未来孩子照片合成合成我们的未来(下)
合成化学：材料科学的支柱 从人类文明的早期开头，人们就懂得利用铁矿石、铜矿石和木炭一起加热制得铁和铜，用来制造各式的铁器和铜器。这些单质状态的金属在自然界是极少存在的，通常都需要化学反应进行制备，这也许便是合成化学的开端。
人类历史上第一种完全人工合成的塑料是在1909年由美国科学家贝克兰用苯酚和甲醛制造的酚醛树脂，又称贝克兰塑料。1920年，德国化学家施陶丁格提出由简洁的结构单元以重复链接的方式形成高分子化合物的概念，这一创新性的讨论为高分子合成材料的消失奠定了理论基础，他也因此获得了1953年的诺贝尔化学奖。1935年，以茧丝结构为基础，美国化学家卡罗瑟斯首次胜利地合成了尼龙66，这一创造促进了有机高分子合成化学的进展。20世纪40年月乙烯类单体的自由基的发觉引发聚合合成反应快速进展，实现了包括氯乙烯、聚苯乙烯和有机玻璃等的工业化生产，这是合成高分子蓬勃进展的时期。
在第一次世界大战期间，迫于橡胶缺乏，德国人采纳二甲基丁二烯聚合合成了甲基橡胶。1930年德国和前苏联以丁二烯作为单体，金属钠作为催化剂，合成了丁钠橡胶。而丁二烯与苯乙烯共聚则可以得到丁苯橡胶，它的性质与自然 橡胶相像。事实上，在其次次世界大战期间，德国军队就是由于有丁苯橡胶，橡胶供应才没有消失严峻短缺。美国在战后大力讨论合成橡胶，首先合成了氯丁橡胶，氯原子使氯丁橡胶具有自然 橡胶所
不具备的一些抗腐蚀性能。
进入20世纪50年月，利用从石油裂解而得到的烯烃（主要包括乙烯与丙烯），德国人齐格勒与意大利人纳塔分别创造用金属络合催化剂合成低压聚乙烯与聚丙烯的方法，两者分别于1952年和1957年实现工业化，这是高分子合成化学的历史性突破，他们因此获得1963年度诺贝尔化学奖。
20世纪60年月，由于登月工程的需求驱动，导致了可作为太空服原材料、航天飞机高温黏合剂以及超音速飞机的复合材料等耐高温合成材料的诞生。杜邦公司20世纪40年月创造的特氟龙PTFE（聚四氟乙烯）是另一类性能优异的合成材料，具有耐酸碱、耐高温、极低的摩擦系数、良好的耐磨性以及极好的化学稳定性，是原子能、国防、航天、电子、化工、纺织等领域不行取代的关键产品。科学家还合成了许多其他有机高分子材料，如涂料、黏合剂、离子交换树脂等等，并制成了许多新的产品。在离子交换树脂基础上进展起来的离子交换膜，在淡化海水、人造肾、药物的定时释放等方面都起着很重要的作用。
怎样合成照片 无机合成化学为广泛应用的新型无机材料，如耐高温、耐高压、耐低温、光学、电学、磁性、超导、储能与能量转换以及纳米材料的进展开拓了宽阔的天地，一些无机材料的进展还推动了催化领域（如石油炼制、精细化工等）的进步。近几十年来，一系列重量轻、强度高、耐热性能好的无机纤维，如硼纤维、碳纤维等，以及氮化硅陶瓷、氮化硼陶瓷等耐高温材料的胜利合成，为航空、航天技术的进展起到了重要推动作用。
例如在波音787梦幻飞机上，由于大面积使用了碳纤维复合材料而大大减轻了飞机重量。据统计，机身制造使用的碳纤维重量占波音787重量的61％，占全机80％体积的构件均为碳纤维复合材料；同样，在空客A380的制造中，也大量使用了合成材料，飞机约25％由高级减重材料制造，其中22％为碳纤维复合材料，使得A380每乘客百公里油耗不到3升，相当于一辆经济型家用汽车的油耗。
当今最主要的三大合成材料―合成塑料、合成纤维和合成橡胶，它们均主要以石油、自然 气或煤等为原料，全球年产量已达数亿吨。当然，今日提倡的可再生原料的应用也离不开合成化学。这些材料在工农业、国防以及人民生活等方面正发挥着巨大的作用。设想假如没有这些材料，我们今日的生活明显是无法想像的。事实上，这些合成材料的创造彻底转变了人类的生活方式。
合成化学面临的挑战与机遇
合成化学的主要任务是实现从小分子到大分子、从单分子基元到超分子体系的构筑，通过选择性的掌握，制造出具有抱负性质和功能的新物质。进入21世纪以来，10年中已有4次诺贝尔化学奖授予合成化学领域的
科学家，反映了这一领域的巨大制造力和活力以及对科学和人类社会的贡献。尽管合成化学已经达到了空前的成熟水平，但基于当今人类面临的诸如健康、粮食、资源、能源、材料、环境和气候等重大问题的状况下，合成化学的进展前景将更为宽阔，并将连续在诸多领域发挥不行替代的作用。
2021年度诺贝尔化学奖得主野依良治教授指出：将来的合成化学必需是经济的、平安的、环境友好的以及节约资源和能源的化学，化学家需要为实现“完善的反应化学”而努力，即以100％的选择性和100％的收率只生成需要的产物而没有废物产生。因此，如何通过对化学键的选择性活化、断裂与可控性重组，通过弱相互作用的调整精确组装功能超分子体系，实现以100％产率和100％选择性对特定功能物质和结构体系低耗、平安、经济与绿合成，是合成化学领域的主要挑战。
无论现在还是将来，合成化学的另一明确方向是不断与其他领域交叉与融合，以产生更多的跨学科新领域，从这个角度而言，合成化学需要极高水平的科学制造力和洞察力，以探究其无限的可能性。2021年度另一位诺贝尔化学奖得主、美国人夏普莱斯提出了“点击化学”（Click Chemistry）的概念，强调合成反应必需具有高产率、高选择性以及对各种官能团和反应条件优异的耐受性，这一概念的提出为生命科学、材料科学领域供应了全新的理念、方法和物质基础，已经被广泛应用于药物、新材料开发和分子生物学、化同学物学等诸多讨论领域，成为目前最有用和引人注目的合成理念之一。
将来的合成化学将针对合成对象和合成过程的可控、高效、低能耗、低排放、高选择性等要求，面对生命科学、材料科学、信息科学、能源科学和环境科学等领域对新物质、新材料和新器件的需求，讨论功能导向新物质的设计理论、反应过程、合成与组装方法学；探讨合成反应和物质转化过程的机理与本质规律；借鉴生命体系的生物合成和演化过程，结合物理、材料科学等学科的讨论手段和技术，进展新的合成策略，以满意在分子设计指导下定向合成各种特定结构和特定功能化合物及其组装体的需求。
合成化学：让将来更美妙
在过去的100多年里，合成化学为人类社会的进步做出了巨大贡献：合成化学为现代农业的进展、解决70亿人生存问题发挥了不行替代的作用；合成化学制造的药物使人类的健康水平得到空前提高；合成化学制造的各种新材料彻底转变了人类的生活方式；合成化学还为探究生命科学的神秘供应了重要方法和物质基础。合成化学家不断制造出的合成新方法、对于化学机理的不断明晰使人类可以“驰骋”在整个元素周期系中，不断制造出新的物质，这一过程大大增加了人类在熟悉自然和改造自然中的能动性，并制造出了新的生产、生
活方式。我们现在已经可以很好地利用自然界诸如石油和煤这样简洁、丰富的自然 资源，制造出一系列简单的、更具价值的物质。在不久的将来，我们将能设计、制造出更多具备各种性能、满意人类需求的物质。
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