子化学理论 8

3. 创造新分子新结构--合成化学 11

4. 高分子科学和材料 14

5. 化学动力学与分子反应动态学 15

二、在化学基础研究推动下化学工业的大发展 23

1. 石油化工 23

2. 三大合成材料 24

3. 合成氨工业 25

4. 医药工业 26

第二章 从20世纪末化学基础学科的动向看未来发展趋势 29

1. 现代无机合成 30

一、无机化学 30

2. 配位化学 31

3. 原子簇化学 31

4. 超导材料 32

5. 无机晶体材料 33

6. 稀土化学 34

7. 生物无机化学 34

9. 核化学和放射化学 36

8. 无机金属与药物 36

二、有机化学 38

1. 有机合成化学 38

(1) 天然复杂有机分子的全合成 40

(2) 不对称合成 40

2. 金属有机化学和有机催化 40

(1) 金属有机化合物的合成、结构和性能研究 41

(2) 金属有机导向的有机反应 41

(2) 传统中草药的现代化研究 42

3. 天然有机化学 42

(1) 天然产物的快速分离和结构分析鉴定 42

(3) 天然产物的衍生物和组合化学 43

(4) 生物技术 43

4. 物理有机化学 43

(1) 分子结构测定 43

(2) 反应机理 44

(3) 分子间的弱相互作用 44

5. 生物有机化学 44

三、物理化学 46

1. 结构化学 47

2. 化学热力学 47

3. 化学动力学 48

4. 催化 48

(5) 酶催化和仿酶催化 49

(4) 电催化 49

(3) 光催化 49

(2) 均相催化 49

(1) 多相催化 49

5. 量子化学 50

四、高分子化学 50

1. 高分子合成 51

2. 高分子高级结构和尺度与性能的关系 52

3. 高分子物理 53

4. 高分子成型 53

5. 功能高分子 54

6. 通用高分子材料及合成高分子的原料 55

五、分析化学 56

1. 光谱分析 57

2. 电化学分析 57

3. 色谱分析 58

(4) 整分子气化和多光子电离技术(LEIM-MUPI) 59

(3) 傅立叶变换质谱FT-MS 59

5. 核磁共振(NMR) 59

(1) 质谱联用 59

4. 质谱分析(MS) 59

(2) 串联质谱 59

(1) 提高磁体的磁场强度 60

(2) 发展三维核磁共振技术(3D-NMR) 60

(3) 固体NMR和NMR成像技术 60

6. 表面分析 60

7. 放射化分析 61

8. 单分子(原子)检测体系和仪器的研制 62

六、化学工程 63

1. 化工过程的多尺度效应 63

2. 化学反应-催化-反应器 64

3. 非传统反应工程 65

(1) 超临界反应工程 65

(2) 反应-分离过程集成 65

4. 生化反应工程 66

(3) 人为非定态反应工程 66

第三章 交叉学科和热点研究领域 67

一、生命科学 67

1. 生命的基础物质研究 70

2. 遗传物质的作用 70

3. 人类基因组计划 70

4. 酶结构和催化功能的关系研究 71

5. 脑科学 72

6. 模拟生命过程和生命体系的合成 73

二、材料科学 73

1. 新型导电材料 75

(1) 半导体材料 75

(2) 超导材料 76

(3) 有机导体 76

(4) 有机磁性材料 77

(1) 非线性光学材料 78

2. 新型光学材料 78

(2) 液晶和有机电致发光材料 79

(3) 光开关材料 81

3. 新型陶瓷材料 81

(3) 超硬陶瓷材料 82

(4) 热敏元件陶瓷 82

4. 复合材料 82

(2) 电气陶瓷 82

(1) 工程陶瓷 82

(1) 聚合物基复合材料 83

(2) 陶瓷基复合材料 83

(3) 金属基复合材料 83

5. 生物医学材料 83

6. 新型合金材料 84

(1) 轻质合金 84

(2) 贮氢合金 84

三、环境化学 85

7. 高分子材料 85

(3) 超耐热合金 85

(4) 形状记忆合金 85

1. 什么是环境化学 86

2. 环境化学的研究方向 87

(1) 环境分析化学 87

(2) 大气环境化学 88

(3) 水环境化学 88

(4) 土壤环境化学 89

(5) 元素化学循环 89

(6) 控制污染的化学 89

(7) 环境计算化学 90

四、绿色化学 90

1. 什么是绿色化学 91

(3) 能源中的绿色化学问题和洁净煤化学技术 92

(2) 传统化学过程的绿色化学改造 92

(1) 新的化学反应过程研究 92

2. 绿色化学的发展方向 92

(4) 资源再生和循环使用技术研究 93

(5) 综合利用的绿色生化工程 93

五、能源化学 93

1. 氢能 93

2. 燃料电池 94

3. 生物质能源 95

4. 太阳能电池 96

5. 海水盐差发电 96

六、计算化学 97

1. 什么是计算化学 97

(2) 研究化学反应是如何发生的 98

(3) 预测化学反应的产物及新化合物具有什么样的化学性质 98

(4) 生物大分子的空间结构、取向和形态研究 98

(1) 研究分子结构和性能的关系 98

2. 计算化学的发展方向 98

(5) 研究分子-分子体系的排列和相互作用 99

(6) 计算机对化学过程的模拟 99

七、纳米化学 99

1. 纳米化学合成 99

(4) 组装合成纳米相 100

(3) 杂化材料 100

(2) 相分离嵌段聚合物 100

(1) 纳米插层聚合 100

2. 纳米检测技术 102

3. 纳米材料的异常行为及其用途 102

4. 纳米化学研究动向与课题 103

八、手性药物和手性技术 104

1. 什么是手性药物？ 104

2. 手性药物分类 105

(1) 手性合成 106

3. 如何制造手性药物？ 106

(2) 手性拆分 108

第四章 化学工业与国民经济的关系 110

一、农业 110

1. 肥料 110

2. 农药 111

3. 植物激素及生长调节剂 111

4. 光合作用和固氮 112

(1) 光合作用 112

(2) 固氮 113

5. 优良品种和基因工程 113

二、能源 114

1. 煤的高效和清洁化燃烧 114

2. 天然气的开发和利用 115

3. 石油的开采、精练和燃烧 115

4. 核能利用 116

三、石油化工、天然气化工和煤化工 117

1. 石油化工 117

2. 天然气化工 117

3. 煤化工 118

(1) 煤的拔头工艺生产液体燃料 119

(2) 煤制合成气(CO+H2) 119

四、健康与医药 119

1. 基因药物 120

2. 酶抑制剂的研究和开发 120

3. 受体拮抗剂或阻断剂 121

4. 手性药物 121

5. 常见病和多发病治疗药物的研制 122

6. 中医药现代化 122

五、新功能材料 123

3. 新型纳米陶瓷 124

4. 光纤通讯材料 124

2. 超导材料 124

1. 微电子材料和器件 124

5. 聚合物结构材料 125

6. 医用材料 125

六、日用化学品和精细化工 126

第二篇 展望 132

一、20世纪化学的回顾与未来化学学科发展的趋势 132

1. 科技发展的基本考虑 132

2. 20世纪的化学在推动人类进步和科技发展中起了核心科学的作用 134

(1) 为人类进步提供物质基础 134

(2) 在相关学科的发展中起了牵头作用 135

3. 对20世纪末化学现状和地位的不同估计 138

二、未来化学的作用和地位 141

1. 化学仍是解决食物短缺问题的主要学科之一 141

2. 化学在能源和资源的合理开发和高效安全利用中起关键作用 142

3. 化学继续推动材料科学发展 143

4. 化学是提高人类生存质量和生存安全的有效保障 145

三、21世纪化学科学发展的总趋势 147

1. 微观与宏观相结合 147

2. 静态与动态(过程)相结合 147

3. 由复杂到简单，再由简单到复杂 148

四、未来化学研究模式 150

(1) 从实际问题中抽出化学基本问题来研究 150

(2) 吸收其他学科的新理论和新结果，孕育化学生长点 150

(3) 与其他学科融合，开拓化学新领域 150

(4) 把握动向和时机，提出新的思路和新的研究方向 151

(5) 重视化学学科自身发展与整体科学技术的发展相结合 152

五、其他学科中的基本化学问题 153

1. 生命科学中的基本化学问题 153

(1) 生物大分子之间、生物大分子与小分子之间的各种相互作用 154

(2) 生物功能分子的结构与功能关系的研究 155

(3) 生命过程复杂性的研究 155

2. 材料科学中的基本化学问题 156

(2) 合成功能分子与构筑高级结构的理论与方法的研究 157

(1) 分子结构-分子聚集体高级结构-材料结构-理化性质-功能之间的关系 157

(4) 模拟生物材料形成过程的基础研究 158

3. 可持续性发展的基本化学问题--绿色化学和环境化学 158

(3) 分子器件的研究 158

六、21世纪化学学科的发展方向 161

1. 寻求结构多样性的研究与功能研究结合 161

(1) 寻求结构复杂性和多样性的目标结构包含高级结构 162

(2) 组合化学研究 162

(3) 发现和寻找新合成方法 163

(4) 结构化学与合成化学结合 163

2. 复杂化学体系的研究 163

(1) 复杂系统中的多层次结构研究 164

(2) 尺度效应和多尺度问题 164

(3) 复杂系统过程问题 164

3. 化学信息学和高效计算机信息处理 165

(1) 功能分子信息处理 165

4. 新实验方法的建立和方法学研究 166

(2) 与生物衔接的化学信息学 166

(3) 与化学反应和化学过程衔接的化学信息学 166

5. 跟踪、分析、模拟化学反应过程 168

编者附语 170

第三篇 发言汇编 173

21世纪的高分子化学 王佛松 何天白 173

化学研究的空白区和未来发展的前沿 王夔 188

微系统与化学 田中群 195

化学的新问题：仿生自组装和开发植物能源 朱清时 阎立峰 206

21世纪的核化学与放射化学展望 刘元方 215

充满希望的新世纪 对21世纪化学学科发展的一些看法 吴毓林 225

化工过程中的多尺度效应 李静海 232

生命科学进展中的化学机遇 张礼和 240

化学计量学与21世纪的化学 俞汝勤 梁逸曾 246

展望21世纪的分析科学 黄本立 256

后记 259