1
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。
【题记】有机合成是给出反应物，设计路线合成目标产物，难度较大，高考不作要求，只要掌握有机推断就可以了。
有机合成的方法
一、碳骨架的构建：
1、加长碳链的方法：
（1）苯环的烷基化反应：
（2）卤代烃与Na的反应：
RX + R﹐X +2Na → R-R﹐ + 2NaX
（3）RX与极性有机物的反应：
RX + CH3COONa →CH3COOR + NaX
RX + CH3CH2ONa →CH3CH2OR + NaX
RX + HCN → RCN + HX
（4）不饱和烃与HCN的加成：
CH2=CH2 + HCN →CH3CH2 CN
CH3CH2 CN在酸性条件水解得CH3CH2 COOH
CH3CH2 CN催化加氢得：CH3CH2CH2NH2
（5）醛、酮与HCN的加成：
（6）醛醛（酮）加成——羟醛缩合：
（7）醛、酮与格式试剂（RMgX）的加成 ——加长和加侧链
（8）烯烃的醛化——羰基合成：烯烃与CO+H2（H-CHO）的加成 例：
CH2=CH2 + CO + H2 → CH3CH2CHO
（9）炔与炔的加成：
H-C≡C-H + H-C≡CH → CH2=CH-C≡CH
（10）加聚反应：单聚和共聚
（11）缩聚反应：酚醛缩聚、聚酯、聚酰胺
（12）RX与炔纳的取代
2RC≡CH + 2Na → 2RC≡CNa + H2
R-X + R﹐C≡CNa →R﹐C≡C- R + NaX
2、减C的方法：
（1）烷烃的裂化与裂解
（2）烯烃的氧化（O3氧化、酸性KMnO4氧化）
（3）炔烃的氧化（酸性KMnO4氧化）
（4）苯的同系物的氧化（酸性KMnO4氧化）
（5）酯的水解
（6）糖的水解
（7）蛋白质的水解
（8）羧酸盐脱羧：
RCOONa + NaOH → R-H + Na2CO3
（9）碘仿反应：（C=O）的伯碳为-CH3的反应。
1 高分子化合物和有机合成
考点一 合成高分子化合物
1．概念：
高分子化合物又称聚合物，它是由许多小分子化合物以共价键结合成的，相对分子质量很高(一般高达104～106)的一类化合物，是由若干个重复结构单元组成。
(1)单体：能够进行聚合反应形成高分子化合物的低分子化合物称为单体。
(2)链节：高分子化合物中化学组成相同、可重复的最小单位称为链节，也称重复结构单元。
(3)聚合度：高分子链中含有链节的数目称为聚合度，通常用n表示。
2．加聚反应
(1)概念：由不饱和的单体加成聚合生成高分子化合物的反应。
(2)特点：①单体分子含不饱和键，如C＝C等；②单体和生成的聚和物组成相同；③只生成高聚物。
(3)方程式书写：①均聚反应：发生加聚反应的单体只有一种。如合成聚丙烯的化学方程式为：
________________________________________________________________________。
②共聚反应：发生加聚反应的单体有两种或多种。如
乙烯和丙烯的聚合：
________________________________________________________________________。
3．缩聚反应
单体间相互作用生成高分子，同时还生成小分子(如H2O、NH3、HX 等)的聚合反应。缩聚物结构式要在方括号外侧写出链节余下的端基原子或原子团。一般由一种单体进行缩聚反应，生成小分子的物质的量为(n－1)；由两种单体进行缩聚反应，生成小分子的物质的量为(2n－1)。
例如：己二酸和乙二醇发生缩聚反应的方程式为：
________________________________________________________________________。
4．有机高分子化合物单体的判断
a．加聚物
(1)凡链节的主链只有两个碳原子(无其他原子)的高聚物，其合成单体为一种，将两个半键闭合即可。如：
常用有机合成材料
有机合成材料是一种常见的化学材料，它可以应用于各种不同的用途。以下是一些常用的有机合成材料。
1. 有机酸：有机酸是一种含有羧基的有机化合物，如乙酸、苯甲酸等。它们可以被用于制造塑料、涂料、化妆品等。
2. 聚合物：聚合物是一种由单体分子经化学反应连接而成的有机大分子，如聚乙烯、聚氯乙烯等。它们可以应用于制造塑料、绝缘材料、胶粘剂等。
3. 合成橡胶：合成橡胶是一种人工制造的弹性材料，如丁腈橡胶、丁苯橡胶等。它们可以应用于制造轮胎、密封件、橡胶鞋等。
4. 氯丁橡胶：氯丁橡胶是一种具有耐油、耐热、耐寒性能的合成橡胶。它可以应用于制造汽车零部件、橡胶管、橡胶制品等。
5. 脲醛树脂：脲醛树脂是一种耐热、耐水、硬度高的合成树脂，如三聚氰胺甲醛树脂、尿醛树脂等。它们可以应用于制造餐具、电器外壳、建筑材料等。
6. 聚酰亚胺：聚酰亚胺是一种耐高温、耐化学腐蚀的高分子化合物，如聚酰亚胺膜、聚酰亚胺纤维等。它们可以应用于制造高温绝缘材料、航空器件等。
以上是一些常用的有机合成材料，它们在工业、建筑、医药等领域中具有广泛应用。
