前言：想要寫出一篇令人眼前一亮的文章嗎？我們特意為您整理了5篇有機(jī)合成方向范文，相信會(huì)為您的寫作帶來(lái)幫助，發(fā)現(xiàn)更多的寫作思路和靈感。

有機(jī)合成方向范文第1篇

[關(guān)鍵詞] 脂肪酶 戊酸乙酯 酯化 有機(jī)溶劑

戊酸乙酯是一類短鏈脂肪酸酯，無(wú)色油狀液體，呈天然水果香味，是重要的香精、香料組分。戊酸乙酯與丙酸乙酯、丁酸乙酯、己酸乙酯等酯類物質(zhì)同被稱為芳香酯，廣泛地應(yīng)用于食品、醫(yī)療、化妝品及醫(yī)藥等日常生活用品中[1]。

通常情況下, 芳香和香味成分是由化學(xué)合成或從天然來(lái)源中提取的。化學(xué)合成法通常需在高溫高壓及強(qiáng)酸條件下進(jìn)行, 副反應(yīng)多、產(chǎn)物分離難、生產(chǎn)成本高, 且隨著脂肪酸和脂肪醇碳鏈的加長(zhǎng)，反應(yīng)難度加大；而從植物中提取芳香物質(zhì)的量有限，無(wú)法滿足人們的需求。目前國(guó)內(nèi)外多有研究采用以脂肪酶為催化劑的方法來(lái)催化合成芳香類物質(zhì)，而其中以微生物脂肪酶為催化劑較為常見[2,3]。和化學(xué)合成法相比，酶法生物合成的芳香酯不僅被認(rèn)為是高質(zhì)量的天然產(chǎn)品，而且具有反應(yīng)條件溫和、轉(zhuǎn)化率高、專一性好、易提取、易控制等優(yōu)點(diǎn)，被看成是很有希望工業(yè)化的新途徑[3,4]。酯化反應(yīng)以微生物脂肪酶作為催化劑，具有顯著特點(diǎn)：反應(yīng)條件比較溫和，醇用量較少, 幾乎沒有污染物排放, 產(chǎn)物易分離純化，對(duì)設(shè)備性能要求較低。因此，利用酶法酯化合成生產(chǎn)芳香酯類物質(zhì)是一種較好的選擇。本研究以國(guó)產(chǎn)堿性脂肪酶為催化劑，在不同的有機(jī)相中催化戊酸酯化合成戊酸乙酯，考察了各種因素對(duì)戊酸轉(zhuǎn)化率的影響，探討并得出了適宜的酶催化反應(yīng)條件。

1 材料與方法

1.1 脂肪酶

擴(kuò)展青霉（Penicillium expansum）堿性脂肪酶：由福建師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院提供。

1.2 化學(xué)試劑

橄欖油、戊酸為化學(xué)純。 其它試劑均為分析純。正辛烷、正庚烷、石油醚等有機(jī)溶劑在使用前用3A分子篩作脫水處理。

1.3 儀器

恒溫?fù)u床, 高速組織搗碎機(jī)，磁力攪拌器，電熱恒溫水浴鍋, 堿式滴定管，常規(guī)玻璃器皿等。

1.4 堿性脂肪酶催化合成戊酸乙酯的反應(yīng)體系的構(gòu)成

在100mL具塞三角瓶中，將0.020mol/L的戊酸、與戊酸成一定摩爾比的乙醇和15mL的有機(jī)溶劑組成非水相酯化反應(yīng)體系，加入一定量的堿性脂肪酶作為合成反應(yīng)的催化劑。在控制適當(dāng)溫度的恒溫?fù)u床中以150 r/min的速度旋轉(zhuǎn)振蕩。間隔一定時(shí)間加入一定量的3A分子篩以移走產(chǎn)物中的部分水分。定時(shí)取樣分析檢測(cè)酶催化酯化合成反應(yīng)體系中戊酸的轉(zhuǎn)化率。

1.5 堿性脂肪酶的酶活測(cè)定

采用NaOH中和滴定法測(cè)定堿性脂肪酶的酶活[5]。

1.6 戊酸轉(zhuǎn)化率的測(cè)定

反應(yīng)一定時(shí)間后，取0.5mL樣品，加入95%乙醇10 mL， 以1％酚酞為指示劑，用0.025 mol/L NaOH標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，并按下式計(jì)算戊酸的轉(zhuǎn)化率：

式中：α――戊酸的轉(zhuǎn)化率；

V0――反應(yīng)初始時(shí)樣品耗堿體積，mL；

V ――反應(yīng)一定時(shí)間后樣品耗堿體積，mL。

2 結(jié)果與討論

2.1 戊酸與乙醇的摩爾比對(duì)酯化反應(yīng)轉(zhuǎn)化率的影響

按1.4的方法構(gòu)建反應(yīng)體系：戊酸濃度為0.02mol/L，加入正辛烷15mL，堿性脂肪酶0.45g（相當(dāng)于840 U / g戊酸），戊酸與乙醇的摩爾比分別為1.0:1.1，1.0:1.2，1.0:1.3，1.0:1.4，1.0:1.5，1.0:1.6，在恒溫?fù)u床中，控制反應(yīng)溫度為36℃，反應(yīng)時(shí)間為24h。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖1所示。

從圖中看出：當(dāng)戊酸與乙醇的摩爾比為1.0:1.5時(shí)，戊酸的轉(zhuǎn)化率為最高。這是因?yàn)閴A性脂肪酶在催化戊酸和乙醇合成戊酸乙酯的酯化反應(yīng)中，根據(jù)化學(xué)平衡原理，適當(dāng)增加反應(yīng)物乙醇的濃度可以使反應(yīng)平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，從而提高戊酸的轉(zhuǎn)化率。但是，由于乙醇本身也是一種酶的失活劑，當(dāng)乙醇的濃度過大時(shí)會(huì)降低酶的活性，使戊酸的轉(zhuǎn)化率下降。

2.2 加入堿性脂肪酶的酶量對(duì)酯化反應(yīng)的影響

按1.4的方法構(gòu)建反應(yīng)體系：戊酸濃度為0.02mol/L，戊酸與無(wú)水乙醇的摩爾比為1.0:1.5，加入正辛烷15mL，在恒溫?fù)u床中，控制反應(yīng)溫度為36℃，反應(yīng)時(shí)間為24h，探討不同加酶量對(duì)酯化反應(yīng)中戊酸轉(zhuǎn)化率的影響。結(jié)果如圖2所示?？梢钥闯?，在加酶量為0.45g（相當(dāng)于840 U / g戊酸）時(shí)，戊酸的轉(zhuǎn)化率為最高，可達(dá)98%。

2.3 不同有機(jī)溶劑對(duì)酯化反應(yīng)的影響

按1.4的方法構(gòu)建反應(yīng)體系：戊酸濃度為0.02mol/L，戊酸與無(wú)水乙醇的摩爾比為1.0:1.5，堿性脂肪酶0.45g（相當(dāng)于840 U / g戊酸），各種有機(jī)溶劑的加入量分別為15mL。在恒溫?fù)u床中，控制反應(yīng)溫度為36℃，反應(yīng)時(shí)間為24h，探討不同有機(jī)溶劑對(duì)酯化反應(yīng)轉(zhuǎn)化率的影響。結(jié)果如圖3所示。以正辛烷為有機(jī)溶劑時(shí)，戊酸的轉(zhuǎn)化率為最高。

2.4 反應(yīng)溫度對(duì)酯化反應(yīng)的影響

按1.4的方法構(gòu)建反應(yīng)體系：戊酸濃度為0.02mol/L，戊酸與乙醇的摩爾比為1.0:1.5，加入堿性脂肪酶0.45g（相當(dāng)于840 U / g戊酸），加入15mL正辛烷。反應(yīng)時(shí)間為24h，探討不同反應(yīng)溫度對(duì)酯化反應(yīng)戊酸轉(zhuǎn)化率的影響。結(jié)果如圖4所示，酯化反應(yīng)的最適宜溫度為36℃，此時(shí)戊酸轉(zhuǎn)化率可達(dá)98%。此最適宜反應(yīng)溫度與擴(kuò)展青霉堿性脂肪酶的酶學(xué)特性相一致[6]。

2.5 反應(yīng)時(shí)間對(duì)酯化反應(yīng)的影響

按1.4的方法構(gòu)建反應(yīng)體系：戊酸濃度為0.02mol/L，戊酸與無(wú)水乙醇的摩爾比為1.0:1.5，堿性脂肪酶0.45g（相當(dāng)于840U/ g戊酸），有機(jī)溶劑為15mL的正辛烷，反應(yīng)溫度為36℃，探討不同反應(yīng)時(shí)間對(duì)酯化反應(yīng)的戊酸轉(zhuǎn)化率的影響。結(jié)果如圖5所示。從圖中看出：在24h內(nèi)，戊酸轉(zhuǎn)化率上升較快；在24h過后仍能保持較高轉(zhuǎn)化率。但從實(shí)際生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性等綜合考慮，反應(yīng)時(shí)間取24h較為適宜。

3 結(jié)論

采用國(guó)產(chǎn)堿性脂肪酶在有機(jī)相中催化合成戊酸乙酯，通過實(shí)驗(yàn)室研究以優(yōu)化酶法酯化合成條件。當(dāng)戊酸濃度為0.020mol/L時(shí)，戊酸與乙醇的摩爾比為1.0:1.5，加入脂肪酶酶量為0.45g（相當(dāng)于840U / g戊酸），在有機(jī)溶劑為正辛烷，恒溫?fù)u床中以150 r/min的速度旋轉(zhuǎn)振蕩，反應(yīng)溫度為36℃，反應(yīng)時(shí)間為24h，并適時(shí)加入一定量的3A分子篩移走產(chǎn)物中的部分水分。在上述最佳反應(yīng)條件下進(jìn)行戊酸乙酯的酯化合成反應(yīng)，戊酸的轉(zhuǎn)化率可達(dá)98% 。由此可見國(guó)產(chǎn)擴(kuò)展青霉堿性脂肪酶是一種優(yōu)異的酯化合成生物催化劑。

參考文獻(xiàn)：

[1] 許開天，許葵，甘毅. 酒精制品的生產(chǎn)與配方[M]. 北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社，1995.

[2] 馬歌麗, 彭新榜, 陳海明. 微生物脂肪酶及其催化合成芳香酯研究進(jìn)展[J]. 鄭州輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版) ，2002, 17(3) : 50-53.

[3] 陳建平，葛清秀，黃祖新. 堿性脂肪酶在正庚烷中催化合成己酸乙酯的研究[J]. 福建師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2005,21(4) ：117-120.

[4] 徐巖, 郭翔, 章克昌. 有機(jī)介質(zhì)中酶法生物轉(zhuǎn)化酒用芳香酯的研究[J]. 食品與發(fā)酵工業(yè)，1998，25（1）：20-24.

[5] 陳建平. 堿性脂肪酶酶活測(cè)定的影響因素探討[J]. 福建師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2001, 17 (增刊) : 24 -27 , 45.

有機(jī)合成方向范文第2篇

【摘要】 目的分析藥對(duì)荊芥-桂枝、單味藥荊芥，桂枝的揮發(fā)油成分。方法采用氣相色譜-質(zhì)譜（GC-MS）檢測(cè)，通過化學(xué)計(jì)量學(xué)解析法對(duì)二維色譜/質(zhì)譜數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)荊芥-桂枝、單味藥荊芥、桂枝的揮發(fā)油成分的分析。結(jié)果荊芥-桂枝、荊芥和桂枝揮發(fā)油成分分別定性得到51，47和61個(gè)結(jié)果，占總含量的88.72%， 90.52% 和88.37%。結(jié)論藥對(duì)揮發(fā)油成分的數(shù)目大致為荊芥和桂枝揮發(fā)油成分的加和，但相對(duì)含量有變化。

【關(guān)鍵詞】 藥對(duì)荊芥-桂枝 揮發(fā)油 氣相色譜-質(zhì)譜 化學(xué)計(jì)量學(xué)解析法

配伍理論是中藥復(fù)方的核心問題。藥對(duì)是中藥配伍的基本形式，是復(fù)方的最小組成單位，又是復(fù)方的一種特殊形式［1］。藥對(duì)的化學(xué)成分研究將為中藥復(fù)方的配伍研究提供基本的依據(jù)，并揭示配伍理論的化學(xué)本質(zhì)。荊芥-桂枝為常用辛溫解表藥對(duì)［1］。荊芥祛風(fēng)解表，宣毒透疹；桂枝散寒解表，溫經(jīng)通脈，通陽(yáng)化氣［2］。兩者配伍使用，可增強(qiáng)祛風(fēng)解表、散寒止痛的效果，共收解肌發(fā)表祛風(fēng)散寒之功。揮發(fā)油成分是解表藥對(duì)的藥效物質(zhì)［3］，而藥對(duì)荊芥-桂枝的揮發(fā)油成分未見報(bào)道?；瘜W(xué)計(jì)量學(xué)解析法（Chemometric resolution method， CRM）是對(duì)二維色譜/光譜矩陣數(shù)據(jù)進(jìn)行解析的一種有效方法，它利用二維矩陣數(shù)據(jù)包含的色譜/光譜信息，采用局部因子分析以分辨出單個(gè)組分的純色譜和光譜，其原理與解析參照文獻(xiàn)方法［4］，它已成功地應(yīng)用于中藥揮發(fā)油成分的分析［5］。本實(shí)驗(yàn)采用氣相色譜-質(zhì)譜（GC-MS）和CRM分析藥對(duì)荊芥-桂枝的揮發(fā)油，并比較了單味藥與藥對(duì)的揮發(fā)油成分， 討論了單味藥配伍后揮發(fā)油成分的變化。

1 器材與方法

1.1 器材儀器為日本島津QP2010型氣相色譜儀-質(zhì)譜儀。荊芥、桂枝均購(gòu)自湖南中醫(yī)藥研究院，經(jīng)該院中藥研究所鑒定分別為荊芥Schizonepeta tenuifolia Briq.的干燥莖枝、肉桂Cinnamomum cassia Presl.的干燥嫩枝。

1.2 揮發(fā)油提取

1.2.1 藥對(duì)揮發(fā)油的提取稱取干燥的荊芥（Herba Schizonepetae， HS），桂枝（Ramulus Cinnamomi， RC）各100 g，混合，按《中國(guó)藥典》（2000年版）揮發(fā)油提取法提?。?］。

1.2.2 單味藥揮發(fā)油的提取分別稱取干燥的荊芥和桂枝各100 g，按照上法提取。

1.3

揮發(fā)油的測(cè)定條件

1.3.1 色譜條件色譜柱OV-1( 30 m×0.25 mm)。 程序升溫：起始溫度40℃，以2℃·min-1升至120℃，再以10℃·min-1升至230℃，維持20 min。載氣He；流速1.0 ml·min-1；進(jìn)口溫度250℃，界面溫度280℃。

1.3.2 質(zhì)譜條件EI源電子能量70 eV，離子源溫度230℃。倍增電壓1.28 kV，掃描范圍20·600 amu；掃描速率3.8 scans.s-1，溶劑延遲2 min。

1. 4

數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)分析在Celeron（R）2.66GHz（Intel）計(jì)算機(jī)上進(jìn)行，程序用Metlab 6.5編寫，所分辨的質(zhì)譜在NIST107標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜庫(kù)中檢索。

2 結(jié)果

2.1

揮發(fā)油化學(xué)成分的定性分析圖1～3分別是荊芥、桂枝和荊芥-桂枝的揮發(fā)油的GC-MS總離子流圖（TIC），其中許多色譜峰產(chǎn)生重疊。圖2中A的保留時(shí)間段為53.05～53.50 min，放大為圖4。

圖1 荊芥揮發(fā)油的總離子流圖（略）

圖2 桂枝揮發(fā)油的總離子流圖（略）

圖3 藥對(duì)荊芥-桂枝的揮發(fā)油總離子流圖（略）

圖4 A峰的總離子流圖（略）

圖5 解析后A峰的色譜圖（含化合物1，2，3，和4）（略）

從圖4可見，A似乎是兩個(gè)分離很好的色譜峰。直接從色譜庫(kù)中進(jìn)行檢索，左側(cè)峰中不同位置質(zhì)譜變化很大，且檢索結(jié)果與被測(cè)物質(zhì)譜相似度都較低，其中左半部分中間部分檢測(cè)為Dodecanoic acid， 2-phenylethyl ester，相似度為70％，右半部分檢測(cè)為1，2-Benzenedicarboxylic acid， diundecyl ester，相似度為81％，右側(cè)峰檢測(cè)結(jié)果為Pentadecanoic acid，相似度為64％。可見，直接從色譜庫(kù)中進(jìn)行檢索的定性結(jié)果其可靠程度和準(zhǔn)確度都較低，同時(shí)由于色譜峰重疊，難以進(jìn)行定量分析。

利用CRM分析，結(jié)果表明A是一個(gè)四組分體系（圖5）。根據(jù)各組分的純色譜和質(zhì)譜，再將它們與NIST標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)進(jìn)行匹配，可檢索到4種組分，分別為 ①4-(phenylmethoxy)-Benzoic acid；② Phen-1，4-diol；③2，3-dimethyl-5-trifluoromethyl-Tridecanoic acid；④Benzoic acid，2-phenylethyl ester， 相似度（相對(duì)含量）分別為97.9％（0.09%），94.4(0.05%)， 91.5(0.07%)， 93.8(0.02%)。由于得到的是純組分的質(zhì)譜，定性結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠程度大為提高。

與上述解析A過程相似，對(duì)桂枝其它保留時(shí)間段的組分以及荊芥和荊芥－桂枝TIC圖，利用CRM逐步進(jìn)行分辨，可得到組分的純質(zhì)譜，再用質(zhì)譜庫(kù)對(duì)分辨出的組分進(jìn)行質(zhì)譜定性檢索，得到組分定性結(jié)果。荊芥-桂枝、荊芥和桂枝揮發(fā)油定性鑒定的組分分別為51，47和61個(gè)， 占總含量的88.72%， 90.52% 和88.37%。

2.2

揮發(fā)油化學(xué)成分的定量分析對(duì)解析后的所有色譜采用總體積積分法積分，可得到各個(gè)組分的定量分析結(jié)果，荊芥，桂枝和藥對(duì)荊芥-桂枝定性組分含量分別占總含量的90.52% ，88.37%和88.72%，三者的揮發(fā)油主要化學(xué)成分見表1。

3 討論

由表1可見，藥對(duì)荊芥-桂枝揮發(fā)油主要化學(xué)成分的數(shù)量大致是兩個(gè)單味藥荊芥和桂枝的加和，含量較高的主要成分或來(lái)自荊芥，如5-methyl-2-(1-methylethylidene)-Cyclohexanone，(2R-trans)-5-methyl-2-(1-methylethyl)-Cyclohexanone等；或來(lái)自桂枝，如3-(2-methoxyphenyl)-2-Propenal，Benzaldehyde等；或來(lái)自二者之疊加，如D-Limonene，Benzylidenemalonaldehyde等。 這些主要成分在藥對(duì)中的含量與在單味藥中的不同。實(shí)驗(yàn)結(jié)果還表明，藥對(duì)荊芥-桂枝揮發(fā)油中還出現(xiàn)了多個(gè)單味藥中沒有的新的化學(xué)成分，如(E)-3，7-dimethyl-2，6-Octadien-1-ol acetate，(S)-1-methyl-4-(5-methyl-1-methylene-4-hexenyl)-Cyclohexene，Octanal，3-phenyl-2-Propen-1-ol acetate等，但它們的含量都較低。這些新化學(xué)成分的出現(xiàn)可能是由于合煎中的化學(xué)反應(yīng)和物理變化，如增溶作用、助溶作用等。由于這些物理作用，單味藥中的某些化學(xué)成分在配伍后溶出率將提高，因此，單味藥中含量很低而未能檢測(cè)到的揮發(fā)性成分，在藥對(duì)中含量提高而可被檢測(cè)。這些物理變化也會(huì)導(dǎo)致其它揮發(fā)性成分在藥對(duì)中的含量變化。

每個(gè)單味藥含有特定的活性化合物群。兩個(gè)單味藥配伍形成藥對(duì)，在合煎過程中，由于化學(xué)反應(yīng)與物理變化，形成新的活性化合物群，它與單味藥的活性化合物群在量與質(zhì)方面均存在差別，從而導(dǎo)致藥效的不同。兩個(gè)單味藥在合煎過程發(fā)生什么物理變化與化學(xué)反應(yīng)，值得深入研究。

表1 荊芥、桂枝和藥對(duì)桂枝-荊芥的主要揮發(fā)油成分（略）

rt為保留時(shí)間；rc為相對(duì)含量；-為未檢出

【參考文獻(xiàn)】

［1］ 胥慶華，劉麗云，趙瑞華.中藥藥對(duì)大全［M］.北京：中國(guó)醫(yī)藥科技出版社，1996：360.

［2］ 田代華.實(shí)用中藥辭典［M］.北京：人民衛(wèi)生出版社，2002：1818，1533.

［3］ 沈映君.解表中藥方劑研究［M］. 北京: 中國(guó)醫(yī)藥出版社， 2005：198.

［4］ Guo FQ， Liang YZ， Xu CJ， et.al. Determination of the volatile chemical constituents of Notoptergium Incium by gas chromatography-mass spectrometry and iterative or non-iterative chemometrics resolution methods ［J］. J. Chromatogr. A， 2003， 1016 (1) : 99.

［5］ Li X R， Liang Y Z， Guo F Q.Analysis of volatile oil in rhizoma ligustici chuanxiong-radix paeoniae rubra by gas chromatography-mass spectrometry and chemometric resolution ［J］. Acta Pharmacologica Sinica， 2006， 27（4）：491.

有機(jī)合成方向范文第3篇

[關(guān)鍵詞]丹參酮ⅡA磺酸鈉；心房纖維化；轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β1

心房顫動(dòng)（房顫）為臨床最常見的快速性心律失常，嚴(yán)重危害人類健康，可致心功能不全及腦栓塞等并發(fā)癥，明顯增加患者死亡率[1]。新近研究提示在多種因素所致房顫模型，均可見顯著的心房纖維化（atrial fibrosis），后者干擾局部激動(dòng)傳導(dǎo)，造成單向傳導(dǎo)阻滯，增加沖動(dòng)不均一性和碎裂電活動(dòng)，促進(jìn)房顫維持。因此，心房纖維化是房顫維持的關(guān)鍵因素，嚴(yán)重?fù)p害心功能[2]。尋找治療心房纖維化的治療方法是改善房顫患者愈后的新途徑。

研究表明血管緊張素Ⅱ（angiotensin Ⅱ， AngⅡ）是心房纖維化發(fā)病機(jī)制中重要的一環(huán)，可通過血小板反應(yīng)素-1（thrombospondin 1，TSP-1）/轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β1（TGF-β1）途徑誘導(dǎo)心肌重構(gòu)[3-4]。我國(guó)傳統(tǒng)中藥丹參臨床上主要用于冠心病的治療[5]，本室也發(fā)現(xiàn)其能抑制心肌重構(gòu)[6]，但其對(duì)心房纖維化研究尚少。本實(shí)驗(yàn)利用培養(yǎng)的新生大鼠心房成纖維細(xì)胞，研究丹參的主要成分丹參酮ⅡA衍生物“丹參酮ⅡA磺酸鈉”（sodium tanshinone ⅡA sulfonate， STS）對(duì)AngⅡ誘導(dǎo)的膠原分泌及合成速率，TSP-1/TGF-β1通路的影響， 探討STS抗MF的可能機(jī)制， 為其在臨床用于防治心房纖維化提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

1 材料

1.1 動(dòng)物 1～2 d齡新生Wistar大鼠，由同濟(jì)醫(yī)學(xué)院實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心提供，動(dòng)物許可證號(hào)SCXK（鄂）2004-0007。

1.2 試劑與儀器 AngⅡ（Sigma公司）；STS（中國(guó)食品藥品檢定研究院，批號(hào)S02001300）；DMEM干粉培養(yǎng)基、胰蛋白酶、胎牛血清、[3H]-脯氨酸（中國(guó)科學(xué)院上海原子能研究所）；PMSF和leupeptin（Sigma公司）；PVDF膜（Amersham公司）；羥脯氨酸試劑盒及TGF-β1 ELISA試劑盒（南京建成生物工程有限公司）；小鼠抗大鼠TSP-1（Santa Cruz公司）；其余試劑為國(guó)產(chǎn)分析純。LS3810 液體閃爍儀（Beckman公司），垂直電泳儀及轉(zhuǎn)膜系統(tǒng)（Biorad公司）。

2 方法

2.1 新生大鼠心房成纖維細(xì)胞（atrial fibroblasts， AFs）培養(yǎng) 取1～2 d齡的Wistar大鼠，在無(wú)菌條件下開胸剪取心室肌，無(wú)菌條件下剪碎心肌，0.1%膠原酶消化液消化后，加入含10胎牛血清的IMDM培養(yǎng)液制成細(xì)胞懸液，調(diào)整細(xì)胞密度為1×105個(gè)/mL，根據(jù)心肌細(xì)胞和成纖維細(xì)胞貼壁時(shí)間的不同，采用差速貼壁1 h，去除心肌細(xì)胞獲得成纖維細(xì)胞。繼續(xù)培養(yǎng)細(xì)胞至近融合狀態(tài)時(shí)按1∶2傳代。傳代后成纖維細(xì)胞用抗波形蛋白（Vimentin）單克隆抗體免疫細(xì)胞化學(xué)染色鑒定，純度達(dá)到95%。實(shí)驗(yàn)用第3～5代的細(xì)胞。

2.2 分組 共分為5組，分別為①對(duì)照組，給予生理鹽水；②AngⅡ（0.1 μmol?L-1）組；③AngⅡ（0.1 μmol?L-1）+STS（3 μmol?L-1）組；④AngⅡ（0.1 μmol?L-1）+STS（10 μmol?L-1）組；⑤AngⅡ（0.1 μmol?L-1）+STS（30 μmol?L-1）組。

2.3 羥脯氨酸法測(cè)定膠原蛋白含量 各干預(yù)因素處理細(xì)胞48 h后，取細(xì)胞上清液0.5 mL，加無(wú)水乙醇1.2 mL，旋渦混勻器充分混勻2 min，2次，3 500 r?min-1離心10 min，取上清（約1.5 mL），烘干，加0.5 mL雙蒸水復(fù)溶，制成稀釋倍數(shù)為1的檢測(cè)液，加試劑1，2，3（具體見試劑盒說明書），混勻，65 ℃水浴15 min，冷卻后，在550 nm波長(zhǎng)比色。膠原蛋白含量=7.46×羥脯氨酸含量（羥脯氨酸含量占膠原的13.4%）。羥脯氨酸=（A測(cè)定管-A空白管）/（A標(biāo)準(zhǔn)管-A空白管）×標(biāo)準(zhǔn)管濃度×稀釋倍數(shù)。

2.4 膠原合成（[3H]-proline摻入率）的測(cè)定 AFs接種到24孔培養(yǎng)板，貼壁生長(zhǎng)至匯合狀態(tài)后，更換無(wú)血清培養(yǎng)液，繼續(xù)培養(yǎng)48 h，使AFs處于G0/Gl期。更換新的培養(yǎng)液（含0.4%FCS-DMEM及0.3 mmol?L-1抗壞血酸），加入上述各組干預(yù)，同時(shí)每孔加入37×106 Bq?L-1的[3H]-proline，共育30 h后，0.25%的胰酶消化并收集細(xì)胞。在0.22 μm的醋酸纖維素微孔濾膜上負(fù)壓抽濾，生理鹽水和10%的三氯乙酸沖洗濾膜，95%乙醇脫色，烘干后置入閃爍瓶中，加入二甲苯閃爍液4 mL，靜置過夜后，在液體閃爍儀計(jì)數(shù)器（Tri-carb2300，美國(guó)Packard公司）上進(jìn)行放射性強(qiáng)度的測(cè)定。

2.5 ELISA法測(cè)定活性TGF-β1及總TGF-β1含量 按TGF-β1免疫檢測(cè)試劑盒說明書分別檢測(cè)細(xì)胞培養(yǎng)上清中活性TGF-β1及總TGF-β1含量?？俆GF-β1檢測(cè)樣本需經(jīng)1 mol?L-1鹽酸化處理；活性TGF-β1檢測(cè)采用非鹽酸化處理的上清液。各組所得結(jié)果與對(duì)照組進(jìn)行對(duì)比，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2.6 總蛋白的提取 取5×105個(gè)各組干預(yù)后的心房成纖維細(xì)胞，加入5倍體積的裂解液孵育20 min，其組成為：Tris-HCl 50 mmol?L-1 pH 8.0，NaCl 150 mmol?L-1，EDTA 0.5 mmol?L-1，DTT 1 mmol?L-1， NP-40 1%，脫氧膽酸鈉0.5%，SDS 0.1%，釩酸鈉100 μmol?L-1，PMSF 100 mg?L-1，apmtinin 1 mg?L-1，leupeptin 2 mg?L-1，冰浴條件下進(jìn)行組織勻漿，4 ℃，12 000 r?min-1離心10 min，取上清，用Folin酚法進(jìn)行蛋白定量后保存于-70 ℃。

2.7 免疫印跡法檢測(cè)TSP-1蛋白表達(dá) 取40 μg總蛋白加入上樣緩沖液煮沸3 min變性，經(jīng)SDS-PAGE電泳分離蛋白，然后電轉(zhuǎn)移至PVDF膜上，封閉后與l∶1 000稀釋的TSP-1一抗4 ℃孵育過夜，與1∶1萬(wàn)稀釋的二抗室溫孵育l h，再與化學(xué)發(fā)光試劑ECL溫浴l min后曝光、顯影和定影，對(duì)結(jié)果進(jìn)行吸光度掃描。用目標(biāo)蛋白表達(dá)量的灰度值除以內(nèi)參表達(dá)量的灰度值，以所得的比值表示目標(biāo)蛋白的相對(duì)表達(dá)量。

2.8 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 所有數(shù)據(jù)均采用〖AKx-D〗±s表示，用SPSS 12.0統(tǒng)計(jì)軟件包進(jìn)行單因素方差分析，以P

3 結(jié)果

3.1 STS對(duì)AFs膠原含量的影響 0.1 μmol?L-1AngⅡ能顯著提高羥脯氨酸含量（P

3.2 STS對(duì)AFs膠原合成速率（[3H]-proline摻入率）的影響 0.1 μmol?L-1AngⅡ作用24 h 后，AFs膠原合成速率較對(duì)照組增加至（175.88±19.22）% （P

〖XC楊樂-1.TIF〗

與對(duì)照組相比1）P

圖1 STS對(duì)AFs膠原合成速率的影響（±s，n=5）

3.3 STS對(duì)活性TGF-β1及總TGF-β1含量的影響 新近研究表明，循環(huán)或局部AngⅡ主要通過活化TGF-β1而促心房纖維化。因此，為進(jìn)一步探討STS抑制AngⅡ誘導(dǎo)心房成纖維細(xì)胞膠原含量及膠原合成速率增加的機(jī)制，用ELISA法檢測(cè)各組活性TGF-β1（A-TGF-β1）及總TGF-β1（T-TGF-β1）含量，數(shù)據(jù)顯示Ang Ⅱ明顯上調(diào)A-TGF-β1表達(dá)（P

3.4 STS對(duì)TSP-1蛋白表達(dá)的影響 研究表明，AngⅡ誘導(dǎo)TGF-β1活化的關(guān)鍵因素是血小板反應(yīng)素-1（TSP-1）[3]。為證實(shí)STS抑制AngⅡ誘導(dǎo)TGF-β1活化的機(jī)制，用免疫印跡法檢測(cè)各組TSP-1蛋白表達(dá)， 數(shù)據(jù)顯示TSP-1表達(dá)被STS顯著抑制（P

4 討論

心房顫動(dòng)（房顫）的發(fā)生源于心臟電生理改變和心房結(jié)構(gòu)重塑的共同作用。心房纖維化會(huì)引起細(xì)胞外基質(zhì)沉積與降解失衡，以及成纖維細(xì)胞的過度增殖等。早期研究顯示心室纖維化會(huì)引起心室壁進(jìn)行性硬化，進(jìn)而引起心室功能不全和充血性心力衰竭。但隨后的研究突出顯示了心房纖維化與房顫的關(guān)系，與瓣膜病、高血壓和老齡化的關(guān)系。調(diào)控心房纖維化也成為臨床上治療房顫患者的重要途徑[7]。然而目前用中草藥干預(yù)這一過程的研究尚少[7]。

我國(guó)傳統(tǒng)中藥丹參具有抗缺血缺氧、改善微循環(huán)、抑制血小板黏附聚集功能和抗血栓形成作用， 臨床上主要用于冠心病的治療[5]。但其對(duì)心肌纖維化的作用報(bào)道較少。 本實(shí)驗(yàn)用培養(yǎng)的新生大鼠心房成纖維細(xì)胞研究丹參的主要成分丹參酮ⅡA衍生物STS對(duì)AngⅡ誘導(dǎo)心房成纖維細(xì)胞膠原合成的影響，發(fā)現(xiàn)STS能顯著降低AngⅡ誘導(dǎo)的膠原含量及合成合成速率上升，但機(jī)制尚未完全明了。

研究證明，在心房成纖維細(xì)胞，AngⅡ主要通過上調(diào)一些促纖維化的生長(zhǎng)因子，間接促進(jìn)纖維化，其中最重要是TGF-β1[8]。TGF-β1分為活性和非活性2種形式存在，而真正行使促纖維化效應(yīng)的是活性TGF-β1。本研究表明，AngⅡ能上調(diào)活性TGF-β1水平而對(duì)總TGF-β1水平?jīng)]有明顯影響，這也與既往研究結(jié)果相似[3]，而STS處理后能夠明顯下調(diào)活性TGF-β1水平，說明STS正是通過抑制AngⅡ誘導(dǎo)的TGF-β1活化而降低膠原合成的。

血小板反應(yīng)素-1（TSP-1）也稱凝血酶敏感素-1，是一個(gè)相對(duì)分子質(zhì)量為450 kD 的同源三聚體基質(zhì)糖蛋白，最初發(fā)現(xiàn)于血小板α顆粒內(nèi)，隨后被證明可由成纖維細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、血管平滑肌細(xì)胞和單核細(xì)胞等多種細(xì)胞分泌[9-10]。研究表明，在AngⅡ活化成纖維細(xì)胞TGF-β1的機(jī)制中，TSP-1起到了非常重要的作用[3]。本研究顯示，AngⅡ明顯上調(diào)心房成纖維細(xì)胞TSP-1表達(dá)，而STS處理后，TSP-1表達(dá)被顯著抑制。

綜上所述，STS能減輕AngⅡ誘導(dǎo)心房成纖維細(xì)胞膠原分泌及合成速率，機(jī)制與抑制TSP-1/TGF-β1通路有關(guān)。下一步研究要著重于STS對(duì)AngⅡ-TGF-β1其他下游分子的影響，如Smads，TGF-β激活的蛋白激酶-1（TKA-1）等[5]，進(jìn)一步闡明STS抗心肌纖維化的機(jī)制，為其在臨床用于心房纖維化的防治提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

[參考文獻(xiàn)]

[1] Garg A， Akoum N. Atrial fibrillation and heart failure： beyond the heart rate[J]. Curr Opin Cardiol， 2013，28（3）：332.

[2] Pellman J， Lyon R C， Sheikh F. Extracellular matrix remodeling in atrial fibrosis： mechanisms and implications in atrial fibrillation[J]. J Mol Cell Cardiol， 2010，48（3）：461.

[3] Zhou Y， Poczatek M H， Berecek K H， et al. Thrombospondin 1 mediates angiotensin Ⅱ induction of TGF-beta activation by cardiac and renal cells under both high and low glucose conditions[J]. Biochem Biophys Res Commun， 2006， 339（2）：633.

[4] Tang M，Zhou F，Zhang W， et al. The role of thrombospondin-1-mediated TGF-β1 on collagen type ⅡI synthesis induced by high glucose[J]. Mol Cell Biochem， 2011， 346（1/2）：49.

[5] Zhao B L， Jiang W， Zhao Y， et al. Scavenging effects of Salvia miltiorrhiza on free radicals and its protection for myocardial mitochondrial membranes from ischemia reperfusion injury[J]. Biochem Mol Biol Int， 1996， 38（6）：1171.

[6] 楊樂，鄒曉靜，馮俊，等. 丹參酮ⅡA磺酸鈉對(duì)血管緊張素Ⅱ誘導(dǎo)的心肌肥大及p-ERK表達(dá)的影響[J]. 中國(guó)醫(yī)院藥學(xué)雜志， 2006， 26（10）：1191.

[7] 武多嬌. 心肌纖維化藥物治療的研究進(jìn)展[J].中國(guó)臨床藥理學(xué)與治療學(xué)， 2004， 9（12）：1327.

[8] Ma Y X， Li W H， Xie Q. Rosuvastatin inhibits TGF-beta1 expression and alleviates myocardial fibrosis in diabetic rats[J]. Pharmazie， 2013， 68（5）：355.

[9] Mustonen E， Ruskoaho H， Rys J. Thrombospondins， potential drug targets for cardiovascular diseases[J]. Basic Clin Pharmacol Toxicol， 2013， 112（1）：4.

[10] Nesselroth S M， Willis A I， Fuse S， et al. The C-terminal domain of thrombospondin-1 induces vascular smooth muscle cell chemotaxis[J]. J Vasc Surg， 2001，33 （3）：595.

[11] Rahmutula D， Marcus G M， Wilson E E， et al. Molecular basis of selective atrial fibrosis due to overexpression of transforming growth factor-β1[J]. Cardiovasc Res， 2013，99（4）：769.

Effect of sodium tanshinone ⅡA sulfonate on AngⅡ-induced atrial

fibroblast collagen synthesis and TGF-β1 activation

YANG Le ZOU Xiao-jing2*， YIN Zhao HAO Hong-zhen3

（1.Department of Emergency Internal Medicine， Tongji Hospital of Huazhong University of Science and Technology， Wuhan 430030， China；

2. Department of Anesthesiology， Union Hospital of Huazhong University of Science and Technology， Wuhan 430022， China；

3. Department of Pharmacology， Tongji Medical College of Huazhong University of

Science and Technology， Wuhan 430030， China）

[Abstract] Objective： To observe the effect of sodium tanshinone ⅡA sulfonate （STS） on Ang Ⅱ-induced atrial fibroblast collagen synthesis and TGF-β1 activation. Method： Atrial fibroblasts of neonatal rats were cultured to determine the content of collagen protein. The original synthesis rate determined by the [3H]-proline incorporation method was taken as the index for myocardial fibrosis. The content of active TGF-β1 and total TGF-β1 in cell culture supernatants were tested and cultured by ELISA. The expression of thrombospondin-1 （TSP-1） was assessed by using Western blot. Result： Ang Ⅱ could significantly increase the content of atrial fibroblast collagen and the collagen synthesis rate， the TSP-1 expression and the concentration of active TGF-β1， without any obvious change in total TGF-β1. After the STS treatment， all of the indexes， apart from total TGF-β1， were obviously down-regulated. Conclusion： STS could decrease the secretion of Ang Ⅱ-induced atrial fibroblast collagen and the synthesis rate. Its mechanism is related to the inhibition of TSP-1/TGF-β1 pathway.

有機(jī)合成方向范文第4篇

關(guān)鍵詞 有機(jī)化學(xué)；螺共軛效應(yīng)；有機(jī)合成；應(yīng)用

中圖分類號(hào)O6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A 文章編號(hào) 1674-6708（2013）94-0154-02

0 引言

在1967年首次提出螺共軛效應(yīng)之后，化學(xué)工作者就非?？駸岬膶?duì)超共軛現(xiàn)象進(jìn)行研究，經(jīng)過了40多年的努力，化學(xué)家們已經(jīng)證實(shí)了在許多真實(shí)分子中存在螺共軛效應(yīng)。

1螺共軛效應(yīng)在有機(jī)合成中的應(yīng)用

1.1電子轉(zhuǎn)移化合物材料的設(shè)計(jì)

在2005年經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間努力Sand'n和他的伙伴利用螺共軛原理，合成了四硫富瓦烯（TTF）和四氰對(duì)苯二醌二甲烷（TCNQ）兩個(gè)類型的螺環(huán)電子轉(zhuǎn)移化合物。雖然通過循環(huán)電位計(jì)測(cè)量實(shí)驗(yàn)的結(jié)果不是非常理想，作為化學(xué)界里第一次合成了能夠在有機(jī)導(dǎo)電體領(lǐng)域進(jìn)行研究的螺共軛結(jié)構(gòu)的化合物，我們還不清楚分子式的功用，相信隨著研究的深入，一定能夠取得非常好的結(jié)果。

1.2螺環(huán)發(fā)光材料的合成與設(shè)計(jì)

楊雙陽(yáng)等人通過使用TDDFT（time-dependent density functional theory）的方法研究了螺噻吩的電子遷移率的變化現(xiàn)象。并且，得到了聯(lián)噻吩和它的衍生物的激發(fā)態(tài)跟基態(tài)的幾何構(gòu)型，而且對(duì)它們的發(fā)射光譜和吸收光譜進(jìn)行了計(jì)算。

他們利用TDDFT的運(yùn)算方法，得到了最低激發(fā)態(tài)的S1，和S2態(tài)的垂直激發(fā)能、KS帶隙和振子強(qiáng)度。

2007年King通過研究分析聚螺芴均聚物的光譜，發(fā)現(xiàn)了螺共軛的存在可增進(jìn)電子轉(zhuǎn)移過渡態(tài)的形成。螺芴是芴C9位置上進(jìn)行了螺共軛衍生化是最典型的一類螺共軛發(fā)光材料，螺共軛的剛性結(jié)構(gòu)導(dǎo)致了它的固態(tài)纏結(jié)，能夠防止結(jié)晶，使得它能夠具有非常高的玻璃轉(zhuǎn)換溫度，使得它很難形成聚集或低級(jí)聚集物，加強(qiáng)了這種發(fā)光材料的穩(wěn)定性。

經(jīng)過研究，我們發(fā)現(xiàn)螺型的分子能夠有效避免分子堆積，得到?jīng)]有形狀的玻璃態(tài)，進(jìn)而提高了它的熒光量子的效率。通過螺共軛原理，很多新的發(fā)光化合物被合成并且得到應(yīng)用。

1.3光致變色材料的設(shè)計(jì)

正是因?yàn)榇笞匀恢写嬖诼莨曹棳F(xiàn)象，許許多多化合物才能夠產(chǎn)生光電子、電子吸收譜圖的非線性疊加，更進(jìn)一步的話就會(huì)改變化合物的性質(zhì)。因?yàn)?r電子系統(tǒng)的分子軌道之間存在著重疊部分，使得大部分分子的軌道布滿了整個(gè)系統(tǒng)，從而使得系統(tǒng)上的電子密度發(fā)生了改變，這種現(xiàn)象也正好證明了相互交叉錯(cuò)落的分子軌道具有對(duì)稱性。但在螺吡喃中，右半部分的LUMO是反對(duì)稱的，其他的部分構(gòu)成的左半部分是對(duì)稱的，這樣的組合并不適合螺共軛的要求。

目前，螺吡喃一類的光致變色化合物主要用在化學(xué)修飾方面。為了能讓這類化合物比較快的應(yīng)用到實(shí)際的日常生活中，要在加強(qiáng)理論合成方法研究的同時(shí)，加強(qiáng)理論計(jì)算機(jī)理的研究。單單從螺共軛的方面考慮，因?yàn)檫@一類主要代表物的HOMO-LUMO不能夠很好的進(jìn)行匹配，光譜實(shí)驗(yàn)中沒有共軛部分的電子轉(zhuǎn)移，所以我們?cè)谶M(jìn)行新的光致變色化合物設(shè)計(jì)時(shí)，我們要首先考慮到HOMO-LUMO對(duì)稱性質(zhì)的兼容性，才能夠更好的展開下面的研究。

1.4設(shè)計(jì)新的磁性材料

最近幾年來(lái)，研究者在有機(jī)鐵磁體的研究方面取得了重大突破。磁性材料和有機(jī)電性的出現(xiàn)，一定會(huì)改變?cè)械碾姶判圆牧项I(lǐng)域的格局。有機(jī)磁性材料具有磁性，它的結(jié)構(gòu)我們可以利用化學(xué)合成的方法來(lái)控制，可以很好的把它用來(lái)作為磁的存儲(chǔ)單元，這樣就能夠非常大的增強(qiáng)磁性的存儲(chǔ)密度。正是看到了有機(jī)電磁性材料巨大的廣闊發(fā)展空間，在這個(gè)領(lǐng)域的研究已經(jīng)變得越來(lái)越廣泛，逐漸成為電子器件、有機(jī)高分子化學(xué)、功能材料、固體物等多個(gè)領(lǐng)域的交叉學(xué)科。

螺共軛效應(yīng)是一中立體電子效應(yīng)，存在于螺共軛體系當(dāng)中。它把兩個(gè)相互垂直的二電子體系通過四面體院子連接起來(lái)，這就能使電子離域于整個(gè)大分子。螺共軛效應(yīng)的電子排布和作用方式對(duì)分子的電子光譜和化學(xué)反應(yīng)活性都具有非常大的影響。

1.5非線性光學(xué)材料的設(shè)計(jì)

當(dāng)今社會(huì)，有機(jī)和無(wú)機(jī)原料組成的非線性光學(xué)材料研究的人員越來(lái)越多，相反的，現(xiàn)在很少有人運(yùn)用螺共軛原理進(jìn)行三維NLO材料的研究。廈門大學(xué)的周教授等人利用4-羥基吡啶-2，6-二甲酸和Zn2+作為原料，經(jīng)過反復(fù)努力與實(shí)驗(yàn)得到了具有三維結(jié)構(gòu)的NLO大分子化合物。通過對(duì)X射線衍射的結(jié)果進(jìn)行分析，形成的Zn2+是五配位的螺共軛效應(yīng)的化合物。

以金屬作為螺原子的絡(luò)合物可以在一定的環(huán)境下存在螺共軛效應(yīng)，能夠發(fā)生非線性的光學(xué)效應(yīng)。并且這種效應(yīng)發(fā)生在兩個(gè)近似垂直的平面之間的共軛作用，必定能夠使得這類分子具有有別于平面共軛分子的特性，可以對(duì)合成具有螺共軛效應(yīng)的特殊材料提供一個(gè)新的方向。

1.6有機(jī)導(dǎo)電體的設(shè)計(jì)

有機(jī)金屬絡(luò)合物具有螺共軛效應(yīng)，而苯類的金屬絡(luò)合中性自由基具有電、光和磁等特殊的性質(zhì)。運(yùn)用螺共軛原理設(shè)計(jì)出來(lái)的模型化合物為導(dǎo)電分子的研究開創(chuàng)了新思路，金屬配位化合物中螺共軛效應(yīng)表現(xiàn)非常強(qiáng)烈，這個(gè)為研究具有光電磁特性的新材料提供必不可少的理淪參考。通過對(duì)金屬螺共軛效應(yīng)的研究，新的有機(jī)導(dǎo)電體肯定會(huì)被研發(fā)出來(lái)。

在以金屬為螺原子的絡(luò)合物中螺共軛效應(yīng)表現(xiàn)非常強(qiáng)烈，這也是研究有機(jī)超導(dǎo)體的一種新思路，也物理學(xué)家和化學(xué)家在新的領(lǐng)域可以進(jìn)行合作。電子空間作用在金屬絡(luò)合物中存在著多樣性。隨著科學(xué)的發(fā)展和螺共軛效應(yīng)研究的深入，立體電子效應(yīng)的認(rèn)識(shí)也會(huì)越來(lái)越全面，有機(jī)導(dǎo)電體也會(huì)越來(lái)越走向我們的生活。

2結(jié)論

螺共軛效應(yīng)在有機(jī)合成中的作用有很多我們還沒有發(fā)現(xiàn)，相信隨著我們研究的越來(lái)越深入，越來(lái)越多的新的有機(jī)合成化合物中會(huì)見到螺共軛效應(yīng)。

參考文獻(xiàn)

有機(jī)合成方向范文第5篇

[關(guān)鍵詞] 化學(xué) 萌芽 發(fā)展 學(xué)科分類

化學(xué)是研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、變化和應(yīng)用的科學(xué)。世界是由物質(zhì)組成的,化學(xué)則是人類用以認(rèn)識(shí)和改造世界的主要方法和手段之一,它是一門歷史悠久而又富有活力的學(xué)科,它的發(fā)展是人類社會(huì)文明的重要標(biāo)志。人類生活水平的不斷提高,化學(xué)所起的作用功不可沒。

一、化學(xué)的萌芽

原始人類從用火之時(shí)便開始了用化學(xué)方法認(rèn)識(shí)和改造天然物質(zhì)。燃燒就是一種化學(xué)現(xiàn)象。人類開始吃熟食;并逐步學(xué)會(huì)了制陶、冶煉、釀造、染色等工藝。這些由天然物質(zhì)加工改造而成的制品,成為古文明的標(biāo)志。并因此萌發(fā)了古代實(shí)用化學(xué)。

古人曾據(jù)物質(zhì)的某些性質(zhì)對(duì)物質(zhì)進(jìn)行分類,并提出了陰陽(yáng)五行學(xué)說,認(rèn)為萬(wàn)物是由金、木、水、火、土五種基本物質(zhì)組合而成的,而五行則是由陰陽(yáng)二氣相互作用而成的。用“陰陽(yáng)”這個(gè)概念來(lái)解釋自然界兩種對(duì)立和相互消長(zhǎng)的物質(zhì)勢(shì)力,認(rèn)為二者的相互作用是一切自然現(xiàn)象變化的根源。此說法是樸素的唯物主義自然觀。希臘也提出了火、風(fēng)、土、水四元素說和古代原子論。后來(lái)在中國(guó)出現(xiàn)了煉丹術(shù),也因此創(chuàng)造了各種實(shí)驗(yàn)方法,如研磨、混合、溶解、結(jié)晶、灼燒、熔融、升華、萃取、密封等,并逐步演化為近代化學(xué)。

二、化學(xué)的中興

16世紀(jì)開始,歐洲工業(yè)生產(chǎn)蓬勃興起,推動(dòng)了醫(yī)藥化學(xué)和冶金化學(xué)的創(chuàng)立和發(fā)展,繼而更加注重了物質(zhì)化學(xué)變化本身的研究,進(jìn)而建立了科學(xué)的氧化理論和質(zhì)量守恒定律,為化學(xué)進(jìn)一步科學(xué)化的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

19世紀(jì)初,近代原子理論突出強(qiáng)調(diào)了各種元素的原子的質(zhì)量為其最基本的特征,其中量的概念的引入,是與古代原子論的一個(gè)主要區(qū)別。近代原子論使當(dāng)時(shí)的化學(xué)知識(shí)和理論得到了合理的解釋。分子假說的提出,原子分子學(xué)說的建立,為物質(zhì)結(jié)構(gòu)的研究奠定了基礎(chǔ)。門捷列夫發(fā)現(xiàn)元素周期律后,不僅初步形成了無(wú)機(jī)化學(xué)的體系,并且與原子分子學(xué)說一起形成了化學(xué)理論體系。

草酸和尿素的合成、苯的六元環(huán)狀結(jié)構(gòu)和碳原子四價(jià)學(xué)說的創(chuàng)立、酒石酸拆分成旋光異構(gòu)體,以及分子的不對(duì)稱性等的發(fā)現(xiàn),使得有機(jī)化學(xué)結(jié)構(gòu)理論得以建立19世紀(jì)下半葉,熱力學(xué)等物理學(xué)理論介入化學(xué)之后,不僅澄清了化學(xué)平衡和反應(yīng)速率的概念,還定量的判斷了化學(xué)反應(yīng)中物質(zhì)轉(zhuǎn)化的方向和程度。相繼建立了溶液理論、電離理論、電化學(xué)和化學(xué)動(dòng)力學(xué)理論。物理化學(xué)的誕生,把化學(xué)從理論上提高到一個(gè)新的水平。

三、化學(xué)的升華

由于受自然科學(xué)和其他學(xué)科發(fā)展的影響,在無(wú)機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)、有機(jī)化學(xué)和物理化學(xué)四大分支學(xué)科的基礎(chǔ)上產(chǎn)生了新的化學(xué)分支學(xué)科。在結(jié)構(gòu)化學(xué)方面,由于電子的發(fā)現(xiàn)確立了現(xiàn)代的有核原子模型,不僅豐富和深化了對(duì)元素周期表的認(rèn)識(shí),而且還發(fā)展了分子理論。應(yīng)用量子力學(xué)研究分子結(jié)構(gòu),從而產(chǎn)生了量子化學(xué)。從氫分子結(jié)構(gòu)的研究開始,逐步揭示了化學(xué)鍵的本質(zhì),先后創(chuàng)立了價(jià)鍵理論、分子軌道理論和配位場(chǎng)理論。研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)的譜學(xué)方法也由可見光譜、紫外光譜、紅外光譜擴(kuò)展到核磁共振譜、電子自選共振譜、光電子能譜、射線共振光譜、穆斯堡爾譜等。

在化學(xué)反應(yīng)理論方面,由于對(duì)分子結(jié)構(gòu)和化學(xué)鍵認(rèn)識(shí)的提高,經(jīng)典的、統(tǒng)計(jì)的反應(yīng)理論進(jìn)一步深化,在過渡態(tài)理論建立后,逐漸向微觀的反應(yīng)理論發(fā)展,用分子軌道理論研究微觀的反應(yīng)機(jī)理,并逐漸建立了分子軌道對(duì)稱守恒定律和前線軌道理論。分子束、激光和等離子技術(shù)的應(yīng)用,使得對(duì)不穩(wěn)定化學(xué)物種的檢測(cè)和研究成為現(xiàn)實(shí),從而實(shí)現(xiàn)了化學(xué)動(dòng)力學(xué)從經(jīng)典的、統(tǒng)計(jì)的宏觀動(dòng)力學(xué)到單個(gè)分子或原子水平的微觀反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的升華。

分析方法和手段是化學(xué)研究中經(jīng)常使用的。一方面,分析方法的靈敏度不斷提高,從常量組分分析發(fā)展到微量、痕量組分分析;另一方面,許多新的分析方法,可深入到結(jié)構(gòu)分析、構(gòu)象測(cè)定、同位素測(cè)定、各種活潑中間體(如自由基、離子基、卡賓、氮賓、卡拜等)的直接測(cè)定,甚至到對(duì)短壽命亞穩(wěn)態(tài)分子的檢測(cè)。分離技術(shù)也在不斷革新,如離子交換、膜技術(shù)、色譜法等。

物質(zhì)合成是化學(xué)研究的目的之一。在無(wú)機(jī)合成方面,首先是氨的合成。氨的合成不僅開創(chuàng)了無(wú)機(jī)合成工業(yè),而且?guī)?dòng)了催化化學(xué),發(fā)展了化學(xué)熱力學(xué)和反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。后來(lái)相繼合成的有紅寶石、人造水晶、硼氫化合物、金剛石、半導(dǎo)體、超導(dǎo)材料和二茂鐵等配位化合物。

在電子技術(shù)、核工業(yè)、航天技術(shù)等現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的推動(dòng)下,各種超純物質(zhì)、新型化合物和特殊需要的材料的生產(chǎn)技術(shù)都得到了較快發(fā)展。稀有氣體化合物的成功合成又向化學(xué)家提出了新的挑戰(zhàn),需要對(duì)零族元素的化學(xué)性質(zhì)重新加以研究和認(rèn)識(shí)。無(wú)機(jī)化學(xué)在與有機(jī)化學(xué)、生物化學(xué)、物理化學(xué)等學(xué)科的相互滲透中產(chǎn)生了有機(jī)金屬化學(xué)、生物無(wú)機(jī)化學(xué)、無(wú)機(jī)固體化學(xué)等新興學(xué)科。

酚醛樹脂的合成,開辟了高分子科學(xué)領(lǐng)域。20世紀(jì)30年代聚酰胺纖維的合成,使得高分子的概念得到廣泛的確認(rèn)。各種高分子材料合成和應(yīng)用,為現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸、醫(yī)療衛(wèi)生、軍事技術(shù),以及人們的衣食住用行各方面,提供了多種性能優(yōu)異而成本較低的重要材料,成為現(xiàn)代物質(zhì)文明的重要標(biāo)志。20世紀(jì)是有機(jī)合成的黃金時(shí)代。化學(xué)的分離手段和結(jié)構(gòu)分析方法已經(jīng)有了很大發(fā)展,許多天然有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)問題紛紛獲得圓滿解決,同時(shí)還發(fā)現(xiàn)了許多新的重要的有機(jī)反應(yīng)和專一性有機(jī)試劑,在此基礎(chǔ)上,精細(xì)有機(jī)合成,特別是在不對(duì)稱合成方面取得了很大進(jìn)展。一方面,合成了各種有特種結(jié)構(gòu)和特種性能的有機(jī)化合物;另一方面,合成了從不穩(wěn)定的自由基到有生物活性的蛋白質(zhì)、核糖核酸等生命基礎(chǔ)物質(zhì)。有機(jī)化學(xué)家還合成了結(jié)構(gòu)復(fù)雜的天然有機(jī)物和特效藥物。所有這些成就對(duì)促進(jìn)高分子學(xué)科的發(fā)展起到了巨大的推動(dòng)作用,為合成有高度生物活性的物質(zhì),解決有生命物質(zhì)的合成問題,提供了有利條件。

20世紀(jì)以來(lái),化學(xué)發(fā)展的趨勢(shì)可以歸納為:由宏觀向微觀、由定性向定量、由穩(wěn)定態(tài)向亞穩(wěn)定態(tài)發(fā)展,由經(jīng)驗(yàn)上升到理論并應(yīng)用于實(shí)踐。

四、化學(xué)學(xué)科的分類

化學(xué)在發(fā)展過程中,依照所研究的分子類別和研究手段、目的、任務(wù)的不同,從傳統(tǒng)的無(wú)機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)和分析化學(xué)四個(gè)基礎(chǔ)分支過渡到無(wú)機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、物理化學(xué)、生物化學(xué)、高分子化學(xué)、應(yīng)用化學(xué)和化學(xué)工程學(xué)等七大分支學(xué)科。還有與化學(xué)有關(guān)的邊緣學(xué)科,如地球化學(xué)、海洋化學(xué)、大氣化學(xué)、環(huán)境化學(xué)、宇宙化學(xué)、星際化學(xué)等。

化學(xué)的發(fā)展體現(xiàn)在兩方面:一方面,為生產(chǎn)和技術(shù)部門提供盡可能多的新物質(zhì)、新材料;另一方面,在與其它自然科學(xué)相互滲透的進(jìn)程中不斷產(chǎn)生新學(xué)科,并向探索生命科學(xué)和宇宙起源的方向發(fā)展。

參考文獻(xiàn):

[1]徐景達(dá).有機(jī)化學(xué).人民衛(wèi)生出版社,1997.

[2]謝協(xié)忠.水分析化學(xué).河海大學(xué)出版社,2003.