1、有机合成结课论文论文题目:绿色有机合成方法及应用专 业: 班级学号; 姓 名: 任课教师: 2013年12月23日第 1 页 共 4 页绿色有机合成方法及应用摘要 在人类文明史上，化学 对于提高人类的生活质量做出了巨大的 贡献，但是环境带来了污染，如何从源头上减少甚至消除污染的 产生成为人们研究的热点。 20 世纪 90 年代初初化学家提出了绿色化学的概念，其主要目的是从根本上降低，以致消除副产品或 废弃物的生成，从而达到保护和改善环境的目的。绿色化学的研究成果 对解决环境问题， 对于环 境和化工生产的可持续发展也有着重要的意义，本文试从绿色有机合成化学的基本原理，合成目标 ，以及 绿色合成途
2、径及其应等方面，探索绿色化学的发展趋势和研究方向， 阐述绿色合成方法的重要性 。关键词 绿色化学；有机合成；途径传统的化学合成方法已经对整个人类赖以生存的生态环境造成了严重的污染和破坏。多年来治理污染的经验告诉我们只注重末端治理的方法投资大、收效小，污染治理的观念已经由末端治理升华到以预防为主。近年来可持续发展的理念得到了足够重视提出了与传统治理污染不同的“绿色化学”概念它是从源头解决污染问题的一门科学。绿色化学时代的到来对有机合成化学提出了新的要求。1 绿色有机合成基本原理“原子经济性”是绿色化学的基本原理。原子经济性是指在有机合成反应中最大限度地利用原料分子中的原子，使原子能够结合到目标分
3、子之中，最终能够实现最低排放甚至零排放。传统的有机合成化学反应一般比较重视反应产物的产生率，忽略了副产物或废弃物的生成 1。与此相对，理想的“原子经济性”反应，应该是反应物完全转化到最终产物中，没有任何副产物和废弃物生成。实现“原子经济性”的目标是一个艰难漫长的过程。用“原子经济性”的原则去审视已有的化学反应努力并开发符合原子经济性”原则的新反应势在必行 2。2 绿色合成的目标及其方向绿色合成的目标实现符合绿色化学要求的理想合成；绿色合成的方向实现可持续发展。绿色化学所追求的目标是实现高选择性、高效的化学反应，极少的副产物，实现“零排放” ，继而达到高“原子经济性”的反应。显然，相对化学当量的
4、反应，高选择性、高效的催化反应更符合绿色化学的基本要求。化学作为生活的一个重要领域，在丰富人类物质需求和精神需求等方面，发挥着积极且不可替代的重要作用。但是在化学过程中产生和排放的对人类健康和对环境有害的原料和溶剂以及污染性废物，给人类的健康和生活环境带来了很大的负面影响。因此，绿色化学理念应运而生。其目的是最大限度的降低化学用品和产品对人类本身和生活环境的影响。绿色有机合成作为化学合成的一个重要组成部分，在绿色化学中居于举足轻重的地位。3 实现绿色有机合成的途径及其应用绿色有机合成在近些年的研究实现中不断得到改进和创新，其实现途径也有多种方法。3.1 选择对环境无污染的催化剂以最大限度地提高
5、原子的利用率。原子经济性可用原子利用率来衡量：提高原子利用率能够减少废物生成。所以在有机合成过程中，选择合成方法之时，不仅要考虑到理论生产率，还要考虑到在不同途径下原子的利用率，使原子的经济性得到充分体现。原子经济性的特点就是最大限度地利用原料和最大限度地减少废物的排放，例如环氧乙烷的合成 3。3.2 使用环境友好介质，改善合成条件。有机溶剂是在传统有机合成中最常用的反应介质，然而有机溶剂不可避免的存在着对环境有害的方面，例如有机溶剂的毒性以及其很难被回收。所以，一般理想的有机合成，以水为介质进行合成反应，或者可以用超临界液体为介质进行合成，或者可以离子液体为介质进行。当然，也可以在无溶剂存在
6、下进行等。水作为地球上最广泛自然资源，具有第 2 页 共 4 页无毒、廉价、易获取、不危害环境的优势。以水为介质来代替有机溶剂是有机合成中的一条可行的途径。虽然有机化合物在水中的溶解性一般很差，并且容易分解。但是以水作为介质，的确也可以使某些特定的有机化合物实现有机合成。例如环加成反应在水中进行的速率是在异辛烷中进行速率的 700倍。3.3 运用多步合成技术高效完成。在精细化学品的合成中，例如药物、农用化学品等，经常涉及到的是分离中间体的具有多个反应步骤 4。为了实现有机绿色合成，在研究中发现串联反应是非常有效的。串联反应包括两部分，即一瓶多步串联和一瓶多组分串联。一瓶多步串联类似生物体内的多
7、步链锁式反应，反应是在同一个反应器内从原料到产物多个步骤连续进行，不需要分离出中间体，同时也不会产生相应的废弃物，和环境保持协调友好；一瓶多组分串联是指反应至少涉及 3 种不同原料并在同一个反应器中进行，且每步反应都是下一反应的前提，原料分子的主体部分最终都融进到最终产物中，这些就是运用多步合成技术高效合成的反应方法。3.4 采用洁净的有机电合成。在近些年，有机电合成在医药、仿生合成等精细有机化工产品的有机合成方面有了重大突破，在化学合成中的地位越来越重要，受到的重视也越来越大。有机电合成是指以电化学方法合成有机化合物，涉及电化学、有机合成、化学工程等多个学科方面。从本质上来看，电极反应和普通
8、的催化反应都是电子得失的氧化还原反应。但二者的最大区别在于电机既是反应基底又起到了催化剂的作用 5。有机电合成过程是洁净技术的重要组成部分。由于电解时一般不会使用到危险试剂或有毒试剂，并且电极合成反映一般是在常温、常压下进行，所以使得有机电合成反应在绿色合成中显现出来特殊优势。3.5 发展和使用安全的化学品。发展和使用对人和环境无毒、无危险的溶剂和化学试剂，以及其他实用化学用品，是实现绿色合成最直接有效的途径。通过采取适当的手段可以使分子的毒性降低而不影响其化学功能。例如，人们开发的新型化工原料碳酸二甲酯，因其较高的反应活性和低微的毒性取代了含有剧毒的光气和硫酸二甲酯，被拥有了 21 世纪的“
9、绿色化工原料”的美誉。还有腈类化合物的毒性，认为是因为腈类分解生成氰离子而产生的 6。此时，如果利用有机化学合成反应，将腈的位进行取代，使其难以生成自由基进而产生了氰离子，便则可使毒性降低，同时反应功能却不会改变。3.6 超临界流体。超临界流体是指当物质温度及压力均处于临界点以上所形成的一种特殊状态的液体，是一种介于气态与液态之间的流体状态。虽然基本上仍是一种气态，但是不同于一般的气体，是一种特殊稠密的气态。以水为例：当水的温度和压强到达临界点(t=374.3，p=22.05MPa)之上时，就处于一种既不同于气态，也不同于液态和固态的新的流体态，也就是超临界态，称该状态的水为超临界水。超临界水
10、易溶有氧气，可以使氧化反应速率加快，还可将不易分解的有机废物快速氧化分解，可以说是一种绿色的“焚化炉” 7。超临界流体具有液体一样的密度、传热系数和溶解能力，还具有气体一样的低粘稠度和高扩散系数，而且只需要改变压力或温度就可以轻易控制流体的溶解能力以它为介质的合成速率。物质的溶解度在超临界流体中会受到压力和温度的影响，并且影响很大。所以在有机合成中，可以有效利用二氧化碳，因为由于二氧化碳临界温度和临界压力较低，且能溶解脂溶性反应物，还有低粘稠度、高扩散性特点，并且具有无毒、阻燃、廉价易得、可循环使用等优点，所以二氧化碳已经成为最常用的超临界流体 8。超流体二氧化碳可用于清洗各种精密仪器，也可以
11、代替氯氟碳化合物进行干洗处理，还可以处理被污染的土壤。超临界二氧化碳还可以轻易穿过细菌的细胞壁，并在其内部引起剧烈的氧化反应，从而杀死细菌。4 展望(1)加强化学反应基础理论研究 9。实验性的化学难以充分把握化学变化的本质,激光技术和计算机技术的发展及飞秒化学的开创,为在分子水平上直接观察化学反应、更准确地揭示现象与本质间的联系、建立更可靠的反应动力学提供了可能。量子化学和结构化学的进一步研究和发展,将会更第 3 页 共 4 页精确地描述物质分子结构与功能特性间的关系。所有这些将构成绿色有机合成健康发展的理论基础。(2)利用高新技术 10。用现代材料技术、膜技术、分离技术、超临界技术等为有机合
12、成提供绿色原料绿色催化剂和绿色溶剂以及高效的过程藕合技术。(3) 开发可再生资源。依赖矿物资源难以持续发展。利用现代生物技术开发利用可再生资源是绿色化学永恒的发展方向。5 结语绿色化学是化学学科发展的必然选择是知识经济时代化学工业发展的必然趋势 绿色有机合成的研究正围绕着反应 原料溶剂催化剂的绿色 化而展开而包括基因工程 细胞工程酶工程和微 生物工程在内的生物技术微波技术超声波技术以及膜技术等新兴技术也将大大促进绿色有机合成的发展。【参考文献】1刘万毅. 绿色有机化学合成方法及其应用M. 宁夏人民出版社 004.2黄培强. 绿色合成一个逐步形成的学科前沿J. 化学进展，999.9.3戴树桂.环
13、境化学M.北京:高等教育出版社,1996.4杜灿屏,刘鲁生,张恒.21 世纪有机化学发展战略M.北京:化学工业出版社,2001.5贡长生,张克立.绿色化学化工实用技术M.北京:化学工业出版社,2002.6杨海贤.绿色合成技术的新进展J.济南职业学院学报,2006,54(3).7戴树桂. 环境化学. 北京: 高等教育出版社,1996.8杜灿屏, 刘鲁生, 张恒. 21 世纪有机化学发展战略.北京:化学工业出版社, 2001, 12.9李美超, 徐志花, 马淳安等.有机合成中的绿色化学J.浙江工业大学报,2002,30( 5): 502504.10杨海贤. 绿色合成技术的新进展J.济南职业学院学报, 2006,54( 3):7677.11林国强, 陈耀全, 陈新滋,等.手性合成不对称反应及其应用技术.北京:科学出版社,2000.12谢红涛, 余瑞婷. 绿色化学与环境保护J .2006, 97( 8):139.13张青红等. TiO2 纳米晶光催化降解铬酸根离子的研究.高等化学学报,2001.14刘学. 绿色合成的研究与进展J.辽宁化工,2006,1(35):2629.15王小军, 宋卫锋.绿色化学在有机化学化工中的应用进展 J.甘肃化工,2006,1:13.
