合成化学(Chemical synthesis),又称化学合成,合成化学是有机化学、无机化学、
药物化学
、高分子化学、材料化学等学科的基础和核心。本课程主要介绍当今无机合成和有机合成领域的新概念和新方法。有机合成部分主要讲授有机合成与路线设计的的基本知识、现代有机合成方法、绿色合成化学、仿生合成等。无机合成部分主要讲授 高温合成、低温固相合成化学、水热与溶剂热合成、无机材料的高压合成与技术、 CVD 在无机合成与材料制备中的应用、微波与等离子体下的无机合成、配位化合物的合成化学、簇合物的合成化学、金属有机化合物的合成化学、多孔材料的合成化学、
陶瓷材料
的制备化学、无机膜的制备化学、合成晶体等。
在化学中,合成化学是以得到一种或多种
产物
为目的而进行的一系列
化学反应
。合成通常表现为通过物理或化学方法操纵的一步或多部反应。在现代的实验室应用中,合成通常暗示整个过程可靠、可被重复且可于多个实验室中应用。
古代的炼金术士和炼丹术士是现代合成化学家的
先驱
,然而他们虽积累了一些经验,但教训也是很惨痛的。17世纪,出现了
现代化学
的萌芽,但直到19世纪初,还流行一些错误的观点。例如,当时错误地认为“从生物体内分离出来的物质是由一种神秘的‘活力’所创造的,因此叫有机物(有生机之物),以区别于从矿物中分离出来的无机物(无生机之物)”,“有机物不能从无机物来制造,不可能人工合成”。这种观点曾一度统治着化学界,阻碍着化学的发展。1828年,德国化学家维勒(F. Wohler 1800—1882)用人工方法从五机物合成了人尿中的尿素。之后有更多的有机物被合成,1845年合成了
醋酸
,1854年合成了油脂等,这时
“活力论”
才彻底被否定了,人类终于突破了有机物不能由人工合成的禁区。从此,有机化学进入了合成的时代。
20世纪以来,合成化学在其他学科的推动下得到了很大的发展,为科学研究和新材料的来源等开拓了新的领域。人们了解了分子的结构、性能,有可能合成各种各样的有机物。在研究了茧丝结构后,经长期探索,于1928年成功地合成了“人造茧丝”,即现在说的尼龙丝。这一发明,促进了有机高分子合成化学的发展,20世纪三四十年代后,陆续合成了很多
有机高分子材料
,制成了很多新的产品,如塑料、橡胶、纤维、涂料、香料、黏结剂、
离子交换树脂
等等,用于工农业、国防以及人民生活等方面。
无机合成为发展有
无机材料
等方面提供了美好的前景。新型无机材料已广泛应用于国民经济的各个领域,如耐高温、耐高压、耐低温、光学、电学、磁性、超导、储能与能量转换材料等,以及促进石油化工发展的催化材料。近几十年来,发展了一系列质量小、强度高、耐热性能好的
无机纤维
,如硼纤维、碳纤维等,同时还合成了
氮化硅陶瓷
、
氮化硼陶瓷
等耐
高温材料
。人们还把各类陶瓷与金属、无机纤维等做成复合材料,用途更加广泛。
合成化学提供的新材料,使空间技术、原子能工业、海洋资源开发等得到进一步发展。登上月球的宇航员的宇宙服,是由合成材料制成的;制取浓缩的
铀235
;所需耐腐蚀的含氟材料也是合成的;在高子交换树脂基础上发展起来的
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。