有机电化学合成及研究进展
有机电化学合成及其发展方向
摘要
介绍有机电化学合成的原理，研究内容。有机电化学合成与传统合成的优势，介绍中国有机电化学合成的发展以及有机电化学的新进展。有机电化学的高效、经济、无污染性。还有有机电化学合成的若干发展方向。
关键词
有机电化学发展方向绿色化学
Review on organic electrosynthesis and its Development trend
Abstract
In this paper，the principle and the research method of organic electro- ynthesis---one of the most efficient green technology was discussed. The principle of organic electrosynthesis, applications, and the advantages co- mparing to the tradition organic synthesis were expounded. Introduction to Chinese organic electrosynthesis development and advancement of organic electrochemistry. Organic electrosynthesis of high efficiency, no pollution. There are several development directions of organic electrosynthesis.
Key words：organic electrosynthesis；developments of research；Green Chemistry;
引言部分
以电化学方法合成有机化合物称为有机电合成，它是把电子作为试剂，通过电子得失来实现有机化合物合成的一种新技术，这是一门涉及电化学、有机合成及化学工程等学科的交叉学科。由于电化学早已有之，合成技术、化学工程技术和化学材料不断更新，因而，有人称之为“古老的方法，崭新的技术”[1]。
有机电合成是有机合成的一个分支学科，有其独特的优点和优势。有机电合成与一般有机合成相比，有机电合成反应是通过反应物在电极上得失电子实现的，一般无需加入氧化还原试剂，可在常温常压下进行，通过调节电位、电流密度等来控制反应，便于自动控制。这样，简化了反应步骤，减少物耗和副反应的发生。可以说有机电合成完全符合“原子经济性”要求，而传统的合成催化剂和合成“媒介”是很难达到这种要求的。从本质来说，有机电合成很有可能会消除传统有机合成产生环境污染的根源。有机电化学合成也是一种绿色化学，中国走可持续发展战略，在化学合成中有机电合成将会占很大比例。将是未来的合成化学的
一种发展趋势。
主题部分
一、有机电合成原理及分类
原理
有机电合成基于电化学方法来合成有机化合物。电解反应须从电极上获得电子来完成，因此有机电合成必须具备以下三个基本条件：
(1)持续稳定供电的(直流)电源；
(2)满足“电子转移”的电极；
(3)可完成电子移动的介质。为了满足各种工艺条件，往往还需要增加一些辅助设备,如隔膜、断电器等。
有机电合成中最重要的是电极，它是实施电子转移的场所。电合成反应是由电化学过程、化学过程和物理过程等组合起来的。典型的电合成过程如下:
(1)电解液中的反应物(R)通过扩散达到电极表面(物理过程)；
(2)R在双电层或电荷转移层通过脱溶剂、解离等化学反应而变成中间体(I)(化学过程)，无溶剂、无缔合现象的不经过此过程；
(3)I在电极上吸附形成吸附中间体(Iad1)(吸附活化过程)；
(4)Iad1在电极上放电发生电子转移而形成新的吸附中间体(Iad2)(电子得失的电化学过程)；
(5)Iad2在电极表面发生反应而变成生成物(Pad)吸附在电极表面；
(6) Pad脱附后再通过物理扩散成为生成物(P)。
分类
它是一门涉及电化学、有机合成和化学工程的交叉学科, 通常有两种分类方法:
(1) 按电极表面发生的有机反应的类别, 分为两类有机电合成反应: 阳极氧化过程和阴极还原过程。阳极氧化过程包括: 电化学环氧化反应、电化学卤化反应、苯环及苯环上侧链基团的阳极氧化反应、杂环化合物的阳极氧化反应、含氮硫化物的阳极氧化反应。阴极还原过程包括阴极二聚和交联反应、有机卤化物的电还原、羰基化合物的电还原反应、消基化合物的电还原反应、腈基化合物的电还原反应。
(2) 按电极反应在整个有机合成过程中的地位和作用, 可将有机电合成分为两大类: 直接有机电合成反应、间接有机电合成反应。直接有机电合成反应: 有机电合成反应直接在电极表面完成; 间接有机电合成反应: 有机物的氧化( 还原) 反应采用传统化学方法进行, 但氧化剂(还原剂) 反应后电化学方法再生以后循环使用。间接电合成法可以两种方式操作: 槽内式和槽外式。
二、有机电合成是一种绿色化学
所谓绿色化学即是用化学的技术和方法去减少或消灭那些对人类健康或环境有害的原料、产物、副产物、溶剂和试剂等的产生和应用。必须指出, 绿色化学不同于一般的控制污染。加强管理对控制污染是有效的, 但这不是绿色化学, 有些只是阻止污染的技术, 而不是化学。绿色化学是指从根本上消灭污
染, 它的着眼点应在于使得废物不再产生, 不再有废物处理的问题, 绿色化学是一门彻底阻止污染的化学。从电化学合成的原理来看，电合成不同于一般的催化反应，它不需要另外引入催化剂、氧化剂或还原剂，因此后续处理简单，无或基本无“三废”。
三、比较成功的案例
近几十年来, 有机电合成工业化的实例越来越多. 目前世界上大约有100 多家工厂采用有机电合成生产约80 种产品, 还有很多已通过了工业化实验
[ 14], 而我国有机电合成方面的研究起步较晚, 可是发展很快, 下面介绍一下我国有机电合成三个典型工业化实例.2. 1 L- 半胱氨酸的直接电合成
[15]L- 半胱氨酸是中国最早实现工业化的有机电合成产品, 它的工业生产是从毛发等畜类产品中提取的胱氨酸, 通过电解还原在阴极直接电合
成为L- 半胱氨酸.
S ) CH2 ) CH(NH2) ) COOHS ) CH2 ) CH(NH2) ) COOH+ 2H+ 2e-2 L - HS) CH2 ) CH(NH2) ) COOH .
近20 年来, 这一有机电合成技术在中国的许多地方推广, 年产能力已经超过600 吨, 成为生产L- 半胱氨酸的主要方法. L- 半胱氨酸也成为一种出口创汇的龙头产品。
四、有机电化学合成前景及发展方向
有机电合成具有很强的生命力和广阔的发展前景，其优点突出表现在以下几个方面:
(1) 在许多场合具有选择性和特异性；
(2) 不需要使用价格较贵的氧化剂和还原剂；
(3) 洁净，以电子的得失完成了氧化还原反应，不需要外加氧化剂和还原剂；
(4) 条件温和，如在常温、常压下即可完成有机合成，尤其对不稳定的复杂分子结构的有机物的合成尤为有利；
(5) 副产物少；
(6) 节能，一方面体现在综合能耗上，另一方面是由于极间电压低(2～5V)，可接近热力学的要求值；
(7) 易控，反应速度完全可以通过调节电流来实现，易于实现自动化连续操作；
(8) 规模效应小，对精细化工产品的生产尤为有利。
有机电化学合成要想有好的发展，应该从以下几个方面发展：
1、发展电解中特有的反应
例如己二腈的电解还原合成等，反应选择性高，有竞争能力并已工业化。
2、发展能缩短工艺过程的有机电合成
例如，对氨基苯甲醚采用化学合成，需三步工艺，而采用电合成法只需一步工艺
3、发展间接的电解合成法
○1间接电还原：利用媒质在电极上产生还原剂与反应底物进行化学反应，还原
剂被氧化后回到阴极上再生，以此达到还原剂循环使用而反应物不断生成的目的。
○2间接电氧化：
4、发展三维电极的电解
因为电解反应通常是在二维的平板电极上进行的，电解槽生产能力低。实践证明，有机电合成也可以采用三维的填料式或流化床电极来解决这个问题，使得有机电合成工艺可以与有机催化合成相竞争。
参考文献
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酶在有机合成中的应用进展
酶在有机合成中的应用进展 许广帅 （化工学院化工一班） 摘要：由于有机溶剂易使酶蛋白变性、失活或抑制其反应，因此，长期以来，形成了一个概念：酶反应需在水溶液中进行。尽量避免使用有机溶剂。随着酶学研究的进展。经过近十年的大量研究，人们发现。只要条件合适，酶在有机溶剂中是完全能够起催化反应的。1985年欧洲生物技术联合会召开了“生物催化剂在有机合成中的应用，随后又组织了“有机相中的酶催化讨论会，引起了与会科学工作者扳太的兴趣。近年来。有机合成化学领域的一个重大进展就是应用微生物或酶进行催化反应。由于酶催化反应具有高度的专一性，使得这种合成与转化在合成化学领域中具有很大的理论价值和应用潜力。 关键词：酶、有机溶剂、生物催化剂、催化反应 Abstract: Because the organic solvent is easy to make enzyme protein denaturation and inactivation or inhibit the reaction, therefore, for a long time, form a concept: enzyme reaction should be carried out in aqueous solution. Try to avoid using organic solvent. With the progress of the enzymology. After nearly 10 years of research, people found. As long as conditions are right, enzymes in organic solvents is fully capable of catalytic reaction. In 1985 European biotechnology federation held a \"the application of biological catalyst in organic synthesis, and then organized\" seminar on enzyme catalysis in the organic phase, aroused the interest of the scientific workers pull too. In recent years. A significant progress in the field of organic synthesis chemistry is the application of microorganism or enzyme catalytic reaction. Because the enzyme catalytic reaction are highly specific, makes the synthesis and transformation in the field of synthetic chemistry has great theory value and application potential. Key words:Enzyme, organic solvents, catalysts, catalytic reaction 1 前言 酶除作用于天然底物外，还可作用于与其底物结构相似的物质发生非自然催化，从而构戚了一个特殊的化学合成新锈域。通过酶催化可以完成各种各样的化学反应，如：氧化、脱氢、还原、脱氨、羟基化、甲基化、环氧化、脂化、酰胺化、磷酸化、开环反应、异构化、侧链切除、缩合以及卤代等反应。由于酶催化较化学法催化具有区域选择性、立体选择性、条件温和、反应速度快等优点，
电化学发展史
电化学发展史 电化学是物理化学的一个重要组成部分，它不仅与无机 化学、有机化学、分析化学和化学工程等学科相关，还渗透 到环境科学、能源科学、生物学和金属工业等领域。 电化学作为化学的分支之一，是研究两类导体（电子导 体，如金属或半导体，以及离子导体，如电解质溶液）形成 的接界面上所发生的带电及电子转移变化的科学。
传统观念认为电化学主要研究电能和化学能之间的相互转换，如电解和原电池。但电化学并不局限于电能出现的化学反应，也包含其它物理化学过程，如金属的电化学腐蚀，以及电解质溶液中的金属置换反应。 一、16-17世纪：早期的相关研究 公元16世纪标志着对于电认知的开始。在16世纪50年代，英国科学家William Gilbert （威廉·吉尔伯特，1540-1605）花了17年时间进行磁学方面的试验，也或多或少地进行了一些电学方面的研究。吉尔伯特由于在磁学方面的开创性研究而被称为“磁学之父”，他的磁学研究为电磁学的产生和发展创造了条件。 吉尔伯特按照马里古特的办法，制成球状磁石，取名为“小地球”，在球面上用罗盘针和粉笔划出了磁子午线。他证明诺曼所发现的下倾现象也在这种球状磁石上表现出来，在球面上罗盘磁针也会下倾。他还证明表面不规则的磁石球，其磁子午线也是不规则的，由此认为罗盘针在地球上和正北方的偏离是由陆地所致。他发现两极装上铁帽的磁石，磁力大大增加，他还研究了某一给定的铁块同磁石的大小和它的吸引力的关系，发现这是一种正比关系。吉尔伯特根据他所发现的这些磁力现象，建立了一个理论体系。他设想整个地球是一块巨大的磁石，上面为一层水、岩石和泥土覆盖着。他认为磁石的磁力会产生运动和变化。他认为地球的磁力一直伸到天上并使宇宙合为一体。在吉尔伯特看来，引力无非就是磁力。吉尔伯特关于磁学的研究为电磁学的产生和发展创造了条件。在电磁学中，磁通势单位的吉伯 （gilbert）就是以他的名字命名，以纪 念他的贡献。 1663年，德国物理学家Otto von Guericke（奥托·冯·格里克1602-1686） 发明了第一台静电起电机。这台机器由 球形玻璃罩中的巨大硫磺球和转动硫 磺球用的曲轴组成的。当摇动曲轴来转 动球体的时候，衬垫与硫磺球发生摩擦 产生静电。这个球体可以拆卸并可以用 作电学试验的来源。 二、18世纪：电化学的诞生 在18世纪中叶，法国化学家夏尔·杜菲发现了两种不同的静电，他将两者分别命名为“玻璃电”和“松香电”，同种相互排斥而不同种相互吸引。杜菲因此认为电由两种不同液体组成：正电“vitreous”（玻璃），以及负电“resinous”（树脂），这便是电的双液体理论，这个理论在18世纪晚期被本杰明·富兰克林的单液体理论所否定。 1781年，法国物理学家Charles Augustin de Coulomb (夏尔·奥古斯丁·库仑1736-1806)在试图研究由英国科学家Joseph Priestley (约瑟夫·普利斯特里1733－1804)提出的电荷相斥法则的过程中发展了静电相吸的法则。 1771年，意大利生理学家、解剖学家Luigi Galvani(路易吉·伽伐尼1737-1798)发现蛙腿肌肉接触金属刀片时候会发生痉挛。他于1791年发表了题为“电流在肌肉运动中所起的作用”的论文，提出在生物形态下存在的“神经电流物质”，在化学反应与电流之间架起了一座桥梁。这篇论文的发表标志着电化学和电生理学的诞生。在论文中，伽伐尼认为动物体内中存在着一种与“自然”形式（如闪电）或“人工”形式（如摩擦起电）都不同的“动物电”，
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CO2参与的有机合成方法学研究新进展 本文对二氧化碳参与的有机合成方法学研究（不包括二氧化碳与环氧烷烃的环加成及交替共聚反应、超临界条件下二氧化碳参与的反应）的最新进展进行了总结归纳。具体内容包括合成羧酸，合成羧酸酯及新型金属有机配合物活化二氧化碳及其反应三部分。 一，合成羧酸 二氧化碳与Grignard试剂、有机锂等亲核试剂制备羧酸是经典的有机合成反应。而近几年发展起来的碳碳不饱键化合物与二氧化碳反应，有机锌、有机硼等亲核试剂与二氧化碳的催化转化合成羧酸是二氧化碳参与的有机合成方法学研究的热点[1]。 1，碳碳不饱键化合物与二氧化碳反应 丙烯酸是目前具有广泛用途且需求量巨大的一种重要化工原料。由二氧化碳与乙烯反应直接合成丙烯酸的方法倍受瞩目。从热力学上考虑此反应是完全可行的[2]，但到目前为止仍未开发出有效的催化剂，只是发现少数金属有机配合物能与CO2进行计量反应得到丙烯酸[3]。 一些低价态的金属有机配合物能与CO2及含有不饱和键的化合物反应得到金属杂五元环内酯化合物，这是CO2与含碳碳不饱和键化合物反应合成羧酸的理论基础[4]。 在零价镍配合物存在下，CO2能与炔烃、共轭二烯烃及联烯等在常压条件下反应形成相应的镍杂五元环内酯化合物，经酸化便得到相应的羧酸[5]。体系中加入DBU通常可促进反应的进行。由于镍杂五元环内酯化合物酸化后不能再生
形成零价镍配合物，所以整个反应需要反应当量的零价镍配合物。 在以上反应体系中加入反应当量的烷基锌，使其与镍杂五元环内酯化合物进行金属交换反应，然后通过还原消除便可以实现零价镍配合物的再生，使零价镍配合物参与的的计量反应变成零价镍配合物催化的反应[6]。
[高分子材料] 中山大学岳晚课题组在有机电化学晶体管(OECT)材料方面取得重要进展
AHAHAGAHAGAGGAGAGGAFFFFAFAF 中山大学岳晚课题组在有机电化学晶体管（OECT ）材料方面取得重要进展 有机生物电子学是利用共轭聚合物在生物系统中其独特的电荷和离子传输性能而发展起来的一种器件。在这众多的生物电子器件中，电化学晶体管可以构筑在适合的基底上，能够传输微弱的生物信号。这些优点以及低于1V 的工作电压特点，使得OECTs 在体内和体外能够放大微弱的生物信号。然而目前的OECTs 材料存在着一系列问题，从而限制了其广泛的应用，其中两个关键因素：一，操作稳定性；二，基底粘附性。 Figure 1. Chemical structure of Polymers 针对操作稳定性和基底粘附性，中山大学岳晚课题组根据不同的侧链设计了以上五种聚合物，并对这五种聚合物的掺杂过程、晶体结构、形貌特征以及OECT 性能进行了表征。
Figure 2. Output, transfer, and switching (drain current IDand applied gate voltage VG pulses) characteristics of the OECTs fabricated using (a, b, c) PIBET-AO, (d, e, f) PIBET-O, and (h, i, j) PIBET-BO as active materials. All transfer and switching characteristics have been acquired at constant drain voltage VD = – V. 其中PIBET-AO表现出很高的性能，最大跨导(g m)达到了14 mS，开始电压（Vth） V, 最大开关比达到了x 104。对PIBET-AO和PIBET-O进行了操作稳定性的研究，发现PIBET-O进行了40 min的运行，电流下降了90%，而PIBET-AO运行6 h，3628圈循环，电流基本保持不变，表现出超高的操作稳定性，并且对其机理进行了解释。 此外，对PIBET-AO和PIBET-O基底粘附性进行了研究，在模拟人体体液电解质中，进行了 h的超声，之后再将其进行器件表征，发现PIBET-AO的电流基本不变，而PIBET-O的电流变成了0。从而说明了PIBET-AO表现出了极高的基底粘附性，又将PIBET-AO涂在柔性衬底PET上，超声后对其紫外吸收做了表征，发现吸 AHAHAGAHAGAGGAGAGGAFFFFAFAF
有机合成发展及趋势
有机合成发展及趋势 摘要：总结了有机合成的发展及未来的趋势，特别介绍了绿色合成化学的进展及存在的问题。关键词：有机合成, 发展, 趋势, 绿色合成化学 The development and trend of organic synthesis Abstract: The development and trend in future of organic synthesis are summarized, especially introducing the development and problems of green synthesis chemistry. Key words: Organic Synthesis, Development, Trend, Green Synthesis Chemistry 1828年德国科学家F.维勒利用无机物氰酸铵成功合成出了动物代谢产物尿素，开创了一个新的化学领域—有机合成。有机合成是指利用化学方法将简单的化合物或单质制备成新的有机物的过程。伴随着越来越多的化学工作者的研究，有机合成已经经历了180年的发展历史。 总体而言，有机合成化学的发展可以划分为两个阶段：第二次世界大战前的初创期和第二次世界大战后的辉煌期。 有机合成的第一阶段主要是以煤焦油为原料合成染料及药物等，如霍夫曼（A.W.Hofmann）发现的苯胺紫，费歇尔（Emil Fischer）合成的六碳糖的各种异构体以及嘌呤等杂环化合物，拜耳（A. Von Baeyer）合成的有机染料靛蓝等。越来越多的化合物的合成，为有机合成的辉煌发展奠定了坚实的基础。 从二战结束到二十世纪末，有机合成进入了空前发展的辉煌时期，涌现出了一批杰出的有机合成大师。如喹啉全合成的完成者R.B.Woodward，同时他还合成了生物碱马钱子碱、麦角新碱、利血平；甾体化合物胆甾醇、皮质酮、黄体酮以及羊毛甾醇；抗生素青霉素、四环素、红霉素及维生素B12。E.J.Corey则在总结有机合成规律与合成设计方面做出了巨大贡献，他从合成目标分子出发，根据其结构特征和对合成反应的知识进行逻辑分析，并利用经验和推理设计出适当的合成路线，提出了反合成分析，并运用这种方法合成出了银杏内酯、大环内酯、前列腺素类化合物以及白三烯类化合物。 如今，有机合成已经成为化学领域中最为重要的学科之一，其研究内容遍布材料、能源、环保、生命等各个学科，在社会文明发展与人们日常生活中发挥着极其重要的作用。 上世纪90年代，Seebach “Organic Synthesis-Where now?”的文章论述了当时的有机合成以及发展趋势[1]，他认为从大的反应类型上讲有机合成已经难有新发现，当然新的改
电化学小论文
应用电化学结课论文有机物的电解合成 学院：化工学院 专业：应用化学 班级：一班 姓名：方仁杰 学号：0 6 1 1 2 6 7 9 日期：2013. 10. 26 中国矿业大学
摘要 有机电化学合成具有许多优点，近二十年来，有关有机电化学合成的研究和工业应用进展迅速，已成为一门新的热点学科。医药品、香料、农药等称为精细化学品。这类产品一直用有机合成和发酵法生产，后来才认识到对这些精细化学品采用电解合成的过程是极为有效的。即有机电合成方法可以在温和的条件下制取许多高附加值的有机产品；而且用电子这一干净的试剂去代替会造成环境污染的氧化剂和还原剂，是一种环境友好的洁净合成，代表了新世纪化学工业发展的一个方向，近30年来的有机电合成在许多国家得到了迅速发展。围绕电化学合成有机物和化学法合成有机物的优点进行对比，总结有机电合成的优点与不足，以及工业生产应用上的问题。 关键词：电化学有机电解合成 正文 早在19世纪初期，雷诺尔德(Rheinold)和欧曼(Erman)发现电是一种强有力的氧化剂和还原剂，那时他们就已经用醇稀溶液进行过电解反应的研究。1934年，法拉第首先使用电化学法进行了有机物的合成和降解反应研究，发现在醋酸盐水溶液中电解时，阴极上会析出CO。，并生成烃类化合物。后来，柯尔贝(Kolbe)在法拉第工作的基础上，创立了有机电化学合成(又称有机电解合成，下简称有机电合成)的基本理论。 虽然有机电合成的研究早在19世纪初就已经开始，但是限于理论和工艺复杂性及有机催化合成迅速发展带来的竞争，有机电合成在很长一段时间内进展缓慢，只是作为有机化学家们在实验室中制备有机化合物的一种常用方法，并未在工业化上迈出步伐。直到20世纪50年代，电化学理论、技术、新材料的发展为有机合成的工业应用奠定了基础。有机电合成真正取得实质性进展开始于1960年，美国孟山都(Monsanto)公司电解丙烯酸二聚体生产己二腈获得了成功，并建成年产1．45万吨的己二腈生产装置，这是有机电合成走向大规模工业化的重要转折点。从此， 展，以有机电合成为基础的工业领域不断出现。 由于有机电合成具有污染少(甚至无污染)、产物收率和纯度高、工艺流程较短、反应条件温和等优点，近20年来，世界工业先进国家有机电合成的发展非常迅速，目前已有上百种有机化工产品通过电化学合成实现了工业化生产或者进入了中试阶段。近年来每年发表的有关有机电化学合成方面的研究论文几百篇，有关的专利发明每年平均有504 70项之多，这些数字表明有机电合成工业已引起人们的足够重视，并在高科技领域内崭露头角。我国电合成方面的研究起步较晚。
有机合成发展简史
有机合成发展简史Newly compiled on November 23, 2020
有机合成化学发展简史 专业：精细化工 姓名：朱琳
目录 有机合成发展简史 有机合成化学是有机化学的核心组成部分,是人类改造世界,创造美好未来的强有力工具。一个国家有机化学研究水平高低在很大程度上取决于有机合成化学发展状况。有机合成是推动有机学发展的永恒动力。
1．有机合成是有机化学中永不枯竭研究资源 生命科学：生物大分子、生物活性分子、生化分析试剂等； 医药学：药物、药理、病理分析试剂等； 农业：农药、农用化学品等； 石油：石油化工产品等 材料科学：高分子化合物、功能材料等； 食品：食品添加剂等； 日用化工：燃料、涂料、化妆品等。 2．有机合成的发展史 早期的合成化学 （1900年以前）：简单化合物的制备 1824年德国化学家维勒（Wohler）首次从无机物人工合成有机物--尿素。1845年德国化学家Kolbe合成醋酸 1854年法国化学家Bezthelot合成油脂 1890年德国化学家Emil Fisher合成六个碳原子的糖的各种异构体，由于他在糖化学和嘌呤等杂环化合物合成的功绩获得1902年的诺贝尔化学奖。 合成化学的发展 （1900~1960年）：生物活性的化合物被合成
1902年德国化学家Willstatter合成托品酮（1915年获得诺贝尔化学奖） 颠茄酮 1917年英国化学家Robinson 全新、简捷地合成托品酮（Mannich反应） （1947年获诺贝尔化学奖） 1929年德国化学家Hans Fisher 合成血红素（通过对其分解产物的合成并最后加以装配） 美国化学家R．B．Woodward(1917~1979)（1965年获得诺贝尔化学奖）现代有机化学之父 复杂结构的生物碱的合成： 1944年金鸡纳碱的合成， 1954年马钱子碱的合成， 1956年麦角新碱的合成，利血平的合成 甾体化合物的合成： 1951年胆甾醇等的合成 1957年羊毛甾醇的合成 抗生素的合成： 青霉素V、四环素、VB12等 （Woodward与瑞士有机化学家Albert Eschenmoser合作，率领100多位科学家经过12年的努力，终于于1973年完成了VB12的全合 成。）
电化学合成碘仿
实验九、电化学合成碘仿 一、实验目的 1．了解电化学方法在有机合成中的应用。 2．初步掌握电化学合成碘仿的基本原理和基本操作。 二、实验原理 卤仿反应 有机化合物与次卤酸盐作用产生卤仿的反应叫卤仿反应，分两步进行 （1）醛酮的α-甲基的完全卤代作用（碱催化）：反应式如下 CH3-CH(R)O+3NaOX→CX3-C(R)HO+3NaOH （2）三卤代醛（酮）的碳链碱性裂解作用，反应式如下 CX3-C(R)HO+NaOH→CHX3+(R)HCOONa. 能起卤仿反应的化合物： 1 具有CH3C O H(R) 结构的化合物 2 具有CH3CHOH R(H) 结构的化合物 当上述反应中的X为I时称为碘仿反应。碘仿为黄色六角形结晶，熔点120 ℃，遇高温分解而析出碘；不溶于水，能溶于醇、醚、醋酸、氯仿等有机溶剂；有特殊气味，容易嗅出，作为鉴定比氯仿和溴仿好，并且反应非常灵敏，所以在有机分析上碘仿反应是测定新化合物的结构和鉴定未知物的重要手法。可用以鉴定具有乙酰基(CH3CO)或其他可被氧化成该基团的化合物，如乙醛、丙酮、乙醇、异丙醇、乳酸、醌类或间二羟酚类等。外科用作消毒剂。 电化学合成碘仿 在电化学反应中，物质的分子或离子与电极间发生电子的转移，在电极表面生成新的分子或活性中间体，再进一步反应生成产物。在碘化钾-丙酮水溶液中进行电解，在阳极碘离子失去电子被氧化生成碘，碘在碱性溶液中变成次碘酸根离子，再与丙酮（或者乙醇）作用生成碘仿，反应如下：
阴极：2H2O +2e →2OH-+H2 阳极：2I--2e→I2 I2 +2OH-→IO- +I- +H2O CH3COCH3 +3IO- →CH3COO- +CHI3 +2OH- 三、仪器与药品 仪器：烧杯，直流电源，石墨棒 药品：碘化钾（6g）、丙酮(1 ml)、蒸馏水 四、实验步骤 用一个150 ml烧杯作为电解槽，用2根直径为6 mm旧的1号电池的石墨棒做电极，把它们垂直地固定在硬纸板或有机玻璃上。向烧杯中加如100 ml蒸馏水、6gKI，溶解后加入1ml丙酮，将烧杯放置在电磁搅拌器上慢慢搅拌，接通电源（10V），这时在电解槽阳极会有晶体（碘仿）析出。电解30 min，切断电源，停止反应。 阳极析出的终产物：碘仿——淡黄色晶体 注意事项 1．电极浸入电解液的高度约为40 mm。 2．纯净的碘仿为黄色晶体，但用石墨做电极时，析出的晶体呈灰绿色，是因为混有石墨，需要精制。
有机电解合成发展及应用
有机电解合成发展及应用 摘要：本文回顾了有机电解合成工业的发展历程，综述了我国有机电解合成工业的现状，阐述了有机电解合成的研究领域和基本工艺。以一些实例介绍了有机电解合成技术的优点、工业应用中存在的问题和解决措施。讨论了有机电解合成工业的前景。 关键词：有机电解合成发展研究领域前景 1.有机电解合成发展概述 1.1有机电解合成在世界范围内的发展过程 有机电解合成是一门涉及电化学、有机化学及化学工程的交叉学科，被称为“古老的方法，崭新的技术”。 电化学反应用于有机合成已有100多年的历史。虽然有机电解合成的研究早在19 世纪初就已经开始, 但是限于理论和工艺复杂性及有机催化合成迅速发展带来的竞争, 有机电解合成在很长一段时间进展缓慢, 只是作为有机化学家们在实验室中制备有机化合物的一种常用方法, 并未在工业化上迈出步伐。 19 世纪初期, 雷诺尔德(Rheino ld) 和欧曼(Erman) 发现电是一种强有力的氧化剂和还原剂, 那时他们就已经用醇稀溶液进行过电解反应的研究。1934 年, 法拉第首先使用电化学法进行了有机物的合成和降解反应研究, 发现在醋酸盐水溶液中电解时, 阴极上会析出CO2, 并生成烃类化合物。后来, 柯尔贝(Ko lbe) 在法拉第工作的基础上, 创立了有机解合成(又称有机电化学合成、有机电合成) 的基本理论。
进入60 年代以来，微电子学的发展以及光学技术和量子力学理论的引入，给古老的电化学注入了新的活力，有机电解合成工业取得了本世纪的最重大的突破。1961 年美国化学家贝泽（M.Baizer）研究成功电解丙烯睛制己二睛的方法：2CH2 = CHCN + 2H2O + 2e—→NC（CH2）4CN + 2OH— 由于己二睛是制造尼龙-66 的中间体，因而这一反应倍受重视。1965 年美国的Monsanto Co建成了1.2 万t/ a 规模的己二睛电合成工厂，此法目前年产量已超过20 万t/ a 。与此同时，美国的NalcoChemical Co实现了用Grignard试剂与铅阳极反应制备了四乙基铅： 4C2H6MgCl + Pb →Pb （C2H6） 4 + 4MgCl + + 4e— 从而实现了四乙基铅大规模的工业化生产。这两个有机电解合成工业的巨大成功具有跨时代的意义，标志着有机电化学以其崭新姿态和无法估量的潜力登上新学科的地位。从此，有机电化学的研究如雨后春笋，蓬勃兴旺，开始了自己全新的发展时期。 由于有机电解合成具有污染少(甚至无污染)、产物收率和纯度高、工艺流程较短、反应条件温和等优点, 近20年来, 世界工业先进国家有机电解合成的发展非常迅速, 目前已有上百种有机化工产品通过电化学合成实现了工业化生产或者进入了中试阶段。近年来每年发表的有关有机电化学合成方面的研究论文几百篇, 有关的专利发明每年平均有50～70 项之多，这些数字表明有机电解合成工业已引起人们的足够重视, 并在高科技领域内崭露头角。 1.2我国有机电解合成技术开发和应用现状 我国的电化学有机合成在有机化工和石油化工中的应用起步较晚，但是随着科学技术的世界性交流和发展，以及石油化工向深加工方向的发展，电化学有机
实验九 电化学合成碘仿知识交流
实验九电化学合成 碘仿
精品资料 实验九、电化学合成碘仿 实验目的 1．了解电化学方法在有机合成中的应用。 2．初步掌握电化学合成碘仿的基本原理和基本操作。 实验原理 卤仿反应 是有机化合物与次卤酸盐作用产生卤仿的反应叫卤仿反应，分两步进行 （1）醛酮的α-甲基的完全卤代作用（碱催化）：反应式如下 CH3-CH(R)O+3NaOX→CX3-C(R)HO+3NaOH （2）三卤代醛（酮）的碳链碱性裂解作用，反应式如下 CX3-C(R)HO+NaOH→CHX3+(R)HCOONa. 能起卤仿反应的化合物： 1 具有CH3CO-连于H或C上的结构的化合物 2 具有CH3CHOH-R 结构的化合物（能被次卤酸盐氧化为CH3CO-） 3 烯醇（发生分子重排） 4 其他能被次卤酸盐氧化为这种结构的化合物 碘仿反应 某些化合物(如α-羟基乙酸)与次碘酸钠反应生成易于辨认的碘仿的反应。碘仿为黄色六角形结晶，熔点120 ℃，在沸点升华；遇高温分解而析出碘；不溶于水，能溶于醇、醚、醋酸、氯仿等有机溶剂；有特殊气味，容易嗅出，作为鉴定比氯仿和溴仿好，并且反应非常灵敏，所以在有机分析上用碘仿反应测定新化合物的结构和鉴定未知物的重要手法。可用以鉴定具有乙酰基(CH3CO)或其他可被氧化成该基团的化合物，如乙醛、丙酮、乙醇、异丙醇、乳酸、醌类或间二羟酚类等。外科用作消毒剂。 电化学合成碘仿 在电化学反应中，物质的分子或离子与电极间发生电子的转移，在电极表面生成新的分子或活性中间体，再进一步反应生成产物。在碘化钾-丙酮水溶液中进行电解，在阳极碘离子失去电子被氧化生成碘，碘在碱性溶液中变成次碘酸根离子，再与丙酮（或者乙醇）作用生成碘仿，反应如下： 2H2O +2e →2OH-+H2 仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除谢谢2
绿色合成的研究进展
绿色合成，作为当代有机合成发展的一个重要学科前沿，己成为化学发展的一个方向。众所周知，有机化学特别是有机合成化学是一门发展得比较完备的学科。化学科学的研究成果和化学知识的应用，创造了无数的新产品进入每个普通家庭，使我们衣食住行各方面都受益匪浅，更不用说化学药物对人们的防病祛疾、延年益寿、享受生活等方面起到的作用。但是另一方面，随着化学品的大量生产和广泛应用，给原本和谐的生态环境带来了严重的污染:黑臭的污水、讨厌的烟尘、难以处置的废弃物和各种各样的有毒物威胁着人们的健康，伤害了我们赖以生存的地球。 随着人类进人二十一世纪，社会的可持续发展及其所涉及的生态环境、资源、经济等方面的问题越来越成为国际社会关注的焦点。保护环境的法规不断出台，使得化学工业界把注意力集中到如何从源头上杜绝或减少废气物的产生,对化学提出了新的要求和挑战。通过研究和改进化学化工过程及相应的工艺技术，从根本上降低、以至消除副产品或废弃物的生成，从而达到保护和改善环境的目的。“绿色化学”的目标要求任何一个化学的活动，包括使用的化学原料、化学和化工过程以及最终的产品，对人类的健康和环境都应该是有利的。因而，绿色化学的研究成果对解决环境问题是有根本意义的,对于环境和化工生产的可持续发展也有着重要的意义。十几年来，关于绿色化学的概念、目标、基本原理和研究领域等己经迈步明确，初步形成了一个多学科交叉的新的研究领域。 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，不生产或少生产对环境有害的副产品合成，绿色合成的目标是理想合成，即要求最大限度的利用原料分子中的每一个原子，使之结合到目标产物中，达到零排放，使原子利用率高达100%，这是最理想的合成反应【1】。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
电化学发光分析研究进展
电化学发光分析研究进展 电化学发光是在电极上施加一定的电压使电极反应产物之间或电极反应产物与溶液中某组分进行化学反应而产生的一种光辐射。电化学发光与化学发光相同之处是二者的发光均由进行能量电子转移反应的组分所产生;而不同之处是电化学发光由电极上施加的电压所引发和控制,化学发光是由试剂的混合所引发和控制。根据电化学发光的发光强度进行分析的方法称为电化学发光分析法。该法不仅具有化学发光分析的灵敏度高、线性范围宽和仪器简单等优点,而且具有电化学分析控制性强、选择性好等优点。近年来,在新电化学发光试剂的合成和应用研究方面取得了比较大的发展,特别是电化学发光在免疫分析中的应用引起人们极大的研究兴趣。 福州大学,长春应用化学研究所,华东师范大学,陕西师范大学等单位在电化学发光分析新体系和新技术研究方面取得一系列的成果,受到国内外同行的关注。国内外对电化学发光分析法的研究均有评述。 本文拟侧重介绍ECL体系及其在临床分析研究中的应用,同时,对我们近年来在电化学发光分析方面的研究工作也作以简要介绍。 1电化学发光体系及其应用 ECL体系按发光试剂的种类可以分为以下两类:(1)金属配合物电化学发光体系; (2)有机化合物的电化学发光体系。 1.1无机化合物的电化学发光体系 无机化合物电化学发光体系中,最典型的电化学发光试剂是钌联吡啶配合物Ru(bpy)32+,该试剂在水溶液和有机溶剂中发光效率高,溶解度好;可进行可逆单电子转移反应,在电化学发光基础理论和分析应用研究中占有重要地位。已报道ECL金属配合物有Ru, Os, Cr, Cd, Pd, Pt, Re, Ir, Mo,Tb, Eu, Cu, Al等的金属配合物[1],其中Ru, Os,Re的金属配合物具有良好的ECL性质。合成高发光效率可标记的ECL金属配合物是电化学发光免疫分析和核酸分析中一个重要的研究方向。Blackburn[12]等合成了可标记的Ru(bpy)32+类物质,建立了地高辛和促甲状腺激素(TSH)等物质的电化学发光免疫分析方法。研究金属配合物与共反应物的ECL反应,不仅可以提高检测金属配合物的灵敏度,而且可以建立测定共反应物的ECL方法,拓宽电化学发光分析的应用范围。董绍俊等人利用金属EDTA螯合物与Ru(bpy)32+产生ECL,建立了测定金属离子的电化学发光分析法[13]。Richter 利用冠醚对金属离子的识别以及与(2, 2′-bipyridine)2Ru-4-(N-aza-18-crown-6-methyl-2,2′-bipyridine)-TPA的电化学发光反应,建立了测定Pb2+, Hg2+, Cu2+和K+的电化学发光分析法[14]。Bard等人利用Na+冠醚对钌联吡啶电化学发光的增强作用,建立了检测Na+离子的电化学发光分析法[15]。Martin等人利用钌联吡啶与辅酶NADH以及酶反应的产物的电化学发光建立了测定葡萄糖、乙醇、二氧化碳、胆固醇和葡萄糖-6-磷酸脱氢酶的电化学发光分析法[16]。我们基于罗丹明B对亚硫酸根在铂电极上弱电化学发光的增敏作用,建立了测定亚硫酸氢钠的能量转移电化学发光新方法,并用于药物VK3和白糖中亚硫酸氢钠的测定[17]。电化学发光分析法已用于测定罂粟,含氨基的生物碱,海洛因,利格鲁卡因,蔗糖,果糖,甘露糖,甘油,柠檬酸,酒石酸,三甲胺,氨基酸,脯氨酸,4-羟基脯氨酸等物质。