現代有機合成方法和技術的最新進展

袁學玲,盧鵬祥

(中國礦業大學化工學院,江蘇,徐州,221008)

現代有機合成方法和技術的最新進展

袁學玲,盧鵬祥

(中國礦業大學化工學院,江蘇,徐州,221008)

本文針對有機合成的發展現狀與趨勢對現代極具發展前景的有機合成方法及技術進行了綜述,同時結合各種技術的發展狀況及最新進展與突破,對其前景作了簡要概述。

非均相反應,綠色有機合成,波促進的有機合成,不對稱合成,有機光化學合成

1 非均相反應

1.1 相轉移催化反應 以往對于非均相條件下的有機合成反應往往不容易進行,或存在反應速度慢、效果差、反應不完全等缺點。但是,相轉移催化這一有機合成方法的出現,很好的克服了這一難題。

1.2 固相有機合成 近年來隨著各種類型樹脂的發明,固相有機合成技術憑借其高轉化率及操作簡便等優勢有了突飛猛進的發展。

2 綠色有機合成

2.1 高效、無毒的溶劑和助劑

2.1.1 非傳統溶劑 有機溶劑因其對有機物具有良好的溶解性。但有機溶固相合成的劑的較高的揮發性和毒性成為有機合成造成污染的主要原因。因此新型綠色反應介質代替有機溶劑成為綠色化學研究的重要方向。目前,水、超臨界流體、離子液體、仿酶化學和含氟溶劑作為反應介質的有機合成在不同程度上已取得了一定的進展。

2.1.2 無溶劑有機合成 研究發現,在固態下能夠進行的有機反應大多數較溶液中表現出高的反應效率和選擇性。無溶劑有機合成具有高選擇性、高產率、工藝過程簡單和不污染環境、能耗少和無爆炸性等優點。

2.2 綠色催化劑 據統計,在化學工業中,80%以上的反應只有在催化劑作用下才能獲得具有經濟價值的反應速率和選擇性。新的催化材料是創造新催化劑的源泉,也是提高原子經濟性、開發綠色合成方法的重要基礎。近年來,綠色催化劑的研究主要有綠色固體酸堿催化劑、分子篩催化劑、生物酶催化劑等。

2.3 綠色合成原料 原料選擇是綠色化學的決定性步驟。

2.4 設計高效合成方法

2.4.1 一鍋反應、串聯反應合成 一鍋合成就是將一個多步反應或多次操作至于“一鍋”完成,過程不需分離許多中間產物。一鍋合成法具有以下特點：高效性、高選擇性、反應條件溫和,操作簡潔方便。這種方法能夠容易地合成常規方法難以合成的目標分子。

2.4.2 有機電化學合成 有機電合成的一個突出優點就是通過調節電極的種類、電解質、電解條件可以控制有機電合成反應。有機電合成可以在溫和的條件下進行,用電子代替那些污染環境的氧化劑和還原劑。

3 波促進的有機合成

3.1 超聲波 超聲波可以加速化學反應,促進有機合成。如今,超聲波已被廣泛應用于化學、醫學、廢水處理等諸多領域,超聲波在有機合成中的應用呈蓬勃發展之勢,成為有機合成的重要技術之一。

3.2 微波 微波在有機合成領域中的應用給有機反應的研究注入了新的思維。微波照射可以不通過容器傳熱,而直接進行加熱反應的溶劑和反應物,不但加熱速度快于傳統加熱方式,而且很多反應可以在無溶劑條件下進行,符合綠色化學的要求。

4 多組分反應

多組分反應可以實現快速大量的合成具有結構多樣性和復雜性的化合物和建立相應的化合物庫,引起藥物專家們的關注。

5 其他

5.1 不對稱合成 手性是構成生命物質的基本屬性。手性物質的獲得非常重要,除來自天然外,人工合成也是一種重要的途徑。不對稱合成是有機合成化學的前沿領域,也是最近 20年內發展最迅速最有成就的領域。它比對映體拆分法更直接、更經濟。

5.2 有機光化學合成 近年來,隨著有機波譜分析手段的完善和各種紫外光源的出現,有機光化學合成打破了從前的緩慢發展狀態。

5.3 元素有機化合物在有機合成中的應用 元素有機化合物發展迅速。已經發現的元素有機化合物在性質、制備和用途上有其獨特之處,尤其是它們在有機合成中發揮著極其重要的作用,為有機合成提供了許多新的合成方法和新的合成試劑。如有機硅、有機磷、有機硼、有機硫等。

5.4 生物催化 生物催化是指利用酶或有機體作為催化劑進行化學反應的過程,也稱生物轉化。生物催化在有機合成中快速發展,尤其是在不對稱合成中應用價值更加突出。其原因與生物催化的特點有關。

[1]郭生金.有機合成新方法及其應用 [M].中國石化出版社, 2007.6：97.

O621.3

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1003-3467(2010)10-0005-01