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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