浅谈绿色有机合成的研究现状与展望

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　　摘 要：过去，我国化学工业在生产加工过程中，为了可以降低生产成本，获得更多的经济利润，选用有毒的劣质原材料，从而对环境造成严重的污染。现如今，随着社会经济的发展，人们的生活水平得到提高，对环保的意识也越来越强。但是，我国的生态环境遭到各种化工生产重大的破坏，环境污染越来越严重，保护环境已经迫在眉睫。与此同时，我们也认识到绿色有机化学合成的重要性。本文研究探讨了绿色有机化学合成技术的概述和方法，也探讨了我国机化学合成技术的问题和解决措施，同时也展望了未来，我国有机化学合成技术的发展前景。
　　关键词：绿色;有机合成;研究
　　0 引言
　　有机合成化学是有机化学乃至整个化学学科中极富创造性的研究领域之一，是创造新分子的主要手段和工具。百年来，有机化学家利用天然资源或简单有机分子，通过一系列的化学反应合成了具有特殊性能或复杂结构的有机化合物。在促进染料、药物、香料、合成材料等精细化工的崛起中产生了巨大的影响，并为现代社会提供了医药、农药、染料和各种有机材料，也向人们展示出无比诱人的前景，成为有机化学中最活跃和最富有生命力的分支学科。
　　1 概述绿色有机合成
　　谈到绿色有机合成，相信大家都是非常陌生的。其实，绿色有机合成是厂家生产加工的时候，从选择原料，加工过程，到产品都必须要实现绿色化。在这个过程中，需要做到三个方面的绿色化，分别是溶剂的绿色化、原料的绿色化以及催化剂的绿色化。下面就跟大家具体介绍一下每种绿色化。其一，溶剂的绿色化。这种绿色化技术包括的化学元素有水溶剂、离子液体、超临界液体以及超临界二氧化碳等等。其二，原料的绿色化。这种绿色化技术要求所有的原料在加工中不会散发有毒气体或者有毒物质，比如：甲醛、放射性物质以及苯等等。其三，催化剂的绿色化。这种绿色化包括的化学元素有金属催化剂、固体酸催化剂以及酶催化剂等等。并且绿色有机合成方式是通过使用物理方法，促使产品在加工过程中出现多组、化学和串联反应。一般来说，科学家在研究绿色有机合成的时候，主要围绕三个方面展开，也就是催化剂、原料和溶剂的绿色化。而且包括一些先进的工程和技术，比如：细胞、基因、微生物和酶工程，生物、超声波、膜以及微波技术等。那么，这些先进技术的出现，在很大程度上，可以促使我国绿色有机合成产业发展的越来越好。
　　2 合成艺术时期
　　如果说经典有机合成是理论基础，特殊反应则是实践经验的积累。随着新反应的不断发现，合成技巧不断积累，化学反应理论也不断有新的突破。这个时期已不能满足于合成出一个化合物，而更加注重于合成的技巧，因此，1917-1972年期间有机合成化学也就变成了一门合成艺术。1917年，罗伯特·鲁宾逊（Robinson）创造了简短的托品酮合成法，该法是有机合成中的经典路线之一，用丁二醛、甲胺和3-氧代戊二酸为原料，利用曼尼希反应，仅通过3步反应（一锅反应）就合成了托品酮，产率可以超过90%。达到了合成反應与技术研究的突破。1928年，德国化学家狄尔斯（P.H.Diels）和他的学生阿尔德（K.Alder）发现了双烯合成的反应，即狄尔斯—阿尔德反应。由共轭双烯与烯烃或炔烃反应生成六元环的反应，它是有机化学合成反应中非常重要的碳碳键形成的手段之一，也是现代有机合成里常用的反应之一。这个反应对有机合成观念起到颠覆作用，他们预言了该反应日后将在天然产物合成领域的重大意义。狄尔斯—阿尔德反应提供了制备萜烯类化合物合成方法，推动了萜烯化学的发展。并在工业操作中获得广泛应用，利用这一反应可制备许多工业产品，其中包括染料、药剂、杀虫剂、润滑油、干燥油、合成橡胶和塑料等，因此狄尔斯和阿尔德获得1950年诺贝尔化学奖。
　　3 绿色有机化学合成技术的未来发展趋势
　　3.1 我国绿色有机化学合成技术的发展趋势
　　近年来，绿色有机化学合成技术是有机化学合成的主要研究内容，同时，由于各科联系越来越紧密，所以，绿色有机化学合成技术的发展，并不是一个行业的发展，而是联系并促进了整个社会的发展。与此同时，绿色有机化学合成技术不仅仅研究绿色与环保的意识，它还深入了其他领域，例如，生物领域。笔者经过调查研究，得出了以下几点大胆的猜想：第一，化学原子的利用将深入到惰性气体原子的活性化学键中。例如，催化剂的催化作用的研究，是绿色有机化学合成技术的重大项目。第二，绿色有机化学合成技术在生物领域的深入研究。有机化学合成技术有一天会作用于生物科学，研究人与有机化学之间的关系。
　　3.2 注重催化剂的选择，加强绿色环保意识
　　相信大家都知道，在化学工业生产加工过程中，催化剂是必不可少的重要加工原料。近年来，随着化学工业技术的不断发展，市场出现越来越多新兴的催化技术或者催化材料。由此可以看得出来，在绿色有机合成中，催化剂的作用相当大，也是不可少的。对于大多数化学工业来说，想要实现绿色化，必须要保证所选择催化剂是无污染的。同时，因为酶催化自身的特点非常强，比如：专一性强、条件无刺激以及效率高等。所以这种绿化催化剂是相当理想的，也被社会上越来越多的人重视。
　　3.3 溶剂选择超临界二氧化碳
　　超临界二氧化碳，简单来说，就是压力和温度在其临界点上面的二氧化碳。相对于其它类型的二氧化碳来说，这种二氧化碳的明显优势在于其具有普通液态溶剂的密度、传播速度迅速以及气体可以缩小等多个特点，而且其还具有价格实惠、绿色环保等特点。通过超临界二氧化碳介质合成的产品，在有些情况下，其效果远远高于价格一般的普通有机溶剂。这种方式的典型反应包括二氧化催化氢化只甲酸，而我国传统的溶剂是非均想反应。但是在超临界二氧化碳中，氢化属于一种均相反应，原子利用效率相对较高。
　　3.4 不断改进生产加工工艺
　　当前，有些合成反应是存在问题的，厂家为了可以保证产品的质量，需要不断改进生产工艺，实现绿色化的最终目标。并且确保工作人员处理“三废”的时候，不会出现任何的污染物质，只有这样，才可以有效避免污染情况的出现。另外，在生产工艺上，应该坚持绿色环保的理念，这样不仅可以降低厂家的投资成本，而且保护大气和自然环境。
　　3.5 加成反应
　　2011年Shankarling等人共同提出，各种尿素类低共熔溶剂可做催化剂使用，能够用在肉桂酸的绿色有机合成中。通常情况下，低共熔溶剂都具有碱性特征，能够体现出较高的催化作用。将加成反应中生成的适量乙酸酐及安息香酸衍生物等融合进低共熔溶剂内，在30摄氏度的温度条件下加热，就可生成一定量的肉桂酸衍生物，并且具有很高的产出率，基本处于63%-92%。与传统的方法对比，也就是三水合醋酸钠、乙酸酐、苯甲醛的比例是3：2：1，该加成反应需要的温度相对较低，可以节约大量的原料，并且消耗的能源也较少。2012年Azizi等人曾提出，在制备二硫代氨基甲酸酯的过程中，可以使用有尿素成本的低共熔溶剂。并且，Azizi等人还在研究中发现，在制备二硫代氨基甲酸酯的过程中加入含有尿素成分的低共熔溶剂，可提高化学反应的产出率、降低成本并可缩短反应时间。这就更加鲜明地突出了反应过程的绿色性，高质量践行了绿色化学理念。在该过程中，没有有机溶液的参与，这就大大降低了二硫代氨基甲酸酯衍生物合成中对环境带来的不良影响，具有良好的环保效应。
　　4 结束语
　　综上所述，绿色有机化学合成技术对于我国经济的发展，甚至是我国国民的日常生活需要，具有重要的作用。所以，大力发展绿色有机化学合成技术在各个行业的应用，有利于绿色有机化学合成技术更加繁荣。绿色有机化学合成技术不仅能保护大气层和生态环境不被污染，而且能提高产品原材料的利用率，减少成本的浪费。
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