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化工前沿技术第一章 化学合成技术 主讲人：周喜阳 主要讨论的五个问题： 1、新的合成方法； 2、新的催化技术； 3、一锅合成法； 4、生物化工合成法； 5、绿色化学合成法； 一、新的合成方法 一、新的合成方法 一、新的合成方法 一、新的合成方法 一、新的合成方法 一、新的合成方法 一、新的合成方法 一、新的合成方法 一、新的合成方法 一、新的合成方法 一、新的合成方法 一、新的合成方法 一、新的合成方法 一、新的合成方法 一、新的合成方法 一、新的合成方法 一、新的合成方法 一、新的合成方法 一、新的合成方法 一、新的合成方法 一、新的合成方法 一、新的合成方法 一、新的合成方法 一、新的合成方法 一、新的合成方法 一、新的合成方法 一、新的合成方法 一、新的合成方法 一、新的合成方法 一、新的合成方法 一、新的合成方法 一、新的合成方法 一、新的合成方法 一、新的合成方法 一、高新分离技术 一、高新分离技术 一、新的合成方法 二、新的催化技术 二、新的催化技术 二、新的催化技术 二、新的催化技术 二、新的催化技术 二、新的催化技术 二、新的催化技术 二、新的催化技术 二、新的催化技术 二、新的催化技术 二、新的催化技术 二、新的催化技术 二、新的催化技术 二、新的催化技术 二、新的催化技术 二、新的催化技术 二、新的催化技术 二、新的催化技术 二、新的催化技术 二、新的催化技术 二、新的催化技术 二、新的催化技术 三、一锅合成法 四、生物化工合成法 五、绿色化学合成法 五、绿色化学合成法 五、绿色化学合成法 4、酶催化 酶的定义：酶是生物体产生的具有特定催化功能的蛋白质。 酶的分类：单纯酶和结合酶。 单纯酶：单纯酶水解后只获得氨基酸。即单纯酶是由若干种氨基酸按照特定的序列，通过肽键（肽键是一种氨基酸的氨基与另一种氨基酸的羧基缩合失水而形成的键）结合而成的。 结合酶：结合酶是由蛋白质部分（酶蛋白）和非酶蛋白质部分（辅酶）结合而成的。辅酶可以是有机物（大多是B族维生素的衍生物），也可以是金属离子。单独的酶蛋白和辅酶都没有催化功能，只有当它们结合起来之后才具有催化功能。 酶催化剂除具有一般催化剂的共性外，还有如下一些特性： （1）催化效率高。酶催化反应比一般的非催化反应快108～1020倍，比一般的催化反应快107～1013倍。 （2）高度专一性。一种酶只对一种物质或一类物质起催化作用，原则上没有副反应。 （3）温和的反应条件。例如反应是在常温、常压下进行。强酸、强碱、有机溶剂、重金属、光辐射等，凡是能够破坏蛋白质的都会使酶失活。 （4）酶的活性可以调节和控制。酶的催化活性与底物（原料、反应物）的立体结构有关，如果底物中有抑制剂就可以降低酶的活性。抑制剂有两类：一类是它的结构与底物相似，因而在一定程度上占据了酶分子结构中的活性中心；另一类是它与酶的非活动中心结合，改变了酶的立体结构，从而降低了酶的活性 。 其它较为前沿的催化技术： 5、纳米粒子催化 6、超强酸超强碱催化 7、氟离子催化 8、晶格氧选择氧化 9、非晶态合金加氢催化 10、钛化合物催化 传统的有机合成是一步一步进行反应，步骤多、产率低、选择性差，且操作繁杂。一锅合成法可将多步反应或多次操作置于一锅合成，不再分离许多中间产物，因而具有高效、高选择性、条件温和等特点，是一种清洁的合成技术。 (5)缩短工艺流程。 一个很典型的例子是对氨基苯酚（PAP）的合成。 旧的化学方法: 三步反应，用到乙醇钠、铁/盐酸等试剂，危险且污染大。 电化学方法： 重排在反应过程中自动发生，产率高，清洁，高效。 (6)电化学合成覆盖几乎所有类型的有机氧化还原反应，发展前景光明。 有机电化学合成的反应途径： 因为是电化学反应，所以反应途径都是如下过程 (1) 粒子由溶液本体向电极表面传递，并在电极表面发生反应 (2) “电极/溶液”界面上的电子转移。 (3) 产物脱附，向本体转移。 根据反应的特征，我们又可以将反应分成下面两种类型： 直接电合成 B. 间接电合成 总结 显然……. ?有机电化学与其它方法相比，有很多的优势。 虽然…… ?由于历史原因和目前研究力量的不足，有机电化学正处在发展的低谷期。 既然…… ?有机电化学确实有它的独到之处，而且更加符合世界发展“环保、高效”的要求。 必然…… ?有一天，有机电化学将会越来越多地造福于人类；成为一门强大的交叉学科。 4、等离子体化学合成 等离子体化学随着当代高技术的发展而生，作为交叉学科的前沿研究领域，经短短20 年以上的发展，目前已在化学合成、新材料研制、精细化学加工、表面处理等领域开拓出一系列新技术、新工艺，大大丰富了化学的研究内容。 物质的第四态———等离子态 1879 年，英国物理学家克鲁克斯在研究了放电管中“电离气体”的性