1.2　配位化学的重要性

配位化学是无机化学中一门充满活力、极其重要的基础性学科，在化学基础理论和实际应用方面都有非常重要的意义和作用。我们在对历史的回顾中不难体会这一点。1963 年诺贝尔化学奖联合授给德国普朗克学院的齐格勒博士和意大利米兰大学的纳塔教授。他们的研究工作是发展了乙烯的低压聚合，这项研究成果使数千种聚乙烯物品成为日常用品。齐格勒-纳塔聚合催化剂是金属铝和钛的配合物。当人们想到植物光合作用所必需的叶绿素是一种镁的配合物，以及在动物细胞中载输氧的血红素是一种铁的配合物时，金属配合物的重要性就很清楚了。

我国著名化学家徐光宪院士认为，21世纪的配位化学处于现代化学的中心地位。自从维尔纳在 1893 年提出配位理论以来，配位化学的发展已有一百多年的历史。到了 21 世纪，配位化学已远远超出无机化学的范围，正在形成一个新的二级化学学科，并且处于现代化学的中心地位。

配位化学与所有二级化学学科以及生命科学、材料科学、环境科学等一级学科都有紧密的联系和交叉渗透，这些交叉和渗透表现如下：

① 与理论化学的交叉产生“理论配位化学”——配位场理论，配合物的分子轨道理论，配合物的分子力学、从头计算等。

② 与物理化学的交叉产生“物理配位化学”，包括“结构配位化学”和“配合物的热力学和动力学”。

③ 在均相和固体表面的配位作用是催化科学的基础。

④ 配合物在分析化学、分离化学和环境科学中有广泛的应用。

⑤ 配位化学是无机化学和有机化学的桥梁。它们间的交叉产生“金属有机化学”“簇合物化学”和“超分子化学”等。

⑥ 配位化学与高分子化学交叉产生“配位高分子化学”。配合物是无机——有机杂化和复合材料的黏结剂。

⑦ 配位化学与生物化学交叉产生“生物无机化学”，其必将进一步发展成“生命配位化学(life coordination chemistry)”，包括“给体——受体化学”“配位药物化学”，再与理论化学及计算化学交叉产生“药物设计学”等。

⑧ 配位化学与材料化学交叉产生“功能配位化学”。

⑨ 配位化学与纳米科学技术交叉产生“纳米配位化学”。

⑩ 配位化学在工业化学中有广泛应用，如鞣革、石油化工和精细化工中用的催化剂等。

徐光宪指出：“如果把 21世纪的化学比作一个人，那么物理化学、理论化学和计算化学是脑袋，分析化学是耳目，配位化学是心腹，无机化学是左手，有机化学和高分子化学是右手，材料科学(包括光、电、磁功能材料，结构材料，催化剂及能量转换材料等等) 是左腿，生命科学是右腿。通过这两条腿使化学学科坚实地站在国家目标的地坪上。”配位化学之所以充满活力，不仅仅因为它涉及的面广、与其它学科交叉多，还因为它本身的发展也十分迅速。在已经过去的一个世纪，“配体”和“中心原子”的概念大大扩充了，配位化学的内涵也有很大的发展。这主要表现在以下几个方面：

① 新的配体逐渐引起人们的关注。分子配体如分子氢 (H2) 配体、分子氮 (N2) 配体、分子氧 (O2) 配体、一氧化碳 (CO) 分子配体，可能还有二氧化碳 (CO2) 分子配体等，这些配体与中心原子的成键方式是引起人们极大兴趣的研究课题。

② 用非共价键结合的超分子配体，如冠醚等。

③ 配合物配体 (complex ligand)，即配合物作为配体，分子中还有孤对电子可与另一金属原子结合，形成异核配合物。

④ 多点配位配体 (multisite ligand)，即含有多个配位点能与多个金属离子结合的配体。在生命科学中，配体的涵义更为广泛。总之，在配体领域还有很大的开拓空间。

配位化学的飞速发展不仅仅是配体的发展与更新，自从1981年霍夫曼在他的诺贝尔奖的演讲中首次提出了等瓣相似原理后，中心原子已由金属原子扩充到非金属原子。

在新的世纪中，配位化学的定义也随着配位化学的发展而充实了起来。配位化学是研究广义配体与广义中心原子结合的“配位分子片”，及由分子片组成的单核或多核配合物、簇合物、功能复合配合物及其组装器件、超分子、锁钥复合物、一维、二维、三维配位空腔及其组装器件等的合成和反应、剪裁和组装、分离和分析、结构和构象、粒度和形貌、物理和化学性能、各种功能性质、生理和生物活性、输运和调控的作用机制，以及上述各方面的规律、相互关系和应用的学科。简而言之，配位化学是研究具有广义配位作用的泛分子的化学。配位化学不再是纯粹的实验科学，它还要求广泛使用理论方法和计算方法。在人体中有几十种无机元素，它们和小分子以及生物大分子几乎都是以配位作用相结合的。血红素、骨头、牙、胆结石等含有复杂的配合物。所以，对配位化学的深入研究，必将极大地促进生命科学的研究向纵深方向发展。

21世纪的配位化学处于化学的中心地位，与许多学科都有交叉和渗透，是化学学科前沿最活跃的研究领域之一，对配位化学工作者来说，这既是机遇，也是挑战。这就要求我们必须具备宽广的化学基础，特别是物理化学、理论化学和计算化学的基础，熟练掌握现代合成方法和各种谱学技术，对生命科学和材料科学有充分的了解。在我们的研究工作中，既要考虑学科的发展，又要适应国家的战略需求。这就是面向前沿领域的转向问题。对于配位化学工作者来说，这种转向比较容易。

目前，在建设创新型国家的背景下，社会经济发展对基础研究和应用研究提出了更高的要求。在配位化学的研究领域，还存在一些薄弱环节，如配位光化学、界面配位化学、纳米配位化学、新型和功能配合物以及配位超分子化合物的研究等。配合物的研究具有明显的应用背景，具有开发的广阔前景，也必将会产生重大的经济效益。它的基础和理论性研究也处在现代化学发展的前沿领域，对我国未来化学学科的发展将会产生深远的影响。