21世纪物理有机化学的展望反应中间体的活性决定了反应的活性和机理，因此在物理有机化学几十年的发展历程中，对中间体的研究一直是极其重要的方面，但理论的研究最终要通过应用才得以体现价值，近年来物理有机化学的研究对象正渐渐地从传统的简单有机化学反应和纯理论转向具有潜在应用价值的研究，因此物理有机化学呈现与涌现的新兴边缘学科相互渗透的趋势，这为现代物理有机化学的新发展、新突破创造了前所未有的机遇，赋予了现代物理有机化学新的生命力。
3.1 向生命科学渗透，用物理有机化学的理论和方法研究生命过程
3.1.1 直接对生物大分子进行物理有机化学研究
Fersht在大会报告中提出了物理有机分子生物学的概念，他将物理有机化学的动力学和核磁共振方法用于蛋白质工程研究，确定了一些突变体蛋白酶折迭结构的中间体。B．S．
Green将单克隆抗体联结到蛋白质上，研究了它对蛋白质水解反应的催化作用。A．Minsky研究了多种化学抗癌药物对脱氧核糖核酸包装状态的影响，发现了药物毒性与它干扰脱氧核糖核酸包装状态的能力之间的关系。S．Axelsson通过测定11C/14C动力学同位素效应研究了β-酪氨酸酶和色氨酸酶的酶催化反应[5]。
3.1.2 生物模拟化学
Kluger介绍了以维生素B1二磷酸酯作为 α-酮酸脱羧酶的模型化合物所作的详细动力学和机理研究，发现了非常新奇的加成一质子转移-裂解机理。Sakata介绍了在模拟光合作用研究中如何控制电子转移的方向和速率，他们合成了一系列噗啉-苯醌和噗啉-碳60氧化-还原对，详细研究了取代基、立体化学及连接给体和受体间的σ-键和π-键对正向和反向电子转移速率的影响，并根据这些结果制成了在金表面具有良好的光电性能的自组装单层膜[6]。
3.1.3 理论计算方法在物理有机分子生物学领域的应用
D．Arad用分子力学计算讨论了与乳腺癌有关的抗原的蛋白质构象与其活性之间的关系 W．Aehle用力场及分子力学方法计算了枯草杆菌蛋白酶OPTICLEAN的培构，它与后来由x-衍射得出的结构非常接近。A．Goldblum用量子力学MNDO/H方法计算了HTV-1蛋白酶活性部位的电离能和质子结合能，发现与天然酶构型相同的对映体有较大的结合能中药对照品研究中心整理提供。
3.2 向材料科学和超分子化学渗透，设计具有潜在应用价值的新化合物
随着合成化学的不断发展，组合化学越来越引起各国学者的关注，通过自组装形成的化合物几乎涵盖了所有按化学价规则可以画出其结构的分子，这些超分子因其在结构和性能上表现出了特殊的性质，具有很大的研究价值。为了强化材料的某种功能以满足技术上的特殊要求，材料技术正向功能化方向发展，各种功能的新材料正在被研究、被制备、被应用 [3]，通过物理有机化学的研究可以为新材料的发展提供技术支持。
Stang介绍了一类新的大环分子方阵这类以过渡金属络合物与联吡啶、二氮杂芘、l，4-二氰苯等二配位配体通过自组装形成的超分子显示许多有趣的主客体相互作用。Stoddart介绍了一种有趣的纳米尺寸的分予机械原型rotaxane，它们是由以氢醌或萘酮为基本单元的大环聚醚与以联吡啶正离子为基本单元两头带有四芳基甲烷的哑铃型分子通过白组装形成的套圈型超分子[6]。Grubbs用环辛四烯以CpTi=CH2催化聚合得到了具有导电性的聚乙炔。黄耀曾等用全氟丁炔-2或全氟炔腈以π-二芳烃铬催化聚合得到了具有金属光泽的聚全氟丁炔或聚全氟炔腈，它们都具有导电性[3]。
综上所述，在20世纪，物理有机化学对反应中间体的研究比较深入，对照品研究中心整理提供大量学者对于反应机理及与之相关的理论研究作出了很大的贡献，这些都为物理有机化学的长足发展打下了基础。进入21世纪，以前人的研究为依托，更多的学者致力于物理有机化学在现代科学技术中的应用，因此物理有机化学越来越多的与其他学科交叉渗透，这将会给我们现代的社会带来更多的活力。
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