绿色有机合成的应用.docVIP

绿色合成技术的新进展 摘 要: 绿色化学是21 世纪化学化工研究的重要研究方向, 是实现可持续发展规律的重要保障。绿色合成,作为当代有机合成发展的一个重要学科前沿, 已成为化学发展的一个方向。该文介绍了绿色合成的含义及基本要点并综述了近年来国内外绿色合成研究的一些新进展。 关键词: 绿色合成；含义；方向；途径；进展 在自然科学的发展过程中, 有机合成起着巨大的推动作用, 对人类的生产和生活具有不可估量的意义?? 药物、化肥、人造纤维、洗涤剂、杀虫剂、保鲜剂、染料以及具有各种性能的现代材料等, 无一不是有机合成的产物。可以说, 当今国计民生的各个方面, 科学研究的不同领域, 都离不开有机合成的产品。但是, 在人类物质生活不断提高和工业化高度发展的同时, 大量的工业和生活排放物却反过来使全球性环境污染日益加剧和资源急剧减少, 人类社会的可持续发展受到极大的威胁, 这就使化学家面临新的挑战, 要去探索、研究对人类健康和环境较少或没有危害的绝色化学。各国政府, 学术界纷纷呼吁采取措施从根本上预防和控制污染。1996 年, 美国设立了“总统绿色化学挑战奖”, 用来奖励利用化学原理从根本上减少化学污染取得的成就。 为此, 人们提出了绿色化学的概念, 有机合成作为化学合成的重要组成部分, 在绿色化学中居于举足轻重的地位, 在绿色化学及其理念指导下, 最终要实现绿色合成。 1　绿色化学的含义及原理 近年来, 社会的可持续发展及其所涉及的生态、环境、资源、经济等方面的问题愈来愈成为国际社会关注的焦点, 被提到发展战略的高度。绿色化学、绿色合成、洁净技术、环境友好过程等已成为使用率很高的词汇。绿色化学是当今国际化学科学研究的前沿学科之一, 其目标是把传统化学和化工生产的技术路线从“ 先污染, 后治理”变为“从源头上根除污染”。在有机化学中应用绿色化学的洁净技术, 即是绿色合成的重要任务。它包括如下几个方面的途径: ( 1) 采用无毒无害的原料和试剂；( 2) 在无毒无害的反应条件( 溶剂、催化剂等) 下进行；( 3) 使化学反应具有极高选择性, 极少的副产物, 甚至达到“原子经济性”的程度, 即在获取新物质的转化过程中充分利用每个原料原子, 实现“零排放”；( 4) 产品应是对环境无害的。本文就近年来国际上绿色合成技术研究发展趋势作简要介绍。 1. 1　含义 绿色有机合成是指采用无毒、无害的原料、催化剂和溶剂, 选择具有高选择性、高转化率, 不生产或少生产副产品的对环境友好的反应进行合成, 其目的是通过新的合成反应和方法, 开发制备单位产品产污系数最低, 资源和能源消耗最少的先进合成方法和技术, 从合成反应入手, 从根本上消除或减少环境污染。 1. 2　研究的内容 绿色化学是对传统化学的挑战, 是对传统化学思维方式的更新和发展, 因此, 绿色化学的研究内容是从反应原料、反应条件、转化方法或开发绿色产品等角度进行研究, 打破传统的化学反应, 设计新的对环境友好的化学反应。包括: （1）使用无毒无害的原料; （2）利用可再生资源; （3）新型催化剂的开发研究; （4）不同反应介质的研究; （5）寻找新的转化方法; （6）设计对人类健康和环境安全的化学产品。 1. 3　绿色合成的目标 绿色合成的目标, 应当是符合绿色化学的要求,实现理想的合成。实现理想的合成, 有两个定量的指标: 其一是原子经济性; 其二是E 指数。 ( 1) 原子经济性 原子经济性概念是化学家T rost 提出的, 认为高效的有机合成应最大限度地利用原料分子的每一个原子, 使之结合到目标分子中, 即原料分子尽可能百分之百地转变为产物, 不需要附加, 或仅仅需要无损耗的催化剂, 使排放接近零。合成中原子的经济性, 可用原子利用率来衡量: 原子经济性/ % = ( 预期产物的分子量/ 反应产物的原子量总和) ×100 % 原子经济性这一概念, 引导着人们在设计合成途径中, 如何经济地利用原子,避免使用保护基团, 避免离去基团产生, 从而保持与环境友好。 ( 2) E 指数 E 指数是化学家Sheldon 提出来的。它是从化工生产中的环保、高效、经济角度出发, 通过化工流程的排废量来衡量合成反应的。 E 指数= 废弃物( kg) / 预期产物( kg) 这里的废弃物是指预期产物之外的任何副产物, 包括反应后处理过程产生的无机盐。显然, 要减少废弃物使E 指数较小, 很重要的一方面是改变许多经典有机合成中以中和反应进行后处理的常规方法。 ( 3) 理想的合成 单纯用原子经济性和E 指数这两个概念去评价合成反应是否理想是不够全面的, 至少还应考虑到废弃物对环境的危害程度及单位时间单位反应器体积生产物质量。为此, Wender 教授对理想合成作出了完整的定义: 一种理想( 最终是有效的) 合成是