7月18日，第54届国际化学奥林匹克在天津闭幕。闭幕式前，记者采访了IChO2022科学委员会委员张新行，听他揭秘这一国际化学领域顶级竞赛命题背后的故事。
张新行，IChO2022科学委员会成员，南开大学化学学院教授。他介绍，本次大赛命题组共有30多名成员，主要由南开大学化学学院的教授和北京大学、郑州大学、清华大学、中国科学技术大学、浙江大学、吉林大学、上海科技大学的化学教授组成。9个题目被科学委员会分成9个命题组。从2021年7月开始，经过一年的反复选题、构思、背景、科学讨论，最终确定在2022年7月初。
IChO2022以理论考试的形式进行，考试题目主要涵盖无机化学、有机化学、物理化学、结构化学、分析化学等。竞赛有九个问题。问题1到5涵盖了分析化学、无机化学和物理化学。第六题到第九题是有机化学题。
“这个比赛在中国举办，题目要体现中国特色。其中既有中国古代化学的辉煌成就，也有中国科学家在当代化学领域取得的辉煌成就。”张新行介绍，比如利用1000多年前中国人使用含铬黑釉制作精细瓷器的历史，考察了铬化学的应用；20世纪60年代，中国科学家首次合成了结晶牛胰岛素，用于研究蛋白质的合成和修饰。
他特别提到，第八个问题描述了手性螺环配体诱导的对映选择性合成。“目前我们临床上使用的药物，有一半以上是手性药物。2019年，南开大学周齐林教授团队因‘高效手性螺环催化剂的发现’获得国家自然科学奖一等奖。这一成就不仅是中国的荣誉，也是全人类的健康福祉。”展现中国化学对世界科技进步的杰出贡献。
此外，竞赛题还围绕全球对新型冠状病毒核酸定性和定量检测的需求、关键储能材料支撑的碳中和战略目标、多硫化物在锂硫电池中的重要作用、通过蛋白质的合成和修饰探索生命奥秘、天然产物全合成对人类生命健康的重大意义等展开。
“这9道理论题不仅是为了测试参赛选手的化学知识，也是为了让大家了解化学在人类文明中的重要作用，以及中国自古以来化学发展的显著成就。”张新行说。
IChO2022科学委员会审查文件
化学是一门以实验为基础的学科。受疫情影响，今年的比赛在云上举行。为了让参赛选手仍能体验到化学实验的操作，IChO2022引入了虚拟仿真实验和在线实验题。它采用计算机仿真和虚拟现实技术，实现了理论和实验的紧密结合，以“彩蛋”的形式为参赛者提供实验的乐趣，打破了时间和地域的限制。
据介绍，实验操作共有六个问题，包括阿司匹林的合成、乙酰二茂铁的合成、过氧化氢催化分解速率的测定等。，都是常规的化学实验操作，考验参赛选手的动手能力。
IChO2022已在天津关闭。为了让更多的化学爱好者和青少年参与到竞赛的魅力中来，缙云整理了竞赛题和委员会题分析，以飨读者:
第一部分提出了一种基于金纳米粒子的核酸视觉检测技术。金纳米粒子具有超高的消光系数，其独特的光学性质与粒子形状和分散性密切相关。在感染个体的靶核酸存在下，互补链核酸探针修饰的金纳米粒子聚集，使溶液颜色由红色变为蓝色，几分钟内即可实现定性定量检测。
解析:该问题涉及分析化学中颜色与吸收波长的关系、比尔-朗伯定律和标准加入法。
第二个问题是关于铬在化学反应和催化中的价态、颜色和配位方式的变化。
解析:结构化学和晶场理论的基础知识对于解决这个问题非常重要。
第三部分考察了二氧化碳捕集和转化的基础知识，介绍了类沸石咪唑骨架的基础知识和应用。
第四个课题从元素硫的制备入手，研究了SO2的返滴定定量分析。通过计算锂硫电池的工作时间，展示了这种电池的迷人潜力。接下来，针对当前锂硫电池的研究热点，提出了一些问题。
分析:电解液中多硫化物的形式对锂硫电池在充放电过程中的溶解-沉积反应有重要作用。不同构象对多硫化物离解平衡的影响是一个有趣但容易被忽视的化学问题。
第五个问题是关于氮氧化物之间的相互转化。我们可以称之为NOx。
解析:理解第五个问题中NOx相互转化的热力学和动力学，对于理解这些严重环境污染问题的产生和缓解具有重要作用。
第六个问题从另一个方面说明了叔膦试剂在催化中的应用。本文选取Rourke环加成反应作为一个典型的例子，展示了膦系催化剂的催化模式、如何引发不对称反应及其在天然产物合成中的应用。
第七个问题涉及蛋白质的合成和修饰。它是蛋白质生命中重要的活性有机分子。蛋白质的修饰或合成为探索生命的奥秘提供了独特的视角。然而，复杂蛋白质的合成极具挑战性。
第八个主题描述了手性螺环配体诱导的对映选择性合成。
第九题显示中草药提取物大叶仙茅内酯的全合成。
分析:本课题涉及这种天然产物的骨架的构建和从D-甘露醇构建其立体中心。有趣的是，被保护的D-甘露醇可以通过氧化裂解形成单一的手性嵌段，并且其立体化学可以在随后的转化中保持不变。
来源:缙云
