绿色溶剂及其应用
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绿色溶剂在萃取金属应用研究一、绿色溶剂在萃取金属应用的背景随着工业的快速发展,金属资源的开采和利用变得日益重要。
然而,传统的金属萃取方法不仅效率低下,还伴随着严重的环境污染问题。
因此,开发一种环保、高效的金属萃取技术成为当务之急。
绿色溶剂作为一种新兴的萃取介质,因其对环境友好、可再生、可降解等特性,逐渐受到科研人员和工业界的青睐。
1.1 传统金属萃取方法的局限性传统的金属萃取方法主要包括化学沉淀、电解沉积和溶剂萃取等。
这些方法虽然在一定程度上能够实现金属的回收,但普遍存在能耗高、污染重、操作复杂等问题。
例如,化学沉淀法会产生大量的废水和固体废物,电解沉积法则需要消耗大量的电能,溶剂萃取法则需要使用大量的有机溶剂,这些有机溶剂往往具有毒性和挥发性,对环境和人体健康都存在潜在的危害。
1.2 绿色溶剂的定义与特性绿色溶剂是指那些对环境友好、可再生、可降解的溶剂。
它们通常具有较低的毒性、较低的挥发性、较高的生物降解性等特性。
绿色溶剂的种类繁多,包括但不限于超临界流体、离子液体、生物基溶剂等。
这些溶剂在金属萃取过程中能够减少对环境的影响,提高萃取效率,降低操作成本。
二、绿色溶剂在金属萃取中的应用绿色溶剂在金属萃取中的应用主要体现在以下几个方面:提高萃取效率、降低操作成本、减少环境污染。
以下是一些具体的应用实例和研究进展。
2.1 超临界流体萃取超临界流体萃取是一种利用超临界状态下的流体(如二氧化碳)作为萃取剂的技术。
超临界流体具有较高的溶解能力和较低的粘度,能够高效地从金属矿物中提取金属。
研究表明,超临界流体萃取在铜、镍、钴等金属的提取中表现出优异的性能。
例如,利用超临界二氧化碳萃取铜矿石中的铜离子,不仅能够提高萃取效率,还能减少有机溶剂的使用,降低环境污染。
2.2 离子液体萃取离子液体是一种由阳离子和阴离子组成的液态盐,具有较高的热稳定性和较低的挥发性。
离子液体在金属萃取中的应用主要集中在其对金属离子的高选择性。
绿色合成中的新型溶剂设计与应用随着环境保护意识的增强和可持续发展理念的兴起,绿色合成成为了当今化学领域的热门话题。
在化学合成过程中,通常需要使用溶剂来促进反应的进行和催化剂的运输。
然而,传统溶剂常常具有高毒性、易挥发和对环境造成潜在危害的特点。
因此,研发和应用新型绿色溶剂成为了一个重要的课题。
本文将围绕绿色合成中的新型溶剂设计与应用展开探讨。
1. 溶剂在绿色合成中的作用溶剂在绿色合成中起着至关重要的作用,它能够为反应物提供充分的接触面积,调节反应速率和控制反应条件。
同时,溶剂还可以帮助去除反应副产物,提高产品得率和纯度。
因此,在绿色合成中选择合适的溶剂非常重要。
2. 传统溶剂的不足之处传统溶剂常常具有高毒性、易挥发和对环境造成潜在危害的特点。
例如,常用的氯代溶剂,如二氯甲烷和三氯甲烷,具有较高的毒性和挥发性,对人体健康和环境造成潜在危害。
另外,一些有机溶剂在制备过程中需要大量消耗化石燃料,对能源资源形成浪费。
因此,需要探索和研发一种更加环境友好、低毒性和易回收利用的新型绿色溶剂。
3. 新型绿色溶剂的设计与应用为了解决传统溶剂的不足,科学家们不断探索和研发新型绿色溶剂,并在绿色合成中得到了广泛应用。
以下是一些常见的新型绿色溶剂:(1)水:水是一种环境友好、廉价易得的绿色溶剂,被广泛应用于有机合成中。
水作为溶剂时具有许多独特的性质,如高极性、热容大和透明度高等。
此外,水还可以作为反应媒介,催化一些反应的进行。
因此,水在绿色合成中具有广阔的应用前景。
(2)离子液体:离子液体是一类无机或有机盐的液态形式,在绿色合成中展现出巨大的潜力。
它们具有低挥发性、高稳定性、可调节的极性和可溶性,可以取代传统溶剂,并且可以通过调控离子液体的结构和组成来优化反应条件。
(3)超临界流体:超临界流体是一种介于气体和液体之间的状态,具有较高的溶解能力和较低的粘度。
它们通常以高压和高温下形成,被广泛应用于绿色化学中。
超临界流体可以作为催化剂、溶剂和分离剂等多种角色参与到绿色合成中。
绿色溶剂的开发与应用研究绿色溶剂是一种环保型的溶剂,它具有低毒性、易生物降解、可再生等特点,因此在工业、化学、生物等领域都有广泛的应用。
随着环保意识的增强,绿色溶剂的开发与应用研究已经成为了当前科技领域的热点之一。
绿色溶剂的开发与应用研究涉及到多个方面,其中包括绿色溶剂的筛选、合成、性质表征和应用等。
首先,绿色溶剂的筛选是一个非常重要的环节,需要考虑到其毒性、生物降解性、可再生性等因素,以及适用于不同类型化合物的特性。
其次,绿色溶剂的合成需要考虑到其合成路线的可行性和经济性,同时还需要考虑到产物的纯度和收率等因素。
在绿色溶剂的性质表征方面,需要对其物理化学性质进行综合评价,包括密度、粘度、表面张力、极性等指标。
最后,绿色溶剂在实际应用中需要考虑到其适用范围和效果等因素,以及与传统溶剂的比较。
在工业领域中,绿色溶剂已经得到了广泛的应用。
例如,乙酸乙酯是一种常用的有机溶剂,在化学合成和制药工业中广泛使用。
然而,乙酸乙酯具有较高的毒性和挥发性,对环境和人体健康造成了一定的危害。
因此,研究人员开始寻找替代品,如丁酸异戊酯和乙酸异戊酯等绿色溶剂。
这些绿色溶剂具有低毒性、易生物降解、可再生等特点,在实际应用中取得了良好的效果。
在化学领域中,绿色溶剂也得到了广泛的应用。
例如,在有机合成中,常用的溶剂包括二氯甲烷、四氢呋喃、乙腈等。
然而,这些传统溶剂具有较高的毒性和挥发性,对环境和人体健康造成了一定的危害。
因此,研究人员开始寻找替代品,如丁酸异戊酯和乙酸异戊酯等绿色溶剂。
这些绿色溶剂具有低毒性、易生物降解、可再生等特点,在有机合成中取得了良好的效果。
在生物领域中,绿色溶剂也得到了广泛的应用。
例如,在生物质转化中,常用的溶剂包括氢氧化钠、氢氧化钾等。
然而,这些传统溶剂具有较高的毒性和挥发性,对环境和人体健康造成了一定的危害。
因此,研究人员开始寻找替代品,如丁酸异戊酯和乙酸异戊酯等绿色溶剂。
这些绿色溶剂具有低毒性、易生物降解、可再生等特点,在生物质转化中取得了良好的效果。
绿色溶剂在化学合成中的应用绿色溶剂作为一种环保、高效的溶剂,在化学合成中扮演着越来越重要的角色。
传统的有机溶剂往往带来环境污染和健康风险,而绿色溶剂具有低毒性、易生物降解、可循环利用等优点,被广泛应用于各种合成反应中。
本文将探讨绿色溶剂在化学合成中的应用及其优势。
1. 替代传统有机溶剂传统有机溶剂如二甲苯、乙酰乙酸乙酯等存在挥发性强、毒性大的问题,对环境和人体健康造成危害。
而绿色溶剂如乙醇、水、离子液体等具有低挥发性、低毒性的特点,可以有效替代传统有机溶剂,在化学合成中发挥作用。
2. 水作为绿色溶剂的优势水是一种常见的绿色溶剂,具有丰富的资源、环保、低成本等优点。
在有机合成中,水可以作为反应介质、溶剂或反应产物,具有良好的可再生性,对降低化学合成的成本和对环境的影响具有积极的作用。
3. 离子液体在化学合成中的应用离子液体是一种绿色溶剂,由阳离子和阴离子组成,具有无挥发性、高热稳定性、可循环利用等优点,在有机合成中得到广泛应用。
离子液体可以替代有机溶剂用于催化反应、溶剂提取等方面,提高合成反应的效率和产率。
4. 绿色溶剂的普及与发展随着环保意识的增强和技术的进步,绿色溶剂在化学合成中的应用越来越受到重视。
各种新型绿色溶剂不断涌现,为化学合成领域带来新的机遇和挑战。
未来,绿色溶剂的研究和发展将成为化学合成领域的重要方向之一。
总结而言,绿色溶剂在化学合成中具有重要的应用前景和发展潜力,其优势明显,将为实现绿色化学提供有力支持。
我们应当不断探索绿色溶剂在化学合成中的新应用,推动绿色溶剂技术的发展,为构建绿色、可持续的社会贡献力量。
绿色溶剂在化学反应中的应用与探索摘要:绿色溶剂是指对环境友好、对人体健康无害的有机溶剂。
随着人们对环保意识的提高,绿色溶剂在化学反应中的应用逐渐受到重视。
本文主要探讨了绿色溶剂在化学反应中的应用及其探索,介绍了几种常见的绿色溶剂,并对其性能优劣进行了比较。
同时,还分析了绿色溶剂在有机合成、催化反应等领域中的应用,并展望了未来绿色溶剂的发展方向。
关键词:绿色溶剂;化学反应;有机合成;催化反应一、引言绿色溶剂是指对环境友好、对人体健康无害的有机溶剂,其应用在化学反应中逐渐受到重视。
随着人们对环保意识的提高,绿色溶剂的应用已成为化学领域的一个热点。
本文主要探讨了绿色溶剂在化学反应中的应用及其探索,分析了其性能优劣,并展望了未来绿色溶剂的发展方向。
二、绿色溶剂的分类及性能分析1. 水水是最为环保的溶剂之一,其在有机合成反应中广泛应用。
水具有高极性、高溶解度等特点,使其成为理想的绿色溶剂。
与传统有机溶剂相比,水溶剂对环境友好、成本低廉、易得易排放,尤其适用于水相催化反应等绿色反应。
2. 离子液体离子液体是一种新型的绿色溶剂,具有良好的溶解性能、低毒性、可再生性等优点。
离子液体的分子设计灵活多样,可以根据不同反应的需求进行调整,是一种多功能的绿色溶剂。
然而,离子液体的成本较高,其毒性和生物降解性仍有待进一步研究。
3. 超临界流体超临界流体是指在高压、高温条件下,液态和气态之间无明显界面的物质状态。
超临界CO2是应用较为广泛的超临界流体,其具有低粘度、低表面张力、高扩散性等特点。
超临界CO2在有机合成、化学分离等领域中有着重要的应用,被认为是一种环保的绿色溶剂。
4. 混合溶剂混合溶剂是将两种或多种有机溶剂混合在一起使用的溶剂系统。
混合溶剂可以充分利用各种溶剂的性能优点,提高体系的溶解性能、稳定性和选择性。
然而,混合溶剂的组成比例和性能优化是一项复杂的工作,需要进行深入研究。
三、绿色溶剂在有机合成中的应用1. 绿色溶剂在超声波催化合成中的应用超声波是一种高频、高强度的机械波,可以在绿色条件下促进有机合成反应。
绿色溶剂在精细化学品合成中的应用一、引言近年来,随着人们环保意识的加强和环境问题的日益突出,绿色合成已经成为精细化学品合成领域的研究热点。
绿色溶剂作为绿色合成的重要组成部分,在精细化学品合成中具有重要的应用价值。
本文将介绍绿色溶剂在精细化学品合成中的应用,探讨其对环境的友好性和对工艺的影响,以期为相关领域的研究和应用提供参考。
二、绿色溶剂的概念及分类绿色溶剂是指在化学反应和合成过程中具有环境友好性、可再生性和高效低毒性的溶剂。
常见的绿色溶剂包括离子液体、超临界流体、水和生物质溶剂等。
这些溶剂相较于传统有机溶剂,具有更高的溶解性、更小的挥发性和更少的对环境和人体的危害,因此在精细化学品合成中得到广泛应用。
三、绿色溶剂在精细化学品合成中的应用1. 离子液体离子液体是一类独特的离子化合物,在温度较低或大气压下存在液态。
由于其独特的结构和性质,离子液体被广泛应用于精细化学品合成中。
离子液体作为绿色溶剂,不挥发、易回收、低毒性,对环境友好。
在有机合成领域,离子液体可替代传统有机溶剂,提高产物纯度和产率。
2. 超临界流体超临界流体是介于气体和液体之间的状态,在临界点以上具有高溶解性和传质速率。
超临界流体被广泛应用于精细化学品合成中,可提高反应速率、改善产物纯度,并减少对有机溶剂的依赖。
超临界二氧化碳、乙酸乙烯酯等在工业化的精细化学品合成中得到广泛应用。
3. 水水是生命之源,也是一种绿色溶剂。
在精细化学品合成中,水溶液作为绿色溶剂,具有催化效应、低成本、易回收等优点。
水在化学反应中起着溶剂、反应介质和催化剂的作用,被广泛用于有机合成、金属有机化学和催化领域。
4. 生物质溶剂生物质溶剂是指以天然生物质为原料制备的绿色溶剂。
生物质溶剂具有可再生性、低毒性和环境友好性等特点,广泛应用于精细化学品合成中。
生物质溶剂可替代传统有机溶剂,降低合成成本,减少对环境的污染,是一种具有潜力的绿色溶剂。
四、绿色溶剂在精细化学品合成中的优势1. 友好环境绿色溶剂具有低挥发性、低毒性、易降解等优点,对环境的影响较小。
绿色化学合成技术在环保中的应用随着环境污染不断加剧,绿色化学合成技术越来越受到重视,成为保护环境的重要手段。
绿色化学合成技术是指在化学合成过程中尽量避免或减少有害物质的产生,同时提高化学反应的效率和选择性,以减少化学合成活动对环境和人体的危害。
下面我们将介绍绿色化学合成技术在环保中的应用。
一、绿色溶剂的应用在化学合成过程中,溶剂是不可缺少的。
然而,传统有机溶剂常常会产生大量有害废气和废液,对环境和人体造成严重威胁。
因此,绿色溶剂的发展与应用成为了绿色化学合成的重要研究方向之一。
绿色溶剂主要包括水、离子液体、生物质等。
其中,水作为最常见的溶剂之一,具有价格低廉、使用方便,且无毒无害等优点。
同时,随着绿色化学合成技术的不断发展,水与其他绿色溶剂的相结合,可以进一步提高化合物的纯度和产率。
二、绿色催化剂的应用催化剂是化学反应中的重要组成部分,可以提高反应速率、改善反应选择性和化学稳定性。
传统的催化剂通常会产生有害物质,例如金属催化剂可能会引起重金属污染,对环境造成不可逆的损害。
绿色催化剂具有环保、高效、可再生等优点。
例如,利用生物催化剂和酶催化剂替代传统的化学催化剂,既可以提高催化效率,又可以降低环境污染。
此外,通过改变催化剂的形态和成分,例如采用离子液体催化剂代替传统催化剂,可以进一步提高催化效率和环保性能。
三、绿色合成方法的应用绿色合成方法是一种遵循环保原则的新型合成方式,主要包括微波辅助化学合成、超声波促进反应、流动化学反应、电化学合成等。
这些绿色合成方法不仅可以提高化学反应的效率和选择性,还可以减少化学反应所产生的有害废气和废液对环境和人体的危害。
例如,利用微波辅助化学合成技术可以显著减少反应时间和反应温度,从而提高反应效率和选择性。
同时,采用超声波促进反应也可以加速反应速率,提高反应产率,同时减少化学反应所产生的有害物质。
四、绿色合成策略的应用绿色合成策略是指利用环境友好型合成方式的一系列综合技术,旨在实现化学合成的绿色化和高效化。
绿色溶剂在化学反应中的应用与发展一、引言随着人类社会的不断发展,对环境保护和可持续发展的要求也越来越高。
在这样的背景下,绿色化学成为了一个备受关注的领域。
绿色溶剂作为绿色化学的重要组成部分,在化学反应中的应用与发展备受关注。
本文将就绿色溶剂在化学反应中的应用与发展进行深入探讨。
二、绿色溶剂概述绿色溶剂是指对环境友好、对人体健康无害的溶剂。
传统的有机溶剂往往具有毒性大、易燃易爆、不易降解等缺点,对环境和人体造成了严重的危害。
绿色溶剂的出现填补了这一空白,被广泛应用于药物合成、有机合成、生物反应等领域。
三、绿色溶剂在有机合成中的应用1. 超临界流体超临界流体是一种介于气态和液态之间的状态,在此状态下有机物的溶解性会大大增强。
目前,超临界CO2已成为有机合成中的重要溶剂。
它不仅对环境无害,而且对反应产物易于回收,符合绿色合成的要求。
2. 离子液体离子液体是一种具有良好的溶解性和稳定性的溶剂,在有机合成中有着广泛的应用。
它具有无毒无害、可回收利用等优点,尤其适合用于金属催化反应和催化剂的合成。
3. 混合溶剂混合溶剂是将两种以上的绿色溶剂按一定比例混合而成的溶剂。
混合溶剂既兼具各自溶剂的优点,又避免了各自的缺点,是一种在有机合成中应用广泛的绿色溶剂。
四、绿色溶剂在药物合成中的应用药物合成对溶剂的选择要求非常严格,因为药物的安全性和有效性与溶剂的选择密切相关。
绿色溶剂在药物合成中的应用越来越受到重视。
1. 水相反应水是一种绝对绿色的溶剂,对人体无害且易于回收,因此在药物合成中有着广泛的应用。
水相反应已成为当今药物化学领域的一个热门研究方向。
2. 甘油甘油是一种常用的绿色溶剂,对环境无害,广泛用于药物合成中。
甘油与其他绿色溶剂混合使用,可有效提高反应的效率和产率。
3. CO2CO2是一种重要的绿色溶剂,被广泛应用于药物合成中。
与传统的有机溶剂相比,CO2具有对环境无害、易回收等优点,对药物合成的绿色化起到了积极作用。
化学工程工艺中的绿色化工技术要点分析随着全球环境问题日益突出,绿色化工技术在化学工程领域中的应用越来越受到重视。
绿色化工技术是指将环保、资源节约和环境友好作为设计原则,实现资源的高效利用和污染的最小化排放。
在化学工程领域中,绿色化工技术是一种创新的手段,可以有效解决传统化工生产过程中存在的环境污染和资源浪费问题。
本文将对化学工程工艺中的绿色化工技术要点进行分析。
一、绿色溶剂的应用绿色溶剂是指对环境友好、无毒无害、易生物降解的溶剂。
传统化工生产中使用的有机溶剂往往具有毒性和挥发性较大,对环境和人体健康造成较大影响。
绿色溶剂的应用可以有效减少环境污染,保护生态环境。
目前,绿色溶剂在化学工程中的应用越来越广泛,例如超临界流体、离子液体、水、环保溶剂等,这些溶剂在化学反应、分离技术以及催化剂的应用中都取得了良好的效果。
二、绿色催化剂的开发催化剂在化学工程领域中扮演着非常重要的角色,它可以提高反应速率、降低反应温度、减少能源消耗、选择性提高等。
绿色催化剂是指对环境友好、无毒无害、且能够高效催化反应的催化剂。
传统的催化剂往往包含重金属,对环境和人体健康造成不良影响。
绿色催化剂的开发具有重要意义。
目前,一些金属有机框架、生物催化剂、金属氧化物等催化剂在化学工程领域中取得了良好的应用效果。
三、生物技术的应用生物技术是指利用生物体或其代谢产物进行化学工程生产的技术。
生物技术具有资源可再生、废弃物再利用等特点,对于化学工程中的绿色化工技术具有重要意义。
利用微生物发酵可以生产乙醇、酸奶、酵素等产品;利用植物提取物可以生产药物、香料、染料等产品。
生物技术的应用可以有效减少对化石能源的依赖,减少化工生产过程中的能源消耗和污染排放。
四、绿色工艺的开发绿色工艺是指建立在环保、资源节约和可持续发展基础上的工艺流程。
绿色工艺的开发包括原料选择、工艺条件、废物处理等方面。
通过优化原料选择和工艺条件,可以降低化工生产过程中的能源消耗和化学品使用量,减少废物排放。
绿色溶剂及其应用摘要:从绿色化学出发,阐述了几类绿色溶剂如超临界流体(二氧化碳和水)、离子液体的特点及应用,并对绿色溶剂的发展作了简要的展望。
Abstract: starting from the green chemistry and green chemistrytechnology,this paper expounds the several kind of green solvents suchas supercritical fluid (CO2and water),the characteristics andapplications of the ionic liquid,and a brief prospect on thedevelopment of green solvents.关键词:绿色化学;绿色溶剂;超临界流体;离子液体1 前言一个世纪以来,人类为适应社会和工业生产的需要,在化学领域取得了十分辉煌的进步,创造了巨大的业绩。
但由于受传统发展观念的影响,一些化工企业向环境排放了大量的污染物,某些化学品被不加节制地滥用,给整个生态环境造成了非常严重的影响1。
如在涂料、胶粘剂、油漆、橡胶、化纤、医药及油脂等加工使用过程中需要使用大量的有机溶剂,此外在机械、电子和文具等精密仪器的清洗乃至于服务业如服装干洗过程中都要用到大量的各种溶剂,使用量最大、最常见的溶剂主要有石油醚、苯类芳香烃、醇、酮和卤代烃等。
目前,这些有机溶剂绝大多数都是易挥发、有毒和有害的,这些溶剂在使用过程中相当大一部分经过挥发进入到空气中,在太阳光的照射下容易在地面附近形成光化学烟雾,导致并加剧人们的肺气肿、支气管炎,甚至诱发癌症病变。
此外这些溶剂还会污染水体、毒害水生动物及影响人类的健康。
因此,挥发性有机溶剂是造成大气污染的主要废气物之一。
随着人们对环境的重视,需要寻找一种能够替代这类有机溶剂的一种没有(或尽可能少的)环境副作用的新型绿色溶剂。
而绿色化学针对污染物的来源及特性通过设计新路线,寻找绿色替代化合物和原材料,选择高效催化剂等方面从源头上防止污染的产生,其中寻找绿色替代溶剂是绿色化学主要研究内容之一。
本文将以Diels—Alder反应为例重点对绿色溶剂:水,离子液体,超临界流体的应用进行综述。
1绿色化学绿色化学是近几年才开始出现的更高层次的化学,是当今国际化学的前沿,其核心是利用化学原理从根本上减少或消除化学工业对环境的污染它所研究的中心问题是使化学反应、化工工艺及其产物具有以下四个方面的特点:①采用无毒、无害的原料;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的选择性,极少的副产物,甚至达到“原子经济”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“零排放”;④产品对环境无害。
从科学观点看,绿色化学是化学基础内容的更新,即从环境友好、经济可行的绿色化学产品的设计出发,发展对环境友好、符合原子经济性的起始原料化学,提高化学反应的产率和选择性,或从新的起始原料出发,发展原子经济性、高选择性的新反应来完成绿色目标产物的合成。
从经济观点看,绿色化学使我们合理利用资源和能源,降低生产成本,符合经济可持续发展的原理和方法。
从环境观点看,绿色化学提供从源头上消除污染的原理和方法,把现有化学和化工生产的技术路线从“先污染,后治理”改变为“不产生污染,从源头上根除污染”。
2 绿色溶剂在化工生产中,反应介质、分离过程和配方中都会大量使用挥发性有机溶剂,如石油醚、苯等芳烃、醇、酮、卤代烃等。
挥发性有机溶剂进入空气中后,在太阳光的照射下,容易在地面附近形成光化学烟雾,引起和加剧肺气肿、支气管炎等多种呼吸系统疾病;增加癌症的发病率;导致谷物减产、橡胶老化和织物褪色等;挥发性有机溶剂还会污染海洋、食品和饮用水;毒害水生物;氟氯烃能破坏臭氧层。
因此,溶剂绿色化是实现清洁生产的核心技术之一。
目前备受关注的绿色溶剂是水、超临界流体、离子液体2。
水是地球上自然丰度最高的溶剂,价廉易得,无毒无害,不燃不爆,其优势不言而喻。
但水对大部分有机物的溶解能力较差,许多场合都不能用水代替挥发性有机溶剂。
3 水水作为介质,在稀释溶剂或萃取溶剂方面,有其独特的优越性。
而且也是地球上自然界最丰富的溶剂,价廉易得,无毒无害,不燃不爆,不污染环境。
在有机合成反应中,水可以省略许多诸如官能团的保护和保护基团等的合成步骤,是取代传统挥发性有机溶剂和助剂的理想替代品。
中国留美学者李朝军教授3用金属铟在水,相反应方面做了大量工作,因而获得了2001年美国总统绿色化学奖这也表明水相有机反应的研究正受到越来越多的关注。
作为环境友好和对人类无害的优良绿色溶剂,水已经应用在化学工业,生物制药天然植物提取和纳米材料制备等各个领域中。
下面主要介绍水在有机化学反应中作为溶剂的应用。
3.1水在有机合成方面的应用在有机化学反应中,据相似相容原理,大多数有机化学反应选用有机物质如醛、酮、酯等作为溶剂来进行反应,但是在化学反应结束后进行产物分离时,势必要将溶剂蒸发,因而会对环境造成污染,同时也很浪费资源,而用水作为溶剂时因其廉价性可大大节约成本,同时可减少对环境的危害。
3.1.1水相中的自由基反应水相反应的研究具有相当的吸引力,由于水的极性使许多反应在水相中进行时显示出非常独特的活性及选择性。
Fujirnoto4等发现化合物在Et3B及微量O2引发的自由基环化中,若以己烷或苯作溶剂,则没有生成相应的产物,但当反应在水相中进行时产率可达到67%-78%。
3.1.1 水相中环加成反应1980年,Breslow5等发现水可作为有益的溶剂,用水在环戊二烯与甲基乙烯酮的环加成反应中,较之异丙烯为溶剂的反应快700倍。
随后Grieco6等对水相环加成反应也做了许多开创性工作,水相反应可同时提高反应速率和选择性。
值得一提的是,这个反应只得到四种可能立体异构体中的两种!,主要异构体是合成目标分子所需要的,若用常规的有机溶剂苯则产生无用的立体异构体。
3.1.3 水相中有机金属类反应水相有机合成的一个重要进展是应用于有机金属类的反应,其中有机铟试剂是成功的实例之一。
Chan7等人通过甘露糖与溴甲基丙烯酸甲酯的偶联非常简捷地合成了(+)-KDN。
3.1.4水相中Lewis酸催化反应水相有机合成的另一重要进展是水相Lewis酸催化反应" 许多常规的B,05-酸催化反应必须在无水的有机溶剂中进行,但环戊二烯与双烯体在水相中经0.01 mol/L 硝酸酮催化下的环加成较之在乙腈中进行的非催化反应速率提高了79300倍8。
3.2水作为溶剂方面的应用这里主要讨论水在胶粘剂及乳液方面的使用情况。
胶粘剂既能粘接各种金属又能粘接非金属,是一类重要的精细化工产品,其社会、经济效益非常大,虽其消费量较少,但同酶、激素和维生素一样,却是保持工业“健康”不可缺少的材料,如今已广泛渗透到社会的各个领域之中9 。
然而胶粘剂中使用最多的有机溶剂在其固化过程中的挥发会对人体及环境造成巨大的危害。
据报道由于胶粘剂中甲苯的挥发,使深圳市一制鞋厂粘接工艺中的10位女工先后患上了白血病。
因而用最廉价的水替代有机溶剂开发的环境友好型胶粘剂应运而生。
通过对环氧树脂进行酯化、醚化和接枝等化学方法制得的水性环氧树脂胶粘剂具有硬度高、附着力好、耐水性佳和耐腐蚀性优良等特点10,是一种真正的水性、环保型绿色产品。
利用有机硅改性水性丙烯酸酯,能赋予丙烯酸酯乳液一些新的性能。
王世泰11采用预乳化法制备具有核/壳结构的聚硅氧烷丙烯酸丁酯乳液,提高了水性丙烯酸酯乳液胶粘剂的撕裂强度、耐持久性及拉伸强度并同时保留了伸长率性能。
对于水性聚氨酯胶粘剂来讲,由于其耐水性及耐候性优良,故发展速度较快。
日本首先开发了水性乙烯基PU 系木材胶粘剂(简称API) ,后改名为水性高分子-异氰酸酯系列木材胶粘剂(WPI)。
该类胶粘剂性能突出,初粘性高,可常温胶接,最终粘接强度高,且胶层耐水、耐久性良好,粘接木材时受压时间短,操作简便,胶粘剂呈中性,对木材无污染12。
詹红菊13等以异氰酸酯、聚醚多元醇为主要原料,以二羟甲基丙酸为亲水单体合成了一系列阴离子型水性聚氨酯分散液,并将其应用于织物整理剂、纸张光亮剂及鞋用胶粘剂方面,取得了较好的效果。
以MDI 制备的水性聚氨酯鞋用胶,剥离强度可达100 N/cm。
由此可见!以水作为溶剂的胶粘剂性能也很优良!,其最大优点是在固化过程中溶剂的挥发对环境不会造成污染!因此已广泛用于各行各业中,其中汽车、电子和建筑等行业对聚氨酯胶、热熔胶和有机硅胶这些高品质、环境友好型胶粘剂的需求量增加,与此同时也得到广泛地应用。
4离子液体4.1 离子液体的分类及制备离子液体是由一种有机阳离子和一种无机阴离子组成的盐,在室温或低于100 O C时呈液态,通常又称室温离子液体。
早在1914年就发现了第一个离子液体--硝基乙胺14,但此后对该领域的研究缓慢。
20 世纪80 年代初,Wilkes15等首次报道了含氯化铝的离子液体1-丁基吡啶盐和N-乙基–N’- 甲基咪唑盐,并用于Friedel- Crafts酰化反应。
由于此类离子液体对水极其敏感,需要在完全真空或惰性气氛条件下进行处理和研究,因此阻碍了它的广泛应用。
直到1992年,Wilkes领导的研究小组16合成出抗水性、稳定性强的1- 乙基-3- 甲基咪唑硼酸盐离子液体,离子液体的研究才得以迅速发展。
目前研究的离子液体阳离子主要有5 类17:N,N’- 二烷基取代咪唑阳离子[RR’im]+,N-烷基取代吡啶阳离子烷基[RPy]+,铵阳离子[NR x H4-x]+,烷基磷阳离子[PR x H4-X]+ ,烷基锍阳离子,研究最多的是N,N’-ER二烷基取代咪唑阳离子。
常见的阴离子有AlCl4-,Al2Cl7- ,BF4-和PF6-等。
离子液体之所以被称“绿色溶剂”,是因为与传统的有机溶剂相比,离子液体有一系列的优点18:(1)几乎无蒸气压,不挥发、不燃和不爆炸,因此,可彻底消除因挥发而产生的环境污染问题;(2)熔点低,呈液态的温度范围广,较好的化学和热稳定性,通常在高达300C时不分解;(3)能溶解大量的有机物和无机物,更重要的是通过改变阴阳离子含量的不同设计,可调节其对物质的溶解度和其他性质(如酸碱性和配位能力),因此被称为“可设计性溶剂”;(4)通常由弱配电位的离子液组成,具有高极性潜力而非配电位能力,因此可溶解过滤金属配合物,而不与之发生配合作用,(5)含Lewis酸(如AlCl3)的离子液体在一定条件下表现出Lewis、Bronstecl和franklin酸甚至超强酸的酸性。
因此,此类离子液体在作为反应介质的同时还起催化剂的作用;(6)后处理简单,可循环使用;(7)制备简单,价格相对便宜。