合成化学是研究物质创造与转化的科学，它在人类认识自然和改造自然、提高人类生活质量和健康水平、推动社会进步等方面发挥着不可替代的作用。2006年国务院颁布的《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》中明确地将“新物质创造与转化的化学过程”列为前沿科学问题。在中国科学院学部“十二五”规划关于学科发展战略研究部署中，合成化学被列为发展战略研究的学科之一。根据中国科学院学部要求，成立了“中国学科发展战略—合成化学”研究项目组。项目组经过两年多的系统、深入工作，反复研讨，最后形成了研究报告《中国学科发展战略 合成化学》。
《中国学科发展战略 合成化学》分为绪论、合成方法、合成材料和合成化学新方向四篇。绪论部分评估了合成化学的学科地位、对人类文明进步和社会发展作出的贡献及其与其他学科的相互关系。在此基础上，总结了合成化学学科发展水平和发展方向，分析了我国合成化学学科的发展现状和对策；合成方法部分阐述了合成化学的发展轨迹，它是一个不断追求高效、高选择性、高原子经济、更加环境友好、低能耗和可持续地创造新物质的过程。从这几章中，我们可以窥见合成方法已经发展到了一个相当高的水平。化学家现在几乎已经做到“只要能够设计出来的化合物，就能被合成出来”。但是，合成方法距离我们的目标“完美合成”还非常遥远。合成材料最能展现合成化学所取得的辉煌成就。这部分选取了几个代表性的研究领域，介绍了合成材料的发展历史和它对人类社会发展的巨大推动作用。可以说，多样性的合成材料不但使人类生活变得更加丰富多彩，也保护了人类的健康。新材料是科学技术发展的物质基础，这部分还介绍了几个新兴的合成材料领域，它们在未来科技发展中将扮演重要角色。合成化学新方向部分选取了几个近期广受关注的领域，进行剖析。从中可以看出，合成化学的发展日新月异，新方向、新领域不断涌现。合成化学的研究内涵和外延正经历着快速而深刻的变化，很多过去认为是不可能的，现在也都变成了现实。
合成化学的根本任务是为人类社会发展和科技进步提供新物质。为了完成这一光荣使命，合成化学家正在努力发展“完美合成”，即以最低的能耗和100%的收率得到所需化合物，不产生任何副产物。只有这样，才能做到可持续发展。
《中国学科发展战略 合成化学》由周其林和冯守华设计、组织和审定，其编写工作得到了众多合成化学家的大力支持和参与。参加本书撰写的人员包括：第一篇绪论，第一~三章，周其林、冯守华、谢建华、施展；第二篇合成方法，第四章，冯守华、施展；第五章，刘刚、唐叶峰、于吉红；第六章，丁奎岭、黄正；第七章，龚流柱、游书力、冯小明；第八章，许建和、倪燕、郑高伟、王梅祥；第九 章，吴骊珠、王雪松、刘强、孟庆元、李治军、陈彬；第十章，康岳桐、袁斌、宋桥、徐俊、刘凯、张希；第三篇合成材料，第十一章，左景林、张健、陈忠宁；第十二章，于吉红、霍启升、王为；第十三章，王定胜、李亚栋；第十四章，甄永刚、王树、胡文平；第十五章，李悦生、刘晓辉、李晓芳；第十六章，张辅民、宋振雷、涂永强；第四篇合成化学新方向，第十七章，韩布兴、何良年、渠瑾；第十八章，王野、邓亮；第十九章，郭庆祥、刘海超、邓理；第二十章；刘磊、王志鹏、刘文、唐功利。对这些学者在本书撰写过程中所付出的智慧和艰辛表示由衷的感谢。
由于合成化学覆盖范围较广，加上篇幅有限，很多重要的研究方向和研究内容未能包含进去。另外，由于作者水平有限，疏漏在所难免，许多分析观点也不一定全面。所有不妥之处，敬请广大专家、读者批评指正。本书在编写过程中得到了中国科学院学部和院士工作局的指导和帮助，科学出版社编辑主动热情做好本书的出版工作，邹聪等在统稿和编辑过程中付出了辛勤劳动，在此一并致谢！
周其林 冯守华
2015年8月
第 一 节 引 言
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
二 、 合 成 化 学 保 障 人 类 健 康
三 、 合 成 化 学 呵 护 环 境 、 创 造 新 能 源
四 、 合 成 化 学 是 先 进 材 料 、 信 息 技 术 和 产 业 的 基 础
第 三 节 合 成 化 学 为 相 关 学 科 插 上 腾 飞 的 翅 膀
一 、 合 成 化 学 与 生 命 科 学
二 、 合 成 化 学 与 材 料 科 学
三 、 合 成 化 学 与 环 境 科 学
第 四 节 合 成 化 学 必 将 创 造 更 美 好 的 未 来
参 考 文 献
第 二 章 合 成 化 学 学 科 的 发 展 水 平 和 发 展 方 向
第 一 节 引 言
第 二 节 合 成 新 反 应 、 新 方 法 和 新 技 术
第 三 节 合 成 新 物 质
第 四 节 合 成 化 学 的 发 展 方 向
一 、 绿 色 合 成
二 、 仿 生 合 成
三 、 高 效 催 化 合 成
四 、 碳氢 键 直 接 官 能 团 化
五 、 生 物 质 及 二 氧 化 碳 转 化
参 考 文 献
第 三 章 我 国 合 成 化 学 学 科 的 发 展 现 状
第 一 节 我 国 合 成 化 学 学 科 发 展 及 国 际 地 位
第 二 节 我 国 合 成 新 反 应 、 新 方 法 、 新 技 术 的 发 展 状 况
第 三 节 我 国 新 物 质 合 成 发 展 现 状
第 四 节 我 国 合 成 化 学 学 科 发 展 的 不 足 与 对 策
参 考 文 献
第 四 章 水 热 与 溶 剂 热 合 成
第 一 节 水 热 与 溶 剂 热 合 成 法 概 述
一 、 水 热 与 溶 剂 热 合 成 发 展 历 史
二 、 水 热 与 溶 剂 热 合 成 法 合 成 技 术 和 方 法
三 、 水 热 与 溶 剂 热 合 成 方 法 的 特 点
第 二 节 水 热 与 溶 剂 热 在 合 成 化 学 中 的 应 用
一 、 水 热 与 溶 剂 热 合 成 在 大 单 晶 合 成 中 的 应 用
二 、 水 热 与 溶 剂 热 合 成 在 分 子 筛 合 成 中 的 应 用
三 、 水 热 与 溶 剂 热 合 成 在 金 属 有 机 骨 架 材 料 合 成 中 的 应 用
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
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
第 三 节 水 热 与 溶 剂 热 合 成 的 新 发 展
一 、 微 波 辅 助 水（溶 剂 ） 热 合 成
二 、 磁 场 辅 助 水（溶 剂 ） 热 合 成
三 、 离 子 热 合 成
四 、 超 临 界 水 合 成
五 、 组 合 化 学 水 热 合 成
参 考 文 献
第 五 章 组 合 合 成
第 一 节 组 合 合 成 及 发 展 历 程
第 二 节 组 合 合 成 优 势
第 三 节 组 合 合 成 的 发 展 现 状
一 、 组 合 合 成 构 建 杂 环 小 分 子 库
二 、 组 合 合 成 构 建 类 天 然 产 物 库
三 、 组 合 合 成 与 合 成 方 法 学 研 究
四 、 组 合 无 机 合 成
五 、 组 合 生 物 合 成
第 四 节 组 合 合 成 的 发 展 趋 势
参 考 文 献
第 六 章 金 属 有 机 催 化 合 成
第 一 节 金 属 有 机 催 化 简 介
第 二 节 还 原 反 应
一 、 氢 化 反 应
二 、 氢 官 能 团 化 反 应
第 三 节 氧 化 反 应
一 、 烃 类 物 质 的 氧 化 反 应
二 、 醇 和 胺 的 氧 化 反 应
第 四 节Ｃ— Ｃ 键 和Ｃ — Ｘ 键 构 筑 反 应
—、 Ｃ — Ｃ 键 交 叉 偶 联 反 应
二 、Ｃ — Ｘ 键 交 叉 偶 联 反 应
三 、 交 叉 偶 联 反 应 在 复 杂 分 子 合 成 中 的 应 用
四 、 交 叉 偶 联 反 应 的 最 新 进 展
五 、 烯 烃 复 分 解
第 五 节 碳氢 键 官 能 团 化 反 应
一 、 邻 位 基 团 导 向 的 选 择 性 碳氢 键 活 化
二 、 间 位 基 团 导 向 的 选 择 性 碳氢 键 活 化
三 、 芳 烃 直 接 偶 联 反 应
四 、 非 过 渡 金 属 催 化 的 芳 烃 偶 联 反 应
五 、 烷 烃 和 芳 烃 的 直 接 硼 化 和 硅 化 反 应
第 六 节 均 相 催 化 的 机 遇 和 挑 战
一 、 均 相 催 化 和 环 境 与 资 源 ： 二 氧 化 碳 的 高 效 转 化
二 、 均 相 催 化 和 能 源
三 、 均 相 催 化 和 农 业 ： 固 氮 和 氮 气 官 能 团 化
四 、 均 相 催 化 和 材 料
五 、 展 望
参 考 文 献
第 七 章 不 对 称 催 化 合 成
第 一 节 引 言
第 二 节 金 属 有 机 配 合 物 催 化 的 不 对 称 合 成
一 、 新 型 手 性 配 体 设 计
二 、 新 型 不 对 称 催 化 反 应
三 、 金 属 有 机 不 对 称 催 化 的 新 策 略
第 三 节 有 机 小 分 子 催 化 的 不 对 称 合 成
一 、 新 型 手 性 有 机 小 分 子 催 化 剂 的 发 展
二 、 新 反 应 的 发 展
三 、 新 概 念 的 发 展
四 、 重 要 应 用 范 例
第 四 节 发 展 趋 势 和 展 望
参 考 文 献
第 八 章 生 物 催 化 合 成
第 一 节 引 言
一 、 生 物 催 化 的 特 点
二 、 生 物 催 化 的 内 涵 与 外 延
第 二 节 生 物 催 化 反 应
一 、 生 物 催 化 剂
二 、 生 物 催 化 反 应 介 质
三 、 生 物 催 化 的 有 机 合 成 反 应
第 三 节 偶 联 生 物 催 化
一 、 体 外 多 酶 偶 联 合 成
二 、 化 学酶 法 偶 联 合 成
第 四 节 总 结 与 建 议
参 考 文 献
第 九 章 光 化 学 合 成
第 一 节 引 言
第 二 节 人 工 光 合 成
一 、 人 工 光 合 成 制 氢 体 系
二 、 人 工 光 合 成 制 氧 体 系
三 、 人 工 光 合 成 全 分 解 水
四 、Ｃ Ｏ ２ 光 催 化 还 原
第 三 节 光 化 学 反 应 与 合 成 新 技 术
一 、 不 饱 和 烃 的 重 排 和 加 成
二 、 羰 基 化 合 物 的 环 化 反 应
三 、 光 敏 氧 化
四 、 交 叉 偶 联 反 应
五 、 卤 代 烃 的 光 反 应
第 四 节 光 化 学 转 换 机 制
第 五 节 总 结 与 展 望
参 考 文 献
第 十 章 非 共 价 合 成
第 一 节 基 于 氢 键 的 非 共 价 合 成
第 二 节 基 于 静 电 相 互 作 用 的 非 共 价 合 成
第 三 节 基 于 相 互 作 用 及 电 荷 转 移 相 互 作 用 的 非 共 价 合 成
第 四 节 基 于 主 客 体 相 互 作 用 的 非 共 价 合 成
第 五 节 总 结 与 展 望
参 考 文 献
第 十 一 章 金 属 配 合 物 材 料 合 成
第 一 节 溶 液 法
第 二 节 水 热 与 溶 剂 热 法
一 、 单 一 手 性 Ｍ Ｏ Ｆ 材 料 水 热 与 溶 剂 热 法 合 成
二 、 类 沸 石 分 子 筛 型 Ｍ Ｏ Ｆ 材 料 水 热 与 溶 剂 热 合 成
三 、 智 能 吸 附 型 Ｍ Ｏ Ｆ 材 料 水 热 与 溶 剂 热 合 成
四 、 金 属 有 机 框 架 材 料 膜 制 备 和 应 用
五 、 金 属 有 机 框 架 化 合 物 负 载 金 属 纳 米 颗 粒 及 其 催 化
六 、 水 热 与 溶 剂 热 法 合 成 中 的 条 件 控 制
七 、 水 热 与 溶 剂 热 法 合 成 中 的 原 位 有 机 反 应
第 三 节 低 热 固 相 合 成 法
第 四 节 离 子 热 、 脲 热 法 合 成 金 属 配 合 物
第 五 节 模 板 法 合 成 新 型 配 位 化 合 物
第 六 节 宏 量 制 备 金 属 配 合 物
一 、 微 波 合 成
二 、 机 械 化 学 合 成
第 七 节 前 景 和 展 望
参 考 文 献
第 十 二 章 多 孔 材 料 合 成
第 一 节 多 孔 材 料 的 发 展 简 介
第 二 节 多 孔 材 料 的 合 成
一 、 无 机 微 孔 材 料 的 合 成
二 、 无 机 介 孔 材 料 的 合 成
三 、 有 机 多 孔 材 料 的 合 成
第 三 节 多 孔 材 料 的 应 用
一 、 催 化
二 、 吸 附 与 分 离
三 、 生 物 医 药
四 、 光 电
五 、 结 论 与 展 望
参 考 文 献
第 十 三 章 纳 米 材 料 合 成
第 一 节 纳 米 材 料 概 述
第 二 节 纳 米 材 料 合 成 方 法
一 、 界 面 调 控 合 成
二 、 水 热 与 溶 剂 热 合 成
三 、 声 化 学 合 成
四 、 模 板 合 成
五 、 仿 生 合 成
第 三 节 纳 米 结 构
一 、 一 维 纳 米 结 构
二 、 二 维 纳 米 结 构
三 、 异 质 结 构
四 、 核 壳 结 构
第 四 节 纳 米 材 料 的 性 质 及 应 用
一 、 金 属 纳 米 材 料
二 、 氧 化 物 纳 米 材 料
三 、 半 导 体 纳 米 材 料
四 、 稀 土 纳 米 材 料
五 、 碳 材 料
第 五 节 挑 战 与 展 望
参 考 文 献
第 十 四 章 有 机 光 电 功 能 材 料
第 一 节 引 言
第 二 节 有 机 电 致 发 光 材 料
一 、 背 景 介 绍
二 、 有 机 电 致 发 光 器 件 的 工 作 原 理
三 、 有 机 电 致 发 光 材 料
四 、 挑 战 与 展 望
第 三 节 有 机 场 效 应 材 料
一 、 背 景 介 绍
二 、 有 机 场 效 应 晶 体 管 的 工 作 原 理
三 、 有 机 场 效 应 材 料
四 、 挑 战 与 展 望
第 四 节 有 机 太 阳 能 电 池 材 料
一 、 背 景 介 绍
二 、 有 机 太 阳 能 电 池 的 工 作 原 理
三 、 有 机 太 阳 能 电 池 材 料
四 、 挑 战 与 展 望
第 五 节 有 机 存 储 材 料
一 、 背 景 介 绍
二 、 电 存 储
三 、 光 存 储
四 、 多 功 能 存 储
五 、 挑 战 与 展 望
第 六 节 共 轭 聚 合 物 传 感 材 料
一 、 背 景 介 绍
二 、 水 溶 性 荧 光 共 聚 物 的 设 计 合 成
三 、 水 溶 性 共 聚 物 的 生 物 应 用
四 、 挑 战 与 展 望
参 考 文 献
第 十 五 章 高 分 子 材 料 合 成
第 一 节 引 言
第 二 节 可 控 ／ 活 性 自 由 基 聚 合
一 、 学 科 发 展 历 程 与 意 义 、 国 内 外 研 究 进 展 与 现 状
二 、 学 科 发 展 规 律 与 趋 势 、 关 键 科 学 问 题 ， 学 科 交 叉 与 布 局
三 、 学 科 发 展 优 先 领 域 和 重 点 方 向
第 三 节 过 渡 金 属 催 化 的 烯 烃 ／ 双 烯 烃 配 位 聚 合
一 、 学 科 发 展 历 程 与 意 义 、 国 内 外 研 究 进 展 与 现 状
二 、 学 科 发 展 规 律 与 趋 势 、 关 键 科 学 问 题 ， 学 科 交 叉 与 布 局
三 、 学 科 发 展 优 先 领 域 和 重 点 方 向
第 四 节 过 渡 金 属 催 化 的 易 位 聚 合
一 、 学 科 发 展 历 程 与 意 义 、 国 内 外 研 究 进 展 与 现 状
二 、 学 科 发 展 规 律 与 趋 势 、 关 键 科 学 问 题 ， 学 科 交 叉 与 布 局
三 、 学 科 发 展 优 先 领 域 和 重 点 方 向
第 五 节 Ｃ Ｏ ２ 和 环 氧 化 合 物 的 配 位 共 聚
一 、 学 科 发 展 历 程 与 意 义 、 国 内 外 研 究 进 展 与 现 状
二 、 学 科 发 展 规 律 与 趋 势 、 关 键 科 学 问 题 ， 学 科 交 叉 与 布 局
三 、 学 科 发 展 优 先 领 域 和 重 点 方 向
第 六 节 高 分 子 材 料 合 成 学 科 发 展 政 策 建 议
参 考 文 献
第 十 六 章 天 然 产 物 及 药 物 合 成
第 一 节 天 然 产 物 合 成 概 述
第 二 节 天 然 产 物 合 成 的 作 用
一 、 天 然 产 物 合 成 是 创 新 药 物 的 基 础 和 源 泉
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
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
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
第 三 节 天 然 产 物 全 合 成 的 现 状
一 、 目 标 分 子 的 选 择 更 注 重 其 功 能 和 用 途
二 、 目 标 分 子 的 结 构 复 杂 化
三 、 注 重 目 标 分 子 的 结 构 多 样 化
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
五 、 合 成 策 略 更 加 简 捷 高 效 、 富 有 技 巧 性
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
第 四 节 有 机 药 物 的 合 成
一 、 有 机 药 物 合 成 的 概 述
二 、 药 物 合 成 的 实 例 ——— 抗 流 感 药 物 奥 司 他 韦 的 合 成
第 五 节 我 国 天 然 产 物 合 成 面 临 的 问 题
第 六 节 展 望
参 考 文 献
第 十 七 章 绿 色 合 成
第 一 节 引 言 ５
一 、 绿 色 化 学 的 兴 起 和 意 义
二 、 本 章 主 要 内 容
第 二 节 原 子 经 济 反 应
一 、 原 子 经 济 性 的 概 念
二 、 提 高 反 应 原 子 经 济 性 的 途 径
三 、 典 型 一 些 原 子 经 济 反 应 的 实 例
第 三 节 绿 色 催 化
一 、 固 体 酸 碱 催 化
二 、 负 载 化 均 相 催 化 剂
第 四 节 环 境 友 好 介 质 中 的 有 机 合 成 反 应
一 、 水 为 反 应 介 质 的 化 学 反 应
二 、 离 子 液 体 中 的 化 学 反 应
三 、 超 临 界 流 体 中 化 学 反 应
四 、 无 溶 剂 合 成
第 五 节 绿 色 原 料
一 、 二 氧 化 碳 的 资 源 化 利 用
二 、 生 物 质 资 源 的 转 化 利 用
三 、 分 子 氧 的 利 用
四 、 过 氧 化 氢 的 利 用
第 六 节 绿 色 产 品
一 、 绿 色 农 药
二 、 绿 色 高 分 子 材 料
三 、 绿 色 无 机 材 料 合 成
第 七 节 展 望
参 考 文 献
第 十 八 章 小 分 子 活 化 与 转 化
第 一 节 引 言
第 二 节 配 合 物 促 进 的 氮 气 的 活 化
第 三 节 配 合 物 促 进 氧 气 的 活 化
第 四 节 配 合 物 促 进 二 氧 化 碳 的 活 化
第 五 节 配 合 物 促 进 甲 烷 的 活 化
第 六 节 多 相 催 化 剂 上 合 成 气（ Ｃ Ｏ ＋ Ｈ２ ） 的 活 化 和 转 化
第 七 节 多 相 催 化 剂 上 二 氧 化 碳 的 活 化 和 转 化
第 八 节 多 相 催 化 剂 上 甲 烷 活 化 和 转 化
参 考 文 献
第 十 九 章 生 物 质 化 学 转 化
第 一 节 引 言
第 二 节 生 物 质 资 源 概 述
一 、 碳 水 化 合 物
二 、 油 脂
三 、 木 质 素
第 三 节 由 生 物 质 合 成 烃 类 化 合 物
一 、 烷 烃
二 、 烯 烃
三 、 芳 烃
第 四 节 由 生 物 质 合 成 羰 基 化 合 物 、 羧 酸 及 其 衍 生 物
一 、 醛 和 酮
二 、 羧 酸（酯 ）
三 、 内 酯 和 内 酰 胺
第 五 节 由 生 物 质 合 成 醇 、 酚 、 醚 类 化 合 物
一 、 脂 肪 醇
二 、 多 元 醇
三 、 酚
四 、 醚
第 六 节 由 生 物 质 合 成 其 他 有 机 化 合 物
一 、 呋 喃 类 化 合 物
二 、 左 旋 葡 萄 糖 类 化 合 物
三 、 双 酚 酸
四 、 亚 甲 基 戊 内 酯
五 、 丙 烯 腈
六 、 环 氧 化 合 物
第 七 节 总 结 与 展 望
参 考 文 献
第 二 十 章 合 成 生 物 学
第 一 节 引 言
第 二 节 生 物 工 程 合 成 生 物 学
一 、 概 述
二 、 基 因 簇 的 异 源 表 达 及 宿 主 改 造
三 、 基 于 合 理 设 计 的 体 内 合 成
四 、 基 于 酶 催 化 的 体 外 合 成
第 三 节 化 学 合 成 生 物 学
一 、 概 述
二 、 非 自 然 产 生 大 分 子 的 设 计 与 合 成 研 究
三 、 基 因 组 的 合 成 与 最 小 基 因 组 的 探 索
四 、 人 造 细 胞 的 合 成 探 索
第 四 节 总 结 与 展 望
参 考 文 献
关 键 词 索 引
丁奎岭，黄少胥 合成我们的未来 中国科学院院刊，2011，26（3）：2030
胡笑形 我国农药工业任重道远——成绩与发展 中国农药，2005（1）：1015
俞汝勤 漫话化学与人类健康 大学化学，2010，25：211
Noyori R Synthesizing our future Nat Chem，2009，1：56
［5］高倩 无机合成与制备化学研究进展 科技风，2013，（7）：7
徐光宪 21世纪是信息科学、合成化学和生命科学共同繁荣的世纪 化学通报，2003，（1）：311
Sakurai T，Amemiya A，Ishii M，et al Orexins and orexin receptors：A family of hypothalamic neuropeptides and G protein coupled receptors that regulate feeding behavior Cell，1998，92，（4）：573585
韩永奇 绿色时代，我们还需要农药吗 中国农药，2010，（9）：2529
霍健 现代绿色合成化学 化学工程与装备，2013，（7）：154155 第二章/合成化学学科的发展水平和发展方向
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