學科教育論文-有機合成實現(xiàn)綠色合成的途徑一、綠色合成的目標及其研究方向食往行等各方面需求中，發(fā)揮著積極的和不可替代的重要作用。然而無可諱言的是，由于在化學過程中以適當地使用對人類健康和對環(huán)境有害的原料和溶劑以及污染性廢物的大量排放，一些化學過程也給人類的健康和生活環(huán)境帶來了嚴重的不利影響。為此，人們相繼提出了綠色化學理念，其目的是在繼續(xù)發(fā)揮化學的積極作用的同時而將其危害人類健康和人類生存環(huán)境的負面影響減少到最小。有機合成作為化學合成的重要組成部分，在綠色化學中居于舉足輕重的地位；在綠色化學及其理念指導下，最終要實現(xiàn)綠色合成。綠色合成的目標應當是實現(xiàn)符合綠色化學要求的理想合成。1原子經濟性原子，使之結合到目標分子中，以實現(xiàn)最低排放甚至零排放。原子經濟性可用原子利用率來衡量：1002環(huán)境因子（）因子是以化工產品生產過程中產生的廢物量的多少來衡量合成反應對環(huán)境造成的影響。生的無機鹽等。顯然，要減少廢棄物使因子較小，其有效途徑之一就是改變經典有機合成中以中和反應進行后處理的常規(guī)方法。3環(huán)境商（）化學性質及其在環(huán)境中的毒性行為等綜合評價指標來衡量合成反應對環(huán)境造成的影響。因子，為根據廢物在環(huán)境中的行為所給出的對環(huán)境不友好度。值的相對大小可以作為化學合成和化工生產中選擇合成路線、生產過程和生產工藝的重要因素。環(huán)境友好的、資源有效的操作，快速、定量地把價廉、易得的起始原料轉化為天然或設計的目標分子。這正是綠色合成的目標。利用率、取代化學計量反應試劑（如在催化氧化過程中只以空氣中的氧氣作為氧源）、新的溶劑和反應介質、危險性試劑替代品（如使用固態(tài)酸以取代傳統(tǒng)的腐蝕性酸）、充分的反應過程、新型的分離技術、改變反應原料、新的安全化學品和材料、減少和最小化反應廢棄物的產生等。綠色合成的研究工作在不斷進行，幾種可行的途徑已隱約可見。1使用環(huán)境友好催化劑，提高原子利用率提高原子利用率，所以在選擇合成途徑時，除了考慮理論產率外，還應考慮和比較不同途徑的原子利用率。如環(huán)氧乙烷的合成：25。100。機汞化合物為原料在吡啶中進行，但操作過程較為復雜，原子利用率低。若以具有高反應活性的納米晶為催化劑，就可以直接以苯為原料，一步合成得到二聯(lián)苯。來合成的。這種方法，雖然催化劑（濃硫酸）價廉、活性高，但反應復雜，副產物多，且濃硫酸腐蝕設備、污染環(huán)境。如果以價廉易得、性質穩(wěn)定安全的苯磺酸為催化劑來合成就可以克服這些缺點，且產率可達986。的合成路線，縮短反應步驟，提高原子利用率。2使用環(huán)境友好介質，改善合成條件性和難以回收又使之成為對環(huán)境有害的因素。理想的有機合成，可以水為介質進行；可用超臨界液體為介質進行；可在無溶劑存在下進行；可以離子液體為介質進行等。地球上廣泛存在的一種天然資源，它價廉、無毒、不危害環(huán)境。盡管大多數有機化合物在水中溶解性很差，且易分解，但研究表明有些合成反應不僅可以在水相中進行，而且還具有很高的選擇性。最為典型的例子是環(huán)戊二烯與甲基乙烯酮發(fā)生的環(huán)加成反應，在水中進行較之在異辛烷中進行速率快700倍。殊狀態(tài)的流體，是一種介于氣態(tài)與液態(tài)之間的流體狀態(tài)。這種流體具有液體一樣的密度、溶解能力和傳熱系數，具有氣體一樣的低粘度和高擴散系數，同時只需改變壓力或溫度即可控制其溶解能力并影響它為介質的合成速率。在有機合成中，由于其臨界溫度和臨界壓力較低、且具有能溶解脂溶性反應物和產物、無毒、阻燃、價廉易得、可循環(huán)使用等優(yōu)點而迅速成為最常用的超臨界流體。比在溶液環(huán)境中的反應能耗低、效果更好、選擇性更高，又不用考慮廢物處理問題，有利于環(huán)境保護。例如，手性1萘酚與在液相氧化偶聯(lián)制得，但會產生醌類副產物。而以6為氧化劑反應就可以在固相進行，且可得到產率為95的聯(lián)二萘酚。室溫左右呈液態(tài)的含有機正離子的一類物質。例如，含烷基咪唑正離子的離子液體等。它們不僅可以作為有機合成的優(yōu)良溶劑，且具有難揮發(fā)等優(yōu)點，對環(huán)境十分友好。3采用潔凈的有機電合成毒試劑，且通常在常溫、常壓下進行，所以在綠色合成中獨具魅力。例如，實現(xiàn)自由基環(huán)化反應，常規(guī)的方法是使用過量的三丁基錫烷，過程中存在的問題是原子利用率低、使用和產生著有毒的錫試劑。然而，利用天然、無毒、手性的維生素12為催化劑進行催化反應，可在溫和、中性條件下完成。4運用高效的多步合成技術步驟反應。為實現(xiàn)綠色合成，近年來，研究發(fā)展的串聯(lián)反應是非常有效的。串聯(lián)反應包括有一瓶多步串聯(lián)和一瓶多組分串聯(lián)。前者是仿照生物體內的多步鏈鎖式反應，使反應在同一反應器內從原料到產物的多個步驟連續(xù)進行，無需分離出中間體，又不產生相應的廢棄物，和環(huán)境保持友好；后者是涉及至少3種不同原料的反應于同一反應器中進行，而每步反應都是下步反應所必需的，而且原料分子的主體部分都融進到最終產物中，這是一類高效的合成方法。5發(fā)展和應用安全的化學品學用品，是實現(xiàn)綠色合成最直接的一環(huán)。可以采取適當的手段使某一分子的毒性降低而不影響其功能。例如，腈類化合物的毒性，認為是由于腈類分解而生成氰離子產生的。若將腈的位進