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。

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。

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B

。提出了反合成分析，并运

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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，当然新的改进和提高还在不断延续，而过渡金属参与的反应、对映和非对映的选择性反应以及在为的多步连续反应则可望成为以后发现新反应的领域。近年来新发展的合成反应的确较多是金属参与的有机合成反应，而过渡金属参与的合成反应则尤为突出。作为近几年来发展的一类新型反应[2]，烯烃复分解反应（metathesis，olefin metathesis）现已成为有机合成中合成烯烃以及通过烯烃合成其他结构的一种重要手段。该反应通过用钼、钨的卡宾配合物（Schrock催化剂）或钌的卡宾配合物（Grubbs催化剂）作催化剂，可以高效实现烯烃偶联。烯烃复分解反应是一个原子经济性非常好的绿色反应，现已广泛应用于复杂分子、天然产物的合成[3]，可以用于手性催化剂催化不对称反应[4]，可用于合成轮烯等[5]各种各样的环烯。

1977年美国Heeger，MacDiarmid发现，聚乙炔膜与其他化合物如碘掺杂发生氧化还原时，电导率会提高13个数量级[6]，于是具有光电功能活性的有机光电材料成为有机合成的研究热点。王佛松等在聚苯胺的研究中，成功地合成了可溶性聚苯胺并制备了聚苯胺的支撑膜[7]。钱人元等在聚毗咯研究中取得了一系列研究成果[8]。曹墉、钱人元、朱道本、王佛松等在导电高分子，如稀土催化制备聚乙炔[9]、有机导体设计与制备[10]、导电掺杂机制等的研究工作也取得一系列成果，沈之荃等用稀土催化剂在室温使乙炔聚合得到了高顺式聚乙炔膜[11]。Shi等用BF

/乙醚体

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系控制噻吩电化学聚合电位，得到强度超过铝的聚噻吩薄膜[12]。1995年Pei等[13]与其他几个研究小组先后独立发现具有电池原理和发光二极管结构的发光电化学池。1996年Tessler[14]，Hide[15]，Brouwer[16]等分别发现了光泵浦可产生激光的聚合物材料与器件，而电泵浦聚合物激光材料正在研究之中，后者更具挑战性，应用前景更大。1998年在聚合物激光领域又取得新进展[17]，已观察到BEH-PPPV聚合物膜在室温下的受激发射可高达104cm-1的光学增益，由fs泵浦-探针实验发现在振子态阶梯内的超快(短于l00 fs)的激子弛豫。

新世纪的有机合成–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。

20 世纪90 年代初，化学家提出了与传统的“治理污染”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。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已经迈步明确，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，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。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。

有机合成实现绿色合成的途径绿色合成的目标已为有机合成实现绿色合成指明了方向。近年来，实现绿色合成的研究工作在不断进行，几种可行的途径已隐约可见。

使用环境有利介质，改善合成条件

传统的有机合成中，有机溶剂是最常用的反应介质，但是有机溶剂的毒性和难以回收又使之成为对环境有害的因素。理想的有机合成，可以水为介质进行；可用超临界液体为介质进行；可在无溶剂存在下进行；可以离子液体为介质进行等。

1.1.1在有机合成中，用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天然资源，它价廉、无毒、不危害环境。尽管大多数有机化合物在水中溶解性很差，且易分解，但研究表明有些合成反应不仅可以在水相中进行，而且还具有很高的选择性。最为典型的例子是环戊二烯与甲基乙烯酮发生的D－A 环加成反应，在水中进行较之在异辛烷中进行速率快700 倍。

1.1.2超临界流体是当物质处于其临界温度和临界压力以上所形成的一种特殊状态的流体，是一种介于气态与液态之间的流体状态。这种流体具有液体一样的密度、溶解能力和传热系数，具有气体一样的低粘度和高扩散系数，同时只需改变压力或温度即可控制其溶解能力并影响它为介质的合成速率。在有机合成中，CO2 由于其临界温度和临界压力较低、且具有能溶解脂溶性反应物和产物、无毒、