绿色合成的研究进展

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1、绿色合成，作为当代有机合成发展的一个重要学科前沿，C成为化学发展的一个方向。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。化学科学的研究成果和化学知识的应用，创造了无数的新产品进入每个普通家庭，使我们衣食住行各方面都受益匪浅，更不用说化学药物对人们的防病祛疾、延年益寿、享受生活等方面起到的作用。但是另一方面，随着化学品的大量生产和广泛应用，给原本和谐的生态坏境带來了严重的污染:黑臭的污水、讨厌的烟尘、难以处置的废弃物和各种各样的有毒物威胁着人们的健康，伤害了我们赖以生存的地球。随着人类进人二十一世纪，社会的可持续发展及其所涉及的生态环境、资源、经济等方面的问

2、题越來越成为国际社会关注的焦点。保护坏境的法规不断岀台，使得化学工业界把注意力集中到如何从源头上杜绝或减少废气物的产生,对化学提出了新的要求和挑战。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坏境的目的。“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冇利的。因而，绿色化学的研究成果对解决坏境问题是有根本意义的，对于坏境和化工生产的可持续发展也有着重要的意义。十几年來，关于绿色化学的概念、目标、基本原理和研究领域等己经迈步明确，初步形成了一个多学

3、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，不生产或少生产对坏境有害的副产品合成，绿色合成的目标是理想合成，即要求最大限度的利用原料分子中的每一个原子，使之结合到目标产物中，达到零排放，使原子利用率高达100%,这是最理想的合成反应⑴。它包括如下几个方面的途径：（1）采用无毒无害的原料和试剂；（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选择性，极少的副产物，甚至达到“原子经济性”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）产品应是对环境无害的⑵，既不产生

4、环境污染且不破坏生态平衡。此外还应满足“物美价廉”的传统标准。1.采用无毒无害的原料和试剂在有机化学反应屮常常使用一些有害的原料，如氟化氢、丙烯氧、甲醛、环氧乙烷和光气等。它们严重地污染环境危害人类的健康和安全。在合成一个人们所需的化学品时尽量减少或不使用对人和环境有害的起始原料。反应原料的绿色化是绿色合成首先要考虑的问题。利用生物原料(Biomass)代替当前广泛使用的石油化工产品，是保护环境的一个长远的发展方向。己二酸是合成纤维的重要原料，己二酸的工业生产过程大都采用环己酮和环己醇的硝酸氧化法，因而造成了严重的环境问题，尽管可以对沧0进行有效的冋收和利用，但其年排放量达到

5、4.0X105t・改造后的工艺以坏C烯为原料，简单的季较盐作为环己稀液相氧化制己二酸的相转移剂(三正辛胺硫酸盐效果最佳，总产率达94.1%)⑶。2.在无毒无害的反应条件下进行2.1溶剂的选择与化学品制造相关的污染问题不仅来源于原料和产品，而口和生产过程中使用的溶剂也有关系。选择与环境友好的“洁净”反应介质是绿色合成的一种重要途径。采用无毒无害的溶剂代替挥发性有机化合物作溶剂和不使用溶剂的固态反应已成为绿色化学的重要研究方向，将成为发展洁净合成的重要途径。用水、超临界流休、离子液体作为反应介质，以及固态有机合成都将成为绿色合成的有效途径。2.1.1以水作为反应介质由于大多数有机

6、化合物在水中的溶解性差，而且许多试剂在水中会分解,因此一般避免用水作为反应介质。然而水作为反应溶剂乂有其无可比拟的优越性，因为水是地球上自然丰度最高的“溶剂”，非常价廉，乂无毒。此外，水溶剂特性对一些重要有机转化是I-分有益的，有时可提高反应速率和选择性。1980年Brcslow[,1发现水可作为有益的溶剂:坏戊二烯与甲基乙烯酮的坏加成反应，在水中较之以异辛烷为溶剂反应快700倍。2.1.2以超临界流体作为反应介质在无毒无害溶剂的研究中，最活跃的研究项目是开发超临界流体，特别是超临界二氧化碳作溶剂。超临界二氧化碳是指温度和压力均在临界点以上的二氧化碳流体。它既有常规液态溶剂的

7、溶解度，在相同条件下，又具有气体的粘度，因而具有很高的传质速度。曲于具冇很大的可压缩性，流体的密度、溶剂溶解度和粘度等性能均叮由压力和温度的变化來调节。超临界二氧化碳的最大优点是无毒、不可燃、价格低廉。在超临界二氧化碳介质中进行有机合成，在一些情况下其效果优于普通有机溶剂，典型反应如二氧化碳催化氢化制甲酸，传统溶剂中为非均相反应，而临界二氧化碳（CS-C0J中，氢化为均相反应，而且原子利用率显著提高（高达100%）151oCO2+h2Ru[P(CH3)3]4,H2CS—CO2HCOOH2.1.3以离子液