CHINA UNIVERSITY OF PETROLEUM 论文题目：精细有机合成技术的应用及前景展望
所在院系：提高采收率研究院
课程名称：精细有机合成与工艺
考生姓名：李丹
学号： **********
指导老师：***
完成日期： 2014年6月 12日
摘要
精细化工是一个快速发展的领域，伴随着精细有机合成方法的不断更新和进步，新反应、新试剂不断涌现。随着新反应、新试剂的应用，有机分子的合成路线更趋向简单、快速、高效、绿色，本文介绍了几个领域在精细有机合成中的研究进展，展现了有机合成的重要意义和发展前景。相转移催化技术，不对称催化技术和微波照射有机合成技术等新技术的出现给精细化工带来很大的进步，油田化学剂，油品添加剂和炼油化工助剂等的合成都是精细化工实现的新突破。精细化工的发展越来越快，更多的新兴精细化工产品的出现满足了市场的广大需求，并拥有着广阔的发展前景。
关键词：有机合成；相转移技术；微波照射；不对称催化；前景展望
21世纪全球的共同呼声是回归自然，从而涉及生态、科技、环境等可持续发展，而精细化学工业是当今世界各国所重视的高新技术产业，由于其会对环境产生不良的影响，因此对化学化工提出更高的要求，于是，近年来，绿色化学、清洁生产、环境友好过程等已成为化学化工工作者重要的研究课题，现代有机合成新技术新方法的出现，为精细有机合成工艺提供了强有力的手段，现在已有一些新技术新方法应用到精细有机合成领域，如相转移催化技术，不对称催化技术和微波照射有机合成技术以及酶催化、电化学合成等技术，这些将有力的推动精细化工的健康发展。
1 相转移催化技术
1.1相转移催化技术概况
相转移催化反应( 简称PTC 反应) 是20世纪60年代发展起来的一种异相反应的新理论和方法。它能使采用传统方法难以实现的异相反应顺利进行，能够加快反应速率，降低反应温度，改变反应的选择性，抑制副反应发生。同时相转移催化反应无需使用价格昂贵的无水溶剂或非质子溶剂，且对碱的要求低，可以使用碱金属、碱土金属氧化物的水溶液。因此该技术的研究和应用得到了迅速发展。现在，相转移催化技术已经应用到了化学合成的绝大多数领域，涉及到医药、农药、香料、造纸、化工、制革、高分子材料等重要领域[1-2]。
相转移催化的特点决定了其的广阔应用领域。具有高度的反应活性与选择性,且产品收率高、纯度高、副产物少、操作简便、投资少、能耗低、分离容易,利用相转移催化,可以使许多在一般条件下反应速度很慢,或不能进行的反应,大大提高
反应速度而顺利进行。特别是不用或少用溶剂,可以普遍使用合成试剂,例如,可以使用便宜的氢氧化钾、碳酸钠代替价格昂贵且有毒的NaH、NaNH2等试剂,这些表明它是一种很有前途的绿色技术。
1.2相转移催化反应分类
相转移催化反应概括起来可分为三大类[3]：液－液相转移催化、固－液相转移催化和三相催化，后来随着技术的进步，还出现了气－液相转移催化和气－固相转移催化，但有用较少。其中液－液相转移催化的使用范围最为广泛。
1.2.1 液－液相转移催化
液－液相转移催化反应是在一个互不混溶的两相系统中进行。其中一相( 一般为水相) 为碱或含与亲核试剂作用的盐类，另一相为有机相，其中含与上述盐类起反应的作用物。在加入相转移催化剂后，这些物质中的阳离子是亲油性的，既溶于水相也溶于油相。当在水相中碰到分布在其中的盐类时，水相中过剩的阴离子便与相转移催化剂中的阴离子进行交换。
通常的相转移催化反应过程至少包括两个步骤:一种反应物从本相转移至另
一相;转移的反应物与没有转移的反应物发生反应。在相转移催化剂机理中，亲核取代反应发生在有机相，并且是控制步骤。
1.2.2固－液相转移催化
在固－液相转移催化反应中，应用较多的络合剂主要有冠醚、穴醚和聚乙二醇类等，其中工业上使用较多的为价格低廉的聚乙二醇等两亲类化合物。聚乙二醇是一类大众化工产品，结构呈螺旋构象它的催化机理与冠醚等的催化机理相似，均为通过氧原子与金属阳离子络合，将活性阴离子带入有机相，从而达到相转移催化的目的。聚乙二醇的自动活动的链可以形成与冠醚类似的环，且不受孔穴大小的限制，因此是理想的冠醚取代物，得到了广泛的应用，如徐立东等[4]使用PEG 为相转移催化合成苄基丙二酸二乙酯，魏太保等[5]使用PEG生产N－芳酰基－N’—( 4－芳氧基苯基) 硫脲衍生物，均得到了很好的效果。
1.2.3三相催化反应
工业上为了解决相转移催化剂回收难、价格贵的问题，近年来发展了一种新的相转移催化法:三相催化反应，即将相转移催化剂连接在聚合物载体上，聚合物是一种既不溶于水，又不溶于有机相的固体高分子物，因此称为三相催化剂，也称聚合物催化剂。该法的显著优点是催化剂可定量回收，干燥后活性不受影响，可重复使用，因此该技术发展迅速，积累了大量的理论和实践经验。作为PTC 载体的高分子树脂种类很多，目前研究较多的是有机硅聚体、聚苯乙烯这两大类，
其催化效果与高分子载体的官能团、分布、数量、孔径等关系密切，已经出现了大量相关的文献报道[8-9]。
1.3相转移催化技术在有机合成方向的应用
相转移催化在有机合成方面的应用发展很快，现已成为重要的有机合成技术之一．随着这一领域研究的不断发展，由最初仅限于有活泼氢的化合物的烃化反应即所谓提取烃化反应．扩大到应用于许多亲核眭的烃化(包括C一烃化、0一烃化及S一烃化等)、取代和缩合等反应。利用相转移催化以产生二氯卡宾，然后与烯烃、胺类、羟基、羰基以及羧酸衍生物的反应来制得各类化合物，从而发展了卡宾化学。在氧化还原反应方面，用相转移催化也有其独特的优点。最近几年反应的类型一再增加，以扩展到了许多方面，诸如：加成、消除、重排、酰化、酯化、偶合、高分子聚合，有机金属化合物以及有机磷的制备等。均显示了各有特色的优点．对各类反应的研究虽尚属开始，但已突破了亲核反应的范围，形成一个比较完整的催化体系。
2 微波辐射有机合成技术
2.1微波辐射技术简介
微波是频率在300MHz一300GHz(即波长在1mm～100cm)范围内的电磁波，它位于电磁波谱的红外辐射(光波)和无线电波之间。
近年籍微波辐射催化合成有机化合物已有了很大的进展，与传统合成方法相比，微波合成技术能使有机合成反应时间大大缩短，减少环境污染，提高收率，能使那些后处理比较困难的合成工艺变得容易进行；在许多情况下能降低成本，获得节能、降耗和减排的效益。微波辐射催化方法，目前已逐步形成了一门学科——微波化学。被称为“21 世纪的有机化学”，它将会在化学特别是有机合成领域获得更大发展并具有潜在的发展前景。
2.2微波辐射技术基本原理
微波促进有机反应的机理在在化学界存在两种观点[10]，但是我个人更倾向于下面的机理解释。微波对有机化学反应的作用是非常复杂的，除其热效应外，它还能
