探讨固相有机合成及其在精细化工中的应用与前景

探讨固相有机合成及其在精细化工中的

应用与前景

摘要：现代社会对组合化学的研究不断深入，而这也为固相有机合成带来了新的发展机遇。为了抓住新时代下的发展机遇，进一步发展固相有机合成，本文对固相有机合成进行了探究，并详细阐述了现阶段固相有机合成在精细化工中的应用，由此进行了对固相有机合成未来发展的前景展望，以期能让更多人了解、认知固相有机合成。

关键词：固相有机合成；精细化工；应用；前景

引言

对于有机合成而言，一直都是早期化工产业应用率最高的一类方式，能够有效完成物质利用，从而推动整个行业持续发展。但需要注意的是，这一模式本身有其限制性存在，对整个社会带来了一定的影响。正是这一因素，相关人员就需要做好研究工作，促使技术的应用效果进一步提升。

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固相有机合成的概念及优点

所谓的固相有机合成技术，就是对将要发生化学反应的催化剂或反应物与固相高分子进行反应，并对反映出来的物质与其他化学品再次进行反应。同时，需要将反应后的化学物与其他物质进行冲洗、过滤、分离。这种化学反应形式具备多次重复性特点，将不同的单元或重复单元组合起来，最终在试剂的作用下，将物质从固相高分子中分离出来，整个化学反应过程称之为固相有机合成。其具备以下几个优点：一是，处理方式简单化。通常情况下，各个物质进行化学反应时，有明显的连贯性特点，使得化学反应环节、条件等比较复杂。而利用固相有机合成技术，可对各个反应环节进行简单化处理，并通过冲洗、过滤等手段，将反应物从其他物质中分离出来，能有效提高工作效率，降低反应时间。二是，绿色生

产。当利用固相有机合成技术进行化工生产时，可将各个反应物质连接在一起，能有效实现回收再利用，有利于实现清洁生产、绿色环保，对我国发展可持续发展战略有十分重要的意义。三是，自动化程度高。化学生产工作需要涉及的流程、内容等比较繁琐，经常存在重复操作的问题，资源浪费情况比较严重，增加了生产成本。而固相有机合成技术，可对重复性流程、环节等实现自动化处理，有利于保障生产质量和安全性。

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相有机合成及其在精细化工中的应用与前景

2.1在工业中的应用

工业中的聚碳酸酯材料由于拥有良好的综合性能如抗冲击、耐蠕变、高稳定等，故而该材料常被广泛应用于工业领域。但该材料的传统合成方法往往是把光气、氢氧化钠两者与双酚A产生共同反应，并要经由在二氯甲烷与水的界面上冷凝缩聚后进行合成，然而由于光气有毒有害，并且反应中还会产生可致癌的氯甲烷物质，这就使得传统合成方法常会对环境、人体等造成危害。而新型的合成方法则是以双酚A与碳酸二苯酯作为原料，分成两个步骤进行固相缩聚制作。由于该合成方式中不再使用光气与氯甲烷原料，故该合成方式的污染性较低，在提倡可循环发展的现代工业建设中拥有良好的普及性。还有聚对苯二甲酸乙二酯材料，该材料也属于现代较广泛的工业用材料，一般用于纺制轮胎帘子线的生产上。由于该材料的相对分子质量要求在2万左右，这就使得在熔融缩聚时其接触面往往不易更新，使得其反应、生产较为缓慢，这就使得其副产物乙二醇也不易扩散，造成逆反应问题的存留，何况要达到2万相对分子质量这一要求本身便有着较大难度。而改用固相缩聚无疑就能扭转传统合成方法制造速率慢、质量较低等问题，现阶段如尼龙一66的固相缩聚合成法、PET的齐聚物等均已得到良好的普及。而聚苯并咪唑则是通过间苯二甲酸二苯酯与四氨基联苯等物质经由科学配比在氮气流下进行处于270～220℃高温加热的熔融缩聚，并在蒸发掉二氨基苯酚、形成预聚体后，再将加热温度提高至400％进行固相缩聚从而得到聚合体，由此生产出来的聚苯并咪唑往往具有较高的稳定性与耐高温等性质。现阶段的固相有机合成也已经普及至各类物品的生产之中，诸如生物降解塑料、液晶高分子材料等产品

的生产过程都可见到该技术的身影。此外，在固相有机合成技术在工业领域的普及过程中，其也得到了不断的研究与发展，相关的工艺类型也不断推陈出新，诸如固相光聚合反应、二炔类的固态晶相聚合等工艺都在一定程度上推动了现代工业的发展。

2.2在化工中的应用

2.2.1有机化工

苯甲酸钠作为在食品、制药等领域广泛应用的化工原料，其传统的制造方式往往是经由氢氧化钠溶液将含有苯甲酸的水溶液进行中和，在这其中的生产工艺通常要分为6部分进行，生产用时达60h，并且每生产500kg的苯甲酸钠往往需要2000kg的水资源，这无疑存在着资源浪费严重、生产速率较低等问题。而经由现代的固相有机合成，将苯甲酸与NaOH固体进行均匀混合而产生反应，不仅不再需要大量的水资源，并且将60h的生产周期缩短至5～8h，实现了对传统化工制造工艺的优化。还有在有机化工中用于as—pim等化工产品的水杨酸原料，该原料的传统制造工艺同样需要6项工序，并且其生产周期长达70h，往往生产500kg的水杨梅就需耗用500kg的水与100L的乙醇。但在应用低热固相合成法中，先将相关固体进行均匀混合，然后再进行反应，如此做法不仅生产同样数量的水杨梅原料其生产周期仅需7h，并且有着无需溶剂的生产优势。在有机化工中应用固相有机合成技术不仅能够缩短各原料的生产周期，还可以减轻制造过程中对环境造成的污染，并能够在一定程度上简化原料的纯化操作。如在邻苯二甲酸噻唑原料生产中，传统的生产流程往往会有着邻苯二酰亚胺噻唑和邻苯二甲酰胺噻唑等副产物的产生，需要在生产后进行分离、提纯等才能得到成品，而固相有机合成则能够直接生产得到纯品，免去了后续的提纯、分离等操作。

2.2.2石油化工

石油化工中尼龙610、810、1010等材料都是由癸二酸作为主原料进行制造，并且癸二酸的衍生物还能用于制作氯乙烯、聚醇酸树脂、聚酯树脂等原料，故癸二酸原料不仅在石油化工中占重要位置，而且在工业生产中对其的需求量也较为庞大。但癸二酸的传统生产工艺主要是先经由蓖麻油催化水解或是加减皂化后生

成蓖麻油酸，之后再使用甲苯酚作为稀释剂并在260～280℃中加碱裂解，最后还需经纯化处理后才能制得癸二酸。此类传统生产工艺的生产周期为8h，并且工艺流程较为繁杂，往往无法满足工业生产对其的需求。而且在生产中还需注意所使用的甲苯酚稀释剂往往具备一定的毒性，其毒性不仅有害于人体，还会对设备产生腐蚀，并易对环境造成破坏，故在进行传统生产工艺时往往需要采取一定的准备、保护等工作。而新型生产技术则通常使用微波辐射技术，该技术能够经由对蓖麻油的直接辐射，从而在较短的一段时间内将蓖麻油进行脱氢、异构化、裂解等反应来取得癸二酸，故该技术拥有较短的生产时间，平均只需22min的反应时间，并且工艺流程相对简单，仅需操作特定设备即可进行制取。此外由于该方式中不使用相关的稀释剂，故应用该工艺时能够避免设备遭到腐蚀，并能将环保意识与可持续发展理念融入于工业生产中。而与癸二酸同样已工业化生产的还有苯胺磺酸盐，其是通过加热制备的方式从而代替氨基苯磺酸或是胺基苯磺酸等制剂将偶氮吡啶一β一萘酚固相继胺化。此外，对于相关的有毒化学品、产物等，也可经由室温固相反应法，利用球磨机、生石灰等将其销毁。

2.3在其他行业中的应用

2.3.1催化剂制备

由于在催化剂中哪怕是较小程度的保留某反应物的特征，也会在其生产中起到良好的催化作用，故固相反应中的拓扑控制原理在催化剂制备领域往往有着较

为广阔的应用空间。比如利用金属有机混合物作为前体，由此合成诸如v

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2

此类

的无形催化剂。众多前体的有机配体便常是经由固相合成来制备的，现阶段固相反应已经能够应用至合成制备不对称催化反应的有机配体，如作为不对称催化反应中有机配体的羟基吡咯烷甲醇便是经由固相法合成。

2.3.2药物开发

现代医学行业的发展也有着固相有机合成技术的支持与推动。经由该技术所合成的非天然生物大分子通常拥有着与天然生物大分子相类似的基本骨架与性质，基于这点固相有机合成技术常用于制备部分抑制剂。同时基于固相组合的各类反应，在多肽药物合成上得到非常广泛的应用。截止到2018年，FDA共批准了约