有機合成的常用方法精選(九篇)

前言：一篇好文章的誕生，需要你不斷地搜集資料、整理思路，本站小編為你收集了豐富的有機合成的常用方法主題范文，僅供參考，歡迎閱讀并收藏。

第1篇：有機合成的常用方法范文

關(guān)鍵詞：高職　化工專業(yè)課程　研究性學(xué)習(xí)　選題　實施

研究性學(xué)習(xí)是指為了達到一定的教學(xué)目的，學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，采用類似科學(xué)研究的方法，從自然、社會和現(xiàn)實生活中自主選擇和確定專題進行研究，并在研究過程中主動獲取知識、應(yīng)用知識和解決問題的學(xué)習(xí)活動[1]。作為學(xué)習(xí)方式， 研究性學(xué)習(xí)讓學(xué)生在參與、嘗試、體驗中學(xué)會主動學(xué)習(xí)，能有機地將知識與經(jīng)驗、理論與實際、課內(nèi)與課外、校內(nèi)與校外結(jié)合起來，從而提高學(xué)生綜合解決問題的能力。

一、問題提出的背景

自20世紀80年代以來，研究性學(xué)習(xí)作為一種新型的學(xué)習(xí)方式、學(xué)習(xí)觀念，被國內(nèi)外廣大教育工作者和理論工作者普遍認同并廣泛加以實驗研究[2]。在我國，教育部先后出臺了有關(guān)本科及高中積極推動研究性教學(xué)，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力的相關(guān)指導(dǎo)性文件。研究性學(xué)習(xí)已經(jīng)成為我國教育教學(xué)改革的核心課題。

1、研究性學(xué)習(xí)切合專業(yè)課程的學(xué)習(xí)目標

高等職業(yè)技術(shù)教育（以下簡稱高職教育）是針對具體職業(yè)而言的，學(xué)習(xí)專業(yè)課程是為學(xué)生就業(yè)做準備的?！毒氂袡C合成化學(xué)及工藝學(xué)》是一門綜合性比較強的課程，其學(xué)習(xí)目標包括有機合成的基本理論、典型產(chǎn)品的合成工藝、精細有機物的合成方法和常用合成設(shè)備等。傳統(tǒng)的課堂教學(xué)多以“維持性”為特征，以知識傳授為重點，忽視了學(xué)生的“研究性”和“創(chuàng)新性”學(xué)習(xí)需求[3]。教師只能部分地呈現(xiàn)有機合成的基本理論，介紹典型產(chǎn)品的合成原理，從理論上講解有機物的合成方法。學(xué)生只能被動的傾聽、練習(xí)，沒有辦法感受真實的生產(chǎn)工藝及生產(chǎn)過程，不能獲得有機合成的整體知識。研究性學(xué)習(xí)，通過開展與課程相關(guān)的項目研究，學(xué)生主動查資料，學(xué)會如何獲取知識；通過設(shè)計合成路線，能夠知道什么是生產(chǎn)工藝；通過主動深入企業(yè)，能夠清楚什么是生產(chǎn)技術(shù)。因此，開展研究性學(xué)習(xí)，可以為學(xué)生構(gòu)建開放式的學(xué)習(xí)環(huán)境，為學(xué)生有機合成知識的獲取開辟多種渠道。

2、開展研究性學(xué)習(xí)，學(xué)生歡迎，企業(yè)支持

研究性學(xué)習(xí)最主要的特征是堅持學(xué)生的自主性和項目研究的實踐性，需要學(xué)生主動與企業(yè)廣泛接觸。首先，研究項目的確定必須來自于當?shù)鼗て髽I(yè)的生產(chǎn)實際，教師需要經(jīng)過對企業(yè)的調(diào)查，才能找到與課程相關(guān)的典型產(chǎn)品合成的研究項目，學(xué)生需要下企業(yè)，親身感受化工產(chǎn)品的生產(chǎn)過程，才能有目的地選擇自己喜歡的研究項目；其次，學(xué)生必須與生產(chǎn)與技術(shù)崗位的工人師傅接觸，才能搞清楚典型品種的合成工藝；第三，學(xué)生必須深入到車間，才能懂得典型的生產(chǎn)設(shè)備及其操作技術(shù)。通過研究性的學(xué)習(xí)，學(xué)生在研究的活動中產(chǎn)生的愉快反應(yīng)會激勵他們自發(fā)地學(xué)習(xí)、科學(xué)地分析問題、創(chuàng)造性地解決問題。這種學(xué)習(xí)方式有助于學(xué)生更早地接觸職業(yè)世界，掌握生產(chǎn)技術(shù)，進入職業(yè)角色，為學(xué)生的未來就業(yè)和創(chuàng)業(yè)打下基礎(chǔ)，也將成為學(xué)生內(nèi)在學(xué)習(xí)的動力[4]。同時，由于學(xué)生在研究性學(xué)習(xí)過程中，頻繁地與企業(yè)接觸，讓企業(yè)充分了解學(xué)生，為企業(yè)挑選人才創(chuàng)造了機會。因此，開展研究性學(xué)習(xí)，深得學(xué)生歡迎，同樣也得到企業(yè)支持。

3、開展研究性學(xué)習(xí)，有廣闊的空間、時間

高職教育的背后是企業(yè)支撐，化工高職面向的是當?shù)鼗瘜W(xué)工業(yè)園區(qū)的化工企業(yè)，專業(yè)教師與這些企業(yè)或多或少的都有聯(lián)系，這為學(xué)生進行研究性學(xué)習(xí)提供了廣闊空間。對于高職學(xué)生來說，他們既沒有普通高中所要面臨的升學(xué)壓力，也不需要像本科生那樣在學(xué)習(xí)上投入大量的精力和時間。學(xué)生在專業(yè)課程學(xué)習(xí)的過程中，可以有充裕的時間來保證研究性學(xué)習(xí)的開展。

二、研究性學(xué)習(xí)的選題

1、選題原則

（1）屬地性原則。開展研究性學(xué)習(xí)，就是把知識和技術(shù)與生產(chǎn)生活實際緊密相連[5]。高職教育與地方經(jīng)濟社會發(fā)展是一種伴生發(fā)展關(guān)系。高職教育以就業(yè)為導(dǎo)向，主動適應(yīng)地方經(jīng)濟發(fā)展。高職院校的專業(yè)設(shè)置離不開屬地相關(guān)企業(yè)的支撐。所以，研究項目應(yīng)在通過對屬地化學(xué)工業(yè)園區(qū)調(diào)查的基礎(chǔ)上，根據(jù)地方化工企業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)品的實際情況產(chǎn)生。

（2）全面性原則。《精細有機合成化學(xué)與工藝學(xué)》以單元反應(yīng)為體系，單元反應(yīng)包括：鹵化、磺化和硫酸化、硝化和亞硝化、還原、氧化、重氮化和重氮鹽的反應(yīng)、氨基化、烴化、?；?、水解、縮合和環(huán)合。教師在確定選題指南時，應(yīng)根據(jù)屬地有機化工合成產(chǎn)品的實際，盡可能涵蓋所有的單元反應(yīng)。學(xué)生自主選題時，應(yīng)避免重復(fù)，確保所選的研究項目覆蓋所有的單元反應(yīng)。

（3）專一性原則。《精細有機合成化學(xué)與工藝學(xué)》是一門專業(yè)課程，學(xué)習(xí)《精細有機合成化學(xué)與工藝學(xué)》，一是了解有機合成的基本理論，二是懂得典型產(chǎn)品的合成工藝，三是掌握精細有機物的合成方法，四是熟悉常用的合成設(shè)備。《精細有機合成化學(xué)與工藝學(xué)》盡管各單元合成條件不同，但合成工藝基本上大同小異。學(xué)生選題時，只要自主選擇一個項目，通過系統(tǒng)研究，就可以達到舉一反三和觸類旁通的效果。

2、項目來源及選題

（1）項目來源?！毒氂袡C合成化學(xué)與工藝學(xué)》課程研究性學(xué)習(xí)的項目屬仿真課題，應(yīng)由教師事先確定。

教師首先根據(jù)課本相關(guān)章節(jié)教學(xué)目標確定選題方向，然后從當?shù)鼗瘜W(xué)工業(yè)園區(qū)的化工生產(chǎn)企業(yè)的產(chǎn)品中確定研究項目，編制并《選題指南》。選題指南應(yīng)包括：選題背景與意義、研究內(nèi)容與目標、研究方法與手段、合成產(chǎn)品與企業(yè)休息、企業(yè)技術(shù)人員休息等。 轉(zhuǎn)貼于

（2）學(xué)生自主選題。研究性學(xué)習(xí)的組織形式是小組合作研究，應(yīng)充分體現(xiàn)學(xué)生的自主活動和合作活動，由2-3人組成課題組。選題之前，教師應(yīng)組織學(xué)生去企業(yè)參觀，了解有機合成的生產(chǎn)組織、工藝流程、合成設(shè)備及產(chǎn)品用途等，激發(fā)學(xué)生研究欲望，為學(xué)生自主選題創(chuàng)設(shè)情境。每個課題組的學(xué)生在參觀的基礎(chǔ)上，根據(jù)自己的興趣，結(jié)合選題指南自主選擇一個項目進行研究。

3、研究項目舉例

根據(jù)《精細有機合成化學(xué)與工藝學(xué)》單元反應(yīng)，從當?shù)鼗瘜W(xué)工業(yè)園區(qū)化工生產(chǎn)企業(yè)的近百種產(chǎn)品中，篩選了20種產(chǎn)品作為學(xué)生研究的項目：如合成有機中間體，“2，5-二溴-3-甲基吡啶”；合成防治麥類銹病的“鄰氨基苯磺酸”；合成油溶性的偶氮引發(fā)劑“偶氮二異丁腈”；合成金屬鈍化劑“N，N’-二亞水楊基-丙二胺”；合成有機合成中間體“對甲氧基肉桂酰氯聚丙烯酰胺”；合成農(nóng)藥地亞農(nóng)的中間體“2-異丙基-4-甲基-6-羥基嘧啶”；合成化學(xué)抗菌劑“2-巰基吡啶”等等。這些研究與項目幾乎包含了《精細有機合成化學(xué)與工藝學(xué)》中的鹵化、磺化、硝化、重氮化、?；人姓鹿?jié)的內(nèi)容，同時又是當?shù)厣a(chǎn)的產(chǎn)品，學(xué)生研究時能做到有的放矢。

三、研究性學(xué)習(xí)的實施

《精細有機合成化學(xué)與工藝學(xué)》課程研究性學(xué)習(xí)，采用三種學(xué)習(xí)模式，即開放課堂學(xué)習(xí)模式、項目研究模式和小組合作學(xué)習(xí)模式。研究性學(xué)習(xí)的實施過程可以分四個階段進行。

1、創(chuàng)設(shè)情境階段

長期以來，高職教學(xué)與中小學(xué)一樣，基本上實行的是以教師為中心、以書本知識為本位的教學(xué)模式，學(xué)生也習(xí)慣于這種模式。實施研究性學(xué)習(xí)，讓學(xué)生從傳統(tǒng)的教學(xué)模式過渡到研究性學(xué)習(xí)，必須創(chuàng)設(shè)研究性學(xué)習(xí)情境，需要做好以下工作：一是強化引導(dǎo)，讓學(xué)生了解研究性學(xué)習(xí)意義；二是精心組織參觀考察，讓學(xué)生了解該課程與化工企業(yè)生產(chǎn)的關(guān)系；三是下達任務(wù)，讓學(xué)生明確學(xué)習(xí)和研究目標；四是開放學(xué)校資源平臺，激發(fā)學(xué)生的研究性學(xué)習(xí)興趣。

2、研究準備階段

首先，建立研究小組，一般2-3人。其次，以小組為單位，根據(jù)研究興趣，從教師編制的課題指南中選題。第三，研究小組根據(jù)選定的題目查閱文獻和資料，主動與聘請的企業(yè)指導(dǎo)教師聯(lián)系，自主咨詢和參觀，根據(jù)教師的開題要求完成開題報告。第四，教師利用課堂組織開題活動，交流設(shè)計方案。

3、研究實施階段

合成有機化合物，其原理基本都一樣。首先是研究反應(yīng)機理，然后是研究合成工藝，最后是選擇合成設(shè)備。研究反應(yīng)機理，需要化學(xué)基礎(chǔ)知識，學(xué)生必須學(xué)會從課本、從參考書、從互聯(lián)網(wǎng)等媒體中查找資料、選擇資料、分析資料。這個過程，實際上就是學(xué)生自主學(xué)習(xí)課本知識的過程。研究合成工藝，需要化學(xué)工程方面知識，學(xué)生必須學(xué)會從課本中學(xué)習(xí)一般的生產(chǎn)工藝。然后到企業(yè)去，從實際化工生產(chǎn)中了解、分析、總結(jié)所研究合成產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝。選擇合成設(shè)備，學(xué)生必須依靠工程技術(shù)人員和工人師傅，與工程技術(shù)人員和工人師傅一起研討合成產(chǎn)品所需的反應(yīng)設(shè)備。

研究實施階段，一要注意書本知識和實際生產(chǎn)知識相結(jié)合，需要學(xué)生在學(xué)好書本知識的同時，經(jīng)常下企業(yè)，深入車間。通過自己觀察、向工人師傅請教獲取實際生產(chǎn)知識。二要注意課堂輔導(dǎo)與班級交流相結(jié)合，教師要善于引導(dǎo)，利用課堂，向?qū)W生提供包括研究程序、學(xué)習(xí)信息、學(xué)習(xí)資料等學(xué)習(xí)服務(wù)。學(xué)生每完成一個階段的設(shè)計，如反應(yīng)機理、合成工藝、生產(chǎn)設(shè)備等，教師都要組織學(xué)生進行全班交流，并及時做好學(xué)習(xí)評價工作，以促進研究的深入。

4、總結(jié)評價階段

《精細有機合成化學(xué)與工藝學(xué)》課程研究性學(xué)習(xí)的最終研究成果，就是每小組提交一份《××有機產(chǎn)品合成工藝說明書》，教師必須統(tǒng)一編制說明書格式，包括反應(yīng)原理、反應(yīng)機理、設(shè)計基礎(chǔ)條件（原料規(guī)格、產(chǎn)品規(guī)格）、工藝方案選擇及論證、工藝流程示意圖、設(shè)備選型、車間設(shè)備布置設(shè)計、環(huán)境保護及重要參考資料等。研究結(jié)束，要組織答辯和評價。研究性學(xué)習(xí)，及時評價和終結(jié)性評價都非常重要。通過終結(jié)性評價，使學(xué)生對所學(xué)知識能夠系統(tǒng)化，學(xué)生能夠鍛煉化學(xué)思維能力與應(yīng)用技巧，能夠培養(yǎng)和增強化學(xué)應(yīng)用意識和統(tǒng)籌全局、合理安排布局的意識，以及能夠具備應(yīng)用最優(yōu)化方法解決一些實際問題的能力。

總之，研究性學(xué)習(xí)因為是以研究問題為中心組織教學(xué)的，不滿足于書本現(xiàn)成的答案或結(jié)果，允許學(xué)生現(xiàn)學(xué)現(xiàn)用，活學(xué)活用，創(chuàng)造性地將所學(xué)知識運用到新的實踐情境中，探索新的問題解決方式。在教學(xué)中，只有讓學(xué)生在研究中參與學(xué)習(xí)、主動探究，發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，讓學(xué)生成為敢于研究、樂于研究、善于研究的研究主體，他們的創(chuàng)新和實踐能力才會得到充分地培養(yǎng)和提高。

參考文獻

[1]魏成菊 高職院校實施研究性學(xué)習(xí)之我見.高教論壇，2009年11期。

[2]繆雪晴 林道榮 呂效國 大學(xué)數(shù)學(xué)研究性學(xué)習(xí)的選題與實施.高等函授學(xué)報，2009年第2期。

[3]周光禮 朱家德 重建教學(xué):我國“研究性學(xué)習(xí)”三十年述評.高等工程教育研究，2009年第2期。

第2篇：有機合成的常用方法范文

“鈀催化的交叉偶聯(lián)反應(yīng)”聽起來似乎過于專業(yè)，暫且讓我們溫習(xí)一下中學(xué)化學(xué)知識：比如根據(jù)鈉原子的核外電子排布圖，它的最外層有1個電子，非常容易失去這一個，變成Na+，從而達到“8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)”；而氯原子最外層有7個電子，非常容易得到另外一個電子，變成Cl-，同樣形成“8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)”。于是，Na+與CI-便輕易地結(jié)合成了氯化鈉。反觀碳原子，它的最外層不多不少有4個電子，無論是“拋棄”還是“搶奪”電子的“熱情”都不是很高，這使得碳原子與其他原子之間不太容易發(fā)生反應(yīng)，讓碳原子彼此之間親密接觸，即形成碳一碳鍵更是難上加難。

怎么讓這些懶洋洋的碳原子活躍起來，好將它們湊在一起?100多年前人們已經(jīng)想到辦法，法國科學(xué)家格林尼亞發(fā)明了一種試劑，利用鎂原子強行塞給碳原子兩個電子，使碳原子變得活潑起來。這是一項非常重要的成果，使格林尼亞獲得了1912年的諾貝爾化學(xué)獎，這類試劑也被統(tǒng)稱為“格氏試劑”。但是這樣的方法在合成復(fù)雜大分子的時候有很大局限：人們不能控制活躍的碳原子的行為，反應(yīng)會產(chǎn)生一些無用的副產(chǎn)物。在制造大分子的過程中，副產(chǎn)物生成得非常多，反應(yīng)效率低下。

用鈀作為催化劑可以解決這個問題。鈀原子就像“媒人”一樣，把不同的碳原子吸引到自己身邊，使碳原子之間的距離變得很近，容易結(jié)合，也就是“偶聯(lián)”，而鈀原子本身不參與結(jié)合。這樣的反應(yīng)不需要把碳原子激活到很活躍的程度，副產(chǎn)物比較少，更加精確而高效。

此次三位獲獎?wù)叩呢暙I在于，20世紀60年代末至70年代初，理查德?赫克研究出了后來被稱為“赫克反應(yīng)”的方法，利用烯烴類有機小分子在鈀催化作用下合成大分子；1977年，根岸英一用鋅原子將碳原子運送到鈀原子上，實現(xiàn)“根岸反應(yīng)”；兩年后，鈴木彰用硼元素取代鋅，實現(xiàn)類似的效果，并且毒性更低，適宜規(guī)?；a(chǎn)，這就是“鈴木反應(yīng)”。

第3篇：有機合成的常用方法范文

【摘要】

目的研究微波大孔樹脂協(xié)同催化合成桂酸的新工藝。方法一定量的肉桂酸與一定量的異丁脂，在不同的條件下，以大孔樹脂為催化劑進行微波合成實驗。結(jié)果肉桂酸2 g，酸醇摩爾比1∶7，催化劑用量30%，微波功率600 W，微波溫度115℃，微波時間14 min，轉(zhuǎn)化率達89.3%。結(jié)論微波大孔樹脂協(xié)同催化合成肉桂酸異丁酯工藝，是快速、節(jié)能、對環(huán)境友好的綠色合成新工藝。

【關(guān)鍵詞】 肉桂酸異丁酯； 微波合成； 大孔樹脂； 催化

Abstract：Objective The microwave assisted synthesis(MAS) was integrated with macroporous resin catalysis(MRC) to prepare isobutyl cinnamate from cinnamic acid.MethodsThe preparation processes were investigated under different conditions.ResultsThe optimum synthetic conditions were 2 g cinnamic acid，microwave power was 600 W，reaction temperature was 115℃，reaction time was 14 min，mass percent of macroporous resin was 30%，the molar ratio of cinnamic acid to isobutyl alcohol was 1:7， and the yield of the new process was 89.3%.ConclusionThe new developed technology is rapid， economical and has no pollution.

Key words：Isobutyl cinnamate; Microwave assisted synthesis; Macroporous resin; Catalysis

肉桂酸異丁酯為無色液體，具有新鮮的果實香味，是一種重要的酯類化合物，常用于食用香料和日化香料［1］。

目前肉桂酸酯的合成方法主要為傳統(tǒng)的加熱合成法，所用催化劑主要為濃硫酸等強酸。該法存在反應(yīng)時間長、副反應(yīng)多、環(huán)境污染大和生產(chǎn)成本高等缺點［2］。微波輔助有機合成技術(shù)是近年來發(fā)展的新型綠色合成技術(shù)，該技術(shù)具有選擇性高、耗時少、能耗低等優(yōu)點，可克服傳統(tǒng)合成方法的缺陷，與相轉(zhuǎn)移催化合成等技術(shù)相比，適用面更廣，且設(shè)備投資不高，是目前國內(nèi)外有機合成的研究熱點［3］。大孔樹脂作為催化劑合成有機物目前在酯化反應(yīng)中有少量嘗試性應(yīng)用， 大孔樹脂催化合成具有價廉易得、可循環(huán)利用、反應(yīng)溫度低、與環(huán)境友好等優(yōu)點。目前有關(guān)微波-大孔樹脂協(xié)同催化合成的報道甚少，而微波-大孔樹脂協(xié)同催化合成肉桂酸異丁酯目前尚未見文獻報道，為此本文進行了系統(tǒng)研究。

1 試劑與儀器

肉桂酸（上海雙香助劑廠，純度>99.5 %），肉桂酸異丁酯標準品［純度>98 %，森馨香精色素科技（中國）有限公司］，其它試劑（均為分析純，廣州化學(xué)試劑廠）。大孔樹脂(天津南開大學(xué)化工廠)

WF-4000常壓微波快速反應(yīng)系統(tǒng)（上海屹堯儀器分析有限公司），WAY-1型阿貝折光儀（上海光學(xué)儀器廠），SHIMADZU-LC-MS-2010A型電噴霧質(zhì)譜儀（日本島津儀器公司）。

2 方法與結(jié)果

質(zhì)量為2 g的肉桂酸若干份，加入一定量的異丁醇和大孔樹脂放入微波反應(yīng)罐充分混和，分別在不同的工藝條件下做微波合成實驗。反應(yīng)產(chǎn)物分別用10 %的碳酸鈉和飽和食鹽水洗滌后，分出的有機層用無水硫酸鎂干燥后蒸餾出異丁醇，得淡黃色透明液體產(chǎn)品，計算轉(zhuǎn)化率并作產(chǎn)品分析。

2.1 最佳反應(yīng)條件的選擇

2.1.1 催化劑的選擇

分別用CAT-601、LS-50和NKC-9型大孔樹脂在相同條件下催化合成肉桂酸異丁酯，產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率分別為76.1％，71.2％， 86.1％，因此選用NKC-9大孔樹脂作催化劑。

2.1.2 微波輻射功率對轉(zhuǎn)化率的影響

設(shè)定肉桂酸2 g，異丁醇9 ml，NKC-9樹脂20%，微波溫度115℃，微波時間10 min，在不同的微波功率下反應(yīng)。結(jié)果見表1。表1 微波輻射功率對轉(zhuǎn)化率的影響（略）

由表1可知，隨著微波功率增大，肉桂酸的轉(zhuǎn)化率增大，這說明微波功率對此合成反應(yīng)是強正相關(guān)的影響因素；在微波功率為600 W時轉(zhuǎn)化率最高，當微波功率超過600 W時肉桂酸的轉(zhuǎn)化率反而下降，這可能是因為微波功率過高造成部分異丁醇氣化，不利于液相的酯化反應(yīng)，所以確定微波的適宜功率為600W。

2.1.3 微波輻射溫度對轉(zhuǎn)化率的影響

設(shè)定肉桂酸2 g，異丁醇9 ml，NKC-9樹脂20 %，微波功率600 W，微波時間10 min，在不同的微波溫度下反應(yīng)。結(jié)果見表2。表2 微波輻射溫度對轉(zhuǎn)化率的影響略（

由表2可知，隨著微波溫度升高，肉桂酸的轉(zhuǎn)化率增大，這說明微波溫度對此合成反應(yīng)是強正相關(guān)的影響因素；在微波溫度為115℃時轉(zhuǎn)化率最高，當微波溫度超過115℃時，肉桂酸的轉(zhuǎn)化率反而下降，這可能是因為溫度過高一方面對作為催化劑的大孔樹脂的活性有負面影響，另一方面溫度過高也可能造成異丁醇氣化，所以確定微波的適宜溫度為115 ℃。

2.1.4 微波輻射時間對轉(zhuǎn)化率的影響設(shè)定肉桂酸2 g，異丁醇9 ml，NKC-9樹脂20 %，微波功率600 W，微波溫度115 ℃，在不同的微波時間下反應(yīng)。結(jié)果見表3。表3 微波輻射時間對轉(zhuǎn)化率的影響（略）

由表3可知，隨著微波時間延長，肉桂酸的轉(zhuǎn)化率增大，在微波時間為14 min時轉(zhuǎn)化率最高，當微波時間超過14 min時，肉桂酸的轉(zhuǎn)化率反而下降，這可能是因為微波時間過長可引起異丁醇脫水等副反應(yīng)從而降低了轉(zhuǎn)化率，所以確定微波的適宜時間為14 min。

2.1.5 酸醇摩爾比對轉(zhuǎn)化率的影響

設(shè)定肉桂酸2 g，NKC-9樹脂20 %，微波功率600 W，微波溫度115 ℃，微波時間14 min，在不同的酸醇比下反應(yīng)。結(jié)果見表4。表4 酸醇摩爾比對轉(zhuǎn)化率的影響（略）

由表4可知，隨著異丁醇用量的增大，肉桂酸的轉(zhuǎn)化率增大，這說明增大反應(yīng)物量有利于酯化反應(yīng)；酸醇的摩爾比為1∶7時轉(zhuǎn)化率最高，當酸醇的摩爾比超過1∶7時，肉桂酸的轉(zhuǎn)化率下降，這可能是因為異丁醇用量過大使反應(yīng)體系中肉桂酸濃度下降不利于酯化反應(yīng)，所以確定適宜的酸醇摩爾比為1∶7。2.1.6 催化劑用量對轉(zhuǎn)化率的影響設(shè)定肉桂酸2 g，異丁醇9 ml，微波功率600 W，微波溫度115 ℃，微波時間14 min，在不同的催化劑用量下反應(yīng)。結(jié)果見表5。表5 催化劑用量對轉(zhuǎn)化率的影響（略）

由表5可知，催化劑用量從15 %增加到20 %時，肉桂酸的轉(zhuǎn)化率增大增加明顯，從20 %增加到30 %時肉桂酸的轉(zhuǎn)化率增加變緩，催化劑用量為30 %時轉(zhuǎn)化率最高，當催化劑用量超過30 %時，肉桂酸的轉(zhuǎn)化率反而下降，所以確定適宜的催化劑用量為30 %。

2.2 最佳條件的重復(fù)實驗在上述實驗得出微波-大孔樹脂協(xié)同催化合成肉桂酸異丁酯的最佳條件下做轉(zhuǎn)化率重復(fù)實驗。結(jié)果見表6。表6 最佳條件的重復(fù)實驗結(jié)果（略）

由表6可知，5次重復(fù)實驗的平均轉(zhuǎn)化率為89.1 %，標準偏差為1.77。

2.3 產(chǎn)品分析

2.3.1 折光率測定合成的肉桂酸異丁酯為淡黃色透明液體，產(chǎn)品易溶于醇和醚，不溶于水。在30 ℃下對肉桂酸異丁酯標準品進行折光率測定，其折光率為1.536 2，相同條件下測定產(chǎn)品折光率為1.536 1，與標準品一致。

2.3.2 電噴霧質(zhì)譜將肉桂酸異丁酯產(chǎn)品溶于無水甲醇后作電噴霧質(zhì)譜，結(jié)果見圖1，主要分子離子峰歸屬如下(M=204.27)：m/e 205 ［M］+，m/e 237 ［M+CH3OH］+，說明所合成的產(chǎn)品為肉桂酸異丁酯。

3 結(jié)論

微波-大孔樹脂協(xié)同催化合成肉桂酸異丁酯的最佳工藝條件為：肉桂酸2 g，酸醇摩爾比1∶7，催化劑用量30 %，微波功率600 W，微波溫度115 ℃，微波時間14 min，轉(zhuǎn)化率可達89.3 %。

微波-大孔樹脂協(xié)同催化合成肉桂酸異丁酯的新工藝具有快速、節(jié)能、催化劑可循環(huán)利用和對環(huán)境友好等優(yōu)點，符合當今綠色化學(xué)的潮流，值得推廣應(yīng)用。

參考文獻

［1］許戈文，李布表.合成香料產(chǎn)品技術(shù)手冊［M］.北京：中國商業(yè)出版社，1996：367.

第4篇：有機合成的常用方法范文

【論文摘要】：近年來，人們對于羧酸酯類的合成的研究開發(fā)和應(yīng)用發(fā)展很快，研究和開發(fā)出高效、環(huán)保的催化劑，是羧酸酯類的合成的研究發(fā)展方向。

羧酸酯是一類重要的化工原料，低級的酯一般都有水果香味，可作香料(如醋酸異戊酯有香蕉味，戊酸乙酯有蘋果香味等)。液態(tài)的酯能溶解很多有機物，故常用作溶劑(如醋酸乙酯等)。有些酯還可用作塑料、橡膠的增塑劑。以乙酸辛酯(Octyl acetate)為例：乙酸辛酯具有桔子、茉莉和桃子似香氣，天然品存在于苦橙、綠茶等中，是我國GB2760-86規(guī)定允許使用的食用香料，同時被FEMA（美國食用香料與提取物制造協(xié)會）認定對人體是安全的，F(xiàn)DA（美國食品及藥物管理局）也批準其用于食品。乙酸辛酯主要用以配制桃子、草莓、樹莓、櫻桃、蘋果、檸檬和柑橘類香精，也可用于日化香精配方中。

1. 羧酸酯類香料的市場前景

隨著生活水平的提高，消費者對食品、飲料的口味、口感要求越來越高，這就需要大量使用香精、香料來迎合消費者，促進了食品企業(yè)對香精香料的應(yīng)用。食用香精在食品配料中所占的比例雖然很小，但卻對食品風(fēng)味起著舉足輕重的作用。國際知名咨詢公司Freedonia于去年5月底的研究成果表明：預(yù)計從2006～2008年，發(fā)展中國家對香精和香料的需求，將以年均4.4%的速度快速增長，到2008年該市場的份額 將達到186億美元。而亞太地區(qū)(不包括日本)對香料和香精的需求特別強勁，未來幾年有望以年均7.3%的增速快速增長。發(fā)展中國家人均收入增加，對消費品質(zhì)量要求有很大提高。隨著全球消費者越發(fā)注重健康，市場對營養(yǎng)和健康食品的需求也日益增加。因此，由于預(yù)計低糖低脂食品和飲料市場將迎來強勁增長，全球消費者對食用香精和香料的需求也必將不斷增加。香料配料市場需求量的繼續(xù)增長，還主要源于化妝品生產(chǎn)，在發(fā)達國家和地區(qū)，消費者的護膚化妝品消費呈上升趨勢。羧酸酯類香料作為優(yōu)良的可食用香料品種其需求也必將不斷激增。

羧酸酯類香料的主要生產(chǎn)和消費國有美國、西歐、日本、墨西哥和中國等，國內(nèi)食品、飲料生產(chǎn)企業(yè)中目前應(yīng)用最多的添加劑就是香精香料，隨著消費者對于味覺享受越來越高，這種趨勢會對香料需求產(chǎn)生積極影響。香料產(chǎn)品是香料工業(yè)的上游產(chǎn)品，是后續(xù)香精產(chǎn)品的原料，香料和香精產(chǎn)品是其他有關(guān)產(chǎn)品的配套性產(chǎn)品，它們被廣泛地用于日化、食品、醫(yī)藥、飼料等工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)。據(jù)了解，飲料行業(yè)是香料最主要的應(yīng)用領(lǐng)域，該領(lǐng)域2005年的香料消費份額達31.1%。就各地區(qū)而言，美國、日本和西歐地區(qū)目前統(tǒng)領(lǐng)香料消費市場。香料市場未來的發(fā)展大部分可能會出現(xiàn)在亞太地區(qū)，尤其是中國和印度這些發(fā)展中國家。這將進一步刺激香精香料市場的快速發(fā)展。我國目前在世界香料市場中所占份額僅5%左右，日本所占份額達到12%，而美國則達到20%。

2. 羧酸酯類合成的傳統(tǒng)工藝

傳統(tǒng)上羧酸酯類的合成都是用濃硫酸作催化劑，由相應(yīng)醇與酸酯化而得。但由于濃硫酸作催化劑合成酯化反應(yīng)具有以下缺點：（1） 在酯化反應(yīng)條件下，濃硫酸的氧化性和強脫水性易導(dǎo)致一系列副反應(yīng)，給產(chǎn)品的精制和原料的回收帶來困難，且酯的質(zhì)量差。（2） 反應(yīng)產(chǎn)物的后處理要經(jīng)過堿中，水洗等工序，比較復(fù)雜困難，同時產(chǎn)生大量廢液，污染環(huán)境。（3） 濃硫酸嚴重腐蝕設(shè)備，加快了設(shè)備更新，增加生產(chǎn)成本。為克服這些缺點，倡導(dǎo)綠色化學(xué)，人們選擇環(huán)境友好型催化劑催化酯化反應(yīng)，近年來，已發(fā)現(xiàn)氨基磺酸、結(jié)晶固體酸、雜多酸、無機鹽等均可作為酯化反應(yīng)的催化劑。

3. 羧酸酯類合成的發(fā)展

近年來，人們對于羧酸酯類的合成的研究開發(fā)和應(yīng)用發(fā)展很快，研究和開發(fā)出高效、環(huán)保的催化劑，是羧酸酯類的合成的研究發(fā)展方向：

無機鹽催化劑：無機鹽大多性質(zhì)穩(wěn)定，來源廣泛，對設(shè)備幾乎沒有腐蝕，反應(yīng)條件溫和，不會對環(huán)境造成太大污染，但是由于無機鹽容易潮解，影響其催化的效果。常用的催化劑有三氯化鋁、三氯化鐵、硫酸鈦、十二水合硫酸鐵銨、五水合氯化錫、一水合硫酸氫鈉和硫酸鋅。

磺酸類催化劑：磺酸類催化劑來源廣泛、性能穩(wěn)定、安全、使用方便、對酯化反應(yīng)有較高的活性、產(chǎn)品收率較高、產(chǎn)物處理方便、催化劑可以重復(fù)使用等特點，適合于工業(yè)化生產(chǎn)的需要。

雜多酸催化劑：雜多酸是一種含氧橋的多核化合物，其特點是催化活性高。選擇性好，反應(yīng)時間短，反應(yīng)溫度低。不易造成環(huán)境污染，對設(shè)備幾乎沒有腐蝕。再生速度快。

陽離子交換樹脂催化劑：其主要特點是價廉易得，不腐蝕設(shè)備，不污染環(huán)境，不會引起副反應(yīng)，不溶于反應(yīng)體系，能夠重復(fù)使用，易于分離、回收和再生，操作簡單，產(chǎn)品收率較高，具有工業(yè)推廣價值。

固體超強酸催化劑：固體超強酸在有機合成中的優(yōu)點是活性高，重復(fù)使用性好，不腐蝕設(shè)備，制備方法簡便，處理條件易行，便于工業(yè)化。這對于節(jié)約能源，提高經(jīng)濟效益是很有意義的。

負載型催化劑：其優(yōu)點是催化活性高，重復(fù)使用性好，不腐蝕設(shè)備，制備方法簡便，處理條件易行，便于工業(yè)化，這對于節(jié)約能源，提高經(jīng)濟效益是很有意義的。

鈦酸四丁酯催化劑：不僅具有催化活性高，重復(fù)使用性好，不腐蝕設(shè)備等基本優(yōu)勢，而且同制備方法簡便，酯收率高，價廉易得，反應(yīng)時間短，反應(yīng)溫度低，處理條件易行，便于工業(yè)化，這對于節(jié)約能源，提高經(jīng)濟效益是很有意義的。

酶催化（脂肪酶催化、菌體催化等）工藝不僅催化化活性高、產(chǎn)品質(zhì)量好，而且反應(yīng)條件簡單、溫和， 酶重復(fù)使用方便， 酶活性保持時間長， 在生物酶的固定及精細化學(xué)品的合成中有較大的使用價值。

4. 討論

目前，國內(nèi)外羧酸酯類的合成的發(fā)展趨勢越來越多的偏向于研究合成綠色、高效、環(huán)保等多功能的新型催化劑劑。一方面，合成環(huán)境友好的催化劑所采用的原料都比較易得，在開發(fā)過程中可以降低成本；另一方面，合成環(huán)境友好的催化劑所采用的都是低毒、高效、無污染的工藝，較大范圍的降低了環(huán)境的負荷。發(fā)展我國羧酸酯類香料應(yīng)當注意加大科技投入力度，大力開展技術(shù)創(chuàng)新，加強安全法規(guī)和環(huán)境保護，強化企業(yè)管理，提高經(jīng)濟效益。

參考文獻

[1] 中國醫(yī)藥公司上海化學(xué)試劑采購供應(yīng)站. 試劑手冊[M]. 第2版. 上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1985.

[2] 劉樹文. 合成香料技術(shù)手冊[M]. 北京：中國輕工業(yè)出版社，2000.

[3] 中華人民共和國衛(wèi)生部，GB 2760－1996，食品添加劑使用衛(wèi)生標準[S]. 中華人民共和國國家標準， 1996.

第5篇：有機合成的常用方法范文

【關(guān)鍵詞】Darzens反應(yīng)；堿作用；醛酮

[中圖分類號]O643132 [文獻標識碼]A

Darzens反應(yīng)是醛或酮在強堿（如氨基鈉、醇鈉）作用下與α-鹵代羧酸酯反應(yīng)，生成α，β-環(huán)氧酸酯的反應(yīng)。其產(chǎn)物α，β-環(huán)氧酸酯經(jīng)水解可以得到醛、酮。

傳統(tǒng)的化學(xué)工業(yè)給環(huán)境帶來的污染已十分嚴重，目前全世界每年產(chǎn)生的有害廢物達到3億噸到4億噸，給環(huán)境造成危害，并威脅著人類的生存。化學(xué)工業(yè)能否生產(chǎn)出對環(huán)境無害的化學(xué)品呢？就有人提出了綠色化學(xué)，即利用化學(xué)原理從源頭上消除污染。綠色化學(xué)得到了各國政府、企業(yè)界和化學(xué)界的普遍關(guān)心和重視，已成為世界各國普遍接受和大力實施的可持續(xù)發(fā)展方針的重部分。其目的就是在反應(yīng)過程和化工生產(chǎn)中盡量減少或徹底消除使用和生產(chǎn)有害物質(zhì)。許多傳統(tǒng)的有機化學(xué)反應(yīng)是在有機溶劑中進行，而大多數(shù)有機溶劑都是易燃、易爆、有毒并且污染環(huán)境。為此科學(xué)家開始致力于新反應(yīng)體系的研究。

為了滿足綠色化學(xué)的要求，科學(xué)家們研究從各種反應(yīng)機理、條件以及催化劑等方面做出改進。相轉(zhuǎn)移催化技術(shù)、不對稱催化、路易斯酸/布朗斯特堿催化、模擬酶催化等技術(shù)被廣泛應(yīng)用于Darzens縮合反應(yīng)，成為構(gòu)建環(huán)氧、氮雜環(huán)和環(huán)丙烷化合物的重要方法。

早期的Darzens反應(yīng)涉及芳香族與苯甲酰甲基鹵化物在催化量的牛血清白蛋白（BSA）存在下的縮合。用對硝基甲醛和α-氯代苯乙酮反應(yīng)時，以高達62%的e1e1值生成相應(yīng)的環(huán)氧酮；當使用鄰、間硝基苯甲醛時，反應(yīng)的e1e1值急劇下降到2%和8%.黃乃聚嘗試用β-環(huán)糊精催化不對稱Darzens縮合，效果不理想。丁幫安等對反應(yīng)物、溶劑等也做了有益的探討。相轉(zhuǎn)移催化劑應(yīng)用到Darzens反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)的立體選擇性有了很大的提高，因此逐漸成為研究的熱點。相轉(zhuǎn)移催化是有機合成中一種常用的技術(shù)，利用相轉(zhuǎn)移催化劑可以催化完成許多傳統(tǒng)合成方法所不能完成的反應(yīng)。相轉(zhuǎn)移催化作用是指：一種催化劑能加速或者能使分別處于互不相溶的兩種溶劑中的物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。反應(yīng)時，催化劑把一種實際參加反應(yīng)的實體從一相轉(zhuǎn)移到另一相中，以便使它與底物相遇發(fā)生反應(yīng)。相轉(zhuǎn)移催化作用能使離子化合物與不溶于水的有機物質(zhì)在低極性溶劑中進行反應(yīng)，或者加速這些反應(yīng)。相轉(zhuǎn)移催化反應(yīng)條件溫和，反應(yīng)速度快，產(chǎn)物易于處理，產(chǎn)率高，因此這一技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用。相轉(zhuǎn)移催化技術(shù)其實就是把一種實際參加反應(yīng)的化合物，從一相轉(zhuǎn)移到另一相中，以便使它和底物相遇而發(fā)生反應(yīng)。

也可利用手性氮雜冠醚PTC-4（a～f）作為相轉(zhuǎn)移催化劑運用于苯甲酰甲基氯和苯甲醛的Darzens反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)催化劑在液液兩相體系中催化效果優(yōu)于固液兩相體系?？梢钥闯?，應(yīng)用于Darzens反應(yīng)的冠醚，主要是由單糖為手性源組成的。對于N-支套索冠醚，由于其特有結(jié)構(gòu)，作為手性催化劑應(yīng)用于不對稱Darzens反應(yīng)中，可獲得較高e1e1值的手性產(chǎn)物。

也有科學(xué)家對金屬參與的Darzens縮合的動力學(xué)和機理進行了研究。該反應(yīng)中立體選擇性的控制是不對稱合成中的一個重要方向，這一領(lǐng)域已越來越引起化學(xué)工作者的興趣。在鎂粉與乙醇體系中，用TMSCl催化制備了Darzens反應(yīng)的環(huán)氧化合物，拓展了Darzens反應(yīng)的條件。大多數(shù)產(chǎn)物的收率都比較高（見表1），芳醛取代基的電子效應(yīng)對目標化合物的收率影響不明顯。實驗發(fā)現(xiàn)在該體系中帶有吸電子基團或者供電子基團的芳香醛都能與溴代苯乙酮反應(yīng)，但是含有吸電子基團的醛反應(yīng)較快，產(chǎn)率較高，供電子基團的醛反應(yīng)較慢，產(chǎn)率和吸電子基團相差不多，氫鍵對收率的影響比較明顯，產(chǎn)率較低。該法具有處理簡便、反應(yīng)條件溫和、產(chǎn)率高、使用環(huán)境友好的乙醇為溶劑，符合綠色化學(xué)發(fā)展的要求。該法為反式芳基取代環(huán)氧乙烷類衍生物的合成提供了有效方法，具有潛在的工業(yè)應(yīng)用前景。

三甲基氯硅烷（TMSCl）是一種簡單易得的硅烷試劑，屬于較強的路易斯酸，對加速有機反應(yīng)、提高反應(yīng)產(chǎn)率和區(qū)域性、促進腈類化合物轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的酰胺或酯以及烯醇硅醚中間體形成等具有重要作用。醇、胺、羧酸和金屬炔化物與三甲基氯硅烷迅速反應(yīng)，分別生成三甲基硅醚、三甲基硅基胺類、三甲基酯和三甲基硅基炔烴，在有機合成反應(yīng)中常用于反應(yīng)的催化劑或基團的保護劑，是一種處理方便反應(yīng)活性高，廉價易得的首選試劑。三甲基氯硅烷在有機化學(xué)中有很廣泛的用途，既可作為三甲基硅基的來源，也可以在無水條件下提供氯離子。借鑒金屬參與Darzens縮合反應(yīng)合成三元雜環(huán)化合物的相關(guān)報道，選擇在TMSCl催化下，以鎂粉和乙醇為反應(yīng)體系，芳香醇和溴苯乙酮為原料合成了一系列環(huán)氧衍生物。

由于環(huán)張力的存在，環(huán)氧化合物具有很高的反應(yīng)活性，對酸和親核試劑都很敏感，能與鹵化氫、水、醇、胺等多種試劑發(fā)生反應(yīng)而開環(huán)，是有機合成的重要中間體原料。由于之前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了有這樣的反應(yīng)機理，科學(xué)家們也對各式各樣的醛、酮進行了不一樣的實驗，試驗出怎樣在最經(jīng)濟溫和的條件下能夠取得更大的產(chǎn)率，以及不污染環(huán)境等等因素。因為Darzens condensation不管是在醫(yī)藥用途還是在我們的生活中都具有很重要的地位，怎樣最經(jīng)濟有效以及是否所有的醛酮都可以用來反應(yīng)，它們的經(jīng)濟性是有待商榷的。

要符合綠色化學(xué)的要求也可以從反應(yīng)條件方面入手。例如在溶劑方面，可以考慮用無毒無害的溶劑代替有毒有危害的溶劑，抑或在無溶劑條件下一樣可以發(fā)生的反應(yīng)。在無溶劑條件用碾磨的方法實現(xiàn)了通過Darzens反應(yīng)制備環(huán)氧化合物，該反應(yīng)的優(yōu)點是操作簡單、反應(yīng)條件溫和、環(huán)境污染小。傳統(tǒng)的Darzens縮合反應(yīng)總是反式為主，可以通過光譜數(shù)據(jù)和有關(guān)文獻報道的熔點得到證實。實驗中還發(fā)現(xiàn)在強堿作用下帶有吸電子基團或者供電子基團的芳香醛都能與氯代苯乙酮反應(yīng)，對反應(yīng)的產(chǎn)率無影響，但是空間位阻對產(chǎn)率的影響明顯。弱堿條件下只有鄰位帶有強吸電子基團的芳香醛能反應(yīng)。

自然反應(yīng)被發(fā)現(xiàn)以來，經(jīng)過大量化學(xué)工作者多年的探索與探究，已取得巨大進展。反應(yīng)所適應(yīng)的底物類型大大豐富，更多的綠色化學(xué)介質(zhì)也已經(jīng)在該反應(yīng)中得到了應(yīng)用，這就更進一步擴大了該反應(yīng)的適用范圍，特別是在有機合成中得到了廣泛的應(yīng)用。然而，在這一領(lǐng)域中仍然有一些急待進一步研究的課題，例如：相轉(zhuǎn)移催化Darzens反應(yīng)中，催化反應(yīng)機理從分子水平上去認識還有待進一步探討，目前該體系中部分相轉(zhuǎn)移催化劑立體選擇性與適用范圍不十分滿意，開發(fā)較為廉價的高效催化劑體系也是一個具有挑戰(zhàn)性的課題，探索與研究更多適應(yīng)于該反應(yīng)的底物類型，擴大反應(yīng)適用范圍是另一個努力的方向。應(yīng)該考慮能否在更加溫和的條件下進行Darzens縮合，減少設(shè)備的損失與負擔(dān)。以及在催化劑催化方面發(fā)現(xiàn)更加安全、高效的催化劑，使反應(yīng)更加優(yōu)化。相信，Darzens反應(yīng)在不久的將來會變得更加完善。

【參考文獻】

[1]謝建剛，李樹白，朱思君，等.相轉(zhuǎn)移催化Darzens反應(yīng)的研究進展[J].化學(xué)試劑，2008，30（7）：500-504.

[2]BAKO P，MAKO A，KEGLEVICH G，etal. Synthesis of Dmannose based a zacrown ethers and their application in enantioselective reactions[J].Tetrahedron： Asymmetry，2005，16（10）：1861-1871.

[3]SCHULZV，DAVOUSTM，LEMARIEM，etal.Straight forward stereoselective synthesis of spiroepox yox indoles[J].Org Lett，2007，9：1745-1748.

[4]BALIEUS， ZEINAE， SOUSARD， et al. Onestep surface decoration of poly with the glyceryl moiety：new way for recycling homog eneous dendr imer based catalysts[J].Adv Synth Catal，2010，352：1826-1833.

第6篇：有機合成的常用方法范文

關(guān)鍵詞：有機膦酸類 作用機理 耐高溫 阻垢性能評定

中圖分類號： TQ085 文獻標識碼：A 文章編號1672-3791（2015）01（b）-0000-00

為了節(jié)約用水，工業(yè)循環(huán)冷卻水通過投加優(yōu)異的阻垢劑來提高濃縮倍數(shù)。常用的阻垢劑有：有機磷酸類阻垢劑和聚合物類。但是他們在一定高溫度下會發(fā)生水解，影響其加藥量和阻垢效果。本文主要闡述了有機磷酸阻垢劑的定義，總結(jié)了其類型和作用機理，并通過大量現(xiàn)有有機磷酸類阻垢劑的耐高溫實驗，找到了找到一種測量有機合成物耐高溫性能的測定方法，可以有效指導(dǎo)其他類似物質(zhì)的耐高溫性能的測定，具有很強的實用和推廣價值。

1有機膦酸類阻垢劑的類型及作用機理

1.1有機膦酸類阻垢的分類

有機膦酸是指分子中有兩個或兩個以上的膦酸基團中的磷原子直接與碳原子相連的化合物。具有阻垢性能的有機膦酸化合物稱為有機膦酸類阻垢劑，是一類非化學(xué)計量的螯合型阻垢劑，化學(xué)穩(wěn)定性能好；能耐較高的溫度而不發(fā)生水解，有效控制引水解而形成的磷酸鈣垢使菌藻過度繁殖；在計量很小的情況下有效抑制碳酸鈣等無機水垢；并能與其他阻垢劑復(fù)配使用。有機膦酸類阻垢劑分為兩大類：一類是含有氨基亞甲基膦酸基團的化合物，如：氨基三亞甲基膦酸（ATMP）、乙二胺四甲叉膦酸鹽（EDTMP）；另一類是含有-C-PO3H2鍵的有機膦酸化合物，如：2-膦酸基丁烷-1，2，4-三羧酸（PBTCA）、羥基亞乙基二膦酸（HEDP）等。有機膦酸阻垢劑的出現(xiàn)，使循環(huán)冷卻水系統(tǒng)產(chǎn)生的碳酸鈣垢問題得到了較好地解決。除了前面幾種有機磷酸阻垢劑，常用的還有膦?；人峁簿畚铮≒OCA）、2-羥基磷酰基乙酸（HPAA）等。

1.2有機磷酸類阻垢的作用機理

有機膦酸類阻垢劑的作用機理較為復(fù)雜，國內(nèi)外相關(guān)文獻報道多數(shù)認為成垢物質(zhì)與溶液能保持一定的動態(tài)平衡，阻垢劑可以吸附或摻入到成垢物質(zhì)的晶體上，并影響成垢晶體的生長和溶解的動態(tài)平衡。目前阻垢作用機理的認識還不夠統(tǒng)一，歸納起來主要有：絡(luò)合增溶作用、分散作用、晶格畸變理論等。如：PBTCA、ATMP在水中能夠與鈣、鎂、鋅等多種金屬離子形成穩(wěn)定的可溶性螯合物，可以把更多的鈣、鎂、鋅離子穩(wěn)定在水中，增大金屬鹽的溶解度，抑制水垢的生長和沉積，使碳酸鈣不易形成晶體和晶體增大；碳酸鈣晶體有3 種晶相：方解石、球霰石和文石，按照一定的方向和嚴格的次序排列成的堅硬晶體。加入的阻垢劑可能吸附在CaCO3 垢晶粒的活性增長點上，使晶粒成長方向偏離，產(chǎn)生畸變，形成軟垢，便于剝離器壁。如：HEDP、ATMP可以抑制方解石的生長， PBTCA既能抑制方解石的生長， 也能抑制球霰石的生長。ATMP能抑制水垢生成和剝離老垢作用效果更佳。在實際分析結(jié)垢問題的過程中，往往將阻垢作用歸結(jié)為多種機理的共同作用。

2有機膦酸類阻垢劑耐高溫性能研究方法

工業(yè)循環(huán)冷卻水的溫度隨著循環(huán)利用次數(shù)的增加而增高，冷卻水的溫度越高成垢速率就越快，尤其在CaCO3過飽和溶液中會析出晶體。通過對阻垢劑的耐高溫特性進行試驗測定，可找出對應(yīng)的阻垢劑，這樣可以達到環(huán)保、節(jié)約能源，又能避免高溫結(jié)垢問題。

本試驗的原理是對阻垢劑進行高壓加熱，然后測定加熱后的有效成份，然后用靜態(tài)法對高溫處理后的阻垢劑進行性能評定，找出阻垢劑阻垢率突然下降的拐點，從而確定阻垢劑耐高溫的程度。

2.1高溫高壓實驗

將阻垢劑放入相應(yīng)的容器中進行高溫高壓處理，阻垢劑溫度在170℃下時放在聚四氟乙烯加熱套中，溫度高于170℃時放在玻璃燒杯中，在容器中加入適量蒸餾水，并放置在反應(yīng)釜內(nèi)膽的水浴中進行加壓加溫處理。

2.2固含量測定實驗

經(jīng)過高溫高壓處理后的阻垢劑，其濃度發(fā)生變化，需要通過固化實驗測量藥劑的有效成分，決定后續(xù)性能評定試驗藥劑的加入量。首先，稱取一定質(zhì)量的高溫高壓處理后的阻垢劑，并放入表面皿中，將表面皿置入烘干箱烘干。

3高溫處理阻垢劑阻垢性能評定實驗

動態(tài)阻垢法不同于其他常用阻垢劑性能測定方法，本文是對阻CaCO3的評定，所以，主要是用極限碳酸鹽硬度法和靜態(tài)阻垢法對高溫高壓處理后的阻垢劑進行性能評定。

3.1極限碳酸鹽硬度法評定實驗

（1）實驗條件，用極限碳酸鹽硬度法在配水Ca2+：6mmol/L；HCO3-8mmol/L，恒溫水浴80℃條件下評定高溫處理后的PBTCA，藥劑加入量見表2。

（2）結(jié)果分析，用極限碳酸鹽硬度法測得一系列高溫處理后的PBTCA對應(yīng)的極限濃縮倍數(shù)分別為：K100=1.258；K150=1.251；K165=1.248；K185=1.212；K200=1.101；K250=1.055，由所得各濃縮倍數(shù)與加熱溫度得到阻垢劑阻垢性能隨溫度變化的曲線，如圖1。

從圖1可以得出，PBTCA在100℃-150℃之間極限濃縮倍數(shù)下降緩慢，可得在100℃-150℃之間阻垢劑分解極少，當溫度達到165℃時，阻垢劑阻垢性能仍較好，僅有少量分解；當溫度達到185℃后，其對應(yīng)的極限濃縮倍數(shù)下降較快，分解大量增多，說明PBTCA在185℃上時，阻垢能力減弱，即PBTCA適用于185℃以下。

3.2靜態(tài)阻垢法評定實驗

在與極限碳酸鹽硬度法相同的實驗配水條件下，將進行高溫處理后的藥劑采用靜態(tài)阻垢性能評定法測定其耐高溫的性能曲線，圖2～圖4表明的是各藥劑在不同高溫處理下的阻垢性能。

ATMP的阻垢率降低，溫度升到185℃時阻垢率降到了70%左右，隨著溫度的不斷升高，ATMP的阻垢率下降加快，看見，ATMP在185℃左右分解。

由圖3可以看出，HEDP在低于250℃時較為穩(wěn)定，當溫度達到250℃時阻垢率降低到10%左右，可見HEDP的阻垢性能在250℃下時良好。

從圖4可刊出，POCA阻垢率隨溫度升高而降低，在130℃時阻垢劑阻垢率為66.59%，而當溫度升高到150℃時阻垢率降到了23.44%，此時POCA發(fā)生了水解，阻垢率急劇下降。可見， POCA在低于130℃條件下阻垢效果良好。

3.3結(jié)論

本試驗對PBTCA、HEDP、ATMP、POCA四種阻垢劑進行高溫高壓處理，然后進行固含量實驗，在實驗配水Ca2+：6mmol/L，HCO3-：8mmol/L條件下進行性能評定實驗，由極限碳酸鹽硬度法得到PBTCA在低于185℃時，阻垢性能良好；由靜態(tài)阻垢法測得HEDP、ATMP、POCA分別在低于250℃、185℃、130℃時阻垢性能良好。

目前，對于阻垢劑耐高溫性能的研究較少，有相關(guān)報道多是對阻垢劑在高溫100℃研究其阻垢性能，高于100℃的研究更少。而且許多現(xiàn)有或新合成的液態(tài)化合物，純度并不高，通過標準物質(zhì)的熔沸點很難如實描述其耐高溫的性能。我們通過有機磷阻垢劑耐高溫性能研究，即找現(xiàn)有阻垢劑耐高溫性能評定的方法，也獲得了一種測量有機合成物耐高溫性能的方法。

參考文獻

[1]周本省.工業(yè)水處理技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2002.

[2] 邵忠寶，張麗君，牛盾. HPMA和ATMP的緩蝕阻垢性能[J]. 腐蝕科學(xué)與防護技術(shù)， 1999， 11（5）： 311-312.

[3] 金曉茗，崔心存.高溫冷卻水系統(tǒng)中有機膦羧酸（PBTCA）緩蝕阻垢性能的研究[J]. 廣州化工， 2001， 29（4）： 24-26.

第7篇：有機合成的常用方法范文

有機化學(xué)推斷與合成是高考命題的重點?？疾榈膬?nèi)容主要有：①根據(jù)某有機物的組成和結(jié)構(gòu)推斷同分異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)；②根據(jù)相互衍變關(guān)系和性質(zhì)推斷有機物的結(jié)構(gòu)或反應(yīng)條件和反應(yīng)類型；③根據(jù)實驗現(xiàn)象（或典型用途）推斷有機物的組成或結(jié)構(gòu)；④根據(jù)反應(yīng)規(guī)律推斷化學(xué)反應(yīng)方程式；⑤根據(jù)質(zhì)譜圖、紅外光譜圖、核磁共振氫譜圖推斷有機物的分子組成和結(jié)構(gòu)；⑥按要求模擬書寫有機合成流程圖。

研究和分析近幾年高考試題，可發(fā)現(xiàn)無論是命題思想還是命題形式，跟以往相比，有著明顯的變化和發(fā)展，特別是新教材增加了有機物的儀器分析方法。因此這類試題正逐步向綜合型、信息化、能力型方向發(fā)展。

有機化學(xué)推斷與合成主要以填空題為主。常將對有機物的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)的考查融為一體，具有較強的綜合性，并多與新的信息緊密結(jié)合，因此而成為高考的熱點。展望今后有機化學(xué)推斷與合成題將會繼續(xù)成為高考的主要考點。

思路、方法和規(guī)律

1.找準有機物化學(xué)推斷與合成的突破口（題眼）。

找解題“突破口”的一般方法是：

（1）從有機物的物理特征突破。有機物中各類代表物的顏色、狀態(tài)、氣味、溶解性、密度、熔點、沸點等往往各有特點，平時留心歸納，解題時可能由此找到題眼。

（2）從特定的反應(yīng)條件突破。有機反應(yīng)往往各有特定的條件，因此反應(yīng)的特定條件有時也是解題的突破口。例如“濃H2S04，170℃”的條件可能是乙醇消去制乙烯；“烴與溴水反應(yīng)”，則該烴應(yīng)為不飽和烴，且反應(yīng)一定是加成反應(yīng)，而不會是取代反應(yīng)；“氫氧化鈉的醇溶液/加熱”應(yīng)該是鹵代烴消去反應(yīng)的條件；“光照”應(yīng)該是烷烴基與鹵素單質(zhì)的取代反應(yīng)條件；“氫氧化鈉的水溶液/加熱”應(yīng)該是鹵代烴或酯的水解反應(yīng)條件等。

（3）從特定的衍變關(guān)系突破。

①相互取代關(guān)系。如鹵代烴與醇的關(guān)系：R-X-R-OH，實質(zhì)上是鹵素原子與羥基的相互取 十HX代。

②氧化還原關(guān)系。如醇、醛、酸之間的轉(zhuǎn)換，實際上是-CH20H、-CHO、-COOH等官能團之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系：

③消去和加成關(guān)系。如醇與不飽和烴、鹵代烴和不飽和烴之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系： 。前者實際上是醇或鹵代烴消去H20或HX形成新的官能團（即不飽和鍵），后者則是打開不飽和鍵結(jié)合H20或HX，生成醇或鹵代烴的過程。

④結(jié)合重組關(guān)系。如醇與羧酸的酯化反應(yīng)以及酯的水解，酯化反應(yīng)實質(zhì)上是酸和醇分子間脫水；而酯的水解反應(yīng)則是RCOOR'和H2O相互作用重新生成具有-OH官能團的醇和具有-COOH官能團的羧酸：

（4）從結(jié)構(gòu)關(guān)系突破。這其實也是轉(zhuǎn)化關(guān)系的原理。例如某醇催化氧化能得到相應(yīng)的醛，則該醇必為伯醇；若醇催化氧化得到的是酮，則醇必為仲醇；若醇不能發(fā)生催化氧化反應(yīng)，則該醇必為叔醇。醇及鹵代烴的消去反應(yīng)、羥基羧酸生成環(huán)酯的反應(yīng)等都與特定的結(jié)構(gòu)有關(guān)。

（5）從特征現(xiàn)象突破。如遇FeCl3溶液發(fā)生顯色反應(yīng)，該有機物可能是酚類；能與銀氨溶液反應(yīng)生成銀鏡，則該有機物含有醛基；能使石蕊顯紅色，則該有機物含有羧基；能使溴水褪色，則該有機物可能含有雙鍵或叁鍵。特征現(xiàn)象可以從產(chǎn)生氣體、沉淀顏

色、溶液顏色變化等方面考慮。

（6）從特定的量變突破。如相對分子質(zhì)量增加16，可能是加進了氧原子（例：CH3CHOCH3COOH）；相對分子質(zhì)量減少2，可能是醇的去氫氧化；相對分子質(zhì)量減少18，可能是有機物發(fā)生了脫水消去反應(yīng)。平時復(fù)習(xí)有“量”的概念，考試時就可能心明眼亮。

（7）從儀器分析給出的有關(guān)數(shù)據(jù)和圖像突破。結(jié)合質(zhì)譜圖推斷有機物的相對分子質(zhì)量和分子離子碎片；由紅外光譜圖上的吸收峰，推斷有機物含有的官能團和基團；利用核磁共振氫譜圖上特定的信息判斷等效氫的種類和數(shù)目。

注：在解題時思路要開闊，打破思維定勢。應(yīng)該考慮到某有機物可能不止一種官能團，或者有一種但不止一個官能團。要從鏈狀結(jié)構(gòu)想到環(huán)狀結(jié)構(gòu)，這樣疑難問題可能就迎刃而解。

2.解答有機推斷與合成題的常用思維方法和解題技巧。

①順推法：以有機物結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和實驗現(xiàn)象為主線，采用正向思維，得出正確結(jié)論。

②逆推法：以有機物結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和實驗現(xiàn)象為主線，采用逆向思維，得出正確結(jié)論。

③分離法：先根據(jù)已知條件，分離出已知條件，把明顯的未知條件分離出來，然后根據(jù)已知條件將分離出來的未知條件逐個求解。

④分層推理法：依據(jù)題意，分層推理，綜合結(jié)果，得出正確推論。

典例剖析

例題 立方烷（）具有高度的對稱性、高致密性、高張力能及高穩(wěn)定性等特點，因此合成立方烷及其衍生物成為化學(xué)界關(guān)注的熱點。下面是立方烷衍生物I的一種合成路線：

回答下列問題：

（1）C的結(jié)構(gòu)簡式為

，E的結(jié)構(gòu)簡式為

。

（2）③的反應(yīng)類型為

，⑤的反應(yīng)類型為――。

（3）化合物A可由環(huán)戊烷經(jīng)三步反應(yīng)合成：

反應(yīng)1的試劑與條件為

。

反應(yīng)2的化學(xué)方程式為

。

反應(yīng)3可用的試劑為

。

（4）在I的合成路線中，互為同分異構(gòu)體的化合物是

（填化合物代號）。

（5）1與堿石灰共熱可轉(zhuǎn)化為立方烷。立方烷的核磁共振氫譜中有 個峰。

（6）立方烷經(jīng)硝化可得到六硝基立方烷，其可能的結(jié)構(gòu)有

種。

答案：（1） （2）取代反應(yīng)消去反應(yīng) （3） Cl2/光照 （4）G和H （5）1 （6）3

解析：（1）由流程圖可知， 與NBS在特定條件下發(fā)生取代反應(yīng)生成 在特定條件下反應(yīng)生成的C中沒有溴原子，且反應(yīng)條件也是鹵代烴消去反應(yīng)的條件，故生成C的反應(yīng)是消去反應(yīng)，結(jié)合D的結(jié)構(gòu)可知C的結(jié)構(gòu)簡式為 。D與溴的CC14溶液發(fā)生加成反應(yīng)，生成的E為

。

（2）由CD，EF的有機物結(jié)構(gòu)特征可確定③和⑤的反應(yīng)類型分別為取代反應(yīng)和消去反應(yīng)。

（3）結(jié)合流程聯(lián)想“烴鹵代烴醇醛（酮）”，可知反應(yīng)1的試劑是鹵素，條件是光照；反應(yīng)2是鹵代烴的水解反應(yīng)；反應(yīng)3的試劑是02/Cu。

（4）GH的條件是光照，二者分子式均為C10H602Br2，互為同分異構(gòu)體。

（5）立方烷結(jié)構(gòu)高度對稱，只有一種氫。

第8篇：有機合成的常用方法范文

關(guān)鍵詞 麥角隱亭；環(huán)二肽；合成

中圖分類號：O629 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）13-0068-01

麥角隱亭是麥角菌產(chǎn)生的一系列有藥用價值的麥角堿，常用于治療高血壓和周圍血管組織的疾病。目前主要由發(fā)酵法生產(chǎn)，但是發(fā)酵組分復(fù)雜，提取分離方法繁瑣，價格偏高，影響了該類藥物的廣泛使用。全合成步驟繁復(fù)，不具生產(chǎn)價值。

用發(fā)酵生產(chǎn)的麥角酸作母體半合成肽麥角堿，是一種具有應(yīng)用前景的制造工藝方法，作為半合成麥角肽堿項目的一部分，本研究意在探索一條中間體環(huán)二肽的簡單合成方法，以適合工業(yè)生產(chǎn)的要求。

1 探究思路

有機合成中常通過引入叔丁氧羰基（即Boc）保護基團，特別運用于氨基酸的氨基保護。合成多肽時，該保護基團的脫除條件溫和，且反應(yīng)產(chǎn)物的分離提純較之使用其他類型的氨基酸保護劑容易。本項目通過采取對N進行Boc保護的方法以增加環(huán)二肽的合成產(chǎn)量，分別是合成N-Boc-L-Pro，和N-Boc-L-Leu兩種思路。

圖1 環(huán)二肽的合成路線一

圖2 環(huán)二肽的合成路線二

2 實驗過程

1）N-Boc-L-Pro的制備。

將L-Pro加入燒瓶中，溶于丙酮/水（2：1，3 mL）中，加入三乙胺（pH9～10），室溫下攪拌30 min，之后加入

（Boc）2O，室溫下攪拌。TLC跟蹤監(jiān)測完全反應(yīng)后，懸蒸除去丙酮。加入1 mL水對剩余物稀釋，異丙醚萃取除去過量的（Boc）2O。水層用3%稀HCL酸化至pH=3后，用乙酸乙酯萃取3次。合并乙酸乙酯層，飽和食鹽水洗滌，無水Na2SO4干燥，濾除Na2SO4，蒸干溶劑，得白色固體。

分析：計算得N-Boc-L-Pro的收率為65.26%。

2）L-Leu甲酯鹽酸鹽的制備。

在100 mL的三頸瓶內(nèi)裝入2.0gL-Leu，加入30 mL無水甲醇攪拌溶解，冰鹽浴冷卻至-10℃，攪拌下緩慢滴加二氯亞砜，滴加過程中嚴控溫度在0℃以下。滴加完畢后，繼續(xù)放在冰鹽浴內(nèi)攪拌30 min，移去冰鹽浴，室溫下攪拌48小時。用TLC跟蹤監(jiān)測反應(yīng)完全后，蒸除甲醇和二氯亞砜，得膏狀白色固體。在43℃熱水浴用少量甲醇溶解，再滴加乙酸乙酯，置于冰箱中結(jié)晶。沉淀過濾后稱重得L-Leu甲酯鹽酸鹽1.88 g，L-Leu甲酯鹽酸鹽的收率為67.14%。

3）N-Boc-L-Pro-L-亮氨酸甲酯的合成。

將氨基酸鹽酸鹽堿化成甲酯，用三乙胺除去鹽酸鹽，乙酸乙酯做溶劑萃取，保留液體。將N-Boc-L-Pro和N--甲基嗎啉溶于二氯甲烷（10 mL）中，0℃下緩慢滴加氯甲酸乙酯，攪拌10 min。之后，向其中緩慢滴加L-亮氨酸甲酯，滴加完畢后，撤去冰浴，室溫下攪拌16 h。TLC監(jiān)測至反應(yīng)完全，混合液用二氯甲烷進行稀釋，之后用飽和食鹽水進行洗滌。分離出有機相后進行干燥，旋蒸除去溶劑。

4）環(huán)二肽（L-Pro-L-Leu）的合成。

將N-Boc-L- Pro -L-亮氨酸甲酯溶于無水二氯甲烷中，室溫下向其中加入TFA，攪拌反應(yīng)3 h。之后，蒸干溶劑。所得產(chǎn)物充分溶于2-丁醇：甲苯（4：2 mL）中，加入三乙胺。混合物加熱至回流16 h，蒸干溶劑后，沒有發(fā)現(xiàn)有白色固體生成，合成環(huán)二肽失敗。

分析：N-Boc-L-脯氨酸-L-亮氨酸甲酯不容易氨解閉環(huán)。改換N-Boc-L-Leu路線。

5）N-BOC-L-Leu的合成。

將L-Leu溶于23ml丙酮與水的體系（2：1），水浴25℃下攪拌至完全溶解，之后向反應(yīng)瓶中加入三乙胺（pH9-10），繼續(xù)水浴下攪拌，用丙酮：水（2：1）溶解（Boc）2O，緩慢滴加，監(jiān)測溫度使其不變，維持反應(yīng)液的pH8-9。TCL監(jiān)測反應(yīng)完全。減壓蒸去丙酮，用乙醚等量萃取3次，用3%HCL調(diào)節(jié)pH為3，EA等量萃取3次，飽和Nacl溶液洗滌，再用無水硫酸鈉干燥，蒸干EA，用EA-Pet（1：5）結(jié)晶，得白色晶體0.98 g。

6）L-脯氨酸甲酯鹽酸鹽的合成。

在反應(yīng)瓶中加入甲醇和L-Pro，冰鹽浴下充分攪拌，緩慢滴加二氯亞砜，控制流速保證反應(yīng)溫度在-10℃以下，滴加完畢后，繼續(xù)攪拌至液體透明，撤去冰鹽浴，繼續(xù)攪拌，TLC監(jiān)控（EA：MeoH=3：1）反應(yīng)完全后，減壓濃縮，反復(fù)加無水甲醇除去濃縮液中的二氯亞砜，充分洗滌3次，再加少量甲醇溶解濃縮液，加入適量乙酸乙酯，冷卻觀察結(jié)晶。

結(jié)果：多次實驗后未得到結(jié)晶。

分析：溫度控制不穩(wěn)定會影響反應(yīng)進度；必須使用無水甲醇，二氯亞砜遇水分解；得到的L-脯氨酸甲酯鹽酸鹽中可能存在雜質(zhì)，或其本身可能不易結(jié)晶。

7）N-Boc-L-亮氨酸-L-脯氨酸甲酯的合成。

將N-Boc-L-亮氨酸和NMM（N-甲基嗎啉）溶于二氯甲烷中，0℃下攪拌，緩慢滴加氯甲酸乙酯。只會向其中緩慢滴加脯氨酸甲酯的油狀物，N-Boc-L-亮氨酸使用二氯甲烷溶解。滴加完畢后，撤去冰浴，室溫下攪拌16 h。TLC監(jiān)測至反應(yīng)完全，混合液用二氯甲烷進行稀釋，之后用飽和食鹽水進行洗滌。分離出有機相后進行干燥，旋蒸除去溶劑。硅膠柱層析分離純化得到產(chǎn)物0.21 g。

3 結(jié)束語

半合成麥角環(huán)肽是一種具有可行性的工藝方法，本研究利用簡單氨基酸，探究合成環(huán)二肽的方法，實驗方法可參考路線和工藝較多，具有可操作性，對麥角堿類藥物的半合成研究和實際生產(chǎn)具有一定的指導(dǎo)意義。

參考文獻

[1]武振羽，張韞宏，王輝，等.環(huán)肽合成進展[J].化學(xué)進展，2002，14（2）：113-20.

[2]劉洪強，林浩，田桂杰，等.Mannich型環(huán)肽的液相及固相合成比較[J].有機化學(xué)，2003，23（8）：804-808.

第9篇：有機合成的常用方法范文

國外對綠色化學(xué)的研究始于九十年代中期. 1995 年美國宣布建立5綠色化學(xué)計劃6 并于1996 年設(shè)立了/ 總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎0, 日本制定了以環(huán)境無害制造技術(shù)等綠色化學(xué)為內(nèi)容的/ 新陽光計劃0, 歐洲、拉美的一些國家也紛紛制定了綠色化學(xué)與技術(shù)的科研計劃.

1997 年由國家科委主辦的主題為/ 可持續(xù)發(fā)展問題對科學(xué)的挑戰(zhàn)0綠色化學(xué)的香山科學(xué)會議在北京召開, 宣告了我國綠色化學(xué)研究工作正式起步. 如何把綠色化學(xué)融合于化學(xué)系列課程教學(xué)內(nèi)容和課程體系改革中, 對化學(xué)教育工作者來說是一個重要的課題.

在教學(xué)實踐中, 滄州師范學(xué)院化學(xué)與環(huán)境科學(xué)系教師不斷探索綠色化學(xué)實驗教學(xué)理念, 1993 年率先在無機化學(xué)實驗教學(xué)中進行了實驗微型化的實踐探索并獲得成功, 之后其他實驗室全面開展了實驗室綠色化的教學(xué)實踐.

1 綠色化學(xué)實驗探索

1. 1 減量( Reduction)

1. 1. 1 性質(zhì)實驗的微型化

我們的微型化學(xué)實驗探索始于1993 年, 首先從基礎(chǔ)無機化學(xué)實驗開始. 基礎(chǔ)無機化學(xué)實驗中氣體的制備與性質(zhì)試驗一直占有相當大的比例, 很多都是有毒氣體( 如Cl2 ,HCl, HBr,H2S, NO2 ,NH3 , CO, SO2 等) , 排入環(huán)境會導(dǎo)致環(huán)境污染, 即使在通風(fēng)設(shè)備良好的實驗室對實驗者也會造成一定的傷害.

我們首先對常規(guī)實驗中/ 氯氣、次氯酸鈉、氯酸鉀的制備和性質(zhì)實驗0的全部內(nèi)容和/ 硫0、/ 氮0的部分內(nèi)容實行了微型化改革[ 1-5] .

無機化學(xué)的性質(zhì)實驗一般在試管中完成, 液體用量大多為2ml- 3ml, 甚至更多, 藥品用量大, 廢液處理工作量也很大. 于是, 我們把微型實驗引入其中. 學(xué)生把實驗改在白瓷板、井穴板、玻璃板或塑料片上, 用幾滴藥品即可完成實驗.

隨著微型實驗研究的深入, 從單純的性質(zhì)驗證發(fā)展為理論探討性實驗, 如反應(yīng)速率和活化能測定實驗.

反應(yīng)速率和活化能測定實驗, 在現(xiàn)行的高等無機化學(xué)實驗和基礎(chǔ)化學(xué)實驗教材中都是用過二硫酸銨和碘化鉀的反應(yīng), 實驗現(xiàn)象明顯, 但試劑用量大. 我們在實際教學(xué)中, 減少藥品用量為常規(guī)劑量的十分之一, 用微型注射器量取液體, 反應(yīng)器改為微型容量瓶進行實驗, 指示劑淀粉的用量降低到1 滴, 微型化測定過二硫酸銨與碘化鉀的反應(yīng)速率和活化能, 實驗效果令人滿意, 實驗的重現(xiàn)性很高, 提高了實驗的準確度[ 6] .

1. 1. 2 合成實驗的減量與微型化

有機合成實驗中采取試劑用量減半的操作方法. 過去, 多數(shù)有機合成實驗為常量合成實驗, 試劑平均使用量約15- 25g( ml) , 再加上相應(yīng)的反應(yīng)溶劑, 每年每名學(xué)生要消耗多達1Kg, 選用小量-半微量實驗, 由于試劑用量的減少, 廢液廢氣的產(chǎn)生也少[ 7] .

實踐證明, 微型化后的實驗有以下幾方面的優(yōu)點:

( 1) 藥品用量大大減少, 有毒氣體的排放量大大減少, 同時節(jié)約了大量實驗經(jīng)費. 以氯氣及其性質(zhì)實驗為例, 實驗向200 名學(xué)生開出( 100 組) . 微型實驗藥品消耗經(jīng)費僅為常規(guī)實驗的3. 7% , 且微型儀器相對常規(guī)儀器也便宜, 這也節(jié)省了不少經(jīng)費, 如表1 所示.( 2) 反應(yīng)時間短, 污染小. 氣體的制備、收集、性質(zhì)、尾氣吸收用膠管連接成套, 氣體不易泄漏, 污染減小,反應(yīng)時間大大縮短. 氯氣及其性質(zhì)實驗, 從實驗開始的5min 之內(nèi)即可完成, 且一個班的學(xué)生同時進行, 氯氣泄漏很少, 實驗內(nèi)容基本能順利完成. 而SO2 的制備及性質(zhì)實驗只需1min. NH3 制備和性質(zhì)實驗在2min 內(nèi)即可完成.

( 3) 增強學(xué)生創(chuàng)新能力, 提高動手能力. 在微型實驗中, 通過新想法、新思維、新手段和新成果的不斷涌現(xiàn), 增強了學(xué)生的創(chuàng)新意識, 提高了動手能力[8] .

1. 2 循環(huán)( Reuse)

1. 2. 1 多步合成反應(yīng)循環(huán)

把合成實驗的產(chǎn)品作為后一步合成的原料來實現(xiàn)學(xué)生的實驗產(chǎn)品的循環(huán)利用, 提高原子經(jīng)濟性. 這種實驗教學(xué)方法不僅能滲透綠色化學(xué)教育的思想, 而且也能較好地檢查學(xué)生的操作技能和實驗教學(xué)效果, 增強了學(xué)生的實驗綜合能力. 由于實驗原料由學(xué)生自己合成, 更增加了他們的學(xué)習(xí)興趣, 可謂一舉而多得. 例如, 選擇乙酸乙酯和乙酰乙酸乙酯的制備兩個實驗, 其中制備的乙酸乙酯用作制備乙酰乙酸乙酯的原料. 乙酰苯胺、對硝基苯胺、對位紅的制備三個實驗連續(xù)進行, 制備的乙酰苯胺作為合成對硝基苯胺的原料, 而對硝基苯胺又作為合成對位紅的原料[ 9] .

1. 2. 2 有機廢棄物的循環(huán)利用

化學(xué)實驗中常用的一些溶劑甲醇、乙醚、乙醇、丙酮、四氯化碳等, 容易對環(huán)境造成污染. 實驗過程我們對這些有機廢棄物進行了循環(huán)利用的探索. 例如液相色譜實驗用甲醇-水做流動相, 每年需要消耗大量高純度甲醇, 雖然液相色譜用甲醇哪怕引入微量雜質(zhì)都不能再用, 我們嘗試把甲醇水溶液用于化工的精餾實驗, 精餾產(chǎn)物又用于做有機實驗的溶劑.

1. 3 回收[ 10] ( Recycling)

1. 3. 1 廢液集中處理

對于實驗后的廢液, 尤其是一些有毒的重金屬離子廢液, 養(yǎng)成了集中處理的習(xí)慣, 避免了廢液流入下水道污染地下水, 達到了綠色實驗的效果. 如含汞的廢液我們采用硫化物共沉淀法, 將含汞鹽廢液加過量的Na2S 生成HgS 沉淀, 再用FeSO4 , 與過量的S2- 生成FeS 沉淀. 使廢液中含汞量可降至容許排放的濃度.

1. 3. 2 以廢治廢綠色排放

試驗中我們嘗試廢物的利用, 以廢治廢, 節(jié)約費用, 降低環(huán)境污染. 如銀量法測定食鹽中氯離子含量所用的鉻酸鉀指示劑, 重鉻酸鉀法測定鐵礦石中鐵的標準溶液重鉻酸鉀均含有致癌的Cr( ? ) , 如果將其直接排入水體, 將會造成環(huán)境污染. 我們啟發(fā)學(xué)生/ 以廢治廢0, 利用所學(xué)的氧化還原知識, 將廢酸、廢鐵釘、鐵片、鐵絲等與含鉻廢液混合放置數(shù)日, 在酸性條件下Cr( ? ) 被還原為Cr( ?) , 廢液由黃色轉(zhuǎn)變?yōu)榛揖G色, 然后加入消石灰使Cr

3+ 轉(zhuǎn)化為低毒的Cr( OH) 3 沉淀, 分離沉淀, 達標后排放廢液.

1. 4 再生( Regeneration)

1. 4. 1 貴金屬的提取再生[ 11] ( P51-53)

我們設(shè)計了/ 實驗室含銀廢液的回收利用0實驗方案, 從含Ag+ 廢液得到硝酸銀. 實驗前布置學(xué)生自己查找相關(guān)的資料, 設(shè)計實驗方案, 列出實驗步驟. 通過方案設(shè)計教學(xué)將理論和實驗有機地結(jié)合了起來, 改變了以往重理論輕實踐, 眼高手低, 照方抓藥的不良學(xué)習(xí)風(fēng)氣. 實驗的廢棄物變成了可利用的寶貝, 既節(jié)約了貴金屬藥品又對以前的知識進行了綜合提高, 同時也鍛煉了學(xué)生設(shè)計實驗、解決實際問題的能力.

1. 4. 2 陳化試劑的再生

例如把陳放的苯胺用水蒸氣蒸餾, 得到較純的苯胺用于其它實驗中.

1. 4. 3 配位滴定法實驗中含Bi3+ 和Pb2+ 廢液的再生[ 11] ( P51-53)以配位連續(xù)滴定法測定混合液中Bi3+ 和Pb2+ 的含量是無機及分析化學(xué)教學(xué)的一個重要實驗, 供學(xué)生測定的混合試液幾乎都是由分析純的硝酸鹽配制. 眾所周知, 可溶性鉛鹽對人體危害極大, 是6 種劇毒金屬元素之一; 鉍只占地殼重量的2 @ 10- 5% , 資源稀少, 價格較貴. 含Bi3+ 和Pb2+ 的廢液如不回收, 既污染環(huán)境又浪費資源. 若以硫化鈉為沉淀劑處理廢液則Bi3+ 和Pb2+ 的EDTA 配合物均可轉(zhuǎn)化為硫化物沉淀的形式回收.

繼而用稀硝酸加以溶解, 并通過硝酸用量的控制, 使再生后試液的酸度恰為滴定所需的pH, 則可供學(xué)生實驗反復(fù)使用.

1. 5 拒用( Rejection)

1. 5. 1 在設(shè)計性試驗中選用低毒物質(zhì)

例如設(shè)計大豆或花生中粗脂肪提取及肥皂制備, 在提取工藝上有壓榨、溶出兩種, 在我們實驗室中壓榨方式不易實現(xiàn), 采取溶出方法在溶劑的選擇使用上有多種選擇可進行比較, 我們選擇低毒的溶劑作為溶出溶劑, 雖然可能產(chǎn)率低些但既節(jié)約又環(huán)保.

1. 5. 2 改進實驗方法選用綠色化學(xué)試劑

盡量選用無毒無害的試劑, 這樣可最大限度地減少甚至避免實驗過程中產(chǎn)生的污染. 有機化學(xué)實驗基本操作訓(xùn)練所涉及熔點測定、蒸餾、折光率測定、重結(jié)晶、水蒸氣蒸餾等, 教材上指定的試劑都是萘、苯甲酸、甲醇、苯甲醛、呋喃甲醛、苯胺等有機化合物, 這些試劑都有不同程度的毒性, 而且有的氣味很難聞. 基本操作實驗的目的主要是訓(xùn)練學(xué)生的操作技能, 使學(xué)生熟悉各種操作的應(yīng)用范圍, 為此, 設(shè)計改進實驗試劑, 以無毒試劑、毒性較小的試劑或合成實驗的粗產(chǎn)品做基本操作訓(xùn)練的原料. 比如蒸餾實驗用水代替乙醇或者甲苯, 效果也非常好.

1. 6 生活化的化學(xué)

在中學(xué)化學(xué)實驗研究中, 我們利用生活中的物品和廢棄物設(shè)計了/ 實驗探究) ) ) 哪種物質(zhì)催化H2O2 分解制氧氣效果最好0、/ 自制水電解器探究水的組成0、/ 鑒別真假葡萄酒0、/ 尋找理想的天然酸堿指示劑0等實驗, 開拓了學(xué)生實驗探究式教學(xué)設(shè)計的思路. 如自制水電解器探究水的組成: 利用身邊的廢舊物品, 小組合作自制水電解器, 探究水的組成. 實驗材料是兩只大鐵釘( 用作電極) 、一個飲料瓶、橡皮塞、兩只小試管、銅導(dǎo)線、學(xué)生電源( 或用六節(jié)一號電池、或用6V 廢手機充電器代替) 、兩個五角的銅幣、線繩, 稀氫氧化鈉溶液( 8%) 或碳酸鈉溶液.

2 綠色化學(xué)教研成果

2. 1 促進了教師專業(yè)化發(fā)展

從1993 年微型實驗教學(xué)改革開始, 經(jīng)過多年的探究與實踐, 綠色化學(xué)理念已經(jīng)深深扎下了根, 在教學(xué)和管理中始終貫穿綠色化學(xué)理念, 形成了我們的特色和傳統(tǒng). 通過一系列的綠色化學(xué)教學(xué)改革和活動, 在綠色化學(xué)研究與實踐中形成了系列成果, 發(fā)表數(shù)十篇有價值的論文, 省級立項課題多項, 并獲河北省優(yōu)秀教學(xué)成果二等獎和三等獎等獎項, 教師綠色化學(xué)理念得到提升, 教研能力得到提高.2. 2 體現(xiàn)了新的育人觀在綠色化學(xué)探索與實踐中, 改變了學(xué)生的培養(yǎng)模式, 提升了學(xué)生的科學(xué)素質(zhì), 增強了探索與發(fā)現(xiàn)的意識和主動設(shè)計、組織的能力. 實驗中很多方案是學(xué)生自己設(shè)計的, 簡單儀器設(shè)備也是學(xué)生自己制作的, 學(xué)生們在綠色化實驗的不斷設(shè)計、實驗、改進、完善的過程中, 新想法、新手段和新成果不斷涌現(xiàn), 探究理念逐漸形成,創(chuàng)新能力和動手能力得到提高, 并能把這種創(chuàng)新理念應(yīng)用于今后學(xué)習(xí)和工作中.

2. 3 加強了綠色理念的推廣與普及