有机化学历史现在未来有机化学是研究有机化合物的来源、制备、结构、性质、应用以及有关理论和方法的科学。

“合成高分子化合物”的内容与材料科学密切相关，材料是现代社会赖以发展的基础，材料科学将是21世纪最重要学科之一，高分子材料是常用材料中非常重要的一类，高分子科学已发展成为集化学、物理等学科综合起来的一门学科。

20世纪末，大量新型高分子材料被合成出来，如高分子光电池、高分子膜、高分子液晶、高分子药物、医用高分子等对提高人类生活质量作出了巨大贡献。

一、有机化学历史有机化学这个不断变化，历史弥新的过程。

16世纪开始，欧洲工业生产蓬勃兴起，推动了医药化学和冶金化学的创立和发展，使炼金术转向生活和实际应用，继而更加注意物质化学变化本身的研究。

在元素的科学概念建立后，通过对燃烧现象的精密实验研究，建立了科学的氧化理论和质量守恒定律，随后又建立了定比定律、倍比定律和化合量定律，为化学进一步科学的发展奠定了基础。

从1858年价键学说的建立，到1916年价键的电子理论的引入，是经典有机化学时期。

1858年，德国化学家凯库勒和英国化学家库珀等提出价键的概念，并第一次用短划“-”表示“键”。

他们认为有机化合物分子是由其组成的原子通过键结合而成的。

由于在所有已知的化合物中，一个氢原子只能与一个别的元素的原子结合，氢就选作价的单位。

一种元素的价数就是能够与这种元素的一个原子结合的氢原子的个数。

凯库勒还提出，在一个分子中碳原子之间可以互相结合这一重要的概念。

1848年巴斯德分离到两种酒石酸结晶，一种半面晶向左，一种半面晶向右。

前者能使平面偏振光向左旋转，后者则使之向右旋转，角度相同。

在对乳酸的研究中也遇到类似现象。

为此，1874年法国化学家勒贝尔和荷兰化学家范托夫提出饱和碳原子的四面体结构新的概念，圆满地解释了这种异构现象。

1900年第一个自由基，三苯甲基自由基被发现，这是个长寿命的自由基。

不稳定自由基的存在也于1929年得到了证实。

现代有机化学时期在物理学家发现电子，并阐明原子结构的基础上，美国物理化学家路易斯等人于1916年提出价键的电子理论。

1927年以后，海特勒和伦敦等用量子力学，处理分子结构问题，建立了价键理论，为化学键提出了一个数学模型。

后来马利肯用分子轨道理论处理分子结构，其结果与价键的电子理论所得的大体一致，由于计算简便，解决了许多当时不能回答的问题。

1931年L.O.Pauling提出原子轨道杂化理论。

进入20世纪以后，由于受到自然科学其他学科发展的影响，并广泛地应用了当代科学的理论、技术和方法，化学在认识物质的组成、结构、合成和测试等方面都有了长足的进展，而且在理论方面取得了许多重要成果。

在无机化学、分析化学、有机化学和物理化学四大分支学科的基础上产生了新的化学分支学科。

21世纪的化学是一门建立在实验基础上的科学，实验与理论一直是化学研究中相互依赖、彼此促进的两个方面。

有机化合物和无机化合物之间没有绝对的分界。

有机化学之所以成为化学中的一个独立学科，是因为有机化合物确有其内在的联系和特性。

二、有机化学现在天然产物的全合成长期以来一直被视为有机化学研究中的一个主要方向，同时全合成研究中取得的一些重要进展又常常被视为有机化学领域的里程碑。

1828年德国化学家FriedrichWöhler第一次由无机化合物人工合成了有机物尿素，逾越了当时被认为“泾渭分明”的有机化学和无机化学鸿沟，这被看做是全合成的最早典例。

此后，维生素B12、海葵毒素、短裸甲藻毒素A和许多其他化合物的全合成均被视为里程碑式的工作。

由Robert Woodward和Albert Eschenmoser领衔完成的维生素B12全合成，不仅优美地实现了一个自然界中结构复杂的含钴化合物的合成，还在研究过程中意外发现了有机化学中极为重要的“Woodward–Hoffmann定律”，阐明了分子轨道对称性的守恒。

Elias Corey开发的ET-743（Yondelis®）和Yoshito Kishi 开发的E7389（Eribulin®）是两个最近批准临床应用的抗癌药物（活性均在亚纳摩尔级别），这也将重塑人们对天然产物研究的信心。

Scott Snyder还同时指出了传统中医药的丰富历史。

屠呦呦作为青蒿素抗疟活性的发现者，被授予拉斯克-狄贝基临床医学研究奖，正是对Scott Snyder观点的有力证实。

传统中医药学是全世界的财富，但中西方语言的障碍难免影响一些中医药研究成果无法在世界范围内传播。

可喜的是，随着更多英文版相关著作的问世，这样的现状也在逐步得到改善。

通过糖化学家们的系统研究，在本世纪已取得了两个重要的突破。

其中一个突破是，一类作为植物抗毒素诱导因子的十二聚支链β-葡聚糖，已经可以由自动合成仪合成；另一个突破则是一锅法串联糖基化反应。

Chi-Huey Wong建立了一个计算机数据库，收集了各种不同保护基糖类分子的相对反应活性，从而可以用于一锅法串联糖基化反应中的反应底物选择。

利用这个方法，已可以合成一些六糖和十二糖。

Wong还曾指出人体内超过90%的蛋白质都被认为是具有糖基化修饰的，因此糖蛋白的化学合成在构效关系（SAR）的研究中将会起到重要的作用。

除此之外，糖类化合物的合成还与疫苗研究息息相关。

我国科研工作者于1965年完成了结晶牛胰岛素的全合成，这是当时中国一个重大的科学事件。

胰岛素是那时唯一结构已被确定的蛋白质（由著名化学家，两次诺贝尔化学奖得主Frederick Sanger完成），其中包含51个氨基酸残基和两个二硫键。

牛胰岛素是首个人工合成的蛋白质，在这背后我国科研工作者投入了大量的时间和努力。

此后，Robert Merrifield发明了多肽固相合成仪，而Stephen Kent发明了无须保护基的高效肽段偶联法，这两项重要的发现使得蛋白质化学合成迎来了新纪元。

值得一提的是，在报道牛胰岛素全合成的文章中用了很大篇幅才将全部工作参与者的名字列举完毕；而于2011年发表的一篇文章中，报道了具有203个氨基酸残基的HIV-1蛋白酶共价二聚体，该文章的作者却仅有两个人，由此可见这五十年来蛋白质合成化学翻天覆地的变化。

化学合成在生命科学、药物研发等前沿领域均起着至关重要的作用。

随着蛋白质组学和结构生物学的发展，70209余种i蛋白质的晶体结构已被阐明。

越来越多的复杂蛋白结构为有机化学家带来了更大的挑战，尽管Stephen Kent发明的非保护化学偶联法（NCL法）在过去20年中已取得了重大突破，但仍还存在很大的限制，如果想合成更多复杂结构的蛋白质，特别是结合固相多肽合成中Fmoc保护基的应用，更为高效的方法还有待开发。

清华大学的刘磊教授在解决NCL法中半胱氨酸限制性问题中取得了重要的突破，他最近的一篇论文报道了利用肽末端酰肼化的方法进行化学偶联，这是对NCL法一个有效的补充。

2010年诺贝尔化学奖被授予给Richard Heck，Ei-ichi Negishi和Akira Suzuki，他们对已广泛应用于有机合成中的钯催化交叉偶联反应做出了卓越的贡献。

这些反应是现代有机合成化学中用于形成C-C键最重要的方法之一。

这些方法对新型药物和材料的开发有着重要的影响，并也已广泛应用于农药、医药和有机材料的工业生产中。

同时，金属催化的C-H键活化与官能团化也是一个最为基础却又最富有挑战性的问题之一，这是用以拓展分子复杂性的有效方式之一，并且正在飞速地发展着，而该研究领域也被视为化学界的“圣杯”之一。

过渡金属催化的C-H键活化与官能团化反应可以实现烃类化合物的衍生化，并且可以快速构筑新的立体中心和官能团，从而得到具有特殊化学功能的分子（包括药物前体、农药以及精细化学品等）以实现分子多样性的拓展。

对于分子初步和进一步的官能团衍生化来说，金属配合物起到了关键的作用。

2001年诺贝尔化学奖被授予给William S.Knowles，Ryoji Noyori和Barry Sharpless，他们在不对称催化领域做出了卓越的贡献。

此后十年中，不对称催化的研究经历了迅疾的发展。

化学家们开发了众多的新型手性催化剂和不对称反应。

而过渡金属催化的不对称转化仍然是这一领域的主流研究内容。

相对于已经比较成熟的不对称氢化和不对称氧化反应，在过去十年中不对称催化的C-C键与C-杂原子键形成取得了相当大的进展，但依然存在许多挑战有待解决，例如选择性、反应活性和适用性等。

除了金属催化的不对称反应之外，从本世纪初开始有机小分子催化也成为了研究热点和最令人瞩目的领域之一。

许多新兴的概念已开始应用于新催化剂和新反应的设计，例如烯胺催化、亚胺催化、胺催化、氢键介导催化、单电子分子轨道(SOMO)活化、酮催化、相转移催化、亲核催化、碱催化、协同多元催化、多组分串联催化。

值得一提的是，有机小分子催化的方法可以通过“一锅法多组分反应”的方式高效、方便地实现分子多样性的拓展，这在药物研发以及药物生产工艺提高等方面均具有重大意义。

最近有两个与有机小分子催化相关的实例被报道，其中之一是用于达菲(磷酸奥塞米韦)的合成——它是一种神经氨酸酶抑制剂，可以用于治疗人类流行性感冒。

Yujiro Hayashi使用β-硝基丙烯酸酯作为迈克尔加成受体，通过三个“一锅法”操作（共九步）实现了目标分子的合成；另一个类似的策略则由马大为提出，他选择从(Z)-2-硝基乙烯胺出发，并且仅用了四步就完成了实验（其中三步在一锅之中）。

有机小分子催化在这两个例子中均得到了恰到好处的使用。

新型活化模式的研究、对活化机制的理解以及新型高催化效率的有机小分子催化剂的开发，是未来有机小分子催化领域的三个发展趋势。

金属配合物催化与有机小分子催化的结合也是未来的一个发展方向之一。

“协同催化”这个概念已经成为一个发展成熟并得到普遍认可的催化策略，这发源于自然界中酶催化过程赋予我们的灵感。

学用自然界中酶催化原理，如何构筑新的催化体系用于模拟甚至超过酶学反应，这是化学家们所面临的最大挑战之一。

目前“协同催化”已经在几个最重要、最基础的化学过程中取得了较大的突破，包括不对称催化、聚合反应、氢气活化和制备等领域。

我们完全可以期待“协同催化”这个概念在未来会继续激发有机化学工作者的创造能力，也将会为设计新型化学催化过程提供指导思想。

“系统催化”（类似于“系统生物学”），其研究核心旨在设计独立而互不干扰的催化循环，从而完成若干平行、连续的反应。

这些反应过程及催化循环的兼容性和协同性在“系统催化”中显得至关重要。

一些近期报道的实例明确地指出，这些催化过程具有高度的复杂性，同时也具有合作性、协同性以及系统性。

Alan Goldman和Maurice Brookhart使用一种具有钳式配体的铱络合物（主要用于脱氢和氢化反应）和含钼Schrock卡宾（用于烯烃复分解反应）的催化组合，实现了将己烷向更多碳数烃类转化的反应。