有机合成的常用方法精选(九篇)

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第1篇：有机合成的常用方法范文

关键词：高职　化工专业课程　研究性学习　选题　实施

研究性学习是指为了达到一定的教学目的，学生在教师的指导下，采用类似科学研究的方法，从自然、社会和现实生活中自主选择和确定专题进行研究，并在研究过程中主动获取知识、应用知识和解决问题的学习活动[1]。作为学习方式， 研究性学习让学生在参与、尝试、体验中学会主动学习，能有机地将知识与经验、理论与实际、课内与课外、校内与校外结合起来，从而提高学生综合解决问题的能力。

一、问题提出的背景

自20世纪80年代以来，研究性学习作为一种新型的学习方式、学习观念，被国内外广大教育工作者和理论工作者普遍认同并广泛加以实验研究[2]。在我国，教育部先后出台了有关本科及高中积极推动研究性教学，提高学生的创新能力的相关指导性文件。研究性学习已经成为我国教育教学改革的核心课题。

1、研究性学习切合专业课程的学习目标

高等职业技术教育（以下简称高职教育）是针对具体职业而言的，学习专业课程是为学生就业做准备的。《精细有机合成化学及工艺学》是一门综合性比较强的课程，其学习目标包括有机合成的基本理论、典型产品的合成工艺、精细有机物的合成方法和常用合成设备等。传统的课堂教学多以“维持性”为特征，以知识传授为重点，忽视了学生的“研究性”和“创新性”学习需求[3]。教师只能部分地呈现有机合成的基本理论，介绍典型产品的合成原理，从理论上讲解有机物的合成方法。学生只能被动的倾听、练习，没有办法感受真实的生产工艺及生产过程，不能获得有机合成的整体知识。研究性学习，通过开展与课程相关的项目研究，学生主动查资料，学会如何获取知识；通过设计合成路线，能够知道什么是生产工艺；通过主动深入企业，能够清楚什么是生产技术。因此，开展研究性学习，可以为学生构建开放式的学习环境，为学生有机合成知识的获取开辟多种渠道。

2、开展研究性学习，学生欢迎，企业支持

研究性学习最主要的特征是坚持学生的自主性和项目研究的实践性，需要学生主动与企业广泛接触。首先，研究项目的确定必须来自于当地化工企业的生产实际，教师需要经过对企业的调查，才能找到与课程相关的典型产品合成的研究项目，学生需要下企业，亲身感受化工产品的生产过程，才能有目的地选择自己喜欢的研究项目；其次，学生必须与生产与技术岗位的工人师傅接触，才能搞清楚典型品种的合成工艺；第三，学生必须深入到车间，才能懂得典型的生产设备及其操作技术。通过研究性的学习，学生在研究的活动中产生的愉快反应会激励他们自发地学习、科学地分析问题、创造性地解决问题。这种学习方式有助于学生更早地接触职业世界，掌握生产技术，进入职业角色，为学生的未来就业和创业打下基础，也将成为学生内在学习的动力[4]。同时，由于学生在研究性学习过程中，频繁地与企业接触，让企业充分了解学生，为企业挑选人才创造了机会。因此，开展研究性学习，深得学生欢迎，同样也得到企业支持。

3、开展研究性学习，有广阔的空间、时间

高职教育的背后是企业支撑，化工高职面向的是当地化学工业园区的化工企业，专业教师与这些企业或多或少的都有联系，这为学生进行研究性学习提供了广阔空间。对于高职学生来说，他们既没有普通高中所要面临的升学压力，也不需要像本科生那样在学习上投入大量的精力和时间。学生在专业课程学习的过程中，可以有充裕的时间来保证研究性学习的开展。

二、研究性学习的选题

1、选题原则

（1）属地性原则。开展研究性学习，就是把知识和技术与生产生活实际紧密相连[5]。高职教育与地方经济社会发展是一种伴生发展关系。高职教育以就业为导向，主动适应地方经济发展。高职院校的专业设置离不开属地相关企业的支撑。所以，研究项目应在通过对属地化学工业园区调查的基础上，根据地方化工企业生产产品的实际情况产生。

（2）全面性原则。《精细有机合成化学与工艺学》以单元反应为体系，单元反应包括：卤化、磺化和硫酸化、硝化和亚硝化、还原、氧化、重氮化和重氮盐的反应、氨基化、烃化、酰化、水解、缩合和环合。教师在确定选题指南时，应根据属地有机化工合成产品的实际，尽可能涵盖所有的单元反应。学生自主选题时，应避免重复，确保所选的研究项目覆盖所有的单元反应。

（3）专一性原则。《精细有机合成化学与工艺学》是一门专业课程，学习《精细有机合成化学与工艺学》，一是了解有机合成的基本理论，二是懂得典型产品的合成工艺，三是掌握精细有机物的合成方法，四是熟悉常用的合成设备。《精细有机合成化学与工艺学》尽管各单元合成条件不同，但合成工艺基本上大同小异。学生选题时，只要自主选择一个项目，通过系统研究，就可以达到举一反三和触类旁通的效果。

2、项目来源及选题

（1）项目来源。《精细有机合成化学与工艺学》课程研究性学习的项目属仿真课题，应由教师事先确定。

教师首先根据课本相关章节教学目标确定选题方向，然后从当地化学工业园区的化工生产企业的产品中确定研究项目，编制并《选题指南》。选题指南应包括：选题背景与意义、研究内容与目标、研究方法与手段、合成产品与企业休息、企业技术人员休息等。 转贴于

（2）学生自主选题。研究性学习的组织形式是小组合作研究，应充分体现学生的自主活动和合作活动，由2-3人组成课题组。选题之前，教师应组织学生去企业参观，了解有机合成的生产组织、工艺流程、合成设备及产品用途等，激发学生研究欲望，为学生自主选题创设情境。每个课题组的学生在参观的基础上，根据自己的兴趣，结合选题指南自主选择一个项目进行研究。

3、研究项目举例

根据《精细有机合成化学与工艺学》单元反应，从当地化学工业园区化工生产企业的近百种产品中，筛选了20种产品作为学生研究的项目：如合成有机中间体，“2，5-二溴-3-甲基吡啶”；合成防治麦类锈病的“邻氨基苯磺酸”；合成油溶性的偶氮引发剂“偶氮二异丁腈”；合成金属钝化剂“N，N’-二亚水杨基-丙二胺”；合成有机合成中间体“对甲氧基肉桂酰氯聚丙烯酰胺”；合成农药地亚农的中间体“2-异丙基-4-甲基-6-羟基嘧啶”；合成化学抗菌剂“2-巯基吡啶”等等。这些研究与项目几乎包含了《精细有机合成化学与工艺学》中的卤化、磺化、硝化、重氮化、酰化等所有章节的内容，同时又是当地生产的产品，学生研究时能做到有的放矢。

三、研究性学习的实施

《精细有机合成化学与工艺学》课程研究性学习，采用三种学习模式，即开放课堂学习模式、项目研究模式和小组合作学习模式。研究性学习的实施过程可以分四个阶段进行。

1、创设情境阶段

长期以来，高职教学与中小学一样，基本上实行的是以教师为中心、以书本知识为本位的教学模式，学生也习惯于这种模式。实施研究性学习，让学生从传统的教学模式过渡到研究性学习，必须创设研究性学习情境，需要做好以下工作：一是强化引导，让学生了解研究性学习意义；二是精心组织参观考察，让学生了解该课程与化工企业生产的关系；三是下达任务，让学生明确学习和研究目标；四是开放学校资源平台，激发学生的研究性学习兴趣。

2、研究准备阶段

首先，建立研究小组，一般2-3人。其次，以小组为单位，根据研究兴趣，从教师编制的课题指南中选题。第三，研究小组根据选定的题目查阅文献和资料，主动与聘请的企业指导教师联系，自主咨询和参观，根据教师的开题要求完成开题报告。第四，教师利用课堂组织开题活动，交流设计方案。

3、研究实施阶段

合成有机化合物，其原理基本都一样。首先是研究反应机理，然后是研究合成工艺，最后是选择合成设备。研究反应机理，需要化学基础知识，学生必须学会从课本、从参考书、从互联网等媒体中查找资料、选择资料、分析资料。这个过程，实际上就是学生自主学习课本知识的过程。研究合成工艺，需要化学工程方面知识，学生必须学会从课本中学习一般的生产工艺。然后到企业去，从实际化工生产中了解、分析、总结所研究合成产品的生产工艺。选择合成设备，学生必须依靠工程技术人员和工人师傅，与工程技术人员和工人师傅一起研讨合成产品所需的反应设备。

研究实施阶段，一要注意书本知识和实际生产知识相结合，需要学生在学好书本知识的同时，经常下企业，深入车间。通过自己观察、向工人师傅请教获取实际生产知识。二要注意课堂辅导与班级交流相结合，教师要善于引导，利用课堂，向学生提供包括研究程序、学习信息、学习资料等学习服务。学生每完成一个阶段的设计，如反应机理、合成工艺、生产设备等，教师都要组织学生进行全班交流，并及时做好学习评价工作，以促进研究的深入。

4、总结评价阶段

《精细有机合成化学与工艺学》课程研究性学习的最终研究成果，就是每小组提交一份《××有机产品合成工艺说明书》，教师必须统一编制说明书格式，包括反应原理、反应机理、设计基础条件（原料规格、产品规格）、工艺方案选择及论证、工艺流程示意图、设备选型、车间设备布置设计、环境保护及重要参考资料等。研究结束，要组织答辩和评价。研究性学习，及时评价和终结性评价都非常重要。通过终结性评价，使学生对所学知识能够系统化，学生能够锻炼化学思维能力与应用技巧，能够培养和增强化学应用意识和统筹全局、合理安排布局的意识，以及能够具备应用最优化方法解决一些实际问题的能力。

总之，研究性学习因为是以研究问题为中心组织教学的，不满足于书本现成的答案或结果，允许学生现学现用，活学活用，创造性地将所学知识运用到新的实践情境中，探索新的问题解决方式。在教学中，只有让学生在研究中参与学习、主动探究，发现问题，解决问题，让学生成为敢于研究、乐于研究、善于研究的研究主体，他们的创新和实践能力才会得到充分地培养和提高。

参考文献

[1]魏成菊 高职院校实施研究性学习之我见.高教论坛，2009年11期。

[2]缪雪晴 林道荣 吕效国 大学数学研究性学习的选题与实施.高等函授学报，2009年第2期。

[3]周光礼 朱家德 重建教学:我国“研究性学习”三十年述评.高等工程教育研究，2009年第2期。

第2篇：有机合成的常用方法范文

“钯催化的交叉偶联反应”听起来似乎过于专业，暂且让我们温习一下中学化学知识：比如根据钠原子的核外电子排布图，它的最外层有1个电子，非常容易失去这一个，变成Na+，从而达到“8电子稳定结构”；而氯原子最外层有7个电子，非常容易得到另外一个电子，变成Cl-，同样形成“8电子稳定结构”。于是，Na+与CI-便轻易地结合成了氯化钠。反观碳原子，它的最外层不多不少有4个电子，无论是“抛弃”还是“抢夺”电子的“热情”都不是很高，这使得碳原子与其他原子之间不太容易发生反应，让碳原子彼此之间亲密接触，即形成碳一碳键更是难上加难。

怎么让这些懒洋洋的碳原子活跃起来，好将它们凑在一起?100多年前人们已经想到办法，法国科学家格林尼亚发明了一种试剂，利用镁原子强行塞给碳原子两个电子，使碳原子变得活泼起来。这是一项非常重要的成果，使格林尼亚获得了1912年的诺贝尔化学奖，这类试剂也被统称为“格氏试剂”。但是这样的方法在合成复杂大分子的时候有很大局限：人们不能控制活跃的碳原子的行为，反应会产生一些无用的副产物。在制造大分子的过程中，副产物生成得非常多，反应效率低下。

用钯作为催化剂可以解决这个问题。钯原子就像“媒人”一样，把不同的碳原子吸引到自己身边，使碳原子之间的距离变得很近，容易结合，也就是“偶联”，而钯原子本身不参与结合。这样的反应不需要把碳原子激活到很活跃的程度，副产物比较少，更加精确而高效。

此次三位获奖者的贡献在于，20世纪60年代末至70年代初，理查德・赫克研究出了后来被称为“赫克反应”的方法，利用烯烃类有机小分子在钯催化作用下合成大分子；1977年，根岸英一用锌原子将碳原子运送到钯原子上，实现“根岸反应”；两年后，铃木彰用硼元素取代锌，实现类似的效果，并且毒性更低，适宜规模化生产，这就是“铃木反应”。

第3篇：有机合成的常用方法范文

【摘要】

目的研究微波大孔树脂协同催化合成桂酸的新工艺。方法一定量的肉桂酸与一定量的异丁脂，在不同的条件下，以大孔树脂为催化剂进行微波合成实验。结果肉桂酸2 g，酸醇摩尔比1∶7，催化剂用量30%，微波功率600 W，微波温度115℃，微波时间14 min，转化率达89.3%。结论微波大孔树脂协同催化合成肉桂酸异丁酯工艺，是快速、节能、对环境友好的绿色合成新工艺。

【关键词】 肉桂酸异丁酯； 微波合成； 大孔树脂； 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

肉桂酸异丁酯为无色液体，具有新鲜的果实香味，是一种重要的酯类化合物，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为传统的加热合成法，所用催化剂主要为浓硫酸等强酸。该法存在反应时间长、副反应多、环境污染大和生产成本高等缺点［2］。微波辅助有机合成技术是近年来发展的新型绿色合成技术，该技术具有选择性高、耗时少、能耗低等优点，可克服传统合成方法的缺陷，与相转移催化合成等技术相比，适用面更广，且设备投资不高，是目前国内外有机合成的研究热点［3］。大孔树脂作为催化剂合成有机物目前在酯化反应中有少量尝试性应用， 大孔树脂催化合成具有价廉易得、可循环利用、反应温度低、与环境友好等优点。目前有关微波-大孔树脂协同催化合成的报道甚少，而微波-大孔树脂协同催化合成肉桂酸异丁酯目前尚未见文献报道，为此本文进行了系统研究。

1 试剂与仪器

肉桂酸（上海双香助剂厂，纯度>99.5 %），肉桂酸异丁酯标准品［纯度>98 %，森馨香精色素科技（中国）有限公司］，其它试剂（均为分析纯，广州化学试剂厂）。大孔树脂(天津南开大学化工厂)

WF-4000常压微波快速反应系统（上海屹尧仪器分析有限公司），WAY-1型阿贝折光仪（上海光学仪器厂），SHIMADZU-LC-MS-2010A型电喷雾质谱仪（日本岛津仪器公司）。

2 方法与结果

质量为2 g的肉桂酸若干份，加入一定量的异丁醇和大孔树脂放入微波反应罐充分混和，分别在不同的工艺条件下做微波合成实验。反应产物分别用10 %的碳酸钠和饱和食盐水洗涤后，分出的有机层用无水硫酸镁干燥后蒸馏出异丁醇，得淡黄色透明液体产品，计算转化率并作产品分析。

2.1 最佳反应条件的选择

2.1.1 催化剂的选择

分别用CAT-601、LS-50和NKC-9型大孔树脂在相同条件下催化合成肉桂酸异丁酯，产品转化率分别为76.1％，71.2％， 86.1％，因此选用NKC-9大孔树脂作催化剂。

2.1.2 微波辐射功率对转化率的影响

设定肉桂酸2 g，异丁醇9 ml，NKC-9树脂20%，微波温度115℃，微波时间10 min，在不同的微波功率下反应。结果见表1。表1 微波辐射功率对转化率的影响（略）

由表1可知，随着微波功率增大，肉桂酸的转化率增大，这说明微波功率对此合成反应是强正相关的影响因素；在微波功率为600 W时转化率最高，当微波功率超过600 W时肉桂酸的转化率反而下降，这可能是因为微波功率过高造成部分异丁醇气化，不利于液相的酯化反应，所以确定微波的适宜功率为600W。

2.1.3 微波辐射温度对转化率的影响

设定肉桂酸2 g，异丁醇9 ml，NKC-9树脂20 %，微波功率600 W，微波时间10 min，在不同的微波温度下反应。结果见表2。表2 微波辐射温度对转化率的影响略（

由表2可知，随着微波温度升高，肉桂酸的转化率增大，这说明微波温度对此合成反应是强正相关的影响因素；在微波温度为115℃时转化率最高，当微波温度超过115℃时，肉桂酸的转化率反而下降，这可能是因为温度过高一方面对作为催化剂的大孔树脂的活性有负面影响，另一方面温度过高也可能造成异丁醇气化，所以确定微波的适宜温度为115 ℃。

2.1.4 微波辐射时间对转化率的影响设定肉桂酸2 g，异丁醇9 ml，NKC-9树脂20 %，微波功率600 W，微波温度115 ℃，在不同的微波时间下反应。结果见表3。表3 微波辐射时间对转化率的影响（略）

由表3可知，随着微波时间延长，肉桂酸的转化率增大，在微波时间为14 min时转化率最高，当微波时间超过14 min时，肉桂酸的转化率反而下降，这可能是因为微波时间过长可引起异丁醇脱水等副反应从而降低了转化率，所以确定微波的适宜时间为14 min。

2.1.5 酸醇摩尔比对转化率的影响

设定肉桂酸2 g，NKC-9树脂20 %，微波功率600 W，微波温度115 ℃，微波时间14 min，在不同的酸醇比下反应。结果见表4。表4 酸醇摩尔比对转化率的影响（略）

由表4可知，随着异丁醇用量的增大，肉桂酸的转化率增大，这说明增大反应物量有利于酯化反应；酸醇的摩尔比为1∶7时转化率最高，当酸醇的摩尔比超过1∶7时，肉桂酸的转化率下降，这可能是因为异丁醇用量过大使反应体系中肉桂酸浓度下降不利于酯化反应，所以确定适宜的酸醇摩尔比为1∶7。2.1.6 催化剂用量对转化率的影响设定肉桂酸2 g，异丁醇9 ml，微波功率600 W，微波温度115 ℃，微波时间14 min，在不同的催化剂用量下反应。结果见表5。表5 催化剂用量对转化率的影响（略）

由表5可知，催化剂用量从15 %增加到20 %时，肉桂酸的转化率增大增加明显，从20 %增加到30 %时肉桂酸的转化率增加变缓，催化剂用量为30 %时转化率最高，当催化剂用量超过30 %时，肉桂酸的转化率反而下降，所以确定适宜的催化剂用量为30 %。

2.2 最佳条件的重复实验在上述实验得出微波-大孔树脂协同催化合成肉桂酸异丁酯的最佳条件下做转化率重复实验。结果见表6。表6 最佳条件的重复实验结果（略）

由表6可知，5次重复实验的平均转化率为89.1 %，标准偏差为1.77。

2.3 产品分析

2.3.1 折光率测定合成的肉桂酸异丁酯为淡黄色透明液体，产品易溶于醇和醚，不溶于水。在30 ℃下对肉桂酸异丁酯标准品进行折光率测定，其折光率为1.536 2，相同条件下测定产品折光率为1.536 1，与标准品一致。

2.3.2 电喷雾质谱将肉桂酸异丁酯产品溶于无水甲醇后作电喷雾质谱，结果见图1，主要分子离子峰归属如下(M=204.27)：m/e 205 ［M］+，m/e 237 ［M+CH3OH］+，说明所合成的产品为肉桂酸异丁酯。

3 结论

微波-大孔树脂协同催化合成肉桂酸异丁酯的最佳工艺条件为：肉桂酸2 g，酸醇摩尔比1∶7，催化剂用量30 %，微波功率600 W，微波温度115 ℃，微波时间14 min，转化率可达89.3 %。

微波-大孔树脂协同催化合成肉桂酸异丁酯的新工艺具有快速、节能、催化剂可循环利用和对环境友好等优点，符合当今绿色化学的潮流，值得推广应用。

参考文献

［1］许戈文，李布表.合成香料产品技术手册［M］.北京：中国商业出版社，1996：367.

第4篇：有机合成的常用方法范文

【论文摘要】：近年来，人们对于羧酸酯类的合成的研究开发和应用发展很快，研究和开发出高效、环保的催化剂，是羧酸酯类的合成的研究发展方向。

羧酸酯是一类重要的化工原料，低级的酯一般都有水果香味，可作香料(如醋酸异戊酯有香蕉味，戊酸乙酯有苹果香味等)。液态的酯能溶解很多有机物，故常用作溶剂(如醋酸乙酯等)。有些酯还可用作塑料、橡胶的增塑剂。以乙酸辛酯(Octyl acetate)为例：乙酸辛酯具有桔子、茉莉和桃子似香气，天然品存在于苦橙、绿茶等中，是我国GB2760-86规定允许使用的食用香料，同时被FEMA（美国食用香料与提取物制造协会）认定对人体是安全的，FDA（美国食品及药物管理局）也批准其用于食品。乙酸辛酯主要用以配制桃子、草莓、树莓、樱桃、苹果、柠檬和柑橘类香精，也可用于日化香精配方中。

1. 羧酸酯类香料的市场前景

随着生活水平的提高，消费者对食品、饮料的口味、口感要求越来越高，这就需要大量使用香精、香料来迎合消费者，促进了食品企业对香精香料的应用。食用香精在食品配料中所占的比例虽然很小，但却对食品风味起着举足轻重的作用。国际知名咨询公司Freedonia于去年5月底的研究成果表明：预计从2006～2008年，发展中国家对香精和香料的需求，将以年均4.4%的速度快速增长，到2008年该市场的份额 将达到186亿美元。而亚太地区(不包括日本)对香料和香精的需求特别强劲，未来几年有望以年均7.3%的增速快速增长。发展中国家人均收入增加，对消费品质量要求有很大提高。随着全球消费者越发注重健康，市场对营养和健康食品的需求也日益增加。因此，由于预计低糖低脂食品和饮料市场将迎来强劲增长，全球消费者对食用香精和香料的需求也必将不断增加。香料配料市场需求量的继续增长，还主要源于化妆品生产，在发达国家和地区，消费者的护肤化妆品消费呈上升趋势。羧酸酯类香料作为优良的可食用香料品种其需求也必将不断激增。

羧酸酯类香料的主要生产和消费国有美国、西欧、日本、墨西哥和中国等，国内食品、饮料生产企业中目前应用最多的添加剂就是香精香料，随着消费者对于味觉享受越来越高，这种趋势会对香料需求产生积极影响。香料产品是香料工业的上游产品，是后续香精产品的原料，香料和香精产品是其他有关产品的配套性产品，它们被广泛地用于日化、食品、医药、饲料等工业产品的生产。据了解，饮料行业是香料最主要的应用领域，该领域2005年的香料消费份额达31.1%。就各地区而言，美国、日本和西欧地区目前统领香料消费市场。香料市场未来的发展大部分可能会出现在亚太地区，尤其是中国和印度这些发展中国家。这将进一步刺激香精香料市场的快速发展。我国目前在世界香料市场中所占份额仅5%左右，日本所占份额达到12%，而美国则达到20%。

2. 羧酸酯类合成的传统工艺

传统上羧酸酯类的合成都是用浓硫酸作催化剂，由相应醇与酸酯化而得。但由于浓硫酸作催化剂合成酯化反应具有以下缺点：（1） 在酯化反应条件下，浓硫酸的氧化性和强脱水性易导致一系列副反应，给产品的精制和原料的回收带来困难，且酯的质量差。（2） 反应产物的后处理要经过碱中，水洗等工序，比较复杂困难，同时产生大量废液，污染环境。（3） 浓硫酸严重腐蚀设备，加快了设备更新，增加生产成本。为克服这些缺点，倡导绿色化学，人们选择环境友好型催化剂催化酯化反应，近年来，已发现氨基磺酸、结晶固体酸、杂多酸、无机盐等均可作为酯化反应的催化剂。

3. 羧酸酯类合成的发展

近年来，人们对于羧酸酯类的合成的研究开发和应用发展很快，研究和开发出高效、环保的催化剂，是羧酸酯类的合成的研究发展方向：

无机盐催化剂：无机盐大多性质稳定，来源广泛，对设备几乎没有腐蚀，反应条件温和，不会对环境造成太大污染，但是由于无机盐容易潮解，影响其催化的效果。常用的催化剂有三氯化铝、三氯化铁、硫酸钛、十二水合硫酸铁铵、五水合氯化锡、一水合硫酸氢钠和硫酸锌。

磺酸类催化剂：磺酸类催化剂来源广泛、性能稳定、安全、使用方便、对酯化反应有较高的活性、产品收率较高、产物处理方便、催化剂可以重复使用等特点，适合于工业化生产的需要。

杂多酸催化剂：杂多酸是一种含氧桥的多核化合物，其特点是催化活性高。选择性好，反应时间短，反应温度低。不易造成环境污染，对设备几乎没有腐蚀。再生速度快。

阳离子交换树脂催化剂：其主要特点是价廉易得，不腐蚀设备，不污染环境，不会引起副反应，不溶于反应体系，能够重复使用，易于分离、回收和再生，操作简单，产品收率较高，具有工业推广价值。

固体超强酸催化剂：固体超强酸在有机合成中的优点是活性高，重复使用性好，不腐蚀设备，制备方法简便，处理条件易行，便于工业化。这对于节约能源，提高经济效益是很有意义的。

负载型催化剂：其优点是催化活性高，重复使用性好，不腐蚀设备，制备方法简便，处理条件易行，便于工业化，这对于节约能源，提高经济效益是很有意义的。

钛酸四丁酯催化剂：不仅具有催化活性高，重复使用性好，不腐蚀设备等基本优势，而且同制备方法简便，酯收率高，价廉易得，反应时间短，反应温度低，处理条件易行，便于工业化，这对于节约能源，提高经济效益是很有意义的。

酶催化（脂肪酶催化、菌体催化等）工艺不仅催化化活性高、产品质量好，而且反应条件简单、温和， 酶重复使用方便， 酶活性保持时间长， 在生物酶的固定及精细化学品的合成中有较大的使用价值。

4. 讨论

目前，国内外羧酸酯类的合成的发展趋势越来越多的偏向于研究合成绿色、高效、环保等多功能的新型催化剂剂。一方面，合成环境友好的催化剂所采用的原料都比较易得，在开发过程中可以降低成本；另一方面，合成环境友好的催化剂所采用的都是低毒、高效、无污染的工艺，较大范围的降低了环境的负荷。发展我国羧酸酯类香料应当注意加大科技投入力度，大力开展技术创新，加强安全法规和环境保护，强化企业管理，提高经济效益。

参考文献

[1] 中国医药公司上海化学试剂采购供应站. 试剂手册[M]. 第2版. 上海：上海科学技术出版社，1985.

[2] 刘树文. 合成香料技术手册[M]. 北京：中国轻工业出版社，2000.

[3] 中华人民共和国卫生部，GB 2760－1996，食品添加剂使用卫生标准[S]. 中华人民共和国国家标准， 1996.

第5篇：有机合成的常用方法范文

【关键词】Darzens反应；碱作用；醛酮

[中图分类号]O643132 [文献标识码]A

Darzens反应是醛或酮在强碱（如氨基钠、醇钠）作用下与α-卤代羧酸酯反应，生成α，β-环氧酸酯的反应。其产物α，β-环氧酸酯经水解可以得到醛、酮。

传统的化学工业给环境带来的污染已十分严重，目前全世界每年产生的有害废物达到3亿吨到4亿吨，给环境造成危害，并威胁着人类的生存。化学工业能否生产出对环境无害的化学品呢？就有人提出了绿色化学，即利用化学原理从源头上消除污染。绿色化学得到了各国政府、企业界和化学界的普遍关心和重视，已成为世界各国普遍接受和大力实施的可持续发展方针的重部分。其目的就是在反应过程和化工生产中尽量减少或彻底消除使用和生产有害物质。许多传统的有机化学反应是在有机溶剂中进行，而大多数有机溶剂都是易燃、易爆、有毒并且污染环境。为此科学家开始致力于新反应体系的研究。

为了满足绿色化学的要求，科学家们研究从各种反应机理、条件以及催化剂等方面做出改进。相转移催化技术、不对称催化、路易斯酸/布朗斯特碱催化、模拟酶催化等技术被广泛应用于Darzens缩合反应，成为构建环氧、氮杂环和环丙烷化合物的重要方法。

早期的Darzens反应涉及芳香族与苯甲酰甲基卤化物在催化量的牛血清白蛋白（BSA）存在下的缩合。用对硝基甲醛和α-氯代苯乙酮反应时，以高达62%的e1e1值生成相应的环氧酮；当使用邻、间硝基苯甲醛时，反应的e1e1值急剧下降到2%和8%.黄乃聚尝试用β-环糊精催化不对称Darzens缩合，效果不理想。丁帮安等对反应物、溶剂等也做了有益的探讨。相转移催化剂应用到Darzens反应，发现反应的立体选择性有了很大的提高，因此逐渐成为研究的热点。相转移催化是有机合成中一种常用的技术，利用相转移催化剂可以催化完成许多传统合成方法所不能完成的反应。相转移催化作用是指：一种催化剂能加速或者能使分别处于互不相溶的两种溶剂中的物质发生反应。反应时，催化剂把一种实际参加反应的实体从一相转移到另一相中，以便使它与底物相遇发生反应。相转移催化作用能使离子化合物与不溶于水的有机物质在低极性溶剂中进行反应，或者加速这些反应。相转移催化反应条件温和，反应速度快，产物易于处理，产率高，因此这一技术得到了广泛的应用。相转移催化技术其实就是把一种实际参加反应的化合物，从一相转移到另一相中，以便使它和底物相遇而发生反应。

也可利用手性氮杂冠醚PTC-4（a～f）作为相转移催化剂运用于苯甲酰甲基氯和苯甲醛的Darzens反应，发现催化剂在液液两相体系中催化效果优于固液两相体系。可以看出，应用于Darzens反应的冠醚，主要是由单糖为手性源组成的。对于N-支套索冠醚，由于其特有结构，作为手性催化剂应用于不对称Darzens反应中，可获得较高e1e1值的手性产物。

也有科学家对金属参与的Darzens缩合的动力学和机理进行了研究。该反应中立体选择性的控制是不对称合成中的一个重要方向，这一领域已越来越引起化学工作者的兴趣。在镁粉与乙醇体系中，用TMSCl催化制备了Darzens反应的环氧化合物，拓展了Darzens反应的条件。大多数产物的收率都比较高（见表1），芳醛取代基的电子效应对目标化合物的收率影响不明显。实验发现在该体系中带有吸电子基团或者供电子基团的芳香醛都能与溴代苯乙酮反应，但是含有吸电子基团的醛反应较快，产率较高，供电子基团的醛反应较慢，产率和吸电子基团相差不多，氢键对收率的影响比较明显，产率较低。该法具有处理简便、反应条件温和、产率高、使用环境友好的乙醇为溶剂，符合绿色化学发展的要求。该法为反式芳基取代环氧乙烷类衍生物的合成提供了有效方法，具有潜在的工业应用前景。

三甲基氯硅烷（TMSCl）是一种简单易得的硅烷试剂，属于较强的路易斯酸，对加速有机反应、提高反应产率和区域性、促进腈类化合物转化为相应的酰胺或酯以及烯醇硅醚中间体形成等具有重要作用。醇、胺、羧酸和金属炔化物与三甲基氯硅烷迅速反应，分别生成三甲基硅醚、三甲基硅基胺类、三甲基酯和三甲基硅基炔烃，在有机合成反应中常用于反应的催化剂或基团的保护剂，是一种处理方便反应活性高，廉价易得的首选试剂。三甲基氯硅烷在有机化学中有很广泛的用途，既可作为三甲基硅基的来源，也可以在无水条件下提供氯离子。借鉴金属参与Darzens缩合反应合成三元杂环化合物的相关报道，选择在TMSCl催化下，以镁粉和乙醇为反应体系，芳香醇和溴苯乙酮为原料合成了一系列环氧衍生物。

由于环张力的存在，环氧化合物具有很高的反应活性，对酸和亲核试剂都很敏感，能与卤化氢、水、醇、胺等多种试剂发生反应而开环，是有机合成的重要中间体原料。由于之前已经发现了有这样的反应机理，科学家们也对各式各样的醛、酮进行了不一样的实验，试验出怎样在最经济温和的条件下能够取得更大的产率，以及不污染环境等等因素。因为Darzens condensation不管是在医药用途还是在我们的生活中都具有很重要的地位，怎样最经济有效以及是否所有的醛酮都可以用来反应，它们的经济性是有待商榷的。

要符合绿色化学的要求也可以从反应条件方面入手。例如在溶剂方面，可以考虑用无毒无害的溶剂代替有毒有危害的溶剂，抑或在无溶剂条件下一样可以发生的反应。在无溶剂条件用碾磨的方法实现了通过Darzens反应制备环氧化合物，该反应的优点是操作简单、反应条件温和、环境污染小。传统的Darzens缩合反应总是反式为主，可以通过光谱数据和有关文献报道的熔点得到证实。实验中还发现在强碱作用下带有吸电子基团或者供电子基团的芳香醛都能与氯代苯乙酮反应，对反应的产率无影响，但是空间位阻对产率的影响明显。弱碱条件下只有邻位带有强吸电子基团的芳香醛能反应。

自然反应被发现以来，经过大量化学工作者多年的探索与探究，已取得巨大进展。反应所适应的底物类型大大丰富，更多的绿色化学介质也已经在该反应中得到了应用，这就更进一步扩大了该反应的适用范围，特别是在有机合成中得到了广泛的应用。然而，在这一领域中仍然有一些急待进一步研究的课题，例如：相转移催化Darzens反应中，催化反应机理从分子水平上去认识还有待进一步探讨，目前该体系中部分相转移催化剂立体选择性与适用范围不十分满意，开发较为廉价的高效催化剂体系也是一个具有挑战性的课题，探索与研究更多适应于该反应的底物类型，扩大反应适用范围是另一个努力的方向。应该考虑能否在更加温和的条件下进行Darzens缩合，减少设备的损失与负担。以及在催化剂催化方面发现更加安全、高效的催化剂，使反应更加优化。相信，Darzens反应在不久的将来会变得更加完善。

【参考文献】

[1]谢建刚，李树白，朱思君，等.相转移催化Darzens反应的研究进展[J].化学试剂，2008，30（7）：500-504.

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[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：有机合成的常用方法范文

关键词：有机膦酸类 作用机理 耐高温 阻垢性能评定

中图分类号： TQ085 文献标识码：A 文章编号1672-3791（2015）01（b）-0000-00

为了节约用水，工业循环冷却水通过投加优异的阻垢剂来提高浓缩倍数。常用的阻垢剂有：有机磷酸类阻垢剂和聚合物类。但是他们在一定高温度下会发生水解，影响其加药量和阻垢效果。本文主要阐述了有机磷酸阻垢剂的定义，总结了其类型和作用机理，并通过大量现有有机磷酸类阻垢剂的耐高温实验，找到了找到一种测量有机合成物耐高温性能的测定方法，可以有效指导其他类似物质的耐高温性能的测定，具有很强的实用和推广价值。

1有机膦酸类阻垢剂的类型及作用机理

1.1有机膦酸类阻垢的分类

有机膦酸是指分子中有两个或两个以上的膦酸基团中的磷原子直接与碳原子相连的化合物。具有阻垢性能的有机膦酸化合物称为有机膦酸类阻垢剂，是一类非化学计量的螯合型阻垢剂，化学稳定性能好；能耐较高的温度而不发生水解，有效控制引水解而形成的磷酸钙垢使菌藻过度繁殖；在计量很小的情况下有效抑制碳酸钙等无机水垢；并能与其他阻垢剂复配使用。有机膦酸类阻垢剂分为两大类：一类是含有氨基亚甲基膦酸基团的化合物，如：氨基三亚甲基膦酸（ATMP）、乙二胺四甲叉膦酸盐（EDTMP）；另一类是含有-C-PO3H2键的有机膦酸化合物，如：2-膦酸基丁烷-1，2，4-三羧酸（PBTCA）、羟基亚乙基二膦酸（HEDP）等。有机膦酸阻垢剂的出现，使循环冷却水系统产生的碳酸钙垢问题得到了较好地解决。除了前面几种有机磷酸阻垢剂，常用的还有膦酰基羧酸共聚物（POCA）、2-羟基磷酰基乙酸（HPAA）等。

1.2有机磷酸类阻垢的作用机理

有机膦酸类阻垢剂的作用机理较为复杂，国内外相关文献报道多数认为成垢物质与溶液能保持一定的动态平衡，阻垢剂可以吸附或掺入到成垢物质的晶体上，并影响成垢晶体的生长和溶解的动态平衡。目前阻垢作用机理的认识还不够统一，归纳起来主要有：络合增溶作用、分散作用、晶格畸变理论等。如：PBTCA、ATMP在水中能够与钙、镁、锌等多种金属离子形成稳定的可溶性螯合物，可以把更多的钙、镁、锌离子稳定在水中，增大金属盐的溶解度，抑制水垢的生长和沉积，使碳酸钙不易形成晶体和晶体增大；碳酸钙晶体有3 种晶相：方解石、球霰石和文石，按照一定的方向和严格的次序排列成的坚硬晶体。加入的阻垢剂可能吸附在CaCO3 垢晶粒的活性增长点上，使晶粒成长方向偏离，产生畸变，形成软垢，便于剥离器壁。如：HEDP、ATMP可以抑制方解石的生长， PBTCA既能抑制方解石的生长， 也能抑制球霰石的生长。ATMP能抑制水垢生成和剥离老垢作用效果更佳。在实际分析结垢问题的过程中，往往将阻垢作用归结为多种机理的共同作用。

2有机膦酸类阻垢剂耐高温性能研究方法

工业循环冷却水的温度随着循环利用次数的增加而增高，冷却水的温度越高成垢速率就越快，尤其在CaCO3过饱和溶液中会析出晶体。通过对阻垢剂的耐高温特性进行试验测定，可找出对应的阻垢剂，这样可以达到环保、节约能源，又能避免高温结垢问题。

本试验的原理是对阻垢剂进行高压加热，然后测定加热后的有效成份，然后用静态法对高温处理后的阻垢剂进行性能评定，找出阻垢剂阻垢率突然下降的拐点，从而确定阻垢剂耐高温的程度。

2.1高温高压实验

将阻垢剂放入相应的容器中进行高温高压处理，阻垢剂温度在170℃下时放在聚四氟乙烯加热套中，温度高于170℃时放在玻璃烧杯中，在容器中加入适量蒸馏水，并放置在反应釜内胆的水浴中进行加压加温处理。

2.2固含量测定实验

经过高温高压处理后的阻垢剂，其浓度发生变化，需要通过固化实验测量药剂的有效成分，决定后续性能评定试验药剂的加入量。首先，称取一定质量的高温高压处理后的阻垢剂，并放入表面皿中，将表面皿置入烘干箱烘干。

3高温处理阻垢剂阻垢性能评定实验

动态阻垢法不同于其他常用阻垢剂性能测定方法，本文是对阻CaCO3的评定，所以，主要是用极限碳酸盐硬度法和静态阻垢法对高温高压处理后的阻垢剂进行性能评定。

3.1极限碳酸盐硬度法评定实验

（1）实验条件，用极限碳酸盐硬度法在配水Ca2+：6mmol/L；HCO3-8mmol/L，恒温水浴80℃条件下评定高温处理后的PBTCA，药剂加入量见表2。

（2）结果分析，用极限碳酸盐硬度法测得一系列高温处理后的PBTCA对应的极限浓缩倍数分别为：K100=1.258；K150=1.251；K165=1.248；K185=1.212；K200=1.101；K250=1.055，由所得各浓缩倍数与加热温度得到阻垢剂阻垢性能随温度变化的曲线，如图1。

从图1可以得出，PBTCA在100℃-150℃之间极限浓缩倍数下降缓慢，可得在100℃-150℃之间阻垢剂分解极少，当温度达到165℃时，阻垢剂阻垢性能仍较好，仅有少量分解；当温度达到185℃后，其对应的极限浓缩倍数下降较快，分解大量增多，说明PBTCA在185℃上时，阻垢能力减弱，即PBTCA适用于185℃以下。

3.2静态阻垢法评定实验

在与极限碳酸盐硬度法相同的实验配水条件下，将进行高温处理后的药剂采用静态阻垢性能评定法测定其耐高温的性能曲线，图2～图4表明的是各药剂在不同高温处理下的阻垢性能。

ATMP的阻垢率降低，温度升到185℃时阻垢率降到了70%左右，随着温度的不断升高，ATMP的阻垢率下降加快，看见，ATMP在185℃左右分解。

由图3可以看出，HEDP在低于250℃时较为稳定，当温度达到250℃时阻垢率降低到10%左右，可见HEDP的阻垢性能在250℃下时良好。

从图4可刊出，POCA阻垢率随温度升高而降低，在130℃时阻垢剂阻垢率为66.59%，而当温度升高到150℃时阻垢率降到了23.44%，此时POCA发生了水解，阻垢率急剧下降。可见， POCA在低于130℃条件下阻垢效果良好。

3.3结论

本试验对PBTCA、HEDP、ATMP、POCA四种阻垢剂进行高温高压处理，然后进行固含量实验，在实验配水Ca2+：6mmol/L，HCO3-：8mmol/L条件下进行性能评定实验，由极限碳酸盐硬度法得到PBTCA在低于185℃时，阻垢性能良好；由静态阻垢法测得HEDP、ATMP、POCA分别在低于250℃、185℃、130℃时阻垢性能良好。

目前，对于阻垢剂耐高温性能的研究较少，有相关报道多是对阻垢剂在高温100℃研究其阻垢性能，高于100℃的研究更少。而且许多现有或新合成的液态化合物，纯度并不高，通过标准物质的熔沸点很难如实描述其耐高温的性能。我们通过有机磷阻垢剂耐高温性能研究，即找现有阻垢剂耐高温性能评定的方法，也获得了一种测量有机合成物耐高温性能的方法。

参考文献

[1]周本省.工业水处理技术[M].北京：化学工业出版社， 2002.

[2] 邵忠宝，张丽君，牛盾. HPMA和ATMP的缓蚀阻垢性能[J]. 腐蚀科学与防护技术， 1999， 11（5）： 311-312.

[3] 金晓茗，崔心存.高温冷却水系统中有机膦羧酸（PBTCA）缓蚀阻垢性能的研究[J]. 广州化工， 2001， 29（4）： 24-26.

第7篇：有机合成的常用方法范文

有机化学推断与合成是高考命题的重点。考查的内容主要有：①根据某有机物的组成和结构推断同分异构体的结构；②根据相互衍变关系和性质推断有机物的结构或反应条件和反应类型；③根据实验现象（或典型用途）推断有机物的组成或结构；④根据反应规律推断化学反应方程式；⑤根据质谱图、红外光谱图、核磁共振氢谱图推断有机物的分子组成和结构；⑥按要求模拟书写有机合成流程图。

研究和分析近几年高考试题，可发现无论是命题思想还是命题形式，跟以往相比，有着明显的变化和发展，特别是新教材增加了有机物的仪器分析方法。因此这类试题正逐步向综合型、信息化、能力型方向发展。

有机化学推断与合成主要以填空题为主。常将对有机物的组成、结构、性质的考查融为一体，具有较强的综合性，并多与新的信息紧密结合，因此而成为高考的热点。展望今后有机化学推断与合成题将会继续成为高考的主要考点。

思路、方法和规律

1.找准有机物化学推断与合成的突破口（题眼）。

找解题“突破口”的一般方法是：

（1）从有机物的物理特征突破。有机物中各类代表物的颜色、状态、气味、溶解性、密度、熔点、沸点等往往各有特点，平时留心归纳，解题时可能由此找到题眼。

（2）从特定的反应条件突破。有机反应往往各有特定的条件，因此反应的特定条件有时也是解题的突破口。例如“浓H2S04，170℃”的条件可能是乙醇消去制乙烯；“烃与溴水反应”，则该烃应为不饱和烃，且反应一定是加成反应，而不会是取代反应；“氢氧化钠的醇溶液/加热”应该是卤代烃消去反应的条件；“光照”应该是烷烃基与卤素单质的取代反应条件；“氢氧化钠的水溶液/加热”应该是卤代烃或酯的水解反应条件等。

（3）从特定的衍变关系突破。

①相互取代关系。如卤代烃与醇的关系：R-X-R-OH，实质上是卤素原子与羟基的相互取 十HX代。

②氧化还原关系。如醇、醛、酸之间的转换，实际上是-CH20H、-CHO、-COOH等官能团之间的转换关系：

③消去和加成关系。如醇与不饱和烃、卤代烃和不饱和烃之间的转换关系： 。前者实际上是醇或卤代烃消去H20或HX形成新的官能团（即不饱和键），后者则是打开不饱和键结合H20或HX，生成醇或卤代烃的过程。

④结合重组关系。如醇与羧酸的酯化反应以及酯的水解，酯化反应实质上是酸和醇分子间脱水；而酯的水解反应则是RCOOR'和H2O相互作用重新生成具有-OH官能团的醇和具有-COOH官能团的羧酸：

（4）从结构关系突破。这其实也是转化关系的原理。例如某醇催化氧化能得到相应的醛，则该醇必为伯醇；若醇催化氧化得到的是酮，则醇必为仲醇；若醇不能发生催化氧化反应，则该醇必为叔醇。醇及卤代烃的消去反应、羟基羧酸生成环酯的反应等都与特定的结构有关。

（5）从特征现象突破。如遇FeCl3溶液发生显色反应，该有机物可能是酚类；能与银氨溶液反应生成银镜，则该有机物含有醛基；能使石蕊显红色，则该有机物含有羧基；能使溴水褪色，则该有机物可能含有双键或叁键。特征现象可以从产生气体、沉淀颜

色、溶液颜色变化等方面考虑。

（6）从特定的量变突破。如相对分子质量增加16，可能是加进了氧原子（例：CH3CHOCH3COOH）；相对分子质量减少2，可能是醇的去氢氧化；相对分子质量减少18，可能是有机物发生了脱水消去反应。平时复习有“量”的概念，考试时就可能心明眼亮。

（7）从仪器分析给出的有关数据和图像突破。结合质谱图推断有机物的相对分子质量和分子离子碎片；由红外光谱图上的吸收峰，推断有机物含有的官能团和基团；利用核磁共振氢谱图上特定的信息判断等效氢的种类和数目。

注：在解题时思路要开阔，打破思维定势。应该考虑到某有机物可能不止一种官能团，或者有一种但不止一个官能团。要从链状结构想到环状结构，这样疑难问题可能就迎刃而解。

2.解答有机推断与合成题的常用思维方法和解题技巧。

①顺推法：以有机物结构、性质和实验现象为主线，采用正向思维，得出正确结论。

②逆推法：以有机物结构、性质和实验现象为主线，采用逆向思维，得出正确结论。

③分离法：先根据已知条件，分离出已知条件，把明显的未知条件分离出来，然后根据已知条件将分离出来的未知条件逐个求解。

④分层推理法：依据题意，分层推理，综合结果，得出正确推论。

典例剖析

例题 立方烷（）具有高度的对称性、高致密性、高张力能及高稳定性等特点，因此合成立方烷及其衍生物成为化学界关注的热点。下面是立方烷衍生物I的一种合成路线：

回答下列问题：

（1）C的结构简式为

，E的结构简式为

。

（2）③的反应类型为

，⑤的反应类型为――。

（3）化合物A可由环戊烷经三步反应合成：

反应1的试剂与条件为

。

反应2的化学方程式为

。

反应3可用的试剂为

。

（4）在I的合成路线中，互为同分异构体的化合物是

（填化合物代号）。

（5）1与碱石灰共热可转化为立方烷。立方烷的核磁共振氢谱中有 个峰。

（6）立方烷经硝化可得到六硝基立方烷，其可能的结构有

种。

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

解析：（1）由流程图可知， 与NBS在特定条件下发生取代反应生成 在特定条件下反应生成的C中没有溴原子，且反应条件也是卤代烃消去反应的条件，故生成C的反应是消去反应，结合D的结构可知C的结构简式为 。D与溴的CC14溶液发生加成反应，生成的E为

。

（2）由CD，EF的有机物结构特征可确定③和⑤的反应类型分别为取代反应和消去反应。

（3）结合流程联想“烃卤代烃醇醛（酮）”，可知反应1的试剂是卤素，条件是光照；反应2是卤代烃的水解反应；反应3的试剂是02/Cu。

（4）GH的条件是光照，二者分子式均为C10H602Br2，互为同分异构体。

（5）立方烷结构高度对称，只有一种氢。

第8篇：有机合成的常用方法范文

关键词 麦角隐亭；环二肽；合成

中图分类号：O629 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）13-0068-01

麦角隐亭是麦角菌产生的一系列有药用价值的麦角碱，常用于治疗高血压和周围血管组织的疾病。目前主要由发酵法生产，但是发酵组分复杂，提取分离方法繁琐，价格偏高，影响了该类药物的广泛使用。全合成步骤繁复，不具生产价值。

用发酵生产的麦角酸作母体半合成肽麦角碱，是一种具有应用前景的制造工艺方法，作为半合成麦角肽碱项目的一部分，本研究意在探索一条中间体环二肽的简单合成方法，以适合工业生产的要求。

1 探究思路

有机合成中常通过引入叔丁氧羰基（即Boc）保护基团，特别运用于氨基酸的氨基保护。合成多肽时，该保护基团的脱除条件温和，且反应产物的分离提纯较之使用其他类型的氨基酸保护剂容易。本项目通过采取对N进行Boc保护的方法以增加环二肽的合成产量，分别是合成N-Boc-L-Pro，和N-Boc-L-Leu两种思路。

图1 环二肽的合成路线一

图2 环二肽的合成路线二

2 实验过程

1）N-Boc-L-Pro的制备。

将L-Pro加入烧瓶中，溶于丙酮/水（2：1，3 mL）中，加入三乙胺（pH9～10），室温下搅拌30 min，之后加入

（Boc）2O，室温下搅拌。TLC跟踪监测完全反应后，悬蒸除去丙酮。加入1 mL水对剩余物稀释，异丙醚萃取除去过量的（Boc）2O。水层用3%稀HCL酸化至pH=3后，用乙酸乙酯萃取3次。合并乙酸乙酯层，饱和食盐水洗涤，无水Na2SO4干燥，滤除Na2SO4，蒸干溶剂，得白色固体。

分析：计算得N-Boc-L-Pro的收率为65.26%。

2）L-Leu甲酯盐酸盐的制备。

在100 mL的三颈瓶内装入2.0gL-Leu，加入30 mL无水甲醇搅拌溶解，冰盐浴冷却至-10℃，搅拌下缓慢滴加二氯亚砜，滴加过程中严控温度在0℃以下。滴加完毕后，继续放在冰盐浴内搅拌30 min，移去冰盐浴，室温下搅拌48小时。用TLC跟踪监测反应完全后，蒸除甲醇和二氯亚砜，得膏状白色固体。在43℃热水浴用少量甲醇溶解，再滴加乙酸乙酯，置于冰箱中结晶。沉淀过滤后称重得L-Leu甲酯盐酸盐1.88 g，L-Leu甲酯盐酸盐的收率为67.14%。

3）N-Boc-L-Pro-L-亮氨酸甲酯的合成。

将氨基酸盐酸盐碱化成甲酯，用三乙胺除去盐酸盐，乙酸乙酯做溶剂萃取，保留液体。将N-Boc-L-Pro和N--甲基吗啉溶于二氯甲烷（10 mL）中，0℃下缓慢滴加氯甲酸乙酯，搅拌10 min。之后，向其中缓慢滴加L-亮氨酸甲酯，滴加完毕后，撤去冰浴，室温下搅拌16 h。TLC监测至反应完全，混合液用二氯甲烷进行稀释，之后用饱和食盐水进行洗涤。分离出有机相后进行干燥，旋蒸除去溶剂。

4）环二肽（L-Pro-L-Leu）的合成。

将N-Boc-L- Pro -L-亮氨酸甲酯溶于无水二氯甲烷中，室温下向其中加入TFA，搅拌反应3 h。之后，蒸干溶剂。所得产物充分溶于2-丁醇：甲苯（4：2 mL）中，加入三乙胺。混合物加热至回流16 h，蒸干溶剂后，没有发现有白色固体生成，合成环二肽失败。

分析：N-Boc-L-脯氨酸-L-亮氨酸甲酯不容易氨解闭环。改换N-Boc-L-Leu路线。

5）N-BOC-L-Leu的合成。

将L-Leu溶于23ml丙酮与水的体系（2：1），水浴25℃下搅拌至完全溶解，之后向反应瓶中加入三乙胺（pH9-10），继续水浴下搅拌，用丙酮：水（2：1）溶解（Boc）2O，缓慢滴加，监测温度使其不变，维持反应液的pH8-9。TCL监测反应完全。减压蒸去丙酮，用乙醚等量萃取3次，用3%HCL调节pH为3，EA等量萃取3次，饱和Nacl溶液洗涤，再用无水硫酸钠干燥，蒸干EA，用EA-Pet（1：5）结晶，得白色晶体0.98 g。

6）L-脯氨酸甲酯盐酸盐的合成。

在反应瓶中加入甲醇和L-Pro，冰盐浴下充分搅拌，缓慢滴加二氯亚砜，控制流速保证反应温度在-10℃以下，滴加完毕后，继续搅拌至液体透明，撤去冰盐浴，继续搅拌，TLC监控（EA：MeoH=3：1）反应完全后，减压浓缩，反复加无水甲醇除去浓缩液中的二氯亚砜，充分洗涤3次，再加少量甲醇溶解浓缩液，加入适量乙酸乙酯，冷却观察结晶。

结果：多次实验后未得到结晶。

分析：温度控制不稳定会影响反应进度；必须使用无水甲醇，二氯亚砜遇水分解；得到的L-脯氨酸甲酯盐酸盐中可能存在杂质，或其本身可能不易结晶。

7）N-Boc-L-亮氨酸-L-脯氨酸甲酯的合成。

将N-Boc-L-亮氨酸和NMM（N-甲基吗啉）溶于二氯甲烷中，0℃下搅拌，缓慢滴加氯甲酸乙酯。只会向其中缓慢滴加脯氨酸甲酯的油状物，N-Boc-L-亮氨酸使用二氯甲烷溶解。滴加完毕后，撤去冰浴，室温下搅拌16 h。TLC监测至反应完全，混合液用二氯甲烷进行稀释，之后用饱和食盐水进行洗涤。分离出有机相后进行干燥，旋蒸除去溶剂。硅胶柱层析分离纯化得到产物0.21 g。

3 结束语

半合成麦角环肽是一种具有可行性的工艺方法，本研究利用简单氨基酸，探究合成环二肽的方法，实验方法可参考路线和工艺较多，具有可操作性，对麦角碱类药物的半合成研究和实际生产具有一定的指导意义。

参考文献

[1]武振羽，张韫宏，王辉，等.环肽合成进展[J].化学进展，2002，14（2）：113-20.

[2]刘洪强，林浩，田桂杰，等.Mannich型环肽的液相及固相合成比较[J].有机化学，2003，23（8）：804-808.

第9篇：有机合成的常用方法范文

国外对绿色化学的研究始于九十年代中期. 1995 年美国宣布建立5绿色化学计划6 并于1996 年设立了/ 总统绿色化学挑战奖0, 日本制定了以环境无害制造技术等绿色化学为内容的/ 新阳光计划0, 欧洲、拉美的一些国家也纷纷制定了绿色化学与技术的科研计划.

1997 年由国家科委主办的主题为/ 可持续发展问题对科学的挑战0绿色化学的香山科学会议在北京召开, 宣告了我国绿色化学研究工作正式起步. 如何把绿色化学融合于化学系列课程教学内容和课程体系改革中, 对化学教育工作者来说是一个重要的课题.

在教学实践中, 沧州师范学院化学与环境科学系教师不断探索绿色化学实验教学理念, 1993 年率先在无机化学实验教学中进行了实验微型化的实践探索并获得成功, 之后其他实验室全面开展了实验室绿色化的教学实践.

1 绿色化学实验探索

1. 1 减量( Reduction)

1. 1. 1 性质实验的微型化

我们的微型化学实验探索始于1993 年, 首先从基础无机化学实验开始. 基础无机化学实验中气体的制备与性质试验一直占有相当大的比例, 很多都是有毒气体( 如Cl2 ,HCl, HBr,H2S, NO2 ,NH3 , CO, SO2 等) , 排入环境会导致环境污染, 即使在通风设备良好的实验室对实验者也会造成一定的伤害.

我们首先对常规实验中/ 氯气、次氯酸钠、氯酸钾的制备和性质实验0的全部内容和/ 硫0、/ 氮0的部分内容实行了微型化改革[ 1-5] .

无机化学的性质实验一般在试管中完成, 液体用量大多为2ml- 3ml, 甚至更多, 药品用量大, 废液处理工作量也很大. 于是, 我们把微型实验引入其中. 学生把实验改在白瓷板、井穴板、玻璃板或塑料片上, 用几滴药品即可完成实验.

随着微型实验研究的深入, 从单纯的性质验证发展为理论探讨性实验, 如反应速率和活化能测定实验.

反应速率和活化能测定实验, 在现行的高等无机化学实验和基础化学实验教材中都是用过二硫酸铵和碘化钾的反应, 实验现象明显, 但试剂用量大. 我们在实际教学中, 减少药品用量为常规剂量的十分之一, 用微型注射器量取液体, 反应器改为微型容量瓶进行实验, 指示剂淀粉的用量降低到1 滴, 微型化测定过二硫酸铵与碘化钾的反应速率和活化能, 实验效果令人满意, 实验的重现性很高, 提高了实验的准确度[ 6] .

1. 1. 2 合成实验的减量与微型化

有机合成实验中采取试剂用量减半的操作方法. 过去, 多数有机合成实验为常量合成实验, 试剂平均使用量约15- 25g( ml) , 再加上相应的反应溶剂, 每年每名学生要消耗多达1Kg, 选用小量-半微量实验, 由于试剂用量的减少, 废液废气的产生也少[ 7] .

实践证明, 微型化后的实验有以下几方面的优点:

( 1) 药品用量大大减少, 有毒气体的排放量大大减少, 同时节约了大量实验经费. 以氯气及其性质实验为例, 实验向200 名学生开出( 100 组) . 微型实验药品消耗经费仅为常规实验的3. 7% , 且微型仪器相对常规仪器也便宜, 这也节省了不少经费, 如表1 所示.( 2) 反应时间短, 污染小. 气体的制备、收集、性质、尾气吸收用胶管连接成套, 气体不易泄漏, 污染减小,反应时间大大缩短. 氯气及其性质实验, 从实验开始的5min 之内即可完成, 且一个班的学生同时进行, 氯气泄漏很少, 实验内容基本能顺利完成. 而SO2 的制备及性质实验只需1min. NH3 制备和性质实验在2min 内即可完成.

( 3) 增强学生创新能力, 提高动手能力. 在微型实验中, 通过新想法、新思维、新手段和新成果的不断涌现, 增强了学生的创新意识, 提高了动手能力[8] .

1. 2 循环( Reuse)

1. 2. 1 多步合成反应循环

把合成实验的产品作为后一步合成的原料来实现学生的实验产品的循环利用, 提高原子经济性. 这种实验教学方法不仅能渗透绿色化学教育的思想, 而且也能较好地检查学生的操作技能和实验教学效果, 增强了学生的实验综合能力. 由于实验原料由学生自己合成, 更增加了他们的学习兴趣, 可谓一举而多得. 例如, 选择乙酸乙酯和乙酰乙酸乙酯的制备两个实验, 其中制备的乙酸乙酯用作制备乙酰乙酸乙酯的原料. 乙酰苯胺、对硝基苯胺、对位红的制备三个实验连续进行, 制备的乙酰苯胺作为合成对硝基苯胺的原料, 而对硝基苯胺又作为合成对位红的原料[ 9] .

1. 2. 2 有机废弃物的循环利用

化学实验中常用的一些溶剂甲醇、乙醚、乙醇、丙酮、四氯化碳等, 容易对环境造成污染. 实验过程我们对这些有机废弃物进行了循环利用的探索. 例如液相色谱实验用甲醇-水做流动相, 每年需要消耗大量高纯度甲醇, 虽然液相色谱用甲醇哪怕引入微量杂质都不能再用, 我们尝试把甲醇水溶液用于化工的精馏实验, 精馏产物又用于做有机实验的溶剂.

1. 3 回收[ 10] ( Recycling)

1. 3. 1 废液集中处理

对于实验后的废液, 尤其是一些有毒的重金属离子废液, 养成了集中处理的习惯, 避免了废液流入下水道污染地下水, 达到了绿色实验的效果. 如含汞的废液我们采用硫化物共沉淀法, 将含汞盐废液加过量的Na2S 生成HgS 沉淀, 再用FeSO4 , 与过量的S2- 生成FeS 沉淀. 使废液中含汞量可降至容许排放的浓度.

1. 3. 2 以废治废绿色排放

试验中我们尝试废物的利用, 以废治废, 节约费用, 降低环境污染. 如银量法测定食盐中氯离子含量所用的铬酸钾指示剂, 重铬酸钾法测定铁矿石中铁的标准溶液重铬酸钾均含有致癌的Cr( ? ) , 如果将其直接排入水体, 将会造成环境污染. 我们启发学生/ 以废治废0, 利用所学的氧化还原知识, 将废酸、废铁钉、铁片、铁丝等与含铬废液混合放置数日, 在酸性条件下Cr( ? ) 被还原为Cr( ?) , 废液由黄色转变为灰绿色, 然后加入消石灰使Cr

3+ 转化为低毒的Cr( OH) 3 沉淀, 分离沉淀, 达标后排放废液.

1. 4 再生( Regeneration)

1. 4. 1 贵金属的提取再生[ 11] ( P51-53)

我们设计了/ 实验室含银废液的回收利用0实验方案, 从含Ag+ 废液得到硝酸银. 实验前布置学生自己查找相关的资料, 设计实验方案, 列出实验步骤. 通过方案设计教学将理论和实验有机地结合了起来, 改变了以往重理论轻实践, 眼高手低, 照方抓药的不良学习风气. 实验的废弃物变成了可利用的宝贝, 既节约了贵金属药品又对以前的知识进行了综合提高, 同时也锻炼了学生设计实验、解决实际问题的能力.

1. 4. 2 陈化试剂的再生

例如把陈放的苯胺用水蒸气蒸馏, 得到较纯的苯胺用于其它实验中.

1. 4. 3 配位滴定法实验中含Bi3+ 和Pb2+ 废液的再生[ 11] ( P51-53)以配位连续滴定法测定混合液中Bi3+ 和Pb2+ 的含量是无机及分析化学教学的一个重要实验, 供学生测定的混合试液几乎都是由分析纯的硝酸盐配制. 众所周知, 可溶性铅盐对人体危害极大, 是6 种剧毒金属元素之一; 铋只占地壳重量的2 @ 10- 5% , 资源稀少, 价格较贵. 含Bi3+ 和Pb2+ 的废液如不回收, 既污染环境又浪费资源. 若以硫化钠为沉淀剂处理废液则Bi3+ 和Pb2+ 的EDTA 配合物均可转化为硫化物沉淀的形式回收.

继而用稀硝酸加以溶解, 并通过硝酸用量的控制, 使再生后试液的酸度恰为滴定所需的pH, 则可供学生实验反复使用.

1. 5 拒用( Rejection)

1. 5. 1 在设计性试验中选用低毒物质

例如设计大豆或花生中粗脂肪提取及肥皂制备, 在提取工艺上有压榨、溶出两种, 在我们实验室中压榨方式不易实现, 采取溶出方法在溶剂的选择使用上有多种选择可进行比较, 我们选择低毒的溶剂作为溶出溶剂, 虽然可能产率低些但既节约又环保.

1. 5. 2 改进实验方法选用绿色化学试剂

尽量选用无毒无害的试剂, 这样可最大限度地减少甚至避免实验过程中产生的污染. 有机化学实验基本操作训练所涉及熔点测定、蒸馏、折光率测定、重结晶、水蒸气蒸馏等, 教材上指定的试剂都是萘、苯甲酸、甲醇、苯甲醛、呋喃甲醛、苯胺等有机化合物, 这些试剂都有不同程度的毒性, 而且有的气味很难闻. 基本操作实验的目的主要是训练学生的操作技能, 使学生熟悉各种操作的应用范围, 为此, 设计改进实验试剂, 以无毒试剂、毒性较小的试剂或合成实验的粗产品做基本操作训练的原料. 比如蒸馏实验用水代替乙醇或者甲苯, 效果也非常好.

1. 6 生活化的化学

在中学化学实验研究中, 我们利用生活中的物品和废弃物设计了/ 实验探究) ) ) 哪种物质催化H2O2 分解制氧气效果最好0、/ 自制水电解器探究水的组成0、/ 鉴别真假葡萄酒0、/ 寻找理想的天然酸碱指示剂0等实验, 开拓了学生实验探究式教学设计的思路. 如自制水电解器探究水的组成: 利用身边的废旧物品, 小组合作自制水电解器, 探究水的组成. 实验材料是两只大铁钉( 用作电极) 、一个饮料瓶、橡皮塞、两只小试管、铜导线、学生电源( 或用六节一号电池、或用6V 废手机充电器代替) 、两个五角的铜币、线绳, 稀氢氧化钠溶液( 8%) 或碳酸钠溶液.

2 绿色化学教研成果

2. 1 促进了教师专业化发展

从1993 年微型实验教学改革开始, 经过多年的探究与实践, 绿色化学理念已经深深扎下了根, 在教学和管理中始终贯穿绿色化学理念, 形成了我们的特色和传统. 通过一系列的绿色化学教学改革和活动, 在绿色化学研究与实践中形成了系列成果, 发表数十篇有价值的论文, 省级立项课题多项, 并获河北省优秀教学成果二等奖和三等奖等奖项, 教师绿色化学理念得到提升, 教研能力得到提高.2. 2 体现了新的育人观在绿色化学探索与实践中, 改变了学生的培养模式, 提升了学生的科学素质, 增强了探索与发现的意识和主动设计、组织的能力. 实验中很多方案是学生自己设计的, 简单仪器设备也是学生自己制作的, 学生们在绿色化实验的不断设计、实验、改进、完善的过程中, 新想法、新手段和新成果不断涌现, 探究理念逐渐形成,创新能力和动手能力得到提高, 并能把这种创新理念应用于今后学习和工作中.

2. 3 加强了绿色理念的推广与普及