浅谈有机合成新进展
马江
(中国矿业大学 化工学院 江苏 徐州 221008)
摘要:简要介绍近几年有机合成的新进展,主要从有机合成新技术、有机合成方法及绿色有机合成的途径方面对有机合成进行综述。
关键词:有机合成 新进展 合成新技术 合成方法 绿色合成途径
0引言
有机合成是通过化学方法将若干原料转化成一种或多种产品的过程。它在化学学科中占有比较重要的地位,有机合成是发展非常快的一门科学,众多学者和教授对有机合成的研究及使研究成果应用于科学研究和我们的日常生活中,使我们的生活更加便捷,更加丰富多彩,我们的活质量随着有机合成的进步而逐步提升。有机合成也随着我们科技的进步,社会的发展而非常快速的发展着。
1 有机合成新技术
1.1超声波技术
近几年来,超声波作为一种新的能量形式用于有机化学反应,不仅使很多以往不能进行或难以进行的反应得以顺利进行,而且它作为一种方便、迅速、有效、安全的合成技术大大优越于传统的搅拌、外加热方法,广泛应用于医学、工业焊接、材料改性、废水处理甚至化学的各个领域,如分析化学、物理化学、生物化学、聚合物化学、电化学、光化学、环境化学和晶体化学等,并且具有缩短反应时间、提高反应产率、反应条件温和、反应选择性高和操作简单等优点。据研究为,超声波催化促进有机化学反应,是由于液体反应物在超声波的作用下,产生无数微小空腔.空腔内产生瞬时的高温高压,从而使反应速度加快,而且空腔内外压力十分悬殊,使空腔迅速塌陷、破裂,产生极大的冲击力,从而起到了激烈搅拌的作用,使反应物充分接触,提高反应效率。
1.2微波辐射技术
微波辐射(microwave irradiation,MWI)最早用于有机合成反应是在2O世纪60年代利用电磁波辐射脉冲进行丙烯酸酯、丙烯酸和异丁烯酸的乳液聚合。真正开始MWI技术在有机合成中的应用,始于加拿大学者,当年他们于1986年发现微波辐射下的4-氰基苯氧离子与
氯苄的Sn2亲核取代反应可以使反应速率提高124倍,并且产率也有不同程度的提高。这一发现引起了化学界的极大兴趣。自此,在短短的十几年里,微波辐射促进有机化学反应的研究已成为有机化学领域中的一个热点,并逐步形成了一门引人注目的全新领域。
2 有机合成方法
新型物理手段在有机合成中的应用受到化学家的关注,这方面的发展也很快,主要是对光催化、电催化、微波催化等方面的研究
2.1微波法
微波反应技术大致可以分为3种:微波密闭合成技术、微波常压合成技术和微波连续合成技术。微波反应由于具有反应速率快、副产物少、收率高及环境友好等优点,逐渐受到重视,并发展成为一个极具潜力的新领域MORE化学,即微波促进有机化学,也叫做微波诱导催化有机反应化学。近年来发展出一种新型的合成方法微波辅助水相有机合成法。
2.2光催化法
具有洁净无污染,反应速度快等特点,是当今研究的一个新领域。Maeda等采用简单的自组装方法在普通的石英玻璃毛细管中涂覆一层纳Ti02颗粒,获得了一种光催化氧化微反应器,具有高效性,在研究新的有机光反应机理方面有较好的应用前景。
2.3研磨法
研磨法具有反应条件温和、对环境污染小、催化剂可回收等优点,但目前人们对其作用机理不完全清楚。
2.4电催化法
电化学过程是洁净技术的重要组成部分,是到达绿色合成的有效方法,在合成化学中占有不可替代的地位。有机电合成一般可避免有毒试剂的使用,通常在常温、常压下进行。
3 绿色有机合成的途径
3.1开发“原子经济”有机合成反应
1991年Trost首先提出了原子经济性(AtomEconomy)的概念,即原料分子中究竟有百分之儿的原子转化成了产物。理想的原子经济性的合成反应应该是原料分子中的原子百分之百地转变成产物.不需要附加,或仅仅需加无损耗的促进剂,即催化剂。其可如图所示。
原子经济性合成反应: A+B ———— C(产物)+D(副产物)
C>>D .或D=O
3.2 开发新型高效催化剂替代传统的催化剂
许多有机合成工艺的革新,最主要的工作是争取在催化剂上有所突破,寻找到高效专一的催化剂。许多传统合成工艺的改进,开辟新的合成路线,往往都是催化剂的功劳。催化剂在有机合成的绿色化进程中可以说起着重要的作用。
3.3 改变有机合成中的原料及其来源
绿色化学的理想在于不再使用有毒、有害的物质,不再产生废物,不再处理废物,是一门从源头上阻止污染的化学。那么在有机合成中我们有必要尽量选用无毒无害的原料。
3.4 采用无毒无害的新型有机反应溶剂
众所周知,在传统有机合成中,有机溶剂因能很好地溶解有机物,保证物料混合均匀及热交换稳定而成为常用的反应介质。但有机溶剂的毒性、易挥发性和难以回收又成为对环境污染的主要因素. 目前可能解决的方法有:用含水的溶剂代替有机溶剂作为反应介质,但也有人提出,随着空气中溶剂污染的减少,大量污水的产生也是一个不可忽视的问题.此外也可以用超临界的液体为溶剂,这方面研究较多的有超临界二氧化碳。
4 结语
有机合成是一个极富创造性的领域,相关的新技术、新方法都在不断涌现。现代有机合成正朝着高选择性、经济、环保的方向发展,发展绿色化学成为热点。对传统的有机合成路线、方法等方面进行改进,成为科学探索的重点。另外,将有机合成化学与其它学科交差发展研究,也成为国内外学者关注的重点。相信在国内外学者不断努力和探索中,有机合成将会有更大的进展,有机合成会更多地造福于人类。
参考文献
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有机合成课程结课感想:
怀着十分好奇的想法选了这门课程,特别想了解我们日常生活中的一些日用品以及药品
的合成过程,通过对这门课程的学习,我对这些合成过程有了比较清晰的认识,感觉收获了许多东西,这应该归功于宗老师渊博的知识和独到的讲课方法。还有宗老师也经常给我们讲一些很有用的社会经验,这对我们以后的发展是很有帮助的。希望宗老师在以后的教学中能多讲一些这方面的东西。