在白酒中起呈味助香作用,能促进酒质醇厚,回味长。
醇类是酒中醇甜和助香剂的主要物质,也是形成香味物质的前驱物质,醇和酸作用生成各种酯,从而构成白酒的特殊芳香。其总含量必须适中,过少则失去白酒固有风味,过多则易产生苦涩味,其中异戊醇,异丁醇,正丁醇和丙醇等成分带苦涩味,丙三醇和丁二醇可改善白酒的甜度和自然感。
白酒香味成分
国际上啤酒、葡萄酒和蒸馏酒等酒类的芳香成分种类已发现超过1000种。至1998年,白酒中香味成分已检出342种,其中定量检出180种以上。白酒香味成分种类有醇类,酯类,酸类,醛酮类化合物,缩醛类,芳香族化合物,含氮化合物和呋喃化合物等。
醇类中除乙醇外,最主要的是异戊醇,异丁醇和正丙醇,在浓香型和酱香型白酒中还含有一定量的正丁醇,属于醇甜和助香剂的主要物质来源,对形成酒的风味和促使酒体丰满,浓厚起着重要的作用,醇类也是酯类的前驱物质。
酯类是具有芳香的化合物,在各种香型白酒中起着重要作用,是形成酒体香气浓郁的主要因素,己酸乙酯。乳酸乙酯和乙酸乙酯是白酒的重要香味成分。酸类主要是乳酸,乙酸,丁酸和己酸等有机酸类,影响白酒的口感和后味,是影响口味的主要因素,酸不足是造成后味寡淡的主要原因。
醛酮类化合物包括乙醛,2,3一丁二酮和3一羟基丁酮等。缩醛类以乙缩醛含量最多。4一乙基愈创木酚,苯甲醛,香草醛和酪醇等芳香族化合物是酱香型白酒的重要香味成分,B苯乙醇在豉香型白酒中含量最高,而在米香型酒中次之。
含氮化合物主要是四甲基吡嗪,三甲基吡嗪和2,6一二甲基吡嗪。呋喃化合物中以呋喃甲醛较为突出,是酱香型白酒的特征成分之一。
酒的成分有水、酒精、酸类、酯类、醛类、高级醇、多元醇等。
酱香型白酒的成分物质含量最高的是乙酸乙酯和乳酸乙酯,等酯类化合物的组成,口感上比较细腻,酱香白存放时间越长说明酯类含量的物质就越高,但是香气的主要表现没有那么的突出,闻起来也能难品位出来酒的酯类物质。
酒的分类
1、酿造酒:酿造酒是以谷类或者水果等为原料,经发酵后直接过滤得到的酒(非蒸馏酒),一般酒度为3到18度。
2、蒸馏酒:蒸馏酒是以谷物或者水果等为原料,经过发酵后再经蒸馏、陈酿、勾兑制成的酒,酒度数比酿造酒要高。
3、配制酒:配制酒是以上述的蒸馏酒或者酿造酒为基础酒,加入果汁香料药,用植物或者芳香植物所配制的酒。
经江南大学“汤沟酒挥发性风味组分特征”的课题研究,在汤沟酒中精确鉴定出111种酯类化合物,与茅台酒中鉴定出的酯类化合物数据接近(145种)。
1、dmso是什么溶剂。 2、dmso是什么化学物质。 3、dmso是什么意思。 4、dmso是什么药物。 5、dmso是什么试剂。 6、dmso是什么化学物质结构式。1.是二甲基亚砜,一种含硫有机化合物,常温下为无色无臭的透明液体,是一种吸湿性的可燃液体。 2.具有高极性、高沸点、热稳定性好、非质子、和水混溶的特性,能溶于乙醇、丙醇、苯和氯仿等大多数有机物,被誉为万能溶剂”。 3.在酸存在时加热会产生少量甲基硫醇、甲醛、二甲基硫、甲磺酸等化合物。 4.在高温下有分解现象,遇氯能发生剧烈反应,在空气中燃烧发出淡蓝色火焰。 5.可作有机溶剂、反应介质和有机合成中间体。 6.也可用作合成纤维的染色溶剂、去染剂、染色载体,以及回收乙炔、二氧化硫的吸收剂。 7.物理性质无色粘稠液体。 8.可燃,几乎无臭,带有苦味,有吸湿性。 9.除石油醚外,可溶解一般有机溶剂。 10.能和水、乙醇、丙酮、乙醛、吡啶、乙酸乙酯、苯二甲酸二丁酯、二恶烷和芳烃化合物等任意互溶,不溶于乙炔以外的脂肪烃类化合物。 11.有强烈吸湿性,在20℃,当相对湿度为60%时,可从空气吸收相当于自身重量70%的水分。 12.该品是弱氧化剂,不含水的二甲基亚砜对金属无腐蚀性。 13.含水时对铁。 14.铜等金属有腐蚀性,但对铝不腐蚀。 15.对碱稳定。 16.在酸存在时加热会产生少量的甲基硫醇。 17.甲醛。 18.二甲基硫。 19.甲磺酸等化合物。 20.在高温下有分解现象,遇氯能发生激烈反应,在空气中燃烧发出淡蓝色火焰。 21.化学性质二甲亚砜还原生成甲硫醚。 22.受强氧化剂作用氧化成二甲砜。 、二甲基亚砜和酰氯类物质如氰尿酰氯、苯酰氯、乙酰氯、苯碘酰氯、亚硫酰氯、硫酰氯、三氯化磷等接触时,发生激烈的放热分解反应。 24.和硝酸结合,生成(CH3)2SO·NHO3。 25.和碳酸钡作用可使二甲基亚砜再生。 26.和浓氢碘酸作用,生成二甲硫磺化合物。 、二甲基亚砜有吸水性,用前需要进行干燥处理。
苯分子等芳香烃化合物里的氢原子被硫酸分子里的磺酸基所取代的反应。 磺化反应过程 一种向有机分子中引入磺酸基或磺酰氯基的反应过程。磺化过程中磺酸基取代碳原子上的氢称为直接磺化;磺酸基取代碳原子上的卤素或硝基,称为间接磺化。 磺化剂 通常用浓硫酸或发烟硫酸作为磺化剂,有时也用三氧化硫、氯磺酸、二氧化硫加氯气、二氧化硫加氧以及亚硫酸钠等作为磺化剂。
砜的读音:fēng
基础释义:硫酰基与烃基结合而成的有机化合物。用作制塑料的原料。[英sulfone]
详细释义:〈名〉 以有磺酰基并通常借助硫与两个碳原子连结(如与两个烃基或一个简单的二价基)为特征的一类有机化合物,一般是结晶状稳定化合物,可由有机硫化物的氧化或其他方法制得
砜、亚砜类化合物
砜是指由硫酰基与烃基结合而成的化合物的总称。通式是R-SO2-R。两个烃基或相同或不相同。例如二甲砜CH3·SO2·CH3、苯乙砜 C6H5·SO2·C2H5、二乙基砜、二苯基砜、环丁砜、双酚S等。砜类化合物中的硫是高价硫,是一种稳定性晶体有机化合物,还原也不生成R2S。
工业上最重要者为环丁砜、双酚S及二甲基砜。一般是无色无臭的稳定的固体。低碳数烃衍生物可溶于水与多数有机溶剂,砜类化合物一般可通过硫醚氧化,亚磺酸盐烷基化,二氧化硫对共轭双烯加成以及芳烃与氯化亚砜反应等方法制备。砜广泛应用于医药、塑料与基本有机合成等工业。例如,苯丙砜、氨苯砜是治疗麻疯病药物;双酚A型聚砜是性能优良的塑料;环丁砜是优良溶剂。后者可用以净化工业气体,如除去气体中二氧化碳、硫化氢等气体;从石油馏分中萃取分离芳烃; 也可用作丙烯腈聚合的溶剂。
有些具有镇静和催眠作用,但副作用较大。双酚S由于磺酰基具有很强的吸电子性,故其羟基呈较强的酸性。此外,还具耐热、耐氧化及光稳定性。主要用途是作固定剂。此外,还用作皮革鞣剂、染料、交联剂和工程塑料(耐热)的原料。
亚砜是指由亚硫酰基与烃基R结合而成的化合物的总称。如二甲基亚砜、二乙基亚砜、苄苯亚砜等。亚砜中的氧原子呈负离子状态,且不受两个基的,有很强的极性。强氧化性。亚砜类化合物可能有光学活性。在低温下为固体,一般溶于水、乙醇、乙醚。
能被还原剂还原成硫醚,被氧化剂氧化成砜,还能与硝酸成盐。可由硫醚氧化或以芳烃与氯化亚砜经傅特尔-克拉符兹反应制得。亚砜有许多重要的反应,主要有以下三种: ①亚硫酰基的α位阴碳离子反应性强,易与卤代烷基化合物、羰基化合物以及烯烃等反应;②和酸酐反应可引起Pummerer转位; ③β位上含有氢的亚砜,通过加热分解可生成烯烃和亚磺酸。
含二茂铁基杂环化合物的合成化学研究进展张林梅 惠新平 许鹏飞 张自义**(兰州大学化学化工学院 兰州 730000) 自从二茂铁被合成以来,对于含有二茂铁基衍生物的研究一直呈上升势头,将其和杂环化学交叉结合形成了一个很有发展前途的研究方向。二茂铁具有较低的毒性,用它取代具有生物活性的分子中的某些芳香环可以提高整个分子的活性。无疑,以二茂铁为取代基,使之与杂环化合物结合,把两种具有生物活性的分子聚集到同一分子中实现其活性叠加,对于探索并合成一类低毒、具有广谱生物活性的新衍生物是很有意义的。同时,由于二茂铁及其衍生物在诸多领域有着广泛应用,将二茂铁基引入不同的分子中,以期得到新的具有特殊性能的化合物已成为近年来二茂铁化学研究的一个热点。基于此,本文就近年来含二茂铁基杂环化合物的合成化学研究进展进行了总结和评述。1含二茂铁基的杂环化合物含氮原子的二茂铁基杂环化合物二茂铁基吡咯衍生物的合成 吡咯广泛存在于天然产物中,其经典的合成方法有Knorr合成,Paal-Knorr合成等。但以上几种经典方法的不足是不能直接制备2-, 2,5-未取代吡咯,异腈化反应就克服了这一局限性。在异腈化反应中,甲苯磺酰基甲基异氰(TOSMIC)应用最为广泛,因为它所需反应条件温和,而且甲苯磺酰基在合环后的芳化中易离去。如二茂铁基吡咯衍生物1的合成[1],在异腈化反应中用碱脱质子后,产生的负离子和不饱和的亲电基团反应形成中间体,该中间体通过5-endo-dig过程得到目标物。 文献[2]还报道了二茂铁基酮肟FcC(CH2R)=NOH(Fc=二茂铁)和乙炔在DMSO-KOH体系中也可制得二茂铁基吡咯衍生物2,实验表明采用微波可使其产率大大提高。二茂铁基吡唑衍生物的合成 吡唑环是一个稳定的芳环,可以利用环化反应和环加成反应来合成,一般合成方法是通过重氮化合物和乙炔的[3+2]环加成反应或肼与1,3-双官能团化合物的缩合反应来制备。如乙酰基二茂铁或二乙酰基二茂铁与吡啶甲酸乙酯在液氨中通过Claisen缩合,先得到1,3-二酮3,然后与水合肼在乙醇中回流,可生成含二茂铁基的吡啶基吡唑衍生物4,产率50%[3]。 化合物4中N-1位的氢原子可被烷基取代,如和BrCH2COOEt可生成N-1位取代产物5。 由乙酰基二茂铁和芳香醛制得的a,b-不饱和酮FcCOCH=CHR是一个很有用的合成子,可用来合成多种杂环化合物,其在醋酸中与水合肼或在吡啶中与苯肼通过环加成反应都可生成二茂铁基吡唑衍生物6,收率颇高[4]。 与此相类似,二茂铁基丙烯醛或丙烯腈在水合肼也中可关环生成吡唑衍生物,3-氯-3-二茂铁基丙烯醛与水合肼或3-氯-3-二茂铁基丙烯腈与水合肼环化生成二茂铁基吡唑衍生物7即是一例[5]。 二茂铁基三唑衍生物的合成 1,2,4-三唑-5-硫醇类衍生物是具有多种药理活性的母核,在三唑类衍生物中占有十分重要的位置,其最方便的合成方法是在碱性介质中用氨基硫脲来关环。将1-二茂铁甲酰基-4-苯基(或a-萘基)-3-氨基硫脲在NaOH (5%)水溶液中回流即可得3-二茂铁基-4-苯基(或a-萘基)-1,2,4三唑-5-硫醇8[6]。 二茂铁基四唑类化合物的合成 四唑类化合物为一高氮杂环体系,在药物化学研究中具有重要作用, 二茂铁基四唑衍生物可由二茂铁甲醇或其a-甲基或a-苯基的衍生物与5-芳基四唑在醋酸中脱水而得,目标物2-(二茂铁基烷基)-5-芳基四唑9的收率颇高[7]。 该反应具有选择性,其选择性主要受底物的空间结构因素和烷基化试剂影响。在反应中,二茂铁卡宾和四唑N阴离子进行烷基化反应,该反应主要发生在N-2位;当5-芳基四唑和1,1'-二茂铁甲醇,1,1'-a-甲基二茂铁甲醇进行烷基化反应时,亦发生在N-2位。含二茂铁基的其它氮杂环衍生物的合成 嘧啶环广泛使用的合成途径是利用具有N-C-N骨架的试剂和含有C-C-C单元的试剂相结合,即双亲核基团和双亲电基团的方法。N-C-N试剂的两个氮原子作为亲核基团,而C-C-C试剂的两个末端碳原子相当于亲电基团。脲、硫脲和胍常用作N-C-N试剂,而1,3-二酮,二酯和二氰、α,b不饱和酮及酸衍生物都可作为环系的C-C-C部分。文献[8]报道FcCOCH=CHAr与硫脲在碱催化下发生加成反应,生成嘧啶类衍生物10,收率58-79%,醇钠是该反应的最佳催化剂。实验表明采用超声波可以促进该反应的选择性和提高反应速度。 苯并咪唑是一个很好的亲核试剂,含二茂铁基的溴乙烷和苯并咪唑的亲核取代反应可以顺利发生,生成含二茂铁基的苯并咪唑衍生物11。 二茂铁基甲醇或取代甲醇所含官能团化学性质活泼,与多官能团亲核试剂, 如6-硝基苯并咪唑,2-甲基-8-巯基喹啉,2-巯基噻唑,苯并三唑钠盐等以1:1摩尔比在HBF4存在下于二氯甲烷-水两相中可顺利生成化合物12,13[9]。对于苯并咪唑,苯并三唑衍生物,其3-位氮还能与过量二茂铁甲醇进行烷基化,生成四氟化硼季铵盐。 含氮原子和氧原子的二茂铁基杂环化合物 二茂铁基异恶唑衍生物的合成 如前所述,FcCOCH=CHR'(R'=Fc, Ph, 2-thienyl)不仅可用于合成吡唑、嘧啶环,而且它和盐酸羟胺在乙醇中,在强碱作用下能关环为异恶唑杂环14和15[10]。 含二茂铁基的异恶唑衍生物也可由FcCH=CH2, FcCOC=CH2, FcCCH与脂肪腈或芳香腈的N-氧化物通过1,3-偶极环加成反应分来合成,如二茂铁衍生物16, 17, 18的合成[11]。在这两种合成异恶唑的方法中,前一种方法FcCOCH=CHR’与盐酸羟胺缩合先得到1,2和1,4加成产物, 接着环化,生成两种异构体14和15,得到纯品的产率很低。在后一种方法中,产物的产率取决于起始原料氰基N-氧化物形成的难易,在合成中也会有局限性。基于此,Sharon E.[12]提出了另一种合成含二茂铁基异恶唑环的方法: 即在强碱作用下,二茂铁肟与芳香酯反应可生成相应的异恶唑衍生物19。 该反应过程可以理解为:含二茂铁基的肟在二异丙基氨基锂(LDA)存在下,在O-, C-位夺去质子而生成盐20, 接着碳负离子进攻芳香酯21中羰基的碳正位,脱去甲氧基,生成22,然后在酸性介质中,碳位酰化了的含二茂铁的肟环化脱水而生成目标物19。 此外,异恶唑也可用3-氯-3-二茂铁基丙烯醛或3-氯-3-二茂铁基丙烯腈与羟胺来合成[5]。二茂铁基恶唑啉衍生物的合成 氰基二茂铁和带有手性中心的b-氨基醇在催化量的ZnCl2存在下回流72h,经SiO2柱层析提纯,可得手性二茂铁基恶唑啉化合物23,收率15-40%。与此相类似,二茂铁甲酰氯和手性b-氨基醇作用, 先生成相应的酰氨衍生物24,其在氯化亚砜作用下合环,用K2CO3中和,可生成手性化合物(s,s)-(4,5-二苯基恶唑啉-2-基)-二茂铁25[13]。含硫杂环化合物 以3-氯-3-二茂铁基丙烯醛(或腈)为原料,与巯基乙酸(酯或酰胺)[14],硫氰酸铵[5]反应,可直接合成含硫的杂环化合物26, 27。 近年来,把二茂铁基作为大环化合物骨架的一个组成部分,受到特别的关注。二茂铁甲醛是合成二茂铁衍生物的重要原料,其与二硫醇化合物在路易丝酸催化下,可生成含二茂铁基的硫缩醛冠醚化合物28,收率在60-90%之间[15]。2 含二茂铁基的稠杂环化合物 二茂铁基-1,2,4-三唑[3,4-b]-1,3,4-噻二唑衍生物的合成 1,2,4-三唑[3,4-b]-1,3,4-噻二唑衍生物具有多种生物活性,如抗菌、降压、抗微生物等。其主要有两种合成方法,一种是先构筑三唑环然后再构筑噻二唑环;另一种是先构筑噻二唑环,然后再构筑均三唑环。把二茂铁基引入到该分子中的文献尚不多见,文献[16]先合成了3-取代-4-氨基-5-巯基-1,2,4-三唑,然后与二茂铁甲酸在POCl3中脱水缩合,生成了衍生物29;我们也合成了3-二茂铁基-4-氨基-5-巯基-1,2,4-三唑[17],试图将其和芳香酸缩合,但未能取得满意的结果,这可能是由于含二茂铁基的1,2,4-三唑在缩合剂三氯氧磷中不稳定的缘故。 含二茂铁基的其它稠合杂环的合成 二茂铁基桥头氮杂环衍生物比较少见,含二茂铁基的α,b不饱和酮是合成这类化合物的常用原料,其分别与3-氨基-1,2,4-三唑(30),2-氨基苯并咪唑(31)在绝对乙醇中加热回流,可生成7-二茂铁基-5,6-2H-5-(对甲氧基苯基)-均三唑[4,3-a]嘧啶32,2-二茂铁基-3,4-2H-4-(对甲氧基苯基)嘧啶[1,2-a]苯并咪唑33,产率分别为65%,75%[18]。 此外,奎宁环与二茂铁甲醛缩合产物34,其实可以看作取代的α,b不饱和酮,其与脲或肼通过[4+2]的环加成反应,也可生成具有较好生物活性的稠合杂环衍生物35和36[19]。 综上所述,我们可以看出,将二茂铁和杂环化学相结合,极大地丰富了杂环化学和金属有机化学的研究内容,为探索高效、低毒、广谱生物活性的新衍生物提供了一条新的途径。可以预期,随着杂环化学研究的日益深入和品种的不断增多,今后此领域的研究会更加活跃。3 参考文献[1] Norman H N, Mark E M, Jeffey M A, et al. Synthesis and characterization of novel ferrocenyl substituted pyrroles. Synth. Commun., 1992, 22 (22): 3271-3275.[2] Puciova M, Ertl P, Toma S. Synthesis of ferrocenyl substituted heterocycles: the beneficial effect of the microwave irradiation. Collect. Czech. Chem. Commun., 1994, 59 (1): 175-185.[3] Werner R T, Thomas P, Dirk A F, et al. Synthesis, redox chemistry and solid state structure of di- and trinuclear ferrocenyl substituted N-alkylpyrazolyl pyridine complexes. J. Organomet. Chem., 1996, 514: 137-147.[4] El-Khawaga A M, Hassan K M, Khalaf A A. Studies on ferrocene derivations VII: synthesis of some new ferrocenyl dibromides, benzofurans and indoles. Z Naturforsch., B: Anorg. Chem., Org. Chem., 1981, 36B (1): 119-122.[5] Shvekhgeimer G A, Zvolinskii V I, Litim M, et al. Synthesis of ferrocene-containing azoles from 3-chloro-3-ferrocenyl acrolein and 3-chloro-3-ferrocenylacrylonitrile. Metalloorg. Khim., 1992, 5 (2): 376-382.[6] 刘素燕, 张林梅,许鹏飞,张自义. 含二茂铁基的氨基硫脲,1,2,4-三唑和1,3,4-恶二唑 衍生物的合成. 高等学校化学学报,(出版中).[7] Shirobokov I Y, Sachivko A V, Tverdokhlebov V P, et al. Alkylation of 5-aryltetrazole with (? -ferrocenylalkyl)carbinols. Zh. Org. Khim., 1986, 22 (8): 1763-1768.[8] Toma S, Putala M, Salisova M. Ultrasound-accelerated synthesis of ferrocene-containing pyrimidine derivatives. Collect. Czech. Chem. Commun., 1987, 52 (2): 395-398.[9] Boev V I, Betankourt P M, Popova L V, et al. a-Ferrocenylalkylation of polyfunctional nucleophilic compounds. Zh. Obshch. Khim., 1991, 61 (7): 1651-1661.[10] Postnev V N, Goncharov A V, Hooke. Anomalous reaction of ferrocenylisoxazole formation. J. Dokl. Akad. Nauk, 1993, 331 (1): 56-57.[11] Shvekhgeimer G A, Litim M. 1,4-Dipolar cycloaddition reaction of unsaturated ferrocene derivatives with carbonitrile N-oxides. Izv. Akad. Nauk., Ser. Khim, 1994, (1): 139-142.[12] Sharon E D, A Cameron C, Ashley S S. The preparation of (5-aryl-3-isoxazolyl)-ferrocenes from dilithiated acetylferrocene oxime and aromatic esters. J. Organomet. Chem., 1997, 533: 125-129.[13] Yoshiaki N, Kyohei S, Yasuyoshi A, et al. Synthesis and structure of novel chiral oxazolinyl ferrocenes and oxazolinyl ferrocenylphosphines and their rhodium (I)-complexes. J. Organomet. Chem., 1997, 545-546: 381-398.[14] Shvekhgeimer G A, Litim M, Zvolinskii V I. Synthesis of ferrocenyl thiophene derivatives. Metalloorg. Khim., 1990, 3 (4): 933-935.[15] Richard A B, Bronislaw P C, Huang Z F. Synthesis, metal ion complexation properties and eletrochemical behavior of ferrocenyl thioacetal crown compounds. J. Coord. Chem., 1988, 18 (1-3): 105-112.[16] Wu S Z, W H, Zhang Y L. Synthesis of some ferrocenyl substituted 1,2,4-triazolo[3,4-b]-1,3,4-thiadiazoles. Synth. React. Inorg. Met-Org. Chem., 1994, 24 (8): 1359-1364.[17] Xu P F, Zhang L M, Chu C H, Zhang Z Y. Synthesis of 1,3,4-oxadiazoles, 1,2,4-triazoles derivatives of ferrocene. J. Xiamen Univ. (Nat. Sci. Edition), 1999, 38 (sup.): 480.[18] Mohamed A M, Eee E M K, Fathy A A. Synthesis of some ferrocenylpyrimidobenzimidaole, -triazolopyrimidine, -pyrazolopyridine and -pyrazalopyrimidine as antimicrobial agents. J. Indian. Chem. Soc., 1987, 64 (12): 753-755.[19] Klimova E I, Ruiz R L, Martinez G M. Synthesis of biological active compounds based on 2-ferrocenylmethylenequinuclid-3-one. Izv. Akad. Nawk, Ser. Khim., 1996, (11): 张林梅 女, 27岁,现在西北纺织工学院工作。 **联系人
你粘贴这样一片文献有意义吗?
无机化学是化学、材料、医药、化工、检验等许多专业必修的一门重要基础课程,下面我给大家分享无机化学学术论文,大家快来跟我一起欣赏吧。
生物无机化学研究进展
摘 要:本文主要叙述了生物无机化学的研究进展。主要从对含有微量元素的蛋白的突变、结构及性质的研究;酶的模拟;无机药物化学;金属元素中毒的研究等四个方面来介绍现在生物无机化学的进展。
关键词:生物无机化学;蛋白质;螯合剂;酶;无机药物化学
中图分类号:O62 文献标识码:A
文章编号:1009-0118(2012)07-0207-02
生物无机化学是无机化学和生物化学交叉的领域。它的任务是研究金属与生物配体之间的相互作用,它有赖于无机化学和生物化学两门学科水平的发展。由于研究方法的进展,使得揭示生命过程中的生物无机化学成为可能。生物无机化学主要分为两部分:一是研究生物体本身微量元素的作用,二是研究外界微量元素对机体的影响。
一、研究生物体本身微量元素的作用
(一)含有微量元素的蛋白的研究
含有微量元素的蛋白是生物无机化学中偏向生物领域的研究对象,做此项研究主要依靠生物化学技术。含有微量元素的蛋白是微量元素与蛋白质形成的配合物,与酶的区别在于含有微量元素的蛋白并不表现催化活性,但却有其他的重要功能。现在的研究在于发现新的蛋白,确定其结构、性质。
现在热门的蛋白有硒蛋白,因为硒蛋白是硒在体内存在和发挥生物功能的主要形式。硒的作用,主要在癌症、神经退行性疾病和病毒等方面,但结论不统一。现在主要在探索新的硒蛋白作为预防药物开发、癌症治疗和药物筛选靶标。如杜明等通过硫酸铵沉淀等方法,从富硒灵芝中获得了一种新的含硒蛋白,并研究了它的抗氧化活性与其硒含量间的关系。研究发现该蛋白的抗氧化活性与其硒含量具有相关性。
另外,也有对细胞色素进行研究。如官墨蓝等对细胞色素b5的突变体做了研究。为了深入了解细胞色素b5的64位氨基酸对血红素辅基微环境及蛋白性质的影响,对细胞色素b5第64位氨基酸残基进行保守性和非保守性突变。研究表明,细胞色素b5第64位氨基酸残基对稳定血红素辅基和维持蛋白的结构有重要的作用,在64位引入其他氨基酸残基使蛋白结构不太稳定。
(二)酶的模拟
酶的模拟就是从酶中挑选出起主导作用的因素来设计合成一些能表现生物功能的、比天然酶简单得多的非蛋白分子,通过研究它们来模拟酶的催化过程,找到控制生化过程的因素,从而得到更好的催化剂。
如硒酶的研究。通过对硒酶结构与功能的模拟,人们不仅可以了解硒酶结构与功能的关系,还可以进一步开发与硒酶相关的药物。对于硒酶的合成主要有三种方法,一是对硒酶进行化学模拟,二是对硒酶进行化学修饰,三是用基因工程方法生产含硒酶。对硒酶化学模拟主要集中在硒酶活性中心催化三联体Se-N的相互作用的模拟中。在这个方面主要有合成含有Se-N键的硒酶模拟物和在硒原子的附近引入氮原子,用分子内的螯合作用间接形成分子内螯合物,达到Se-N键的作用。对硒酶化学修饰主要方面有:1、将天然酶改造为含硒酶;2、设计含硒生物印迹酶;3、设计含硒抗体酶。硒蛋白模拟物在理解硒酶的生化作用中起着非常重要的作用。硒蛋白模拟物在抗氧化、抗癌及抗滤过性病原体等范围具有治疗潜能。
又如刘海洋等对核酸酶的化学模拟。核酸酶的化学模拟对于生物技术和分子生物学研究具有重要意义,Corrole是具有共轭电子结构的大环化合物,其结构上导致其配位化学行为易与金属形成配合物,其形成的配合物在许多反应中均有催化活性。该科研组研究了单羟基Corrole锰配合物对DNA的催化氧化断裂作用。结果表明,锰Corrole配合物可催化DNA的氧化断裂,而且断裂程度随着反应时间的增加而增加。宋玉民等研究了全反式维甲酸合钇配合物对DNA的切割和键合作用。实验表明,该配合物在生理条件下比配体和金属离子能更有效地切割质粒DNA。岳蕾等研究了铬配合物切割DNA的活性。研究表明,在H2O2存在条件下,Cr的配合物[Cr(bzimpy)2]+具有氧化切割DNA的活性,但被切割的DNA可被大肠杆菌修复。
对于固氮酶模拟的报道比较多。模拟固氮酶的目的主要是在温和的条件下将空气中的氮分子转化成有机化合物,从而加以利用。对固氮酶的活性中心模拟主要是钼铁硫原子簇,另外还有钼-硫醇等等的研究报道。
二、研究外界微量元素对机体的影响
(一)无机药物化学
无机药物的发展在生物无机领域中有很重要的地位。顺铂的抗肿瘤作用的发现开辟了无机药物化学的新领域。在抗癌药物应用中,顺铂药物目前仍在临床上使用,主要有四种铂配合物:顺铂、卡铂、顺糖氨铂、奥沙利铂。从1980年发现二烃基锡衍生物具有抗癌活性以来,人们先后合成了具有顺铂结构的二烃基二卤化锡配合物,与卡铂结构类似的有机锡化合物,以及有机锡羧酸衍生物等等。在锗化合物方面,从发现1971年合成的β-羧基乙基锗倍半氧化物具有抗癌活性以来,人们先后合成了许多有机的锗化合物。此外还有茂钛衍生物和稀土配合物。因为癌症是人类健康寿命最主要的杀手,所以在抗癌药物的研究开发方面将有很大的发展前景。除了合成新的药物外,在原有的药物基础上对原有的药物进行改良也是未来的科研方向,因为原有的药物具有较高的毒副作用,且抗癌范围较小。所以在无机抗癌药物这一方面,合成具有广谱高效抗癌活性且有较低的毒副作用和较长的持续时候的抗癌药物是主要发展方向;另外,对于无机金属药物的抗癌机理尚没有统一的理论,因此研究无机抗癌药物的作用机理也是主要研究方向。
无机药物在其他方面也有重要的应用。如金配合物在抗类风湿方面的应用,应用治疗类风湿关节炎有金Au的硫醇盐。在治疗胃病的过程中,铝盐也是主要依赖的药物,含铋的化合物是治疗胃溃疡的的主要药物。在无机药物的研究中,尚不清楚各种药物对机体疾病的治疗机理,所以研究无机药物的作用机理具有较大的前景。
放射照影药物的发展也是无机药物的发展方向。由于放射示踪、核磁共振在医学上的应用,使得各种造影剂的成为医生临床应用不可或缺的一个方面,如钡的造影剂。
(二)金属元素中毒的治疗
在外界的金属元素超过机体所需的浓度后,该元素就会对机体产生负面效应,引起疾病。元素的毒性主要因为它与机体基团的强配合性。对金属元素中毒的治疗主要是研究具有更强螯合能力的的螯合剂,使其跟有毒的金属离子结合形成更加稳定配合物,然后排出体外。理想的螯合剂须满足以下的条件:1、水溶性,且在生理的pH条件下有足够的螯合能力;2、分子大小和结构必须合适;3、必须专一迅速结合金属元素;4、很容易从体内排出;5、没有明显的毒性。如用EDTA来排出多余的离子,EDTA螯合性虽然很强,却选择性不强,在排出有害的金属离子的同时,同时也会损失一些有益的离子。如用去铁草胺B去除多余的铁,但是它不能去除血红素或运铁蛋白中的铁。现在的医用螯合物的研究方向主要是研究新的药剂,因为现在的螯合剂无论是在种类还是排出金属中毒的效率都不能满足医学的需要。
三、生物无机化学的发展趋势
生物无机化学以后的发展趋势是生命科学与技术进行有机紧密的融合。
对蛋白质分子进行研究,研究其具有生物功能的原理。人类的基因仅有几万个,而蛋白质却有十几万种,这说明生命的复杂性需要从蛋白质上去解释。而目前已知的蛋白和酶约有1/3需要金属离子作为辅助因子才能发挥作用,所以阐明这些生物大分子的结构和生物功能非常重要。对核酸的研究。研究金属元素对核酸的序列、构型、区域的选择性识别调控是生物无机化学的一个主要热点。如现在发现许多锌脂蛋白对DNA或RNA有调控作用。对这方面的研究将对以后的无机药物产生重要的影响。
既然21世纪生命科学会是研究热点之一,那么与生命科学紧密联系的生物无机化学也必将因此得到极大的发展,因此也将为人类作出更大的贡献。
参考文献:
[1]洪茂椿,陈荣,梁文平.21世纪的无机化学[M].北京:科学出版社,2005.
[2]穆劲,康诗钊.高等无机化学[M].上海:华东理工大学出版社,2007.
[3]何凤娇.无机化学[M].北京:科学出版社,2006.
[4]孙为银.配位化学[M].北京:化学工业出版社,2004.
[5]曲平,何华,Liu Xuhui.铑配合物的抗肿瘤活性及其作用机制[J].化学通报,1999,(12):1-11.
[6]刘海洋,刘兰英,张雷.锰(Ⅲ)Corrole配合物催化DNA氧化断裂[J].高等学校化学学报,2007,(9):1628-1630.
[7]宋玉民,宋小利,栾尼娜.全反式维甲酸合钇(Ⅲ)配合物对DNA的切割和键合作用[J].无机化学学报,2005,(11):1661-1668.
[8]杨频.我国生物无机化学的发展[J].化学通报,1999,(12):1-11.
[9]黄开勋,刘琼,徐辉碧.硒蛋白的抗氧化性研究与第21个氨基酸的发现[J].无机化学学报,2008,(8):1213-1218.
[10]聂晶,韩美娇,王科志.[Ru(phen)2dppz]2+二聚及对DNA键合性质的影响[J].高等学校化学学报,2007,(10):1833-1835.
点击下页还有更多>>>无机化学学术论文
高分子材料作为一种重要的材料, 经过约半个世纪的发展巳在各个工业领域中发挥了巨大的作用。下文是我为大家整理的有关高分子材料毕业论文的范文,欢迎大家阅读参考! 有关高分子材料毕业论文篇1 浅析高分子材料成型加工技术. 【摘要】高分子材料成型加工技术在工业上取得的飞速发展,介绍高分子材料成型加工技术的发展情况,探讨其创新研究,并详细阐述高分子材料成型加工技术的发展趋势。 【关键词】高分子材料;成型加工;技术 近年来,某些特殊领域如航空工业、国防尖端工业等领域的发展对聚合物材料的性能提出了更高的要求,如高强度、高模量、轻质等,各种特定要求的高强度聚合物的开发研制越来越显迫切。 一、高分子材料成型加工技术发展概况 近50年来,高分子合成工业取得了很大的进展。例如,造粒用挤出机的结构有了很大的改进,产量有了极大的提高。20世纪60年代主要采用单螺杆挤出机造粒,产量约为3t/h;70年代至80年代中期,采用连续混炼机+单螺杆挤出机造粒,产量约为10t/h;80年代中期以来。采用双螺杆挤出机+齿轮泵造粒,产量可以达到40-45t/h,今后的发展方向是产量可高达60t/h。 在l950年,全世界塑料的年产量为200万t。20世纪90年代。塑料产量的年均增长率为,2000年增加至亿t至2010年,全世界塑料产量将达3亿t,此外。合成工业的新近避震使得易于璃确控制树脂的分子结构,加速采用大规模进行低成本的生产。随着汽车工业的发展,节能、高速、美观、环保、乘坐舒适及安全可靠等要求对汽车越来越重要.汽车规模的不断扩大和性能的提高带动了零部件及相关材料工业的发展。为降低整车成本及其自身增加汽车的有效载荷,提高塑料类材料在汽车中的使用量便成为关键。 据悉,目前汽车上100kg的塑料件可取代原先需要100-300kg的传统汽车材料(如钢铁等)。因此,汽车中越来越多的金属件由塑料件代替。此外,汽车中约90%的零部件均需依靠模具成型,例如制造一款普通轿车就需要制造1200多套模具,在美国、日本等汽车制造业发达的国家,模具产业超过50%的产品是汽车用模具。 目前,高分子材料加工的主要目标是高生产率、高性能、低成本和快捷交货。制品方面向小尺寸、薄壁、轻质方向发展;成型加工方面,从大规模向较短研发周期的多品种转变,并向低能耗、全回收、零排放等方向发展。 二、现今高分子材料成型加工技术的创新研究 (一)聚合物动态反应加工技术及设备 聚合物反应加工技术是以现双螺杆挤出机为基础发展起来的。国外的Berstart公司已开发出作为连续反应和混炼的十螺杆挤出机,可以解决其它挤出机(包括双螺杆和四螺杆挤出机)作为反应器所存在的问题。国内反应成型加工技术的研究开发还处于起步阶段,但我国的经济发展强烈要求聚合物反应成型加工技术要有大的发展。指交换法聚碳酸酯(PC)连续化生产和尼龙生产中的比较关键的技术是缩聚反应器的反应挤出设备,我国每年还有数以千万吨计的改性聚合物及其合金材料的生产。关键技术也是反应挤出技术及设备。 目前国内外使用的反应加工设备从原理上看都是传统混合、混炼设备的改造产品,都存在传热、传质过程、混炼过程、化学反应过程难以控制、反应产物分子量及其分布不可控等问题.另外设备投资费用大、能耗高、噪音大、密封困难等也都是传统反应加工设备的缺陷。聚合物动态反应加工技术及设备与传统技术无论是在反应加工原理还是设备的结构上都完全不同,该技术是将电磁场引起的机械振动场引入聚合物反应挤出全过程,达到控制化学反应过程、反应生成物的凝聚态结构和反应制品的物理化学性能的目的。 该技术首先从理论上突破了控制聚合物单体或预聚物混合混炼过程及停留时间分布不可控制的难点,解决了振动力场作用下聚合物反应加工过程中的质量、动量及能量传递及平衡问题,同时从技术上解决了设备结构集成化问题。新设备具有体积重量小、能耗低、噪音低、制品性能可控、适应性好、可靠性高等优点,这些优点是传统技术与设备无法比拟或是根本没有的。该项新技术使我国聚合物反应加工技术直接切人世界技术前沿,并在该领域处于技术领先地位。 (二)以动态反应加工设备为基础的新材料制备新技术 1.信息存储光盘盘基直接合成反应成型技术。此技术克服传统方式的中间环节多、周期长、能耗大、储运过程易受污染、成型前处理复杂等问题,将光盘级PC树脂生产、中间储运和光盘盘基成型三个过程整合为一体,结合动态连续反应成型技术,研究酯交换连续化生产技术,研制开发精密光盘注射成型装备,达到节能降耗、有效控制产品质量的目的。 2.聚合物/无机物复合材料物理场强化制备新技术。此技术在强振动剪切力场作用下对无机粒子表面特性及其功能设计(粒子设计),在设计好的连续加工环境和不加或少加其它化学改性剂的情况下,利用聚合物使无机粒子进行原位表面改性、原位包覆、强制分散,实现连续化制备聚合物/无机物复合材料。 3.热塑性弹性体动态全硫化制备技术。此技术将振动力场引入混炼挤出全过程,控制硫化反直进程,实现混炼过程中橡胶相动态全硫化.解决共混加工过程共混物相态反转问题。研制开发出拥有自主知识产权的热塑性弹性体动态硫化技术与设备,提高我国TPV技术水平。 三、高分子材料成型加工技术的发展趋势 近年来,各个新型成型装备国家工程研究中心在出色完成了国家级火炬计划预备项目和国家“八五”、“九五”重点科技计划(攻关)等项目同时,非常注重科技成果转化与产业化,完成产业化工程配套项目20多项,创办了广州华新科机械有限公司和北京华新科塑料机械有限公司,使其有自主知识产权的新技术与装备在国内外推广应用。塑料电磁动态塑化挤出设备已形成了7个规格系列,近两年在国内20多个省、市、自治区推广应用近800台(套)。销售额超过亿元,还有部分新设备销往荷兰、泰国、孟加拉等国家.产生了良好的经济效益和社会效益。 例如PE电磁动态发泡片材生产线2000年和2001年仅在广东即为国家节约外汇近1600万美元,每条生产线一年可为制品厂节约21万k的电费。塑料电磁动态注塑机已开发完善5个规格系列,投入批量生产并推向市场;塑料电磁动态混炼挤出机的中试及产业化工作已完成,目前开发完善的4个规格正在生产试用。并逐步推向市场目前新设备的市场需求情况很好,聚合物新型成型装备国家工程研究中心正在对广州华新科机械有限公司进行重组。将技术与资本结合,引入新的管理、市场等机制,争取在两三年内实现新设备年销售额超亿。我国已加入WTO,各个行业都将面临严峻挑战。 综上所述,我国必须走具有中国特色的发展高分子材料成型加工技技术与装备的道路,打破国外的技术封锁,实现由跟踪向跨越的转变;把握技术前沿,培育自主知识产权。促进科学研究与产业界的结合,加快成果转化为生产力的进程,加快我国高分子材料成型加工高新技术及其产业的发展是必由之路。 参考文献: [1]Chris Rauwendaal,Polymer Extrusion,Carl Hanser Verlag,Munich/FkG,l999. [2]瞿金平,聚合物动态塑化成型加工理论与技术[M].北京:科学出版社,2005 427435. [3]瞿金平,聚合物电磁动态塑化挤出方法及设备[J].中国专利,I990;美国专利5217302,1993. 有关高分子材料毕业论文篇2 浅论高分子材料的发展前景 摘要:随着生产和科技的发展,以及人们对知识的追求,对高分子材料的性能提出了各种各样新的要求。现代,高分子材料已与金属材料、无机非金属材料相同,成为科学技术、经济建设中的重要材料。本文主要分析了高分子材料的发展前景和发展趋势。 关键词:高分子材料;发展;前景 一 高分子材料的发展现状与趋势 高分子材料作为一种重要的材料, 经过约半个世纪的发展巳在各个工业领域中发挥了巨大的作用。从高分子材料与国民经济、高技术和现代生活密切相关的角度说, 人类已进人了高分子时代。高分子材料工业不仅要为工农业生产和人们的衣食住行用等不断提供许多量大面广、日新月异的新产品和新材料又要为发展高技术提供更多更有效的高性能结构材料和功能性材料。 鉴于此, 我国高分子材料应在进一步开发通用高分子材料品种、提高技术水平、扩大生产以满足市场需要的基础上重点发展五个方向:工程塑料,复合材料,液晶高分子材料,高分子分离材料,生物医用高分子材料。近年来,随着电气、电子、信息、汽车、航空、航天、海洋开发等尖端技术领域的发展和为了适应这一发展的需要并健进其进? 步的发展, 高分子材料在不断向高功能化高性能化转变方面日趋活跃,并取得了重大突破。 二 高分子材料各领域的应用 1高分子材料在机械工业中的应用 高分子材料在机械工业中的应用越来越广泛, “ 以塑代钢” ,“ 塑代铁” 成为目前材料科学研究的热门和重点。这类研究拓宽了材料选用范围,使机械产品从传统的安全笨重、高消耗向安全轻便、耐用和经济转变。如聚氨酉旨弹性体,聚氨醋弹性体的耐磨性尤为突出, 在某些有机溶剂 如煤油、砂浆混合液中, 其磨耗低于其它材料。聚氨醋弹性体可制成浮选机叶轮、盖板, 广泛使用在工况条件为磨粒磨损的浮选机械上。又如聚甲醛材料聚甲醛具有突出的耐磨性, 对金属的同比磨耗量比尼龙小, 用聚四氟乙烯、机油、二硫化钥、化学润滑等改性, 其摩擦系数和磨耗量更小, 由于其良好的机械性能和耐磨性, 聚甲醛大量用于制造各种齿轮、轴承、凸轮、螺母、各种泵体以及导轨等机械设备的结构零部件。在汽车行业大量代替锌、铜、铝等有色金属, 还能取代铸铁和钢冲压件。 2 高分子材料在燃料电池中的应用 高分子电解质膜的厚度会对电池性能产生很大的影响, 减薄膜的厚度可大幅度降低电池内阻, 获得大的功率输出。全氟磺酸质子交换 膜的大分子主链骨架结构有很好的机械强度和化学耐久性, 氟素化合物具有僧水特性, 水容易排出, 但是电池运转时保水率降低, 又要影响电解质膜的导电性, 所以要对反应气体进行增湿处理。高分子电解质膜的加湿技术, 保证了膜的优良导电性, 也带来电池尺寸变大增大左右、系统复杂化以及低温环境下水的管理等问题。现在一批新的高分子材料如增强型全氟磺酸型高分子质子交换膜耐高温芳杂环磺酸基高分子电解质膜纳米级碳纤维材料新的一导电高分子材料等等, 已经得到研究工作者的关注。 3 高分子材料在现代农业种子处理中的应用及发展 高分子材料在现代农业种子处理中的应用:新一代种子化学处理一般可分为物理包裹利用干型和湿形高分子成膜剂, 包裹种子。种子表面包膜利用高分子成膜剂将农用药物和其他成分涂膜在种子表面。种子物理造粒将种子和其他高分子材料混和造粒, 以改善种子外观和形状, 便于机械播种。高分子材料在现代农业种子处理中研究开发进展:种子处理用高分子材料已经从石油型高分子材料逐步向天然型以及功能型高分子材料的方向发展。其中较为常见和重要的高分子材料类型包括多糖类天然高分子材料, 具有在低温情况下维持较好膜性能的高分子材料, 高吸水性材料, 温敏材料, 以及综合利用天然生物资源开发的天然高分子材料等, 其中利用可持续生物资源并发的种衣剂尤为引人关注。 4 高分子材料在智能隐身技术中的应用 智能隐身材料是伴随着智能材料的发展和装备隐身需求而发展起来的一种功能材料,它是一种对外界信号具有感知功能、信息处理功能。自动调节自身电磁特性功能、自我指令并对信号作出最佳响应功能的材料/系统。区别于传统的外加式隐身和内在式雷达波隐身思路设计,为隐身材料的发展和设计提供了崭新的思路,是隐身技术发展的必然趋势 ,高分子聚合物材料以其可在微观体系即分子水平上对材料进行设计、通过化学键、氢键等组装而成具有多种智能特性而成为智能隐身领域的一个重要发展方向。 三 高分子材料的发展前景 1高性能化 进一步提高耐高温,耐磨性,耐老化,耐腐蚀性及高的机械强度等方面是高分子材料发展的重要方向,这对于航空、航天、电子信息技术、汽车工业、家用电器领域都有极其重要的作用。高分子材料高性能化的发展趋势主要有创造新的高分子聚合物,通过改变催化剂和催化体系,合成工艺及共聚,共混及交联等对高分子进行改性,通过新的加工方法改变聚合物的聚集态结构,通过微观复合方法,对高分子材料进行改性。 2高功能化 功能高分子材料是材料领域最具活力的新领域,目前已研究出了各种各样新功能的高分子材料,如可以像金属一样导热导电的高聚物,能吸收自重几千倍的高吸水性树脂,可以作为人造器官的医用高分子材料等。鉴于以上发展,高分子吸水性材料、光致抗蚀性材料、高分子分离膜、高分子催化剂等都是功能高分子的研究方向。 3复合化 复合材料可克服单一材料的缺点和不足,发挥不同材料的优点,扩大高分子材料的应用范围,提高经济效益。高性能的结构复合材料是新材料革命的一个重要方向,目前主要用于航空航天、造船、海洋工程等方面,今后复合材料的研究方向主要有高性能、高模量的纤维增强材料的研究与开发,合成具有高强度,优良成型加工性能和优良耐热性的基体树脂,界面性能,粘结性能的提高及评价技术的改进等方面。 4智能化 高分子材料的智能化是一项具有挑战性的重大课题,智能材料是使材料本身带有生物所具有的高级智能,例如预知预告性,自我诊断,自我修复,自我识别能力等特性,对环境的变化可以做出合乎要求的解答;根根据人体的状态,控制和调节药剂释放的微胶囊材料,根据生物体生长或愈合的情况或继续生长或发生分解的人造血管人工骨等医用材料。由功能材料到智能材料是材料科学的又一次飞跃,它是新材料,分子原子级工程技术、生物技术和人 工智能诸多学科相互融合的一个产物。 5绿色化 虽然高分子材料对我们的日常生活起了很大的促进作用,但是高分子材料带来的污染我们仍然不能小视。那些从生产到使用能节约能源与资源,废弃物排放少,对环境污染小,又能循环利用的高分子材料备受关注,即要求高分子材料生产的绿色化。主要有以下几个研究方向,开发原子经济的聚合反应,选用无毒无害的原料,利用可再生资源合成高分子材料,高分子材料的再循环利用。 四 结束语 高分子材料为我国的经济建设做出了重要的贡献,我国已建立了较完善的高分子材料的研究、开发和生产体系,我国虽然在高分在材料的开发和综合利用方面起步较晚,但目前来看也取得了不错的进步,我们应提高其整体技术水平,致力于创新的高分在聚合反应和方法,开发出多种绿色功能材料和智能材料,以提高人类的生活质量,并满足各项工业和新技术的需求。 参考文献: [1]金关泰.《高分子化学的理论和应用》,中国石化出版社,1997 [2]李善君 纪才圭等.《高分子光化学原理及应用》复旦大学出版社2003 6. [3]李克友, 张菊华, 向福如. 《高分子合成原理及工艺学》,科学出版社,1999 猜你喜欢: 1. 全国高分子材料学术论文报告 2. 全国高分子材料学术论文 3. 全国高分子材料学术论文 4. 全国高分子材料学术论文报告 5. 关于材料学方面论文
the synthesis of novel polycarbonateAbstract: aliphatic polycarbonate is biodegradable, it has attracted more and more attention in medical fields owing to its surface corrosible degradative mechanism and good biological compatibility as biological material. The cyclic carbonate monomer 5,5- di-methoxy carbonyl -1,3-dioxane -2- ketone is synthetised by the reaction of 2,2- dihydroxy methyl malonic acid dimethyl ester with chloroformate ethyl ester,catalysted by stannous octoate .The new polycarbonate is achieved though bulk ring-opening polymerization at different temperatures. The structure of monomer and polymer is characterizd by IR, 1H NMR and 13C NMR Spectra. The results show that the yield of ring opening polymerization reaction and molecular weight increase with temperature, but the ring-openingdecarboxylation reaction will certainly occur when temperature is higher than 100℃. It is concluded that the suitableconditions for the polymerization reaction are: reaction temperature 90 ℃, reaction time 12h, thus decarboxylation reaction hardly occurs in the the polymerizating process .Keywords: hex-cyclic carbonate; ring-opening polymerization; polycarbonate
浅谈进化摘要:虽然达尔文的《物种起源》已经发表了一百多年,而且自本世纪中叶以来,无论达尔文及达尔文主义的研究,还是进化生物学本身,都取得了飞速的发展。但是目前不少国人在对进化的认识上依然存在着严重的误解,有些误解源自恩格斯关于进化的论述。例如将进化视作进步,以及依然认为生物进化是生物从低等到高等的变化等等。这种看法并非真正的达尔文主义,也与现代的进化观相去甚远。关键词:进化 进步 达尔文主义1959年,美国著名遗传学家.穆勒在纪念达尔文《物种起源》发表一百周年的一次会议上,针对百年来人们对于达尔文进化理论的简单、片面的理解,以及进化理论发展的迟缓,发出了这样的感叹:“一百年来没有达尔文也是一样的”。[1]时间又过去了37年,我想, 如果穆勒在天之灵有知达尔文主义和进化理论在当前中国的状况,他还会发出相同的感叹。姑且不论中国当前对于达尔文主席和进化理论的研究、教学方面的忽视〔1〕, 就是对于达尔文主义和当代生物进化理论的理解和接受方面,我们也远远落后于欧美。再具体一些,对于什么是进化这一进化论中最基本的问题,不少人的认识和理解依然停留在一百年前的水平,其中当然不乏误解。《自然辩证法通讯》1995年第4 期上的“论恩格斯关于物质形态进化的学说”便为我们提供了这样一个例证(以下引注此文时,只注页码)。然而,正如我们下面将要看到的,在中国目前有不少人持有与该文作者相同或相近的观点。因此,我们就进化问题的讨论便具有了普遍性的意义,它不是针对某人,而是针对问题本身的。一“论恩格斯关于物质形态进化的学说”一文中提出,“进化与事物的革命性变革、上升发展、相互转化等概念是一回事”。并且认为这“首先是客观的事实”,“所以,从语义学上讲,‘进化’者‘前进变化’之简谓也”。(第23页)从汉语的语义学角度看,“进化”确实能使人产生“前进变化”的联想。但是这样理解显然是望文生义。因为“进化”(evolution )是一个纯粹的外来语,又有译作“演化”的(笔者认为,根据现代的进化生物学,“演化”是比“进化”更贴切的译法),它的词根“evolv ”的拉丁语含义是“滚动”的意思。据《牛津英语辞典》,“进化”一词于1670年首次使用在生命科学中,但直到19世纪初叶,“进化”这个词基本局限于胚胎发生学中,大致用来表达胚胎发育中潜能的“展露”(unfolding),即表达胚胎的有机发育。〔2〕这也是为什么拉马克、达尔文这两位科学进化理论的创始人很少使用“进化”一词的原因之一,因为容易与当时人们熟悉的“进化”用法混淆。 在表述生物的进化时, 拉马克更多更明确使用的是“转形”(transformisme ), [ 2] 而达尔文则经常使用“带有饰变的由来”(descent with modification)。(〔3〕、〔4〕,)在达尔文时代,使用“进化”一词最响的并不是达尔文,而是赫伯特·斯宾塞。不过斯宾塞的“进化”用法并不是严格意义上达尔文理论的含义,而是带有前进变化的含义,并且主要通过他,“进化”一词被广泛用于社会科学中。[5]即使从理论的内涵上看,拉马克和达尔文的进化理论也并不完全含有“革命性变革、上升发展、相互转化”的意思。首先应该指出的是,“革命性变革”或“革命性变化”在18世纪末19世纪初的生命科学领域中有其特定的含义。灾变论的创始人乔治·居维叶正是使用“革命”(revolution)这个词来说明地层中脊椎动物的不连续性,说明地质史上生物的灾变。(〔5〕,—112)。而拉马克和达尔文理论很少的共同点中就包括他们都明确反对“灾变”(或按当时的用词“革命性变化”)的观点,他们都信奉赫顿的箴言“自然中没有飞跃”,达尔文则更是一位坚定的“均变论”者。[6] 而恩格斯的“自然界完全由飞跃所组成”的观点表明他并没有汲取当时的最新科学成果来看待自然变化的连续性与间断性。〔3〕此外, 拉马克和达尔文从未提出过生物的进化是“相互转化”的观点。试以一个简单的例子,按照拉马克、达尔文的进化理论,哺乳动物起源于爬行动物,如果进化是相互转化的话,也就意味着,哺乳动物中还会发源出爬行动物。自然界中根本就没有这种相互转换的生物进化例证。至于生物进化是否是“上升发展”的观念,在拉马克的理论中确有这样的含义,在达尔文的进化理论中则几乎没有。现代主流的科学进化理论秉承达尔文主义的传统(即综合进化理论,又被称作新达尔文主义),结合了现代的遗传学、系统分类学、古生物学、胚胎学、生态学、动植物地理学、动物行为学等成果,对于生物的进化有了更新更透彻的理解。无论按照综合进化论的重要代表人物之一迈尔所下的并且被广泛使用的“进化”定义,“进化是适应的改变和生物群体多样性的变化”,还是按照许多遗传学家所坚持的“进化是群体中基因频率的变化”的“进化”定义〔7〕—163),“进化”的科学含义中都不存在“革命性变革”、“上升发展”或“相互转化”的意思。亦即,从语义上看,“进化”不等于“前进变化”。二“论恩格斯关于物质形态进化的学说”一文中提出,“在这个〔指达尔文的〕进化学说看来,生物的变化就决不只是种类和数量的简单变化,即是一个由低级到高级,从简单到复杂的前进发展过程。……‘进化’概念的科学含义,就是指事物由低级到高级的不断演变、转化、发展”(第23页)。持有相同进化观的人在中国为数不少。这一点,仅从十几年来的几本高校自然辩证法教材中就可以看出来。1979年人民教育出版社的《自然辩证法讲义(初稿)》中就指出:“进化论用大量的事实……揭示了生物……从低级到高级发展变化的自然图景”(22页),动植物都经历了“从低等到高等的发展”(71页);1984年吉林人民出版社出版的舒炜光主编的《自然辩证法原理》中也说:“在生物进化的过程中,是经历了从低级向高级的方向发展”(478页); 而东北大学出版社最新出版的(1995年)陈昌曙主编的《自然辩证法概论新编》中依然认为生物的进化存在着从低级到高级的方向性(80—82页)。此外,在人民出版社1983年出版的《自然辩证法论文集》中我们看到,即使象方宗熙这样从事多年生物进化教学和研究的学者也从低级和高级的角度看待生物的进化(258页)。这种观点显然是对达尔文进化学说的曲解。达尔文的进化理论具有很丰富的内涵。[8] 他将生物的进化看作生物(确切地说是物种)的趋异化过程,在这一过程中,生物发生了从简单到复杂的变化,结果是生物多样性的增加。达尔文认为生物的进化是一两个阶段的过程。第一阶段是随机(不定向)变异的产生,这完全是一个偶然性的过程。第二阶段是自然选择的作用,结果使适应的变异保留了下来,而不适应的变异被淘汰(〔3〕,—81),这个阶段可以视为定向的和必然性的过程,但衡量的标准只是生物的适应。在达尔文看来,适应是生物进化最终结果。在这样一种理论柜架中,偶然性与必然性真正达到了统一。现存生物以及人类的出现是生命演化长河中无数偶然性,以及每一阶段、每一特定时间、特定环境中自然选择作用的结果,并非“物质的本性”决定了必然“发展出能思维的生物”(《自然辩证法通讯》1995年第4期第25页)。同样,对比之下, 恩格斯所谓“太阳系、地球可能要毁灭,但还会重新出现新的集结运动过程,星球、生物、人类还会重新出现”显然缺乏事实和理论依据,只能算是幻想。此外,按照达尔文的进化理论框架,生物“从低级到高级的前进”进化观也显得毫无必要。再者,“低级”,“高级”、“前进”都是人类中心说的判定标准。达尔文理论的一个重要特征就在于其中彻底的唯物论内涵,包括完全抛弃人类中心说的判定生物是否进化的标准。这也正是达尔文理论与前人的进化理论及西方传统观念的一个明显的区别,[9]同时也是他迟迟不发表自己进化观点(推迟了20年)的顾虑所在和他的理论最终引起很大争议的原因所在。(〔4〕,—27)生物,乃至整个自然界,存在着低级与高级之分,这种观点可以追溯到柏拉图的理念论,并且在亚里士多德那里得到进一步的完善,从而形成“自然等级”(scala naturae)的理论。 亚里士多德认为自然界中的万物根据其质料因和形式因可以划分出不同的等级,并构成静止不动的自然等级。在这个等级中,无机物是低级的,有机物是高级的;而在有机物中,植物是低级的,动物是高级的,人类则是最高级的。这种观念在中世纪后期与经院哲学和世俗的社会政治理论结合了起来,成为基督教教会和封建贵族解释社会等级差别的理论依据。到了17—18世纪,亚里士多德的自然等级观念被改造成为“存在的巨大链条(The GreatChain of Being)[10],并且越来越多的人认为这个链条之间的环节并非固定不变的。到了18世纪后期,存在的巨大链条不是静止不动的,其中存在进步(或前进)变化的观点已广为人知。[10]、[11]拉马克的进化理论正是按照这样的理论框架形成的。拉马克承认自然界中存在从低级生物到高级生物这样一个等级序列,其中人类是最高级的。但拉马克认为这样一个序列并不是静止不动的,而是存在着进步(或前进)式进化变化,即链条的每个环节都会发生本质性改变,明确地说,物种本身会发生改变,变化的趋势是从简单到复杂,从低级到高级(〔2〕,)。这是不同于莱布尼茨等人观点的重要地方, 莱布尼茨等所提出的生物潜能的展露并不涉及生物的本质变化。在谈到生物进化的机制时,拉马克提出,除了环境的作用、获得性遗传、用进废退、自然发生外, 还有生物内在的向着完善的驱动力(intrinsic drivetoward perfection)(〔12〕,—250)。应该指出的是,19世纪下半叶流行欧美的社会达尔文主义中就包含了许多拉马克理论的成份,如获得性遗传、环境对生物变异的直接作用、用进废退和生物具有向着完善进步进化的内驱力等。(〔5〕,—274)恩格斯关于物质形态进化的观点显然受到社会达尔文主义的很大影响。[13]社会达尔文主义也随着进化论在上个世纪末传播到中国[14],加上带有浓厚拉马克主义色彩的米丘林、李森科等前苏联学者的进化观在中国的广泛宣扬,至今在一些国人的进化认识中,依然存留着拉马克主义的痕迹。达尔文以其坚定的推论和丰富的依据,为人们展示了一个全新而严谨的理论体系,更加合理地解释了生物的适应、和谐、地质史展示的生物变化与差异,从而带来科学史上的一次革命。[9]达尔文在其进化理论形成的早期(1837—1838)就认识到不能用从低级和高级的角度来解释生物的进化,“当我们谈到高级时,我们总会说到智力上的高级——但是当我们面对覆盖着美丽的大草原和森林的地球时,很难认为智力是这个世界的唯一目的。”[15]以后他更加明确地告诫自己“绝不使用高级和低级这些词”。(〔7〕,)这一思想被现代的绝大多数进化生物学家所继承了。确实诚如现代著名进化论者古尔德所说,“假如阿米巴象我们一样适应生活的环境,谁又能说我们是高级的生物?”(〔4〕,)倘若不以人作为参照标准, 低级与高级就更难划分了。比如,软骨鱼出现的历史早于硬骨鱼,按照拉马克主义、社会达尔文主义和所展示的观点,会认为软骨鱼是低级的,硬骨鱼是高级的,但是不论从适应环境的。角度,还是从食物链上位置的角度,都很难认为作为软骨鱼的鲨要比作为硬骨鱼的鳕鱼低级所以认为进化是“一个由低级到高级……的前进发展过程”,既不是达尔文的进化理论,又不是现代的科学成果,只不过是被达尔文理论所替代的拉马克进化论或启蒙运动时期思想家的乐观主义进步论而已。三诚然,达尔文在谈到生物进化的用词上,并没有完全脱离他那个时代。他在《物种起源》中10次使用“进步”(progress),123 次使用了“完美”(perfect, perfected perfection)。[3]但他在使用这些词时,很少带有人类中心说的色彩。他在使用“进步”一词时,并不指生物向着完善的定向发展和前进,而是指时间的进程。(〔7〕,)在《物种起源》中,只有一处在谈到“高级”(即地层中晚出现的)化石动物群可能取代其他类群时,达尔文使用了带有发展改善意思的“进步”一词,但他又说:“我找不到检验这种进步的方法”。(〔3〕,)在使用“完美”一词时,达尔文主要用来说明在自然选择的作用下生物更加完美地适应所生活的环境,并不是等级上完美的意思。(〔3〕 第六章,〔7〕,—241)斯宾塞等社会达尔文主义者在使用“进化”、“进步”、“完美”时,与达尔文的用法有很大的区别,其中含有以人类或智力为标准而指称从低级向高级上升前进、不断完善的意思。 [5][16]恩格斯在使用这些词时,其中的含义更近似于斯宾塞的用法。 这类用法的“进化”概念,并不是严格意义的科学进化概念。19世纪中叶以来,“进化”概念从生命科学中传到天文学、地质学、物理学、化学以及社会科学和人文科学中。在这一传播过程中,“进化”概念发生了很大的改变,已不同于达尔文在说明生物变化时的原义了。今天,“进化”一词被广泛用来说明人类历史的变化、政治的变化、经济的变化等,但其中的含义基本上是事物随时间的改变,而且是单向性的,甚至有些进化是可以预先确定方向的。而生物的进化除了时间上的变化外,它还不是单向性的,而是分叉状的,另外生物进化的方向并不是预先可以确定的。(〔17〕,)换句话说,到目前为止, 科学界关于物质形态的进化还未形成统一的理论。其实,即使在生物学界,在生命进化本身的看法上也没有达成共识。如此看来,上面所引述的且被目前许多人所认同的恩格斯的关于物质形态进化的统一学说就显得过于乐观和缺乏依据了。马克思、恩格斯的学说无疑是奉献给人类的无价财富,继承这笔财富的最好方法是利用时代发展所取得的精神、文化成果(包括科学的最新成果)去丰富它,而不是恪守其中已经过时的教条。参考文献[1] , "One Hundred Years Without Darwin areEnough". The Humanist, 19:139—149, 1959.[2] , Zoological Philosophy (1809). Translatedby , London, 1914; reprinted by Univ. of Chicago,1984.[3] , On the Origin of Species ( 1859) , Facsimileof first edition, ed. , Harvard Univ. Press, 1964.[4] , Ever Since Darwin, , 1977.[5] , Evolution-the history of an idea, Univ. of California Press, 1984.[6] , The Growth of Biological Thought. HarvardUniv. Press, 1982.[7] , Toward a New Philosophy of Biology, HarvardUniv. Press, 1988.[8] ed., The Darwinian Heritage, Princeton Univ. Press, 1985.[9] , The Darwinian Revolution, Univ. of ChicagoPress, 1979.[10] , The Great Chain of Being, 1936. Reprinted: Harper, 1960.[11] .梅森:《自然科学史》,第28章,周熙良等译, 上海译文出版社,1984。[12] , Evolution and the Diversity of Life, HarvardUniv. Press, 1976.[13] , "Darwinism is Social", In [8], pp. 609—638, 1985.[14]李佩珊:“社会达尔文主义和达尔文进化论在中国”,《自然辩证法通讯》1991,3:29—32。[15] ed., The Red Notebook of Charles Parwin, Univ. Press, 1979.[16] Darwin Serously, Basil Blackwell, 1986.[17] , Evolution, Blackwell, 1993.仅供参考,请自借鉴。希望对您有帮助。
人为万物之灵,有智慧,有特别发达的大脑,能劳动,能制造工具等。但归根结蒂,人是从动物进化而来的,从生物学的观点来看,人仍旧是动物。在林奈的分类系统中,人、猿、猩猩等都属灵长目,人属灵长目的人种人类是由古猿进化来的,是从猿的系统中分化出来的独立的一支,其出现及发展是一个漫长的历史过程。古人类学的研究表明, 在距今2 000—3 000万年前,森林古猿在茂密的森林里过着树栖生活。在距今约1500万年前后,地球上的热带森林地区出现了多种森林古猿,如槲猿、拉玛古猿、非洲南猿等等。人类是由哪一种古猿演变而来的呢?说法不一。目前,较为普遍的看法是:森林古猿属中的几个种,如槲猿,是现代猿类的祖先;非洲南猿可能是进化中绝灭的旁支,也可能其中一支是人类的直接祖先;拉玛古猿是人类的早期祖先。拉玛古猿演化成200万年前的南方古猿,进一步发展成为现代人类。从古猿到人有一个漫长的演变过程。一种观点认为,古猿在森林里过树栖生活,以果实为食。它们的体质结构与现代的黑猩猩、猩猩很相似,全身被毛,颌部发达,犬齿大而尖锐。后来,它们所栖息的地方发生了变化。喜马拉雅山地带上升,山北地区得不到海洋暖湿气流,气候变冷,森林逐渐减少,食物缺乏。一部分古猿被迫南迁,找到森林后,仍过树栖生活,身体结构变化不大,逐渐发展为现代类人猿;另一部分古猿仍留在原地,不得不由树栖转到地面上觅食。新的生活方式,终于引起了直立行走、前后肢分工、脑容量增加等一系列变化。经过千百万年,逐渐发展成为现代人类。在从古猿转变到人的过程中,劳动无疑起了很重要的作用。传统的观点认为,劳动创造了人本身。对于下到地面上生活的古猿来说,由于劳动,促使其上下肢分工越来越明显,上肢逐渐解放出来,以至最后达到身体直立。直立姿势的产生,使手脚进一步分工,并使躯体进一步变化,终于形成了人所特有的体态。另外,在劳动中,人与人之间必然发生联系,促使了语言的形成。劳动和语言,又促进了脑的发展。而手、脑、语言的发展又提高了劳动效率,增进劳动的成果,加速了从古猿到人的转变。近年来,有另一种观点认为,在从古猿到人的进化过程中,凡是身体直立、前肢能灵活地使用和制造“工具”的古猿,也就是说凡是能够劳动的古猿,就能获取更多的食物,或更能有效地抵御敌害,获取更大的生存机会,在自然选择的过程中,得以更好地存活下来,繁殖后代并继续进化。反之,就被自然选择淘汰。所以,在从古猿到人的转变过程中,劳动是一种选择因素而不是创造因素。人类的进化可以分为以下四个阶段:1.早期猿人阶段:生活在距今约180万年的“能人”,便属于这个阶段,其外貌像猿,脑容量达680毫升,身体矮小,大约~米。这个时期的人类已具有人的基本特点,仍有许多原始性,他们能直立行走,能制造简单的工具。2.晚期猿人阶段:包括猿人和直立人的一切类型,大约生存于距今200或150万年到20~30万年前。这个时期的猿人化石,以我国北京市西南周口店的北京猿人遗址的材料最为丰富。北京猿人生活于50~60万年前,高约米,眉嵴粗壮,嘴部突出,类似于猿。他们过着群居生活,以采集植物性食物为主,以狩猎为辅。这个时期的人类,已经能制造较为进步的旧石器,并且已经开始用火。3.早期智人(古人)阶段:这个时期的人类已逐步脱离了猿的性质,与现代人很接近,生存于距今约10~20万年到5万年前。这个时期的人类化石,最早是在德国的尼安德特河谷发现的,称为尼安德特人(简称尼人):其脑量已和现代人差不多,能制造石器,还能人工取火。4.晚期智人(新人)阶段:这个时期的人类,出现于4~5万年前,直到现代的人类。山顶洞人化石,是1993年在北京周口店龙骨山山顶洞发现的,生活于距今18 000年前。他们已能加工石器、骨器,生产力也进一步提高,会用大兽皮修建简单的房屋,原始宗教已经产生。这个时期已进入母系氏族社会,有雕刻和绘画艺术。在晚期智人阶段,现代人种已经开始分化和形成,并分布到世界各地。人类进化的最近一个阶段,是包括现代人在内的智人阶段。可分为早期智人和晚期智人。早期智人生活在距今约25万~4万年前,是旧石器时代中期的古人类。晚期智人在解剖结构上属于现代人,大约是在距今四五万年前开始出现的。在晚期智人阶段,人类的分布范围扩大了,从旧大陆到达了澳洲和美洲。这样,由现有发现的化石来追溯人类进化的各个阶段 ,已可以循着由近及远的序列,从晚期智人—早期智人—直立人—能人,一直追溯到南方古猿。比南方古猿更早、形态更原始的人类的早期代表,则还在探索之中
一切生命形态发生、发展的演变过程。“进化”一词来源于拉丁文evolution,原义为“展开”,一般用以指事物的逐渐变化、发展,由一种状态过渡到另一种状态。1762年,瑞士学者邦尼特最先将此词应用于生物学中。进化思想的发展 古代人们在栽培植物和驯养动物的生产实践中,积累了关于生物的形态、构造和生活习性的知识,注意到生物机体的变化以及生物与环境的关系,逐步形成了朴素的生物进化思想。古希腊的亚里士多德通过对他那个时代有关动物的知识的系统整理,把540种动物按性状的异同分为有血的和无血的两大群,每群之下又分为若干类。他进一步提出生物等级即生物阶梯的观念,认为自然界所有生物形成一个连续的系列,即从植物一直到人逐渐变得完善起来的直线系列。中国战国时期汇集的《尔雅》一书记载了生物类型的变化;汉初的《淮南子》一书,不仅对动植物作了初步分类,而且提出各类生物是由其原始类型发展而来的。近代科学诞生以前,进化思想发展缓慢,当时广为流行的是神创论和物种不变论。这种观点直到18世纪仍在生物学中占统治地位,其代表人物是瑞典植物学家 林耐(1707~1778)。他所提出的分类系统虽然有助于揭示生物物种之间的历史联系,但他却把物种看作是上帝创造的不可改变的产物。随着生产和科学的发展,积累了许多新的与物种不变相矛盾的事实。在大量事实的影响下,甚至像林耐这样坚定的神创论者,在晚年也不得不承认由于杂交的结果能产生新种。和林耐的观点相反,法国学者.布丰(1707~1788)相信物种是变化的,现代的动物是少数原始类型的后代。他把有机体与居住环境联系起来,认为气候、食物和人的驯养等因素可引起动物性状的变异。1809年,另一位法国学者拉马克(1744~1829)在其《动物学哲学》中,用环境作用的影响、器官的用进废退和获得性的遗传等原理解释生物进化过程,创立了第一个比较严整的进化理论。1859年.达尔文发表《物种起源》一书,论证了地球上现存的生物都由共同祖先发展而来,它们之间有亲缘关系,并提出自然选择学说以说明进化的原因,从而创立了科学的进化理论,揭示了生物发展的历史规律。19世纪80年代以来,以A.魏斯曼(1834~1914)为代表的新达尔文主义,把种质论和自然选择学说相结合,丰富了达尔文的进化理论。20世纪30年代以来,以T.杜布尚斯基(1906~1975)等人为代表的综合进化论综合了细胞遗传学、群体遗传学以及古生物学等学科的成就,进一步发展了以自然选择为核心的进化理论。60年代末,日本学者木村资生等人提出中性学说,又在分子水平上揭示了进化的某些特征,补充、丰富了进化论。进化的进步性 地球上的生命,从最原始的无细胞结构生物进化为有细胞结构的原核生物,从原核生物进化为真核单细胞生物,然后按照不同方向发展,出现了真菌界、植物界和动物界。植物界从藻类到裸蕨植物再到蕨类植物、裸子植物,最后出现了被子植物。动物界从原始鞭毛虫到多细胞动物,从原始多细胞动物到出现脊索动物,进而演化出高等脊索动物──脊椎动物。脊椎动物中的鱼类又演化到两栖类再到爬行类,从中分化出哺乳类和鸟类,哺乳类中的一支进一步发展为高等智慧生物,这就是人。生物界的历史发展表明,生物进化是从水生到陆生、从简单到复杂、从低等到高等的过程,从中呈现出一种进步性发展的趋势。一般说来,进化过程的进步具有如下特征:①在生物界的前进运动中,可以看到不同层次的形态结构的逐步复杂化和完善化;与此相应,生理功能也愈益专门化,效能亦逐步增高。②从总体上看,遗传信息量随着生物的进化而逐步增加。③内环境调控的不断完善及对环境分析能力和反应方式的发展,加强了机体对外界环境的自主性,扩大了活动范围。生物进化的道路是曲折的,表现出种种特殊的复杂情况。除进步性发展外,生物界中还存在特化和退化现象。特化不同于全面的生物学的完善化,它是生物对某种环境条件的特异适应。这种进化方向有利于一个方面的发展却减少了其他方面的适应性,如马由多趾演变为适于奔跑的单蹄。当环境条件变化时,高度特化的生物类型往往由于不能适应而灭绝,如爱尔兰鹿,由于过分发达的角对生存弊多利少,以至终于灭绝。对寄生或固着生活方式的适应,也可使机体某些器官和生理功能趋向退化。如有一种深海寄生鱼,雄体寄生在雌体上,雄体消化器官退化,唯有精巢特别膨大,以保证种族繁衍。有些研究者对进化的进步性表示怀疑,认为进步性不是进化的基本特征,也不是进化的本质。科学研究证明,进化不全都引起进步,进化过程中也有退化,但从有机界总的进化过程看,进步性发展是进化的主流和本质。进化的方式 生物界各个物种和类群的进化,是通过不同方式进行的。物种形成(小进化)主要有两种方式:一种是渐进式形成,即由一个种逐渐演变为另一个或多个新种;另一种是爆发式形成,即多倍化种形成,这种方式在有性生殖的动物中很少发生,但在植物的进化中却相当普遍,世界上约有一半左右的植物种是通过染色体数目的突然改变而产生的多倍体。物类形成(大进化)常常表现为爆发式的进化过程,从而使旧的类型和类群被迅速发展起来的新生的类型和类群所替代。渐进进化是达尔文进化论的一个基本概念。达尔文认为,在生存斗争中,由适应的变异逐渐积累就会发展为显著的变异而导致新种的形成。因为“自然选择只能通过累积轻微的、连续的、有益的变异而发生作用,所以不能产生巨大的或突然的变化,它只能通过短且慢的步骤发生作用”。与达尔文的主张相反,早期遗传学家如荷兰的弗里斯等相信,新种可由大的不连续变异即突变直接产生,并把这种方式看作是进化变化的主要源泉,认为自然选择对生物的进化不起积极作用。现代进化论坚持达尔文的渐变论思想和自然选择的创造性作用,强调进化是群体在长时期的遗传上的变化,认为通过突变(基因突变和染色体畸变)或遗传重组、选择、漂变、迁移和隔离等因素的作用,整个群体的基因组成就会发生变化,造成生殖隔离,演变为不同物种。20世纪70年代以来,一些古生物学者根据化石记录中显示出的进化间隙,提出间断平衡学说,代替传统的渐进观点。他们认为物种长期处于变化很小的静态平衡状态,由于某种原因,这种平衡会突然被打断,在较短时间内迅速成为新种。生物的进化既包含有缓慢的渐进,也包含有急剧的跃进;既是连续的,又是间断的。整个进化过程表现为渐进与跃进、连续与间断的辩证统一。