互动科普

有机化学是研究有机化合物的来源、制备、结构、性质、应用以及相关理论的科学，又称碳化合物的化学，但习惯上不包括一些简单的碳化合物，如一氧化碳、二氧化碳、碳酸盐、碳化物和氰化物等等。二百年前，有机化学发轫于对生命（有机）体化学组成的探索，并因而得名，20世纪三四十年代后，有机化学进入了迅猛的发展时期，形成了物理有机化学、有机分离和分析化学以及有机合成化学3个主要研究方向的科学体系。物理有机化学是定量地研究有机化合物结构、反应性和反应机理的学科，是有机化学的理论基础；有机分离分析是对有机化合物的分离、分析和结构测定，是认识有机世界的科学；而有机合成则是由较简单的化合物或元素经有机反应获取新的有机化合物，是改造世界的实践。

认识有机世界的科学。生物体的主要是由核酸、蛋白质和多糖这3类生物大分子组成的，今天对生命科学的基本认识起始于有机化学家在20世纪初至30年代对组成这些大分子的核苷酸、氨基酸和单糖的研究，之后再进而发展为生物化学、分子生物学等新的研究领域。除了大分子以外，有机化学家还发现了生物体内从维生素、激素、神经递质一直到各种各样的类脂化合物，这些众多的小分子参与生命的过程。但是对这些有机分子的作用和变化目前还远未了解清楚，尤其对更为复杂的人类本身的生命过程则更是知之甚少。上世纪末，国际上兴起的主要以研究小分子与生物大分子相互作用的化学生物学也正为有机化学开拓大有作为的新领域。

创造美好世界的科学。有机化学不仅从自然界获取有机化合物，而且还可以合成出自然界不存在的有机化合物。据美国化学文摘社至2009年6月5日的记录，目前已有4737万多种有机和无机化合物，其中绝大多数（至少多于4000万）为有机化合物，而且多为人工合成的有机化合物。早在19世纪末20世纪初，有机化学家就利用煤焦油合成了染料，把世界装点得五彩缤纷；今天仍在广泛使用的阿司匹林也是那时合成出来的。此后的100年，有机化学提供了一代又一代的新型染料和数以千计的新药。近半个世纪来，合成出来的磺胺药,抗生素青霉素、链霉素，甾体和非甾体抗炎药等解除了无数患者的病痛。近三四十年来出现的青蒿素类抗疟药物、紫杉醇抗癌药以及今天尤其关注的流感治疗药物达菲，无不凝结着有机化学的贡献。由于引起疾病的病源体（原虫、细菌、病毒等）会经常产生基因变异，以抵抗外来药物的作用，所以新药的研制成了永不间断的需求，而提供候选化合物的有机合成化学家也总是大有用武之地。除药物外，为了农作物丰收的农用化学品（杀虫剂、杀菌剂、除草剂等）也同样主要来自于有机化学。

上世纪中叶代以后，石油逐步成为有机化工原料的主要来源，塑料、橡胶和合成纤维有了飞速的发展，以至于这些有机高分子的产品到了衣食住行日常生话中俯拾皆是的地步。此外，表面活性剂也是大宗的有机化学产品，不仅广泛用于日常的洗涤，也用于多种工业生产过程。有机化合物作为光电子器件的材料也是有机化学所关注的领域，实际上有机化合物的液晶已经广泛地用于手机到电视机的显示器。

当今社会经济的高速发展也对生态环境带来了巨大的压力，尤其是有害物质的使用和残留以及污染物的排放对环境更造成了直接的破坏，其中有机物则占了很大部分，因此保护环境，促进可持续发展也是现代有机化学的主要课题，不仅仅是有机污染物的检测和消除，更重要的是从源头上减少和杜绝有机有害物的使用和排放，这正是绿色有机化学的使命。

持续发展中的基础科学。上世纪90年代，有机化学基础研究最专注的两个领域是超分子化学和不对称合成。超分子化学也称主客体化学、分子识别，实质是研究分子间非共价键的弱相互作用力，这是认识生命过程、药物作用机制、有机反应机理的关键课题；二是不对称合成，研究手性纯分子，尤其是手性药物药效。当然，在有机合成的研究中，从方法学到复杂分子合成的策略一直是有机化学家不乏兴趣的工作。这一趋势的持续也正显示有机化学在日新月异的发展。

有200年发展史的有机化学现在依然生机蓬勃，不断迎接新的挑战。

（本文发表于《科学世界》2009年第7期）