绿色化学在无机合成中的应用研究

２００７年３月　ｃｏ２在绿色化学合成中的应用　２７　

ＣＯ２在绿色化学合成中的应用　

邵丹凤　周国权　杨泽慧　董　明　

（宁波工程学院化工学院，浙江，宁波，３１５０１６）　

摘要：研究了ｃｏ２在绿色化学合成中的应用。ｃｏ２作为酸碱调节剂和惰性气体，在　８一胡萝卜素催化氧化合成角黄素反应中，可以控制反应体系酸性，保护原料中的双键，减　

少副反应发生，提高催化氧化反应的选择性；异戊二烯氯醇化生成１一氯一２一甲基一３一　

丁烯一２一醇和１一氯一２一甲基一３一丁唏一４一醇反应中，ｃｏ，代替有机酸作酸碱调节剂，　

控制次氯酸的生成速度，达到调控反应的目的，反应条件温和，不副产固体。　

关键词：二氧化碳　绿色化学合成　多烯保护　应用　

二氧化碳应用于绿色化学合成，充分利用了碳资　

源，保护了环境，从而实现可持续发展战略。二氧化碳　的绿色化学应用是现代化学工业重要的研究课题［１］。　

超临界二氧化碳（ｓｃｃｏ￣）什溶剂提取天然有机物　

是二氧化碳的重要应用Ｌ２　ｊ。ＳＣＣ０２作萃取溶剂用于　

天然产物提取、净化活性组分，应用于食品工业、医药　工业、高分子合成材料工业和环境保护领域　］。ＳＣ．　

ｃｏ２作溶剂进行有机合成，尤其在催化加氢、催化醛化、　

自由基反应、催化氧化、傅一克烷基化反应以及酶催化　反应等方面取得令人嘱目的进展［　］。　

二氧化碳在绿色化学合成中还有重要的应　用＿１’．Ｉ　。论文采用次氯酸钠水溶液一二氯甲烷体系，　

用ｃ０２作酸调节剂和惰性气体，在复合催化剂碘化钠　

一碘作用下，选择性氧化ｐ一胡萝卜素（Ｉ）合成角黄素　

（Ⅱ）。用ｃ０２控制体系酸性，摒弃了强酸性氧化体系，　

同时ｃ０２用作惰性气体，保护了原料和产物的结构稳　

定，减少了副反应的发生，提高了氧化反应选择性。多　烯氧化反应和多烯双键在酸性条件下的保护是研究工　

作者长期以来想解决的问题。ｃｏ２作酸调节剂和惰性　

气体，催化氧化ｐ一胡萝卜素合成角黄素，为多烯氧化　

和双键保护开辟了新的途径。实验证明，这种方法是　

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绿色有机合成的发展及应用

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。

绿色有机催化化学新方向

传统的有机合成化学与化工在生产出人们所需要的产品同时，在合成过程中也产生大量的有害的副产物、废物。这些有害的物质对人类赖依生存的环境和人类健康造成严重的影响。要在根本上解决这些问题，必须要实现化学反应的原子经济性，用催化反应代替化学计量反应等绿色合成方法；使用为不易挥发的、低毒甚至无毒的溶剂———水相体系、超或近临界流体（Super Fluid）、无溶剂、氟两相体系（Fluorous Biphase System——FBS）以及离子态液体介质（Ionic Lipuid）条件下的反应替代有毒的和易燃、易挥发的有机溶剂的反应。另一方面，合成产物与原料、副产物和催化剂的分离虽然也在有机合成中占据了相当重要的地位，却一直没有引起人们足够的重视。较之非均相反应，尽管均相反应具有选择性好，反应条件温和等长处，但可溶解在有机相中的催化剂的分离却往往比较困难，有时甚至不可能。这样 2 既形成了污染，又造成了催化剂的浪费，整个合成过程的效率也大为降低。

２００７年第５期

第９卷（总第４５期）淮南师范学院学报

ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＨＵＭＮＡＮＴＥＡＣＨＥＲＳＣＯＵ点ＧＥＮｏ．５，２００７ＧｅｎｅｒａｌＮｏ．４５，Ｖ０１．９

无机合成化学的热点研究领域

王敏

（巢湖学院化学系，安徽巢湖２３８０００）

［摘要】无机合成是无机化学的重要分支之一，简述了无机合成化学前沿研究的意义，介绍了其

热点研究领域、发展动向和我国的研究现状及差距。

［关键词】无机合成；热点；研究领域

［中图分类号］０６９［文献标识码】Ａ［文章编号］１００９—９５３０｛２００７）０５—００２１一０２

合成化学是化学学科的核心．是化学家改造

世界、创造未来最有力的手段。合成化学的突破与新物种的出现是推动化学学科和相邻学科发展的

主要动力。《国家中长期科学和技术发展规划纲要

（２００６－２０２０年）》中把“新物质创造与转化的化学过程”列为需要解决的前沿问题，“可控合成”、“环境友好的新化学体系的建立”为其重要研究方向．【１】

作为合成化学中极其重要的一部分．现代无机合

成不仅为无机化学的重要分支之一．而且其内涵也大大扩充了．它不再只局限于昔日传统的合成．而是包括了制备与组装科学。目前．国际上几乎每

年都有数十万种的新无机化合物和新物相被合成

与制备出来，进入无机化学各相关领域。ｆ２１因此，无机合成已迅速地成为推动无机化学及相关学科发

展的重要基础。另外，随着新兴学科和高新技术的

蓬勃发展，对无机材料提出了各种各样的要求，这

就更进一步加强了无机合成在材料科学发展和国民经济建设中的重要地位．各国政府也明显加大

了无机材料合成研究领域的人力和物力的投入．

我国的吉林大学经过多年的努力．建立了无机合成与制备化学国家重点实验室．并自１９９３年起对

国内外开放。嘲综观当前国内外无机合成化学的研究．其热点领域主要体现在以下九个方面。１特种结构无机材料的制备

随着高新技术研究开发的发展与企业化要求

的不断提高，功能无机化合物或无机材料的制备、合成以及相关技术路线和规律的研究．愈来愈显

绿色化学与有机合成化学

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。在人类文明史上，它对提高人类的生活质量作出了巨大的贡献．然而，不可否认，“传统”的合成化学方法以及依其建立起来的“传统”合成化学工业，对整个人类赖以生存的生态环境造成了严重的污染和破坏。以往解决问题的主要手段是治理、停产、甚至关闭，人们为治理环境污染花费了大量的人力、物力和财力。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、以及最终的产晶，对人类的健康和环境都应该是友好的。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。具体来说，绿色化学的基本原理可以有以下几个方面：1)防止污染的产生优于治理产生的污染；2)原子经济性；3)只要可行，应尽量采用毒性小的化学合成路线：4)更安全的化学晶的设计应能保留其功效，但降低毒性；5)应尽可能避免使用辅助物质(如溶剂、分离剂等)，如用时应是无毒的；6)应考虑到能源消耗对环境和经济的影响，并应尽量少地使用能源；7)原料应是可再生的，而非将耗竭的；8)尽量避免不必要的衍生化步骤；9)催化性试剂(有尽可能好的选择性)优于当量性试剂；10)化工产品在完成其使命后，不应残留在环境中，而应能降解为无害的物质：11)分析方法必须进一步发展，以使在有害物质生成前能够进行即时的和在线跟踪及控制：12)在化学转换过程中，所选用的物质和物质的形态应能尽可能地降低发生化学事故的可能性。1995年美国设立了总统绿色化学挑战奖，旨在奖励在创造性地研究、开发和应用绿色化学基本原理方面获得杰出成就的个人、集体或组织。共有五个奖项：学术奖(Academic Award)、中小企业奖(Small Business Award)、新合成路线奖(Alternative Synthetic Pathways Award)、新工艺奖(Alternative Solvent／Reaction Conditions Award)和安全化学品设计奖(Designing Safer Chemicals Award)。从设立的奖项和历届获奖的研究成果也可以大致了解绿色化学所涵盖的范围。从根本上说，绿色化学是要求化学家从一个崭新的角度来审视“传统”的化学研究和化工过程，并以“与环境友好”为基础和出发点提出新的化学问题，创造出新的化工技术。