有机光电材料研究进展..

第一篇：有机光电材料研究进展..

有机高分子光电材料 课程编号：5030145 任课教师：李立东 学生姓名：李昊 学生学号：s20130447 时间：2013年10月20日 有机光电材料研究进展 摘要：本文综述了有机光电材料的研究进展，及其在有机发光二极管、有机晶体管、有机太阳能电池、有机传感器和有机存储器这些领域的应用，还对有机光电材料的未来发展进行了展望。关键词：有机光电材料；有机发光二极管；有机晶体管；有机太阳能电池；有机传感器；有机存储器 Abstract: This paper reviewed the research progress in organic optoelectronic materials, and its application in fields of organic light emitting diodes(OLED), organic transistors, organic solar cells, organic sensors and organic memories , but also future development of organic photoelectric materials was introduced.Keywords:organic optoelectronic materials;organic light emitting diodes(OLED);organic transistors;organic solar cells;organic sensors;organic memories 0.前言 有机光电材料是一类具有光电活性的有机材料，广泛应用于有机发光二极管、有机晶体管、有机太阳能电池、有机存储器等领域。有机光电材料 通常是富含碳原子、具有大π共轭体系的有机分子，分为小分子和聚合物两类。与无机材料相比，有机光电材料可以通过溶液法实现大面积制备和柔性器件制备。此外，有机材料具有多样化的结构组成和宽广的性能调节空间，可以进行分子设计 来获得所需要的性能，能够进行自组装等自下而上的器件组装方式来制备纳米器件和分子器件。近几年来，基于有机高分子光电功能材料的研究一直受到科技界的高度关注，已经成为化学与材料学科研究的热点，该方面的研究已成为21世纪化学、材料领域重要研究方向之一，并且取得了一系列重大进展。1.有机发光二极管 有机电致发光的研究工作始于 20 纪 60 年代[1]，但直到 1987 年柯达公司的邓青云等人采用多层膜结构，才首次得到了高量子效率、高发光效率、高亮度和低驱动电压的有机发光二极管（OLED）[2]。这一突破性进展使 OLED 成为发光器件研究的热点。与传统的发光和显示技术相比较，OLED具有低成本、小体积、超轻、超薄、高分辨、高速率、全彩色、宽视角、主动发光、可弯曲、低功耗、材料种类丰富等优点[3]，而且容易实现大面积制备、湿法制备以及柔性器件的制备。近年来，OLED技术飞速发展。2001年，索尼公司研制成功 13 英寸全彩 OLED 显示器，证明了 OLED 可以用于大型平板显示。2002 年,日本三洋公司与美国柯达公司联合推出了采用有源驱动OLED显示的数码相机，标志着OLED 的产业化又迈出了坚实的一步。2007年，日本索尼公司推出了11英寸的OLED彩色电视机，率先实现OLED在中大尺寸、特别是在电视领域的应用突破。

图 1 各大公司和研究机构展示的最新开发的OLED样品（自左至右：美国 GE大面积白光光源；韩国三星大面积超薄平板显示；日本先锋柔性显示器；德国弗劳恩霍夫应用研究促进协会透明 OLED）Figure 1 The latest samples of OLED exhibited by companies and research institutions 除了在显示领域的应用,白光OLED作为一种新型的固态光源也得到了广泛关注。2006年，柯尼卡美能达技术中心开发成功了1000 cd/m2 初始亮度下发光效率 64 lm/W、亮度半衰期约1万小时的OLED白色发光器件，展示了OLED在大面积平板照明领域的前景。目前WOLED最高效率的报道来自德国Leo教授的研究组[4]，他们采用红、绿、蓝三种磷光染料，并采用高折射率的玻璃基板提高光取出效率，得到了1000 cd/m2下效率124 lm/W 的白光器件，效率超过了荧光灯。但是迄今为止, 可溶液处理的蓝光材料相比于红光[5-7]和绿光[8-9]材料, 无论是发光效率、寿命,还是色纯度都与前两者相去甚远, 这样不仅制约了电致发光平板显示器的实用化, 还影响了作为光源的白光OLED的开发进程。因此, 开发高度可溶、高效的蓝光材料成为今后白光OLED开发过程中的重中之重。OLED器件的基本结构为叠层式结构, 目前最优的结构如图2所示, 含空穴注入、传输层与电子注入, 传输层有助于提高器件的效率和使用寿命。叠层式OLED的概念是由Kido教授于2003年首先提出的,将多个OLED通过透明的连接层串联在一起，可以在小电流下实现高亮度，器件的寿命也大幅度提高[10]。2004年廖良生与邓青云等人[11]利用n型和p型掺杂的Alq3:Li/NBP:FeCl3 结构作为连接层，在堆叠的周期数目为3时实现了130cd/A的高效率。2008年，廖良生报道HAT-CN/Alq3:Li 的连接层可进一步降低驱动电压并提高了器件的稳定性，使得叠层器件达到了可实用化的水平[12]。图2 叠层式OLED结构 Figure 2 Stacked OLED structure 总体来看，未来OLED的方向是发展高效率、高亮度、长寿命、低成本的白光器件和全彩色显示器件，由于一般的有机小分子面临着易结晶、难以制备大面积平板显示器等缺点，因此开发高性能可湿法制备的小分子OLED材料是降低成本的关键。高稳定性的柔性OLED能充分体现有机光电器件的特点，但相关基板技术、封装技术都是亟待解决的问题。今后的研究将主要集中在用溶液法制备器件、对器件结构进行优化、发光层掺杂以及各层新材料的开发。2.有机晶体管材料和器件 有机晶体管材料是一类具有富含碳原子、具有大π共轭体系的有机分子，也可称作有机半导体材料。按照传输载流子电荷的类型可以分为 p 型（空穴）和 n 型（电子）半导体。与无机晶体管相比，有机晶体管（OTFT）[13]具有下述主要优点:有机薄膜的成膜技术更多、更新，如Langmuir－Blodgett（LB）技术、分子自组装技术、真空蒸镀、喷墨打印等，从而使制作工艺简单、多样、成本低；器件的尺寸能做得更小，集成度更高，分子尺度的减小和集成度的提高意味着操作功率的减小以及运算速度的提高；以有机聚合物制成的晶体管，其电性能可通过对有机分子结构进行适当的修饰而得到满意的结果；有机物易于获得，有机场效应管的制作工艺也更为简单，它并不要求严格的控制气氛条件和苛刻的纯度要求，因而能有效地降低器件的成本；全部由有机材料制备的所谓“全有机”的晶体管呈现出非常好的柔韧性，而且质量轻，携带方便。有研究表明，对器件进行适度的扭曲或弯曲，器件的电特性并没有显著的改变。良好的柔韧性进一步拓宽了有机晶体管的使用范围。并五苯是目前在有机晶体管中应用最广的有机半导体材料，其薄膜的载流子迁移率 可以达到 1.5 cm2/Vs[14]。对并五苯分子进行修饰是目前有机半导体研究的一个重点。2003 年 Meng 等人[15]制备了 2, 3, 9, 10-四甲基取代并五苯，它的晶体排列与并五苯几乎一样，但是由于甲基的引入，显著降低了分子的氧化电位，改善了从金电极到有机半导体的电荷注入。2009 年，美国 Polyera 公司的Yan等开发了新型的基于萘二甲酰亚胺（naphthalene-dicarboximide）和北二甲酰亚胺（perylenedicarboximide）的聚合物，电子迁移率高达 0.85 cm2/Vs，该聚合物弥补了目前n型有机半导体材料的空白[16]。在2010年的SID上，索尼发布了一款 4.1寸OTFT驱动全彩OLED屏，该屏幕厚度只有80μm，具备极强的柔软度，可轻松缠绕在半径为4mm的圆柱体上。索尼独自开发了新型OTFT有机薄膜晶体管，它使用的有机半导体材料为peri-Xanthenoxanthene 衍生物[17]，该晶体管的驱动力达到先前传统OTFT的八倍。图3 并五苯的结构 Figure 3 The structure of pentacene 相对于多晶薄膜晶体管，有机单晶晶体管具有更高的载流子迁移率，可以满足高端领域的需求。近年来，随着有机单晶制备技术的提高，在单晶晶体管研究方面出现了一系列新的突破。目前采用红荧烯制备的单晶晶体管，载流子迁移率超过15cm2/Vs[18]，优于传统的无机半导体多晶硅的水平。图4 红荧烯的结构 Figure 4 The structure of rubrene 2006年，鲍哲南等人[19]成功的制备了并五苯和红荧烯的单晶阵列，并在此基础上组装了晶体管器件。他们首先采用印章法，在 Si/SiO2 基底上制备一层图案化的十八烷基氯硅烷(OTS)，然后在此基底上采用真空蒸镀的方法制备并五苯、红荧烯、C60 等有机半导体。采用这种方法制备的晶体管器件阵列，并五苯的载流子迁移率为 0.2 cm2/V，开关电流比为 106；红荧烯的载流子迁移率为 2.4 cm2/Vs，开关电流比为 106。虽然有机半导体材料的研究取得了巨大进展, 但仍有许多问题需要解决, 主要包括: 有机半导体材料大多数为p型, n型的较少, 材型过于单一;具备高迁移率且在空气稳定存在的半导体材料缺乏;大多数有机半导体材料难溶且不易熔化, 很难使用溶液成膜技术制备器件;设计合成具有双极性传输性质的有机半导体材料.尽管OTFT还存在一些问题, 但OTFT具有质轻、价廉、柔韧性好等优点, 在各种显示装置以及存贮器件方面显示了较好的应用前景.随着研究的不断深入, 其良好的应用前景必将显现出来, 并有望成为电子器件的新一代产品。3.有机太阳能电池的发展 有机太阳能电池以其材料来源广泛、制作成本低、耗能少、可弯曲、易于大规模生产等突出优势显示了其巨大开发潜力, 成为近十几年来国内外各高校及科研单位研究的热点。但是与无机硅太阳能电池的光电转换效率相比[20]，有机太阳能电池的光转换效率仍停留在比较低的水平上,这限制了其市场化进展。因此,有机太阳能电池的研究核心是提高电池的光电转换效率。通过设计合理的器件结构、改善界面形貌、提高聚合物晶化程度等方法，有机太阳能电池的光电转换效率有了很大的提高。为了更有效的利用太阳光中的红外部分，目前对窄带隙聚合物有机半导体的研究也开始引起人们的 关注，成为有机太阳能电池的一个新的热点，通过 采用苯并二噻吩类窄带隙聚合物，UCLA 的 YangYang 小组实现了光电转换效率超过 7 %的有机太阳能电池[21]。·· 有机太阳能电池的分类方法较多, 按照有机半导体层材料的差别, 可分为3 类: 单质结结构有机太阳能电池、p-n 异质结结构有机太阳能电池、p-n 本体异质结结构有机太阳能电池。1991年，Gratzel[22]提出了一种新型的使用羧酸 联吡啶钌（Ⅱ）配合物敏化二氧化钛多孔纳米光阳极的光伏电池—染料敏化太阳能电池（Dye Sensitized Solar Cell，DSSC），为光电化学电池的发展带来了革命性的创新。染料敏化太阳能电池当前的最高效率是 11.04%[23]，仍有大幅度提高的余地。改进方向: 新型、合适敏化剂的探索、制备工艺的改进及纳米化薄膜化的研究。有机太阳能电池的研究现状及成熟程度相对与无机太阳能电池具有很大差距, 因此可以借鉴研究无机材料的成熟技术及研究思路等推进有机光伏材料的研究进展, 并应用于器件, 通过优化器件结构、改善材料性质等提高有机太阳能电池的综合性能。如无机太阳能电池的高光电转换效率和p-n 掺杂都曾给了有机太阳能电池很大启发, 后来出现的双层异质结和本体异质结等都是基于此产生的。同时, 有机材料与无机材料各有其优缺点, 充分利用这2种材料优点制备有机/无机复合材料而应用于有机太阳能电池, 将成为以后研究的热点。染料敏化太阳能电池在目前研究众多的有机太阳能电池中具有较高的转化效率,可能成为又一个热点。此外，纳米材料因是由超微粒组成, 且这些微粒边界区的体积大约是材料总体积的50%, 因此利用纳米材料[24]组装有机太阳能电池, 其特殊结构可能会使有机太阳能电池的研究产生较大进展。4.有机传感器 基于有机晶体管的有机传感器可以广泛的应用于化学和生物领域，用来检测化学物质和生物大分子。相比于传统的传感器，有机晶体管传感器的优点在于体积小、易于实现阵列化、便于携带、价格低廉。此外,有机晶体管传感器的响应信号通常是 电流信号，便于测试。与其他化学传感器相比,有机晶体管传感器的优点还在于能够提供更多的电学信息，例如有机薄膜的电导率、场效应电导率、阈值电压、场效应迁移率等。从待测物的形态来分，可以把有机晶体管传感器分为两类，即气体传感器和液体传感器。未来有机晶体管传感器的发展是进一步提高器件的响应速度、检出限以及稳定性。随着有机晶体管技术的发展，尤其是柔性化、阵列化、图案 化技术的不断进步，有机晶体管传感器也将随之发展,有望实现柔性传感器[25]和多种样品同时在线分析，成为名符其实的“电子鼻”。5.有机存储器 对于某种特定材料的薄膜，两边加电压,当场强达到一定值时，器件可能由绝缘态(0)转为导电态(1)。通过某种刺激（如反向电场、电流脉冲、光或热等）又可使器件由(1)态恢复到(0)态。这种器件被称之为开关器件。当外加电场消失时，0 或 1 状态能够稳定存在，即具有记忆特性，成为存储器件。相对于传统的硅存储器，有机存储器有着易加工、低成本、可做成大面积、可制备柔性器件、可实现三维存储（高存储容量）等诸多优点。2005年Yang等人[26]发现有机薄膜的纳米粒子间电荷转移引起的电导率突变也可用于存储。以 聚苯乙烯作为主体，掺入 6,6-苯基-碳61-丁酸甲脂(PCBM)作为电子受体、四硫富瓦烯(TTF)作为 电子给体，通过甩膜制备成二极管器件。对器件施 加从 0 到 2.6 V的电压，在 2.6 V附近，电流从 10-7A 迅速升高到 10-4 A，即从低电导态（关）升高到高电导态（开）。转变之后，器件保持在高电导态，实现 了信息的写入。通过施加一个较高的电压，电流从10-4 A 降低到 10-6 A，可以擦去写入的信息。同基于晶体管结构的三极有机存储器相比，二极存储器具有结构简单、易于集成、能够充分发挥有机材料特点等优势，因而二极有机储存器将有可能成为今后发展的主流。有机存储器的另一个发展趋势是与纳米技术相结合，实现纳米器件乃至分子器件的组装，提高存储密度。6.结论与展望 在21世纪，有机光电材料的研究将会有不断的发展和突破。在今后几年，预计会围绕下列问题开展研究：从有机光电活性材料和无机光电材料本质上的异同点出发，建立并发展有机光电材料能带理论；基于结构与性能相关性的研究，通过制备新材料，进一步优化材料性能；研究影响材料性能稳定性的因素，探索提高光电性能持久性的途径；近期内在对称共轭结构双光子吸收方面的研究有望得到新型光敏性有机材料，带有C60链节的聚合物的研究有望得到具有光电导性和三阶非线性的聚合物材料；在技术方面，材料加工、器件制作技术及提高成品率的技术保障、延长器件使用寿命等方面的进步将导致更多有机光电材料的实用化和产业化，有机信息材料的发展将为突破无机材料集成度极限提供物质基础，如硅基半导体集成电路极限为线宽0.1чm，有机聚合物分子导线比此极限小几个数量级；从电子信息传输向光子信息传输的转变等信息科学的发展将对光电材料提出新的要求，同时将促进有机光电材料的发展。有机光电材料以其响应速度快、存储密度高、价格低廉、易加工等优点成为正在崛起的新一代光电信息材料，替代无机材料已成必然之势。以有机光电材料为基础的光电器件的开发和产业化将推动有机光电产业达到一个新的高度，甚至有专家预言“光电产业的未来属于有机光电材料”。参考文献 [ 1] Pope M, Kallmann H, Magnante P.Electroluminescence in Organic Crystals.J.Chem.Phys.1963, 38:2024-2043.[2] Tang C.W, VanSlyke S.A.Organic Electroluminescent Diodes.Appl.Phys.Lett.1987,51:913-915.[3] 林楹, 陈彧, 顾慧丽, 潘喆, 陈军能.基于芴的蓝色电致发光材料研究进展[J].功能高分子学报,2012,1:1008-9357.[4] Reineke S, Lindner F, Schwartz G, et al.White Or-ganic Light-emitting Diodes with Fluorescent Tube Efficiency, Nature 2009, 459,234-238.[5] Tsubo yama A, Iw aw aki H, Furug or i M, et 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第二篇：OLED有机光电材料

一、全球OLED产业概况

有机发光显示器（Organic Lighting Emitting Display，OLED）是指有机半导体材料在电场作用下发光的技术，OLED为全固态结构，主动发光，无需背光源，被业内人士称为“梦幻般的显示技术”，是最有发展前景的新型显示技术之一，也是国际上高技术领域的一个竞争热点。与液晶显示器（LCD）相比，OLED具有许多优点，如高亮度、高对比度、超轻期薄、响应时间短、无视角限制、低功耗、抗震性能好、工作温度范围宽、能实现柔软显示等。根据驱动方式不同，OLED可分为2种，一种是无源驱动型OLED（PMOLED），一种是有源驱动型OLED（AMOLED）。目前，全球中、小尺寸PMOLED技术现已成熟，产品主要应用于手机副屏、MP3、仪器仪表等，预计未来全球PMOLED的年出货量将维持在5000万支左右。AMOLED显示市场也呈现出强劲的发展势头，中小尺寸的AMOLED技术日益成熟，诺基亚、LG、三星已推出了多款AMOLED屏手机，索尼、LG也都相继推出了其AMOLED电视。三星移动显示(Samsung Mobile Display)部门科技长Sang-Soo Kim

在2010年5月25日由信息显示学会(Society for Information Display，SID)所举办的年会上发表主题演讲时指出，AMOLED可望在2015年成为大尺寸电视机的主流技术。Kim表示，AMOLED可望继LED、3D技术之后成为电视机市场的成长动能来源，届时采用的生产线将由目前的4.5代跃升至8代。在移动显示应用方面，Kim预估OLED的渗透率将由2010年的8.2%跳升至2015年的53%。由于具有可大面积成膜、功耗低等特性，OLED还是一种理想的平面光源，在节能环保型照明领域具有广泛的应用前景。随着技术的不断成熟，OLED照明市场现在已经开始启动，国外3大照明公司欧司朗（OSRAM）、飞利浦（Philips）、通用电气(GE)都有OLED照明的量产计划。根据权威市场调研机构Display Search2009年 发布的数据预测，预计2016年OLED在显示领域的产值将达到87亿美元，在照明领域的产值将达到60亿美元。实现大尺寸OLED技术的突破和产业化是未来OLED产业的发展趋势 目前全球OLED技术较为发达的国家和企业都给予OLED产业充分的重视比如日本、韩国等国政府都给予了本国OLED产业巨大的支持；全球显示领域的主要企业，如三星、LG、索尼等均对OLED技术及其未来应用十分重视，投入巨资进行技术和产品开发并取得了 初步成果，并试图通过掌握核心技术来推动本国OLED产业的迅猛发展。

二、我国OLED产业发展现状

我国从20世纪90年代开始进行OLED材料、器件以及量产工艺的研发。在过去几年里，我国OLED技术研究水平上升很快，介入的科研机构和企业也越来越多，主要包括清华大学、华南理工大学、吉林大学、上海大学、南京邮电大学、中国科学院长春光学精密机械与物理研究所、中科院化学所、昆山维信诺显示技术有限公司（以下简称“维信诺公司”)、四川虹视显示技术有限公司、彩虹集团、上海天马微电子有限公司、京东方科技集团股份有限公司、广东中显科技有限公司等。其中，以清华大学和维信诺公司为代

表的一批科研院校和企业通过不断创新实现了多项OLED技术的突破，使我国OLED整体技术达到国际先进水平，并且在多项关键技术方面达到了国际领先水平，例如清华大学成功解决了高亮度、抗电磁干扰、抗震动和抗力学冲击等关键技术问题，将OLED经过多年的不懈努力，我国OLED产业实现了全套量产工艺的开发，大规模产业化由理想变为现实。清华大学和维信诺公司、四川虹视显示技术有限公司、彩虹集团也相继投建了PMOLED生产线，并且已经取得了阶段性的成果。例如，2008年，清华大学和维信诺公司依靠自主技术建设的国内第一条PMOLED大规模生产线在江苏昆山建成投产，标志着中国新型平板显示技术领域通过多年的自主创新，已取得重大突破，显示产业由“中国制造”开始走向“中国创造”。发展大尺寸AMOLED、OLED照明、OLED柔性显示是未来全球OLED产业发展的重点和热

点。在OLED柔性显示方面，清华大学和维信诺公司对柔性OLED材料、器件结构及基板技术进行了系统研究，制备了基于塑料基板的柔性OLED显示器件及照明器件，并采用特殊的表面平整化技术和透明电极结构设计，制备了基于不锈钢基板的红、绿、蓝柔性OLED器件；苏州大学和华南理工大学也推出了柔性OLED显示器件。在照明领域，清华大学、维信诺公司、苏州大学、吉林大学、华南理工大学、中国科学院理化技术研究所、中科院长春应用化学所等都在开展OLED白光技术的研究。由清华大学和维信诺公司开发出的OLED白光照明器件在1000cd/m2初始亮度下，寿命超过10万h，为国际最高水平之一。2009年，维信诺公司率先在国内推出了OLED照明灯具，也是国际上继欧司朗光电半导体公司后推出OLED照明灯具的单位之一。维信诺公司计划在2～3年内实现OLED照明产品的大规模生产。在中大尺寸AMOLED方面，维信诺公司、上海天马微电子有限公司、彩虹集团、京东方科技集团股份有限公司、四川虹视显示技术有限公司等国内多家企业都在开展AMOLED技术和产业的布局。维信诺公司与昆山工研院共同合作于2010年5月建成了大陆第一条AMOLED中试生产线，并计划在未来的两三年内实现大尺寸AMOLED的规模化生产。未来中国本土生产的OLED显示屏将不仅能用在手机、MP3等中小尺寸产品上，还可将触角延伸至笔记本电脑甚至是高清彩电等更广阔的领域。

在全球OLED技术竞争加剧和加速产业化的背景下，我国OLED产业的发展正处于前所未有的战略机遇期。未来中国OLED产业要与全球OLED产业齐头并进，必须要充分发挥企业、科研院所和政府的作用。企业应把自主创新、增强企业的核心竞争力放在首位；科研院所 在重点进行创新成果研发的同时，要更关注创新成果的转化；政府则应从战略的高度重视OLED技术及产业，大力支持重点企业。最终，通过产学研政合力抢占全球OLED产业发展的制高点。及早介入占领高端历史上我国显示产业两次错失发展良机，而OLED技术带来了新的机遇。我国在OLED技术研发和产业化方面与国际基本同步，这为我国OLED产业的进一步发展创造了机会。技术和产业化成绩的取得并不意味着中国OLED产业的发展可以高枕无忧。相反，作为一项新兴产业，OLED还面临很多风险和挑战。成熟期的TFT-LCD产业对新兴的OLED产业的打压、国际产业发展制高点的白热化竞争使我国OLED产业发展面临行业挑战和国际竞争的双重挑战。因此，我国OLED产业发展的时机就显得尤为重要。

TFT-LCD产业的发展经验表明，一旦技术的产业化可行性得以证明，越早介入产业，越容易形成技术路线、标准锁定和拥有排他性的知识产权，从而占领价值链的高端位置。现在我国已经实现了小尺寸OLED技术的大规模产业化，未来OLED产业需要加速推进在大尺寸等前沿领域的产业化进程，在整体市场供不应求的情况下获得良好的利润收益，步入良性发展的轨道。以 4.5代AMOLED生产线为例，若2013年以前能够建成，预计投资人民币50亿元，产值将达到约60亿元，投资者可利用回笼资金推动产业滚动持续发展。如果相反的话，投资和生产线建设延迟，将有可能陷入到成本竞争、价格下降、利润下滑、投 资回报慢的境地，进而严重影响投资者信心和企业的后期发展。

自主创新为核心动力今后，我国的OLED产业要想赢在全球产业发展的起跑线上，必须抓住全球OLED产业起步这一重要的机遇期，把自主创新作为产业发展的核心动力，充分 调动产学研政各方面的作用，合力推动产业的发展。为此建议如下：

第一，要增强依靠创新发展产业的信心，从源头重视创新。在发展OLED这一新兴产业的进程中，需要树立依靠自主创新发展产业的信心，结合OLED产业发展的具体实际情况，从技术和产业发展的源头上进行创新，建立完善的创新

第二，发挥科研院所的作用，注重创新成果的转化。科研院校在基础性原始创新、高新技术与应用技术研发和科技人才培养中扮演着重要的角色。目前，国内有很多高校和科研院所都在进行OLED相关技术的研究，并取得了一系列成果。今后应进一步发挥科研院所在OLED产业发展中的作用，正确处理好基础研究和应用研究的关系，建立良好的创新成果转化机制，充分发挥科研院所和企业在技术创新和产业发展中的作用。

第三，将OLED产业发展上升到国家战略层面。OLED产业在国际范围内的竞争已不单是企业间的竞争，更体现为国家间的竞争。未来应将OLED产业的发展纳入国家战略，从最高层面设计我国OLED产业化的道路，制定OLED产业发展国家战略和计划，多部门政策联动，出台明确、更具操作性的支持计划，引导产业整体发展方向和发展模式，成立国家层面的专家委员会。

第四，建立国家级的创新平台，加大OLED在大尺寸、照明、柔性等核心前沿技术的布局。第五，政府以适当的方式解决企业产业化的投资需求，培育出具有国际竞争力的领军企业，打造完善产业链。要实现我国OLED产业的跨越式发展，单纯依靠个别企业的努力很难带动 整个产业的快速发展。因此从宏观层面上对整个OLED上下游的布局异常重要。建议制定引导性关键技术计划，在科学论证、统筹规划的基础上，加强对OLED产业的宏观调控措施，培育OLED上游原材料和设备产业的发展，催生国内OLED产业链的成熟。

中国OLED联盟在惠州成立为有效整合产业资源加快突破核心技术加强行业交流与协作提升产业整体实力共同促进我国产业持续健康发展在工业和信息化部国家发展改革委的指导下经过年多时间的酝酿筹备由国内家企事业单位共同发起的中国产业联盟于今年月日在广东惠州正式宣布成立工业和信息化部杨学山副部长广东省佟星副省长国家发改委高技术产业司李新副处长惠州市有关究成的有机领导以及联盟成员单位代表参加了中国产业联盟成立大会相关兄弟协会及企业媒体等各界嘉宾共百余人共同见证了这一重要时刻中国产业联盟是由积极投身于产业从事产品及应用的研究开发制造服务的企事业单位及有关机构自愿组成的非营利性的全国性社会组织家发起单位涵盖了有机材料专用装备显示器件整机应用等在内的全产

成立大会上四川长虹电器股份有限公司董事长赵勇作为联盟联合主席之一代表联盟宣读了成立宣言向社会承诺联盟将以推动中国OLED产业进入世界先进水平为己任整合国内产学研各方面资源聚集材料装备器件整机全产业链优势合理布局统筹开展核心技术

研发做好上下游配套构建完善的标准和知识产权体系引领未来显示技术进入千家万户。彩虹筹建4.5代QLED试验线在三星电子投资21亿美元建设的5.5代AM-OLED面板生产线提前量产后国内OLED行业的追赶步伐也在加快6月9日彩虹股份发布公告称其控股子公司彩虹(佛山)平板显示有限公司拟自筹3.15亿元资金建设AM-OLED面板中试线项目并拟发行16亿元短期融资券据悉作为全国最大的显像管厂商彩虹集团早在2004年香港上市后就筹备战略转型彩虹股份此前多次融资投资了合肥和张家港的第6代液晶玻璃基板项目加上之前在咸阳投资的第5代液晶玻璃基板项目彩虹集团在液晶玻璃基板领域的投资显然已经有了不错的效果而今年彩虹股份还与佛山市顺德区诚顺资产管理有限公司签署合资协议共同出资设立彩虹(佛山)平板玻璃显示有限公司(以下简称佛山玻璃公司)投资建设8.5 代液晶玻璃基板生产线项目期待为广州LGD或深圳的华星光电进行玻璃基板项目的配套市场调查机构Displaysearch大中华区副总裁谢勤益透露液晶玻璃基板特别是高世代液晶玻璃基板的技术门槛很高彩虹此前的5代液晶玻璃基板的良品率都偏低

彩虹股份公司董事会认为建设中试线项目符合公司发展战略可提升公司在业内的龙头地位同时该项目的建设可减少代生产线投资的技术产品和市场风险彩虹集团在佛山的三期项目

计划总投资将超过亿元可见其在上的决心不过谢勤益表示在大尺寸面板的核心技术领域三星电子有着明显的优势而且绝对不会出让技术所以彩虹等国内企业要

想有所突破很难而且中国企业很容易陷入液晶面板领域被动追赶的局面而为了缩小与三星的差距包括长虹彩虹在内的家国内厂商月初在惠州成立了中国产业联盟试图通过联合 研发来追赶三星等韩国厂商不过三星电子的第代线面板试验线已经在建设中中国企业 这次能追上吗

三星抢占高地

在三星电子苏州代液晶面板生产线举行开工仪式后一天月日三星移动显示公司三星电子与三星的合资公司宣布其在韩国投资21亿美元建设的5.5代有机电子发光面板生产线已提前两个月进入量产更令液晶面板界恐慌的是6月2日三星移动显示宣布其第8代AM-OLED面板试验线将于明年月投入使用可以切割英寸英寸等大尺寸面板三星计划将面板的使用领域从智能手机平板电脑延伸到电视等领域OLED面板其未来3-4 年在大尺寸OLED领域的投资总额有望超过千亿元。三星电子的5.5代OLED面板生产线投产是确实的但其8代OLED线能否产业化还是个未知数国内液晶面板企业京东方副总裁张宇在接受电话采访则表示但是我们比较清楚的就是其原来提出的10代 11代液晶面板生

产线计划纯粹是忽悠人的据悉三星电据悉三星电子之所以之前宣布跟进夏普的10代线计划其实是为了在其拥有绝对技术优势的OLED大尺寸研发上赢得时间。也是为了让中国大陆和台湾地区的液晶面板生产商愿意继续投资高世代液晶面板从目前来看这一声东击西的战略已经起到了效果谢勤益指出目前在大尺寸AM-OLED面板领域即便是LG电子也无法取得突破而三星电子已成功将高世代液晶面板的投资转移到中国苏州等地今年5月还大幅削减与索尼的液晶面板合资公司S-LCD的资本金显然三星电子在下一代显示技术领域已经占据了高地

2.液晶面板业危机

目前大尺寸OLED面板技术还有很多技术瓶颈良品率的提升基板工艺过于昂贵使用寿命还有待提高等谢勤益介绍第八代OLED面板工厂只要能达到七成左右的良品率 OLED价格就可降到与液晶面板相抗衡目前OLED良品率还不到50% 三星预测最早2013-2014年

可以实现良品率70%的目标随着良品率提高三星电子还计划在试验线中将昂贵的低温多晶硅基板工艺换成下一代工艺甚至计划将已折旧完毕的八代液晶面板厂改装生产OLED 将成本进一步降低至液晶面板的45%三星电子有关人士向记者透露与高世代液动辄40亿美元的投资规模相比在现有8代线基础改造每条8代OLED面板生产线的成本要减少到1

亿美元台湾工研院的一份研究报告指出一旦三星(基板尺寸为2.2m 2.4m)OLED生产线投产台湾的板行业将面临灭顶之灾总产值上兆元雇用数十工的产业将灰飞烟灭耗资千亿元的精密设备顿时铁加上数千亿元的银行贷款变为呆账同样的危机也在影响着大陆的面板行业因的高世代液晶面板生产线完全投产都需等到2012年其资产折旧还需要6-7年时间一旦大尺寸OL技术取得突破国内面板行业的压力可想而知不过张宇表示三星刚刚在苏州投资了7.5代线大陆的液晶面板行业至少还有一个资产折旧周期的好日子所以不要过度担心OLED技术的冲击但是5代以下的液晶面板生产线可能在短期内就会受到冲击三星在大尺寸OLED领域的技术优势非常明显台湾及其他面板商要想通过购买技术专利来进

入这一高门槛领域非常艰难虽然台湾和大陆很多企业都杀入了小尺寸OLED面板领域但 是在大尺寸领域要想突破依然很难友达全球执行副总彭双浪说不过下游的苹果等平板电脑巨头也不希望三星在OLED领域一家独大所以台湾企业还是有机会的中国大陆的彩虹集团长虹集团上海天马等已经开始在OLED领域布局而京东方也计划投资建设小尺寸的OLED面板生产线但均为4代以下

3.三星将开发柔性OLED电视虽然目前的OLED屏可实现超薄弯曲特性但是它只限于小型显示屏未来真正使用到像

第三篇：有机电化学合成及研究进展

有机电化学合成及其发展方向

摘要

介绍有机电化学合成的原理，研究内容。有机电化学合成与传统合成的优势，介绍中国有机电化学合成的发展以及有机电化学的新进展。有机电化学的高效、经济、无污染性。还有有机电化学合成的若干发展方向。关键词

有机电化学 发展方向 绿色化学

Review on organic electrosynthesis and its Development trend

Abstract

In this paper，the principle and the research method of organic electro-ynthesis---one of the most efficient green technology was discussed.The principle of organic electrosynthesis, applications, and the advantages co-mparing to the tradition organic synthesis were expounded.Introduction to Chinese organic electrosynthesis development and advancement of organic electrochemistry.Organic electrosynthesis of high efficiency, no pollution.There are several development directions of organic electrosynthesis.Key words：organic electrosynthesis；developments of research；Green Chemistry;引言部分

以电化学方法合成有机化合物称为有机电合成，它是把电子作为试剂，通过电子得失来实现有机化合物合成的一种新技术，这是一门涉及电化学、有机合成及化学工程等学科的交叉学科。由于电化学早已有之，合成技术、化学工程技术和化学材料不断更新，因而，有人称之为“古老的方法，崭新的技术”[1]。

有机电合成是有机合成的一个分支学科，有其独特的优点和优势。有机电合成与一般有机合成相比，有机电合成反应是通过反应物在电极上得失电子实现的，一般无需加入氧化还原试剂，可在常温常压下进行，通过调节电位、电流密度等来控制反应，便于自动控制。这样，简化了反应步骤，减少物耗和副反应的发生。可以说有机电合成完全符合“原子经济性”要求，而传统的合成催化剂和合成“媒介”是很难达到这种要求的。从本质来说，有机电合成很有可能会消除传统有机合成产生环境污染的根源。有机电化学合成也是一种绿色化学，中国走可持续发展战略，在化学合成中有机电合成将会占很大比例。将是未来的合成化学的一种发展趋势。主题部分

一、有机电合成原理及分类

原理

有机电合成基于电化学方法来合成有机化合物。电解反应须从电极上获得电子来完成，因此有机电合成必须具备以下三个基本条件：(1)持续稳定供电的(直流)电源；(2)满足“电子转移”的电极；

(3)可完成电子移动的介质。为了满足各种工艺条件，往往还需要增加一些辅助设备,如隔膜、断电器等。

有机电合成中最重要的是电极，它是实施电子转移的场所。电合成反应是由电化学过程、化学过程和物理过程等组合起来的。典型的电合成过程如下:(1)电解液中的反应物(R)通过扩散达到电极表面(物理过程)；

(2)R在双电层或电荷转移层通过脱溶剂、解离等化学反应而变成中间体(I)(化

学过程)，无溶剂、无缔合现象的不经过此过程；

(3)I在电极上吸 附形成吸附中间体(Iad1)(吸附活化过程)；

(4)Iad1在电极上放电发生电子转移而形成新的吸附中间体(Iad2)(电子得失的电化学过程)；

(5)Iad2在电极表面 发生反应而变成生成物(Pad)吸附在电极表面；(6)Pad脱附后再通过物理扩散成为生成物(P)。

分类

它是一门涉及电化学、有机合成和化学工程的交叉学科, 通常有两种分类方法:(1)按电极表面发生的有机反应的类别, 分为两类有机电合成反应: 阳极氧化过程和阴极还原过程。阳极氧化过程包括: 电化学环氧化反应、电化学卤化反应、苯环及苯环上侧链基团的阳极氧化反应、杂环化合物的阳极氧化反应、含氮硫化物的阳极氧化反应。阴极还原过程包括阴极二聚和交联反应、有机卤化物的电还原、羰基化合物的电还原反应、消基化合物的电还原反应、腈基化合物的电还原反应。(2)按电极反应在整个有机合成过程中的地位和作用, 可将有机电合成分为两大类: 直接有机电合成反应、间接有机电合成反应。直接有机电合成反应: 有机电合成反应直接在电极表面完成;间接有机电合成反应: 有机物的氧化(还原)反应采用传统化学方法进行, 但氧化剂(还原剂)反应后电化学方法再生以后循环使用。间接电合成法可以两种方式操作: 槽内式和槽外式。

二、有机电合成是一种绿色化学

所谓绿色化学即是用化学的技术和方法去减少或消灭那些对人类健康或环境有害的原料、产物、副产物、溶剂和试剂等的产生和应用。必须指出, 绿色化学不同于一般的控制污染。加强管理对控制污染是有效的, 但这不是绿色化学, 有些只是阻止污染的技术, 而不是化学。绿色化学是指从根本上消灭污染, 它的着眼点应在于使得废物不再产生, 不再有废物处理的问题, 绿色化学是一门彻底阻止污染的化学。从电化学合成的原理来看，电合成不同于一般的催化反应，它不需要另外引入催化剂、氧化剂或还原剂，因此后续处理简单，无或基本无“三废”。

三、比较成功的案例

近几十年来, 有机电合成工业化的实例越来越多.目前世界上大约有100 多家工厂采用有机电合成生产约80 种产品, 还有很多已通过了工业化实验[ 14], 而我国有机电合成方面的研究起步较晚, 可是发展很快, 下面介绍一下我国有机电合成三个典型工业化实例.2.1 L-半胱氨酸的直接电合成[15]L-半胱氨酸是中国最早实现工业化的有机电合成产品, 它的工业生产是从毛发等畜类产品中提取的胱氨酸, 通过电解还原在阴极直接电合 成为L-半胱氨酸.S)CH2)CH(NH2))COOHS)CH2)CH(NH2))COOH+ 2H+ 2e-2 L-HS)CH2)CH(NH2))COOH.近20 年来, 这一有机电合成技术在中国的许多地方推广, 年产能力已经超过600 吨, 成为生产L-半胱氨酸的主要方法.L-半胱氨酸也成为一种出口创汇的龙头产品。

四、有机电化学合成前景及发展方向

有机电合成具有很强的生命力和广阔的发展前景，其优点突出表现在以下几个方面:(1)在许多场合具有选择性和特异性；

(2)不需要使用价格较贵的氧化剂和还原剂；

(3)洁净，以电子的得失完成了氧化还原反应，不需要外加氧化剂和还原 剂；(4)条件温和，如在常温、常压下即可完成有机合成，尤其对不稳定的复杂分子结构的有机物的合成尤为有利；(5)副产物少；

(6)节能，一方面体现在综合能 耗上，另一方面是由于极间电压低(2～5V)，可接近热力学的要求值；

(7)易控，反应速度完全可以通过调节电流来实现，易于实现自动化连续操作；(8)规模效应小，对精细化工产品的生产尤为有利。

有机电化学合成要想有好的发展，应该从以下几个方面发展：

1、发展电解中特有的反应

例如己二腈的电解还原合成等，反应选择性高，有竞争能力并已工业化。

2、发展能缩短工艺过程的有机电合成

例如，对氨基苯甲醚采用化学合成，需三步工艺，而采用电合成法只需一步工艺

3、发展间接的电解合成法

1间接电还原：

○利用媒质在电极上产生还原剂与反应底物进行化学反应，还原剂被氧化后回到阴极上再生，以此达到还原剂循环使用而反应物不断生成的目的。2间接电氧化： ○

4、发展三维电极的电解

因为电解反应通常是在二维的平板电极上进行的，电解槽生产能力低。实践证明，有机电合成也可以采用三维的填料式或流化床电极来解决这个问题，使得有机电合成工艺可以与有机催化合成相竞争。

参考文献

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第四篇：有机合成化学研究进展课程论文

有机合成化学研究进展

课 程专业： 姓名： 学号：

文

论

有机合成化学研究进展

摘要

有机化学是化学科学中的一个十分重要的二级学科。有机化学作为一门中心学科，它的发展不仅与化学学科的发展直接相关，而且也不断地影响和促进着其它自然科学学科的发展。同样，有机化学作为一门实用性学科，其发展一直影响着人类社会的发展。有机化学与人类社会发展息息相关，与国民经济建设密切相连。我国有机化学事业在近年来得到显著发展，从事有机化学和与有机化学相关研究工作的人员越来越多，研究工作水平不断提高。通过对我国有机化学学科近2年发表的研究论文进行了系统检索，本报告总结了有机反应、有机合成化学、天然产物化学、元素有机和生物合成等有机化学研究领域的主要进展。

关键词 有机反应；有机合成化学；天然产物化学；元素有机

1碳-氢键活化

在比较惰性的碳-氢键活化方面，中国科学院上海有机化学研究所(本文以下简称为上海有机所)刘国生课题组通过在氧气存在下，金属钯催化烯丙基位碳-氢键的活化，实现了烯烃的烯丙位氨化反应，提供了一种从简单的烯烃原料合成烯丙胺的方法[1]。

在芳香烃的碳-氢键活化方面，北京大学化学系施章杰课题组通过芳香烃上的导向基团，在金属钯和氧化剂共同催化下，使芳香烃的碳-氢键活化，实现了一般芳香烃的直接芳基化，从而形成新的碳-碳键[2-5]。加成-环化反应及串级反应

上海有机所麻生明课题组继使用2种不同联烯的加成-环化反应生成α,β-不饱 和γ-内酯[6]之后，又通过金属钯催化联烯的加成-环化反应，生成了高张力的氮杂四员环[7]。

华东师范大学化学系张俊良课题组发展了一种钯催化三组份加成-环化-偶联的高效合成多取代呋喃的方法[8]。

兰州大学化学系梁永民课题组通过钯催化加成-环化-偶联的串级反应，一步构建了苯并螺环，为合成此类化合物提供了一种有效方法[9]。

上海有机所赵刚课题组研究了一系列邻炔基醛类化合物与有机锌试剂的加成环化串级反应。对于邻炔苯甲醛类底物，立体选择性得到了5-exo-dig型的成环方式，而对邻位的脂环炔烯醛类底物，则只生成并环的四取代类呋喃产物[10]。

上海大学郝建课题组巧妙地通过一锅法串级反应，在PPh3/CCl4/Net3/70℃反应条件下，对o-氨基苯乙醇类底物进行环合，合成得到了N-酰基二氢吲哚类产物[11]。

天津大学马军安课题组利用催化Nazarov环化和亲电氟化的串级反应，立体选择性地合成了多取代的吲哚酮类产物[12]。烯丙基反应

北京大学焦宁课题组发现，和正常的Heck反应相反，在没有配体存在下的钯催化烯丙基酯的Heck反应中，离去基团没有发生消除而是被保留了下来[13]。

上海有机所侯雪龙课题组以芳香酮的烯丙基化反应为研究对象，实现了此类化合物的高立体选择性的α-烯丙基化[14]。

上海有机所卿凤翎课题组首次通过分子设计，利用Reformatskii-Claisen反应、烯烃复分解成环反应、钯催化烯丙基化反应等步骤合成了3’,3’-二氟-2’-羟甲基-4’,5’-不饱和环状核苷分子[15]。不对称加成

华东师范大学化学系胡文浩课题组通过Rh/Zr协同催化重氮乙酸酯、醇和醛的三组份不对称加成，生成了高对映和非对映选择性的α，β-二醇羧酸酯[16]。

南开大学化学系周其林课题组发展了一种铜盐在手性螺环双噁唑啉存在下重氮乙酯与酚(或)水的不对称碳－氢键插入羟基反应，生成了高对映选择性α-羟基酸酯[17,18]。手性反应

上海有机所林国强课题组从环辛二烯经过关键酶拆分和有关化学转化制备C2对称的手性环戊烯并环双烯的新型手性配体，在金属铑催化芳基硼酸对磺酰亚胺反应得到高对映选择性手性仲胺[19]。

有机催化剂催化的反应

赵刚课题组利用廉价易得的脯氨酸衍生的氨基醇有机小分子催化剂，以过氧叔丁醇为氧化剂，实现了没有金属参与的烯酮高对映选择性的环氧化，为合成手性环氧化合物提供一种实用的合成方法[20]。

上海有机所刘金涛课题组利用有机小分子催化，成功实现了含三氟甲基的α,β-不饱和酮与一般甲基酮之间的对映选择性醛醇反应，ee值高达95%[21]。大环合成

上海有机所陈庆云院士课题组首次利用锌粉还原β-四(三氟甲基)-meso-四苯基铜(Ⅱ)卟啉，得到了具有相对稳定的20π电子非芳香体系的isophlorin，产物结构通过了单晶衍射的确认，从而首次以实验结果证实了半个世纪前有机合成大师Woodward在研究叶绿素合成时提出的具有20 π电子的N,N’-二氢卟啉(N,N’-dihydroporphyrin or isophlorin)的假想结构[22]。

天然产物全合成

上海交通大学邓子新院士和周秀芬教授领导的课题组是国内较早从事天然产物生物合成研究的团队之一，他们针对的对象主要以农用抗生素为主。在率先发表了井岗霉素(Validamycin A)生物合成基因簇的基础上，他们通过体内基因置换与体外生化相结合的方法阐明了糖基转移酶Val G和激酶Val C的功能；在报道南昌霉素(Nanchangmycin)生物合成基因簇的基础上，发现并系统研究了一个特殊的负责聚醚化合物生物合成中催化聚酮链解离的硫脂酶，并提出了可能的后饰-解离机制；通过对聚烯化合物杀假丝菌素(Candicidin)生物合成途径中聚酮合成酶功能域的调控，阐明了系列化合物的结构和可能的合成机制。另外，他们还克隆了肽核苷类抗生素灭粉霉素(Mildiomycin)的生物合成基因簇[23]。

上海有机所的刘文研究员课题组和唐功利研究员课题组合作，从事结构新颖的复杂聚酮、聚肽化合物的生物合成研究。他们克隆了抗肿瘤化合物番红霉素(Saframycin A)、阿进霉素(Azinomycin B)和替曲卡星(Tetrocarcin A)的生物合成基因簇，提出了可能的生物合成途径，为进一步系统研究包括非蛋白源氨基酸、螺乙酰乙酸内酯等独特结构单元的生物合成机理和抗肿瘤天然产物的组合生物合成奠定了基础。另外，中国科学院微生物研究所的谭华荣研究员课题组的尼可霉素(Nikkomycin X)、杨克迁研究员课题组的嘉德霉素(Jadomycin B)以及中国协和医科大学王以光研究员课题组的格尔德霉素(Geldanamycin)，对生物合成基因簇中部分基因功能的研究均取得了进展。

结语

目前我国有机化学学科的科研人员在国际有影响的学术期刊发表学术论文的数量、质量不断增加、提高。与此同时，有机化学学科为国家国民经济建设服务的研究工作成果也不断涌现。为解决我国甾体药物工业生产中的重大环境污染问题(即应用了长达近60年的甾体皂甙元铬酐氧化降解生产技术、每年产生约8000t含金属铬环境污染物)，上海有机所田伟生教授小组经过十多年的坚持不懈努力，研究提供的用双氧水代替铬酐氧化降解甾体皂甙元的洁净生产技术[24]已经完成了中试研究，目前正在上海市科委专项项目支持下着手进行试生产。此技术在化工原料使用上遵循了“原子经济性”原则，实行了化工生产的“零排放”，为我国化学工业洁净生产给出了又一样板。此技术推广后，不仅可以实现每年减少8000t含金属铬环境污染物，还可以从此生产过程的废弃物中回收500t以上的手性试剂。此技术推广后不仅可以促进我国甾体药物工业发展，也有助于我国黄姜、剑麻种植、加工行业的环境污染的治理。作者们相信：随者我国有机化学学科不断发展，我国有机化学工作者不仅能够在国际一流刊物上发表学术论文，扩大我国有机化学学科的影响，也能为我国国民经济建设做出实实在在的贡献。

参考文献 Angew.Chem.Int.Ed., 2008, 47: 4733.2 Angew.Chem.Int.Ed., 2008 47: 1473.3 Angew.Chem.Int.Ed., 2007, 46: 5554.4 J.Am.Chem.Soc., 2007, 129: 7666.5 J.Am.Chem.Soc., 2007, 129: 6066.6 J.Am.Chem.Soc., 2007, 129: 10948.7 Angew.Chem.Int.Ed.2008, 47: 4581.8 Angew.Chem.Int.Ed., 2008, 47: 4729.9 Angew.Chem.Int.Ed., 2007 46: 7068.10 J.Org.Chem., 2008, 73: 2947.11 J.Org.Chem., 2007, 72, 9364.12 Org.Lett., 2007, 9, 3053.13 Angew.Chem.Int.Ed., 2008, 47: 4729.14 J.Am.Chem.Soc., 2007, 129: 7718.15 Org.Lett., 2007, 9, 5437.16 Angew.Chem.Int.Ed., 2008, 47: 6647.17 J.Am.Chem.Soc., 2007, 129: 12616.18 Angew.Chem.Int.Ed., 2008, 47: 932.19 J.Am.Chem.Soc.2007 129: 5336.20 J.Org.Chem., 2007, 72: 288.21 Org.Lett.,2007,9, 1343.22 J.Am.Chem.Soc.,2007, 129:5814.23 Chembiochem.2008 9: 1286.24 田伟生等，中国专利CN1221563C 16-脱氢孕烯醇酮及其同类物的洁净生产技术。

第五篇：有机铁在猪饲料中的应用研究进展

有机铁在猪饲料中的应用研究进展

应用，比无机铁有较高的生物利用效价，对猪生产性能可提高采食量、生长速度、饲料效率和健康水平等。近年来，有机铁的研究应用受到重视。生化特性

有机铁可分为金属络合铁（配体化合铁）和螯合铁两类。络合剂有蛋白质、氨基酸、糖、有机酸等天然有机物。金属络合铁是由一个中心离子（或原子）如Fe

2+

和配位体以共价键相结合所形成的复杂离子或分子。配位体是指那些含有可提供孤对电子原子的分子，有机分子中的N、O、S都可提供孤对电子，这些供体可与金属离子发生配位作用，从而形成复合物。螯合铁是一种特殊的络合铁，它是指一个或多个基团与一个金属离子进行配位反应而生成的具有环状结构的络合铁。螯合铁也称作内络合铁，由于它的环状结构，通常比络合铁稳定。

美国官方饲料监测局（MFCO，1996）确定了有机铁的定义：对氨基酸和蛋白质金属螯合铁，是指可溶性盐的金属离子同氨基酸按照1：（1～3）（最佳为1：2）的比例反应，生成配位的共价键所得产物。水解氨基酸的平均分子量为150左右，生成的螯合铁的分子量不得超过800。这种结构使分子内电荷趋于中性，它的稳定常数适中，从而使金属在消化道中易于释放出来，比相应的无机离子更为优越。效价作用 2.1生物利用效价高

许多研究证明，有机铁比无机铁有更高的生物利用率，且对动物的生长、生殖、健康及饲料转化率等有明显的促进作用。

在妊娠母猪的日粮中添加200 mg/kg的氨基酸螯合铁，有相当的铁通过胎盘进入胎儿体中，可降低胎儿的死亡率，提高仔猪的出生重和断奶重，说明螯合铁可通过胎盘转运，进入到发育中的胚胎（无机铁无法通过）。有机铁的效价相对于FeSO4的效价范围为125%～185%。

Kuznet-sor等（1987）报道，蛋氨酸铁对7～28日龄的哺乳仔猪和4～5月龄的育肥猪的相对生物学效价分别为120%和115%（设硫酸亚铁为100%）；Spears（1992）也研究了蛋氨酸铁对哺乳仔猪的相对生物学效价为183%，Kuznetsor（1987）以红细胞计数和过氧化氢酶为指标，研究了氨基酸螯合铁对26日龄仔猪的相对生物学效价，结果分别为103%和114%。从大量的研究结果以及生产实践来看，氨基酸螯合铁的生物学效价明显高于硫酸亚铁、氯化亚铁等无机铁源添加剂。

2.2化学结构稳定

植物性饲料中所含的植酸、草酸、磷酸根离子，容易与铁元素结合生成动物难以吸收的不溶性盐而排出体外，从而影响铁元素的吸收。有机铁由于其特殊的结构，具有较好的化学稳定性，分子内电荷趋于中性，缓解了矿物质之间的拮抗作用，在消化过程中减少了pH值、脂类、纤维、胃酸等物质的影响，有利于动物机体对金属离子的充分吸收和利用。

2.3免疫功能增强

有机铁接近于酶的天然形态而有利于吸收，被吸收后可将螯合的铁元素直接运输特定的靶组织和酶系统中，从中发挥作用和满足机体需要。有机铁具有增强抗病力，提高免疫应答反应，促进动物细胞和体液免疫力的功效，发挥抗病、抗应激作用，改进动物皮毛状况，减少早期胚胎死亡，对某些肠炎、皮炎、痢疾和盆血有治疗作用；在接种、去势、运输、气温过高和变更日粮等应激条件下，有良好的效果。

2.4副作用小和适口性好

无机铁因有特殊味道而影响动物的适口性，又因其性质不稳定，易与其他营养物质产生拮抗作用，并在消化吸收过程中还会影响胃肠道的酸碱平衡，而对机体产生不良影响，应用过量会造成动物的中毒。有机铁如氨基酸螯合铁，既提供动物机体所需要的氨基酸，又提供铁元素，适口性好，毒副作用小，安全性好，吸收率高，易转运，可加强动物体内酶的活性，提高蛋白质、脂肪和维生素的利用率，从而促进动物生长性能的发挥。

2.5吸收率好利于环保

有机铁中金属离子在配位体氨基酸或小肽的保护下，形成稳定的化学结构，既避免了矿物质之间的相互拮抗作用，又消除了无机铁易对维生素氧化的弊端。无机铁被动物吸收及蓄积的量很低，吸收率仅为10%左右，大部分随粪便排出体外，影响环境，破坏地力，引起农作物富集，危害人畜健康。由于有机铁生物学效价高，在日粮中添加一定量即可代替高剂量的无机铁。

３ 吸收机理

Dreosti认为影响矿物吸收的肠道的物理化学因素对其生物利用率的高低起主要作用。生物利用率高的微量元素吸收率也比较高。有机铁是利用配位体的转运系统吸收，而不是金属的转运系统。如氨基酸、蛋白螯合物分别利用氨基酸、肽的吸收通道。尤其是研究小肽的吸收机制后，人们把更多的目光投向蛋白质螯合物。通过氨基酸和肽的转运系统，螯合物完整地透过肠粘膜层进入血液，大大地提高了铁元素的利用率。有机铁受到配位体的保护，不易受到胃肠道内的不利于金属吸收的物理化学因素的影响。胃肠道PH值对金属复合物的稳定性和溶解性的影响较大，试验认为氨基酸或肽的螯合物的稳定常数适中，既有利于与铁元素结合成螯合铁被运输，需要时又能有效地从螯合物（载体）中释放出来。有机铁分子内电荷趋于中性，在体内pH值环境下溶解度好，吸收率高，易于被小肠粘膜吸收进入血液，供给周身细胞需要。生产应用 4.1哺乳仔猪

国内外研究表明，有机微量元素铁可通过母猪胎盘和母乳传递给仔猪，从而促进仔猪生长发育，预防缺铁性贫血，降低乳猪死亡率。

Close(2001)研究发现，在妊娠母猪或哺乳母猪日粮里添加有机铁，仔猪断奶重增加，血液中Hb 升高，证明有机铁通过胎盘容易进入胚胎。据英国Darneley（1993）研究报道，母猪在1-8胎次产前28d开始采食有机铁（56.7g/头·d）平均每胎育成离乳仔猪头数提高7.1%，仔猪死亡率降低26.8%。Yamamoto（1982）研究亦表明，有机铁可穿过母猪胎盘为胎儿所用，提高仔猪的铁储备，改善仔猪生长性能，仔猪初生重断奶重均显著增加。

4.2断奶仔猪 有机铁应用于断奶仔猪有显著效果，徐建雄（1993）在35~80日龄断奶仔猪日粮中添加蛋氨酸铁60mg/kg，使生长猪的日增重、饲料效率分别提高9.99%~12.98%、6.60%~10.61%。据四川省畜科院动物营养研究所研制.省畜科公司生产的中华富铁康，取代1/3的FeSO4试验，结果日增重提高3.34-5.47%，料肉比降低4.23-4.26%，皮肤健康红润被毛光滑亮泽，增重成本降低经济上可行。

4.3生长育肥猪

添加有机铁使生长育肥猪提高了日增重和饲料利用率。据黄国清试验看出，添加蛋氨酸铁日增重提高9.56%，饲料报酬提高7.63%。鞠继光等（2000）在生长育肥猪日粮中添加羟基蛋氨酸铁40mg/kg代替等量相应的无机铁，可提高40-75kg生长猪的日增重8.3%，降低料肉比13.7%。问题与对策

有机铁作为新一代高效的安全营养添加剂，有其自身的功能作用，是有良好的市场应用领域。但从实际使用情况看还存在一些问题，有待今后进一步研究开发和生产应用上解决。

5.1生产成本较高 现市场上的有机铁产品售价是无机铁的10倍以上，难以在实际生产中大量应用；国内生产厂家如氨基酸螯合铁还没有研制出降低生产成本的新工艺新方法，生产出市场能接受经济可行的有机铁产品，应改进产品配方，工艺设计，选择合适的生产工艺路线和简化生产程序，降低生产成本。

5.2提高产品质量

有机铁产品（除富马酸亚铁外）的质检方法还没有得到很好解决。当前有机铁产品的定性定量分析尚待研究解决，通常采用的分光光度法、电位法等不适应其产品的定性定量分析，难以确定其有机的螯合度或络合度的质量，很难规范有机铁的生产、销售和应用。为了利用廉价的螯合剂生产有机铁，优化合成方法和新生产工艺路线，建立定性、定量的检测新技术，是今后研究工作的重点。

5.3研究作用模式

有机铁在动物体内的吸收机制和代谢原理及对机体造血机能有待进一步研究。近年来虽然越来越多的人接受金属氨基酸螯合铁和蛋白盐利用肽与氨基酸的吸收机制，而并非小肠中普通金属的吸收机制，但作用模式还需要进一步研究证实。

5.4探讨利用条件 继续研究适合动物机体的最佳螯合物（络合物）结构形式，最佳添加时间和剂量。不同的螯合剂组成的有机铁、不同的动物、不同日粮营养水平、不同生理条件，都影响有机铁需要量，因此明确有机铁的利用条件很有必要。

5.5强化示范推广

加大对有机铁的示范宣传推广，终于有一天，它将成为常规的矿物质元素添加到动物饲料中，一旦在生产上大面积推广普及使用，将会给饲料工业和畜牧业带来显著的社会经济效益。