绿色化学和有机合成ppt课件.ppt

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1、第15章绿色化学和有机合成基础有机化学返回15.1绿色化学和有机合成有机合成是用化学方法将简单有机物转化为较复杂且更有应用价值的有机物的过程。有机合成也是有机化学的重要组成部分。以1882年韦勒（F.Wohler）成功地从无机物氰酸铵合成有机物尿素为标志，一百多年来，有机合成为我们提供了无数结构神奇、富有各种应用价值的化合物，不仅为提高人类的生活质量作出了巨大贡献，而且，有机合成化学也在与化学学科内外地其他学科的相互交叉、相互促进的互动过程中得到不断地发展，成为许多新概念、新理论、新方法、新技术发现和发明的源泉，对化学学科

2、以及生命科学、材料科学、环境科学等学科的产生巨大影响。15.1绿色化学和有机合成以传统的合成方法所建立起来的传统合成工业，在为人类的衣、食、住、行和医疗、保健等方面作出贡献的同时，也对环境产生诸多不良影响。随着人类进入21世纪，社会的可持续发展及其所涉及的生态、环境、资源、经济等方面的问题愈来愈成为国际社会关注的焦点，对有机合成也提出了全新的要求。20世纪90年代，化学家提出了与传统“污染－治理”不同的“绿色化学”的概念。“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

3、健康和环境都应该是友好的。（1）防止污染的产生优于治理产生的污染；（2）原子经济性原则；（3）只要可行，应尽量采用毒性小的化学合成路线；（4）更安全的化学品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绿色化学的基本原理：（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

4、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。绿色化学的基本原理：原子经济性原则根据这个原则重排反应、加成反应、周环反应等为常见的原子经济反应。而消除反应、取代反应、氧化反应等则为非原子经济反应1991年由美国著名有机化学家Trost提出。认为高效的有机合成应最大限度地利用原料分子的每一个原子，使之结合到目标分子中，达到零排放。原子经济性可用原子利用度衡量。生成物质的原子量总和原子利用

5、度(%)=预期产物的分子量10015.2有机合成基础15.2.1有机合成设计原则及逆合成分析法有机合成路线设计的一般原则为：（1）原料来源要廉价易得，反应条件温和、操作简便。（2）合成路线应尽可能的短。因为合成反应的总收率取决于各步反应的收率总和，步骤越多，总产率越低。（3）尽可能采用产率高、副反应少，主副产物容易分离的合成路线，以提高产品的收率和纯度。（4）过程安全，污染小。dis－切断或分拆（disconnection）在设计合成路线时应考虑的因素：例如：下列醇可切断等效为格利雅试剂和醛：目标分子中间产物　　　　　起

6、始原料TMdisdis逆合成分析法(retrosynthesis)碳骨架的建立官能团的转化15.2.2官能团的转化15.2.3分子骨架的建立15.2.3.1格利雅试剂的应用无水乙醚（1）格利雅试剂与环氧乙烷反应用于制备增加两个碳原子的伯醇以乙烯和丙烯为原料合成（1）格利雅试剂与环氧乙烷反应应用实例：（2）格利雅试剂与醛、酮加成选用不同的醛、酮就可以得到不同的醇（伯、仲、叔醇）（2）格利雅试剂与醛、酮加成应用实例：叔醇格利雅试剂+酮格利雅试剂与甲酸酯反应可以制备仲醇。（3）格利雅试剂与羧酸衍生物反应比较：增加两个烃基增加两个

7、烃基增加一个烃基选择合适的格利雅试剂和羰基化合物合成课堂练习1：仲醇格利雅试剂+醛甲酸酯课堂练习1：醛增加一个烃基醛增加一个烃基烃基不相同格利雅试剂+醛课堂练习1：醛甲酸酯增加一个烃基烃基相同格利雅试剂+醛甲酸酯增加两个烃基增加两个烃基格利雅试剂与酰氯、酸酐及酯反应可以制备叔醇。干醚干醚（3）格利雅试剂与羧酸衍生物反应—OCH3—OCH3选用酮或羧酸衍生物制备叔醇增加一个烃基比较：增加两个烃基增加两个烃基选择合适的格利雅试剂和羰基化合物合成课堂练习2：叔醇格利雅试剂+酮酯或酰卤课堂练习2：增加一个烃基酮增加一个烃基课堂练习

8、2：酮酮酯增加一个烃基增加一个烃基增加两个烃基增加两个烃基（4）格利雅试剂与CO2反应格氏试剂与CO2作用(干冰)，生成加成产物，水解得到羧酸。反应须在低温下进行。否则，羧酸盐继续与格氏试剂作用生成叔醇；干冰伯、仲、叔卤代烃均可用作原料，使碳键增长，得到多一个C原子的羧酸。多一个C原子叔醇注意15.2.