1、綠色溶劑,a,2,綠色反應(yīng)條件,a,3,溶劑,反應(yīng)介質(zhì)、分離過(guò)程、制劑過(guò)程。 選用什么樣的溶劑？ 盡可能不使用輔助物質(zhì)，如須使用也應(yīng)是無(wú)毒無(wú)害的。 化工過(guò)程和實(shí)驗(yàn)室常用到有機(jī)溶劑。 綠色化學(xué)研究可完成相同反應(yīng)的無(wú)溶劑系統(tǒng)或無(wú)害溶劑系統(tǒng)。,a,4,一、無(wú)溶劑,反應(yīng)必須使用溶劑嗎？ 無(wú)溶劑化是解決溶劑污染的最佳方法 結(jié)合加熱、研磨、微波、光照等條件,a,5,反應(yīng)物呈液體狀、產(chǎn)物為固體,a,6,研磨法 （ball milling）,大大縮短反應(yīng)時(shí)間,a,7,a,8,微波法 無(wú)溶劑微波反應(yīng)是將反應(yīng)物分散擔(dān)載在氧化鋁或蒙脫土上，這些無(wú)機(jī)載體不吸收微波，可以使負(fù)載在其上的有機(jī)分子充分吸收微波能量，激活分子

2、從而大大加快反應(yīng)速度。,a,9,可以簡(jiǎn)化反應(yīng)步驟，加快反應(yīng)速度，提高產(chǎn)率和選擇性。 轉(zhuǎn)化率高，副產(chǎn)物少，后處理比傳統(tǒng)反應(yīng)較為容易。 無(wú)溶劑操作可與超臨界二氧化碳萃取等方法相結(jié)合，進(jìn)行后處理，減少有機(jī)溶劑使用量。 無(wú)溶劑反應(yīng)有一些局限性，部分反應(yīng)不能使用此方法，對(duì)于放熱劇烈的一些反應(yīng)，也很難使用無(wú)溶劑操作。,a,10,二、水溶劑,以水為溶劑的兩相催化方法 使用水溶性的均相催化劑，與有機(jī)反應(yīng)物組成兩相催化體系，在界面進(jìn)行反應(yīng)。 反應(yīng)條件溫和、活性高、選擇性好。 反應(yīng)產(chǎn)物易分離 避免有機(jī)溶劑對(duì)環(huán)境的污染,a,11,安息香縮合反應(yīng),Michael加成反應(yīng),a,12,形成C-O鍵,a,13,烯烴的氫甲酰

3、化反應(yīng),生產(chǎn)增塑劑用丁醇和異辛醇的最主要方法 80年代以前，使用溶于有機(jī)溶劑的Co或Rh催化劑 1984年德Ruhrchemie AG公司，水溶性HRh(CO)(TPPTS)3為催化劑的兩相體系。 TPPTS：間-三苯基膦三磺酸鈉,a,14,反應(yīng)完成后，產(chǎn)物存在于有機(jī)相，催化劑保持在水相，通過(guò)兩相分離，即可將催化劑與產(chǎn)物分開(kāi)，而不需要采用蒸餾方法分離回收催化劑。 銠-膦絡(luò)合物水溶液催化的丙烯氫甲?；磻?yīng)和有機(jī)溶劑 中進(jìn)行的均相催化相比，生成醛的選擇性由95%提高到99%，產(chǎn)物中正丁醛與異丁醛之比由1014提高到24以上。 每生產(chǎn)100kt丁醛，采用兩相催化體系比均相催化體系節(jié)約4kt丙烯，相應(yīng)

4、也節(jié)約大量合成氣，銠催化劑的消耗也顯著減少。,a,15,對(duì)兩相體系中長(zhǎng)鏈烯烴氫甲?；磻?yīng)的研究進(jìn)一步表明了水溶性有機(jī)金屬絡(luò)合催化劑的優(yōu)勢(shì)。因?yàn)殚L(zhǎng)鏈烯烴氫甲?；傻母咛既┓悬c(diǎn)很高，更難以用蒸餾的方法回收催化劑，因高溫下催化劑容易失去活性。 李賢均等采用RhCl(CO)(TPPTS)2、TPPTS和陽(yáng)離子表面活性劑組成的兩相催化體系，催化1-十二碳烯氫甲酰化反應(yīng)可以達(dá)到很高的活性和區(qū)域選擇性，生成的產(chǎn)物十三醛中正十三醛含量可高達(dá)95%。 這對(duì)合成直鏈醛、醇、酸等精細(xì)化工品是很有用的。反應(yīng)后兩相容易分離，催化劑保留于水層中可以循環(huán)使用。反應(yīng)過(guò)程中基本上無(wú)廢物排放，是環(huán)境友好的氫甲?；夹g(shù)，有希望取

5、代高壓鈷-膦絡(luò)合催化劑。,a,16,水溶液中銦催化反應(yīng),陳德恒20等首先報(bào)道了銦誘導(dǎo)在水中進(jìn)行的Barbie-Grignard反應(yīng),開(kāi)創(chuàng)了金屬銦這一較少被人利用的元素在水溶液中催化有機(jī)物轉(zhuǎn)化的研究。因誘導(dǎo)反應(yīng)不需要加入酸和其他促進(jìn)劑，也無(wú)需使用有機(jī)助溶劑，反應(yīng)在室溫下平穩(wěn)進(jìn)行。,In, 49，IIIA，銀白并略帶淡藍(lán)色 ，mp 156，d 7.3 g/cm3 (20)。很軟，能用指甲刻痕，比鉛的硬度還低,a,17,Paquette證明，銦可誘導(dǎo)-羥基-內(nèi)酯在水中立體選擇性地烯丙基化，產(chǎn)率較高（93%）。這可用于合成cembranoids 類化合物的重要中間體,銦是無(wú)毒的，不怕空氣氧化，容易通過(guò)

6、簡(jiǎn)單的電化學(xué)方法回收，因此可重復(fù)使用，保證排出的水無(wú)污染。 此外，當(dāng)采用此技術(shù)時(shí)，保護(hù)基和脫保護(hù)基，以及惰性氣體保護(hù)等均不需要，操作很方便。,a,18,形成C-C鍵,a,19,水溶液中自由基溴代反應(yīng),New Jersey技術(shù)研究所和其他大學(xué)合作開(kāi)發(fā)了一種多相反應(yīng)器（Multiphase reactor）,它使得藥物和特殊化學(xué)品制造中可用水作反應(yīng)介質(zhì)，避免采用有害的有機(jī)溶劑22。 這種技術(shù)已用于有機(jī)物在水溶液中進(jìn)行的自由基溴代反應(yīng)。對(duì)環(huán)氧化反應(yīng)已開(kāi)發(fā)出一種半連續(xù)的滴流床反應(yīng)器。這是消除揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOC）的從頭治理方法。,a,20,a,21,a,22,a,23,三、離子液體,由含氮、磷的有

7、機(jī)陽(yáng)離子和無(wú)機(jī)陰離子所組成，熔點(diǎn)低于100oC。 室溫離子液體：在室溫或室溫附近溫度（-30 50oC）下呈液態(tài)。 完全由離子構(gòu)成的有機(jī)物質(zhì)。 不同于電解質(zhì)溶液、經(jīng)典熔鹽。,a,24,a,25,a,26,離子液體的特性 導(dǎo)電性，溶解性 低蒸氣壓，不可燃 粘度比普通有機(jī)溶劑高12個(gè)數(shù)量級(jí) 電化學(xué)窗口寬 可設(shè)計(jì)、可選擇性 熔點(diǎn)、熱穩(wěn)定性、溶解性能、粘度、電導(dǎo)率等性質(zhì)可通過(guò)對(duì)陰或陽(yáng)離子的調(diào)整而改變,a,27,a,28,離子液體的分類,按陽(yáng)離子分 烷基銨陽(yáng)離子、烷基鏻陽(yáng)離子、烷基鋶陽(yáng)離子、N-烷基吡啶陽(yáng)離子、N,N-二烷基咪唑鎓陽(yáng)離子。 按陰離子分 多核陰離子：Al2Cl7-、Fe2Cl7-、Cu2C

8、l3-等 單核陰離子：BF4-、PF6-、NO3-、CH3CO2-等,a,29,離子液體的合成,直接法： 兩步法：,a,30,咪唑類離子液體的結(jié)構(gòu)通式,a,31,離子液體的應(yīng)用,有機(jī)合成、無(wú)機(jī)合成、電化學(xué)、化學(xué)分離等。 Friedle-Craft反應(yīng)、Diels-Alder反應(yīng)、縮合反應(yīng)、氫化反應(yīng)、氧化反應(yīng)。 用作溶劑 用作催化劑,a,32,用作溶劑,a,33,a,34,用作催化劑,a,35,離子液體固載催化劑,a,36,用作萃取劑,a,37,捕獲劑,a,38,a,39,四、超臨界流體,超臨界流體：物質(zhì)的溫度和壓力分別處在其臨界溫度和壓力之上時(shí)的一種特殊的流體狀態(tài)。,a,40,超臨界流體的特性

9、,（1）密度 對(duì)比溫度和壓力影響超臨界流體的密度。,物質(zhì)的溫度對(duì)其臨界溫度的比值 氣體所處實(shí)際狀態(tài)下的絕對(duì)壓力與其臨界壓力的比值,a,41,（2）粘度 隨溫度升高，氣體的黏度增大，而液體的黏度減少。 超臨界條件下，流體的密度與液體的密度接近。,a,42,（3）擴(kuò)散系數(shù)； 處于氣體擴(kuò)散系數(shù)和液體擴(kuò)散系數(shù)之間的一個(gè)很大范圍內(nèi)，隨溫度和壓力的變化有很大的變化。 臨界點(diǎn)附近，物質(zhì)在超臨界流體中的擴(kuò)散系數(shù)變得很小。 較高對(duì)比壓力下，各對(duì)比溫度下擴(kuò)散系數(shù)與壓力的乘積近似為常數(shù)。,a,43,（4）可壓縮性 （5）無(wú)毒和不燃性,a,44,超臨界流體用作反應(yīng)溶劑的優(yōu)點(diǎn) 可通過(guò)調(diào)節(jié)壓力來(lái)改變其密度，從而調(diào)節(jié)一些與

10、密度有關(guān)的溶劑性質(zhì)如介電性、粘度等，從而增大控制化學(xué)反應(yīng)的能力和改變化學(xué)反應(yīng)選擇性的可能性。 低粘度、高氣體溶解度、高擴(kuò)散系數(shù)，對(duì)快速化學(xué)反應(yīng)，尤其是擴(kuò)散控制化學(xué)反應(yīng)或包含氣體反應(yīng)物的反應(yīng)十分有利。 不可能再被氧化，理想的氧化反應(yīng)溶劑。,a,45,超臨界流體中的反應(yīng),均相反應(yīng),a,46,Diels-Alder反應(yīng),a,47,還原反應(yīng),a,48,自由基溴代反應(yīng) 甲苯的自由基溴代反應(yīng)曾用溴和NBS進(jìn)行過(guò)研究，結(jié)果表明當(dāng)用溴作溴代試劑時(shí)得到的是芐基溴（70%）和4-溴甲苯混合物；當(dāng)用NBS作溴代試劑時(shí)，甲苯定量轉(zhuǎn)化為芐基溴。,a,49,物料轉(zhuǎn)化,a,50,超臨界流體中酶的穩(wěn)定性,a,51,超臨界流體

11、中酶催化的反應(yīng),a,52,超臨界流體中的氧化還原反應(yīng),a,53,超臨界流體中的高分子聚合反應(yīng),a,54,聚合反應(yīng),a,55,超臨界流體萃?。⊿CFE）,CO2 Tc=304.256K，Pc=7.158MPa,a,56,從咖啡豆中脫除咖啡因,a,57,從植物中提取香精油,a,58,超臨界流CO2用作反應(yīng)溶劑的局限性 物質(zhì)在超臨界CO2中的溶解度 MW400的非極性有機(jī)物，如烷烴、芳烴、酮、醇等可溶。 高極性化合物如糖、氨基酸等則不溶。 聚硅烷和氟代聚合物可溶，其他聚合物不可溶。 鹽類不溶，不能用作離子間反應(yīng)的溶劑。 親電性的，會(huì)與路易斯堿發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，不能用作LB反應(yīng)物的溶劑。,a,59,固定化

12、溶劑（Immobolized Solvent）,MIT（麻省理工學(xué)院）的研究人員開(kāi)發(fā)了一類聚合物溶劑，這類溶劑與常規(guī)用于化學(xué)合成、分離和清除等過(guò)程中的溶劑有類似的溶劑化性能23。 這類溶劑是現(xiàn)在用于反應(yīng)和分離過(guò)程中的溶劑的聚合衍生物。 這種溶劑可用作反應(yīng)或分離的介質(zhì)。它們可用高級(jí)烷烴稀釋。 一些高聚或低聚物溶劑。例如四氫呋喃衍生物已經(jīng)合成出來(lái)了。,a,60,第八章 綠色轉(zhuǎn)化方法,a,61,綠色反應(yīng)條件,a,62,電化學(xué)方法,自由基反應(yīng) 傳統(tǒng)方法：使用過(guò)量的三丁基錫烷。原子使用率低，錫試劑有毒。 改進(jìn)：維生素B12催化、電化學(xué)還原,a,63,a,64,光波促進(jìn)有機(jī)反應(yīng),周環(huán)反應(yīng) 烯烴的光化學(xué)反應(yīng)

13、 芳香族化合物的光化學(xué)反應(yīng) 酮的光化學(xué)反應(yīng) 光氧化、光還原、光消除反應(yīng),a,65,周環(huán)反應(yīng),電環(huán)化反應(yīng),4n+2 電子數(shù)與4n 電子數(shù)成鍵旋轉(zhuǎn)方式相反 光照與加熱成鍵旋轉(zhuǎn)方式相反,a,66,a,67,烯烴的光化學(xué)反應(yīng),a,68,苯的光化學(xué)反應(yīng),a,69,a,70,酮的光化學(xué)反應(yīng),-斷裂, -斷裂,a,71,光氧化、光還原、光消除,a,72,二硫代保護(hù)基的可見(jiàn)光光敏裂解 傳統(tǒng)方法：重金屬催化 光催化,a,73,Friedel-Crafts反應(yīng)的光化學(xué)方法,為避免傳統(tǒng)Friedel-Crafts反應(yīng)的副反應(yīng)產(chǎn)物污染，Kraus開(kāi)發(fā)了一種新方法27，利用醛和醌的光化學(xué)中介反應(yīng)，合成苯并二氮雜卓(be

14、nzo- diazepine)，苯品(benzoepine)等環(huán)狀衍生物。,a,74,微波促進(jìn)有機(jī)合成,頻率在300MHz300GHz的電磁波 主要是加熱，但又不僅僅是加熱 反應(yīng)速度快、產(chǎn)率高、產(chǎn)品易純化 涉及有機(jī)化學(xué)各主要反應(yīng),a,75,a,76,a,77,超聲波促進(jìn)有機(jī)反應(yīng),頻率在20kHz1000MHz的聲波 超聲空化：在超聲波作用下激活或產(chǎn)生空化泡（微小氣泡或空穴）以及空化泡的振蕩、生長(zhǎng)、收縮及崩潰（爆裂）等亦系列動(dòng)力學(xué)過(guò)程。 均相、多相，主要是多相,a,78,a,79,多組分反應(yīng) 91, 349 (1854).,a,91,a,92,a,93,Synlett 2007, 318320,

15、a,94,Hantzsch 二氫吡啶合成,Synthesis of dihydropyridines by condensation of two moles of a -dicarbonyl compound with one mole of an aldehyde in the presence of ammonia. Dehydrogenation to the corresponding pyridine is accomplished with an oxidizing agent,A. Hantzsch, Ann. 215, 1, 72 (1882); Ber. 18, 1744

16、(1885); 19, 289 (1886).,a,95,a,96,a,97,a,98,Biginelli 二氫吡啶合成,Synthesis of tetrahydropyrimidinones by the acid-catalyzed condensation of an aldehyde, a -keto ester and urea,P. Biginelli, Ber. 24, 1317, 2962 (1891); 26, 447 (1893).,a,99, ,+ H+ -H2O,TM,a,100,Aldehyde building blocks,a,101,CH-Acidic car

17、bonyl building blocks,a,102,Urea-type building blocks,Combinatorial diversity in dihydropyrimidines,a,103,Passerini 反應(yīng),Formation of -hydroxycarboxamides on treatment of an isonitrile with a carboxylic acid and an aldehyde or ketone,M. Passerini, Gazz. Chim. Ital. 51, 126, 181 (1921).,a,104,a,105,Ugi

18、 反應(yīng),利用醛、胺、羧酸、異腈間的反應(yīng)一步合成-酰胺基酰胺的反應(yīng)。 Ugi反應(yīng)（亞胺）與Passerini反應(yīng)（醛）機(jī)理類似 綠色反應(yīng)，唯一的副產(chǎn)物是水 過(guò)去10多年里研究最多的反應(yīng)之一,Ugi, Angew. Chem. Int. Ed. 1, 8 (1962).,a,106,亞胺的生成、亞胺被酸質(zhì)子化、親電亞胺鹽和親核羧基陰離子對(duì)異腈的-加成、分子內(nèi)的?；D(zhuǎn)移,a,107,a,108,a,109,異腈參與的類似新反應(yīng),1999,a,110,Gewald 噻吩合成,Gewald, et al. Chem. Ber. 99, 94-100 (1966).,a,111,a,112,a,113,a,114,Asinger反應(yīng),Asinger, Angew. 68, 377，413 (1956).,a,115,七組分反應(yīng),a,116,全合成應(yīng)用,a,117,參考書(shū)目,a,118,串聯(lián)反應(yīng),兩步或更多步反應(yīng)連續(xù)發(fā)生，不經(jīng)中間產(chǎn)物的分離，直接得到最終產(chǎn)物的一連串反