1.活泼中间体与有机化学反应的机理
利用时间分辨技术和空间分辨技术原位，实时地研究有机化学反应活泼中间体（包括自由基、卡宾、激发态等瞬态物种）的结构及活性，阐明反应动态学及反应机制，指导人们设计新反应和新催化剂，以及控制化学反应的方向，提高化学反应的选择性。
2.分子聚集体化学
3.有机化合物结构与性能的关系及新分子设计、合成
这一命题是物理有机化学研究永恒的主题。现代光谱、波谱和显微技术的发展可以更准确地表征有机化合物的结构，化合物的结构决定性能，性能包括化学反应性、物理性能以及生命功能。阐明物质的构效关系，可以指导人们设计、合成具有特定功能的有机分子，应注意发挥有机合成化学的优势，设计合成新奇的、具有某种特性的分子，并带动相关领域的发展。
4.生命过程中的化学问题
化学生物学研究的核心问题是化学小分子与生物大分子的相互作用，进行化学生物学的研究，除了有机合成化学和分子生物学的知识外，还需要物理有机化学的理论和方法。生物有机化学很大程度上是研究蛋白质、核酸、糖及其他生物分子的物理有机化学。
5.计算化学和理论有机化学
近20年来，理论化学及计算化学迅速发展，许多有机化学问题都可以用计算化学的方法研究,例如，化学反应的过渡态、酶催化反应的机理、生物大分子的结构与功能的关系等。在此基础派生出分子力学和分子动力学模拟、分子图形学、计算机辅助分子设计等更加实用的计算技术，在有机化学研究中得到广泛和成功应用。(国家自然科学基金委员会化学科学部供稿)
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