微波在有機(jī)合成中的應(yīng)用精選(九篇)

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第1篇：微波在有機(jī)合成中的應(yīng)用范文

關(guān)鍵詞：綠色有機(jī)合成 技術(shù)研究 化學(xué)

綠色有機(jī)化學(xué)的初衷是想從源頭上成功抵擋住污染。使人類在生活中，不使用、不生產(chǎn)有害物質(zhì)，并且在后期也不用再處理產(chǎn)生的廢物。真正做到從原料到產(chǎn)品的每一個(gè)步驟，每一種物質(zhì)都是安全無害的。

一、綠色有機(jī)過程中的溶劑綠色化

1.超臨界流體，這類流體的密度實(shí)際上是與液體相似的，但更確切的來說，這是一種擁有傳質(zhì)速率快，本身具備的一些物理性質(zhì)又對溫度等因素帶來的影響極為敏感，且粘度和擴(kuò)散速度又與氣體相似的，溫度和壓力都在臨界點(diǎn)以上的這樣一種流體。這種流體在有機(jī)化學(xué)的應(yīng)用方面能夠很好的控制反應(yīng)過程中活性，調(diào)控選擇性，成功實(shí)現(xiàn)反應(yīng)與分離能夠具有一體化的模式。

2.超臨界水作為超臨界流體中的代表被廣泛應(yīng)用在反應(yīng)中，因?yàn)槌R界水本身具有對一些氣體或是有機(jī)物的溶解能力，這是一般物質(zhì)無可取代的。除此之外，超臨界水同樣具有通過改變一些物理性質(zhì)來影響反應(yīng)速率，提高選擇性。例如可以通過改變密度、粘度和介電常數(shù)，以及調(diào)控溫度和壓力。綠色有機(jī)化學(xué)中，關(guān)于超臨界水的反應(yīng)有水解反應(yīng)、氧化反應(yīng)和重排反應(yīng)。應(yīng)用到現(xiàn)實(shí)中的有舊塑料的油化再降解。

3.離子液體，離子液體主要具有在熱的條件下仍然保持較高的穩(wěn)定性，且不易揮發(fā)，通過調(diào)節(jié)組成它的陰離子和陽離子可以達(dá)到調(diào)控溶解性的效果，其次，其酸度也可以通過調(diào)節(jié)成為強(qiáng)酸的特點(diǎn)。而在概念上，離子液體被定義為由陰陽離子構(gòu)成的，在接近室溫的環(huán)境中可以保持液態(tài)的液體。許多重要的有機(jī)化合反應(yīng)都用到了離子液體這一介質(zhì)。例如酯化反應(yīng)、聚合反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)和烷基化反應(yīng)。將離子溶液作為反應(yīng)中的介質(zhì)，有利于加速反應(yīng)的速率，使反應(yīng)始終保持在一個(gè)溫和的環(huán)境中。

4.水溶劑，水溶劑顧名思義就是將水作為有機(jī)反應(yīng)中的溶劑。因?yàn)槠浔旧砭哂械氖杷?yīng)對有機(jī)轉(zhuǎn)化的整個(gè)過程是十分有利的。例如在經(jīng)醛縮合反應(yīng)、Michael加成反應(yīng)、Diels-Alder反應(yīng)和Mannish反應(yīng)中，水溶劑就可以提高反應(yīng)的速度和整體的選擇性。另一方面，水本身作為一種安全無害且環(huán)保的物質(zhì)，逐漸的成為綠色有機(jī)化學(xué)研究中的熱點(diǎn)。水在化學(xué)反應(yīng)的過程中，不僅作為一種溶液參與其中，它也會(huì)影響反應(yīng)的進(jìn)程。經(jīng)過長期的研究和探索，我們發(fā)現(xiàn)水在某些極強(qiáng)的多元反應(yīng)中具有加速反應(yīng)的效果，并且具有易于分離的特點(diǎn)。

5.氯兩相體系，這種體系是由兩種溶劑構(gòu)成的，它們分別是普通有機(jī)溶劑和全氟溶劑。通常的情況下，如果溫度較低，全氟溶劑與其他的普通有機(jī)溶劑就很難相溶，在這種情況下就會(huì)形成氟相和有機(jī)相的兩相體系。而此時(shí)如果外界的環(huán)境溫度上升，全氟溶劑則可以很好的與普通溶劑相溶，我們將這種溶解度隨著溫度急劇上升的情況稱為形成單一相。這種現(xiàn)象能夠更有利于為有機(jī)反應(yīng)提供均相條件。同時(shí)，隨著反應(yīng)的結(jié)束，溫度的降低，體系也會(huì)自然的恢復(fù)到兩相體系。

綠色化學(xué)中的氟兩相體系的應(yīng)用也有許多，其中也分為兩種，作為有機(jī)反應(yīng)介質(zhì)和催化劑作用。作為催化劑參與的反應(yīng)有，烯烴的氫甲酞化反應(yīng)和硼氫化反應(yīng)、Diels-Alder反應(yīng)、烯丙位取代反應(yīng)和氧化反應(yīng)。而作為有機(jī)介質(zhì)參與的反應(yīng)有硝化反應(yīng)、Swern氧化反應(yīng)和Hosomic-Sakurai反應(yīng)。

二、綠色有機(jī)合成中的催化劑綠色化

1.固體酸催化劑，固體酸催化劑是指金屬鹽催化劑，金屬氧化物催化劑和分子篩和雜多酸催化劑的總稱。并且其本身也具有活性高，選擇性強(qiáng)，反應(yīng)后的產(chǎn)物易于分離而且也可以多次循環(huán)利用，這體現(xiàn)了綠色化學(xué)的主旨。

2.金屬催化劑，有機(jī)金屬配合物催化劑、金屬氧化物催化劑和金屬Pd催化劑同屬于金屬催化劑。我們通過實(shí)驗(yàn)證明了金屬催化劑能夠提升催化的速率，使用浸漬法獲取1%的的Pd/Mgo，這將作為反應(yīng)中的非均相催化劑，將不同性質(zhì)的醇氧化，我們可以發(fā)現(xiàn)此催化劑具有使反應(yīng)條件溫和的特點(diǎn)。

3.酶催化劑，酶曾被許多人認(rèn)為是化學(xué)反應(yīng)中一種快速且專一的催化劑，近年來，酶在有機(jī)化學(xué)中的應(yīng)用日見廣泛，人們已經(jīng)將它高效立體且具有靈活選擇性的性能應(yīng)用在有機(jī)化合物的合成中了，此外，酶還具有水解活性高的特點(diǎn)。

三、綠色有機(jī)合成過程中的合成方法的綠色化

1.用物理方法來促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)，物理中的光、電和熱這三種要素在化學(xué)有機(jī)反應(yīng)中占有重要地位，也是我們在綠色有機(jī)合成方面的研究方向之一。例如利用微波爐的微波來促進(jìn)反應(yīng)速率的例子比比皆是。微波輻射條件不僅可以提升有機(jī)反應(yīng)中的反應(yīng)速率，也能夠提升產(chǎn)品的純度。在Diels-Alder反應(yīng)中，微波輻射技術(shù)就被成功應(yīng)用。除此之外，還有加成反應(yīng)和雜環(huán)化合物的合成也作用了此項(xiàng)技術(shù)。例如在進(jìn)行Diels-Alder成環(huán)反應(yīng)實(shí)驗(yàn)時(shí)，用100w的微波加熱五到二十五分鐘，產(chǎn)率可以高達(dá)79%到90%，而用普通的方式加熱，三個(gè)小時(shí)內(nèi)僅可產(chǎn)生25%到60%，除了產(chǎn)率高這一特點(diǎn)外，微波方式還具有高選擇性和條件溫和的特點(diǎn)。另外，除了微波技術(shù)，超聲波的空化功能也可以減少廢物的排放，降低能量的損耗。

2.串聯(lián)反應(yīng)，綠色化學(xué)提倡減少能耗，避免污染。但我們的實(shí)驗(yàn)過程中經(jīng)常會(huì)遇到提純或是分離一個(gè)分子的步驟過于繁瑣，不利于經(jīng)濟(jì)和環(huán)保。因此，我們有必要考慮串聯(lián)反應(yīng)在有機(jī)化學(xué)中的應(yīng)用，當(dāng)前串聯(lián)反應(yīng)已經(jīng)被應(yīng)用在了不對稱合成和雜環(huán)化合物的合成過程之中，串聯(lián)效應(yīng)針對光學(xué)效應(yīng)的產(chǎn)物和分子具有特殊的優(yōu)越性。

四、總結(jié)

綠色有機(jī)合成化學(xué)逐漸成為了人們生產(chǎn)、生活，化學(xué)學(xué)科理論和實(shí)際發(fā)展中的必然選擇。隨著時(shí)代的不斷進(jìn)步，綠色有機(jī)合成化學(xué)也是我國工業(yè)化領(lǐng)域的大勢所趨，綠色化學(xué)除了要做到溶液綠色化，催化劑綠色化，合成方法綠色化之外，還行應(yīng)用各項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)，將綠色化學(xué)發(fā)展到各個(gè)領(lǐng)域之中去，尤其是基因工程，細(xì)胞工程和微生物工程。同時(shí)引導(dǎo)一些新興技術(shù)的發(fā)展，例如微波技術(shù)和超聲波技術(shù)，達(dá)到綠色化學(xué)的多領(lǐng)域全面發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]劉雪暖，李玉秋.反應(yīng)精餾技術(shù)的研究現(xiàn)狀及其應(yīng)用[J].中國化工產(chǎn)業(yè)，2011（08）.

第2篇：微波在有機(jī)合成中的應(yīng)用范文

關(guān)鍵詞：微波反應(yīng)器； 扁桃酸； 合成

1.實(shí)驗(yàn)部分

1.1實(shí)驗(yàn)原理

扁桃酸又名苦杏仁酸或α-羥基苯乙酸，是一種重要的醫(yī)藥和染樸合成中間體，在生物和化學(xué)合成中有著廣泛的應(yīng)用。是合成頭抱類抗生素、血管擴(kuò)張藥環(huán)扁桃酸酯和尿路消毒劑扁桃酸烏洛托品的重要原料。扁桃酸是一種手性分子，其單一對映異構(gòu)體在藥效上存在較大差異.各國對手性藥物管理日益嚴(yán)格，許多國家明確規(guī)定手性藥物不能以消旋體形式上市。同時(shí)，光學(xué)活性的扁桃酸具有很好的生物分解性，是合成許多手性藥物的重要中間體。例如，R-扁桃酸用于頭袍菌類系列抗生素經(jīng)節(jié)四哩頭抱菌素的側(cè)鏈修飾劑，S-扁桃酸是合成用于治療尿急、尿頻和尿失禁藥物52奧昔布寧的前體原料。手性扁桃酸還是一種重要的外消旋體拆分試劑。

扁桃酸合成主要有三種方法。

1）苯甲醛氧化法

由苯甲醛經(jīng)過與氰化物反應(yīng)，得到經(jīng)基苯乙氰，然后直接水解，就可以得到扁桃酸.此法存在收率和純度都較低，純化難，使用劇毒的氰化物，污染較大等缺點(diǎn)，已逐漸被淘汰。

2）苯乙酮衍生法

通過苯乙酮氯代成α，α’-二氯苯乙酮，然后水解得到扁桃酸，該路線每一步溶劑使用量都較大，成本較高。

3）相轉(zhuǎn)移催化法

在扁桃酸的合成上，人們一直在探索改進(jìn)合成方法。其中相轉(zhuǎn)移催化法是近年來發(fā)展的一種新方法，該方法條件溫和，操作簡單，催化劑一般情況下可以循環(huán)使用.如果用手性的相轉(zhuǎn)移催化劑催化，可以得到單一對映體的扁桃酸。但是，通常的化學(xué)合成法得到的大多數(shù)是扁桃酸的外消旋體，如果要得到某?構(gòu)型手性的扁桃酸，需要對其進(jìn)行拆分。常用的拆分外消旋扁桃酸的方法有非對映體鹽結(jié)晶拆分法，萃取拆分法.

扁桃酸的合成常采用相轉(zhuǎn)移催化法，即在季銨鹽等相轉(zhuǎn)移催化劑存在下，由氯仿與濃氫氧化鈉溶液作用，生成三氯甲基負(fù)離子，并在有機(jī)相中生成活潑中間體二氯卡賓，再與苯甲醛的羰基進(jìn)行加成、重排、水解得扁桃酸。此法產(chǎn)率雖然較高，但是存在著反應(yīng)不易控制、反應(yīng)時(shí)間長等不足。用微波反應(yīng)器以苯甲醛、氯仿為原料，以氫氧化鈉為堿劑，芐基三乙胺（TEBA）為相轉(zhuǎn)移催化劑合成了扁桃酸。通過單因素實(shí)驗(yàn)和正交實(shí)驗(yàn)研究了各反應(yīng)因素對產(chǎn)率的影響，確定了最佳反應(yīng)條件：苯甲醛與氯仿摩爾比12，芐基三乙胺0.003 mol，40%氫氧化鈉，反應(yīng)溫度65℃，在此條件下，扁桃酸的產(chǎn)率可達(dá)80.3%。

1.2儀器與試劑

微波反應(yīng)器，傅立葉變換紅外光譜儀，圓底燒瓶；苯甲醛、氯仿、氫氧化鈉、氯化芐基三乙胺、乙醚、濃硫酸、甲苯等均為分析純。

1.3 實(shí)驗(yàn)操作

1.3.1 合成扁桃酸

準(zhǔn)確稱量30mL苯甲醛、60mL氯仿、TEBA 2.2g，，裝人500ml圓底燒瓶中，安裝攪拌器、恒壓滴液漏斗裝置，置于微波反應(yīng)器中，當(dāng)溫度升至65℃時(shí)，開始滴加35%氫氧化鈉溶液90 mL，滴加完后繼續(xù)在65℃反應(yīng)30min。停止反應(yīng)后，將反應(yīng)混合物倒人盛有500 mL蒸餾水的燒杯中，使固體完全溶解，轉(zhuǎn)移到分液漏斗中分去下層氯仿層，然后用乙醚萃取2次（2×75 mL），合并乙醚層。用50%的硫酸酸化至pH=2，再用（2×100 mL）乙醚萃取2次，萃取液合并后用無水硫酸鎂干燥，蒸去乙醚，得到微黃色的固體產(chǎn)物，粗產(chǎn)物置入250mL燒瓶，配置回流冷凝管，用甲苯進(jìn)行重結(jié)晶，得白色晶體，稱重，計(jì)算產(chǎn)率。在揮發(fā)油提取器中加人5mL石油醚。然后微波加熱2h，設(shè)定溫度105℃左右，至回流速度為每秒1到2滴。蒸餾至溜出液不再渾濁為止，收集溜出液，得淡黃色透明液體。

1.3.2 扁桃酸鑒定

2.結(jié)果與討論

2.1單因素實(shí)驗(yàn)

2.1.1 反應(yīng)物摩爾比對產(chǎn)率的影響苯甲醛0.05 mol，TEBA0.002 mol，微波反應(yīng)器加熱，改變氯仿的量，考察反應(yīng)物摩爾比對產(chǎn)率的影響，結(jié)果見表1。

從表1可以看出，反應(yīng)物摩爾比1：2.2時(shí)產(chǎn)率最高，之后有所降低。這是因?yàn)椋悍磻?yīng)物氯仿的增加有利于反應(yīng)的進(jìn)行，因而產(chǎn)率增高；但當(dāng)氯仿的加入量過大時(shí)，一方面可促使副反應(yīng)的發(fā)生，另一方面會(huì)增大扁桃酸在后處理中的損失。故苯甲醛和氯仿的摩爾比以1：2較為適宜。

2.1.2 催化劑用量對產(chǎn)率的影響

從表2可以看出，增加催化劑的用量可以提高扁桃酸的收率，但當(dāng)催化劑用量過多時(shí)反應(yīng)不易控制，且副產(chǎn)物較多，從而導(dǎo)致產(chǎn)率降低，所以合適的催化劑用量應(yīng)為0.003mol。

3 結(jié)語

用微波反應(yīng)器以苯甲醛、氯仿為原料，以氫氧化鈉為堿劑，芐基三乙胺（TEBA）為相轉(zhuǎn)移催化劑合成了扁桃酸。通過單因素實(shí)驗(yàn)和正交實(shí)驗(yàn)研究了各反應(yīng)因素對產(chǎn)率的影響，確定了最佳反應(yīng)條件：苯甲醛與氯仿摩爾比1：2，芐基三乙胺0.003 mol，35%氫氧化鈉，氫氧化鈉作堿劑，反應(yīng)溫度65℃，此條件下扁桃酸產(chǎn)率達(dá)到80.3%。本方法節(jié)省能源、節(jié)約時(shí)間、產(chǎn)率高、設(shè)備腐蝕小、“三廢”少，符合綠色化學(xué)的發(fā)展方向。

參考文獻(xiàn)

[1] 金欽漢，戴樹珊，黃卡瑪. 微波化學(xué)[M]. 北京：科學(xué)出版社，1999.

第3篇：微波在有機(jī)合成中的應(yīng)用范文

1.0h，產(chǎn)物收率達(dá)96％以上。

關(guān)鍵詞：SO3/γAl2O3-；固體酸催化劑；環(huán)己酮；乙二醇；環(huán)己酮乙二醇縮酮

醛或酮和醇縮合生成縮醛或縮酮，在工業(yè)上占有重要的位置，在有機(jī)合成中常用來保護(hù)羰基和羥基或作為有機(jī)合成中間體〔1〕，有些縮酮還是食用香料〔2〕。其反應(yīng)原理為：以醇為原料，在酸性催化劑作用下，與醛或酮發(fā)生親核加成反應(yīng)，首先生成半縮醛或半縮酮，進(jìn)而生成縮醛或縮酮〔1〕。

環(huán)己酮與乙二醇縮合而成的環(huán)己酮乙二醇縮酮是一種重要的有機(jī)合成中間體及特殊反應(yīng)溶劑，具有花木、薄荷香味，且香味柔和，有較好的定香作用，作為香料用于日用香精和食品香精中〔3〕。其合成方法是以環(huán)己酮和乙二醇為原料，在酸性催化劑作用下，加熱生成。傳統(tǒng)的催化劑為液體無機(jī)酸，如H2SO43，HCl，H3PO4等〔4〕，此法具有工藝成熟，催化劑易得等優(yōu)點(diǎn)，但存在設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，產(chǎn)物復(fù)雜和具有三廢污染等缺點(diǎn)。近年來國內(nèi)研究替代無機(jī)酸為催化劑合成環(huán)己酮乙二醇縮酮的文獻(xiàn)報(bào)道很多，如使用無機(jī)酸鹽〔5-6〕、Lewis酸〔7〕、沸石〔8〕、雜多酸〔9-10〕、固體超強(qiáng)酸〔11〕等作為催化劑，對環(huán)己酮乙二醇縮酮具有良好的催化活性。姚瑞平等合成SO3/γAl2O3-固體酸催化劑，其強(qiáng)酸位的酸強(qiáng)度稍弱于傳統(tǒng)的固體超強(qiáng)酸SO42-/γ-Al2O3，但要略強(qiáng)于HZSM-5〔12〕。本文采用該固體酸做催化劑，合成環(huán)己酮乙二醇縮酮，與其他催化劑相比，具有催化活性好，產(chǎn)品收率高，制備容易等特點(diǎn)。是一種值得推廣的固體酸催化劑。同時(shí)，也值得工業(yè)生產(chǎn)借鑒。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1試劑與儀器

美國Varian FTS-700紅外光譜儀；WAY-2S型阿貝折光儀（上海精科儀器公司）；JJ-1型大功率電動(dòng)攪拌器（江蘇國華儀器廠），

環(huán)己酮（CP.），上海試劑四廠；乙二醇（CP.），無錫試劑廠；環(huán)己烷（AR.），上海市試劑廠；無水硫酸鎂（AR.），中國醫(yī)藥集團(tuán)上

?；瘜W(xué)試劑公司。γ-Al2O3、SO3/γAl2O3-自制。

1.2 催化劑的制備

SO3/γAl2O3-固體酸催化劑參照文獻(xiàn)〔12〕方法制備。

1.3 環(huán)己酮乙二醇縮酮的合成

在100mL三口燒瓶中加入環(huán)己酮20.8mL（0.20mol）和乙二醇7.8 mL（0.28mol）及環(huán)己烷10mL，再加入自制的SO3/γAl2O3-固體酸催化劑0.5g。安裝攪拌裝置和帶分水器的回流冷凝裝置及溫度計(jì)，分水器中事先加入略低于支管1－2mm的環(huán)己烷。緩慢加熱，回流分水，大約1.0h以后，無水分出。停止加熱，稍冷后，分出燒瓶中的催化劑和分水器中的水層并稱量分出的水量，計(jì)算轉(zhuǎn)化率。將有機(jī)層合并，用無水硫酸鎂干燥。蒸餾出前餾分，回收環(huán)己烷。再收集174-180℃餾分，得無色透明具有一定果香味的液體，即為環(huán)己酮乙二醇縮酮。測其折光率和紅外光譜。稱量計(jì)算收率。

1.4 產(chǎn)物的分析與結(jié)構(gòu)表征

按本法合成的環(huán)己酮乙二醇縮酮精制產(chǎn)品為無色透明液體，具有水果香味。折光率n20D為1.4582，與文獻(xiàn)〔13〕值（n20D為1.4583）基本一致。紅外光譜測定結(jié)果如下：δC-H=2938、2863cm－1，為C-H的伸縮振動(dòng)吸收峰；νC-H=1451、1367 cm－1，為C-H的彎曲振動(dòng)吸收峰；δC-O=1162、1101 cm－1，為醚鍵C-O的伸縮振動(dòng)吸收峰；未見醇和醛的吸收峰。結(jié)果與文獻(xiàn)〔5〕譜圖相吻合。證明本實(shí)驗(yàn)所得產(chǎn)品為環(huán)己酮乙二醇縮酮。

2 結(jié)果與討論

2.1 催化劑用量對環(huán)己酮乙二醇縮酮收率的影響

催化劑在縮酮合成中起著至關(guān)重要的作用。固定環(huán)己酮20.8mL（0.20mol），乙二醇6.7mL（0.24mol），環(huán)己烷10mL，回流時(shí)間

1.0h，等因素不變。改變催化劑SO3/γAl2O3-固體酸的量，以考察SO3/γAl2O3-固體酸催化劑的用量對環(huán)己酮乙二醇縮酮收率的影響，結(jié)果見表1。

由表1可以看出，只要加入少量催化劑，反應(yīng)即可進(jìn)行，可見SO3/γAl2O3-固體酸對該反應(yīng)具有良好的催化活性。當(dāng)催化劑用量在0.5g以前，隨著催化劑的增加，產(chǎn)品收率顯著提高，當(dāng)達(dá)到0.5g時(shí)，產(chǎn)品收率迅速達(dá)到97.7％，隨后，隨著催化劑的增加，產(chǎn)品收率提高不顯著，所以，取催化劑用量0.5g為適宜。

2.2 酮醇摩爾比對產(chǎn)品收率的影響

反應(yīng)物的摩爾比對收率有很大的影響。固定環(huán)己酮20.8mL（0.20mol），催化劑0.5g，改變乙二醇的量，其他條件同

1.3。以考察環(huán)己酮和乙二醇的摩爾比環(huán)己酮乙二醇縮酮收率的影響，其結(jié)果見表2。

從表2可以看出，隨著環(huán)己酮與乙二醇摩爾比的增加，產(chǎn)品收率明顯提高，當(dāng)達(dá)到

1.0：

1.2時(shí)，達(dá)到最高97.7％，以后增加繼續(xù)增加酮醇摩爾比，收率有所下降，可能是由于乙二醇分子間脫水生成二氧六環(huán)緣故。因此，最佳摩爾比選擇n（環(huán)己酮）：n（乙二醇）＝

1.0：

1.2為宜。

2.3 回流反應(yīng)時(shí)間對縮酮收率的影響

回流反應(yīng)時(shí)間同樣是影響縮酮收率的一個(gè)重要因素。改變回流反應(yīng)時(shí)間，其他條件同1.3考察反應(yīng)時(shí)間對反應(yīng)收率的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表3。

表3數(shù)據(jù)表明，回流反應(yīng)時(shí)間短，反應(yīng)不充分，當(dāng)反應(yīng)時(shí)間1.0h時(shí)，收率最高，達(dá)到97.7％，1.25h后，再增加反應(yīng)時(shí)間，收率反而降低，這是由于隨著反應(yīng)時(shí)間的增加，副反應(yīng)也會(huì)增多，產(chǎn)品收率自然會(huì)降低緣故。固取回流時(shí)間

1.0h為適宜。

2.4 帶水劑用量對產(chǎn)品收率的影響

帶水劑可以利用共沸蒸餾代出反應(yīng)生成的水，使反應(yīng)向生成縮酮的方向進(jìn)行。改變帶水劑環(huán)己烷用量，其他條件同1.3，以考察帶水劑環(huán)己烷的用量對產(chǎn)品收率的影響。結(jié)果見表4。

帶水劑加入的多少，將影響反應(yīng)體系的溫度。加入的少，使反應(yīng)體系溫度升高，這也帶來副反應(yīng)速度的增加；加入過多，則降低反應(yīng)溫度，使反應(yīng)進(jìn)行的不完全或者降低反應(yīng)速度。由表4數(shù)據(jù)可知，帶水劑環(huán)己烷的用量以10mL為宜。

2.5 重現(xiàn)性實(shí)驗(yàn)

為了驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)論，采用以上優(yōu)化條件進(jìn)行了5次平行實(shí)驗(yàn)。結(jié)果見表5。

由表5可以看出，在所選最佳工藝條件下，環(huán)己酮乙二醇縮酮收率在97.0％以上，說明該工藝條件收率高，重現(xiàn)性好，所選條件是可信的。

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3 結(jié)論

a、SO3/γAl2O3-固體酸對催化合成環(huán)己酮乙二醇縮酮具有很好的催化活性，最佳工藝條件為：環(huán)己酮20.8mL（0.20mol），n（環(huán)己酮）：n（乙二醇）＝1.0：1.2，SO3/γAl2O3-固體酸0.5g，環(huán)己烷10mL，反應(yīng)回流時(shí)間1h，產(chǎn)品收率可達(dá)97％以上。

b、SO3/γAl2O3-固體酸與其他催化劑相比，對于合成環(huán)己酮乙二醇縮酮具有催化活性好，產(chǎn)品收率高等特點(diǎn)，對于工業(yè)合成該類化合物具有一定指導(dǎo)意義。

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第4篇：微波在有機(jī)合成中的應(yīng)用范文

關(guān)鍵詞：綠色化學(xué)；有機(jī)化學(xué)；有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2014）13-0049-03

我校是少數(shù)民族高等院校，絕大部分學(xué)生來自于偏遠(yuǎn)少數(shù)民族地區(qū)，為少數(shù)民族地區(qū)經(jīng)濟(jì)、文化、教育、科技的可持續(xù)性發(fā)展培養(yǎng)優(yōu)秀人才是學(xué)校的光榮使命。進(jìn)入21世紀(jì)后，高等教育的培養(yǎng)目標(biāo)已不再是單純的專業(yè)技術(shù)人才，而是要有高度的社會(huì)責(zé)任感、優(yōu)秀的專業(yè)技術(shù)素質(zhì)、較高的環(huán)境意識(shí)、能把問題放在社會(huì)環(huán)境中綜合考慮的高素質(zhì)人才?！队袡C(jī)化學(xué)》和《有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)》是我校化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院、生科院和藥學(xué)院三個(gè)學(xué)院多個(gè)本科專業(yè)的基礎(chǔ)必修課，其重要性毋庸置疑。有機(jī)化學(xué)理論知識(shí)的系統(tǒng)掌握和有機(jī)實(shí)驗(yàn)技能的提高將為學(xué)生后續(xù)專業(yè)課程的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)，綠色化學(xué)教育作為有機(jī)化學(xué)的一項(xiàng)重要的研究內(nèi)容，應(yīng)該體現(xiàn)在它的教學(xué)內(nèi)容和課程體系改革中。用綠色化模式對傳統(tǒng)有機(jī)化學(xué)教學(xué)進(jìn)行改革，在教學(xué)中滲透綠色化學(xué)思想既能提高有機(jī)化學(xué)教學(xué)效果，也有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣培養(yǎng)其創(chuàng)造力，增強(qiáng)他們的環(huán)保意識(shí)，使他們畢業(yè)后能更好地為民族地區(qū)的發(fā)展服務(wù)。我們有機(jī)教研室近年來承擔(dān)了本校三院多個(gè)專業(yè)的所有有機(jī)化學(xué)及實(shí)驗(yàn)的教學(xué)工作，在教學(xué)實(shí)踐中結(jié)合學(xué)生自身特點(diǎn)和各個(gè)專業(yè)需要，對傳統(tǒng)有機(jī)化學(xué)進(jìn)行綠色化模式的改革，取得了良好的教學(xué)效果。

一、有機(jī)理論教學(xué)內(nèi)容綠色化模式的探討

把綠色化學(xué)的理念貫穿于有機(jī)化學(xué)教學(xué)中，教學(xué)內(nèi)容體現(xiàn)了綠色化學(xué)的新內(nèi)容和新成果。教師在理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)等方面，讓學(xué)生了解綠色化學(xué)，樹立起綠色意識(shí)。有機(jī)化學(xué)的教學(xué)要盡可能地反映時(shí)展的特色，進(jìn)入21世紀(jì)后為保護(hù)人類生存環(huán)境的需要，綠色化學(xué)技術(shù)已成為當(dāng)前有機(jī)化學(xué)的熱點(diǎn)和前沿之一，其研究內(nèi)容涉及再生的原料、溶劑、催化劑、試劑、設(shè)計(jì)安全的化學(xué)品及綠色合成方法等，因此在有機(jī)化學(xué)理論教學(xué)過程中有必要結(jié)合講授內(nèi)容適時(shí)地增加環(huán)境保護(hù)、綠色化學(xué)方面的知識(shí)以適應(yīng)新世紀(jì)的要求。針對近年來基礎(chǔ)有機(jī)化學(xué)教學(xué)學(xué)時(shí)縮短的背景（如我?；瘜W(xué)專業(yè)有機(jī)化學(xué)從108學(xué)時(shí)縮短至96學(xué)時(shí)，有機(jī)實(shí)驗(yàn)從72學(xué)時(shí)縮短至60學(xué)時(shí)），在有機(jī)化學(xué)理論課的教學(xué)中全方位多視角地講授綠色化學(xué)已不太現(xiàn)實(shí)，我們的策略是在滿足有機(jī)化學(xué)教學(xué)的基本前提下，將綠色化學(xué)的內(nèi)容有機(jī)地融入到傳統(tǒng)的教學(xué)內(nèi)容中，涉及綠色化學(xué)方面知識(shí)及時(shí)地進(jìn)行適當(dāng)?shù)闹R(shí)更新和思維的拓展，教學(xué)時(shí)間比較靈活，多則5～8分鐘，少則2分鐘，不會(huì)對原本緊張的教學(xué)時(shí)間造成沖擊，還能使課程內(nèi)容豐富具有活力[1]。我?；瘜W(xué)專業(yè)有機(jī)化學(xué)所用教材是胡宏紋院士編寫的《有機(jī)化學(xué)》（第三版），我們在講到鹵代烷時(shí)會(huì)引出制冷劑氟里昂在光照條件下會(huì)破壞大氣層中的臭氧平衡的實(shí)例，如果失去臭氧層的保護(hù)，照射到地面的太陽光紫外線增強(qiáng)，其中波長為240～329納米的紫外線對生物細(xì)胞具有很強(qiáng)的殺傷作用，對生物圈中的生態(tài)系統(tǒng)和各種生物，包括人類，都會(huì)產(chǎn)生不利的影響，因此生成綠色環(huán)保的制冷劑是勢在必行的。在講解Diels-Alder反應(yīng)的特點(diǎn)時(shí)，讓學(xué)生了解到該反應(yīng)不僅產(chǎn)率高，而且其原子利用率達(dá)到了100%，無廢棄物生成，符合綠色化學(xué)的要求是合成環(huán)狀化合物的重要方法之一，進(jìn)一步引申除了D-A等加成反應(yīng)外，重排反應(yīng)的原子利用率也能達(dá)到了100%，另外取代反應(yīng)、消除反應(yīng)也是符合原子經(jīng)濟(jì)性原則的有機(jī)反應(yīng)。在芳烴的講授中我們會(huì)告誡學(xué)生汽車的尾氣及香煙燃燒的煙霧中都含有致癌作用的稠環(huán)芳烴苯并芘，含多鹵代芳烴的農(nóng)藥，除草劑在自然環(huán)境中難降解，毒性大，長期使用會(huì)對環(huán)境和生態(tài)產(chǎn)生不可逆轉(zhuǎn)的影響，倡導(dǎo)學(xué)生選擇綠色生活方式，樹立綠色環(huán)境意識(shí)，做到人與自然和諧共處。由于綠色化學(xué)的內(nèi)容包含化學(xué)及其相關(guān)學(xué)科先進(jìn)的思想理念和新穎的科技成果，教師通過這種在恰當(dāng)?shù)闹R(shí)點(diǎn)中滲透綠色化學(xué)的模式，有利于調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)有機(jī)化學(xué)的興趣，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造力。

二、有機(jī)實(shí)驗(yàn)綠色化模式的探討

有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)對學(xué)生科學(xué)思維、動(dòng)手能力和創(chuàng)新意識(shí)的培養(yǎng)起著重要作用，但大部分有機(jī)實(shí)驗(yàn)都會(huì)產(chǎn)生污染，這些污染主要是實(shí)驗(yàn)過程中產(chǎn)生的一些有臭味有毒或有腐蝕性的副產(chǎn)物、反應(yīng)中需要使用的部分有毒的試劑和溶劑、反應(yīng)結(jié)束后對產(chǎn)物進(jìn)行后處理時(shí)產(chǎn)生的污染物等。對這些污染物處理不當(dāng)，常常會(huì)使有機(jī)實(shí)驗(yàn)室甚至整層樓中充滿了有刺激性氣味的有毒性氣體，毒害師生的健康，污染環(huán)境，這就要求教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中既要科學(xué)、直觀地展示實(shí)驗(yàn)所要達(dá)到的目的，又要盡量減少實(shí)驗(yàn)過程中有毒試劑的用量，提高試劑的利用效率，減少對環(huán)境的污染[2，3]。針對這些問題，筆者所在教學(xué)團(tuán)隊(duì)在結(jié)合本校實(shí)際情況對有機(jī)實(shí)驗(yàn)的綠色化模式進(jìn)行了一些有益的探索和實(shí)踐，取得了良好的效果，現(xiàn)將這些探索和實(shí)踐總結(jié)如下。

1.有機(jī)實(shí)驗(yàn)教材建設(shè)綠色化。有機(jī)實(shí)驗(yàn)要體現(xiàn)基礎(chǔ)與前沿、經(jīng)典與現(xiàn)代的有機(jī)結(jié)合；改造傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)技術(shù)方法，加強(qiáng)綜合性、設(shè)計(jì)性與創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，為了使學(xué)生在接受部分綠色化學(xué)理論的同時(shí)掌握綠色化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作技能，培養(yǎng)綠色化學(xué)情感，2010年羅冬冬老師主編的《有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)》化學(xué)工業(yè)出版社正式出版并選做為我校三個(gè)學(xué)院多個(gè)專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教材。教材自始至終貫穿著綠色化學(xué)的理念，精心選擇實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，優(yōu)選實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，刪去部分對師生健康影響大、對環(huán)境毒害大、對有機(jī)實(shí)驗(yàn)基本操作訓(xùn)練作用較小的制備實(shí)驗(yàn)，對一些污染大的合成制備實(shí)驗(yàn)選擇以水或離子性溶液等可重復(fù)再生型的溶劑進(jìn)行制備，引入微波輔助加熱等新技術(shù)或新的合成路線，教材采用微量及半微量實(shí)驗(yàn)，新型的微量及半微量實(shí)驗(yàn)試劑的用量比傳統(tǒng)的有機(jī)實(shí)驗(yàn)的試劑用量減半甚至更多，這樣在保障實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果的前提下，不僅可以節(jié)約實(shí)驗(yàn)用的試劑、降低實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)、縮短實(shí)驗(yàn)所需的反應(yīng)時(shí)間，還減少了污染物質(zhì)的排放，更加降低了治理污染的難度。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容豐富且綠色化，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容不僅包含傳統(tǒng)的有機(jī)合成實(shí)驗(yàn)，也有部分天然產(chǎn)物的提取和分離實(shí)驗(yàn)[4]。

2.實(shí)驗(yàn)規(guī)劃綠色化。我們在學(xué)生單人單組進(jìn)行有機(jī)實(shí)驗(yàn)，保證實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量的基礎(chǔ)上，對有機(jī)實(shí)驗(yàn)整體規(guī)劃，在積極開展微量或半微量實(shí)驗(yàn)教學(xué)的同時(shí)，合理規(guī)劃有機(jī)實(shí)驗(yàn)順序，盡量做到從簡單合成向系列化多步合成過渡，使合成產(chǎn)物循環(huán)使用，實(shí)現(xiàn)零排放。例如我們在第一學(xué)期的合成實(shí)驗(yàn)中合成的苯甲酸乙酯經(jīng)無水處理后可以作為原料用于下學(xué)期的三苯基甲醇的合成實(shí)驗(yàn)中，高年級(jí)學(xué)生合成的產(chǎn)物乙酰苯胺可以作為低年級(jí)學(xué)生練習(xí)重結(jié)晶操作的原料，正溴丁烷作為烷基化試劑用于化學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)中。

3.實(shí)驗(yàn)過程綠色化。反應(yīng)條件如反應(yīng)溫度、試劑、溶劑或某些反應(yīng)中帶水劑的選擇是實(shí)驗(yàn)過程是否達(dá)到綠色化的關(guān)鍵之一。如在正溴丁烷的合成實(shí)驗(yàn)中回流時(shí)溫度過高會(huì)使正丁醇炭化，正溴丁烷產(chǎn)率降低，還會(huì)增加污染環(huán)境的酸性尾氣二氧化硫，單質(zhì)溴和溴化氫的生成，需要學(xué)生通過調(diào)節(jié)電壓控制回流速度以1～2滴/秒，以避免產(chǎn)生大量酸性尾氣；反應(yīng)結(jié)束后還要冷卻5～10分鐘后才能關(guān)掉冷凝水管拆去尾氣吸收裝置。在國內(nèi)大多數(shù)有機(jī)實(shí)驗(yàn)教材中環(huán)己酮的制備是通過重鉻酸鉀的硫酸溶液氧化環(huán)己醇而得，這種方法中硫酸用量較大，生成的鉻離子污染環(huán)境，后處理煩瑣，蘇州大學(xué)郭曉稚等報(bào)道了用綠色氧化劑H2O2代替鉻酸制備環(huán)己酮的方法[5]；苯甲酸乙酯的合成中使用的帶水劑是苯，由于苯的毒性較大，有文獻(xiàn)[6]報(bào)道了其合成的改進(jìn)方法用環(huán)己烷代替致癌帶水劑苯，可以采用對比實(shí)驗(yàn)教學(xué)法分別用鉻酸、苯等傳統(tǒng)氧化劑、帶水劑和H2O2、環(huán)己烷等綠色試劑來合成環(huán)己酮和苯甲酸乙酯，使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中能直觀感受到這些方法的本質(zhì)區(qū)別，通過相互交流，加強(qiáng)對綠色化學(xué)理念的理解。實(shí)驗(yàn)過程綠色化的另一個(gè)重要方面是對實(shí)驗(yàn)廢棄物的妥善處理，有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的廢棄物主要是實(shí)驗(yàn)過程中產(chǎn)生的一些有臭味有毒或有腐蝕性的副產(chǎn)物、反應(yīng)結(jié)束后對產(chǎn)物進(jìn)行后處理時(shí)產(chǎn)生的污染物等，我們的方法是學(xué)生能自己處理的廢棄物就讓其自行處理后排放，不能自己處理的就收集與表明成分的廢液桶中集中處理，如在正溴丁烷的制備中吸收尾氣的氫氧化鈉溶液就可以中和洗滌正溴丁烷中雜質(zhì)的濃硫酸。有機(jī)溶劑如苯、乙醚、乙醇等則分別回收到指定容器中，經(jīng)重新蒸餾純化后可重新使用，這樣既可以培養(yǎng)學(xué)生綠色化學(xué)思想，還可以節(jié)約資源，減少化學(xué)品的排放。

綠色化學(xué)的基本思想是利用一系列原理來降低或消除化工產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)及應(yīng)用中有害物質(zhì)的使用和產(chǎn)生的科學(xué)。綠色化學(xué)理念體現(xiàn)了現(xiàn)代化學(xué)理論與社會(huì)的相互聯(lián)系，從綠色化學(xué)的角度審視傳統(tǒng)的有機(jī)理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)，給基礎(chǔ)有機(jī)化學(xué)教學(xué)改革，更新教師的知識(shí)結(jié)構(gòu)來提高有機(jī)化學(xué)教學(xué)效果提供了切入點(diǎn)。我們要用節(jié)約能源和防治污染的觀點(diǎn)去重新審視和改革傳統(tǒng)的有機(jī)化學(xué)理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)，把綠色化學(xué)和原子經(jīng)濟(jì)反應(yīng)的理念引入到有機(jī)化學(xué)理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，改變傳統(tǒng)的教學(xué)和實(shí)踐脫節(jié)的困境，培養(yǎng)學(xué)生愛護(hù)資源保護(hù)環(huán)境的意識(shí)，最終從源頭上解決環(huán)境與生態(tài)的困境，可以達(dá)到提高有機(jī)化學(xué)理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)的質(zhì)量的目的，為經(jīng)濟(jì)相對落后的民族地區(qū)輸送德才兼?zhèn)涞母咚刭|(zhì)人才，為少數(shù)民族地區(qū)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展做貢獻(xiàn)。

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