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第一篇 绪论2

第一章 合成化学的学科地位2

第一节 引言2

第二节 合成化学促进人类文明进步和社会可持续发展3

一、合成化学护航粮食生产3

二、合成化学保障人类健康4

三、合成化学呵护环境、创造新能源5

四、合成化学是先进材料、信息技术和产业的基础6

第三节 合成化学为相关学科插上腾飞的翅膀7

一、合成化学与生命科学8

二、合成化学与材料科学10

三、合成化学与环境科学11

第四节 合成化学必将创造更美好的未来13

参考文献13

第二章 合成化学学科的发展水平和发展方向14

第一节 引言14

第二节 合成新反应、新方法和新技术16

第三节 合成新物质21

第四节 合成化学的发展方向24

一、绿色合成24

二、仿生合成25

三、高效催化合成25

四、碳－氢键直接官能团化26

五、生物质及二氧化碳转化26

参考文献27

第三章 我国合成化学学科的发展现状32

第一节 我国合成化学学科发展及国际地位32

第二节 我国合成新反应、新方法、新技术的发展状况33

第三节 我国新物质合成发展现状39

第四节 我国合成化学学科发展的不足与对策42

参考文献45

第二篇 合成方法54

第四章 水热与溶剂热合成54

第一节 水热与溶剂热合成法概述55

一、水热与溶剂热合成发展历史55

二、水热与溶剂热合成法合成技术和方法57

三、水热与溶剂热合成方法的特点57

第二节 水热与溶剂热在合成化学中的应用58

一、水热与溶剂热合成在大单晶合成中的应用59

二、水热与溶剂热合成在分子筛合成中的应用63

三、水热与溶剂热合成在金属有机骨架材料合成中的应用65

四、水热与溶剂热合成在复合氧化物和氟化物材料合成中的应用68

五、水热与溶剂热合成在有机物和生物小分子合成中的应用70

第三节 水热与溶剂热合成的新发展74

一、微波辅助水（溶剂）热合成74

二、磁场辅助水（溶剂）热合成75

三、离子热合成76

四、超临界水合成78

五、组合化学水热合成79

参考文献81

第五章 组合合成92

第一节 组合合成及发展历程92

第二节 组合合成优势94

第三节 组合合成的发展现状95

一、组合合成构建杂环小分子库95

二、组合合成构建类天然产物库101

三、组合合成与合成方法学研究108

四、组合无机合成109

五、组合生物合成116

第四节 组合合成的发展趋势119

参考文献121

第六章 金属有机催化合成128

第一节 金属有机催化简介129

第二节 还原反应129

一、氢化反应130

二、氢官能团化反应131

第三节 氧化反应134

一、烃类物质的氧化反应134

二、醇和胺的氧化反应138

第四节 C—C键和C—X键构筑反应139

一、C—C键交叉偶联反应139

二、C—X键交叉偶联反应141

三、交叉偶联反应在复杂分子合成中的应用142

四、交叉偶联反应的最新进展144

五、烯烃复分解145

第五节 碳－氢键官能团化反应147

一、邻位基团导向的选择性碳－氢键活化147

二、间位基团导向的选择性碳－氢键活化148

三、芳烃直接偶联反应149

四、非过渡金属催化的芳烃偶联反应150

五、烷烃和芳烃的直接硼化和硅化反应150

第六节 均相催化的机遇和挑战151

一、均相催化和环境与资源：二氧化碳的高效转化152

二、均相催化和能源154

三、均相催化和农业：固氮和氮气官能团化156

四、均相催化和材料157

五、展望158

参考文献158

第七章 不对称催化合成167

第一节 引言167

第二节 金属有机配合物催化的不对称合成168

一、新型手性配体设计169

二、新型不对称催化反应176

三、金属有机不对称催化的新策略180

第三节 有机小分子催化的不对称合成181

一、新型手性有机小分子催化剂的发展182

二、新反应的发展191

三、新概念的发展193

四、重要应用范例195

第四节 发展趋势和展望196

参考文献199

第八章 生物催化合成217

第一节 引言217

一、生物催化的特点218

二、生物催化的内涵与外延219

第二节 生物催化反应221

一、生物催化剂221

二、生物催化反应介质229

三、生物催化的有机合成反应230

第三节 偶联生物催化238

一、体外多酶偶联合成238

二、化学－酶法偶联合成246

第四节 总结与建议250

参考文献252

第九章 光化学合成261

第一节 引言261

第二节 人工光合成262

一、人工光合成制氢体系262

二、人工光合成制氧体系269

三、人工光合成全分解水271

四、CO2光催化还原273

第三节 光化学反应与合成新技术275

一、不饱和烃的重排和加成276

二、羰基化合物的环化反应278

三、光敏氧化281

四、交叉偶联反应284

五、卤代烃的光反应287

第四节 光化学转换机制289

第五节 总结与展望291

参考文献291

第十章 非共价合成308

第一节 基于氢键的非共价合成309

第二节 基于静电相互作用的非共价合成311

第三节 基于π-π相互作用及电荷转移相互作用的非共价合成314

第四节 基于主客体相互作用的非共价合成316

第五节 总结与展望320

参考文献321

第三篇 合成材料326

第十一章 金属配合物材料合成326

第一节 溶液法327

第二节 水热与溶剂热法334

一、单一手性MOF材料水热与溶剂热法合成336

二、类沸石分子筛型MOF材料水热与溶剂热合成338

三、智能吸附型MOF材料水热与溶剂热合成339

四、金属有机框架材料膜制备和应用340

五、金属有机框架化合物负载金属纳米颗粒及其催化341

六、水热与溶剂热法合成中的条件控制342

七、水热与溶剂热法合成中的原位有机反应345

第三节 低热固相合成法346

第四节 离子热、脲热法合成金属配合物347

第五节 模板法合成新型配位化合物349

第六节 宏量制备金属配合物352

一、微波合成352

二、机械化学合成353

第七节 前景和展望353

参考文献354

第十二章 多孔材料合成366

第一节 多孔材料的发展简介366

第二节 多孔材料的合成368

一、无机微孔材料的合成368

二、无机介孔材料的合成374

三、有机多孔材料的合成381

第三节 多孔材料的应用388

一、催化388

二、吸附与分离389

三、生物医药391

四、光电393

五、结论与展望393

参考文献394

第十三章 纳米材料合成408

第一节 纳米材料概述408

第二节 纳米材料合成方法408

一、界面调控合成409

二、水热与溶剂热合成412

三、声化学合成413

四、模板合成417

五、仿生合成420

第三节 纳米结构423

一、一维纳米结构423

二、二维纳米结构425

三、异质结构426

四、核壳结构429

第四节 纳米材料的性质及应用430

一、金属纳米材料430

二、氧化物纳米材料432

三、半导体纳米材料434

四、稀土纳米材料435

五、碳材料437

第五节 挑战与展望439

参考文献441

第十四章 有机光电功能材料453

第一节 引言453

第二节 有机电致发光材料454

一、背景介绍454

二、有机电致发光器件的工作原理454

三、有机电致发光材料455

四、挑战与展望457

第三节 有机场效应材料459

一、背景介绍459

二、有机场效应晶体管的工作原理459

三、有机场效应材料460

四、挑战与展望466

第四节 有机太阳能电池材料467

一、背景介绍467

二、有机太阳能电池的工作原理467

三、有机太阳能电池材料468

四、挑战与展望473

第五节 有机存储材料474

一、背景介绍474

二、电存储475

三、光存储476

四、多功能存储477

五、挑战与展望479

第六节 共轭聚合物传感材料480

一、背景介绍480

二、水溶性荧光共聚物的设计合成481

三、水溶性共聚物的生物应用483

四、挑战与展望485

参考文献485

第十五章 高分子材料合成494

第一节 引言494

第二节 可控／活性自由基聚合495

一、学科发展历程与意义、国内外研究进展与现状495

二、学科发展规律与趋势、关键科学问题，学科交叉与布局500

三、学科发展优先领域和重点方向500

第三节 过渡金属催化的烯烃／双烯烃配位聚合501

一、学科发展历程与意义、国内外研究进展与现状501

二、学科发展规律与趋势、关键科学问题，学科交叉与布局503

三、学科发展优先领域和重点方向506

第四节 过渡金属催化的易位聚合509

一、学科发展历程与意义、国内外研究进展与现状509

二、学科发展规律与趋势、关键科学问题，学科交叉与布局515

三、学科发展优先领域和重点方向515

第五节 CO2和环氧化合物的配位共聚516

一、学科发展历程与意义、国内外研究进展与现状516

二、学科发展规律与趋势、关键科学问题，学科交叉与布局522

三、学科发展优先领域和重点方向523

第六节 高分子材料合成学科发展政策建议524

参考文献526

第十六章 天然产物及药物合成535

第一节 天然产物合成概述535

第二节 天然产物合成的作用538

一、天然产物合成是创新药物的基础和源泉538

二、天然产物合成是保护生物资源、维持生态环境的重要途径539

三、天然产物合成是推动有机化学理论与方法发展的重要动力540

四、天然产物合成与化学领域其他学科的交叉及其推动作用540

第三节 天然产物全合成的现状541

一、目标分子的选择更注重其功能和用途541

二、目标分子的结构复杂化543

三、注重目标分子的结构多样化544

四、注重新方法和新反应在全合成中的应用，特别是涉及多环、多立体中心的高效构建545

五、合成策略更加简捷高效、富有技巧性548

六、快速、高效、规模化制备具有显著生物生理活性的天然产物550

第四节 有机药物的合成553

一、有机药物合成的概述553

二、药物合成的实例——抗流感药物奥司他韦的合成556

第五节 我国天然产物合成面临的问题561

第六节 展望562

参考文献563

第四篇 合成化学新方向570

第十七章 绿色合成570

第一节 引言570

一、绿色化学的兴起和意义570

二、本章主要内容573

第二节 原子经济反应573

一、原子经济性的概念573

二、提高反应原子经济性的途径573

三、典型一些原子经济反应的实例575

第三节 绿色催化577

一、固体酸碱催化577

二、负载化均相催化剂580

第四节 环境友好介质中的有机合成反应582

一、水为反应介质的化学反应582

二、离子液体中的化学反应585

三、超临界流体中化学反应587

四、无溶剂合成589

第五节 绿色原料590

一、二氧化碳的资源化利用591

二、生物质资源的转化利用592

三、分子氧的利用595

四、过氧化氢的利用596

第六节 绿色产品598

一、绿色农药598

二、绿色高分子材料599

三、绿色无机材料合成600

第七节 展望603

参考文献606

第十八章 小分子活化与转化617

第一节 引言617

第二节 配合物促进的氮气的活化618

第三节 配合物促进氧气的活化622

第四节 配合物促进二氧化碳的活化625

第五节 配合物促进甲烷的活化629

第六节 多相催化剂上合成气（CO＋H2）的活化和转化632

第七节 多相催化剂上二氧化碳的活化和转化639

第八节 多相催化剂上甲烷活化和转化646

参考文献650

第十九章 生物质化学转化666

第一节 引言666

第二节 生物质资源概述667

一、碳水化合物667

二、油脂669

三、木质素669

第三节 由生物质合成烃类化合物670

一、烷烃670

二、烯烃672

三、芳烃674

第四节 由生物质合成羰基化合物、羧酸及其衍生物675

一、醛和酮675

二、羧酸（酯）676

三、内酯和内酰胺680

第五节 由生物质合成醇、酚、醚类化合物682

一、脂肪醇682

二、多元醇683

三、酚684

四、醚685

第六节 由生物质合成其他有机化合物685

一、呋喃类化合物685

二、左旋葡萄糖类化合物686

三、双酚酸687

四、α－亚甲基－γ－戊内酯687

五、丙烯腈688

六、环氧化合物688

第七节 总结与展望689

参考文献693

第二十章 合成生物学707

第一节 引言707

第二节 生物工程合成生物学709

一、概述709

二、基因簇的异源表达及宿主改造710

三、基于合理设计的体内合成712

四、基于酶催化的体外合成718

第三节 化学合成生物学720

一、概述720

二、非自然产生大分子的设计与合成研究720

三、基因组的合成与最小基因组的探索725

四、人造细胞的合成探索728

第四节 总结与展望734

参考文献736

关键词索引748