袁學(xué)玲,盧鵬祥

(中國礦業(yè)大學(xué)化工學(xué)院,江蘇,徐州,221008)

現(xiàn)代有機(jī)合成方法和技術(shù)的最新進(jìn)展

袁學(xué)玲,盧鵬祥

(中國礦業(yè)大學(xué)化工學(xué)院,江蘇,徐州,221008)

本文針對(duì)有機(jī)合成的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)對(duì)現(xiàn)代極具發(fā)展前景的有機(jī)合成方法及技術(shù)進(jìn)行了綜述,同時(shí)結(jié)合各種技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r及最新進(jìn)展與突破,對(duì)其前景作了簡要概述。

非均相反應(yīng),綠色有機(jī)合成,波促進(jìn)的有機(jī)合成,不對(duì)稱合成,有機(jī)光化學(xué)合成

1 非均相反應(yīng)

1.1 相轉(zhuǎn)移催化反應(yīng) 以往對(duì)于非均相條件下的有機(jī)合成反應(yīng)往往不容易進(jìn)行,或存在反應(yīng)速度慢、效果差、反應(yīng)不完全等缺點(diǎn)。但是,相轉(zhuǎn)移催化這一有機(jī)合成方法的出現(xiàn),很好的克服了這一難題。

1.2 固相有機(jī)合成 近年來隨著各種類型樹脂的發(fā)明,固相有機(jī)合成技術(shù)憑借其高轉(zhuǎn)化率及操作簡便等優(yōu)勢(shì)有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。

2 綠色有機(jī)合成

2.1 高效、無毒的溶劑和助劑

2.1.1 非傳統(tǒng)溶劑 有機(jī)溶劑因其對(duì)有機(jī)物具有良好的溶解性。但有機(jī)溶固相合成的劑的較高的揮發(fā)性和毒性成為有機(jī)合成造成污染的主要原因。因此新型綠色反應(yīng)介質(zhì)代替有機(jī)溶劑成為綠色化學(xué)研究的重要方向。目前,水、超臨界流體、離子液體、仿酶化學(xué)和含氟溶劑作為反應(yīng)介質(zhì)的有機(jī)合成在不同程度上已取得了一定的進(jìn)展。

2.1.2 無溶劑有機(jī)合成 研究發(fā)現(xiàn),在固態(tài)下能夠進(jìn)行的有機(jī)反應(yīng)大多數(shù)較溶液中表現(xiàn)出高的反應(yīng)效率和選擇性。無溶劑有機(jī)合成具有高選擇性、高產(chǎn)率、工藝過程簡單和不污染環(huán)境、能耗少和無爆炸性等優(yōu)點(diǎn)。

2.2 綠色催化劑 據(jù)統(tǒng)計(jì),在化學(xué)工業(yè)中,80%以上的反應(yīng)只有在催化劑作用下才能獲得具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的反應(yīng)速率和選擇性。新的催化材料是創(chuàng)造新催化劑的源泉,也是提高原子經(jīng)濟(jì)性、開發(fā)綠色合成方法的重要基礎(chǔ)。近年來,綠色催化劑的研究主要有綠色固體酸堿催化劑、分子篩催化劑、生物酶催化劑等。

2.3 綠色合成原料 原料選擇是綠色化學(xué)的決定性步驟。

2.4 設(shè)計(jì)高效合成方法

2.4.1 一鍋反應(yīng)、串聯(lián)反應(yīng)合成 一鍋合成就是將一個(gè)多步反應(yīng)或多次操作至于“一鍋”完成,過程不需分離許多中間產(chǎn)物。一鍋合成法具有以下特點(diǎn)：高效性、高選擇性、反應(yīng)條件溫和,操作簡潔方便。這種方法能夠容易地合成常規(guī)方法難以合成的目標(biāo)分子。

2.4.2 有機(jī)電化學(xué)合成 有機(jī)電合成的一個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)就是通過調(diào)節(jié)電極的種類、電解質(zhì)、電解條件可以控制有機(jī)電合成反應(yīng)。有機(jī)電合成可以在溫和的條件下進(jìn)行,用電子代替那些污染環(huán)境的氧化劑和還原劑。

3 波促進(jìn)的有機(jī)合成

3.1 超聲波 超聲波可以加速化學(xué)反應(yīng),促進(jìn)有機(jī)合成。如今,超聲波已被廣泛應(yīng)用于化學(xué)、醫(yī)學(xué)、廢水處理等諸多領(lǐng)域,超聲波在有機(jī)合成中的應(yīng)用呈蓬勃發(fā)展之勢(shì),成為有機(jī)合成的重要技術(shù)之一。

3.2 微波 微波在有機(jī)合成領(lǐng)域中的應(yīng)用給有機(jī)反應(yīng)的研究注入了新的思維。微波照射可以不通過容器傳熱,而直接進(jìn)行加熱反應(yīng)的溶劑和反應(yīng)物,不但加熱速度快于傳統(tǒng)加熱方式,而且很多反應(yīng)可以在無溶劑條件下進(jìn)行,符合綠色化學(xué)的要求。

4 多組分反應(yīng)

多組分反應(yīng)可以實(shí)現(xiàn)快速大量的合成具有結(jié)構(gòu)多樣性和復(fù)雜性的化合物和建立相應(yīng)的化合物庫,引起藥物專家們的關(guān)注。

5 其他

5.1 不對(duì)稱合成 手性是構(gòu)成生命物質(zhì)的基本屬性。手性物質(zhì)的獲得非常重要,除來自天然外,人工合成也是一種重要的途徑。不對(duì)稱合成是有機(jī)合成化學(xué)的前沿領(lǐng)域,也是最近 20年內(nèi)發(fā)展最迅速最有成就的領(lǐng)域。它比對(duì)映體拆分法更直接、更經(jīng)濟(jì)。

5.2 有機(jī)光化學(xué)合成 近年來,隨著有機(jī)波譜分析手段的完善和各種紫外光源的出現(xiàn),有機(jī)光化學(xué)合成打破了從前的緩慢發(fā)展?fàn)顟B(tài)。

5.3 元素有機(jī)化合物在有機(jī)合成中的應(yīng)用 元素有機(jī)化合物發(fā)展迅速。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的元素有機(jī)化合物在性質(zhì)、制備和用途上有其獨(dú)特之處,尤其是它們?cè)谟袡C(jī)合成中發(fā)揮著極其重要的作用,為有機(jī)合成提供了許多新的合成方法和新的合成試劑。如有機(jī)硅、有機(jī)磷、有機(jī)硼、有機(jī)硫等。

5.4 生物催化 生物催化是指利用酶或有機(jī)體作為催化劑進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的過程,也稱生物轉(zhuǎn)化。生物催化在有機(jī)合成中快速發(fā)展,尤其是在不對(duì)稱合成中應(yīng)用價(jià)值更加突出。其原因與生物催化的特點(diǎn)有關(guān)。

[1]郭生金.有機(jī)合成新方法及其應(yīng)用 [M].中國石化出版社, 2007.6：97.

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