二十一世纪化学学科发展的方向(3,11) 预计21世纪科学发展的特点是各学科纵横交叉解决实际问题。即化学学科的自身继续发展和与相关学科融合发展相结合; 化学学科内部的传统分支继续发展和做为整体发展相结合; 研究科学基本问题与解决实际问题相结合。应该说科学的发展常常出现预料不到的突破,但是又有可能从现时动向,从解决继续解决的问题的可能性分析较近期的发展展望。
寻求结构多样性的研究与功能研究结合 面对日益增长的各种功能分子和材料的需要,合成化学在研究内容、目标和思路上也要有较大的改变。未来从事合成化学工作的人要能够根据需要和可能设计、合成新结构。20世纪末的发展还说明,未来的合成化学不仅研究合成分子的结构,也要研究构筑分子以上的高级结构。在未来一段时期,随着各个领域对于个种功能的分子和材料的需要迅速增加,合成化学将要开拓若干新领域:
1. 寻求结构复杂性和多样性的目标结构应该包含高级结构。因此合成化学既研究传统的分子合成化学,也应研究高级结构,特别是高级有序结构的构筑学(Tectonics)。高级结构是以分子间弱相互作用为基础的。因此,与合成分子为目的的合成化学有所不同,高级结构是由结构单元分子组装成的,有时也可能在合成分子的时候,生成的分子自组装成的。研究这两方面的可能性都有广阔的发展前景。
2. 组合化学是基于与传统合成思路相反的反向思维,加上固相合成技术,并受生物学大规模平行操作(如用96孔板操作)启发而产生的。它一开始就在筛选药物方面显示潜在力量。现在已经又发展了
液相方法,并且推广到肽和核苷酸以外的有机和无机化合物。我们不能把组合化学仅仅看作是一种技术,而应该看到以它为基础的生长点。
3. 发现和寻找新合成方法是永久课题。目前,除了研究寻找新合成反应和方法(包括以一定手性(类手性)、对称性和构象为目标的反应和方法)外,重要的是为可持续发展提供新反应、新路线、现在使用的化学品的安全替代物。此外,基于结构-功能关系设计-合成新功能分子或功能材料;基于分子或合成子组装的合成、构筑高级结构的研究,包括控制大分子缠绕、折叠和有序聚集研究(多层次);基于模拟生物材料形成过程的合成方法研究等将得到进一步发展。
4. 结构化学与合成化学结合是未来化学发展的必然趋势。 C60是从实验结果中偶然发现的。出自意外总是偶然的。在发现之后,人们又觉得它的存在是合理的,应该可以预计的。是否可能合成化学与结构化学结合增加合成前的设计和预测是我们值得思考的又一个问题。