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绿色化学试剂过氧化氢在有机合成中的应用

发布时间:2022-09-15 09:09:00

“可持续发展”是我们的共同目标,而“绿色化学”则是通向这一目标的必经之路。

 

选择绿色的化学试剂是实现绿色化学目标的方法之一。

过氧化氢在化学反应中的副产物为水,不污染环境;可以发生分解反应、氧化反应、加成反应、还原反应和取代反应等;可在相对温和的反应条件下使用;能高选择性、高纯度、高产率地获得目标产物;溶于水和许多有机溶剂;不容易腐蚀反应器皿;反应中多余的过氧化氢后处理容易;可用于合成亚砜、砜,环氧化合物,醇、酚,醛、酮,酸,酯,卤代化合物等各类有机化合物。这些诸多优点使过氧化氢成为最具有应用前景的绿色化学试剂之一。

过氧化氢在有机合成中的应用研究应考虑以下方面:(1)拓宽其在有机合成中的应用范围。目前的研究主要在其作为氧化剂的应用,而作为其它用途的研究相对较少。(2)改善过氧化氢的使用性能。过氧化氢作为一种无机氧化剂,活性(中等)较差;和有些有机溶剂不互溶;不稳定、易分解等。解决方法包括使用各类催化剂尤其是高效率、环境友好和经济型的催化剂;调节过氧化氢的浓度等方法。(3)反应的环保性。使用过氧化氢替代常用的诸如高锰酸钾、铬酸盐,硝酸、卤素等高污染的试剂有着重要的意义。应该指出,只有当反应中其他试剂都实现无毒无害,这样的反应才有可能称得上是真正的绿色反应。

 

另一方面,用更环保的溶剂(最好是无溶剂,其次是水)作反应介质取代有机溶剂,特别是卤代烃等对环境污染严重的溶剂,也是实现绿色化学目标的重要方法。超临界流体、离子液体、氟相等绿色介质与过氧化氢结合用于有机合成已显示独特的应用前景。这些既是对过氧化氢应用于有机合成中的要求,也是国际上研究的热点课题。

 

过氧化氢在有机合成中的一些最新应用

关于过氧化氢在有机合成中的应用,国内外已有过一些不同角度和时间段的综述。20世纪90年代起,一些绿色介质体系如超临界流体、氟相、离子液体等与过氧化氢结合用于有机合成,成为绿色化学的研究热点之一。过氧化氢在有机合成中的应用按照反应类型来分,可用于:氧化反应、环氧化反应、羟基化反应、氧卤化反应、阻止乳浊夜聚合的反应等。从反应起始物来看,过氧化氢可参与烯烃、炔烃、醇、酚、醛、酮、芳烃、胺类、硫醚等的反应。根据逆合成法原理,按目标分子来分类,过氧化氢可用于亚砜、砜,醚,醇、酚,醛、酮,羧酸,酯,氮氧化物等有机物的合成。

1.1过氧化氢用于合成(手性)亚砜、砜

(手性)亚砜、砜及其衍生物广泛用作手性辅剂、手性配体、手性催化剂和手性药物等。通过硫醚氧化合成(手性)亚砜、砜已成为目前的一个研究热点,过氧化氢是这类反应中最常用的氧化剂之一。

1.2过氧化氢用于合成环氧化物

环氧化物/醚在食品、药物、添加剂、杀虫剂等方面应用广泛。由过氧化氢氧化烯烃的环氧化反应是合成环氧化物的重要方法。

1.3过氧化氢用于合成醇、酚

过氧化氢氧化烯合成醇是制备醇、酚的常用方法,研究的热点主要是筛选高性能的氧化反应体系以满足不同的合成反应要求。

1.4过氧化氢用于合成醛、酮

醛、酮化合物应用很广,其所含羰基是一种很活泼的基团,是很多有机反应的中间体。用过氧化氢作氧源氧化合成醛、酮,反应条件一般比较温和,可控,副反应少。

1.5过氧化氢用于合成酸

目前,用过氧化氢氧化烯烃、醇、醛等制备相应的酸均有报道。传统方法采用硝酸等作氧化剂,所产生的废酸严重污染环境。用过氧化氢氧化体系能从源头避免这一问题。

1.6过氧化氢用于合成酯

用过氧化氢合成酯的方法较多,Baeyer-Villiger氧化反应是其中的一个重要方法。

1.7过氧化氢用于合成有机卤代化合物

有机卤代化合物的合成有几个问题:一是有机卤代反应的化学选择性较差,副产物多;二是往往直接用卤素作卤化剂,污染大;三是碘代物的合成较困难。

 

倡导和践行绿色化学的理念,不仅需要学术界、产业界和教育界的身体力行;而且还需要在环保和财税政策、立法和公众意识等方面形成强大而有效的合力。唯有此,才可能实现化学的可持续发展,才可能实现社会的可持续发展。

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