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論文摘要：將量子化學原理及方法引入材料科學、能源以及生物大分子體系研究領域中無疑將從更高的理論起點來認識微觀尺度上的各種參數、性能和規律，這將對材料科學、能源以及生物大分子體系的發展有著重要的意義。

量子化學是將量子力學的原理應用到化學中而產生的一門學科，經過化學家們的努力，量子化學理論和計算方法在近幾十年來取得了很大的發展，在定性和定量地闡明許多分子、原子和電子尺度級問題上已經受到足夠的重視。目前，量子化學已被廣泛應用于化學的各個分支以及生物、醫藥、材料、環境、能源、軍事等領域，取得了豐富的理論成果，并對實際工作起到了很好的指導作用。本文僅對量子化學原理及方法在材料、能源和生物大分子體系研究領域做一簡要介紹。

一、 在材料科學中的應用

（一）在建筑材料方面的應用

水泥是重要的建筑材料之一。1993年，計算量子化學開始廣泛地應用于許多水泥熟料礦物和水化產物體系的研究中，解決了很多實際問題。

鈣礬石相是許多水泥品種的主要水化產物相之一，它對水泥石的強度起著關鍵作用。程新等[1 ，2]在假設材料的力學強度決定于化學鍵強度的前提下，研究了幾種鈣礬石相力學強度的大小差異。計算發現，含Ca 鈣礬石、含Ba 鈣礬石和含Sr 鈣礬石的Al -O鍵級基本一致，而含Sr 鈣礬石、含Ba 鈣礬石中的Sr，Ba 原子鍵級與Sr-O，Ba -O共價鍵級都分別大于含Ca 鈣礬石中的Ca 原子鍵級和Ca -O共價鍵級，由此認為，含Sr 、Ba 硫鋁酸鹽的膠凝強度高于硫鋁酸鈣的膠凝強度[3]。

將量子化學理論與方法引入水泥化學領域，是一門前景廣闊的研究課題，它將有助于人們直接將分子的微觀結構與宏觀性能聯系起來，也為水泥材料的設計提供了一條新的途徑[3]。

（二） 在金屬及合金材料方面的應用

過渡金屬(Fe 、Co、Ni)中氫雜質的超精細場和電子結構，通過量子化學計算表明，含有雜質石原子的磁矩要降低，這與實驗結果非常一致。閔新民等[4]通過量子化學方法研究了鑭系三氟化物。結果表明，在LnF3中Ln原子軌道參與成鍵的次序是：d＞f＞p＞s，其結合能計算值與實驗值定性趨勢一致。此方法還廣泛用于金屬氧化物固體的電子結構及光譜的計算[5]。再比如說，NbO2是一個在810℃具有相變的物質(由金紅石型變成四方體心)，其高溫相的NbO2的電子結構和光譜也是通過量子化學方法進行的計算和討論，并通過計算指出它和低溫NbO2及其等電子化合物VO2在性質方面存在的差異[6]。

量子化學方法因其精確度高，計算機時少而廣泛應用于材料科學中，并取得了許多有意義的結果。隨著量子化學方法的不斷完善，同時由于電子計算機的飛速發展和普及，量子化學在材料科學中的應用范圍將不斷得到拓展，將為材料科學的發展提供一條非常有意義的途徑[5]。

二、在能源研究中的應用

（一）在煤裂解的反應機理和動力學性質方面的應用

煤是重要的能源之一。近年來隨著量子化學理論的發展和量子化學計算方法以及計算技術的進步，量子化學方法對于深入探索煤的結構和反應性之間的關系成為可能。

量子化學計算在研究煤的模型分子裂解反應機理和預測反應方向方面有許多成功的例子， 如低級芳香烴作為碳/ 碳復合材料碳前驅體熱解機理方面的研究已經取得了比較明確的研究結果。由化學知識對所研究的低級芳香烴設想可能的自由基裂解路徑，由Guassian 98 程序中的半經驗方法UAM1 、在UHF/ 3-21G*水平的從頭計算方法和考慮了電子相關效應的密度泛函UB3L YP/ 3-21G*方法對設計路徑的熱力學和動力學進行了計算。由理論計算方法所得到的主反應路徑、熱力學變量和表觀活化能等結果與實驗數據對比有較好的一致性，對煤熱解的量子化學基礎的研究有重要意義[7]。 轉貼于

（二）在鋰離子電池研究中的應用

鋰離子二次電池因為具有電容量大、工作電壓高、循環壽命長、安全可靠、無記憶效應、重量輕等優點，被人們稱之為“最有前途的化學電源”，被廣泛應用于便攜式電器等小型設備，并已開始向電動汽車、軍用潛水艇、飛機、航空等領域發展。

鋰離子電池又稱搖椅型電池，電池的工作過程實際上是Li + 離子在正負兩電極之間來回嵌入和脫嵌的過程。因此，深入鋰的嵌入-脫嵌機理對進一步改善鋰離子電池的性能至關重要。Ago 等[8] 用半經驗分子軌道法以C32 H14作為模型碳結構研究了鋰原子在碳層間的插入反應。認為鋰最有可能摻雜在碳環中心的上方位置。Ago 等[9 ] 用abinitio 分子軌道法對摻鋰的芳香族碳化合物的研究表明，隨著鋰含量的增加，鋰的離子性減少，預示在較高的摻鋰狀態下有可能存在一種Li - C 和具有共價性的Li - Li 的混合物。Satoru 等[10] 用分子軌道計算法，對低結晶度的炭素材料的摻鋰反應進行了研究，研究表明，鋰優先插入到石墨層間反應，然后摻雜在石墨層中不同部位里[11]。

隨著人們對材料晶體結構的進一步認識和計算機水平的更高發展，相信量子化學原理在鋰離子電池中的應用領域會更廣泛、更深入、更具指導性。

三、 在生物大分子體系研究中的應用

生物大分子體系的量子化學計算一直是一個具有挑戰性的研究領域，尤其是生物大分子體系的理論研究具有重要意義。由于量子化學可以在分子、電子水平上對體系進行精細的理論研究，是其它理論研究方法所難以替代的。因此要深入理解有關酶的催化作用、基因的復制與突變、藥物與受體之間的識別與結合過程及作用方式等，都很有必要運用量子化學的方法對這些生物大分子體系進行研究。毫無疑問，這種研究可以幫助人們有目的地調控酶的催化作用，甚至可以有目的地修飾酶的結構、設計并合成人工酶；可以揭示遺傳與變異的奧秘， 進而調控基因的復制與突變，使之造福于人類；可以根據藥物與受體的結合過程和作用特點設計高效低毒的新藥等等，可見運用量子化學的手段來研究生命現象是十分有意義的。

綜上所述，我們可以看出在材料、能源以及生物大分子體系研究中，量子化學發揮了重要的作用。在近十幾年來，由于電子計算機的飛速發展和普及，量子化學計算變得更加迅速和方便。可以預言，在不久的將來，量子化學將在更廣泛的領域發揮更加重要的作用。

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劉強，西南財經大學金融學院教授、博士生導師。湖北當陽市人，宜昌市夷陵中學畢業。1981年高考數學滿分、宜昌地市理科第一名。中國科學技術大學理學學士（1986年），美國康奈爾（Cornell）大學物理化學碩士（1993年）、量子化學博士（1995年。師從諾貝爾獎得主Roald Hoffmann教授）。1995年至1997年在康奈爾大學從事博士后研究。1997年至1999年，任國際頂尖投資銀行瑞士信貸第一波士頓（Credit Suisse First Boston）紐約總部全球貨幣市場交易部分析員。1999年至2004年，任國際著名對沖基金高橋基金管理公司（Highbridge Capital Management，紐約）可轉換債券套利交易部資深分析員。2004年至2008年，任電子科技大學管理學院金融系教授、金融工程研究所所長，主持并以優異成果完成國家自然科學基金面上項目《可轉換債券定價之若干問題研究》。2008年5月至今，任西南財經大學金融學院教授，兼任華西期貨有限責任公司高級學術顧問。

二、研究領域

長期從事于金融衍生產品設計、定價及軟件化，量化交易策略及高效金融數值算法研究。任中國期貨業協會第一屆、第二屆“全國高校金融期貨與衍生品知識競賽”命題及組卷專家。“人大經濟論壇學者訪談”嘉賓。上海期貨與衍生品研究院專家庫成員。The European Journal of Finance及《管理科學學報》審稿人。現主持國家自然科學基金面上項目《復雜衍生產品的蒙特卡洛定價方法研究》。

三、研究成果

劉強教授在國際上提出美式期權正則最小二乘蒙特卡洛定價法（canonical least-squares Monte Carlo method）、美式期權正則隱含二叉樹定價法、已知紅利股票期權節點重合二叉樹定價法（對Hull經典教材《期權、期貨及其他衍生品》內容的一個修正）、非線性損益靜態復制的三種最優近似方法及可轉換債券或有贖回權的條件概率近似定價法等。

在國際頂級金融衍生產品學術期刊Journal of Futures Markets上獨立三篇，其國際金融論文已經被引用30次（谷歌學者）。社會科學研究網絡（SSRN）上存放其13篇工作論文，其中多篇論文曾名列“下載前十”目錄。在二十七萬多SSRN作者中其當前總下載排名為7287位。攻讀博士及博士后研究期間，發表七篇化學頂級學術期刊論文，已經被引用619次（谷歌學者）。

四、主要論著

[1] Pricing American options by canonical least-

squares Monte Carlo[M].Journal of Futures Markets，2010.

[2] Optimal approximations of nonlinear payoffs in static replication[J].Journal of Futures Markets，2010（30）.

[3] Liu Qiang and Shuxin Guo：Canonical distribution， implied binomial tree，and the pricing of American options[J].Journal of Futures Markets，2013（33）.

[4] Liu Qiang and Shuxin Guo：Variance-constrained canonical least-squares Monte Carlo：An accurate method for pricing American options[J].North American Journal of Economics and Finance，2014（28）.

[5] Yuan，Xinyi，Wei Fan and Qiang Liu：China’s securities markets：Challenges，innovations，and the latest developments，in Asia-Pacific Financial Markets：Integra-

tion，Innovation and Challenges（Kim，S.-J. and M. McKenzie eds）[M].International Finance Review （Elsevier book series），2008.

[6] 布萊克―斯科爾斯期權定價模型，《衍生金融工具》（王晉忠主編）第十二章，中國人民大學出版，2014年。

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關鍵詞：抗氧劑；酚；烷基化二苯胺

中圖分類號：TE624.82文獻標識碼：A

Development of High Temperature Antioxidant

ZHANG Hui， DUAN Qing-hua， LI Xin-hua

（Research Institute of Petroleum Processing， SINOPEC， Beijing100083， China）

Abstract：Based on the structure-activity relationship of antioxidant molecules， a sulfur-containing phenol antioxidant was designed in the existing knowledge on the antioxidant system. The synergistic effect of both phenol and diphenylamine antioxidants was studied and the proportion of them was determined. The result of passing ASTM Sequence Ⅲ showed that the high temperature antioxidant can meet the demand of high grade internal combustion engine oil.

Key words： antioxidant； phenol； alkyl diphenylamine

0引言

環保、節能是推動內燃機油升級換代的主要驅動力，隨著排放法規的不斷嚴格，對發動機排放的要求也越來越苛刻，從而大大加快了內燃機油升級換代的步伐。ILSAC（國際油規格委員會）于2009年底通過了最新的汽油機油規格GF-5，對內燃機油中的磷含量，硫含量做出了新的限制，其中，磷含量要求介于006%～008%，硫含量不大于06%；同時對油品的黏度增長、沉積物重量的要求也越來越高。例如，TEOST MHT-4中沉積物重量從GF-2規格的45 mg變為GF-4規格的35 mg，直至GF-5規格的30 mg；高溫熱氧化從ⅢE臺架試驗逐步升級為ⅢF、ⅢG，臺架評定中油溫也越來越高，而黏度增長變化率從375%下降為275%、150%[1-3]。

更高的使用溫度，更大的NOx含量，對油品的抗氧化性能要求更為苛刻，這對輔助型抗氧劑提出了新的要求；為滿足高檔內燃機油的發展，研制一種新型高溫抗氧劑是十分必要的。

1高溫抗氧劑的設計

針對內燃機油的發展趨勢，必然要根據其使用特點，來對抗氧劑展開針對性的研究。內燃機油對抗氧劑的要求，正是我們開發新型抗氧劑的著力點。

1.1高溫抗氧劑類型的確定

隨著環保要求的提高，大力發展低硫酸鹽灰分、低磷、低硫（Low-sulphated Ash， Phosphorus and Sulphur，低SAPS）油已成為高檔油研究領域中的一個重要趨勢[4]。作為輔助型抗氧劑，一般宜選用無灰型抗氧劑。常用的無灰型抗氧劑包括烷基化二苯胺（ADPA）和屏蔽酚類抗氧劑（HP），二者均為自由基中止劑，能夠有效地捕捉自由基。二者具有較好的協同效應，能夠有效地提高油品的抗氧化性能[5]，見圖1。

在配方中的使用發現：胺類抗氧劑能有效控制油品黏度增長，酚類抗氧劑能減少沉積物的生成，二者復配具有較好的協同效應。此種復配方式在GF-3級別汽油機油，甚至在柴油機油中得到廣泛使用，并且也可作為抗氧性能補強劑調合于油品之中[6]，見圖2。

1.2含硫組分的引入

現代內燃機油要求基礎油具有特別好的氧化安定性和很高的黏度指數，以滿足日益苛刻的使用性能要求。傳統的溶劑精制基礎油已難以滿足這一要求，Ⅱ類、Ⅲ類加氫油甚至聚α-烯烴合成油（PAOs）成為必然要求[7]。深加工工藝導致油品中天然抗氧組分的缺失，而且研究也發現加氫基礎油對含硫類抗氧劑具有良好的感受性[8-9]。同時油品中對磷含量的限制，導致二烷基二硫代磷酸鋅（ZDDP）劑量減少，需補加具有過氧化物分解功能的添加劑。因此，考慮在酚類抗氧劑中引入硫元素，來提高油品的抗氧化性能。大量研究已經表明，含有一個硫醚基抗氧化官能團的屏蔽酚化合物，既能通過酚羥基均裂脫氫與ROO?反應來終止烴類分子的鏈式氧化反應，又可以通過硫醚基將ROOH分解為ROH，從而產生自協同抗氧效應，使含硫屏蔽酚具備比無硫屏蔽酚更優秀的抗氧化活性[5]，見圖3。

1.3高溫概念的引入

內燃機尺寸小型化、高速度、重負荷和大功率的發展趨勢使得油品的使用溫度越來越高，同時從臺架試驗的要求也可以看出，程序ⅢG、ⅥD等臺架的試驗溫度相比以前的程序Ⅲ、Ⅵ等臺架試驗，溫度逐步走高，這就要求輔助抗氧劑具有良好的熱穩定性。而塑料用抗氧劑具有較高的熱分解溫度和顏色穩定性，可以作為進行結構篩選的參考對象。而常用的屏蔽酚型塑料抗氧劑通常為雙酚甚至多酚結構，具有較大的分子量。因此，可考慮含硫的雙酚類抗氧劑。

1.4分子結構的構造

目前，計算機技術的迅猛發展和量子化學理論的完善，使得分子模擬技術日臻成熟，為我們從分子和原子水平上深入研究屏蔽酚的分子結構差異提供有效途徑。因此，可以通過計算機實驗的方法，獲得屏蔽酚的分子結構與抗氧化性能內在關系的系統認識，這對于指導設計開發新型屏蔽酚抗氧劑，優化高檔內燃機油配方體系和加快產品的研發進程，均具有重要的理論價值和實際意義[10]。

定量結構活性關系（Quantitative Structure-Activity Relationship，QSAR）或者定量結構性能關系（Quantitative Structure-Property Relationship，QSPR）方法能夠用數學方程來描述化合物的活性（或性能）與反映分子結構特征的參數之間的定量關系，從而將化合物的微觀結構與其宏觀性質成功地聯系在一起[11]。

參考現有含硫屏蔽酚的構效關系理念[12-13]，采用DFT方法優化得到含硫屏蔽酚分子的最低能量構象，詳細分析其幾何結構、Mulliken電荷布局和前線分子軌道性質，計算含硫屏蔽酚分子的BDE（O-H）。通過對含硫屏蔽酚的結構性能關系進行系統的量子化學研究，發現BDE（O-H）越小，其酚羥基捕獲ROO?的反應活性越高，高溫抗氧化性能越強；含硫屏蔽酚中的硫醚基可以將ROOH分解為相應的醇類化合物，而自身則被氧化生成亞砜或砜，在此反應過程中，硫醚基作為電子供給體，其提供電子的能力與含硫屏蔽酚分子分解ROOH的反應活性密切相關。S原子所帶Mulliken負電荷數的多少，反映了其周圍電子密度的相對高低，可以表征硫醚基提供電子能力的強弱。S原子的Mulliken負電荷數越多，說明硫醚基提供電子的能力相對越強。對于含硫屏蔽酚而言，較小的BDE（O-H）和較多的S原子Mulliken負電荷，有利于酚羥基和硫醚基同時發揮較強的反應活性，在捕獲ROO?的同時，也可以分解ROOH，從而顯著改善高溫抗氧化性能[10]。

因此，從改善抗氧化性能的角度出發，應該設計開發具有如下特點的含硫屏蔽酚：S原子Mulliken負電荷較多、O-H鍵解離能較低，這為新型屏蔽酚抗氧劑的開發提供了明確的方向。

2目標產物的合成

2.1產品結構

參考分子模擬計算結果的設計理念，結合實際使用情況，設計出如下分子結構的含硫雙酚型抗氧劑，見圖4。

2.2反應原理

高溫酚型抗氧劑的合成以屏蔽酚型抗氧劑和含硫化合物為原料，在催化劑作用下，合成含硫酚型抗氧劑SHP。

2.3產品制備

通過正交設計試驗，對合成產品的原料配比、催化劑用量、反應溫度、反應時間等進行了考察，優化了反應條件，合成產品中有效組分含量超過90%[14-16]。但所得產物為黏稠液態產物，不僅含有目標產物，也包括未反應原料、少量的副產物和反應所用的催化劑。因此，為得到純度相對較高的產品，需要對產品進行精制處理。

選用Waters DELTA600液相色譜，C18硅膠色譜柱，流動相為甲醇，流速為1 mL/min，吸收波長為254 nm[17]。其具體譜圖見圖5。

從圖6可以看出，精制后產品中目標產物的含量達到了99%以上。表明精制工藝具有良好的效果。

3性能評定及臺架數據

3.1合成產品熱穩定

采用熱失重（TGA）分析法，在氮氣氣氛下加熱合成樣品。TGA分析法是使樣品處于程序控制的溫度下，觀察樣品的質量隨溫度的函數。從產品的TGA圖上，可以看出隨溫度的上升，失重逐漸增大，一直到570 ℃左右，達到了完全失重，具體結果見圖7。

3.2復合產品抗氧劑性能

將含硫酚型抗氧劑與胺類抗氧劑進行復合，并進行了氧化誘導期（RBOT法）的評定。試驗所用基礎油為上海6#加氫油，加劑量為03%，具體結果見圖8。

從圖8可以看出，含硫屏蔽酚效果要優于屏蔽酚；復合抗氧劑的氧化誘導期均要明顯優于單劑，這表明酚胺復合具有良好的協同效應。

3.3復合抗氧劑在SL和CH-4配方中抗氧性能評價

程序ⅢF臺架試驗用于評定汽油機油的高溫氧化及抗磨性能，其指標包括機油變稠、漆膜沉積物、機油消耗和發動機磨損。其采用通行的GM 3800系列ⅡV-6發動機，其試驗時間為90 h，具體結果見表1。

3.4復合抗氧劑在SM配方中的性能評定

將復合抗氧劑RAO和其他參比劑以同等劑量加入到SM配方中，進行抗氧性能實驗室評價，其中TFOUT采用ASTM D4742方法進行，試驗溫度160 ℃，氧化誘導期實驗溫度為210 ℃，具體結果見表4。

3.5復合抗氧劑在SM配方中抗氧性能評價

選用RAO復合高溫氧劑，調合成SM級別汽油機油，進行臺架試驗[18]，具體結果見表5。

上述結果表明，含硫酚酯型抗氧劑與胺類抗氧劑復合所得抗氧劑在油品的高溫抗氧化能力方面具有良好表現。

4復合抗氧劑的理化指標

所得最終產品為酚胺復合產品，兩種類型抗氧劑復合具有良好的協同作用，在提高油品的抗氧化能力方面具有顯著效果，為保證產品的質量，對復合產品的理化指標進行了分析，具體結果見表6。

5結論

（1）根據內燃機油發展趨勢，結合分子模擬手段，確定了合成產品的結構，優化產品合成工藝，合成目標產品。

（2）復合抗氧劑產品性能指標穩定，采用RBOT、TFOUT、PDSC等方法對產品和復合抗氧劑相關性能進行評價，結果表明高溫抗氧劑具有較好的抗氧性能。

（4）在SL汽油機油、CH-4柴油機油中通過相關臺架試驗；在SM汽油機油中，通過程序ⅢG臺架試驗，滿足了高檔內燃機油的發展需求。

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關鍵詞　化學計量學　發展　中國

化學計量學(Chemometrics)在我國發展已有20多年的歷史，是一門化學與統計學、數學、計算機科學交叉所產生的新興的化學學科分支。它運用數學、統計學、計算機科學以及其他相關學科的理論與方法，優化化學量測過程，并從化學量測數據中最大限度地提取有用的化學信息［1］。它與基于量子化學的計算化學(Computational Chemistry)的不同之點只在于化學計量學是以化學量測量為其基點，實質上是化學量測的基礎理論與方法學［2］。

由于“”的影響，使我國在化學計量學的發展方面略遲于歐美，但在化學界前輩的積極倡導和國家自然科學基金委的支持下，80年代以來，我國的化學計量學研究得到了飛速發展，到現在已發展成為一門在國際上有一定影響的獨立的化學學科分支，已出版了多本化學計量學方面的專著和相應的教材［3］，并在中國科學院的多個研究所和國內多個知名大專院校建立了隊伍穩定的化學計量學研究小組，取得了一批具有國際先進水平的成果。8年前，我們曾在第二屆斯堪的那維亞國際化學計量學大會上對我國的化學計量學發展主要成果進行過一次綜論［4］，在此，僅就近10年來化學計量學在我國的發展情況作出簡要介紹。

化學計量學為化學量測提供理論和方法，為各類波譜及化學量測數據的解析，為化學化工過程的機理研究和優化提供新途徑，它涵蓋了化學量測的全過程，包括采樣理論與方法、試驗設計與化學化工過程優化控制、化學信號處理、分析信號的校正與分辨、化學模式識別、化學過程和化學量測過程的計算機模擬、化學定量構效關系、化學數據庫、人工智能與化學專家系統等，是一門內涵相當豐富的化學學科分支。化學計量學的發展為化學各分支學科、其別是分析化學、環境化學、藥物化學、有機化學、化學工程等，提供了不少解決問題的新思路、新途徑和新方法。

化學計量學發展成為化學與分析化學學科的一個獨特分支。兩個重要的條件與因素推動了這方面的發展。首先，化學與分析化學中大量涌現的現代化學量測儀器，使化學與分析化學家比以往任何時侯都更容易獲得大量化學量測數據。這種情況，在過去是難以想象的。到20世紀80年代，在分析測試或化學量測中，人們第一次發現，取得數據甚至大量數據已不是最困難的一步。最難解決的瓶頸問題是這些數據的解析及如何從中提取所需的有用化學信息。化學家與分析化學家首次遇到類似行為科學家或經濟學家所遇到的大量數據如何處理的問題。化學家與分析化學家比較幸運。因為大量現代分析測試儀器出現帶來“數據爆炸時代”，也正是計算機普及的時代。這就構成了化學計量學發展的第二個條件。為了對極為復雜的化學量測數據（其中負載著在分子水平上表征物質世界的信息）進行解析，化學家、分析化學家利用可在計算機上實現的許多強有力的數學方法，包括一些相關學科發展的數據與信號處理新方法，從多維化學量測數據中提取有用的相關化學信息。如果說經典分析化學是得首先依賴費時而麻煩的化學或物理的方法來對很多復雜化學體系進行純組分分離，即采用單變量校正方法進行定性定量分析的話，那么，現代分析化學家面對的則是各種將分析分離技術集于一體的高維儀器所產生的巨量分析信號，藉化學計量學發展的新型分析信號的多元校正與分辨方法［5］來進行復雜多組分體系的定性定量解析，高維數據解析的化學計量學方法現已進入可用來解決分析化學中實際難題的程度，將這些方法用于復雜環境樣本、中草藥中單位藥及復方分析等［6］，取得了很多令人振奮的結果。繼續進行高維數據、特別是針對可產生三維數據的新型儀器的化學計量學算法的研究現仍是一個研究的熱點，我國的化學計量學研究在此方面取得了居于國際先進水平的成果［7］。多元校正與分辨一直就是分析化學計量學研究的主要內容，在此方面，中國科技大學、清華大學、石油化工科學研究院、沈陽藥科大學、中國藥科大學、同濟大學、天津大學、廈門大學、蘭州大學、江西大學、西北大學、華中理工大學、湖南大學等單位做了大量的研究工作［8］。將化學計量學方法固化于新設計的分析儀器之中，以構建新型智能分析儀器，是一個值得繼續研究的方向。另一方面，由于近年來計算機科學及信息科學的長足發展，它們的發展也為化學計量學注入了新鮮血液，我國在分析信號處理新方法，其別是小波分析(wavelet analysis)的引入，為分析信號的壓縮、去噪、分辨及背景消除等帶來新思路和新方法，從對近年來在此方面的綜述來看，可以說，我國在小波分析用于分析信號處理研究的方面是處于國際先進水平的，中國科技大學、中山大學、香港理工大學等單位的化學計量學研究小組在此方面作出了大量有水平的研究［9］。另外，有關人工神經網絡(artificial neural networks，ANN)［10］新技術、基于自然計算的全局最優算法如模擬退火(simulated annealing， SA)和遺傳算法(genetic algorithm， GA)［11］，信息科學中的圖象分析(image analysis， IA)方法，統計學中研究熱烈的穩健方法(robust methods， RM)［12］等新型化學計量學方法的引入也取得很多可喜的成果。采樣理論這一重要的化學計量學研究分支，過去未引起必要的重視，近期有關研究小組如南開大學等單位倡導開展了這方面研究［13］。

化學模式識別的研究提供的是對決策和過程優化很有實用價值的信息，為我國石油化工、材料化學等帶來了解決研究難題的新思路，人工神經網絡的新方法，為化學模式識別提供了研究的新機遇。無論在化學模式識別的方法和應用方面，我國都取得了不少優秀成果，中國科學院上海冶金研究所的化學計量學研究小組先后用化學模式識別的方法成功地解決了50多個石油化工過程優化、材料設計等方面中的實際難題。化學模式識別方法用于分析化學、物理化學、無機化學、藥物化學、食品化學、農業化學、醫藥化學和環境化學等學科的研究在我國也取得了不少成果，浙江大學、中國科技大學、沈陽藥科大學、中國藥科大學、同濟大學、中國科學院長春應用化學研究所、湖南大學等單位在此方面做了大量工作［14］。

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化學定量構效關系（QSAR）的研究，是一個涉及到化學學科的一個帶根本性的問題，即如何從物質的化學成分與結構來定量預測其化學特性，也可以說是理論化學研究中的一個最重要目標。目前，由于藥學發展的需要，將基于量子化學計算的分子模擬與QSAR研究結合起來，為尋求有生物和藥理活性的先導化合物提供了一個新途徑，我國在這方面也已取得引人注目的成就［15］。將全局最優算法如模擬退火和遺傳算法的引入分子力學的尋優，以指導最佳先導化合物的尋找，是化學計量學家的貢獻，現已在QSAR的研究中得到了廣泛的應用。QSAR通過直接研究可量測化學量及某些量化參數與化合物的某些已知化學特性之間的已知數據，采用統計回歸（多元校正）和模式識別的方法來建立一種模式，從而達到預測化合物特性的目的， 建立起某些化學結構與性能的關系來指導進一步的實驗研究。目前，用ANN來進行QSAR研究頗引人注目，在模式分類與定量構效關系研究中展現了很好的應用前景。在QSAR的研究中，南開大學、北京大學、中國科學院上海藥物研究所、中國科學院化工冶金研究所、中國科學院長春應用化學研究所的化學計量學研究小組將分子模擬與QSAR研究相結合，并直接用于指導實際的藥物合成，取得了很好的研究成果［16］。在QSAR研究中，化合物結構的拓樸表征是另一個重要的課題，如何采用圖論和數值方法來表征各種化合物分子，并將所得數值結果與實際量測的化合物的物理、化學和生物學特性連接起來，也是目前化學計量學研究的一個重要問題。我國的化學計量學研究工作者在此方面也做了不少有意義的工作［17］。

波譜化學是分析化學與有機化學家都十分關注的一個領域，怎樣利用現存波譜數據庫，如質譜、紅外光譜、核磁共振譜、色譜的保留時間庫以及吸收與發射光譜等為復雜分析體系進行快速定性定量分析，一直是分析化學家們努力的目標；而如何利用上述各種波譜為新合成的有機化合物定結構，則是有機化學家們手中必不可少的解析手段。計算機技術，其別是智能數據庫與化學專家系統技術為此提供了進行上述解析的新途徑。我國的化學計量學工作者在此方面也做了大量富有成果的工作。中國科學院上海有機化學研究所、中國科學院大連化學物理研究所、中國科學院長春應用化學研究所、中國科學院化工冶金研究所，南開大學、南京大學、東北師范大學、廈門大學、湖南大學等單位都先后建立了多種波譜的數據庫和專家系統［18］，如13C NMR譜圖數據庫和結構解析專家系統（ESESOC）、高效液相色譜專家系統、紅外、質譜數據庫與專家系統、ICP發射光譜專家系統等，他們用計算機進行各類波譜（包括核磁共振譜、質譜、紅外光譜等）模擬，并用聯合波譜庫和專家系統進行結構自動解析與推導，選擇各類儀器（色譜與光譜）的最佳量測和分離條件、進行各類波譜數據庫的知識開發，并在各類數據庫的網絡化上也做了大量工作［19］。

1997年，在國家自然科學基金委的全力支持下，由湖南大學與挪威Bergen大學合作，在張家界舉行了我國的第一次國際化學計量學會議，與會代表120多人，其中來自歐美及亞洲各地14個國家的境外代表60多人，會議的議題幾乎覆蓋了前述化學計量學研究的各個領域，還特別為化學計量學在工業中的應用開辟了一個專門議題。該會議已在國際化學計量學刊物“Chemometrics and Intelligent Laboratory Systems”出版了會議論文專輯［20］，收集了44篇會議，其中我國作者占了28篇，第一次較系統地向國際化學計量學界展示了我國的化學計量學研究的實力，說明我國的化學計量學研究已與國際接軌。

化學計量學誕生至今，已有近30年歷史，其發展前景亦是一個令人關注的問題。從分析化學與化學計量學的關系可以看出，化學計量學的發展將對分析化學產生深刻影響，已構成分析化學第二層次基礎理論和方法學的重要組成部分，特別值得提出的是，化學計量學的發展還將為分析儀器的智能化提供新理論和新方法，為新型高維聯用儀器的構建提供新思路和新方法，是21世紀分析儀器軟件主體化發展的新突破口。此外，隨著微型計算機和網絡技術的飛速發展，對于化學波譜庫的建立與檢索方法以及化學人工智能和專家系統的研究也將取得長足進步。在采用計算機網絡技術將多種波譜儀器連接的基礎上，將數值化計算技術（近年來化學計量學方法學發展的主體）與傳統的基于經驗的邏輯推理方法的有機結合，可望解決化合物結構自動解析的難題，并使得長期困擾分析化學家的混合物波譜同時定性定量解析成為可能。在分析化學領域中，化學計量學的發展前景十分誘人。另外，化學計量學與其他化學學科分支，如環境化學、食品化學、農業化學、醫藥化學、化學工程等學科，將產生更密切的聯系，得到更廣泛的應用。隨著各化學分支學科的發展，可以預期，化學計量學也將繼續得到更蓬勃的發展。

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