本世紀(jì)20年代，主要因?yàn)槊绹锢砘瘜W(xué)和有機(jī)化學(xué)界沒有認(rèn)真重視以電子為基礎(chǔ)的路易斯?朗格謬爾理論，美國在這新的學(xué)科領(lǐng)域明顯落后于本來有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)就雄厚的英國，而且英國化學(xué)家們則逐步在接受和應(yīng)用美國人的共享電子對理論。①從30年代開始，美國哥倫比亞大學(xué)的哈蒙特在成立了一個專門的研究小組后，在有機(jī)化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)方面開始有所建樹，與此同時，芝加哥大學(xué)一批化學(xué)家陸續(xù)又在有機(jī)化學(xué)親電加成反應(yīng)的游離基機(jī)制方面，取得了突出成就，但總體仍表現(xiàn)出一種分散狀態(tài)，而此時的英國，仍然有著十分利于這門新學(xué)科繼續(xù)發(fā)展的氣候，英國化學(xué)家當(dāng)時普遍地有一種將物理化學(xué)和有機(jī)化學(xué)結(jié)合起來研究的興趣。進(jìn)入40年代后，這種英美競爭明朗化的局面開始發(fā)生變化，首先是從事這門學(xué)科內(nèi)容研究的化學(xué)家在美國數(shù)量遞增，論文發(fā)表數(shù)量也超過英國同行；其次是美國人率先對研究成果進(jìn)行了系統(tǒng)總結(jié)，如哈蒙特正式提出“物理有機(jī)化學(xué)”的名詞。而在英國，盡管研究興趣濃厚，卻似乎沒有明確“物理有機(jī)化學(xué)”的整體性；此外，研究人員的過份集中，間接抑制了對這門學(xué)科的交流。從50年代起，可以說，美國物理有機(jī)化學(xué)就不僅超過了英國同行，而且還向歐洲化學(xué)“輸出”結(jié)果①。化學(xué)和生物學(xué)的滲透，是美國化學(xué)在交叉科學(xué)上的又一表現(xiàn)例證。1953年，美國化學(xué)家沃森（J?D?Watson，1928?）和英國結(jié)晶學(xué)家克里克（F?H?C?Crick，1916?）提出DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)，同年，又提出 DNA分子結(jié)構(gòu)的遺傳含意，開創(chuàng)了分子生物學(xué)。
1959 年，美國生化學(xué)家泰勒（J?H?Tay-lor，1916?）用氘標(biāo)記堿基追蹤DNA的復(fù)制，初步解決了基因自我復(fù)制的分子基礎(chǔ)問題。②DNA分子雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)，進(jìn)一步引發(fā)了生物工程方面的成就。1954年，美國的伽莫夫（G?Gamov，1904?1968）提出遺傳密碼的設(shè)想。1961年，美國生化學(xué)家尼倫貝格（M.W.Nirenberg，1927?），對遺傳密碼給予了確切解答。而對生命起源的探索，是美國化學(xué)在生物學(xué)領(lǐng)域的一項(xiàng)劃時代任務(wù)。1953年，美國人米勒（S.L.Miller，1930?）成功地進(jìn)行了模擬原始大氣的火花放電實(shí)驗(yàn)，獲得了生命賴以需要的多種氨基酸。1958 年，美國人福克斯（S.W.Fox，1912?）將甘氨酸溶解于加熱熔化了的焦谷氨酸液體中，加熱到 170℃，獲得谷氨酸甘氨聚合物，形成了關(guān)于生命起源研究的陸相起源派。從物質(zhì)結(jié)構(gòu)理論發(fā)展到高度理論化的量子化學(xué)，是美國化學(xué)高度專業(yè)化發(fā)展的表現(xiàn)。在路易斯?朗格繆爾共享電子對學(xué)說的基礎(chǔ)上，美國化學(xué)家繼續(xù)在共價(jià)鍵理論上縱深發(fā)展。美國化學(xué)家鮑林（L.Paul-ing，1901?）在本世紀(jì) 30年代相繼提出氫鍵理論和雜化軌道理論，極大補(bǔ)充和發(fā)展了原有的共價(jià)鍵理論，成為現(xiàn)代化學(xué)鍵理論的重要分支；隨后，鮑林又將共價(jià)鍵理論應(yīng)用到有機(jī)化學(xué)的研究中，提出了關(guān)于有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)和反應(yīng)的“共振論”，系統(tǒng)地對經(jīng)驗(yàn)型的有機(jī)化學(xué)提供了理論框架，使有機(jī)化學(xué)中特別是關(guān)于芳香族化合物的研究，由定性上升到了直觀定性分析和半定量研究的水平。鮑林因?qū)Ψ肿娱g作用力的創(chuàng)造性研究獲得了1954年的諾貝爾化學(xué)獎。在對有機(jī)化學(xué)反應(yīng)的理論研究上，美國化學(xué)走得更遠(yuǎn)。
1965年，美國有機(jī)化學(xué)家伍德瓦德（R.B.Woodward，1917?1979）和美國量子化學(xué)家霍夫曼（R.Hoffmann，1937?）合作，提出了關(guān)于有機(jī)化學(xué)結(jié)構(gòu)分析和合成方面的“分子軌道對稱守恒”原理。軌道對稱性守恒原理是有其實(shí)驗(yàn)依據(jù)和理論基礎(chǔ)的，其實(shí)驗(yàn)依據(jù)是有機(jī)化學(xué)工作者長期積累的有機(jī)反應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)規(guī)律，其理論基礎(chǔ)是量子化學(xué)工作者多年來對分子軌道理論的新發(fā)展。值得提出的是，伍德瓦德實(shí)際上從本世紀(jì)30年代起，就開始把理論和實(shí)驗(yàn)技術(shù)緊密結(jié)合起來，利用紫外和紅外吸收光譜來分析有機(jī)分子的結(jié)構(gòu)，并以此為指導(dǎo)合成了一系列天然有機(jī)化合物，使有機(jī)合成從19世紀(jì)的依靠經(jīng)驗(yàn)和篩選的傳統(tǒng)中解脫出來。1944 年，伍德瓦德就合成了結(jié)構(gòu)很復(fù)雜的奎寧堿，1962年他又合成了葉綠素，而合成維生素B12是他與霍夫曼提出軌道對稱守恒原理的一個重要實(shí)驗(yàn)依據(jù)。伍德瓦德在伍德瓦德-霍夫曼規(guī)則的建立過程中，表現(xiàn)出了他非凡的實(shí)驗(yàn)合成有機(jī)物的技巧和理論思維。出生于波蘭一個猶太人家庭的霍夫曼，生活經(jīng)歷曲折。1946年，他僥幸逃出納粹占領(lǐng)下的波蘭，前往捷克斯洛伐克，后輾轉(zhuǎn)經(jīng)過奧地利、德國，最終到了美國，1955年加入美國籍。1960年在哈佛大學(xué)獲物理學(xué)碩士學(xué)位。1962年又在該校獲化學(xué)物理博士學(xué)位�；舴蚵闹饕芯颗d趣是：穩(wěn)定分子和不穩(wěn)定分子的電子結(jié)構(gòu)，化學(xué)反應(yīng)狀態(tài)的改變，將各種計(jì)算方法、半經(jīng)驗(yàn)和非經(jīng)驗(yàn)方法用于對中等有機(jī)和無機(jī)分子的結(jié)構(gòu)與活性問題的研究等。在與伍德瓦德的合作中，霍夫曼應(yīng)用了簡單而有效的對稱和成鍵的觀點(diǎn)來分析具體的反應(yīng)，具有很強(qiáng)的預(yù)見性，極大地增強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠性。
1965年，伍德瓦德和霍夫曼主要通過對共扼多烯的電環(huán)化以及環(huán)加成反應(yīng)的研究，提出了關(guān)于協(xié)同反應(yīng)的立體化學(xué)選擇的簡明規(guī)則，稱為“伍德瓦德-霍夫曼規(guī)則”。①1969年，他們在專著《軌道對稱性守恒》中，用“軌道對稱守恒原理”來概括他們在1965年開始提出的理論。分子軌道對稱守恒原理的誕生標(biāo)志著美國化學(xué)（現(xiàn)代化學(xué)）開始從研究分子的靜態(tài)跨入了研究分子的動態(tài)。因提出分子軌道對稱守恒原理，霍夫曼榮獲1981年的諾貝爾化學(xué)獎，無疑是美國化學(xué)全面成為化學(xué)大國和中心的重要標(biāo)記，而且也是近30年來化學(xué)理論的最大成就之一。因?yàn)槊绹緛硪驅(qū)碚撗芯慷@諾貝爾化學(xué)獎的情況就屬少數(shù)，故這一原理更具有時代價(jià)值。當(dāng)代美國化學(xué)仍處于領(lǐng)先和繁榮階段，其化學(xué)中心地位，到目前為止，還沒有受到來自其他國家的嚴(yán)重挑戰(zhàn)。概括起來，美國化學(xué)的發(fā)展有一些最基本的特點(diǎn)：注重向歐洲化學(xué)學(xué)習(xí)，并選擇其中的優(yōu)質(zhì)成分；注重化學(xué)的社會經(jīng)濟(jì)效益，有牢固的實(shí)用化學(xué)基礎(chǔ)和發(fā)達(dá)的應(yīng)用化學(xué)工業(yè)；注重化學(xué)知識的宣傳和普及，并重視化學(xué)教育的建設(shè)；化學(xué)組織既獨(dú)立，又和政府保持聯(lián)系，起到了一種很好的科學(xué)參謀作用；由于雄厚的經(jīng)濟(jì)實(shí)力而大面積地培養(yǎng)了化學(xué)專業(yè)人才，并成為世界各國優(yōu)秀化學(xué)家的聚居地；應(yīng)用化學(xué)和純化學(xué)研究同時并舉，并不偏廢任何一方，尤其在當(dāng)代，有極其發(fā)達(dá)的基礎(chǔ)理論研究；以及發(fā)人深省的牢固的化學(xué)家凝聚力傳統(tǒng)，無論什么時期，美國化學(xué)家似乎以推動美國化學(xué)的發(fā)展為己任，少有化學(xué)人才外流現(xiàn)象。
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