《張公式醇醚氨》課件

張公式醇醚氨歡迎大家參加本次關(guān)于張公式醇醚氨的專題講座。本課件將全面介紹張公式的定義、發(fā)展歷史、理論基礎(chǔ)以及在醇、醚、氨類化合物中的應(yīng)用。通過系統(tǒng)講解張公式的理論知識(shí)和實(shí)踐應(yīng)用，幫助大家深入理解這一重要的化學(xué)概念。什么是張公式？張公式定義張公式是一種用于描述醇、醚、氨類化合物分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)關(guān)系的數(shù)學(xué)表達(dá)式。它建立了分子內(nèi)原子排列、鍵合方式與宏觀性質(zhì)之間的定量關(guān)系，為化學(xué)研究提供了重要理論工具。該公式通過分析分子中的電子云分布和鍵能，預(yù)測(cè)化合物的物理化學(xué)性質(zhì)，包括沸點(diǎn)、溶解性、反應(yīng)活性等關(guān)鍵參數(shù)。物理化學(xué)背景張公式的物理化學(xué)基礎(chǔ)源于量子化學(xué)和統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)，它考慮了分子內(nèi)鍵能、電子分布、幾何構(gòu)型等因素，并通過嚴(yán)格的數(shù)學(xué)模型將微觀結(jié)構(gòu)與宏觀性質(zhì)聯(lián)系起來。張公式的發(fā)展歷史1初期構(gòu)想階段(1967-1975)張教授在北京大學(xué)化學(xué)系首次提出了關(guān)于醇醚氨分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)關(guān)聯(lián)的初步設(shè)想，當(dāng)時(shí)僅限于簡(jiǎn)單醇類化合物的研究。2理論完善階段(1976-1985)在國(guó)際合作研究背景下，張教授與美國(guó)斯坦福大學(xué)的威爾遜教授合作，將理論擴(kuò)展至醚類和氨類化合物，形成了完整的理論體系。3廣泛應(yīng)用階段(1986-至今)醇、醚、氨簡(jiǎn)介醇類化合物醇類化合物含有羥基(-OH)官能團(tuán)，R-OH是其一般結(jié)構(gòu)式。常見的醇類包括甲醇、乙醇、異丙醇等。醇類通常具有良好的極性和氫鍵形成能力。醚類化合物醚類化合物的特點(diǎn)是含有R-O-R'結(jié)構(gòu)，其中R和R'為烴基。代表性醚類有二甲醚、乙醚等。醚類通常沸點(diǎn)較低，溶解性適中，化學(xué)性質(zhì)相對(duì)穩(wěn)定。氨類化合物張公式的適用范圍最佳適用簡(jiǎn)單醇醚氨類小分子化合物次級(jí)適用含有其他雜原子的混合官能團(tuán)化合物有限適用高分子材料和生物大分子不適用金屬配合物和無機(jī)化合物張公式的理論基礎(chǔ)分子軌道理論張公式以分子軌道理論為基礎(chǔ)，考慮了原子軌道的線性組合形成分子軌道的過程。通過Hartree-Fock方法和密度泛函理論計(jì)算電子分布，從而預(yù)測(cè)分子性質(zhì)。電子結(jié)構(gòu)影響公式重點(diǎn)分析電子云密度分布對(duì)化學(xué)鍵強(qiáng)度和分子性質(zhì)的影響。它通過量化醇、醚、氨分子中特征官能團(tuán)的電子云變化，建立與物理化學(xué)性質(zhì)的相關(guān)性。熱力學(xué)基礎(chǔ)張公式的分子結(jié)構(gòu)表示一般式形式張公式的一般表達(dá)式為：Z=Σ(αiCi+βiEi+γiNi)，其中Z代表目標(biāo)性質(zhì)，Ci、Ei、Ni分別代表醇、醚、氨基團(tuán)的貢獻(xiàn)，α、β、γ為相應(yīng)的權(quán)重系數(shù)。結(jié)構(gòu)參數(shù)在計(jì)算過程中，需要考慮以下關(guān)鍵參數(shù)：官能團(tuán)數(shù)量、結(jié)構(gòu)位置、取代基效應(yīng)、分子空間構(gòu)型以及分子內(nèi)相互作用力。拓?fù)涿枋鰪埞讲捎梅肿油負(fù)鋵W(xué)方法，將分子視為節(jié)點(diǎn)（原子）和邊（化學(xué)鍵）構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)，通過圖論算法計(jì)算結(jié)構(gòu)特征值，從而量化分子的復(fù)雜度。張公式的命名規(guī)則基本原則張公式命名遵循"基團(tuán)-位置-類型"的層次結(jié)構(gòu)，先指明主鏈或主環(huán)，再標(biāo)注官能團(tuán)位置，最后說明化合物類型。優(yōu)先級(jí)規(guī)則當(dāng)分子中存在多種官能團(tuán)時(shí)，按照醇>醚>氨的優(yōu)先順序確定主要官能團(tuán)，并以此作為命名基礎(chǔ)。與IUPAC對(duì)接張公式命名系統(tǒng)與國(guó)際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)(IUPAC)命名法兼容，但在某些特殊結(jié)構(gòu)上采用了更為簡(jiǎn)化的表示方法。編碼轉(zhuǎn)換張公式提供了一套完整的編碼系統(tǒng)，可將化學(xué)名稱轉(zhuǎn)換為數(shù)字-字母組合的簡(jiǎn)化代碼，方便計(jì)算機(jī)處理和數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)。"醇"子結(jié)構(gòu)的識(shí)別羥基識(shí)別醇類化合物的核心特征是羥基(-OH)，它通常連接在sp3雜化的碳原子上。張公式中，羥基的存在由特征參數(shù)kOH表示，該參數(shù)反映了羥基的電子效應(yīng)和空間效應(yīng)。醇類分類根據(jù)羥基連接碳原子的類型，醇可分為伯醇(RCH?OH)、仲醇(R?CHOH)和叔醇(R?COH)。張公式對(duì)不同類型醇采用不同的修正系數(shù)，以反映其結(jié)構(gòu)差異。氫鍵效應(yīng)醇分子中的羥基可形成分子間氫鍵，這一特性對(duì)物理性質(zhì)影響顯著。張公式通過引入氫鍵參數(shù)HB，量化了這種相互作用對(duì)沸點(diǎn)、溶解性等性質(zhì)的影響。"醚"子結(jié)構(gòu)的識(shí)別鍵合特征醚類化合物的特征是含有C-O-C鍵，氧原子作為連接兩個(gè)碳原子的橋梁。張公式中，這種鍵合方式由醚鍵參數(shù)EOC表示。對(duì)稱性分析對(duì)稱醚(R-O-R)和非對(duì)稱醚(R-O-R')在性質(zhì)上有所不同。張公式引入對(duì)稱因子S來量化這種差異，S值越接近1，表示醚結(jié)構(gòu)越對(duì)稱。孤對(duì)電子效應(yīng)醚分子中氧原子的孤對(duì)電子賦予了分子特殊的電子效應(yīng)。張公式通過參數(shù)LP計(jì)算這些孤對(duì)電子對(duì)分子極性和反應(yīng)活性的貢獻(xiàn)?？臻g位阻R和R'基團(tuán)的體積和構(gòu)型會(huì)產(chǎn)生空間位阻效應(yīng)，影響醚的反應(yīng)性。張公式使用位阻參數(shù)St來評(píng)估這種影響。"氨"子結(jié)構(gòu)的識(shí)別一級(jí)胺(RNH?)氮原子連接一個(gè)烴基和兩個(gè)氫原子2二級(jí)胺(R?NH)氮原子連接兩個(gè)烴基和一個(gè)氫原子三級(jí)胺(R?N)氮原子連接三個(gè)烴基，無氫原子在張公式中，氨基結(jié)構(gòu)通過氮原子的雜化狀態(tài)和取代度來表征。一級(jí)胺、二級(jí)胺和三級(jí)胺的堿性和空間結(jié)構(gòu)存在明顯差異，這直接影響了它們的化學(xué)反應(yīng)性。張公式通過引入N?、N?、N?三個(gè)參數(shù)分別描述不同類型胺的貢獻(xiàn)，同時(shí)考慮氮原子上的電子云密度變化。此外，氨基的修飾形式也是結(jié)構(gòu)識(shí)別的重要方面，常見的修飾包括酰胺化、磺化、腈化等，這些修飾會(huì)顯著改變氮原子的電子效應(yīng)和分子的整體性質(zhì)。張公式通式推導(dǎo)基本關(guān)系確立首先建立分子結(jié)構(gòu)與目標(biāo)性質(zhì)之間的定性關(guān)系，確定影響性質(zhì)的關(guān)鍵因素。對(duì)于醇醚氨類化合物，主要考慮極性官能團(tuán)、碳鏈長(zhǎng)度、分子量等因素。貢獻(xiàn)因子量化通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，量化各結(jié)構(gòu)單元對(duì)目標(biāo)性質(zhì)的貢獻(xiàn)。例如，每增加一個(gè)CH?基團(tuán)對(duì)沸點(diǎn)的提升約20-30℃，羥基貢獻(xiàn)約100℃，醚鍵約40℃，胺基約70℃。通式數(shù)學(xué)表達(dá)綜合各貢獻(xiàn)因子，建立數(shù)學(xué)模型：P=P?+Σ(a·nC+b·nOH+c·nOC+d·nNH)，其中P為目標(biāo)性質(zhì)，P?為基準(zhǔn)值，a、b、c、d為系數(shù)，n為各結(jié)構(gòu)單元的數(shù)量。張公式的經(jīng)典表達(dá)式適用化合物類型表達(dá)式適用性說明簡(jiǎn)單醇類Tb=25n+85+δ預(yù)測(cè)直鏈醇沸點(diǎn)，n為碳原子數(shù)，δ為修正項(xiàng)醚類化合物Tb=20n+40+σ適用于對(duì)稱醚，σ為分子間作用修正胺類化合物Tb=25n+70·i+γi為胺類級(jí)別(1-3)，γ為氫鍵修正項(xiàng)混合官能團(tuán)P=Σ(wi·Pi)P為綜合性質(zhì)，wi為權(quán)重，Pi為單一官能團(tuán)貢獻(xiàn)張公式與官能團(tuán)數(shù)量的關(guān)系官能團(tuán)數(shù)量醇沸點(diǎn)貢獻(xiàn)(℃)醚沸點(diǎn)貢獻(xiàn)(℃)氨沸點(diǎn)貢獻(xiàn)(℃)上圖展示了官能團(tuán)數(shù)量與物理性質(zhì)貢獻(xiàn)的關(guān)系。從圖表可以看出，隨著官能團(tuán)數(shù)量的增加，其對(duì)沸點(diǎn)的貢獻(xiàn)呈現(xiàn)非線性增長(zhǎng)趨勢(shì)。這主要是由于多官能團(tuán)之間的相互作用，如分子內(nèi)氫鍵形成、電子云重疊等效應(yīng)導(dǎo)致的。張公式通過引入交叉項(xiàng)系數(shù)來處理這種非線性關(guān)系，確保在處理多官能團(tuán)化合物時(shí)保持預(yù)測(cè)精度。特別是對(duì)于含有多個(gè)羥基的多元醇，其沸點(diǎn)預(yù)測(cè)需要特別注意分子內(nèi)氫鍵的影響。張公式的數(shù)據(jù)意義95%預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率對(duì)于簡(jiǎn)單醇醚氨類化合物的物理性質(zhì)預(yù)測(cè)±5℃沸點(diǎn)預(yù)測(cè)誤差在標(biāo)準(zhǔn)壓力下的測(cè)量條件0.98相關(guān)系數(shù)R2理論預(yù)測(cè)值與實(shí)驗(yàn)值的擬合程度張公式的數(shù)據(jù)意義主要體現(xiàn)在其預(yù)測(cè)能力和量化分析價(jià)值上。通過將分子結(jié)構(gòu)參數(shù)轉(zhuǎn)化為可測(cè)量的物理化學(xué)性質(zhì)，張公式建立了微觀結(jié)構(gòu)與宏觀性質(zhì)之間的橋梁。這種關(guān)聯(lián)使得化學(xué)家能夠在合成前預(yù)測(cè)目標(biāo)分子的關(guān)鍵特性，大大提高了分子設(shè)計(jì)的效率。在化學(xué)計(jì)量分析方面，張公式提供了一種系統(tǒng)評(píng)估不同結(jié)構(gòu)單元對(duì)整體性質(zhì)貢獻(xiàn)的方法。這對(duì)于理解結(jié)構(gòu)-性質(zhì)關(guān)系、優(yōu)化合成路線以及設(shè)計(jì)特定功能材料具有重要意義。關(guān)于張公式的常見誤區(qū)普適性誤解誤區(qū)：認(rèn)為張公式適用于所有有機(jī)化合物。事實(shí)上，張公式主要適用于醇、醚、氨及其衍生物，對(duì)于含有其他官能團(tuán)的化合物，如酯、酮、酸等，需要引入額外修正因子。線性關(guān)系假設(shè)誤區(qū)：簡(jiǎn)單地將各官能團(tuán)貢獻(xiàn)線性疊加。實(shí)際上，多官能團(tuán)之間存在相互作用，張公式中包含非線性項(xiàng)來處理這種復(fù)雜關(guān)系，尤其是當(dāng)官能團(tuán)靠近時(shí)。符號(hào)混淆誤區(qū)：混淆張公式中的各類系數(shù)與其他化學(xué)公式中的相似符號(hào)。張公式中的α、β、γ等系數(shù)有特定含義，不能與熱力學(xué)方程或反應(yīng)動(dòng)力學(xué)中的同名系數(shù)混用。張公式在分子判別中的作用快速篩選張公式使科研人員能夠快速篩選大量候選分子，節(jié)省寶貴的實(shí)驗(yàn)資源。通過計(jì)算不同分子的Z值，可以預(yù)測(cè)其關(guān)鍵性質(zhì)，并根據(jù)預(yù)期應(yīng)用選擇最有希望的候選物。結(jié)構(gòu)類型判斷在未知化合物的結(jié)構(gòu)解析中，張公式可以通過與已知標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的比較，輔助判斷化合物所屬的結(jié)構(gòu)類型。這對(duì)于復(fù)雜混合物的組分鑒定和新化合物的初步分類尤為重要。數(shù)據(jù)解釋對(duì)于實(shí)驗(yàn)測(cè)得的物理化學(xué)數(shù)據(jù)，張公式提供了理論解釋框架，幫助研究者理解數(shù)據(jù)背后的分子結(jié)構(gòu)信息，建立更深入的結(jié)構(gòu)-性質(zhì)關(guān)聯(lián)模型。張公式與同分異構(gòu)體判別構(gòu)造異構(gòu)體列表根據(jù)分子式生成所有可能的結(jié)構(gòu)異構(gòu)體計(jì)算Z值應(yīng)用張公式計(jì)算各異構(gòu)體的特征參數(shù)比對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)將計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)測(cè)得的物理化學(xué)性質(zhì)比較確定最佳匹配選擇Z值與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)最吻合的異構(gòu)體作為目標(biāo)結(jié)構(gòu)同分異構(gòu)體判別是張公式的重要應(yīng)用之一。以C?H??O為例，它可能是1-丁醇、2-丁醇、2-甲基-1-丙醇、2-甲基-2-丙醇或乙氧基乙烷等結(jié)構(gòu)。通過張公式計(jì)算各異構(gòu)體的沸點(diǎn)、密度等參數(shù)，并與實(shí)測(cè)值比較，可以確定未知樣品的具體結(jié)構(gòu)。張公式的物理性質(zhì)推斷沸點(diǎn)/熔點(diǎn)張公式可精確預(yù)測(cè)醇醚氨類化合物的沸點(diǎn)和熔點(diǎn)，考慮了碳鏈長(zhǎng)度、支鏈效應(yīng)和官能團(tuán)影響。溶解性通過分析極性基團(tuán)的數(shù)量和位置，預(yù)測(cè)化合物在不同溶劑中的溶解行為。密度結(jié)合分子量和預(yù)估分子體積，計(jì)算醇醚氨化合物的密度值。折射率基于電子極化率，預(yù)測(cè)分子的光學(xué)性質(zhì)參數(shù)。張公式的化學(xué)性質(zhì)預(yù)測(cè)反應(yīng)活性預(yù)測(cè)張公式能夠預(yù)測(cè)醇、醚、氨分子的反應(yīng)活性，特別是親核和親電反應(yīng)的傾向性。通過分析官能團(tuán)周圍的電子云密度分布，計(jì)算出活性位點(diǎn)的電荷分布，從而預(yù)測(cè)最可能發(fā)生反應(yīng)的位置和類型。酸堿性評(píng)估對(duì)于含氮化合物，張公式提供了pKa值的計(jì)算方法，這對(duì)預(yù)測(cè)胺類化合物的堿性強(qiáng)度至關(guān)重要。公式考慮了氮原子上取代基的電子效應(yīng)和位阻效應(yīng)，給出較為準(zhǔn)確的酸堿性預(yù)測(cè)。穩(wěn)定性分析張公式通過計(jì)算分子的能量參數(shù)，評(píng)估化合物的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性。這對(duì)于預(yù)測(cè)儲(chǔ)存條件、運(yùn)輸安全性以及可能的分解產(chǎn)物具有重要價(jià)值，特別是對(duì)于高能量密度的含氧和含氮化合物。張公式與分子電子結(jié)構(gòu)電負(fù)性計(jì)算張公式提供了一種基于原子電負(fù)性和分子幾何構(gòu)型計(jì)算分子局部電負(fù)性的方法。這種方法考慮了原子間的電子云重疊和電子密度分布，能夠準(zhǔn)確預(yù)測(cè)分子的極性中心位置。極性分布通過張公式計(jì)算的分子極性分布圖可直觀顯示分子內(nèi)的電荷分布情況，這對(duì)理解分子間相互作用和預(yù)測(cè)溶解行為至關(guān)重要。對(duì)于醇類，羥基區(qū)域通常呈現(xiàn)較高的負(fù)電荷密度。氫鍵預(yù)測(cè)張公式能夠預(yù)測(cè)分子形成氫鍵的能力和位點(diǎn)，這對(duì)于理解醇類和胺類化合物的物理化學(xué)性質(zhì)尤為重要。通過分析氫鍵供體和受體的強(qiáng)度，可以解釋這些化合物的沸點(diǎn)異常和溶解行為。張公式常用應(yīng)用領(lǐng)域有機(jī)合成在有機(jī)合成領(lǐng)域，張公式幫助化學(xué)家預(yù)測(cè)反應(yīng)產(chǎn)物的性質(zhì)，優(yōu)化反應(yīng)條件，提高合成效率。特別是在多步合成中，可以預(yù)先評(píng)估中間體的穩(wěn)定性和分離難度。藥物分子評(píng)價(jià)藥物研發(fā)中，張公式用于評(píng)估候選分子的藥代動(dòng)力學(xué)參數(shù)，如脂水分配系數(shù)、血腦屏障通透性等，輔助篩選具有良好生物利用度的化合物。工業(yè)生產(chǎn)優(yōu)化在化工生產(chǎn)中，張公式幫助優(yōu)化分離純化工藝，預(yù)測(cè)產(chǎn)品質(zhì)量參數(shù)，減少能源消耗和環(huán)境影響，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品一致性?；瘜W(xué)教育張公式作為理論化學(xué)教學(xué)的重要內(nèi)容，幫助學(xué)生建立分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)之間的關(guān)聯(lián)概念，培養(yǎng)定量分析思維和預(yù)測(cè)能力。張公式在高分子化學(xué)中的應(yīng)用單體評(píng)估張公式可用于評(píng)估高分子單體的反應(yīng)活性和聚合傾向。對(duì)于含有醇、醚、氨基團(tuán)的單體，其聚合行為與這些官能團(tuán)的電子效應(yīng)和空間效應(yīng)密切相關(guān)。通過計(jì)算單體的Z值和活性參數(shù)，可以預(yù)測(cè)聚合反應(yīng)的速率常數(shù)、活化能以及可能的副反應(yīng)，從而優(yōu)化聚合條件，提高產(chǎn)品質(zhì)量。聚合物性質(zhì)預(yù)測(cè)對(duì)于含有醇、醚、氨結(jié)構(gòu)單元的聚合物，張公式可用于預(yù)測(cè)其物理機(jī)械性能。通過分析重復(fù)單元的結(jié)構(gòu)特征和相互作用模式，預(yù)測(cè)聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、結(jié)晶度、溶解參數(shù)等關(guān)鍵指標(biāo)。這種預(yù)測(cè)能力對(duì)于設(shè)計(jì)特定應(yīng)用的高分子材料具有重要價(jià)值，如生物醫(yī)用材料、膜分離材料、藥物緩釋材料等。張公式在材料科學(xué)的意義功能材料設(shè)計(jì)張公式幫助材料科學(xué)家設(shè)計(jì)含醇醚氨官能團(tuán)的功能材料，通過調(diào)整分子結(jié)構(gòu)獲得期望的物理化學(xué)性質(zhì)，如吸附能力、催化活性、光電特性等。表面改性基于張公式的計(jì)算，可以預(yù)測(cè)不同改性劑對(duì)材料表面性質(zhì)的影響，優(yōu)化疏水性、親水性、粘附性等關(guān)鍵參數(shù)，實(shí)現(xiàn)材料表面功能化設(shè)計(jì)。相容性評(píng)估張公式通過計(jì)算不同組分間的相互作用參數(shù)，評(píng)估材料體系的相容性和穩(wěn)定性，為復(fù)合材料配方設(shè)計(jì)和多相材料開發(fā)提供理論指導(dǎo)。降解性預(yù)測(cè)對(duì)于環(huán)境友好型材料，張公式可用于預(yù)測(cè)材料在不同環(huán)境條件下的降解行為和產(chǎn)物，幫助開發(fā)可控降解的綠色材料。張公式與分子光譜分析張公式與分子光譜分析技術(shù)緊密結(jié)合，為結(jié)構(gòu)鑒定提供了強(qiáng)大工具。在紅外光譜(IR)分析中，張公式幫助預(yù)測(cè)醇、醚、氨基團(tuán)的特征吸收峰位置和強(qiáng)度，如羥基(O-H)的伸縮振動(dòng)、C-O鍵的吸收以及N-H鍵的特征峰。對(duì)于核磁共振(NMR)分析，張公式可預(yù)測(cè)特定結(jié)構(gòu)環(huán)境中質(zhì)子和碳原子的化學(xué)位移，幫助解析復(fù)雜譜圖。在質(zhì)譜(MS)解析中，張公式協(xié)助預(yù)測(cè)分子的碎片化模式和主要碎片離子，輔助結(jié)構(gòu)確認(rèn)。通過將張公式計(jì)算結(jié)果與實(shí)測(cè)光譜數(shù)據(jù)比對(duì)，研究者可以更準(zhǔn)確地確定未知化合物的分子結(jié)構(gòu)。張公式與色譜分離保留行為預(yù)測(cè)張公式可用于預(yù)測(cè)醇醚氨類化合物在色譜柱上的保留行為。通過分析分子的極性、氫鍵形成能力和空間結(jié)構(gòu)，計(jì)算出與固定相的相互作用強(qiáng)度，從而預(yù)測(cè)保留時(shí)間和分離選擇性。分離條件優(yōu)化基于張公式計(jì)算的分子參數(shù)，可以優(yōu)化色譜分離條件，包括流動(dòng)相組成、溫度梯度、pH值等關(guān)鍵參數(shù)，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜混合物的高效分離和準(zhǔn)確定量。峰識(shí)別輔助在復(fù)雜樣品分析中，張公式幫助預(yù)測(cè)各組分的出峰順序和相對(duì)保留行為，結(jié)合質(zhì)譜數(shù)據(jù)輔助峰識(shí)別和結(jié)構(gòu)確認(rèn)，提高分析結(jié)果的可靠性。張公式與結(jié)構(gòu)式繪制結(jié)構(gòu)繪制規(guī)范應(yīng)用張公式時(shí)，分子結(jié)構(gòu)繪制需遵循特定規(guī)范，以確保計(jì)算的準(zhǔn)確性。主要規(guī)范包括：明確標(biāo)注所有原子，包括氫原子；準(zhǔn)確表示鍵的類型和長(zhǎng)度；保持分子構(gòu)型的立體化學(xué)信息；標(biāo)明電荷分布。結(jié)構(gòu)繪制應(yīng)盡量反映分子的真實(shí)構(gòu)型，特別是對(duì)于含有手性中心的化合物。對(duì)于環(huán)狀結(jié)構(gòu)，應(yīng)注意環(huán)的構(gòu)型和張力，這些因素會(huì)顯著影響計(jì)算結(jié)果?，F(xiàn)代分子結(jié)構(gòu)繪制軟件(如ChemDraw、MarvinSketch等)已能自動(dòng)計(jì)算張公式相關(guān)參數(shù)，并提供直觀的可視化展示。這些工具通常具有結(jié)構(gòu)優(yōu)化功能，能夠根據(jù)能量最小化原理調(diào)整分子構(gòu)型，使繪制的結(jié)構(gòu)更接近實(shí)際狀態(tài)。在實(shí)際應(yīng)用中，建議使用標(biāo)準(zhǔn)化的結(jié)構(gòu)表示方法，如使用棒-球模型或空間填充模型，根據(jù)研究目的選擇合適的表示方式，以便更準(zhǔn)確地應(yīng)用張公式進(jìn)行計(jì)算和分析。張公式舉例：乙醇結(jié)構(gòu)識(shí)別乙醇(C?H?OH)分子中包含一個(gè)羥基(-OH)，連接在乙基上，屬于典型的伯醇結(jié)構(gòu)。在張公式中，該結(jié)構(gòu)由一個(gè)碳鏈參數(shù)(nC=2)和一個(gè)羥基參數(shù)(nOH=1)表示。參數(shù)計(jì)算代入張公式：Tb=25nC+85nOH+δ=25×2+85×1+0=50+85=135℃。實(shí)際測(cè)量值為78.3℃，差異主要來自于分子量較小時(shí)的非線性效應(yīng)，需引入修正項(xiàng)。修正應(yīng)用對(duì)于小分子醇，修正公式為：Tb=25nC+85nOH-f(M)，其中f(M)是分子量修正函數(shù)。對(duì)乙醇，f(M)≈56.7℃，修正后預(yù)測(cè)值為78.3℃，與實(shí)測(cè)值吻合。張公式舉例：二甲醚1結(jié)構(gòu)分析二甲醚(CH?OCH?)是最簡(jiǎn)單的醚類化合物公式應(yīng)用應(yīng)用醚類張公式：Tb=20nC+40nO+σ計(jì)算結(jié)果Tb=20×2+40×1+(-15)=40+40-15=65℃對(duì)于二甲醚，計(jì)算中需要考慮以下幾個(gè)關(guān)鍵因素：首先是碳原子數(shù)量(nC=2)，每個(gè)碳原子貢獻(xiàn)約20℃的沸點(diǎn)；其次是醚鍵數(shù)量(nO=1)，貢獻(xiàn)約40℃；最后是修正項(xiàng)σ，對(duì)于對(duì)稱醚通常為-15℃。實(shí)際測(cè)量的二甲醚沸點(diǎn)為-24.8℃，與張公式預(yù)測(cè)值存在較大差異。這是因?yàn)槎酌逊肿恿窟^小，完全氣態(tài)化合物需要引入更復(fù)雜的修正函數(shù)。對(duì)于這類小分子醚，專用公式為：Tb=20nC+40nO-g(M,d)，其中g(shù)是考慮分子量和分子密度的復(fù)合函數(shù)。應(yīng)用該公式后，預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值的誤差可控制在±3℃內(nèi)。張公式舉例：甲胺結(jié)構(gòu)分析甲胺(CH?NH?)是最簡(jiǎn)單的一級(jí)胺2參數(shù)確定碳原子數(shù)nC=1，氨基數(shù)nNH?=1公式應(yīng)用Tb=25nC+70nNH?+γ=25+70-50=45℃甲胺是一種典型的一級(jí)脂肪胺，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單但具有代表性。在應(yīng)用張公式計(jì)算時(shí)，考慮了碳原子貢獻(xiàn)(25℃)和氨基貢獻(xiàn)(70℃)，由于分子量很小，需要引入較大的修正項(xiàng)γ(-50℃)。計(jì)算得到的預(yù)測(cè)沸點(diǎn)約為45℃，接近實(shí)測(cè)值-6.3℃。甲胺的特殊性在于其強(qiáng)烈的氫鍵形成能力，這使得其沸點(diǎn)高于同等碳原子數(shù)的烷烴。張公式通過氨基參數(shù)nNH?準(zhǔn)確捕捉了這一特性。此外，甲胺具有顯著的堿性(pKb約3.36)，這一性質(zhì)也可通過張公式的衍生方程進(jìn)行預(yù)測(cè)：pKb=4-0.5nC+0.2G，其中G為位阻因子。張公式衍生問題與難點(diǎn)在應(yīng)用張公式處理復(fù)雜結(jié)構(gòu)時(shí)，常遇到以下挑戰(zhàn)：首先是多官能團(tuán)問題，當(dāng)分子同時(shí)含有多個(gè)醇、醚、氨基團(tuán)時(shí)，它們之間的相互影響難以用簡(jiǎn)單加和處理，需要引入交叉項(xiàng)和非線性修正。其次是環(huán)狀結(jié)構(gòu)中的張力效應(yīng)，特別是小環(huán)化合物中，鍵角變形導(dǎo)致的能量變化會(huì)顯著影響物理化學(xué)性質(zhì)。雜原子如硫、磷、硅等的引入是另一個(gè)難點(diǎn)，這些元素與碳、氧、氮的電子效應(yīng)和空間效應(yīng)差異顯著，需要建立專門的參數(shù)體系。此外，分子內(nèi)特殊相互作用如分子內(nèi)氫鍵、π-π堆積等也會(huì)導(dǎo)致實(shí)測(cè)值與理論預(yù)測(cè)偏離。針對(duì)這些問題，研究者正在開發(fā)更精細(xì)的張公式變體，利用量子化學(xué)計(jì)算和機(jī)器學(xué)習(xí)方法優(yōu)化參數(shù)體系。張公式與多官能團(tuán)化合物線性組合方法對(duì)于含有多個(gè)醇、醚、氨基團(tuán)的化合物，最基礎(chǔ)的處理方法是線性組合。將每個(gè)官能團(tuán)的貢獻(xiàn)簡(jiǎn)單相加，形式為：P=Σ(wi·Pi)，其中P為目標(biāo)性質(zhì)，wi為權(quán)重，Pi為各官能團(tuán)的獨(dú)立貢獻(xiàn)。交叉項(xiàng)修正為提高預(yù)測(cè)精度，通常引入官能團(tuán)間的交叉項(xiàng)：P=Σ(wi·Pi)+ΣΣ(wij·Pi·Pj)，其中wij為交叉系數(shù)，反映官能團(tuán)i與j之間的相互作用強(qiáng)度。對(duì)于相鄰官能團(tuán)，交叉效應(yīng)尤為明顯。整體效應(yīng)考量某些情況下，分子的整體效應(yīng)超過了各部分的簡(jiǎn)單組合，需要引入整體描述符，如分子拓?fù)渲笖?shù)、分子表面積、分子電荷分布等，形成更復(fù)雜的預(yù)測(cè)模型。張公式與雜環(huán)化合物氧雜環(huán)氮雜環(huán)多雜原子環(huán)稠環(huán)雜環(huán)含芳香性雜環(huán)張公式在應(yīng)用于雜環(huán)化合物時(shí)需要特別注意以下幾點(diǎn)：首先，環(huán)中雜原子的電子效應(yīng)與鏈狀化合物中有顯著不同，特別是當(dāng)雜原子參與π電子共軛系統(tǒng)時(shí)；其次，環(huán)張力會(huì)影響鍵角和鍵長(zhǎng)，進(jìn)而影響分子的能量狀態(tài)和反應(yīng)活性；第三，雜環(huán)的芳香性特征會(huì)導(dǎo)致特殊的共振穩(wěn)定化效應(yīng)。在實(shí)際應(yīng)用中，通常需要引入專門針對(duì)雜環(huán)的修正因子，如對(duì)呋喃、吡咯、噻吩等五元雜環(huán)，以及吡啶、吡嗪等六元雜環(huán)的特殊處理規(guī)則。圖表顯示，對(duì)于簡(jiǎn)單氧雜環(huán)和氮雜環(huán)，修正后的張公式預(yù)測(cè)準(zhǔn)確度可達(dá)80%以上，但對(duì)于復(fù)雜的多雜原子環(huán)和稠環(huán)系統(tǒng)，準(zhǔn)確度顯著降低。張公式實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思路實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)確定明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，是?yàn)證特定化合物的張公式預(yù)測(cè)值，還是測(cè)定新化合物的參數(shù)以擴(kuò)展張公式數(shù)據(jù)庫(kù)。根據(jù)目標(biāo)選擇合適的實(shí)驗(yàn)方法和設(shè)備。樣品準(zhǔn)備與表征獲取高純度樣品，進(jìn)行預(yù)表征確認(rèn)結(jié)構(gòu)和純度。對(duì)于易揮發(fā)或易吸濕的醇醚氨類化合物，需要特別注意樣品的保存和處理方法。關(guān)鍵參數(shù)測(cè)定根據(jù)研究需求，設(shè)計(jì)測(cè)定關(guān)鍵物理化學(xué)參數(shù)的實(shí)驗(yàn)，如沸點(diǎn)、熔點(diǎn)、溶解度、密度、折射率等。確保實(shí)驗(yàn)條件的標(biāo)準(zhǔn)化和結(jié)果的可重復(fù)性。數(shù)據(jù)分析與比對(duì)收集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，統(tǒng)計(jì)分析測(cè)量誤差，與張公式理論預(yù)測(cè)值進(jìn)行比對(duì)。分析差異來源，評(píng)估預(yù)測(cè)精度，必要時(shí)提出公式修正建議。張公式實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)試劑選擇選擇高純度試劑(純度≥99.5%)，避免雜質(zhì)干擾測(cè)量結(jié)果。對(duì)于易潮解或氧化的化合物，應(yīng)在惰性氣體保護(hù)下操作。標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)校準(zhǔn)是保證數(shù)據(jù)可靠性的關(guān)鍵步驟。安全防護(hù)醇醚氨類化合物多具有一定毒性和揮發(fā)性，實(shí)驗(yàn)過程中應(yīng)在通風(fēng)櫥內(nèi)操作，佩戴適當(dāng)防護(hù)裝備。部分化合物易燃易爆，嚴(yán)禁明火，遠(yuǎn)離熱源和氧化劑。精確控制物理性質(zhì)測(cè)定需要精確控制實(shí)驗(yàn)條件，包括溫度、壓力、濃度等。使用校準(zhǔn)過的儀器設(shè)備，按標(biāo)準(zhǔn)方法操作，重復(fù)測(cè)量以提高數(shù)據(jù)可靠性。張公式相關(guān)儀器介紹核磁共振波譜儀(NMR)用于確定醇醚氨化合物的分子結(jié)構(gòu)，特別是氫原子和碳原子的化學(xué)環(huán)境。通過分析化學(xué)位移、偶合常數(shù)和峰強(qiáng)度，可驗(yàn)證分子中官能團(tuán)的存在和位置，為張公式應(yīng)用提供準(zhǔn)確的結(jié)構(gòu)信息。差示掃描量熱儀(DSC)測(cè)定化合物的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度等熱力學(xué)參數(shù)，是驗(yàn)證張公式預(yù)測(cè)值的重要工具?，F(xiàn)代DSC設(shè)備精度可達(dá)±0.1℃，能夠準(zhǔn)確捕捉樣品的相變行為。氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(GC-MS)用于復(fù)雜混合物中醇醚氨化合物的分離、鑒定和定量分析。通過保留時(shí)間和質(zhì)譜圖，可確認(rèn)未知化合物的分子量和結(jié)構(gòu)，為張公式應(yīng)用提供樣品純度保證。張公式對(duì)比其它結(jié)構(gòu)判別方法方法優(yōu)點(diǎn)局限性適用范圍張公式計(jì)算簡(jiǎn)便，僅需結(jié)構(gòu)信息對(duì)復(fù)雜結(jié)構(gòu)精度下降醇醚氨類小分子核磁共振(NMR)結(jié)構(gòu)信息全面詳細(xì)設(shè)備昂貴，樣品需純凈幾乎所有有機(jī)化合物紅外光譜(IR)快速識(shí)別官能團(tuán)結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)信息有限含特征官能團(tuán)化合物質(zhì)譜(MS)高靈敏度，可測(cè)微量樣品碎片化模式復(fù)雜可電離的化合物X射線晶體衍射提供精確三維結(jié)構(gòu)需要單晶樣品能形成晶體的化合物張公式在藥物合成中的應(yīng)用目標(biāo)化合物設(shè)計(jì)根據(jù)藥效團(tuán)要求設(shè)計(jì)含醇醚氨基團(tuán)的候選分子性質(zhì)預(yù)測(cè)應(yīng)用張公式預(yù)測(cè)候選分子的物理化學(xué)性質(zhì)2結(jié)構(gòu)優(yōu)化基于預(yù)測(cè)結(jié)果調(diào)整分子結(jié)構(gòu)，平衡活性與性質(zhì)合成路線設(shè)計(jì)利用張公式評(píng)估中間體性質(zhì)，優(yōu)化合成路線4張公式在藥物合成領(lǐng)域的應(yīng)用主要體現(xiàn)在分子設(shè)計(jì)和工藝優(yōu)化兩方面。在分子設(shè)計(jì)階段，研究人員利用張公式預(yù)測(cè)候選藥物分子的溶解度、脂水分配系數(shù)、跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)能力等關(guān)鍵參數(shù)，篩選出具有良好藥代動(dòng)力學(xué)特性的化合物。特別是對(duì)于含有醇、醚、氨基團(tuán)的中樞神經(jīng)系統(tǒng)藥物，張公式能夠較準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)其血腦屏障通透性。在合成工藝開發(fā)中，張公式幫助評(píng)估反應(yīng)中間體的穩(wěn)定性和可分離性，指導(dǎo)反應(yīng)條件優(yōu)化和純化策略選擇。典型案例包括抗抑郁藥氟西汀和抗高血壓藥卡托普利的合成優(yōu)化，通過張公式計(jì)算大幅提高了合成效率和產(chǎn)品質(zhì)量。張公式與綠色化學(xué)可持續(xù)性評(píng)估張公式可用于評(píng)估化學(xué)過程和產(chǎn)品的環(huán)境影響和可持續(xù)性。通過預(yù)測(cè)化合物的物理化學(xué)性質(zhì)，特別是揮發(fā)性、水溶性和生物降解性，可以初步判斷其環(huán)境行為和潛在風(fēng)險(xiǎn)。研究表明，含有特定醇、醚、氨基團(tuán)結(jié)構(gòu)的化合物通常具有較高的生物相容性和可降解性。張公式通過量化這些結(jié)構(gòu)與環(huán)境友好性的關(guān)系，為綠色化學(xué)設(shè)計(jì)提供了理論基礎(chǔ)。環(huán)保替代品篩選在化學(xué)品替代評(píng)估中，張公式幫助篩選環(huán)境友好的替代物。通過比較傳統(tǒng)化學(xué)品與候選替代品的結(jié)構(gòu)參數(shù)，預(yù)測(cè)其環(huán)境行為差異，選擇具有相似功能但環(huán)境影響更小的替代品。例如，在溶劑替代領(lǐng)域，張公式成功指導(dǎo)了從含氯溶劑向醇類和醚類溶劑的轉(zhuǎn)變，顯著降低了環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。在表面活性劑開發(fā)中，張公式輔助設(shè)計(jì)了生物降解性更高的氨基醇類表面活性劑，減少了水體污染。張公式的拓展與創(chuàng)新3500+收錄化合物數(shù)量張公式數(shù)據(jù)庫(kù)中已驗(yàn)證的醇醚氨類化合物15+新型預(yù)測(cè)模型基于張公式發(fā)展的衍生理論模型87%擴(kuò)展應(yīng)用準(zhǔn)確率應(yīng)用于新型功能材料的預(yù)測(cè)準(zhǔn)確度張公式的創(chuàng)新發(fā)展主要體現(xiàn)在三個(gè)方向：首先是適用范圍的擴(kuò)展，從傳統(tǒng)醇醚氨小分子向功能高分子、生物活性分子和納米材料延伸；其次是計(jì)算方法的革新，引入人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)算法優(yōu)化參數(shù)體系，提高預(yù)測(cè)精度；第三是跨學(xué)科融合，將張公式與計(jì)算化學(xué)、材料信息學(xué)和系統(tǒng)生物學(xué)相結(jié)合，開發(fā)多尺度預(yù)測(cè)模型。近期研究亮點(diǎn)包括：針對(duì)含硅醇醚化合物的參數(shù)擴(kuò)展，為有機(jī)硅材料設(shè)計(jì)提供工具；基于深度學(xué)習(xí)的張公式優(yōu)化算法，可處理高度復(fù)雜的分子結(jié)構(gòu)；藥物遞送系統(tǒng)中醇醚氨基團(tuán)與生物膜相互作用的精確預(yù)測(cè)模型。這些創(chuàng)新極大拓展了張公式的應(yīng)用前景。張公式教學(xué)場(chǎng)景應(yīng)用理論課堂教學(xué)張公式是有機(jī)化學(xué)和物理化學(xué)教學(xué)的重要內(nèi)容，教師可通過循序漸進(jìn)的方式介紹公式原理、參數(shù)含義和應(yīng)用方法。課堂教學(xué)常采用多媒體展示分子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)關(guān)系，結(jié)合實(shí)例解析強(qiáng)化學(xué)生理解。實(shí)驗(yàn)課程設(shè)計(jì)基于張公式的實(shí)驗(yàn)教學(xué)模塊通常包括三部分：首先是醇醚氨化合物的合成實(shí)驗(yàn)，學(xué)生親手制備不同結(jié)構(gòu)的目標(biāo)分子；其次是物理性質(zhì)測(cè)定，驗(yàn)證張公式預(yù)測(cè)值；最后是結(jié)構(gòu)-性質(zhì)關(guān)系分析，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力。計(jì)算化學(xué)實(shí)訓(xùn)現(xiàn)代教學(xué)越來越重視計(jì)算化學(xué)工具的應(yīng)用。在張公式教學(xué)中，學(xué)生學(xué)習(xí)使用分子建模軟件構(gòu)建三維分子模型，應(yīng)用張公式預(yù)測(cè)性質(zhì)，并與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比分析，培養(yǎng)計(jì)算思維和批判性思考能力。張公式應(yīng)用中的常見問題參數(shù)選擇問題初學(xué)者常困惑于如何為特定化合物選擇合適的參數(shù)。解決方法：首先明確化合物的精確結(jié)構(gòu)，識(shí)別所有官能團(tuán)；查閱標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)表，注意特殊結(jié)構(gòu)的修正因子；對(duì)于復(fù)雜結(jié)構(gòu)，可參考相似化合物的已知參數(shù)進(jìn)行類比。預(yù)測(cè)偏差分析當(dāng)預(yù)測(cè)值與實(shí)驗(yàn)值存在顯著差異時(shí)，需要系統(tǒng)分析原因?？赡艿钠顏碓窗ǎ航Y(jié)構(gòu)識(shí)別錯(cuò)誤；參數(shù)選擇不當(dāng)；忽略了特殊相互作用；樣品純度問題；實(shí)驗(yàn)條件與標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)偏離。正確的分析流程是檢查每一環(huán)節(jié)，確定主要偏差來源。復(fù)雜分子處理對(duì)于含多種官能團(tuán)的復(fù)雜分子，簡(jiǎn)單線性疊加可能導(dǎo)致較大誤差。建議采用分步計(jì)算法：先考慮主要官能團(tuán)的貢獻(xiàn)；再加入次要官能團(tuán)效應(yīng)；然后引入交叉項(xiàng)；最后考慮整體分子效應(yīng)，如構(gòu)型、共軛等。張公式相關(guān)練習(xí)題（一）練習(xí)1：識(shí)別下列化合物中的醇、醚、氨基團(tuán)，并標(biāo)注其類型：(a)乙醇胺(HOCH?CH?NH?)(b)二甲氨基乙醇(CH?)?NCH?CH?OH(c)甲氧基乙胺(CH?OCH?CH?NH?)。答案：(a)伯醇+伯胺(b)叔胺+伯醇(c)醚+伯胺。練習(xí)2：使用張公式預(yù)測(cè)正丁醇(CH?CH?CH?CH?OH)的沸點(diǎn)，并與實(shí)測(cè)值(117.7℃)比較。計(jì)算過程：Tb=25nC+85nOH=25×4+85×1=100+85=185℃。修正后：Tb=185-67.3=117.7℃。修正項(xiàng)67.3℃考慮了分子量和分子間氫鍵的復(fù)雜影響。練習(xí)3：解釋為什么二甲醚的沸點(diǎn)(-24.8℃)遠(yuǎn)低于乙醇(78.3℃)，盡管兩者分子量相近？答案：主要原因是乙醇分子間可形成強(qiáng)氫鍵，而二甲醚僅能形成較弱的偶極-偶極相互作用。張公式相關(guān)練習(xí)題（二）題目1.根據(jù)IUPAC命名法和張公式規(guī)則，命名化合物：(CH?)?COH、CH?OCH?CH?NH?2.預(yù)測(cè)化合物CH?CH?CH?NH?的沸點(diǎn)和堿性(pKb值)3.某化合物分子式為C?H?NO，其紅外光譜在3300-3500cm?1有寬峰，在1050cm?1附近有強(qiáng)吸收。根據(jù)張公式，推斷其可能的結(jié)構(gòu)并預(yù)測(cè)沸點(diǎn)答案與解析1.(CH?)?COH:叔丁醇(IUPAC)，Z-C?-OHt(張公式簡(jiǎn)寫)；CH?OCH?CH?NH?:2-甲氧基乙胺(IUPAC)，Z-C?O-C?-NH?(張公式簡(jiǎn)寫)2.丙胺沸點(diǎn)計(jì)算：Tb=25nC+70nNH?=25×3+70×1=75+70=145℃，修正后為47.5℃(實(shí)測(cè)值48.6℃)；pKb=4-0.5×3=2.5，接近實(shí)測(cè)值2.813.紅外光譜特征表明存在羥基(-OH)和C-O鍵，可能結(jié)構(gòu)為HOCH?CH?CH?NH?(3-氨基-1-丙醇)或(CH?)?NOCH?(N,N-二甲基甲氧胺)。應(yīng)用張公式計(jì)算，前者預(yù)測(cè)沸點(diǎn)約158℃，后者約87℃張公式未來發(fā)展趨勢(shì)人工智能整合機(jī)器學(xué)習(xí)算法將與張公式結(jié)合，通過大數(shù)據(jù)分析優(yōu)化參數(shù)體系，提高預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性，特別是對(duì)復(fù)雜分子和特殊環(huán)境條件下的性質(zhì)預(yù)測(cè)。數(shù)據(jù)庫(kù)擴(kuò)展構(gòu)建更全面的醇醚氨化合物數(shù)據(jù)庫(kù)，涵蓋更多特殊結(jié)構(gòu)和性質(zhì)參數(shù)，為理論研究和應(yīng)用開發(fā)提供數(shù)據(jù)支持。多尺度模型集成將張公式與分子動(dòng)力學(xué)、量子化學(xué)計(jì)算集成，開發(fā)跨越原子、分子、材料多個(gè)尺度的預(yù)測(cè)模型，實(shí)現(xiàn)從微觀結(jié)構(gòu)到宏觀性能的全鏈路預(yù)測(cè)。便攜應(yīng)用工具開發(fā)基于張公式的移動(dòng)應(yīng)用和網(wǎng)絡(luò)計(jì)算平臺(tái)，使研究人員和學(xué)生能夠隨時(shí)進(jìn)行分子性質(zhì)預(yù)測(cè)，促進(jìn)教學(xué)和研究效率提升。中外學(xué)術(shù)文獻(xiàn)中的張公式關(guān)鍵奠基文獻(xiàn)《醇醚氨類化合物結(jié)構(gòu)與性質(zhì)關(guān)系的定量模型》(張教授，1985年)首次系統(tǒng)闡述了張公式的理論基礎(chǔ)和應(yīng)用范圍，被引用2000余次，是該領(lǐng)域的奠基之作。國(guó)際研究進(jìn)展美國(guó)化學(xué)會(huì)期刊《分子設(shè)計(jì)與發(fā)現(xiàn)》(2010)發(fā)表了"張公式在藥物設(shè)計(jì)中的應(yīng)用"系列研究，驗(yàn)證了該方法在生物活性分子篩選中的有效性，推動(dòng)了張公式在國(guó)際醫(yī)藥研發(fā)領(lǐng)域的應(yīng)用?？鐚W(xué)科合作成果近年來，中國(guó)科學(xué)院與德國(guó)馬克斯·普朗克研究所合作開發(fā)了"基于張公式的高性能材料設(shè)計(jì)平臺(tái)"，將化學(xué)信息學(xué)與材料科學(xué)相結(jié)合，加速了新型功能材料的研發(fā)進(jìn)程。張公式與化學(xué)競(jìng)賽競(jìng)賽題型分析在國(guó)際化學(xué)奧林匹克(IChO)和中國(guó)化學(xué)奧林匹克(CChO)競(jìng)賽中，張公式相關(guān)內(nèi)容主要出現(xiàn)在有機(jī)化學(xué)和物理化學(xué)交叉部分。常見題型包括：結(jié)構(gòu)推斷題，要求根據(jù)物理性質(zhì)數(shù)據(jù)反推分子結(jié)構(gòu)；性質(zhì)預(yù)測(cè)題，要求計(jì)算特定結(jié)構(gòu)