绿色有机化学研究进展
浅谈绿色有机合成的研究现状与展望
浅谈绿色有机合成的研究现状与展望绿色有机合成是一种以可持续发展和环保为目标的有机化学合成方法,它致力于降低化学合成过程对环境的影响,并减少对有毒或不可降解的化学试剂的使用。
随着社会对环保意识的不断提高,绿色有机合成逐渐成为有机合成领域的研究热点。
本文将就绿色有机合成的研究现状与展望进行浅谈。
绿色有机合成的研究现状1. 催化剂的研究在传统有机合成中,许多反应需要使用大量的金属催化剂,这些金属催化剂在合成反应中通常会产生大量废弃物,对环境造成负面影响。
绿色有机合成研究中,催化剂的设计和开发成为一个重要方向。
有机合成中常用的金属催化剂如铜、镍、钯等,绿色有机合成的研究者们致力于设计高效、低毒性、可再生利用的金属催化剂,以减少对环境的污染。
2. 可替代溶剂的研究传统有机合成中常使用的溶剂如二甲苯、甲苯等对环境具有一定的危害性,并且很难被分解。
绿色有机合成研究中,开发可替代溶剂成为一个重要的课题。
在水中进行有机合成反应,可以减少对有机溶剂的使用,减少废弃物的产生,是一种环保的合成方法。
一些可再生的天然产物如乙醇、丁醇等也被广泛用于绿色有机合成中。
3. 生物催化法的研究生物催化法是一种利用微生物或酶催化合成有机化合物的方法,它具有原料来源广泛、废弃物少、无机溶剂、反应条件温和等特点,是一种典型的绿色合成方法。
绿色有机合成研究中,生物催化法的研究备受重视,例如利用酶催化合成高附加值化合物等。
4. 可再生资源的利用绿色有机合成研究中,可再生资源的利用成为一个研究热点。
利用生物质、植物提取物等可再生资源进行有机合成反应,既可以减少对不可再生资源的需求,又可以减少对环境的污染,具有重要的环境保护意义。
1. 绿色催化剂的研究未来,绿色有机合成研究中,将继续加大对绿色催化剂的研究力度,开发更加高效、低毒性、可再生利用的催化剂是一个重要方向。
4. 绿色有机合成的工业化应用绿色有机合成虽然在学术界已经取得了一定的进展,但是在工业生产中的应用还需要进一步加强。
有机合成中的绿色化学原理与实践
有机合成中的绿色化学原理与实践随着环境保护和可持续发展意识的增强,绿色化学作为一种环境友好型的合成化学方法逐渐被广泛应用于有机合成领域。
本文将介绍有机合成中的绿色化学原理与实践,并探讨其在减少环境污染和资源消耗方面的重要作用。
一、绿色化学的基本原理绿色化学是一种以降低或消除对环境和人体健康的危害为目标的合成化学方法。
其基本原理包括以下几个方面。
1. 最小化废物产生:传统的有机合成过程中常常伴随着大量的废弃物生成,给环境带来严重污染。
绿色化学通过精确控制反应条件、合理选择反应物和催化剂,最大程度地减少废物产生。
2. 节约原料和能源:有机合成常常依赖于大量的原料和能源输入,造成资源的浪费。
绿色化学倡导从可再生资源中获取原料,通过优化反应条件和催化剂的设计,提高反应效率,减少能源消耗。
3. 使用可再生的溶剂:传统有机合成常常使用有机溶剂,如二氯甲烷、二甲基甲酰胺等,这些溶剂具有毒性和污染性。
绿色化学鼓励使用可再生的溶剂,如水、离子液体等,减少对环境的负面影响。
二、绿色合成方法的应用绿色化学的原理在有机合成中得到了广泛应用,下面将介绍几种常见的绿色合成方法及其应用。
1. 催化剂的应用:催化合成是一种高效的有机合成方法,它可以在较低的温度和压力下实现化学反应。
与传统合成方法相比,催化合成方法显著减少了废物产生和能源消耗。
常见的催化剂包括金属催化剂、生物催化剂等。
2. 微波辐射合成:微波辐射在有机合成中的应用已经成为一种绿色、高效的合成方法。
微波辐射具有快速、高效、选择性强等特点,可以缩短反应时间,提高产率,减少副产物的生成。
3. 绿色溶剂的选择:选择合适的溶剂对于绿色合成至关重要。
例如,水作为一种无毒、廉价、可再生的绿色溶剂,在许多有机合成反应中取得了显著的应用。
此外,离子液体等可再生溶剂也成为绿色合成的研究热点。
4. 生物催化合成:生物催化合成是一种利用生物催化剂(如酶)催化有机化合物合成的方法。
与传统的有机合成方法相比,生物催化合成可避免使用有机溶剂和高温高压条件,减少废物产生,具有环境友好性和高效性。
绿色化学的研究进展及前景
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刘永辉, 李静
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多地 关注。 文分 别从 绿 色化 学 的定 义、 究进展及 其 前景 等 方面对 绿 色化 学进 行 了阐述 , 点论述 本 研 重 了实现 绿 色化 学的方 法和 途径
有机化学2011-绿色化学试剂过氧化氢在有机合成中的应用研究进展
2011年第31卷有 机 化 学V ol. 31, 2011 * E-mail: qingl z ng@Received July 8, 2010; revised October 25, 2010; accepted December 30, 2010.国家自然科学基金(No. 20672088)、国家人力资源与社会保障部2010年度留学人员科技活动项目择优资助(优秀类项目)、成都理工大学优秀创新团·综述与进展·绿色化学试剂过氧化氢在有机合成中的应用研究进展刘 洋b 曾庆乐*,a ,b 唐红艳b 高 珊b杨治仁b 张 颂b 刘建川b(a 成都理工大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室 成都 610059)(b 成都理工大学材料与化学化工学院 成都 610059)摘要 综述了近十年来绿色化学试剂过氧化氢在合成亚砜、砜、环氧化物、醇、酚、醛、酮、酸、酯、卤代物等各种有机化合物中的研究进展, 也论述了一些新的合成反应介质体系, 如离子液体、氟相、超临界流体等绿色介质与过氧化氢结合在有机合成中的应用, 希望能促进绿色化学技术的研究与应用, 促进化学的可持续发展. 关键词 绿色化学; 过氧化氢; 有机合成; 进展; 离子液体; 氟相; 超临界流体; 环境保护Progress on Organic Synthesis Using Hydrogen Peroxide as a GreenChemical ReagentLiu, Yang b Zeng, Qingle *,a ,b Tang, Hongyan b Gao, San bYang, Zhiren b Zhang, Song b Liu, Jiangchuan b(a State Key Laboratory of Oil and Gas Reservoir Geology and Exploitation , Chengdu University of Technology , Chengdu610059)(bCollege of Materials , Chemistry and Chemical Engineering , Chengdu University of Technology , Chengdu 610059)Abstract The developments of organic synthesis using hydrogen peroxide as a green chemical reagent are reviewed in synthesizing various organic compounds, such as sulfoxides, sulfones, epoxy compounds, alco-hols, phenols, aldehydes, ketones, carboxylic acids, esters and halides in recent ten years. The applications of hydrogen peroxide combining with some new classes of green reaction media including ionic liquids, fluor-ous phase solvents, and supercritical fluids in organic synthesis have also been described. We hope that more green technologies using hydrogen peroxide in place of unsustainable ones could be worked out and applied. Keywords green chemistry; hydrogen peroxide; organic synthesis; progress; ionic liquid; fluorous phase; supercritical fluid; environment protection人类作为美丽自然的一部分, 自诞生之日起就不断的认识和改造着自然. 人类创造了文明, 也严重的破坏着自然[1]. 事物的量变与质变, 如现有事物和新事物的消亡与产生、增减、分布的改变等是人类得以影响自然的一个本因. 化学就是这样的一种重要工具, 自其出现伊始, 发展所涉及的领域越来越多, 成为社会发展的最重要的基础之一; 在不断满足着人类需求的同时, 也产生了触目惊心的破环作用, 惨痛的环境污染和生态灾难比比皆是[2]. 自DDT(双对氯苯基三氯乙烷) 1874年被发明和1939年应用以来, 因其对生态造成严重破坏以及对人类健康造成重大危害而被禁用[3], 成为化学发展的一个典型的“DDT 模式”. 在我国, 近年来因化学污染N o. 7 刘洋等:绿色化学试剂过氧化氢在有机合成中的应用研究进展987导致的癌症高发村事件也频有报道[4]; 而一些企业尤其是建在一些边远地区的冶炼厂、化工厂, 肆意排污, 对生态、环境的破坏以及对人民生命财产的侵害更具严重性、隐蔽性和深远性. 我国环境形势十分严峻, 必须加强环境保护[5]. 事物的存在与发展是在一个特定的环境下进行的, 环境所含因素的变化尤其是突变与剧变可能超出事物的调节与适应极限而使其损害或消亡. 如果说物种的灭绝是因为不能适应环境, 那么人类的命运将取决于能否保护环境.化学污染容易, 治理难, 有些污染后果往往是不可逆的. 绿色化学的提出正是基于要解决这一问题. 绿色化学, 又可称环境无害化学、环境友好化学、清洁化学. Sheldon将其定义为: 在制造和应用化学产品时应有效地利用(最好是可再生的)原料, 消除废物和避免使用有毒的和/或危险的试剂和溶剂[6]. 他还首次提出环境因子(E)、原子效率(AE)和环境商(EQ), 并引入作为评价化学反应是否“绿色”的量化依据[7,8]. “绿色化学”的提出标志着人类对运用化学手段认识和改造自然方式的飞跃. 1990年, 美国通过《污染预防法》, 1995年设立“总统绿色化学挑战奖”; 1999年, “英国皇家化学会”的《绿色化学》杂志创刊; 在我国, 1995年确立了《绿色化学与技术》的院士咨询课题[9], 2008年设立环境保护部.化学的可持续发展应得到学术界的广泛关注; 产业界应该用更为“绿色”工艺进行技术升级; 教育界应及时将相关成果写入教科书、纳入教学内容; 化学工作者作为化学工具的具体操纵者应该有强烈的责任感, 秉持绿色化学的理念, 在运用化学手段时, 慎思慎行.1 过氧化氢简介过氧化氢(H2O2), 其水溶液称为双氧水. 氧原子采取不等性的sp3杂化轨道成键, 分子为共价极性分子, 立体结构处在犹如半展开书的两页纸上(Figure 1), 熔点-0.4 ℃, 沸点150 ℃; 其化学性质主要表现为一定的酸性、氧化性、还原性和不稳定性[10,11]. 过氧化氢在酸性介质中的氧化性比在碱性介质中的强, 还原性则相反[12]. 金属离子等杂质能催化分解过氧化氢[13]. 过氧化图1H2O2的分子结构Figure 1The chemical structure of H2O2氢在反应中分解产物为无毒害的水和氧气, 是一种重要的绿色化学试剂[14].过氧化氢在自然界的植物、动物等中有少量存在. 如放屁甲虫利用催化分解体内的过氧化氢来保护自己[15]. 过氧化氢最早于1818年由Thenard报道, 是用硝酸酸化过氧化钡制备(Eq. 1). 目前, 全世界每年的过氧化氢产量已超过了220万吨[16], 其中95%以上是由20世纪40年代开始商业化的蒽醌自氧化法(AO)制备(Scheme 1). 最近有报道用酸处理的碳载体Au-Pd纳米催化剂催化O2和H2直接合成过氧化氢取得了重大进展[17], 该方法不但经济, 而且避免了AO法污染大, 耗能高的缺点.(1)Scheme 1过氧化氢广泛用于纺织、化工、造纸、环保、电子、食品、卫生、军工等几乎所有行业[18], 尤其是化学化工和环保行业. 在美国, 与过氧化氢相关的研究分别在1999年、2007年和2010年三度获得“总统绿色化学挑战奖”[19]; 在欧洲, 过氧化氢在化学合成中的用量已占到了过氧化氢使用总量的43%[16], 尤其在有机合成中作为绿色化学试剂的应用越来越普遍.2 过氧化氢人名反应人名反应对于推广合成的科学和艺术起到了巨大的作用. 很多人名反应的发明者还是诺贝尔奖得主[20]. 过氧化氢在人名反应中有广泛的应用.2.1 Fenton反应该反应在1893年被报道[21]. 在过氧化氢和亚铁盐(Fenton试剂)存在下, 可将α-羟基酸氧化成α-酮酸, 还可将1,2-乙二醇氧化成羟基醛(Eq. 2).(2)2.2 Ruff-Fenton降解反应1898年Ruff [22]报道的这个反应可用于糖类的减链或脱羧. 如用过氧化氢、铁盐与醛糖酸反应, 可得减少988有机化学V ol. 31, 2011一个羧基的醛糖(Eq. 3).(3)2.3 Baeyer-Villiger氧化反应1899年Baeyer等[23]报道这类将酮或环酮转化为酯或内酯的反应是酯的重要合成反应. 反应在过酸下进行, 如过氧化氢、MCBPA或路易斯酸等(Eq. 4).(4)3.4 Harries臭氧化反应该反应在1905年被报道[24]. 反应可将烯烃双键断开, 然后在还原性条件下得到醇或羰基化合物; 在氧化性条件下, 如过氧化氢氧化下, 可得到羧酸和酮(Scheme 2).Scheme 22.5 Dak in氧化反应该反应在1909年被报道[25], 反应在碱性过氧化氢条件下, 可将芳甲基醛或酮氧化成酚(Eq. 5).(5)2.6 Algar-Flynn-Oyamada反应1934年Algar等[26]报道了这一反应, 它可将2'-羟基查尔酮经碱性过氧化氢氧化反应转化为2-芳基-3-羟基四氢苯并吡喃-4-酮(Eq. 6).(6)2.7 Milas烯烃羟基化反应该反应在1936年被报道[27]. 烯烃在紫外光下或锇、钒或铬氧化物的催化下, 可被过氧化氢氧化为顺式邻二醇(Eq. 7).(7)2.8 Baudisch反应1939年Baudisch[28]报道的反应可将苯或取代苯在过氧化氢和铜盐存在下, 得到邻位亚硝基苯酚(Eq. 8).(8)2.9 Brown硼氢化反应1958年Brown等[29]报道的这类反应是烯的硼氢化-氧化反应, 常用于醇的合成(Eq. 9).(9)过氧化氢在有机合成人名反应中的应用还有很多. 这些人名反应可以广泛的用于醇、酚、醛、酮、羧酸等有机物的合成.3 过氧化氢在有机合成中的一些最新应用关于过氧化氢在有机合成中的应用, 国内外已有过一些不同角度和时间段的综述[30~33]. 20世纪90年代起, 一些绿色介质体系如超临界流体、氟相、离子液体等与过氧化氢结合用于有机合成, 成为绿色化学的研究热点之一[34]. 过氧化氢在有机合成中的应用按照反应类型来分, 可用于: 氧化反应、环氧化反应、羟基化反应、氧卤化反应、阻止乳浊夜聚合的反应等[16]. 从反应起始物来看, 过氧化氢可参与烯烃、炔烃、醇、酚、醛、酮、芳烃、胺类、硫醚等的反应. 根据逆合成法原理, 按目标分子来分类, 过氧化氢可用于亚砜、砜, 醚, 醇、酚, 醛、酮, 羧酸, 酯, 氮氧化物等有机物的合成.3.1 过氧化氢用于合成(手性)亚砜、砜(手性)亚砜、砜及其衍生物广泛用作手性辅剂、手性配体、手性催化剂和手性药物等[35,36]. 通过硫醚氧化合成(手性)亚砜、砜已成为目前的一个研究热点, 过氧化氢是这类反应中最常用的氧化剂之一. 1995年, Bolm 等[37]报道了一种全新的硫醚或二噻烷的不对称催化氧化合成亚砜的方法. 该方法以VO(acac)2和手性单亚胺配体生成的手性钒配合物为催化剂, 过氧化氢为氧源, 不对称选择性高达85% (Eq. 10).2001年, 日本名古屋大学的Noyori教授[38] (2001年诺贝尔化学奖得主)报道了用无害的钨酸钠作催化剂, 硫酸氢三辛基甲基铵作相转移催化剂, 过氧化氢作氧化剂, 在无有机溶剂、无卤化物的体系中氧化硫醚的反应, 其中二苯硫醚氧化成砜的产率达到了96%; 在无钨酸钠N o. 7刘洋等:绿色化学试剂过氧化氢在有机合成中的应用研究进展98911). 该体系还在烯烃环氧化制环氧醚[39], 醇氧化制醛、酮和酸[40], 醛氧化制酸[41], 环已烯氧化制已二酸[42]等方面表现出很强的适用性.(11)2003年, Matteucci 等[43]报道用钪的化合物作催化剂催化过氧化氢氧化烷基芳基硫醚和含有缩氨酸的甲基半胱氨酸等成亚砜, 方法可用于固相反应, 产率达到98%以上(Eq. 12). 2004年, Sun 等[44]报道了用钒的配合物作催化剂不对称氧化硫醚成手性亚砜, 并获得了高产率和较高的对映选择性(Eq. 13).(12)2005年, 我们课题组[45]首次合成了一种手性Schiff 碱, 并用其作为配体与VO(acac)2制备预制钒配合物催化剂, 以过氧化氢为氧源, 成功用于不对称氧化芳基烷基硫醚, 亚砜的ee 值高达99% (Eq. 14); 并进一步推测了合理的反应机理[46], 对相关钒络合物研究其ESI-MS 裂解规律[47].2005年, Drago 等[48]用另一种配体与VO(acac)2制备预制钒配合物为催化剂催化氧化烷基芳基硫醚成亚砜,均得到了较高的产率和ee 值. Karimi 等[49]报道用可回收的氧化硅载钨酸盐界面催化剂在室温下催化过氧化氢选择性地氧化各种烷基芳基硫醚成亚砜或砜, 方法的分离产率均在85%以上(Eq. 15).2007年, Mba 等[50]用过氧化氢在室温下氧化硫醚, 反应的分离产率在61%~92%之间. 所用催化剂是一种不需要在反应前活化的且耐空气和湿气的含有C 3轴对称的三苯酚盐与钛(IV)的配合物. 这克服了常用钛催化剂在空气中易变质的不足. Egami 等[51]报道了用Fe(Salan)配合物作催化剂实现对诸多硫醚包括烷基芳基硫醚和甲基烷基等硫醚进行不对称氧化, 产物的ee 值在87%以上. 该方法不需要表面活性剂, 直接在水相中进行.3.2 过氧化氢用于合成环氧化物环氧化物/醚在食品、药物、添加剂、杀虫剂等方面应用广泛. 由过氧化氢氧化烯烃的环氧化反应是合成环氧化物的重要方法. 1996年, N oyori 研究组[39]报道了用在无有机溶剂、无卤化物的条件下, 用钨酸钠、硫酸氢三辛基甲基铵、胺甲基磷酸、过氧化氢体系对简单烯进行环氧化, 反应的产率和催化效率很高(Eq.16).1999年, Stoop 等[52]首次报道了用过氧化氢作氧化剂, 钌化合物作催化剂不对称催化烯烃环氧化的反应. 但该反应的选择性(52%~80%)和ee 值(41%)欠佳, 且用污染较大的二氯甲烷作溶剂. 2001年, 丙烯环氧化的研究取得重大突破. 中科院大连化物所的奚祖伟研究员[53]以过氧化氢为氧化剂, 采用一种含钨的相转移催化剂, 通过反应来控制催化剂, 使该催化体系兼具均相和异相催化的优点, 反应产率达到85%, 且无任何副产物, 被誉为是“具有环境友好体系”的研究成果(Scheme 3).Mandelli 等[54]采用相对廉价、简单的Al 2O 3作催化剂进行烯的环氧化. 反应底物的适应范围广, 包括多种α-链烯和环烯等. 产物与催化剂物质的量比达到4.3∶1, 虽然偏小, 但催化剂比较经济、易得, 且可反复回收使用. 2003年, 烯的环氧化再次取得了重大进展. 日本东京大学的Mizuno 研究组[55]用(Me 4N)4[γ-SiW 10O 34(H 2O)2]990有 机 化 学 V ol. 31, 2011Scheme 3为催化剂, 过氧化氢为氧化剂, 使用乙腈作溶剂, 实现了对包括异丙烯在内的链烯、环烯、端烯、非端烯和共轭烯等各类烯的环氧化, 反应的选择性和过氧化氢的氧化效率均达到了99%, 产率均在84%以上, 催化剂也容易回收(Eq. 17).(17)2005年, Marigo 等[56]报道了第一个用有机催化剂催化α,β-不饱和醛的环氧化方法 (Eq. 18). 采用的有机催化剂为手性吡咯烷衍生物, 反应可在乙醇/水等这类环境友好型的介质中进行, 方法的产率和ee 值都很高.2006年, Goodman 等[57]则报道了用硒化合物作催化剂催化过氧化氢氧化烯成环氧化物的方法, 反应底物范围广. 2007年, Sawada 等[58]用钛催化剂催化不活泼烯进行不对称环氧化研究取得了新进展, 适应底物包括了含有末端脂基的Z 式烯烃, 这类烯烃一般对环氧化缺乏活性, 反应的产率和对映选择性都很高(Eq. 19). Gelacha 等[59]则研究了芳基或/和烷基取代的E 式烯烃的不对称环氧化. 采用的是用含有铁化合物、吡啶衍生酸和一种新型手性配体的催化体系, 以2-甲基-2-丁醇为溶剂, 反应的产率、转化率以及ee 值都在90%以上(Eq. 20).(19)对于末端烯烃和内部孤立双烯的选择性氧化问题, Colladon 等[60]使用一种含有缺电子的铂(II)催化剂, 实现了对末端双键进行选择性环氧化. 对该反应的机理研究表明, 这是一个少有的过氧化氢对烯的亲核氧化反应. 2008年, Garcia-Bosch 等[61]报道用锰的配合物作催化剂, 在乙酸的存在下, 用过氧化氢氧化烯烃成环氧化物. 该方法的适应范围广, 具有很好的化学选择性. 李记太等[62]报道用KF/碱性Al 2O 3催化体系催化过氧化氢氧化查尔酮, 合成了一系列2,3-环氧-1,3-二芳基丙酮(Eq. 21). 反应条件温和, 收率在79%~99%, 对环境友好.离子液体溶剂与过氧化氢结合的反应体系在有机合成中表现出了独特的优越性[63,64]. 2003年, 香港理工大学陈德恒研究组[65]报道在室温下的离子液体介质中, 实现了亲酯性烯的高效率环氧化(Eq. 22). 2005年, Ya-maguchi 等[66]报道用衍生的吡啶六氟磷酸盐作离子液体, 改性固定的SiO 2, 用来催化烯的环氧化, 使这一反应体系在催化性能上具有均相催化剂的性能, 同时又具有异相催化体系分离产物和回收催化剂方便的优点.(22)氟相体系是一类以全氟化或高氟化的有机物为介质的液相体系, 在20世纪90年代已用于有机合成[67]. 2003年有报道, 在氟化醇(如三氟乙醇和六氟异丙醇等)介质中, 无其他催化剂的情况下, 直接用过氧化氢进行烯的环氧化[68]. 2006年, Berkessel 等[69]对在六氟异丙醇溶剂中的烯环氧化作了进一步研究, 在无其他催化剂的情况下, 烯的环氧化比在1,4-二氧六烷中的反应快1万倍(Eq. 23), 初步研究表明这种氟相介质能够大大降低反应的活化能. 显示了氟相体系在过氧化氢进行烯烃环氧化中的优越性.N o. 7 刘洋等:绿色化学试剂过氧化氢在有机合成中的应用研究进展991(23)超临界流体具有溶解能力强、物性可调、绿色无污染等优点, 常用于做理想的提取分离溶剂. 近来, 超临界流体尤其是超临界二氧化碳作为一种理想的绿色反应溶剂, 越来越受到青睐[70~72]. 2001年, Nolen等[73]在超临界二氧化碳介质中, 在不添加任何金属催化剂和过氧酸的情况下, 用过氧化氢水溶液氧化环己烯环氧化成环氧烷, 反应选择性高, 产率达到89%. 研究者认为反应过程中H2O和CO2可能原位生成过氧乙酸, 从而实现了在无其他催化剂条件下环氧化烯.3.3 过氧化氢用于合成醇、酚过氧化氢氧化烯合成醇是制备醇、酚的常用方法,研究的热点主要是筛选高性能的氧化反应体系以满足不同的合成反应要求. 2003年, Usui等[74]开发了一种清洁、安全的从烯烃合成反式邻二醇的方法, 该方法采用易于回收的磺酸树脂反应体系替代一般的有机溶剂和金属反应体系. 2005年, Trudeau等[75]报道了顺式邻二醇的合成方法, 所用催化剂为铑配合物(Eq. 24).苯酚的制备常采用Fenton试剂氧化苯及其衍生物的方法, 主要问题在于产物苯酚比反应底物更活泼, 易发生过氧化. 2003年, 中国科学院兰州化物所的邓有全研究组[76]实现了在水相-离子液体(3-甲基-1-辛基咪唑六氟磷酸盐)两相体系中, 用三(十二烷基硫酸)铁作催化剂高选择性地氧化苯制备酚. 产物酚进入水相, 与离子液体相中的催化剂、底物分开, 从而避免了酚的过氧化.反应的催化效率高, 选择性可达到90%以上. 2005年,Bernini等[77]报道采用三氧化甲基铼和过氧化氢为氧化催化体系, 从安息香醛合成苯酚的方法(Eq. 25). 反应介质可为[bmim]BF4或[bmim]PF6的离子溶液.(25)3.4 过氧化氢用于合成醛、酮醛、酮化合物应用很广, 其所含羰基是一种很活泼的基团, 是很多有机反应的中间体. 用过氧化氢作氧源氧化合成醛、酮, 反应条件一般比较温和, 可控, 副反应少. 1997年, N oyori等[40]报道了使用钨酸钠作催化剂,硫氢酸三辛基甲基铵作相转移催化剂, 用过氧化氢做氧化剂, 可以将芳甲醇氧化成醛(Eq. 26), 将仲醇氧化成酮(Eq. 27).(26)(27)2006年, 张燕飞等[78]报道一种合成酮醇的直接和温和的方法. 反应底物主要为芳基烯烃衍生物, 钨磷酸化合物为催化剂, 方法的产率和区域选择性较高(Eq.28).(28)苯乙酮的制备常用Friedel-Crafts反应和Wacker 反应, 但选择性往往较差, 产物分离困难, 并伴有大量有毒、腐蚀性废液产生. 2007年, Wang等[79]首次报道在超临界二氧化碳作反应介质, 用Au-Pd载体(Al2O3)催化剂催化过氧化氢选择性氧化苯乙烯制苯乙酮, 产物转化率达到68%, 选择性达到了87% (Scheme 4).Scheme 42008年, Ganguly等[80]用醛肟或酮肟制备酮. 用溴化钾和四水合钼酸铵作催化剂, 反应条件温和, 产率在80%以上. 龚树文等[81]也用四水钼酸铵和草酸配位形成配合物作催化剂, 实现由环己醇合成环己酮, 收率达85%. 据报道, 该法反应体系无卤素及相转移催化剂和992有 机 化 学 V ol. 31, 2011酸氧化法制备环己酮更环保, 是一种实用的环境友好型绿色清洁氧化方法. 苏金龙[82]在其2009年的硕士论文中首次报道用H 2O 2/Ti(SO 4)2体系催化氧化苄醇或其衍生物成相应醛、酮的方法(Eq. 29). 方法的部分产物的产率达到99%.(29)3.5 过氧化氢用于合成酸目前, 用过氧化氢氧化烯烃、醇、醛等制备相应的酸均有报道. 传统方法采用硝酸等作氧化剂, 所产生的废酸严重污染环境. 用过氧化氢氧化体系能从源头避免这一问题. 1997年, N oyori 等[40]报道了使用钨酸钠作催化剂, 硫氢酸三辛基甲基铵作相转移催化剂, 用过氧化氢作氧化剂, 可以氧化伯醇成酸, 最高产率达到了96%, 该反应适用于链烷基或芳基取代的伯醇. 1998年, N oy-ori 等[42]用过氧化氢氧化环已烯制备已二酸取得重大突破. 同样使用上述催化体系, 且不使用有机试剂和卤化物, 使已二酸的产率达到了90%以上(Eq. 30). 同时提出了这一反应的机理(Scheme 5). 该反应体系对环辛烯和庚烯等更大的烯类为底物的反应效果欠佳, 主要原因是这类烯在氧化形成环氧化物后比较稳定, 不易发生水解裂键.(30)Scheme 52000年, N oyori 研究组[41]发现, 同样在该反应体系下, 当不使用钨酸钠等金属催化剂时, 可以选择性地把含有吸电子取代的链烷基醛或苯甲醛氧化成相应的酸, 而伯醇基、仲醇基和烯基不受影响(Eq. 31).(31)为了拓宽过氧化氢合成酸反应的底物适用范围以及使用更为经济的反应体系, 国内外研究人员开展了更[83]化铵为相转移催化剂, 用磷钨酸催化氧化环己烯合成己二酸, 收率可达87%. 2004年, 丁宗彪等[84]也报道了过氧化氢氧化环己烯合成己二酸的方法, 该反应不使用相转移催化剂, 直接用钨酸钠或磷钨酸为催化剂. 2005年, 曹发斌[85]报道了对以上合成方法的改进, 以钨酸/有机酸性添加剂为催化体系, 在无有机溶剂、相转移剂的情况下, 催化30%过氧化氢氧化环己烯合成己二酸, 产率达90%以上, 有机酸性添加剂可以为磺酸水杨酸、间苯二酚等.3.6 过氧化氢用于合成酯用过氧化氢合成酯的方法较多, Baeyer-Villiger 氧化反应是其中的一个重要方法. 2000年, Gopinath 等[86]报道用氧化钒作催化剂, 在高氯酸存在下, 催化过氧化氢氧化芳甲醛与甲醇反应生成芳甲酸甲酯. 反应条件温和, 反应时间短, 产率高, 目标产物易分离(Eq. 32).(32)2002年, Murahashi 等[87]报道用他们合成的一种具有手性结构的催化剂用于不对称Baeyer-Villiger 氧化反应, 合成环内酯(Eq. 33). 2003年, Mutsumura 等[88]也用Baeyer-Villiger 反应, 以过氧化氢或过氧化氢的尿素加合物作为氧化剂, 钴配合物为催化剂, 从3-苯基环丁酮合成相应的内酯, 获得了68%的产率和87%的ee 值 (Eq.34).(34)2007年, 兰州大学黄国生研究组[89]报道了一类酮羰基的α位活泼氢的取代反应. 该反应在过氧化氢和碘苯作用下, 对酮的α位进行乙酰氧基化(Eq. 35).(35)N o. 7刘洋等:绿色化学试剂过氧化氢在有机合成中的应用研究进展9933.7 过氧化氢用于合成有机卤代化合物有机卤代化合物的合成有几个问题: 一是有机卤代反应的化学选择性较差, 副产物多; 二是往往直接用卤素作卤化剂, 污染大; 三是碘代物的合成较困难. 2004年, Iskra 等[90]报道了一种合成碘苯的方法. 该方法使用硫酸进行催化, 用过氧化氢和KI 在甲醇介质中对富电子的苯进行碘化反应. 反应的选择性好, 分离产率达到了97% (Eq. 36).(36)佟拉嘎等[91]报道以噻吩、48% (m /m )氢溴酸水溶液、35% (m /m )过氧化氢水溶液、高纯氨、金属钠为原料, 以(dppp)NiCl 2为催化剂, 合成了3-溴噻吩和3,4-二溴噻 吩. 2006年, Terentev 等[92]报道羰基α位的双溴化方法.反应用H 2O 2 -HBr 溶液体系对1-芳基乙酮以及其衍生物的甲基位进行双溴化反应(Eq. 37). 反应速度快, 不足之处是富电子的芳基环上易发生溴化.(37)Kirihara 等[93]报道了羰基α位的另一种溴化方法.反应为β-二酮的单溴化反应, 反应在KBr, HCl, 过氧化氢体系中进行, 反应适用底物范围广, 化学选择性高, 且是个定量反应(Eq. 38).(38)3.8 过氧化氢用于合成其他有机化合物使用过氧化氢参与的有机反应合成的有机物种类还有很多. 2002年, Ichihashi 等[94]报道了一种更为“绿色”的用环己酮合成己内酰胺的方法(AE =75%, E =0.32)取代了原有的硫酸氧化法(AE =29%, E =4.5), 大大提高了反应的原子效率(AE ), 降低了环境影响因子(E ), 该反应采用钛硅分子筛(TS-1)作催化剂(Eq. 39).(39)2004年, Defoin[95]报道了以芳胺为起始物, 用钼化合物为催化剂合成亚硝基芳烃的方法, 产物可控进一步氧化成硝基芳烃(Eq. 40). 2007年, Žmitek 等[96]报道用单质碘催化过氧化氢氧化酮合成偕二过氧化氢的方法, 芳基醛也可发生类似反应(Eq. 41).(40)(41)Kirihara 等[97]用催化量的碘离子或碘单质催化硫醇成二硫化物, 反应的分离产率达到了99% (Eq. 42). Bahrami 等[98]报道了一种简洁有效的一锅法合成取代苯并咪唑的方法. 目标产物可在乙腈、过氧化氢、HCl 体系中用邻苯二胺和芳醛于室温下合成, 反应产物易分离, 产率均在96%以上(Eq. 43).(42)(43)李洪珍等[99]连续报道了氨基硝基呋咱的合成方法研究(Scheme 6), 其采用的反应体系均为H 2O 2/ CH 3SO 3H/Na 2WO 4或(NH 4)2S 2O 8. 以67%的产率获得了3-氨基-4-硝基呋咱(ANF), 以54.7%的产率得到3,3'-二硝基-4,4'-偶氮呋咱(DNAzF). 后来又以高于65%的产率合成了ANF 和3-氨基-3'-硝基-4,4'-氧化偶氮呋咱(ANAF); 并首次合成了3-氨基-3'-硝基-4,4'-偶氮呋咱(ANAzF), 收率为15%[100].Scheme 62009年, 苏金龙[82]报道首次用H 2O 2/V 2O 5催化体系和H 2O 2/Ti(SO 4)2催化体系促进汉斯酯1,4-二氢吡啶芳构化, 目标产物的收率均在94%以上(Eq. 44). 其中H 2O 2/V 2O 5催化体系比H 2O 2/Ti(SO 4)2催化体系在反应时间等方面更具优势.。
绿色化学及其研究发展
大量的与化学品制造相关的 污染问 题不仅 来源于 原料和产 品 , 而且源自在其制造过程 中使用的 物质. 最常 见的是 在反应介 质 、分离和配方中所用的溶 剂. 当 前广泛 使用的 溶剂是 挥发性有 机化合物 ( VOC), 其在使用过程中 有的会 引起地面 臭氧的 形成, 有 的会引起水源污染, 因此. 需要限制这类溶剂的使用. 采用无毒 无 害的溶剂代替挥发性有机化合 物作溶 剂已成 为绿色 化学的重 要 研究方向 2. 5 环境友好产品
今天, ! 绿色化学 已被公认为是 21世纪最 重要的 科学领域 之 一, 是实现污染预防最基 本的科学 手段. 尽管 现在还 很难对其 未 来发展趋势做出准确而全面的预测, 但根据现在的研 究进展可 以 断定, 绿色化学在一些具 体研究领 域既具 有科学 研究价 值, 又 将 产生重要的社会和经济效益. 绿色化学从原理和方法 上给传统 的 化学工业带来了革命性的变化, 在设计新的化学工艺 方法和设 计新的环境 友好产品两个方面, 通过 使用原 子经济 反应, 无毒无 害 原料、催化剂和溶剂等来实现化学工艺的清洁生产, 通过加工、 使 用新的绿色化学品使其对人身健康、社区安全和生态 环境无害 化 . 绿色 化学是 有效的, 也是 有益的. 21 世纪绿色 化学的 进步将 会 证明我们有能力为我们生存的地球负责. 绿色化学是 对人类健 康 和我们的生存环境所作的正义事业. 参考文献 [ 1] 李业梅, 夏明俊. 绿色化学及其研究进展. [ 2] 唐有祺. 展望今后化学之发展 [ J]. 化学通报, 1998( 6 ). [ 3] 闵恩泽, 陈家镛, 等. 绿色化学与技术一推进化工生产可持续发展的
为使制得的中间 体具有进一步转化所需的官能团和反应性, 在现有化工生产中仍 使用剧毒的光气和氢氰酸等作为原料. 为了 人类健康和社区安全 . 需要用无毒无害的原料代替它们来生产所 需的化工产品. 2. 3 采用无毒、无害的催化剂
绿色化学的相关研究进展
绿色化学的相关研究进展随着环保意识的提高以及可持续发展理念的普及,绿色化学已经成为了当今化学领域的一个热门话题。
它的出现不仅可以有效地保护环境,还可以帮助我们更好地利用资源,降低成本,提高效率。
在绿色化学领域,有很多研究正在进行中,下面我们就来了解一下相关的研究进展。
1. 绿色催化剂的研究催化剂是加速化学反应的关键,而绿色催化剂则是指在制备过程中无需采用有机溶剂等对环境有害的化学品。
近年来,各种绿色催化剂的研究已经取得了很大的进展。
比如,利用金属-有机骨架化合物可以制备出高效、低毒的催化剂,从而实现对环境的保护。
此外,也有一些无机催化剂,如固体酸催化剂、氧化钒催化剂等被广泛研究。
2. 绿色溶剂的研究溶剂在化学合成中占有重要的地位,但是传统溶剂对环境的影响极大。
因此,绿色溶剂的研究也成为了绿色化学领域的重要研究内容。
绿色溶剂主要是指可再生、可降解的有机溶剂以及水等无毒溶剂。
研究表明,许多天然物质也可以作为绿色溶剂,如环境友好的乙醇、甘油、葡萄糖等。
这些绿色溶剂具有良好的环保性能和低毒性,可以显著降低合成过程中对环境和人体的危害。
3. 绿色反应的研究绿色反应主要是指在反应过程中无需使用有毒、危险的化学品,如酸、碱等;同时该反应可以高效、可控地进行。
在绿色化学领域,绿色反应的研究也十分活跃。
例如,绿色合成化学反应包括脱氢、还原、羰基还原等等,这些反应可以高效地进行,并且无需使用有害的化学试剂。
此外,化学修饰领域的绿色反应也取得了令人瞩目的成果。
4. 绿色材料的研究绿色材料是指环保、可持续的材料,这种材料不仅对环境无害,而且对人体也无毒。
随着人们对环保、健康新概念的逐渐认识,绿色材料的研究也逐渐得到了重视。
如利用天然纤维素材料、开发高效、可再生的太阳能电池、开发无毒、易降解的生物基材料等等,这些绿色材料不仅可以提高新能源的利用效率,而且能够减少进一步危害环境的行为。
在绿色化学研究领域,还有很多其他的研究正在进行中。
有机化学的新进展与应用
有机化学的新进展与应用有机化学是化学科学的一个分支,主要研究有机化合物的结构、性质和反应。
有机化学的理论与实践研究已经有了重大进展,给人们的生产生活带来巨大的变化和进步。
以下是有机化学的新进展和应用。
一、生物有机化合物的研究现在,生物有机化学是有机化学领域中一个重要的分支。
生命体系中有着许多的有机化合物,这些化合物可以用来交换信息、形成新的酵素、抵抗疾病、规范代谢等等。
因此,对于生物有机化合物的研究有助于更深入地了解生物之间的关系,研究生命体系的进化,开发新的药物等。
二、绿色化学绿色化学,是指在制备和使用化学品时遵循可持续发展原则和尽可能使用少的资源和环境的化学,是有机化学的一个重要发展方向。
绿色化学的研究旨在通过节约能源、减少废弃物和改善健康与环境等方面的方法,提高生产的效率和产生更多高品质的化学品。
绿色化学的应用意义非常广泛,在某些领域特别关键,如:食品、药品、医疗等领域。
三、有机金属化学有机金属化学是有机化学领域中的一个重要分支,它研究由有机物和金属离子所形成的化合物。
这些化合物对于合成原理、制备新材料、新反应的发现和研究以及解决各项化学问题都有着很大的帮助。
目前有机金属化学的应用已经渗透到各个领域中去,包括生物界、催化领域、电子材料、石油和石化领域等等。
四、新型催化剂的研究新型催化剂的研究是有机化学中的一个非常重要的领域,因为催化剂可以提高化学反应的速率,提高化学反应的效率以及在化学反应中获得更高的选择性等等。
新型催化剂也可以对一些化学反应进行高效催化,从而控制分子之间的反应。
新型催化剂的研究对于解决环境和资源问题有着很好的推动作用。
五、光化学光化学是有机化学中的一个新兴领域,它通过将化学反应和光学相结合,使用光照来促进有机反应的发生。
光化学可以大大提高许多有机反应的复杂度和效率。
有机化学在新材料、药品、表面修饰、无机合成等方面具有广泛的应用潜力。
光化学是通过量子级别中电磁波与物质之间相互作用的一种方法,常常被用于制造杂揉结构,制造新材料,甚至用于高速数据传输中。
绿色化学中的新成果
绿色化学中的新成果绿色化学是指在合成化学和化学生产中,始终保持环境、健康和安全为优先原则的策略。
随着环境问题的日益严重,人们对绿色化学的需求也越来越迫切。
绿色化学不仅为环境保护做出了贡献,还为化学领域带来了新的机遇和挑战。
在这篇文章中,我们将探讨绿色化学中的新成果。
1. 可再生资源的利用可再生资源是指那些可以持续利用且不会对环境造成重大危害的资源。
在绿色化学中,可再生资源被广泛地应用。
例如,生物质可以作为基础化学原料,生物可降解塑料可以替代传统塑料,生物燃料可以替代传统燃料等等。
2. 催化剂的发展催化剂是一种可以加速化学反应的物质。
通过催化剂,化学反应可以在较低的温度和压力下进行,从而减少能源消耗和废物排放。
目前,绿色催化剂的研究已经成为绿色化学的重要研究方向之一。
绿色催化剂不仅高效、选择性好,且无毒、易得、易分离和易回收。
3. 有机合成的改进有机化学合成是制造化学品的必要步骤。
近年来,绿色化学在有机合成中的应用不断推进。
绿色合成的实现方法包括:使用可再生资源、催化剂、微波辐射等;使用环保溶剂、少量剂量、少步骤等;使用微生物或酶催化等。
与传统化学合成相比,绿色合成更加高效、可持续且环保。
4. 废弃物的转化利用废物处理和利用是绿色化学中的一个重要议题。
传统方法对废弃物的处理大多采用焚烧和填埋,这会导致二次污染和浪费资源。
绿色化学提倡对废弃物进行资源化利用和循环利用。
例如,废矿渣可以用于制备高强度水泥,废油可以分离为有用组分,废金属可以回收再利用等等。
总之,绿色化学提出了一系列新的思路和方法,为环境、健康和安全提供了保障。
未来,随着人们对环境保护意识的增强,绿色化学的研究和应用将变得更加重要。
我们需要不断探索和实践,为创造更加绿色、可持续的生态环境做出贡献。
绿色化学合成技术的最新进展
绿色化学合成技术的最新进展绿色化学合成技术,又称为可持续化学合成技术,是一种注重环保和可持续性的化学合成方式。
随着环保意识的增强和人们对健康、环境和经济效益的重视,绿色化学合成技术正受到越来越多的关注。
因此,该技术在全球范围内得到不断发展和推广,其最新进展亦备受瞩目。
一、绿色溶剂的研究在传统的化学合成过程中,有机溶剂的使用占据了很大的比例,这样不仅造成了资源的浪费和环境的污染,而且如甲苯、二甲苯等传统有机溶剂还对健康构成潜在的风险。
为此,绿色化学合成技术在研究上开始注重绿色溶剂的研究,例如一些可回收或可生物降解的溶剂,如离子液体、超临界流体、水、反渗透水等。
这些绿色溶剂大多具有高效性、环保性以及良好的可再生性,有望取代传统有机溶剂,实现绿色合成。
二、催化剂的发展催化剂是化学合成的重要载体。
合理选择催化剂可以提高反应的效率,并降低合成过程中的副反应产物和废弃物,从而实现绿色合成的目的。
因此,绿色化学合成技术在催化剂研究中至关重要。
近年来,很多新型、高效、环保的催化剂正在被研发,如复合催化剂、纳米催化剂、生物催化剂等。
这些催化剂具有更高的催化效率、更低的副反应产物和毒性,因而更符合绿色合成的要求。
三、共价有机框架材料共价有机框架材料,是一种由有机小分子在一定条件下形成的微孔结构材料。
其微孔结构的大小和形状可以根据研究人员所需要的应用和设计进行调整,因此具有很大的潜力用于分离和催化等领域。
共价有机框架材料具有环保性、结构可控性、催化性能等优势,已被广泛研究应用于催化反应、气体吸附、分子存储等领域,并已取得了显著的进展。
四、可再生资源的应用传统合成化学过程中需要用到大量的非可再生化石能源,而绿色化学合成技术则更注重利用可再生资源。
例如利用生物质组分制备乙酸乙酯,在实现绿色化的基础上,还能降低生物质的浪费和对化石燃料的依赖,更具有可持续性。
近年来,半纤维素、纤维素等可再生资源在绿色化学合成技术中的应用也逐渐成熟。
绿色化学的研究现状与发展趋势
绿色化学的研究现状与发展趋势摘要:随着社会的高速发展和科技水平的飞快进步。
化学化工是生产发展不可缺少的要点和环节。
在运作过程中间,由于材料特性和工艺水准的限制。
无法避免的造成污染和有害物质的产生。
而人们面临的巨大危机便是可持续发展问题,经济发展也被环境所影响。
怎样实现化学的绿色化,怎样在生产过程中减小对环境的影响,是绿色化学发展的重点方向。
本文叙述了现如今绿色化学的发展趋势和研究现状。
关键词:绿色化学;发展趋势;污染防治绿色化学的研究现状与发展趋势1.引言化学在为我们创造出有用价值的时候,给我们也带来严重的危害。
每一种科学的发展都是充满曲折的,我们必须在曲折中不断的探索和创新,但是每一门的科学都是具有不确定性的,尤其是化学,化学领域的专家偶然情况下肯定会合成出不确定的物质,这些不确定的物质必须经过长期的应用和实验才能了解它们的性质,而这时这些新的物质可能已经对环境造成了非常严重的危害[1]。
绿色化学关注的是削弱对我们人类有着坏的影响的化学反应的过程,主张化学反应的过程中充足的利用各个原子,不浪费,所以绿色化学对我们有效的资源有很好的利用,而且还很好的控制了污染。
这种绿色的化学理念是我们每个人应该达到的目标。
我们生产的时候,就应该把这种理论变为实际,变为实际后这是一种非常强大的力量,把绿色化学的理念和实践强大的结合在一起,使得不同的操作不同的工艺得到不同的产品,实现了原料的最大化利用,节省了原料,防止了污染。
扼杀污染源是处理污染最好的方式,化工厂的生产要符合绿色化学的基本要求。
2.国际上绿色化学活动1989开始,人们最先留意到能够经由化学的方法,削减化学造成的污染,这类方法很快的就在美国、法国、英国和德国等发达国家中推行开来。
1984年的时候,EPA就提出了废物尽可能少的思想[2],废物尽可能少的思想是有一定的约束性,这个主要是围绕有害的废物展开的,但是在将来我们必须把中心思想围绕生产上来。
1989年EPA又在之前的思想上又提出了一个新的思想,这便是“污染预防”。
有机合成化学新进展
有机合成化学新进展引言有机合成化学是研究有机化合物的合成方法和反应机理的学科,被广泛应用于药物合成、材料科学、农业化学等领域。
随着科学技术的不断进步,有机合成化学也不断取得新的突破和进展。
本文将介绍近年来有机合成化学领域的一些新进展。
进展一:可持续发展的绿色化学合成绿色化学合成是有机合成化学中的一个重要方向。
在传统的有机合成过程中,常常需要使用大量的有毒有害溶剂和试剂,产生大量废弃物。
然而,设计和开发环境友好的绿色合成方法已经成为有机合成化学的研究热点。
近年来,研究人员提出了许多新的绿色合成方法。
例如,使用可再生原料作为起始物质,采用催化剂或可再生能源驱动反应,减少或避免使用有毒溶剂和试剂。
此外,还有一些新的绿色合成策略,如超声波辅助合成、微波促进合成、流动化学合成等。
这些方法不仅提高了反应的效率和选择性,还减少了对环境的影响。
进展二:金属催化合成反应的探索金属催化合成反应是有机合成化学中的另一个重要领域。
金属催化合成反应可以通过引入金属催化剂来促进反应的进行,提高合成效率和反应选择性。
近年来,研究人员在金属催化合成反应方面取得了重要的突破。
例如,Palladium催化的羰基化反应在有机合成中得到广泛应用。
这种反应可以将碳氢键转化成碳氧键,从而构建复杂的有机分子。
除了Palladium,还有其他金属催化剂,如钯、钌、铑等,被用于合成化学的各个领域。
金属催化合成反应的发展不仅扩展了有机合成的反应类型,还提高了合成的效率和可控性。
金属催化反应的研究还在不断发展,可以预见,在未来的研究中,会有更多新的金属催化反应被发现和应用于有机合成化学中。
进展三:生物催化合成反应的应用生物催化合成反应是一种利用酶或细胞催化剂进行合成的方法。
它具有高效率、高选择性和环境友好等优点,因此受到了广泛的关注。
生物催化合成反应可以用于合成各种天然产物和药物,如激素、抗生素和酶类制剂等。
此外,生物催化合成反应还可以用于制备高附加值化学品、生物燃料和生物塑料等。
绿色化学的新进展
绿色化学的新进展绿色化学是一种倡导环境友好、资源节约、温和反应条件的化学方法。
它通过减少废弃物排放、化学品使用和能源消耗以及增加可循环材料的使用来降低化学品对环境和人体健康的影响。
在过去的几十年里,绿色化学一直处于迅速发展的阶段,取得了很多成就。
本文将介绍绿色化学近期的新进展。
首先,新型催化反应技术得到广泛应用。
许多传统的合成方法会使用有害化学物质或产生大量废弃物。
现在,一些绿色催化剂,如金属有机框架的催化剂、固体碱催化剂和离子液体催化剂等,已经成功应用到许多有机反应中。
这些新的催化剂具有高催化活性、高选择性和可重复使用性,从而提高了合成的效率和可持续性。
其次,绿色配位化学材料的研究成果也值得注意。
这些材料可以用于各种应用,如环境污染控制、新型阳离子表面活性剂、杀虫剂和药物传递体等。
目前,一些绿色液晶科技已经开发出高效的有机太阳能电池和发光二极管,展现了材料科学和绿色化学的交叉应用。
第三,一些可循环材料和生物质原料的应用取得了重大进展。
在合成化学领域中,水几乎是所有反应的媒介,而传统的合成方法中需要使用有机溶剂,由此产生了废弃物和对大量化学品的依赖。
现在,一些绿色化学家已经开始致力于用水代替有机溶剂以及通过生物质原料生产可重复的有机原料。
最后,绿色化学在教育中也得到了应用。
从学校到工业,绿色化学已被加入到许多教学节目和培训项目中。
现在,绿色化学的培训课程涵盖了生态安全意识、有机废弃物处理、废弃物回收、环境法律等多方面的内容,展示出了一种新的可持续的培训模式。
总之,绿色化学的进展为减少化学对环境和人类健康的影响提供了一个可持续的解决方案。
从未来10年到20年的时间内,绿色化学将继续走进合成化学、新材料和节能技术等领域,并在全球范围内得到广泛应用。
绿色合成化学的研究现状和发展趋势
绿色合成化学的研究现状和发展趋势化学合成一直是人类文明的重要组成部分,令我们更加舒适和便利的各种物质都来源于化学合成。
然而,由于传统的化学合成过程往往会产生大量的污染物和废弃物,为人类和环境带来了极大的危害。
因此,在环保的背景下,大众对于绿色合成化学的研究越来越关注和关心。
绿色合成化学是在环保的前提下,利用可再生材料、可降解材料、环保溶剂等绿色因素,替代传统的化学合成过程,从而实现减少废弃物和污染物的产生,提高合成效率和产品质量的一种新型合成方法。
其研究现状和发展趋势,受到了广泛的关注。
首先,绿色合成化学的研究现状逐渐展现出以下特点:(1)高效性绿色合成化学研究主要探索环保的新型溶剂、催化剂、可重复利用材料等新型合成手段,最终实现高效合成的目的。
因此,现代绿色合成化学合成效率较高,能够有效减少废旧物的产生,减少污染物的排放,并提高产品的质量、产率和纯度等指标。
(2)绿色性绿色合成化学最大的特点就是绿色,这意味着减少废旧物的产生,防止污染物的排放,减少化学实验对公共环境产生的危害,从而有效地保护生态环境,保障人民健康。
(3)节能绿色合成化学所使用的环保溶剂及其它新型材料通常考虑了能量利用率和可再生性等问题,节省能源消耗,降低生产成本,而且环保溶剂通常易于处理和再生利用。
(4)多样性绿色合成化学的研究方向非常广泛,涉及有机合成、药剂合成、高分子合成、芳香族化合物合成等许多领域。
由于绿色合成方法可使得昂贵的催化剂和可生物降解的乳化剂等可用,因此存在着极大发展空间和潜力。
其次,绿色合成化学的发展趋势主要体现在以下几个方面:(1)绿色溶剂传统的有机合成过程中,基本都使用一些危险的有机溶剂,如亚硝化苯、四氢呋喃、二氯甲烷等,这些有机溶剂往往会对环境和人体产生危害。
所以寻找一种环保、绿色的替代方案是绿色合成化学发展的趋势之一。
其中有利用水作为绿色溶剂的研究,使用水作为主要的溶剂,不仅能降低反应中产生的废水和废弃物的排放,而且具有成本低廉、配制简便等特点。
我国绿色化学的研究进展
理 想在于不再使用 有毒 、有害 的物质 ,不再产 生废物 ,
不再处理废物 ,是一门从源头上阻止污染 的化学。
在橡胶 合成领域 ,随着全球低碳 经济 的兴起 , “ 绿 色制 造”已经成为我 国橡胶工业可 持续 发展 的战略方针 之一 。开发 杜仲橡胶 、反式异戊橡胶 、集成橡胶 和炭黑
第4 期
9
2 . 2 催 化 剂 绿 色 化
道 ,而强酸性可使催 化剂在较低温度下就 具有较高 的催
催化 剂 的绿 色化主要表现在催 化剂 的高效 。催 化领 化活性 。刘秉智 以活性炭负载磷 钼钨杂多酸为催化剂 , 域常被称 为绿色化学 的基础 台柱 。催化 反应能 降低 反应 用 3 0 % 双氧水催化氧化苯 甲醇合成苯 甲醛 ,苯甲醛收率 能垒 、增 加反应选择性 以及减少分 离步骤 ,减少 大量 有 可达 7 4 . 8 %。与 国内同类 产 品的生产 工艺相 比,其具有 毒试剂 的使用并使得 可再生资源 能进 入主流反应研 究。 催 化活性好 ,反应 条件温和 ,生产 成本低廉 ,催化剂可 下面就分 子筛 、杂 多酸 、固体酸等新 型绿色催化剂 的研 重复使用 ,对设备 无腐蚀性 ,不污 染环境 ,是一种优 良
绿色化学反应的实验研究与机理解析
绿色化学反应的实验研究与机理解析近年来,随着全球环境污染的日益严重,人们开始对环境友好型的绿色化学进行研究。
其中,绿色化学反应是研究的重点之一,因为它不仅具有环境友好性,还能提高反应效率和产品纯度。
本文将对绿色化学反应的实验研究和机理解析进行讨论。
一、绿色化学反应的定义及主要特点绿色化学反应是指在反应中使用环境友好型的溶剂、催化剂和反应条件,以实现环境友好型反应的化学反应方法。
主要特点有以下几点:1.使用环境友好型的溶剂:绿色化学反应主要采用水、二氧化碳等环境友好型的溶剂,可以避免传统有机溶剂带来的环境污染和安全问题。
2.使用环境友好型的催化剂:绿色化学反应采用的催化剂往往是天然有机物或低毒无害的金属离子催化剂,这些催化剂不仅反应效率高,而且对环境没有危害。
3.采用温和的反应条件:绿色化学反应往往采用低温、低压、无毒无害的反应条件,能够保护环境,减少能耗,提高反应效率。
二、绿色化学反应实验研究进展随着绿色化学反应的研究发展,越来越多的实验研究方法被开发出来,包括高效催化剂的制备、组分优化等。
1.高效催化剂的制备高效催化剂对于实现绿色化学反应至关重要。
研究人员通过生物合成和化学合成等方法制备了各种高效催化剂。
例如,研究人员通过生物合成法制备出一种新型纤维素酶催化剂,该催化剂可以在常温下催化葡萄糖转化为5-羟甲基糠醛,并使得反应速率提高到传统酶催化剂的7倍以上。
2.组分优化组分优化是绿色化学反应研究中的另一个重要方面。
这是通过优化反应物的组分来提高绿色化学反应效果。
例如,研究人员通过对缩醛和硫酸催化剂进行组分优化,开发出了一种绿色化学反应方法,可以在水中高效地实现缩醛的生产,同时具有良好的反应选择性和高产率。
三、绿色化学反应机理解析绿色化学反应机理解析是研究其反应原理和机理的过程。
它涉及到如何理解绿色化学反应的整个过程,从中找出一些独特的反应特性。
1.绿色化学反应机理的基本原理绿色化学反应的机理与传统反应有很大的不同。
绿色化工技术的研究进展
4 . 绿 色 化 工 当前 存 在 的 问题 和解 决措 施
当前我 国绿色化工技术在化工业 的到 了推广 . 但技 术上还不够纯 熟. 传统 的化工 体系制约着绿 色化工技术 的发展 . 另一方面人们对 绿
色化工产品半信半疑 . 都直接或间接的制 约着绿 色化 工的发展。那么 我们应该如何解决这些问题呢? 首先要采 用分 子设计技术设计所需要 的化工新产 品, 做 到从源头 上控制化工污染 的发生 . 还可以利用国际上流行的提供持定分子理论 合成 路线的几种计算机软件协助新产 品合 成路 线的设计 , 其次要采用 产出有 利于环境保护 、 社 区安全和人体健康的环境友好 的产 品。 利用各种高新技术 化学工业对环境 的污染越来越 引起人们 的关 注, 人 们已经深刻认 化工新 产品生命周期全过程 的绿色化控制的策略 . 识到, 化工生产造成环境污染 的根本原 因在于人们的环境社会意识 和 把握住原料 的绿色化 、 化学反 应绿色化获得 绿色化工 产品( 即采用绿 化工工艺 的落后 。在这种形 势下, 人类 要求得 自身的生存与可持续 发 色化的原料 、 在绿 色化的催化剂 、 绿色化 的溶剂 和绿色化的助剂作 用 展, 就必须综合考 虑环保 、 经济 、 社会 以及化学工业本身发展 的要求 , 大 下. 进行最优化的反应。 使原料分子 中的原子百分之百地转变成所需 要 力开发。 的绿色化工产品, 达到转化率 、 选择性和收率为 1 0 0%、 不产生副产物 、 近二十年来 . 随着全球性环境 污染的加剧 、 能源的匮乏和社会公 废水 、 废渣 和废气 。 实现 废物 的/ 零排放 为零 , 以致使 用或废 弃后 的 回 众对环境保护及人类可持续发展 的 日 益关注 . 人们开始对造成环境 与 收 、 再利用及处理各个 阶段。 改革传统化工产 品体 系, 寻求新的无污染 生态恶化的主要元凶——化学和化学工业 的重要性提出了质疑 人类 的新产 品或替代 品, 满 足经济发展 、 环境保护 的需要利 用可再生 资源 的生存和发展是利用和消耗 自然 资源的过程 这个过程 的科学基础就 和生物 化工方法生产绿色化工产 品, 是化工行业可持 续发展的重要途 是化学学科 。化学工业是人类文 明和社会发展的基石 随着世界人 口 径. 要把绿色化 工作 为一个重要 的研究 内容, 将绿 色化工 的思想贯穿 的剧增 、 人类消费的 日益增加 . 我们越来越感 受到了来 自大 自然 的 巨 于整个化学化工 的教学活动 中。 通过一系列绿色化学化工 的教学, 使广 大压力 , 其 中最主要的是人 1 : 3、 能源和环境 三大 问题 。 化学化工 的发展 大化 工类沉重认识 到化工科技 、 自然和社 会的统一性 , 认识 到绿色化 为人类 的生活 的改善提供了源源不断的能源 和物质基础 . 但 同时又是 工技术在人类和化工行业可持续 发展 中的重要作用 从而培养 出具 有 造成 能源和环境 问题 的罪魁祸首之一。很长时间里 , 人们一直觉得发 绿色环境意识 和国际竞争力 的新一代化工高级人才 展化工业一定会造成环 境的污染和能源 浪费 . 因此 . 化学和化工工业 5 . 结论 又倍受人们 的质疑 绿色化学的 出现 . 为人类最终从化学 的角度解决 总之绿色化学” 已被公认 为是 2 1 世 纪最重 要的科 学领域之一 . 是 环境和能源问题带来 了新希望 实现污染预 防最 基本的科学手 段 . 具有光 明的前景 . 我们需 要的就是 3 . 绿 色 化 工 技 术 的应 用 不断 的发展 和研 究绿色化工 技术 . 生产绿 色化工产品 . 提 高我们生活 绿色化工技术 的应用正在不断增多 , 这些应用包括原料 、 溶剂 、 催 质量 , 从而保护我们的生存环境。 化剂 、 多元醇等及使用 低能耗 的工艺 。发 展环保型产 品 , 采用先进 技
绿色化学发展现状与未来趋势分析
绿色化学发展现状与未来趋势分析近年来,全球对环境保护的关注度日益提高,人们对可持续发展的呼声越来越高。
在这样的背景下,绿色化学作为一种新兴的化学发展方向迅速崭露头角,受到广泛关注。
本文将对绿色化学的发展现状和未来趋势进行一定深度的分析。
绿色化学的核心理念是寻找并设计出对环境友好并且能够满足人们需求的化学过程和产品。
与传统化学相比,绿色化学强调资源的利用效率,减少有害物质的生成和排放,同时提倡可再生资源的使用。
目前,全球范围内各个领域都在不同程度地探索绿色化学的应用。
在有机合成领域,绿色合成方法正在取得显著的进展。
传统的合成方法通常需要高温高压、有机溶剂和多步反应,而绿色合成方法则倾向于使用水作为反应介质,同时发展出了新的催化剂和反应条件,使得合成过程减少或者完全无需有机溶剂。
这种方法不仅减少了对环境的污染,而且节约了能源和原料的使用。
此外,绿色化学还在其他多个领域发挥着重要的作用。
其中之一是绿色催化。
绿色催化通过设计高效的催化剂,使得化学反应的速度和选择性得到改善,从而减少废弃物的生成。
例如,催化剂的使用可以降低反应温度和反应时间,促进原料转化率的提高。
绿色催化的发展有望推动许多化学过程的绿色化。
此外,绿色化学在能源和环保领域也有着广泛的应用。
例如,绿色电池技术通过减少对稀缺资源的依赖,提高能源的储存密度,从而为可再生能源的发展提供了一种更可行的解决方案。
另外,绿色涂料和染料的研究也得到了广泛关注,这些绿色产品不仅能够满足人们对颜色的需求,而且具有良好的环境友好性。
然而,尽管绿色化学在各个领域都有着广泛的应用前景,但仍然面临着一些挑战和难题。
首先,绿色化学的理论体系还不够完善,需要更多的理论研究和系统总结。
其次,现有的绿色化学技术在规模化应用时可能存在经济上的限制,需要与传统技术相比较,寻找到更加经济可行的方案。
最后,绿色化学需要不断推动政策和法规的制定和实施,以保证其在实践中的真正应用。
未来,绿色化学的发展趋势将是更加多样化和综合化。
绿色化学的研究现状及进展
绿色化学的研究现状及进展随着全球环境污染的不断加剧,绿色化学的研究不断受到重视。
绿色化学是研究更清洁、更安全、更可持续的化学技术,以减少环境污染和提高生物安全性的研究领域。
绿色化学的发展有助于减少和排放有毒物质,改善生物安全性,减少资源消耗,更加有效地利用资源,改善能源利用率,减少碳排放,促进清洁能源的发展,促进可持续发展,并有利于提高人类生活质量。
当前,绿色化学已经发展成为一个由化学、材料科学、分子生物学、工程学和其他科学和技术组合在一起的多学科交叉领域。
各个领域的研究人员结合起来,以更高的效率实现更清洁、更安全的生产技术。
从原材料的生物资源开发到工业应用,绿色化学整合研究实现了以更高的生产效率实现更低的环境影响、更高的资源利用率、更高的生物安全性和更有效的技术。
绿色化学研究已经获得了巨大的发展和进展。
研究领域涉及全部化学应用领域,从有机原料到精细化工,从有机金属到无机碳,从材料技术到环境技术,绿色化学的应用可以更有效地利用资源,改善生物安全性,减少能源消耗,减少有毒物质的排放,促进清洁能源的发展,促进可持续发展,提高人类生活质量。
绿色化学已成为国内外科学家的热门研究话题。
在推广绿色化学的过程中,科学家们除了通过技术开发实现绿色化学,还为绿色化学技术提供了有力的理论支持。
这些理论支持包括生物分子结构设计、反应动力学模拟、过程计算、模拟优化等等,从而可以支持绿色反应的设计和模拟,改进存在的绿色化学技术,并发现新的绿色化学技术。
总之,在绿色化学的研究现状中,我们可以看到绿色化学有了巨大的发展,在绿色化学研究方面有了巨大的进步,对于保护我们的环境具有非常重要的意义,绿色化学研究仍在不断发展中,未来还将取得更大成效,有助于构建可持续发展的建设,促进绿色社会。
绿色化学化工现状和发展论文
绿色化学化工现状和开展论文绿色化学化工现状和开展论文1绿色化学化工的根本原那么国际上对绿色化学化工有比拟统一的原那么,主要包括以下几方面:其一,在消费头上防止废弃物的产生,而不是产生废弃物后再进展净化处理。
其二,进展消费原料最大化利用的产品设计。
其三,进展产品设计时,考虑消费效率,并减少消费原料和产品的毒性。
其四,对于析出剂和溶剂等辅助产品,要尽量少用或不用,或尽量使用无害产品[2]。
其五,尽量降低能量在消费过程中的损耗和其对环境的影响。
其六,在考虑经济和技术的前提下,尽量选择可回收的加工材料作消费原料。
其七,尽量防止在消费过程中产生不需要的化学衍生物。
其八,选择更符合化学计量的催化剂。
其九,化学产品在使用完毕后可以进一步分解成为无毒无害的降解产物。
其十,研究并开展化学化工的消费过程,做到在危险物形成前对其进展检测和控制。
2绿色化学化工的开展趋势2.1绿色化工产品设计进步绿色化工设计的积极性,在绿色化工产品设计过程中,应遵循以下设计原那么,即:全生命周期设计、降低原料和能量消耗设计、再循环和再使用设计、利用计算机技术设计等。
2.2绿色化原料及新型原料平台基于本研究所述原材料选择的原那么,一些新型的原料平台在化工消费中越来越受到瞩目,如以石油化学工业中的低碳烷烃、甲醇和合成气、废旧塑料以及生物质等作为原料平台。
此外,对于传统原料合成中有毒、有害、有刺激的原料的绿色化工艺也得到了广泛的研究。
2.3新型反响技术开发传统有机合成反响中有毒试剂和溶剂的绿色替代物成为新型技术的开展方向。
另外,反响与相关技术(如生物技术、别离技术、纳米技术等)的结合为开发新型反响途径提供了开展空间。
2.4催化剂制备的绿色化和新型催化技术目前的研究大多关注使用新型的催化剂改变原有的化学反响过程,而对催化剂制备时的绿化问题很少关注。
因此,对可回收并能反复使用的固体催化剂的研究,即如何在分子程度上构筑活性和选择性均能到达高程度的固体催化剂的研究成为今后开展的重要课题。
绿色合成化学研究进展
绿色合成化学研究进展随着全球环保意识的提高,绿色化学也逐渐受到了广泛关注。
绿色化学是指在化学合成中,优先从绿色环保的角度考虑,尽量不使用有害物质,不产生有害物质和废物,从而实现高效、可持续、环境友好的实验过程。
而绿色合成化学则是绿色化学的重要分支之一,它研究的是通过环境友好的方法合成新化合物,并提高其合成效率,不产生废物,减少污染。
目前,绿色合成化学已成为有机合成化学研究的热点之一。
研究者们通过不断探索和实验,不断开发绿色合成的新方法和新技术,推动着绿色合成化学的发展。
在这篇文章中,我们将介绍绿色合成化学方面的一些进展。
1. 微波辅助合成技术微波辅助合成技术是一种常用的绿色合成化学方法。
它通过微波辐射的加热作用使反应溶液在短时间内达到高温状态,从而促进反应速率,降低反应温度和反应时间。
与传统合成方法相比,微波辅助合成技术具有反应速率快、温度低、耗能少等优点。
因此,微波辅助合成技术已被广泛运用于有机合成、材料合成和生物医药领域。
2. 催化剂的开发和研究催化剂是绿色合成化学的核心之一。
它能够在反应过程中加速反应速率、提高反应选择性和降低反应温度。
研究人员通过不断地开发和研究新型催化剂,有效地实现了绿色合成化学的重大突破。
目前,研究人员已经开发了一系列各种各样的催化剂,其中一些催化剂在绿色合成化学中的研究得到了广泛应用。
比如;金属有机框架催化剂、离子液体催化剂、生物催化剂等等。
这些催化剂不仅具有高效、选择性好、廉价,而且能够回收利用,大大减少了废弃物的产生,达成了绿色合成的目的。
3. 可再生资源的应用可再生资源的应用是绿色合成化学的另一个重要研究方向,它主要通过利用可再生资源替代传统的合成原料,比如石油和天然气,从而减少对可再生资源的消耗,降低清洁能源的成本。
在可再生资源的应用方面,生物质固体酸催化技术和生物质热解技术都是比较成熟和广泛应用的方法。
生物质固体酸催化技术主要是有机废弃物的降解和转化,而生物质热解技术则是利用热能将生物质转化为化工原料。
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绿色有机化学研究进展摘要现代社会中,科技已成为发展一个国家经济的重要指标,科技的进步就是一个国家的进步。
绿色有机化学作为科技的不可或缺的力量,其发展前景一直备受关注。
绿色有机化学也就是我们在有机合成过程中怎样做到绿色有机,用新反应,新技术,新工艺获得所需要的目标产物。
那么,现在社会中,在发展经济的同时,环境也在不同程度上受到污染,影响我们的健康的同时,还威胁着我们的子孙后代,于是,绿色有机化学在资源的合理开发和利用、减少或消除环境污染等可持续发展问题提出了更高的要求。
近年来绿色化学,洁净技术,环境友好过程已成为合成化学追求的目标和方向。
本世纪,有机合成的有效性,选择性,经济性,环境影响和反应速率将是绿色有机化学研究的重中之重。
关键词环己烯绿色实验改进催化剂正文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。
进入21世纪以后,在人类物质生活不断提高和工业化高度发展的同时,大量排放的工业和生活污染物却反过来使人类的生存环境迅速恶化,这就使化学家面临新的挑战,即要去发展对人类健康和环境较少危害的化学。
这一问题近年来已受到相当重视,并出现了一系列新名词,如绿色化学、环境友好化学、洁净化学、原子经济性等。
所谓绿色化学又称“环境无害化学”、“环境友好化学”、“清洁化学”,绿色化学是近十年才产生和发展起来的,是一个“新化学婴儿”。
它涉及有机合成、催化、生物化学、分析化学等学科,内容广泛。
绿色化学的最大特点是在始端就采用预防污染的科学手段,因而过程和终端均为零排放或零污染。
世界上很多国家已把“化学的绿色化”作为新世纪化学进展的主要方向之一。
绿色化学研究过程中应遵循12条原则:1.防止污染优于治理污染2.注重原子经济性3.无害化学合成4.设计安全化学品5.使用安全溶剂和助剂6.设计能源经济性反应7.使用可再生原料8.尽量避免不必要的衍生步骤9.催化剂优于化学计量试剂10.降解设计11.预防污染中的实时分析12.防止意外事故的安全工艺。
以这十二条原则为准则,化学家们不断寻求实现绿色合成的方法、技术与途径。
比如:采用无毒、无害的高效催化剂、采用无毒、无害的溶剂、反应方式的改变、采用高效合成法、固态反应、利用可再生的生物质资源等。
微波有机合成技术是近年来发展起来的一种新型有机绿色合成新技术。
他不但能使不能发生的化学反应能进行,而且也能使有些化学反应的效率大大提高。
我们以环己烯的制备实验为例,了解其反应过程环己烯反应原理:环己醇通常可用浓磷酸或浓硫酸作催化剂[1]脱水制备环己烯,本实验是以浓磷酸作脱水剂来制备环己烯的。
主反应:OHH 3P04副反应: OHOOHO H +130-140o C[O]实验试剂药品与仪器装置试剂药品:环己醇(10 g), 浓磷酸(4 ml),食盐(1g), 无水氯化钙(1~2 g),5%碳酸钠(4 mL)。
仪器与设备:圆底烧瓶(50 mL),分留住,分液漏斗,锥型瓶。
实验步骤1.粗环己烯的制备在50 mL 干燥的圆底烧瓶中,放入10 g 环己醇(10.4 mL ,0.1 mol)、4 mL 浓磷酸和几粒沸石,充分振摇使混合均匀。
烧瓶上装一短的分馏柱作分馏装置,接上冷凝管(见图2-21),用锥形瓶作接受器,外用冰水冷却。
将烧瓶在石棉网上用小火慢慢加热,控制加热速度使分馏柱上端的温度不要超过90℃[2],慢慢的蒸出生成的环己烯和水(混浊液体[3]。
当烧瓶中只剩下很少量的残渣并出现阵阵白雾时,即可停止蒸馏。
全部蒸馏时间约需l h 。
2. 环己烯的精制将蒸馏液用精盐饱和,然后加入3~4 mL 5%碳酸钠溶液中和微量的酸。
将此液体倒入小分液漏斗中,振摇后静置分层。
将下层水溶液自漏斗下端活塞放出、上层的粗产物自漏斗的上口倒入干燥的小锥形瓶中,加入1~2 g 无水氯化钙干燥[4]。
将干燥后的产物滤入干燥的蒸馏瓶中,加入沸石后用水浴加热蒸馏。
收集80~85℃的馏分于一已称重的干燥小锥形瓶中。
产率 3.8~4.6 g (产率 46%~56%)。
纯粹环己烯的沸点为82.98℃,n 20D = 1.4465。
图3-1 环己烯的红外光谱绿色化学的特点绿色化学是从源头上减少或消除在设计、 生产和应用化学产品过程中产生或使用有害物质 的安全环保的化学方法。
通过选择安全的物质去替代危险的原料和避免危险物排放的手段 来消除化学研究和生产对环境和人类的危害 本文依据绿色化学方法.对环己烯制备实验进行了绿色化改进,由以前实验可知,实验生成的环己烯具有令人不快的味道,为避免挥发到空气中危害师生健康,一般要求实验在通风橱中进行,安装通风橱和持续保持通风费用昂贵,大大增加了教学成本。
在实验时,我们可以采用廉价的气球缓冲密封装置,使得蒸发出的环己烯不会挥发到空气中,保证了师生的安全,也节约了教学成本。
催化剂的绿化 相对于化学当量的反应,高选择性、高效的催化反应更符合绿色化学的基本要求。
许多有机合成反应中,液体酸或碱是最常用的催化剂,其价格便宜、催化效率高,但对设备腐蚀严重、污染大、副反应多、后处理困难。
为克服传统催化带来的危害,研究和开发新型绿色催化剂自然就成为目前最前沿的热点之一。
较成功的有各种新型分子筛催化剂、固体超强酸或碱催化剂、杂多酸催化剂、夹层固体催化剂及相转移催化剂。
这些新型催化剂的催化能力均优于传统的酸碱催化剂,同时对环境友好,目前正大量应用于有机合成中。
在环己烯的制备实验中,所用的催化剂为具有强腐蚀性的浓硫酸,然而,浓硫酸有两个限制,一是具有高腐蚀性,对学生安全存在潜在危害,操作不当极易被浓硫酸毁伤,二是浓硫酸具有极强的反应能力,在生成环己烷的同时还常常伴随碳化,生成废物较多,加重了环境污染,降低了反应效率。
为解决上述问题,我们采用了低腐蚀,反应活性低很多的磷酸做催化剂。
不仅提高了反应收率,而且还降低了安全风险,保证了师生在实验过程中的安全。
总结展望未来,全球的城市化、工业化将继续发展,人口还要继续增加,对化学工业的需求也将增多。
而传统化学工业虽在农药、聚合物、材料科学、去污剂、石油添加剂、水处理、废物处置等方面做出了巨大贡献,但另一方面它也增加了对环境的压力。
而人们对改善环境、提高生活质量的要求又越来越强烈,联合国环保小组反复强调“保护环境是可持续发展的重要内容,直接关系到全球经济建设的成败”。
绿色化学以其“原子经济性”为基本原则,一方面充分利用资源防止浪费,另一方面实现“零排放”,达到不污染环境的效果。
因此,有机合成化学应该遵守绿色化学的基本原则,研究和发展对环境友好、造福于人类的新型化学。
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