有机合成中的绿色合成理念
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５８ＦＲＩＥＮＤ ＯＦ ＣＨＥＭＩＣＡＬ ＩＮＤＵＳＴＲＹ
２００６．ＮＯ．０６
化工之友
石 化 论 坛
代用燃料是现在最大的任务。
５．生物燃料
生物燃料是指从农作物或动物的脂肪中提取的可再生燃料。目前，已投入使用的植物油型燃料有菜籽油、棉籽油、棕榈油、豆油、甲醇酯混合油等。将植物油和动物脂肪与酒精反应，脱去甘油三酸脂转变成甲酯或乙基酯之后就可以在柴油机上使用，这些酯类物被称生物柴油。生物燃料的最大特点是可再生性，适应了可持续发展的需要。
以上五种代用燃料，都可以成为汽车清洁代用的燃料。为了确保国家能源安全，减轻对石油需求的压力，我国应该加大对以上五种代用燃料的开发和利用，现在已经开始的大规模天然气管网的建设，北方的陕京天然气管线；中部的“西气东输”工程，长４２００公里的管道从新疆塔里木盆地的出发，经过甘肃、宁夏、陕西、山西、河南、安徽、江苏到上海。南方的ＬＮＧ接受站建设，等等，都是今后发展和未来的广阔前景。
针对目前我国自然条件和“富煤贫油”能源资源的特点，发展可从煤、天然气制取的甲醇、二甲醚燃料和从生物质木薯、秸秆、玉米等制得的乙醇燃料，形成适合我国国情、具有中国特色的汽车代用燃料体系，对逐步改变汽车能源结构，降低对石油等源油燃料的依赖性，减轻市场的需求压力，保证我国能源安全，保护我国经济持续发展，保护大气环境都具有重大战略意义。
我国石油进口目前已经超过警戒线，国际油价再创历史最高，这将影响我国汽车工业和国民经济的持续健康发展。世界上许多国家早已开始应用醇基燃料，美国应用甲醇代用燃料已有二十余年的历史，应用规模在几十万台汽车以上。巴西应用醇基燃料的规模占全国汽车保有量的四分之一。德
国、日本、英国、加拿大等国都已大规模应用甲醇代用燃料，
以节约石油，保护大气环境。
我国对甲醇燃料在发动机上应用进行了十余年的研究和应用实验，在冷起动、热起动、加速性、燃烧性等方面均获得成功。在我国，甲醇燃料替补石油能源，可以解决能源安全问题和促进传统产业的改造。如用煤为原料生产１亿吨甲醇，可转化２亿吨煤；能使近四分之一的煤矿工人稳定就业。应用醇基燃料技术，１亿吨甲醇可替代６０００万吨成品油，可培育出新能源市场，拉动国内消费，并减少进口１亿吨石油，节省近３００亿美元；我国的化肥、炼焦、制药企业一般联产甲醇，甲醇的消费也可为上述企业经济增长开辟新途径；甲醇也可以农作物的秸秆为原料生产。我国煤资源超过１万亿吨，按采收率５０％计，成品煤５０００亿吨，可用１００多年。可以制造甲醇、二甲醚和氢用作汽车燃料。预计１０００亿吨高硫煤就能满足本世纪汽车大发展的需要。而其他可预见的能源都难于满足汽车对燃料的需求，这也为探索和研究新能源创造了充裕的时间条件。我国低压法工艺已达到世界先进水平，制造甲醇的技术早已成熟。结合农业产业化经营，以农林作物的秸秆和副产品为原料，用生物技术制取甲醇，不但成本较低，且在制取甲醇的同时，还可以制取较高品质的纸将和蛋白饲料，中水含有丰富的钾元素可以循环再用，浇地可以肥田，有利于社会的可持续发展。
综上所述，开发清洁醇基代用燃料项目顺应世界能源发展趋势，符合我国国情。醇基燃料生产技术在国内外具有领先水平。同时可以解决我国能源安全问题，带动传统产业发展，有利于环境保护和降低能源成本。可获得巨大的社会效益和经济效益。
１．绿色合成的研究方向
有机合成中要实现绿色合成的三个定量指标是：ａ、原子经济性；ｂ、环境因子；ｃ、环境商。
１．１ 原子经济性
原子经济性的概念认为高效的有机合成反应应当最大限度
地利用原料分子的每个原子，使之结合到分子目标中，以实现最低排放甚至零排放。原子经济性可用原子利用率来计算：
原子利用率＝
×１００％
原子经济性的特点是原料利用率达到最高和废物排放达到最低。
１．２环境因子
环境因子（Ｅ）和环境商（ＥＱ）都是由荷兰著名有机化学家Ｓｈｅｌｄｏｎ提出来。Ｅ—因子是以化工产品在生产过程中产生的废物量的多少来计算合成反应对环境造成的客观影响。
Ｅ—因子＝
这里所有的废弃物是指除预期产物之外的所有产物，其中也包括反应后处理过程中所产生的无机盐等。显然，要在合成过程中减少废弃物使Ｅ—因子较小，最有效途径就是改变经典有机合成过程中以中和反应进行后处理的常规方法。
１．３环境商
环境商是以在化学产品生产过程中产生的废物量的多少和废物的物理、化学性质在环境中的毒性行为等综合评价指标来衡量该合成反应对周围环境所造成的影响。
ＥＱ＝Ｅ×Ｑ
式中Ｅ为环境因子，Ｑ为根据废物在排放到环境中所对环境所造成损害度。ＥＱ值的相对大小可以作为有机合成和化工生产中选择合成路线、生产过程和生产工艺的参考指标。
为此，Ｗｅｎｄｅｒ教授的看法是：一种理想合成是指用简单的而又安全的对环境不造成任何影响、并且资源能够有效操作，快速、定量地把价廉、易得的原始材料转化为天然或设计的目标分子。这也正是绿色合成的最终目标。
目前，绿色合成研究的方向只在于追求清洁合成、提高
有机合成中的绿色合成理念
胡琳莉
（长江大学化学与环境工程学院 湖北荆州 ４３４０２３）
摘 要：有机合成作为化学科学的一个重要领域，在人们衣食往行等各方面需求中，发挥着积极的和不可替代的重要作用。然而，由于一定量地使用了对人类健康和对环境有害的原料及溶剂以及污染物的大量排放，在有机合成过程中也给人类健康和生活环境带来了严重污染。为此，科学家们相继提出了无污染的绿色化学理念，其最终目的是在继续发挥有机化学的积极作用同时将其负面影响减少到最小。绿色合成的目标就是实现符合绿色化学要求的理想合成。关键词：绿色合成 催化作用 固态化学反应
中图分类号：Ｏ６２ 文献标识码：Ａ
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反应过程中的原子利用率、以取代化学计量反应试剂（如在催化氧化过程中只以空气中的氧气作为氧源）、新的溶剂和反应介质、危险性试剂替代品（如使用固态酸以取代传统的腐蚀性酸）、充分的反应过程、新型的分离技术、改变反应原料、利用新的安全化学品和原材料、最大限度的减少和最小化反应废弃物的产生所对环境造成的污染等。
２．有机绿色合成的途径
绿色合成的目标已为有机合成的最终实现绿色合成指明了方向。近些年来，实现绿色合成的研究工作还在不断进行创新和改进，现有几种可行的途径已见雏形。
２．１使用对环境无污染的催化剂，最大限度的提高原子利用率
在有机合成过程中，减少废物生成的关键是提高原子利用率，所以在选择合成方法时，除了要考虑理论生产率之外，还应考虑和比较不同途径下原子的利用率。比如环氧乙烷的合成：
两步完成，原子利用率大约在２５％左右，一步完成，原子利用率可以达到１００％。
例如在二联苯的合成过程中，通常用的方法是以ＰｄＣｌ２作为催化剂，以含苯基的有机汞化合物作为原料，在吡啶中进行。但其操作过程比较复杂，原子利用率也非常低。若以具有高反应活性的ＧａＰ纳米晶体作为催化剂的话，就可以直接以苯作为原料，一步合成直接得到二联苯。
又如在对硝基苯甲酸乙酯的合成时，常规方法是以浓Ｈ２ＳＯ４作为催化剂来合成的。这种方法，虽然催化剂（浓Ｈ２ＳＯ４）价格低廉、活性也高，但反应过程复杂，副产物也很多，并且浓Ｈ２ＳＯ４腐蚀设备、污染环境。如果以价格低廉又容易生产的、安全性质且稳定的苯磺酸为催化剂来合成就可以克服这些缺点，并且最终产率可以达到９８．６％。
由此可见，在有机合成过程中选择合适、对环境无污染的催化剂是尤其重要，当然也可以开发更新的合成方法，缩短反应步骤，提高原料原子的利用率。
２．２使用对环境无污染的介质，改善有机合成的条件在传统有机合成过程中，有机溶剂是最为常用反应介质，但是这些溶剂的毒性和无法回收性又使之成为对环境有害的主要因素。最为理想的有机合成是：⑴选用水为介质进行；⑵选用超临界液体为介质；⑶在无溶剂存在下进行合成反应；⑷利用本身的离子液体为介质进行等。
⑴在有机合成过程中，用水来代替有机溶剂是一条可行的途径。这是因为水是地球上广泛存在的一种价廉、无毒、不危害环境天然自然资源。虽然大多数有机化合物在水中溶解性很差，并且易发生分解，但是经研究表明有些合成反应不仅可以在水相中进行，而且还具有较高的选择性。最为典型的例子是甲基乙烯酮在与环戊二烯发生Ｄ—Ａ加成反应时，在水中进行比在异辛烷中进行速率要快７００倍。
⑵选用超临界流体作为有机溶剂。在当物质处于其临界温度和临界压力时所形成的一种特殊状态的流体，是一种介于液态与气态之间的流体状态。这种流体具有液体一样的流动性、溶解力和散热系数，又同时具有气体一样的低粘度和高扩散系数。合成过程中只需改变压力或温度便可控制其溶解能力，而不影响它为介质的合成速率。在有机合成中，由于ＣＯ２临界温度和压力都相对比较低、并且具有能溶解脂溶性反应物和生成物的特性，它又无毒、阻燃、低廉、可循环使用等优点而迅速成为超临界流体的现阶段最佳之选。
⑶在无溶剂存在下进行合成反应，多用于固态化学反应。因为有些反应是在无溶剂存在的环境下进行，且比在溶液环境中的反应能耗低、效果更好、选择性更高，又不用
考虑废物处理问题，当然对环境也毫无伤害了。例如，手性１．γ联二萘酚的有机合成，常规方法是由β－萘酚与ＦｅＣｌ３在液相氧化偶联制得，但会有醌类副产物生成。而以ＦｅＣｌ３—６Ｈ２Ｏ作为氧化剂时，就可以在固相条件下反应，且生成的联二萘酚产率达到９５％。
⑷利用本身的离子液体为介质进行。简单地说就是利用反应物或生成物的离子作为介质组成的液体。目前研究最多的是在室温下，处于液态含有机正离子的一类物质。例如：含有Ｎ－烷基咪唑正离子的离子液体等。它们作为有机合成的优良溶剂且具有难挥发等优点，对环境也不会造成什么污染。
２．３采用洁净的有机电合成法
电化学在化学反应中是一项重要的洁净技术。因为在电解过程中一般情况下是不需使用危险或者有毒试剂作为介质，并且通常情况下都是在常温常压状态下进行，所以在绿色有机合成反应中独具魅力。如：我们通常方法是使用过量的三丁基锡烷作为原料来实现自由基的环化反应，但在反应过程当中存在的显著缺点是原料原子利用率比较低，并且会产生着有毒的锡试剂对环境造成危害。但是，利用无毒无污染的手性维生素Ｂ１２作为催化剂进行催化反应，可在温和、中性条件下就能直接完成，并且产率还比较高。
２．４利用高效的多步串联合成法
在药物、有机化肥、农用化学品等精细化学品的合成中，往往利用分离中间体的多步骤反应。为实现在这工业化过程中的绿色合成，近年来，利用串联反应是非常有效的。串联反应包括有一项多步串联和一项多组分串联。前者是根据生物体内的多步链锁式反应原理进行的，使反应物在同一反应器内从原料到产物的多个步骤连续进行，无需分离出中间体，而又不产生相应的废弃物，对环境不会造成伤害；后者是涉及３种或以上不同原料的反应在同一反应器中进行链锁进行，每步反应结果（生成物）都是下步反应所必需的反应物，而且原料分子都融进到最终产物当中不会有其他新物质再产生，这是一类高效的多组串联合成法。
２．５发展和使用安全的化学品
发展和使用对人和环境无毒、无害的试剂和溶剂作为原料，是实现绿色合成最直接有效的途径。当然也可以采取适当的手段使某一分子的毒性降低而又不影响其作用。例如，在腈类分解过程中生成氰离子（有害物质），如果将腈的α位进行取代使它难生成自由基而不产生氰离子的话，则可使毒性降低甚至消失，而反应功能又不受任何的影响。又如，人们在发的碳酸二甲酯作为原料，由于它具有较高的反应活性和低微的毒性，取代了剧毒的光气和硫酸二甲酯，被誉为本世纪的“绿色化工原料”。
综上所述，绿色合成作为新的技术在化学合成领域已逐步形成，并不断的进行完善。但现阶段真正发展还需要在理论上、技术上把对人体对环境有污染的合成过程进行不断的改革与创新，最终还我们地球一个绿色的家园。
参考文献
［１］张青红等．《ＴｉＯ２纳米晶光催化降解铬酸根离子的研究》高等化学学报 ２００１
［２］张兆春等．《纳米ＧａＰ材料的介电特性》 稀有金属２００３
［３］周虹屏等．《苯磺酸催化合成对硝基苯甲酸乙酯》化学世界 ２００１
［４］Ｓｈｅｌｄｏｎ Ｒ Ａ，Ｃｈｅｍ．ｉｎｄ．，１９９２
绿色有机合成讲义
实验一绿色有机合成 （固相合成α，β-不饱和酮） 一、实验目的 1、查阅与本实验课题相关文献资料， 2、进行杂环化合物的设计、合成。 3、完成化合物制备设计、实验工作并对其进行表征。 二、实验原理 固相有机合成是绿色合成的重要组成部分,因为它不使用溶剂, 并且无论在反应速度、产物收率, 还是选择性方面, 均较溶液中的反应有显著优势。由于这种反应操作简单, 加热、研磨、振荡及超声波辐射都可以加速反应, 并且避免了因使用溶剂而造成的能耗高、污染环境、毒害性和爆燃性等缺陷,是理想的合成方法。 α，β-不饱和酮是一类重要的有机中间体，广泛用于合成香料、医药。Knoevenagel缩合反应是形成碳-碳键的有效方法，一般在液相条件下进行，近年来固相合成也有报道，也可在无溶剂下碾磨得到。 三、实验仪器与原料 1、实验仪器 研钵，熔点仪，红外光谱仪，回流冷凝管，电磁搅拌器，抽虑漏斗，紫外分光光度计，荧光分光光度计，核磁共振仪，元素分析仪，质谱仪 2、实验原料 苯甲醛及其它取代的苯甲醛，茚酮，氢氧化钠，无水乙醇。 四、实验步骤 1、α，β-不饱和酮的合成 称取茚酮2mmol，芳醛（苯甲醛、对甲氧基苯甲醛、对氯苯甲醛等）2mmol于研钵中，加入4mmol的NaOH，室温研磨，反应体系颜色逐渐加深，研磨3-5min，反应完成，用水洗涤出去其中的NaOH，用无水乙醇重结晶即可得到纯净的产物。 2、反应条件的优化 （1）改变反应时间，测定反应收率。 （2）改变NaOH的用量，测定反应收率。 3、表征及性能测定 （1）测定各化合物的熔点，收率
（2）测定各化合物的红外光谱 （3）产物的质谱、核磁和元素分析 （4）紫外光谱 A测定浓度对某一化合物的紫外吸收的影响 B测定相同浓度的不同化合物的紫外吸收 （5）荧光光谱 A 测定浓度对某一化合物的荧光光谱的影响 B 测定相同浓度的不同化合物的荧光光谱 五、实验要求 提交实验产物样品，小论文形式提交实验报告。 六、思考题 1. α，β-不饱和酮的经典合成方法有哪些？ 2. 什么是Knoevenagel反应？ 3. 芳醛上不同取代基团对反应的影响如何？ 4. 重结晶过程应注意的问题有哪些？ 5、紫外光谱的影响因素是什么？ 6、荧光光谱分析仪的原理是什么？ 7、影响荧光特性的因素有哪些？都有什么样的影响？
绿色有机合成
浅谈绿色有机合成 周东华2008080364 张刘莉2008080365 摘要：介绍了绿色化学的概念、特点及绿色合成的目标和研究的方向，实行绿色合成的三个定量指标原子经济性、环境因子和环境商。有机合成实现绿色合成的途径与方法。关键词：绿色有机合成 前言：随着科学技术的发展，绿色合成越来越受关注。国家基金委《国家自然科学基金项目申请指南》中指出：“有机合成新反应和新方法的研究一直是有机化学研究的重要内容。绿色化学是目前研究一个热点和前沿。绿色化学的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。有机合成作为化学合成的重要组成部分，在绿色化学中居于举足轻重的地位；在绿色化学及其理念指导下，最终要实现绿色合成。 一、绿色合成的目标及其研究方向 明确绿色合成的目标及其研究方向，是我们在绿色合成这一领域能有所作为的先决条件。绿色合成的目标应当是实现符合绿色化学要求的理想合成。 实现理想合成，有三个定量指标：原子经济性、环境因子和环境商。 1．原子经济性
原子经济性概念认为高效的有机合成应最大限度地利用原料分子的每个原子，使之结合到目标分子中，以实现最低排放甚至零排放。原子经济性可用原子利用率来衡量：原子利用率＝（预期产物的分子量／全部生成物的分子量总和）×100％ 原子经济性的特点是最大限度地利用原料和最大限度地减少废物的排放。 2．环境因子（Ｅ） 环境因子和环境商都是由荷兰有机化学家ｓｈｅｌｄｏｎ提出来的。Ｅ—因子是以化工产品生产过程中产生的废物量的多少来衡量合成反应对环境造成的影响。 Ｅ－因子＝废弃物的质量（ｋｇ）／预期产物的质量（ｋｇ） 这里的废弃物是指预期产物之外的所有副产物，包括反应后处理过程产生的无机盐等。显然，要减少废弃物使Ｅ—因子较小，其有效途径之一就是改变经典有机合成中以中和反应进行后处理的常规方法。 3．环境商（ＥＱ） 环境商（ＥＱ）是以化工产品生产过程中产生的废物量的多少、物理、化学性质及其在环境中的毒性行为等综合评价指标来衡量合成反应对环境造成的影响。 ＥＱ＝Ｅ×Ｑ
有机合成实现绿色合成的途径
致力于打造高品质文档有机合成实现绿色合成的途径 “ 一、绿色合成的目标及其研究方向 化学作为自然科学的一个重要领域，在丰富人类知识宝库和满足人们衣食往行等各方面需求中，发挥着积极的和不可替代的重要作用。然而无可讳言的是，由于在化学过程中以适当地使用对人类健康和对环境有害的原料和溶剂以及污染性废物的大量排放，一些化学过程也给人类的健康和生活环境带来了严重的不利影响。为此，人们相继提出了绿色化学理念，其目的是在继续发挥化学的积极作用的同时而将其危害人类健康和人类生存环境的负面影响减少到最小。有机合成作为化学合成的重要组成部分，在绿色化学中居于举足轻重的地位；在绿色化学及其理念指导下，最终要实现绿色合成。绿色合成的目标应当是实现符合绿色化学要求的理想合成。 实现理想合成，有三个定量指标：原子经济性、环境因子和环境商。 ．原子经济性 原子经济性概念认为高效的有机合成应最大限度地利用原料分子的每个原子，使之结合到目标分子中，以实现最低排放甚至零排放。原子经济性可用原子利用率来衡量： 原子利用率＝（预期产物的分子量／全部生成物的分子量总和）×100％ 原子经济性的特点是最大限度地利用原料和最大限度地减少废物的排放。 ．环境因子（Ｅ） 环境因子和环境商都是由荷兰有机化学家ｓｈｅｌｄｏｎ提出来的。Ｅ—因子是以化工产品生产过程中产生的废物量的多少来衡量合成反应对环境造成的影响。 Ｅ－因子＝废弃物的质量（ｋｇ）／预期产物的质量（ｋｇ） 这里的废弃物是指预期产物之外的所有副产物，包括反应后处理过程产生的无机盐等。显然，要减少废弃物使Ｅ—因子较小，其有效途径之一就是改变经典有机合成中以中和反应进行后处理的常规方法。 ．环境商（ＥＱ） 环境商（ＥＱ）是以化工产品生产过程中产生的废物量的多少、物理、化学性质及其在环境中的毒性行为等综合评价指标来衡量合成反应对环境造成的影响。 ＥＱ＝Ｅ×Ｑ 式中Ｅ为Ｅ—因子，Ｑ为根据废物在环境中的行为所给出的对环境不友好度。ＥＱ值的相对大小可以作为化学合成和化工生产中选择合成路线、生产过程和生产工艺的重要因素。 为此，Ｗｅｎｄｅｒ教授认为：一种理想合成是指用简单的、安全的、环境友好的、资源有效的操作，快速、定量地把价廉、易得的起始原料转化为天然或设计的目标分子。这正是绿色合成的目标。 目前，绿色合成研究的方向是清洁合成、提高反应的原子利用率、取代化学计量反应试剂（如在催化氧化过程中只以空气中的氧气作为氧源）、新的溶剂和反应介质、危险性试剂替代品（如使用固态酸以取代传统的腐蚀性酸）、充分的反应过程、新型的分离技术、改变反应原料、新的安全化学品和材料、减少和
绿色有机合成
有机合成 综述题目绿色有机合成 学生姓名 所在学院化学化工学院 专业及班级分析化学 完成日期2013年12月18日
绿色有机合成 摘要：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，其目的是通过新的合成方法，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，从根本上消除或减少环境污染。首先介绍了绿色化学的概念，特点及绿色合成的目标；然后从原料的绿色化、溶剂的绿色化、催化剂的绿色化及合成方法的绿色化等多方面综述了绿色有机合成过程与技术的研究。 关键词：绿色，有机合成，原料，溶剂，催化剂，合成方法 0.前言 有机合成为人类提供了绚丽多彩的染料、丰产优质的肥料和农药、疗效显著的药物、性能优良的材料等多种多样的功能性化学品，但许多有机化学品在生产过程中不断向大气、土壤和水中排放大量有毒有害物质，污染了环境，给人类的健康和社会的持续发展带来了严重的危害。同时企业因治理污染消耗了巨额资金，制约了企业自身的发展，而这种先污染后处理的效果往往又不佳，因此，人们逐渐认识到环境保护的首选策略是在源头上防止污染生成，这就是目前备受重视的绿色化学和原子经济性的主要内涵。化学反应原子经济性的目标是使原料分子中的原子更多或全部转化成最终所希望的产品的原子。绿色化学是从源头上消除污染的一项措施，其内容包括新设计或重新设计化学合成、制造方法和化工产品来消除污染源，是最理想的环境污染防止方法[1]。 随着社会不断进步，如何使化学在创造物质财富的同时保护人类赖以生存的环境，确保人身健康和安全，实现可持续发展已成为无法回避的问题，这也是对化学工作者提出的严峻挑战。为此，化学家在20世纪90年代初，提出了与传统的治理污染完全不同的“绿色化学”的概念，即如何从源头上减少甚至消除污染的产生。因此要求任何一个化学活动，包括化学原料的使用、化学和化工过程以及最终的产品，都应该对人类的健康和环境是友好的。近20 年来，绿色化学得到了飞速的发展，已成为一个多学科交叉的新的研究领域，是“科技引领可持续发展”的重要内容。其中，符合“绿色化学”基本原理和目标的“绿色有机合成化学”的发展尤为引人关注。最近，Chemical Reviews，Accounts of Chemical Research 等国际著名期刊相继以“绿色化学”为主题出版了专辑。 近年来，随着国家对绿色化学的日益重视，我国绿色有机合成化学领域的专家学者在包括不对称催化反应在内的高选择性及原子经济性有机反应、惰性化学键如C-H的活
有机合成实现绿色合成的基本途径
有机合成实现绿色合成的基本途径 摘要：绿色有机合成，是指利用一定的化学的技术和方法减少或消除那些对人体健康、社会安全、生态环境等有害的原料、溶剂、催化剂、产物及副产物等的使用和生产。结合笔者相关工作体会，本文主要对实现绿色合成的基本途径以及新技术、新方法进行了探讨。 关键词：绿色有机合成；基本途径 前言：随着化学工业的不断发展，现代绿色合成化学正向着生态友好型、原子经济性及高选择性的方向发展，因此，未来对绿色化学的研究的将在于寻找新的绿色合成路线和合成方法，无毒无污染的合成技术的研究和发展成为绿色化学的重要研究内容，而且基础化学实验已经在能源、资源等方面的有效利用上向新技术、新工艺方向取得了长足的进步。因此，化工实验需要改进，以合成技术为主体和突破点，寻求无污染、高利用率的绿色工艺，从实验与应用技术的出发点上把握精细化工绿色化的途径和方法。 一、实现绿色合成的基本途径 （一）运用高效的多步合成技术 在药物、农用化学品等精细化学品的合成中，往往涉及分离中间体的多步骤反应。为实现绿色合成，近年来，研究发展的串联反应是非常有效的。串联反应包括有一瓶多步串联和一瓶多组分串联。前者是仿照生物体内的多步链锁式反应，使反应在同一反应器内从原料到产物的多个步骤连续进行，无需分离出中间体，又不产生相应的废弃物，和环境保持友好；后者是涉及至少3种不同原料的反应于同一反应器中进行，而每步反应都是下步反应所必需的，而且原料分子的主体部分都融进到最终产物中，这是一类高效的合成方法。 （二）发展和应用安全的化学品 发展和应用对人和环境无毒、无危险性的试剂和溶剂，以及其他实用化学用品，是实现绿色合成最直接的一环。可以采取适当的手段使某一分子的毒性降低而不影响其功能。例如，腈类化合物的毒性，认为是由于腈类分解而生成氰离子产生的。若将腈的α位进行取代，使其难生成自由基而不产生氰离子，则可使毒性降低，而反应功能不受影响。又如，人们开发的新型化工原料碳酸二甲酯，以其较高的反应活性和低微的毒性，代替了剧毒的光气和硫酸二甲酯，从而被誉为21世纪的“绿色化工原料”。 二、绿色合成的新方法和新技术 近几十年，科学家们致力于开发新的合成方法或技术，以期实现使用安全的化学试剂和溶剂，如CO2超临界流体、等离子体态下反应，减少有机溶剂的使用，从而降低了环境污染，同时提高反应的选择性，节省能量；改变合成的环境，
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有机合成实现绿色合成的途径- “ 一、绿色合成的目标及其研究方向 化学作为自然科学的一个重要领域，在丰富人类知识宝库和满足人们衣食往行等各方面需求中，发挥着积极的和不可替代的重要作用。然而无可讳言的是，由于在化学过程中以适当地使用对人类健康和对环境有害的原料和溶剂以及污染性废物的大量排放，一些化学过程也给人类的健康和生活环境带来了严重的不利影响。为此，人们相继提出了绿色化学理念，其目的是在继续发挥化学的积极作用的同时而将其危害人类健康和人类生存环境的负面影响减少到最小。有机合成作为化学合成的重要组成部分，在绿色化学中居于举足轻重的地位；在绿色化学及其理念指导下，最终要实现绿色合成。绿色合成的目标应当是实现符合绿色化学要求的理想合成。 实现理想合成，有三个定量指标：原子经济性、环境因子和环境商。 1．原子经济性 原子经济性概念认为高效的有机合成应最大限度地利用原料分子的每个原子，使之结合到目标分子中，以实现最低排放甚至零排放。原子经济性可用原子利用率来衡量： 原子利用率＝（预期产物的分子量／全部生成物的分子量总和）×100％ 原子经济性的特点是最大限度地利用原料和最大限度地减少废物的排放。 2．环境因子（Ｅ） 环境因子和环境商都是由荷兰有机化学家ｓｈｅｌｄｏｎ
提出来的。Ｅ—因子是以化工产品生产过程中产生的废物量的多少来衡量合成反应对环境造成的影响。 Ｅ－因子＝废弃物的质量（ｋｇ）／预期产物的质量（ｋｇ）这里的废弃物是指预期产物之外的所有副产物，包括反应后处理过程产生的无机盐等。显然，要减少废弃物使Ｅ—因子较小，其有效途径之一就是改变经典有机合成中以中和反应进行后处理的常规方法。 3．环境商（ＥＱ） 环境商（ＥＱ）是以化工产品生产过程中产生的废物量的多少、物理、化学性质及其在环境中的毒性行为等综合评价指标来衡量合成反应对环境造成的影响。 ＥＱ＝Ｅ×Ｑ 式中Ｅ为Ｅ—因子，Ｑ为根据废物在环境中的行为所给出的对环境不友好度。ＥＱ值的相对大小可以作为化学合成和化工生产中选择合成路线、生产过程和生产工艺的重要因素。 为此，Ｗｅｎｄｅｒ教授认为：一种理想合成是指用简单的、安全的、环境友好的、资源有效的操作，快速、定量地把价廉、易得的起始原料转化为天然或设计的目标分子。这正是绿色合成的目标。 目前，绿色合成研究的方向是清洁合成、提高反应的原子利用率、取代化学计量反应试剂（如在催化氧化过程中只以空气中的氧气作为氧源）、新的溶剂和反应介质、危险性试剂替代品（如使用固态酸以取代传统的腐蚀性酸）、充分的反应过程、新型的分离技术、改变反应原料、新的安全化学品和材料、减少和最小化反应废弃物的产生等。 二、有机合成实现绿色合成的途径
绿色有机合成化学
绿色有机合成化学 摘要：随着化工科技的飞速发展，化学为人类带来的益处越来越大。例如：药品的发展有助治愈不少疾病，延长人类的寿命；聚合物科技创造新的制衣和建造材料；农药化肥的发展，控制了虫害，也提高了生产。然而，制造这些化学品时，亦带来了新的问题，也就是对环境造成污染。今天，研究人员正努力应付各种环境问题，探讨各种物质对环境造成之影响及研究怎样清除污染。对持久的发展来说，补救环境工作是必要的，但仍有不足之处。于是，“绿色有机化学”的理念被提了出来。 关键字：绿色化学有机合成原子经济性应用 1.绿色有机合成化学的定义 绿色有机合成化学是指采用无毒、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。 2.绿色有机合成化学的研究内容 绿色有机合成化学是对传统化学的挑战, 是对传统化学思维方式的更新和发展, 因此, 绿色化学的研究内容是从反应原料、反应条件、转化方法或开发绿色产品等角度进行研究, 打破传统的化学反应, 设计新的对环境友好的化学反应。包括: ①使用无毒无害的原料; ②利用可再生资源; ③新型催化剂的开发研究;④不同反应介质的研究; ⑤寻找新的转化方法; ⑥设计对人类健康和环境安全的化学产品。 3.绿色有机合成化学的合成目标 绿色合成的目标,应当是符合绿色化学的要求,实现理想的合成。实现理想的合成,有两个定量的指标:其一是原子经济性;其二是E 指数。 3.1原子经济性 原子经济性概念是化学家Trost 提出的,认为高效的有机合成应最大限度地利用原料分子的每一个原子,使之结合到目标分子中,即原料分子尽可能百分之百地转变为产物,不需要附加,或仅仅需要无损耗的催化剂,使排放接近零。合成中原子的经济性,可用原子利用率来衡量: 原子经济性/ % = (预期产物的分子量/ 反应产物的原子量总和) ×100 % 原子经济性这一概念,引导着人们在设计合成途径中,如何经济地利用原子,避免使用保护基团,避免离去基团产生,从而保持与环境友好。 3.2 E 指数 E指数是化学家Sheldon 提出来的。它是从化工生产中的环保、高效、经济角度出发,通过化工流程的排废量来衡量合成反应的。 E 指数= 废弃物(kg) / 预期产物(kg) 这里的废弃物是指预期产物之外的任何副产物,包括反应后处理过程产生的无机盐。显然,要减少废弃物使E 指数较小,很重要的一方面是改变许多经典有机合成中以中和反应进行后处理的常规方法。 3.3 理想的合成 单纯用原子经济性和E 指数这两个概念去评价合成反应是否理想是不够全面的,至少还应考虑到废弃物对环境的危害程度及单位时间单位反应器体积生产物质量。为此,Wender 教授对理想合成作出了完整的定义[7 ] :一种理想(最终是有效的) 合成是指用简单的、安全的、环境友好的、资源有效的操作,快速、定量地把价廉、易得的起始原料转化为天然、或设计的目标分子定义提出的标准,也正是绿色合成的目标。绿色化学的应用
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
13_The Heck Reaction哈佛有机化学讲义
Reviews: Belestskaya, I. P.; Cheprakov, A. V. Chem. Rev. 2000, 100, 3009-3066. Brase, S.; de Meijere, A. In Metal-catalyzed Cross-coupling Reactions, Diederich, F., and Stang, P. J., Eds.; Wiley-VCH: New York, 1998, pp. 99-166. Cabri, W.; Candiani, I. Acc. Chem. Res. 1995, 28, 2-7. de Meijere, A.; Meyer, F. E. Angew. Chem., Int. Ed. Engl. 1994, 33, 2379-2411. ? Intramolecular: Link, J. T.; Overman, L. E. In Metal-catalyzed Cross-coupling Reactions, Diederich, F., and Eds.; Wiley-VCH: New York, 1998, pp. 231-269. Gibson, S. E.; Middleton, R. J. Contemp. Org. Synth. 1996, 3, 447-471. ? Asymmetric: Shibasaki, M.; Boden, C. D. J.; Kojima, A. Tetrahedron 1997, 53, 7371-7393. ? Solid phase: Franzen, R. Can. J. Chem. 2000, 78, 957-962. ? Pd(II) is reduced to the catalytically active Pd(0) in situ, typically through the oxidation of a phosphine ligand. Pd(OAc )2 + H 2O + nPR 3 + 2R&N ------------------- ? Pd(PR 3)n-1 + O=PR 3 + 2R&N ?HOAc Ozawa, F.; Kubo, A.; Hayashi, T. Chemistry Lett. 1992, 2177-2180. ? Ag + / Tl + salts irreversibly abstract a halide ion from the Pd complex formed by oxidative addition. Reductive elimination from the cationic complex is probably irreversible. ? An example of a proposed mechanism involving cationic Pd: internal rotation Myers The Heck Reaction Chem 215 General transformation: R-X + R 1X ^ Pd(II) or Pd(0) catalyst -------------------------- A base HX R = alkenyl, aryl, allyl, alkynyl, benzyl X = halide, triflate R' = alkyl, alkenyl, aryl, CO 2R, OR, SiR 3 Mechanism: ? Proposed mechanism involving neutral Pd: Ph-Br + CH 3O 2C X5^ Pd catalyst reductive elimination KHCO 3 + KBr K 2CO 3 Pd(II) L —2 L; 2 e - Pd(0)L 2 Ph-Br oxidative addition Ph-Br + CH 3O 2C X55> Ag + Pd catal H Ph-Pd(II)L 2-Br H,pd(II)L 2Br CH 3O 2C 人禪 h H syn addition AgHCO 3 internal rotation Pd(0)L 2 2 L; 2 e - Ph-Br Ph-Pd(II)L 2-Br Ag + AgBr oxidative addition halide abstraction H ，Pd (")L 2+ CH 3O 2C 人润1 H Ph-Pd(II)L 2 + syn addition Abelman, M. M.; Oh, T.; Overman, L. E. J. Org. Chem. 1987, 52, 4133-4135. Andrew Haidle
有机合成实验
实验一环己酮的合成（铬酸法） （6学时） 氧化反应是一类最普遍、最熟悉和非常重要的有机合成单元反应。醇、酚、醛、酮、羧酸、酸酐等含氧化合物常用氧化反应来制备，如乙醛，乙酸的合成，苯酚、丙酮的合成，环己酮和己二酸的合成等。 近几十年来，化工生产有十五项重大突破，其中六项是氧化反应．如乙烯直接氧化制乙醛，丙烯氨氧化反应制丙烯腈等。因此，氧化反应在化工生产上占有极重要的地位。 有机化学中常用的氧化反应主要有化学氧化法，电解氧化法和生物氧化法。化学氧化法是用化学氧化剂（大多数是无机氧化剂）使有机物进行氧化反应。最常用的氧化剂有空气（氧气）、高锰酸钾、重铬酸钾、硝酸、次卤酸盐、三氧化铬、过渡金属氧化剂等。电解氧化法是利用电解过程使物质氧化的方法，如工业上葡萄糖酸钙的制造就是采用电解氧化法。生物氧化法则是利用微生物或借助酶的生物催化作用等在发酵过程中使有机物发生氧化反应。粮食发酵制酒是我们祖先发明的生物氧化法，现在工业上仍用这一方法制造酒精。工业上生产维生素C，也是采用了生物氧化法。由于发酵过程中包含了复杂的多种反应，如断链、水解、氧化、还原等反应，故一般称它为生物合成法。 氧化反应一般都是放热反应，所以必须严格控制反应条件和反应温度，如果反应失控，不仅破坏产物，降低收率，有时还有发生爆炸的危险。 醇氧化可以制备醛酮，环醇氧化可制得环酮，常用氧化剂是铬酸，一般可由重铬酸钠（钾）或用三氧化铬与过量的酸（硫酸或乙酸）反应制得。铬从＋6价还原到不稳定的+4价状态，+4价铬在酸性介质中迅速进行歧化作用形成+6价和+3价铬的混合物，同时继续氧化醇，最终生成稳定的深绿色的三价铬。 一、实验目的 掌握铬酸氧化法制备环己酮的原理和方法。 巩固萃取和简易水汽蒸馏以及蒸馏的基本操作。 二、实验原理 本实验以环己醇为原料，用重铬酸钠和硫酸作氧化剂制备环己酮。
有机化学讲义上
第一章 绪 论（Introduction ） 1.1 有机化学（Organic Chemistry ）的产生和发展 一、有机化学的产生 有机化学经历了萌芽（如造纸术、本草学）、产生（有机化合物的提纯、生命力论的破灭）、近代发展（有机化合物分类系统的建立、有机合成的发展——煤焦油的工业利用、有机化合物结构理论的建立)和现代发展（有机化学原料路线的转变、天然有机合成的发展、现代分子结构理论的建立、分子结构测定技术等）四个阶段。 在古代，人们把自然界分为动物、植物和矿物三界。把从动植物中得到的物质称为有机物，人们早就发现染料、糖、酒、醋和奶油，并且注意到一些来自动植物的物质可以治病。在数百年的时间里，医疗化学家们蒸馏了许多类型的天然物质，分离出较纯的有机化合物，如从醋里得到醋酸，从蚂蚁中得到蚁酸等。此时有机化合物的研究实际上是天然产物的研究。 有机化学的产生约在19世纪初，至今有200年的历史。随着科学的进步，有机化合物的分离提纯技术和分析方法不断发展，越来越多的天然产物被研究。人们发现许多性质和类型有很大差异的有机物都是由少数几种元素组成，它们同从矿物中得到的无机物在性质和组成上有很大不同。瑞典化学家Bergman 将化合物分为“无机”（inorganic compound ）和“有机” （organic compound ）两大类，1806年J. Berzelius 提出“有机化学”这个名称，其含意是研究有机体内物质的化学，以示与无机化学的有别。18世纪中后叶，人们还只能从动植物中取得有机化合物，代表人物是瑞典化学家Scheele （1742~1786），他一生提取和提纯了不少有机物，如酒石酸（1770）、草酸（1776）、乳酸（1780）、尿酸（1780）、柠檬酸（1785）、没食子酸（1786）。由于不能合成，对于有机物如何在有机体内形成也缺乏认识，因而产生了“生命力”论。认为有机物只能靠神秘的“生命力”在活体内制造，而不能用化学方法制得，特别是不能由无机物制备有机物，把有机与无机截然分开。在这种思想支配下，人们放弃了人工合成有机物的努力。 但是科学总是前进的，1828年F. Wohler 在实验室里希望用氰酸钾和硫酸铵制备氰酸铵时，却意外地获得了尿素： 尿素是有机物，硫酸铵和氰酸铵是无机物，说明有机物可以由无机物合成，不需要“生命力”的驱动。虽然尿素的合成在当时是重要的发现，但是“生命力”论的抵抗是顽强的，由于当时氰酸和氨还不能从无机物制备，所以就连Wohler 本人也认为这还不能算是一个完全的合成，还有一些属于有机界的东西在起作用，是它们促成尿素合成的成功。 但是，自从Wohler 合成尿素起“生命力”论虽未完全被抛弃，却也开始动摇，随后1840 KOCN (NH 4)2SO 4 + +H 2NCONH 2 K 2SO 4NH 4
有机化学专题复习讲义
有机化学专题复习讲义 专题一有机物的概念、有机物的命名、同系物和同分异构体 一、有机物的概念 1、含碳元素的化合物叫做有机物（除碳的氧化物、碳酸、碳酸盐、金属碳化物、硫氰化物外）。 2、有机物的性质 （1）大多数有机物难溶于水，易溶于苯、汽油、四氯化碳等有机溶剂。 （2）大多数有机物是非电解质，不易导电。 （3）大多数有机物是分子晶体，熔沸点较低。 （4）大多数有机物易燃，受热易分解。 二、有机物的命名 1、烃基 烃基：烃分子失去一个或几个氢原子后所剩余的呈电中性的部分，一般用“R—”表示。例如，甲烷分子CH4失去一个氢原子后剩余的部分—CH3叫做甲基。 △“根”与“基”的区别 电性化学性质 根带电荷稳定，能独立存在 基不带电荷，显电中性活泼，不能单独存在 [例1]写出羟基和氢氧根的电子式。 [例2]碳正离子［例如CH3+、CH5+、(CH3)3C+］是有机反应的重要中间体。欧拉（G·Olah）因在此领域中的卓越成就而荣获1994年诺贝尔化学奖。碳正离子CH5+可以通达CH4在“超强酸”中再获得一个H+而得到，而CH5+失去H2可以得CH3+。 （1）CH3+是反应性很强的正离子，是缺电子的，其电子式是。 （2）CH3+中4个原子是共平面的，3个C-H键之间的夹角（键角）相等，则C-H键之间的夹角是。 （3）(CH3)2CH+在NaOH的水溶液中反应将得到电中性的有机分子，其结构简式为。 （4）(CH3)3C+去掉H+后将生成电中性的有机分子，其结构简式为。 [答案]（1）（2）120°（3）(CH3)2CHOH （4）(CH3)2CH=CH2 2、习惯命名法(普通命名法)
有机合成中的绿色合成理念
ＦＲＩＥＮＤ ＯＦ ＣＨＥＭＩＣＡＬ ＩＮＤＵＳＴＲＹ ５８ＦＲＩＥＮＤ ＯＦ ＣＨＥＭＩＣＡＬ ＩＮＤＵＳＴＲＹ ２００６．ＮＯ．０６ 化工之友 石 化 论 坛 代用燃料是现在最大的任务。 ５．生物燃料 生物燃料是指从农作物或动物的脂肪中提取的可再生燃料。目前，已投入使用的植物油型燃料有菜籽油、棉籽油、棕榈油、豆油、甲醇酯混合油等。将植物油和动物脂肪与酒精反应，脱去甘油三酸脂转变成甲酯或乙基酯之后就可以在柴油机上使用，这些酯类物被称生物柴油。生物燃料的最大特点是可再生性，适应了可持续发展的需要。 以上五种代用燃料，都可以成为汽车清洁代用的燃料。为了确保国家能源安全，减轻对石油需求的压力，我国应该加大对以上五种代用燃料的开发和利用，现在已经开始的大规模天然气管网的建设，北方的陕京天然气管线；中部的“西气东输”工程，长４２００公里的管道从新疆塔里木盆地的出发，经过甘肃、宁夏、陕西、山西、河南、安徽、江苏到上海。南方的ＬＮＧ接受站建设，等等，都是今后发展和未来的广阔前景。 针对目前我国自然条件和“富煤贫油”能源资源的特点，发展可从煤、天然气制取的甲醇、二甲醚燃料和从生物质木薯、秸秆、玉米等制得的乙醇燃料，形成适合我国国情、具有中国特色的汽车代用燃料体系，对逐步改变汽车能源结构，降低对石油等源油燃料的依赖性，减轻市场的需求压力，保证我国能源安全，保护我国经济持续发展，保护大气环境都具有重大战略意义。 我国石油进口目前已经超过警戒线，国际油价再创历史最高，这将影响我国汽车工业和国民经济的持续健康发展。世界上许多国家早已开始应用醇基燃料，美国应用甲醇代用燃料已有二十余年的历史，应用规模在几十万台汽车以上。巴西应用醇基燃料的规模占全国汽车保有量的四分之一。德 国、日本、英国、加拿大等国都已大规模应用甲醇代用燃料， 以节约石油，保护大气环境。 我国对甲醇燃料在发动机上应用进行了十余年的研究和应用实验，在冷起动、热起动、加速性、燃烧性等方面均获得成功。在我国，甲醇燃料替补石油能源，可以解决能源安全问题和促进传统产业的改造。如用煤为原料生产１亿吨甲醇，可转化２亿吨煤；能使近四分之一的煤矿工人稳定就业。应用醇基燃料技术，１亿吨甲醇可替代６０００万吨成品油，可培育出新能源市场，拉动国内消费，并减少进口１亿吨石油，节省近３００亿美元；我国的化肥、炼焦、制药企业一般联产甲醇，甲醇的消费也可为上述企业经济增长开辟新途径；甲醇也可以农作物的秸秆为原料生产。我国煤资源超过１万亿吨，按采收率５０％计，成品煤５０００亿吨，可用１００多年。可以制造甲醇、二甲醚和氢用作汽车燃料。预计１０００亿吨高硫煤就能满足本世纪汽车大发展的需要。而其他可预见的能源都难于满足汽车对燃料的需求，这也为探索和研究新能源创造了充裕的时间条件。我国低压法工艺已达到世界先进水平，制造甲醇的技术早已成熟。结合农业产业化经营，以农林作物的秸秆和副产品为原料，用生物技术制取甲醇，不但成本较低，且在制取甲醇的同时，还可以制取较高品质的纸将和蛋白饲料，中水含有丰富的钾元素可以循环再用，浇地可以肥田，有利于社会的可持续发展。 综上所述，开发清洁醇基代用燃料项目顺应世界能源发展趋势，符合我国国情。醇基燃料生产技术在国内外具有领先水平。同时可以解决我国能源安全问题，带动传统产业发展，有利于环境保护和降低能源成本。可获得巨大的社会效益和经济效益。 １．绿色合成的研究方向 有机合成中要实现绿色合成的三个定量指标是：ａ、原子经济性；ｂ、环境因子；ｃ、环境商。 １．１ 原子经济性 原子经济性的概念认为高效的有机合成反应应当最大限度 地利用原料分子的每个原子，使之结合到分子目标中，以实现最低排放甚至零排放。原子经济性可用原子利用率来计算： 原子利用率＝ ×１００％ 原子经济性的特点是原料利用率达到最高和废物排放达到最低。 １．２环境因子 环境因子（Ｅ）和环境商（ＥＱ）都是由荷兰著名有机化学家Ｓｈｅｌｄｏｎ提出来。Ｅ—因子是以化工产品在生产过程中产生的废物量的多少来计算合成反应对环境造成的客观影响。 Ｅ—因子＝ 这里所有的废弃物是指除预期产物之外的所有产物，其中也包括反应后处理过程中所产生的无机盐等。显然，要在合成过程中减少废弃物使Ｅ—因子较小，最有效途径就是改变经典有机合成过程中以中和反应进行后处理的常规方法。 １．３环境商 环境商是以在化学产品生产过程中产生的废物量的多少和废物的物理、化学性质在环境中的毒性行为等综合评价指标来衡量该合成反应对周围环境所造成的影响。 ＥＱ＝Ｅ×Ｑ 式中Ｅ为环境因子，Ｑ为根据废物在排放到环境中所对环境所造成损害度。ＥＱ值的相对大小可以作为有机合成和化工生产中选择合成路线、生产过程和生产工艺的参考指标。 为此，Ｗｅｎｄｅｒ教授的看法是：一种理想合成是指用简单的而又安全的对环境不造成任何影响、并且资源能够有效操作，快速、定量地把价廉、易得的原始材料转化为天然或设计的目标分子。这也正是绿色合成的最终目标。 目前，绿色合成研究的方向只在于追求清洁合成、提高 有机合成中的绿色合成理念 胡琳莉 （长江大学化学与环境工程学院 湖北荆州 ４３４０２３） 摘 要：有机合成作为化学科学的一个重要领域，在人们衣食往行等各方面需求中，发挥着积极的和不可替代的重要作用。然而，由于一定量地使用了对人类健康和对环境有害的原料及溶剂以及污染物的大量排放，在有机合成过程中也给人类健康和生活环境带来了严重污染。为此，科学家们相继提出了无污染的绿色化学理念，其最终目的是在继续发挥有机化学的积极作用同时将其负面影响减少到最小。绿色合成的目标就是实现符合绿色化学要求的理想合成。关键词：绿色合成 催化作用 固态化学反应 中图分类号：Ｏ６２ 文献标识码：Ａ
生活中的有机合成(教师讲义)
生活中的有机合成 之探究有机合成的解题方法 教学目标 知识技能：通过复习有机合成，使学生掌握有机物的官能团间的相互转化以及各类有机物的性质、反应类型、反应条件、合成路线的选择或设计。会组合多个化合物的有机化学反应，合成指定结构简式的产物。 能力培养：培养学生自学能力、观察能力、综合分析能力、逻辑思维能力以及信息的迁移能力。 科学思想：通过精选例题，使学生认识化学与人们的生活是密切相关的，我们可以利用已学的知识，通过各种方法合成人们需要的物质，使知识为人类服务，达到对学生渗透热爱化学、热爱科学、热爱学习的教育。 科学品质：激发兴趣和科学情感；培养求实、创新、探索的精神与品质。 科学方法：通过组织学生讨论解题关键，对学生进行辩证思维方法的教育，学会抓主要矛盾进行科学的抽象和概括。 重点、难点：学会寻找有机合成题的突破口。学会利用有机物的结构、性质寻找合成路线的最佳方式。 教学过程设计 教师活动 【引入】 生活中的化学无处不在，生活中的有机合成更是无处不在；俗话说：人吃五谷杂粮，哪有不生病的？伤风感冒尤为常见，你知道吗？治疗伤风感冒的常见药物之一-------阿司匹林就是通过有机合成生产的；下面我们来认识一下阿司匹林。 【投影】 【科学史话】 阿司匹林的发现
阿司匹林的发现起源于人类长期服用柳树皮汁止痛。早在我国唐朝(618~907年),人们就发现柳树皮汁可止痛和退烧。1800年,人们开始从该类植物中提取出药物的活性成分――水杨酸盐。 1853年,德国化学家柯尔柏(H.Kolbe,1818-1884)合成了水杨酸,并于1859年实现工业化。但水杨酸及其盐类对胃的刺激性大,而且味道令人生厌。1889年,德国拜尔药厂的化学家霍夫曼ˉ(F.Hoffmanh,1866―1956)合成了乙酰水杨酸,副作用小,镇痛效果更好:经过10年的临床试验,于1899年大量生产。目亩,世界每年使用约十万吨阿司匹林,它已成为退热的标准药物。 1971年,英国化学家发现阿司匹林的作用主要是能抑制前列腺素的合成,这个发现为探索更好的新药奠定了基础。1979年,美国医学界确认阿司匹林可顸访由于血凝块而造成的一些疾病,如中风、心脏病和血栓等。20世纪90年代,人们发现阿司匹林对植物的生长有新的作用,如能促进植物开花等。 【讲述】其实，阿司匹林我们也会制取，不信？那咱们来试试！ 【投影】 例1 下图是以苯酚为主要原料制取冬青油和阿司匹林的过程；已知冬青油和阿司匹林在水中的溶解度很小； （1）写出①、②步反应的化学方程式，并指出③的反应类型。 ①_____ ___ ②； ③ （2）冬青油A的结构简式为__ ； （3）冬青油中常有的水杨酸，用NaHCO3溶液可以除去，请简述理由 ，能否选择NaOH或者Na2CO3？；简述理由 （4）与水杨酸具有相同官能团的同分异构体还有种
绿色有机合成的应用
绿色合成技术的新进展 摘要: 绿色化学是21 世纪化学化工研究的重要研究方向, 是实现可持续发展规律的重要保障。绿色合成,作为当代有机合成发展的一个重要学科前沿, 已成为化学发展的一个方向。该文介绍了绿色合成的含义及基本要点并综述了近年来国内外绿色合成研究的一些新进展。 关键词: 绿色合成；含义；方向；途径；进展 在自然科学的发展过程中, 有机合成起着巨大的推动作用, 对人类的生产和生活具有不可估量的意义药物、化肥、人造纤维、洗涤剂、杀虫剂、保鲜剂、染料以及具有各种性能的现代材料等, 无一不是有机合成的产物。可以说, 当今国计民生的各个方面, 科学研究的不同领域, 都离不开有机合成的产品。但是, 在人类物质生活不断提高和工业化高度发展的同时, 大量的工业和生活排放物却反过来使全球性环境污染日益加剧和资源急剧减少, 人类社会的可持续发展受到极大的威胁, 这就使化学家面临新的挑战, 要去探索、研究对人类健康和环境较少或没有危害的绝色化学。各国政府, 学术界纷纷呼吁采取措施从根本上预防和控制污染。1996 年, 美国设立了“总统绿色化学挑战奖”, 用来奖励利用化学原理从根本上减少化学污染取得的成就。为此, 人们提出了绿色化学的概念, 有机合成作为化学合成的重要组成部分, 在绿色化学中居于举足轻重的地位, 在绿色化学及其理念指导下, 最终要实现绿色合成。 1 绿色化学的含义及原理 近年来, 社会的可持续发展及其所涉及的生态、环境、资源、经济等方面的问题愈来愈成为国际社会关注的焦点, 被提到发展战略的高度。绿色化学、绿色合成、洁净技术、环境友好过程等已成为使用率很高的词汇。绿色化学是当今国际化学科学研究的前沿学科之一, 其目标是把传统化学和化工生产的技术路线从“先污染, 后治理”变为“从源头上根除污染”。在有机化学中应用绿色化学的洁净技术, 即是绿色合成的重要任务。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用每个原料原子, 实现“零排
高等有机合成实验讲义-2011-2012-2
实验一柱色谱分离技术——邻硝基苯胺和对硝基苯胺的分离【目的与要求】 练习薄层色谱及柱色谱分离技术 【所需试剂】 硅胶板；硅胶；邻硝基苯胺和对硝基苯胺混合物（0.55g对硝基苯胺和0.7g邻硝基苯胺溶于100mL石油醚中）；乙酸乙酯；石油醚 【操作步骤】 1、邻硝基苯胺和对硝基苯胺的薄层分离 取已经准备好的硅胶板一块，用管口平整的毛细管[1]插入样品液中，在距离板一端1cm 处轻轻点样[2]。每块板点样三个，分别点样邻硝基苯胺、对硝基苯胺及未知混合物[3]。如下图： 在层析杯内倒入少许展开剂，高度应为0.5cm左右，盖好层析杯，稍加摇振，使层析杯内被溶剂蒸气饱和。将点好样的薄层板放入层析杯内，点样一端在下，浸入展开剂内约0.5cm[4]，盖好杯子。待溶剂前沿距板的上端0.5cm时，立即取出薄层板，用铅笔记下溶剂前沿位置，晾干。 展开剂是石油醚及乙酸乙酯的混合物，其比例同学自己确定。几个同学一组，按不同的体积比展开，确定柱层析时的洗脱剂。建议采用以下比例： 石油醚：乙酸乙酯（体积比）1：1；3：2 ；2：1 ；5：2 2、邻硝基苯胺和对硝基苯胺的柱色谱层分离 取色谱柱一根，垂直装置，以锥形瓶作洗脱剂的接收器。 先将溶剂倒入柱内约柱高的3/4，然后再将一定量的吸附剂和溶剂调成糊状，从柱的上面倒入柱内，同时打开柱下活塞，控制流速每秒一滴，用木棒或套有橡皮的玻璃棒轻轻敲打柱身，使吸附剂慢慢而均匀地下沉[5]，在整个操作过程中，柱内的液面始终要高出吸附剂[6]。 当溶剂的液面恰好降至硅胶的表面上时，立即用滴管沿柱壁加入3ml邻硝基苯胺和对硝基苯胺的混合液。当溶液液面降至硅胶表面时，用滴管滴入溶剂洗去粘附在柱壁上的混合物。然后用根据薄层色谱确定的洗脱剂淋洗，观察色带的形成和分离。当黄色邻硝基苯胺色