第一篇: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。
第二篇:九年级化学有机合成材料教案
课题3
有机合成材料
教学目标 知识与技能
1、会初步区别有机化合物和无机化合物。
2、了解有机化合物和有机高分子化合物的特点。
3、知道有机合成材料塑料、合成纤维、和合成橡胶的性能与用途。过程与方法
1、通过查资料、上网等方式了解治理“白色污染”的有效措施,培养学生收集和整理资料的能力。
2、通过探究热塑性塑料和热固性塑料的性质差异,培养学生的探究能力。
3、通过辩论“使用塑料的利与弊”,培养学生的语言表达能力和组织能力。情感态度与价值观
1、通过学习,了解化学使生活变得更加美好,培养学生关注社会、关注生活的情感。
2、认识有机合成材料的发展对人类社会的进步所起的重要作用。教学重点:
1.了解合成纤维、塑料、合成橡胶的性能和用途。2.了解使用合成材料对人和环境的影响。教学难点:
1.认识新材料的开发与社会发展的密切关系。2.较好地组织学生进行“使用塑料的利与弊”的辩论。教学方法:阅读讨论 课时安排:二课时 教学过程:(第一课时)
[活动与探究]:指导学生填写教材P99的“活动与探究”中的表格;并利用实物投影学生的答案,引导学生根据表格内容比较和讨论。
指导阅读:引导学生阅读教材P99-P100,并依次出示下列问题:
1.化合物分哪两大类?它们有什么区别? 2.C、CO、CO2、CaCO3等是有机物吗?为什么? 3.为什么有机物的数目异常庞大?
过渡:有些有机物的相对分子质量较大,通常称它们为有机高分子,用有机高分子制成的材料称为有机高分子材料,它又分天然有机高分子材料和有机合成材料,合成材料的用途很广,下面一起来研究:
二、有机合成材料
指导阅读:引导学生阅读教材P100-P102,并依次出示下列问题:
1、举例说明什么是天然有机高分子材料?什么是合成材料?
2、有机高分子化合物是怎样形成的?链状和网状有什么区别
[活动与探究二]:演示实验12-1,边做边讲解注意点和引导学生观察现象。并依次出示下列问题,指导学生回答:
举例说明链状结构的高分子材料和网状结构的高分子材料性质相同吗?
指导讨论:1.指导讨论教材P101的“讨论”栏目。
2.举出常见塑料的名称和用途?
投影:实物投影一张服装标签,让学生讨论各标记的含义,特别是纤维的种类,引导学生讨论和举例说明天然纤维和合成纤维各有什么性能?洗涤熨烫时的注意事项。第二课时:
复习提问:上堂课学习了哪几种合成材料?它们各有什么用途?
引入课题:这节课学习另一种合成材料——合成橡胶。指导阅读:引导学生阅读教材P103的文字和有关合成橡胶用途的插图,并介绍合成橡胶与天然橡胶比较,具有的优良性能。
指导阅读:引导学生阅读教材P103-P105的文字和有关塑料等的插图。
投影:学生课前调查的有关“白色污染”形成的原因,以及消除这类污染的建议,让学生评判是否合理? 展示:展示学生收集的标有“塑料包装制品回收标志”的塑料制品,请学生讨论回答各标记的含义。
投影:投影学生从网上下载的合成材料(如:新型塑料)发展的新成就。例如:淀粉塑料、导电塑料、塑料回收等图片。
组织辩论:将学生分成甲(正方)、乙(反方)二大组,正方的论点是“塑料的利”,反方的论点是“塑料的弊”。挑选二位支持人以及双方的组长,课前进行指导。
辩论过程中组织好纪律,有时作一些指导。
投影:多媒体投影“白色污染”的危害以及新型合成材料的图片。最后,呼吁大家珍惜资源、爱护环境、合理使用化学物 总结:略 作业:新学案 教后:
第三篇:有机合成小结
有机合成小结
第一部分 碳架的构造 1.碳碳键的形成 碳碳单键:
1.2.3.4.5.金属有机化合物与卤代烷的偶联反应;金属有机化合物与羰基,氰基的加成反应;金属有机化合物与环氧化合物的开环反应;各类缩合反应;
炔烃,芳环,酮,酯,β-二羰基化合物烷基化和酰基化反应(Friedel Crafts反应)
6.7.8.9.酮的双分子还原;环加成反应;烯烃的羰基化反应
卡宾插入或类卡宾插入(如Simmons-Smith反应)
碳碳双键:
10.Wittig反应;
11.羟醛缩合;醛的缩合;酮的缩合;
12.Clasin-Schmit
缩合(插烯反应)
反应; 13.Horner-Emmons14.Wurtz 反应
2.碳链的切断和缩短 1.2.芳环侧链氧化(与苯环链接的碳上含有H);
烯烃,炔烃,邻二醇的氧化切断生成醛、酮、酸(如臭氧氧化烯烃,高锰酸钾氧化烯烃或炔烃等)
3.卤仿反应;
3.成环或开环 三元环 :
1.2.烯烃与卡宾的反应
1,3-二卤代物脱X的反应;
五元环:
1.2.1,6-二元醛酮的分子内缩合己二酸脱羧成环
六元环:
1.2.3.Diels-Alder反应
苯环的还原
Michael加成+羟醛缩合(Robinson成环反应)
更多碳原子数的环:
1.2.卡宾插入;
分子内的羟醛缩合;
4.碳架的重排
1.2.Wagner-Meerwein重排;
频那醇重排 3.4.5.6.7.8.9.异丙苯氧化重排
Baeyer-Villiger重排
Clasin重排
Fries重排
Cope重排
Favorsiki重排
Smiles重排
Richter重排
重排 10.Von 11.Tiffenau-Demyanov12.二苯二乙醇重排
5.杂环化合物的形成
1.2.烯烃用过氧酸氧化成环
烯烃用次卤酸加成消去成环
第二部分 官能团的生成 烷烃、烯烃略 炔烃:
1.2.邻二卤代烃脱卤化氢
邻氨基苯甲酸重氮化
卤代烃:
1.2.醇的卤代
不饱和烃、三元环和卤化氢的加成 3.4.5.6.7.8.9.不饱和烃,三元环与卤素的加成烯烃与次卤酸的加成环氧化合物与氢卤酸的加成芳烃和烷烃的卤代
烯丙基化合物和苄式芳烃的卤代(NBS)
卤素交换反应(Finkelstein反应)
醛酮的阿尔法卤代
Lucas试剂反应 10.与
醇:
1.2.3.4.5.6.7.8.9.烯烃的催化水合烯烃的硼氢化-氧化
烯烃的羟汞化还原
烯烃与次卤酸的加成
烯烃被碱性高锰酸钾、四氧化锇氧化
环氧化合物的开环反应
卤代烃的水解
有机金属试剂与醛酮的加成(如Grignard试剂)
醛酮的还原(如用Na与液氨还原)
反应(醛酮的歧化反应)10.Cannizarro
酚的制备
1.芳磺酸盐碱溶法 2.3.4.芳基卤代烃的水解
芳烃的空气氧化
芳胺的胺基重氮化
醚的制备
1.2.3.4.5.6.7.醇分子间脱水
卤代烃与醇钠和酚钠的反应
烯烃的羟汞化-去汞反应
Williamson合成法
醇与烯烃的加成醇与炔烃的加成烯烃的环氧化
醛酮的制备
1.2.3.4.醇的氧化
邻二醇的高碘酸氧化(得到两分子醛或酮)
烯烃的臭氧化
烯烃的羰基合成反应(烯烃与一氧化碳和氢气在高压和催化剂作用下生成醛或者酮的反应)
5.6.7.8.炔烃的水合
炔烃的硼氢化氧化反应
芳香族的酰基化反应
偕二卤代烃的水解 9.羟醛缩合
10.安息香缩合11.频那醇重排
12.Gattermann-Koch13.Reimer-Tiemann14.Vilsmer-Hacck15.Gattermann16.Hoesch
反应
反应
反应
反应
反应
氧化 17.Oppenauer
第三部分 官能团的保护
1.2.3.羰基可以先与醇缩合成缩醇参与反应体系后水解
羟基可以先形成醚,酯缩醛等有机物加以保护
酚羟基可以通过苯环上添加一些定位基防止被氧化
官能团活化
1.2.可以在逆合成分析加入酸酯基增加羰基阿尔法位的氢的活性
使用TsCl酰化羟基增加-OR基团的离去性
第四篇: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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第五篇:有机合成工作报告
合成工作总结 2011年11月份,我来到xxxx任研究助理一职,主要参与了一下项目(由于所作产品均为原公司所属专利,故简化叙述反应,见谅):
一、詹氏钌催化剂中间体的合成:
1、ts肼+苯甲醛?苯腙
苯腙+醇钠?重氮夜;
rc-102(rc为钌催化剂项目号)+重氮液?rc-103.此反应为原产物与重氮液反应生成一个双键
2、烯配体的合成
r-oh?r-cl?r-pph3cl?r-= 这个反应是制备磷叶立德并与多聚甲醛反应生成一个双键
3、rc-102+ppcy3?rc-202 这个反应比较简单,是一个基团置换的反应,该反应所得产物稀释后会发生溶胀现象,处理比较麻烦
4、rc-203+炔醇?rc-303 此反应炔醇与钌催化剂中间体反应生成一个带两个双键的五元环
5、苯+异丙基酰氯??异丙基苯甲酰
酰化反应,制备炔醇的一部分
二、hcv丙肝新药中间体的合成
1、五元杂环+格氏试剂
这个反应的反应机理其实是格氏试剂与酰胺反应,与n相连的键断开,由于n是五元环上的杂原子,这个反应为一个开环反应。反应在低温下进行,这可能是格氏试剂不与所得产物的活性基团羰基、乙酯基不反应的原因
2、上述产物的还原
这个产物含酯基,选用三乙酰氧基硼氢化钠做还原剂,反应为原料的羰基先与ts肼反应生成踪再还原去掉羰基。
3、上述产物的水解
产物上的酯基水解为酸 alcl3、甲苯 ??③④
4、r+多聚甲醛+苄胺?r/nhbn①?②??? 上面分别涉及到上苄胺、苄胺与苯甲酸甲酯缩合关环、脱甲基、苯上两相邻羟基与dcm反应关环
………
………
……
醇的碱溶液hbrhclk2co3/nmp/dcm篇二:有机合成心得
有机合成心得(1)-引言
做有机合成,感觉最深刻的是关键要有一个灵活的头脑和丰富的有机合成知识,灵活的头脑是天生的,丰富的有机合成知识是靠大量的阅读和高手交流得到的。二者缺一不可,只有有机合成知识而没有灵活的头脑把知识灵活的应用,充其量只是有机合成匠人,成不了高手,也就没有创造性。只有灵活的头脑而没有知识,只能做无米之炊。一个有机合成高手在头脑中掌握的有机化学反应最少应为300个以上,并能灵活的加以运用,熟悉其中的原理(机理),烂熟于胸,就像国学大师烂熟四书五经一样,看到了一个分子结构,稍加思索,其合成路线应该马上在脑中浮现出来。
有机合成心得(2)-基本功的训练 每个行业都有自己的基本功,有机合成的基本功就是对有机化学反应的理解掌握与灵活运用。那么对有机化学反应的理解掌握应从那方面入手?你在大学里学到的有机合成知识,只是入门的东西,远远达不到高手的水平,学了四年化学,基本上不理解化学。遇到问题还是束手无策,不知从何处下手。这不是你的问题,而是大学教育体制的问题,在大学阶段应该打下坚实的基本功,然后才能专,而我们的大学在这方面还做的远远不够。下面我推荐几本有机合成方面的书籍希望能够达到上述的目的。
有机化学反应的理解掌握方面的书籍: 1.march’s advanced organic chemistry.2.carey, f.a.;sundberg, r.j.: advanced organic chemistry.3.michael b.smith: organic synthesis.5.黄宪:新编有机合成化学 6.李长轩:有机合成设计化学
前三本书是从机理方面来讨论有机合成的,4、5两本书是从官能团转变的角度讨论有机合成的,第6本书是讨论有机合成路线设计的。以上几本书应该随时放在自己的身边,作为案头书。认真精读,达到记忆理解,把反应分类记忆理解,这时你可能感觉很枯燥乏味,不要紧,经过一段时间的合成研究再回过头来阅读,就会感觉耳目一新,有新的理解。掌握了这几本书,可以说您已经打下了一定的有机合成基本功,这时你应该最少掌握300个反应了,但并不意味者你已经成为了有机合成高手,接下来你需要做的是将学到的有机合成知识能够灵活运用,熟练的理解化学反应在什么情况下应用。
下面推荐的几本杂志,主要是关于如何运用有机化学反应的。1.organic synthesis(80vol.)2.organic process research & development.这是美国化学会出版的一本有机合成杂志,主要讲述一些化工产品的工艺研究,书中的反应均用在大规模的制备上,对产业化的研究很有帮助,这些反应具有很强的实用性,对理解化学反应的应用很有帮助。
经过以上知识的训练,你已经具备成为有机合成高手的潜力了,接下来需要做的就是大量的实践研究了,相信经过自己的努力和多年的实践,多次的失败,吃的苦中苦,你就成为有机合成高手了。
有机合成心得(3)-合成路线的选择 合成路线的设计与选择是有机合成中很重要的一个方面,它反映了一个有机
合成人员的基本功和知识的丰富性与灵活的头脑。一般情况下,合成路线的选择与设计代表了一个人的合成水平和素质。合理的合成路线能够很快的得到目标化合物,而笨拙的合成路线虽然也能够最终得到目标化合物,但是付出的代价却是时间的浪费和合成成本的提高,因此合成路线的选择与设计是一个很关键的问题。
合成路线的选择与设计应该以得到目标化合物的目的为原则,即如果得到的目标化合物是以工业生产为目的,则选择的合成路线应该以最低的合成成本为依据,一般情况下,简短的合成路线应该反应总收率较高,因而合成成本最低,而长的合成路线总收率较低,合成成本较高,但是,在有些情况下,较长的合成路线由于每步反应都有较高的收率,且所用的试剂较便宜,因而合成成本反而较低,而较短的合成路线由于每步反应收率较低,所用试剂价格较高,合成成本反而较高。所以,如果以工业生产为目的,则合成路线的选择与设计应该以计算出的和实际结果得到的合成成本最低为原则。如果得到的目标化合物是以发表论文为目的,则合成路线的选择与设计则有不同的原则。设计的路线应尽量具有创造性,具有新的思想,所用的试剂应该是新颖的,反应条件是创新的,这时考虑的主要问题不是合成成本的问题而合成中的创造性问题。
如果合成的是系列化合物,则设计合成路线时,应该共同的步骤越长越好,每个化合物只是在最后的合成步骤中不同,则这样的合成路线是较合理的和高效率的,可以在很短的时间内得到大量目标化合物。每个目标化合物的合成路线一般有多步反应,为了避免杂质放大的问题,最好的解决办法是将合成路线一分为二,转化为两个中间体,最后将两个中间体通过一步反应组装起来得到目标化合物。尽量避免连续反应只在最后一步得到产物。
有机合成心得(4)-有机反应的实质 有机合成的任务是运用已知的或可能的化学反应来形成c-c键或c-杂键,从而将两个或多个分子或离子连接起来。有机化学反应类型可分为三种:极性反应,协同反应,自由基反应,其中协同反应与自由基反应又称为非极性反应。非极性反应可以采用‘一锅法’进行,而极性反应则需分步进行。因为极性反应的条件比较苛刻(无水、惰性气体保护、强酸或强碱),而非极性反应的条件比较温和。极性反应占80%,非极性反应占20%。极性反应的实质就是分子中负电性的原子与正电性的原子的结合。所谓负电性与正电性都是指广义而言的,原子的负电性可以是负电荷,也可以是孤电子对;原子的正电性可以是正电荷也可以是空轨道。负电性与正电性的密度越大,反应活性越高,但是高密度的负电性原子通常与高密度的正电性原子结合,低密度的负电性原子与低密度的正电性原子结合。如果分子中同时存在两种相反电荷的原子则产生环合反应,如果分子中存在两种相同电荷的原子,此时与另一分子中相反电荷的原子结合时就容易产生副反应,通常密度较高电荷的原子先进行反应。因此,在记忆化学反应时,只需分清分子中那个原子是正电性的,那个原子是负电性的就可以了。不必去记忆什么人名反应来浪费记忆力,也不必对亲核、亲电反应的类型太在意。所以,学习化学反应时,主要的任务就是了解各种正电性的基团和负电性的基团。这些正电性的基团和负电性的基团称之为合成子。有机合成心得(5)-后处理的问题
在有机合成中,后处理的问题往往被大多数人所忽略,认为只要找对了合成方法,合成任务就可以事半功倍了,这话不错,正确地合成方法固然重要,但是
有机合成的任务是拿到相当纯的产品,任何反应没有100%产率的,总要伴随或多或少的副反应,产生或多或少的杂质,反应完成后,面临的巨大问题就是从反应混合体系中分离出纯的产品。后处理的目的就是采用尽可能的办法来完成这一任务。
为什么对后处理的问题容易忽视呢?我们平时所看到的各种文献尤其是学术性的研究论文对这一问题往往重视不够或者很轻视,他们重视的往往是新的合成方法,合成试剂等。专利中对这一问题也是轻描淡写,因为这涉及到商业利润问题。有机教科书中对这一问体更是没有谈论到。只有参加过工业有机合成项目的人才能认识到这一问题的重要性,有时反应做的在好,后处理产生问题得不到纯的产品,企业损失往往巨大。这时才认识到有机合成不光是合成方法的问题,还涉及到许多方面的问题,那一方面的问题考虑不周,都有可能前功尽弃。后处理问题从哪里可以学到?除了向有经验的科研人员多多请教外,自己也应处处留心,虽说各种文献中涉及较少,但是还有不少论文是涉及到的,这就要求自己多思考,多整理,举一反三。另外,在科研工作中,应注意吸取经验,多多磨练。完成后处理问题的基本知识还是有机化合物的物理和化学性质,后处理就是这些性质的具体应用。当然,首先要把反应做的很好,尽量减少副反应的发生,这样可以减轻后处理的压力。因此,后处理还是考验一个人的基本功问题,只有化学学好了才有可能出色的完成后处理任务。后处理根据反应的目的有不同的解决办法,如果在实验室中,只是为了发表论文,得到纯化合物的目的就是为了作各种光谱,那么问题就简单了,得到纯化合物的方法不外就是走柱子,tlc,制备色谱等方法,不用考虑太多的问题,而且得到的化合物还比较纯;如果是为了工业生产的目的,则问题就复杂了,尽量用简便、成本低的方法,实验室中的那一套就不行了,如果您还是采用实验室中的方法则企业就亏损了。
后处理过程的优劣检验标准是:(1)产品是否最大限度的回收了,并保证质量;(2)原料、中间体、溶剂及有价值的副产物是否最大限度的得到了回收利用;
(3)后处理步骤,无论是工艺还是设备,是否足够简化;(4)三废量是否达到最小。后处理的几个常用而实用的方法:(1)有机酸碱性化合物的分离提纯
具有酸碱性基团的有机化合物,可以得失质子形成离子化合物,而离子化合物与原来的母体化合物具有不同的物理化学性质。碱性化合物用有机酸或无机酸处理得到胺盐,酸性化合物用有机碱或无机碱处理得到钠盐或有机盐。根据有机化合物酸碱性的强弱,有机、无计酸碱一般为甲酸、乙酸、盐酸、硫酸、磷酸。
碱为三乙胺、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸氢钠等。在一般情况下,离子化合物在水中具有相当大的溶解性,而在有机溶剂中溶解度很小,同时活性碳只能够吸附非离子型的杂质和色素。利用以上的这些性质可对酸碱性有机化合物进行提纯。以上性质对所有酸碱性化合物并不通用,一般情况下,分子中酸碱性基团分子量所占整个分子的分子量比例越大,则离子化合物的水溶性就越大,分子中含有的水溶性基团例如羟基越多,则水溶性越大,因此,以上性质适用于小分子的酸碱化合物。对于大分子的化合物,则水溶性就明显降低。酸碱性基团包括氨基。酸性基团包括:酰氨基、羧基、酚羟基、磺酰氨基、硫酚基、1,3-二羰基化合物等等。值得注意的是,氨基化合物一般为碱性基团,但是在连有强吸电子基团时就变为酸性化合物,例如酰氨基和磺酰氨基化合物,这类化合物在氢氧化钠、氢氧化钾等碱作用下就容易失去质子而形成钠盐。
中合吸附法:
将酸碱性化合物转变为离子化合物,使其溶于水,用活性碳吸附杂质后过滤,则除去了不含酸碱性基团的杂质和机械杂质,再加酸碱中合回母体分子状态,这是回收和提纯酸碱性产品的方法。由于活性碳不吸附离子,故有活性碳吸附造成的产品损失忽劣不计。化学学习考研复试调剂,提供免费真题笔记课件教材等,为化学工作者提供学中和萃取法:是工业过程和实验室中常见的方法,它利用酸碱性有机化合物生成离子时溶于水而母体分子状态溶于有机溶剂的特点,通过加入酸碱使母体化合物生成离子溶于水实现相的转移而用非水溶性的有机溶剂萃取非酸碱性杂质,使其溶于有机溶剂从而实现杂质与产物分离的方法。成盐法:
对于非水溶性的大分子有机离子化合物,可使有机酸碱性化合物在有机溶剂中成盐析出结晶来,而非成盐的杂质依然留在有机溶剂中,从而实现有机酸碱性化合物与非酸碱性杂质分离,酸碱性有机杂质的分离可通过将析出的结晶再重结晶,从而将酸碱性有机杂质分离。对于大分子的有机酸碱化合物的盐此时还可以采用水洗涤除去小分子的酸碱化合物已经成盐且具有水溶性的杂质。对于水溶性的有机离子化合物,可在水中成盐后,将水用共沸蒸馏或直接蒸馏除去,残余物用有机溶剂充分洗涤几次,从而将杂质与产品分离。
以上三种方法并不是孤立的,可根据化合物的性质和产品质量标准的要求,采用相结合的方法,尽量得到相当纯度的产品。
(2)几种特殊的有机萃取溶剂
正丁醇:大多数的小分子醇是水溶性的,例如甲醇、乙醇、异丙醇、正丙醇等。大多数的高分子量醇是非水溶性的,而是亲脂性的能够溶于有机溶剂。但是
中间的醇类溶剂例如正丁醇是一个很好的有机萃取溶剂。正丁醇本身不溶于水,同时又具有小分子醇和大分子醇的共同特点。它能够溶解一些能够用小分子醇溶解的极性化合物,而同时又不溶于水。利用这个性质可以采用正丁醇从水溶液中萃取极性的反应产物。丁酮:性质介于小分子酮和大分子酮之间。不像丙酮能够溶于水,丁酮不溶于水,可用来从水中萃取产物。
乙酸丁酯:性质介于小分子和大分子酯之间,在水中的溶解度极小,不像乙酸乙酯在水中有一定的溶解度,可从水中萃取有机化合物,尤其是氨基酸的化合物,因此在抗生素工业中常用来萃取头孢、青霉素等大分子含氨基酸的化合物。丁基叔丁基醚:性质介于小分子和大分子醚之间,两者的极性相对较小,类似于正己烷和石油醚,二者在水中的溶解度较小。可用于极性非常小的分子的结晶溶剂和萃取溶剂。也可用于极性较大的化合物的结晶和萃取溶剂。
(3)做完反应后,应该首先采用萃取的方法,首先除去一部分杂质,这是利用杂质与产物在不同溶剂中的溶解度不同的性质
(4)稀酸的水溶液洗去一部分碱性杂质。例如,反应物为碱性,而产物为中性,可用稀酸洗去碱性反应物。例如胺基化合物的酰化反应。
(5)稀碱的水溶液洗去一部分酸性杂质。反应物为酸性,而产物为中性,可用稀碱洗去酸性反应物。例如羧基化合物的酯化反应。化学学习考研复试调剂,提供免费真题笔记课件教材等,为化学工作者提供学习和科研、工作等的网络交流平台
(6)用水洗去一部分水溶性杂质。例如,低级醇的酯化反应,可用水洗去水溶性的反应物醇。
(7)如果产物要从水中结晶出来,且在水溶液中的溶解度又较大,可尝试加入氯化钠、氯化铵等无机盐,降低产物在水溶液中的溶解度-盐析的方法。
(8)有时可用两种不互溶的有机溶剂作为萃取剂,例如反应在氯仿中进行,可用石油醚或正己烷作为萃取剂来除去一部分极性小的杂质,反过来可用氯仿萃取来除去极性大的杂质。(9)两种互溶的溶剂有时加入另外一种物质可变的互不相容,例如,在水作溶剂的情况下,反应完毕后,可往体系中加入无机盐氯化钠,氯化钾使水饱和,此时加入丙酮,乙醇,乙腈等溶剂可将产物从水中提取出来。
(10)结晶与重结晶的方法 基本原理是利用相似相容原理。即极性强的化合物用极性溶剂重结晶,极性弱的化合物用非极性溶剂重结晶。对于较难结晶的化合物,例如油状物、胶状物等有时采用混合溶剂的方法,但是混合溶剂的搭配很篇三:有机合成心得
搞了十余年药物研发,感觉最深刻的是关键要有一个灵活的头脑和丰富的有机合成知识,灵活的头脑是天生的,丰富的有机合成知识是靠大量的阅读和高手交流得到的。二者缺一不可,只有有机合成知识而没有灵活的头脑把知识灵活的应用,充其量只是有机合成匠人,成不了高手,也就没有创造性。只有灵活的头脑而没有知识,只能做无米之炊。一个有机合成高手在头脑中掌握的有机化学反应最少应为300个以上,并能灵活的加以运用,熟悉其中的原理(机理),烂熟于胸,就像国学大师烂熟四书五经一样,看到了一个分子结构,稍加思索,其合成路线应该马上在脑中浮现出来。
有机合成心得(2)-基本功的训练
每个行业都有自己的基本功,有机合成的基本功就是对有机化学反应的理解掌握与灵活运用。那么对有机化学反应的理解掌握应从那方面入手?你在大学里学到的有机合成知识,只是入门的东西,远远达不到高手的水平,学了四年化学,基本上不理解化学。遇到问题还是束手无策,不知从何处下手。这不是你的问题,而是大学教育体制的问题,在大学阶段应该打下坚实的基本功,然后才能专,而我们的大学在这方面还做的远远不够。下面我推荐几本有机合成方面的书籍希望能够达到上述的目的:
有机化学反应的理解掌握方面的书籍: 1.march’s advanced organic chemistry.2.carey, f.a.;sundberg, r.j.: advanced organic chemistry.3.michael b.smith: organic synthesis.5.黄宪:新编有机合成化学 6.李长轩:有机合成设计 前三本书是从机理方面来讨论有机合成的,4、5两本书是从官能团转变的角度讨论有机合成的,第6本书是讨论有机合成路线设计的。以上几本书应该随时放在自己的身边,作为案头书。认真精读,达到记忆理解,把反应分类记忆理解,这时你可能感觉很枯燥乏味,不要紧,经过一段时间的合成研究再回过头来阅读,就会感觉耳目一新,有新的理解。掌握了这几本书,可以说您已经打下了一定的有机合成基本功,这时你应该最少掌握300个反应了,但并不意味者你已经成为了有机合成高手,接下来你需要做的是将学到的有机合成知识能够灵活运用,熟练的理解化学反应在什么情况下应用。
下面推荐的几本杂志,主要是关于如何运用有机化学反应的。1.organic synthesis(80vol.)2.organic process research & development.这是美国化学会出版的一本有机合成杂志,主要讲述一些化工产品的工艺研究,书中的反应均用在大规模的制备上,对产业化的研究很有帮助,这些反应具有很强的实用性,对理解化学反应的应用很有帮助。
经过以上知识的训练,你已经具备成为有机合成高手的潜力了,接下来需要做的就是大量的实践研究了,相信经过自己的努力和多年的实践,多次的失败,吃的苦中苦,你就成为有机合成高手了。
有机合成心得(3)-合成路线的选择
合成路线的设计与选择是有机合成中很重要的一个方面,它反映了一个有机合成人员的基本功和知识的丰富性与灵活的头脑。一般情况下,合成路线的选择与设计代表了一个人的合成水平和素质。合理的合成路线能够很快的得到目标化合物,而笨拙的合成路线虽然也能够最终得到目标化合物,但是付出的代价却是时间的浪费和合成成本的提高,因此合成路线的选择与设计是一个很关键的问题。
合成路线的选择与设计应该以得到目标化合物的目的为原则,即如果得到的目标化合物是以工业生产为目的,则选择的合成路线应该以最低的合成成本为依据,一般情况下,简短的合成路线应该反应总收率较高,因而合成成本最低,而长的合成路线总收率较低,合成成本较高,但是,在有些情况下,较长的合成路线由于每步反应都有较高的收率,且所用的试剂较便宜,因而合成成本反而较低,而较短的合成路线由于每步反应收率较低,所用试剂价格较高,合成成本反而较高。所以,如果以工业生产为目的,则合成路线的选择与设计应该以计算出的和实际结果得到的合成成本最低为原则。
如果得到的目标化合物是以发表论文为目的,则合成路线的选择与设计则有不同的原则。设计的路线应尽量具有创造性,具有新的思想,所用的试剂应该是新颖的,反应条件是创新的,这时考虑的主要问题不是合成成本的问题而合成中的创造性问题。
如果合成的是系列化合物,则设计合成路线时,应该共同的步骤越长越好,每个化合物只是在最后的合成步骤中不同,则这样的合成路线是较合理的和高效率的,可以在很短的时间内得到大量目标化合物。
每个目标化合物的合成路线一般有多步反应,为了避免杂质放大的问题,最好的解决办法是将合成路线一分为二,转化为两个中间体,最后将两个中间体通过一步反应组装起来得到目标化合物。尽量避免连续反应只在最后一步得到产物。有机合成心得(4)-有机反应的实质
有机合成的任务是运用已知的或可能的化学反应来形成c-c键或c-杂键,从而将两个或多个分子或离子连接起来。
有机化学反应类型可分为三种:极性反应,协同反应,自由基反应,其中协同反应与自由基反应又称为非极性反应。非极性反应可以采用‘一锅法’进行,而极性反应则需分步进行。因为极性反应的条件比较苛刻(无水、惰性气体保护、强酸或强碱),而非极性反应的条件比较温和。极性反应占80%,非极性反应占20%。极性反应的实质就是分子中负电性的原子与正电性的原子的结合。所谓负电性与正电性都是指广义而言的,原子的负电性可以是负电荷,也可以是孤电子对;原子的正电性可以是正电荷也可以是空轨道。负电性与正电性的密度越大,反应活性越高,但是高密度的负电性原子通常与高密度的正电性原子结合,低密度的负电性原子与低密度的正电性原子结合。如果分子中同时存在两种相反电荷的原子则产生环合反应,如果分子中存在两种相同电荷的原子,此时与另一分子中相反电荷的原子结合时就容易产生副反应,通常密度较高电荷的原子先进行反应。因此,在记忆化学反应时,只需分清分子中那个原子是正电性的,那个原子是负电性的就可以了。不必去记忆什么人名反应来浪费记忆力,也不必对亲核、亲电反应的类型太在意。所以,学习化学反应时,主要的任务就是了解各种正电性的基团和负电性的基团。这些正电性的基团和负电性的基团称之为合成子。下面举例简单说明:
有机合成心得(5)-后处理的问题
在有机合成中,后处理的问题往往被大多数人所忽略,认为只要找对了合成方法,合成任务就可以事半功倍了,这话不错,正确地合成方法固然重要,但是有机合成的任务是拿到相当纯的产品,任何反应没有100%产率的,总要伴随或多或少的副反应,产生或多或少的杂质,反应完成后,面临的巨大问题就是从反应混合体系中分离出纯的产品。后处理的目的就是采用尽可能的办法来完成这一任务。为什么对后处理的问题容易忽视呢?我们平时所看到的各种文献尤其是学术性的研究论文 对这一问题往往重视不够或者很轻视,他们重视的往往是新的合成方法,合成试剂等。专利中对这一问题也是轻描淡写,因为这涉及到商业利润问题。有机教科书中对这一问体更是没有谈论到。只有参加过工业有机合成项目的人才能认识到这一问题的重要性,有时反应做的在好,后处理产生问题得不到纯的产品,企业损失往往巨大。这时才认识到有机合成不光是合成方法的问题,还涉及到许多方面的问题,那一方面的问题考虑不周,都有可能前功尽弃。后处理问题从哪里可以学到?除了向有经验的科研人员多多请教外,自己也应处处留心,虽说各种文献中涉及较少,但是还有不少论文是涉及到的,这就要求自己多思考,多整理,举一反三。另外,在科研工作中,应注意吸取经验,多多磨练。完成后处理问题的基本知识还是有机化合物的物理和化学性质,后处理就是这些性质的具体应用。当然,首先要把反应做的很好,尽量减少副反应的发生,这样可以减轻后处理的压力。因此,后处理还是考验一个人的基本功问题,只有化学学好了才有可能出色的完成后处理任务。
后处理根据反应的目的有不同的解决办法,如果在实验室中,只是为了发表论文,得到纯化合物的目的就是为了作各种光谱,那么问题就简单了,得到纯化合物的方法不外就是走柱子,tlc,制备色谱等方法,不用考虑太多的问题,而且得到的化合物还比较纯;如果是为了工业生产的目的,则问题就复杂了,尽量用简便、成本低的方法,实验室中的那一套就不行了,如果您还是采用实验室中的方法则企业就亏损了。下面只简单的介绍一些工业中的方法。
后处理过程的优劣检验标准是:(1)产品是否最大限度的回收了,并保证质量;(2)原料、中间体、溶剂及有价值的副产物是否最大限度的得到了回收利用;(3)后处理步骤,无论是工艺还是设备,是否足够简化;(4)三废量是否达到最小。后处理的几个常用而实用的方法:
(1)有机酸碱性化合物的分离提纯 具有酸碱性基团的有机化合物,可以得失质子形成离子化合物,而离子化合物与原来的母体化合物具有不同的物理化学性质。碱性化合物用有机酸或无机酸处理得到胺盐,酸性化合物用有机碱或无机碱处理得到钠盐或有机盐。根据有机化合物酸碱性的强弱,有机、无计酸碱一般为甲酸、乙酸、盐酸、硫酸、磷酸。碱为三乙胺、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸氢钠等。在一般情况下,离子化合物在水中具有相当大的溶解性,而在有机溶剂中溶解度很小,同时活性碳只能够吸附非离子型的杂质和色素。利用以上的这些性质可对酸碱性有机化合物进行提纯。以上性质对所有酸碱性化合物并不通用,一般情况下,分子中酸碱性基团分子量所占整个分子的分子量比例越大,则离子化合物的水溶性就越大,分子中含有的水溶性基团例如羟基越多,则水溶性越大,因此,以上性质适用于小分子的酸碱化合物。对于大分子的化合物,则水溶性就明显降低。
酸碱性基团包括氨基。酸性基团包括:酰氨基、羧基、酚羟基、磺酰氨基、硫酚基、1,3-二羰基化合物等等。值得注意的是,氨基化合物一般为碱性基团,但是在连有强吸电子基团时就变为酸性化合物,例如酰氨基和磺酰氨基化合物,这类化合物在氢氧化钠、氢氧化钾等碱作用下就容易失去质子而形成钠盐。
中合吸附法:
将酸碱性化合物转变为离子化合物,使其溶于水,用活性碳吸附杂质后过滤,则除去了不含酸碱性基团的杂质和机械杂质,再加酸碱中合回母体分子状态,这是回收和提纯酸碱性产品的方法。由于活性碳不吸附离子,故有活性碳吸附造成的产品损失忽劣不计。中和萃取法:
是工业过程和实验室中常见的方法,它利用酸碱性有机化合物生成离子时溶于水而母体分 子状态溶于有机溶剂的特点,通过加入酸碱使母体化合物生成离子溶于水实现相的转移而用非水溶性的有机溶剂萃取非酸碱性杂质,使其溶于有机溶剂从而实现杂质与产物分离的方法。
成盐法:
对于非水溶性的大分子有机离子化合物,可使有机酸碱性化合物在有机溶剂中成盐析出结晶来,而非成盐的杂质依然留在有机溶剂中,从而实现有机酸碱性化合物与非酸碱性杂质分离,酸碱性有机杂质的分离可通过将析出的结晶再重结晶,从而将酸碱性有机杂质分离。对于大分子的有机酸碱化合物的盐此时还可以采用水洗涤除去小分子的酸碱化合物已经成盐且具有水溶性的杂质。对于水溶性的有机离子化合物,可在水中成盐后,将水用共沸蒸馏或直接蒸馏除去,残余物用有机溶剂充分洗涤几次,从而将杂质与产品分离。
以上三种方法并不是孤立的,可根据化合物的性质和产品质量标准的要求,采用相结合的方法,尽量得到相当纯度的产品。(2)几种特殊的有机萃取溶剂
正丁醇:大多数的小分子醇是水溶性的,例如甲醇、乙醇、异丙醇、正丙醇等。大多数的高分子量醇是非水溶性的,而是亲脂性的能够溶于有机溶剂。但是中间的醇类溶剂例如正丁醇是一个很好的有机萃取溶剂。正丁醇本身不溶于水,同时又具有小分子醇和大分子醇的共同特点。它能够溶解一些能够用小分子醇溶解的极性化合物,而同时又不溶于水。利用这个性质可以采用正丁醇从水溶液中萃取极性的反应产物。
丁酮:性质介于小分子酮和大分子酮之间。不像丙酮能够溶于水,丁酮不溶于水,可用来从水中萃取产物。
乙酸丁酯:性质介于小分子和大分子酯之间,在水中的溶解度极小,不像乙酸乙酯在水中有一定的溶解度,可从水中萃取有机化合物,尤其是氨基酸的化合物,因此在抗生素工业中常用来萃取头孢、青霉素等大分子含氨基酸的化合物。
异丙醚与特丁基叔丁基醚:性质介于小分子和大分子醚之间,两者的极性相对较小,类似于正己烷和石油醚,二者在水中的溶解度较小。可用于极性非常小的分子的结晶溶剂和萃取溶剂。也可用于极性较大的化合物的结晶和萃取溶剂。
(3)做完反应后,应该首先采用萃取的方法,首先除去一部分杂质,这是利用杂质与产物在不同溶剂中的溶解度不同的性质。
(4)稀酸的水溶液洗去一部分碱性杂质。例如,反应物为碱性,而产物为中性,可用稀酸洗去碱性反应物。例如胺基化合物的酰化反应。(5)稀碱的水溶液洗去一部分酸性杂质。反应物为酸性,而产物为中性,可用稀碱洗去酸性反应物。例如羧基化合物的酯化反应。
(6)用水洗去一部分水溶性杂质。例如,低级醇的酯化反应,可用水洗去水溶性的反应物醇。
(7)如果产物要从水中结晶出来,且在水溶液中的溶解度又较大,可尝试加入氯化钠、氯化铵等无机盐,降低产物在水溶液中的溶解度-盐析的方法。(8)有时可用两种不互溶的有机溶剂作为萃取剂,例如反应在氯仿中进行,可用石油醚或正己烷作为萃取剂来除去一部分极性小的杂质,反过来可用氯仿萃取来除去极性大的杂质。
(9)两种互溶的溶剂有时加入另外一种物质可变的互不相容,例如,在水作溶剂的情况下,反应完毕后,可往体系中加入无机盐氯化钠,氯化钾使水饱和,此时加入丙酮,乙醇,乙腈等溶剂可将产物从水中提取出来。
(10)结晶与重结晶的方法
基本原理是利用相似相容原理。即极性强的化合物用极性溶剂重结晶,极性弱的化合物用
非极性溶剂重结晶。对于较难结晶的化合物,例如油状物、胶状物等有时采用混合溶剂的方法,但是混合溶剂的搭配很有学问,有时只能根据经验。一般采用极性溶剂与非极性溶剂搭配,搭配的原则一般根据产物与杂质的极性大小来选择极性溶剂与非极性溶剂的比例。若产物极性较大,杂质极性较小则溶剂中极性溶剂的比例大于非极性溶剂的比例;若产物极性较小,杂质极性较大,则溶剂中非极性溶剂的比例大于极性溶剂的比例。较常用的搭配有:醇-石油醚,丙酮-石油醚,醇-正己烷,丙酮-正己烷等。但是如果产物很不纯或者杂质与产物的性质及其相近,得到纯化合物的代价就是多次的重结晶,有时经多次也提不纯。这时一般较难除去的杂质肯定与产物的性质与极性及其相近。除去杂质只能从反应上去考虑了。
(11)水蒸气蒸馏、减压蒸馏与精馏的方法
这是提纯低熔点化合物的常用方法。一般情况下,减压蒸馏的回收率相应较低,这是因为随着产品的不断蒸出,产品的浓度逐渐降低,要保证产品的饱和蒸汽压等于外压,必须不断提高温度,以增加产品的饱和蒸汽压,显然,温度不可能无限提高,即产品的饱和蒸汽压不可能为零,也即产品不可能蒸净,必有一定量的产品留在蒸馏设备内被设备内的难挥发组分溶解,大量的斧残既是证明。
水蒸气蒸馏对可挥发的低熔点有机化合物来说,有接近定量的回收率。这是因为在水蒸气蒸馏时,斧内所有组分加上水的饱和蒸汽压之和等于外压,由于大量水的存在,其在100℃时饱和蒸汽压已经达到外压,故在100℃以下时,产品可随水蒸气全部蒸出,回收率接近完全。对于有焦油的物系来说,水蒸气蒸馏尤其适用。因为焦油对产品回收有两个负面影响:一是受平衡关系影响,焦油能够溶解一部分产品使其不能蒸出来;二是由于焦油的高沸点使蒸馏时斧温过高从而使产品继续分解。,水蒸气蒸馏能够接近定量的从焦油中回收产品,又在蒸馏过程中避免了产品过热聚合,收率较减压蒸馏提高3-4%左右。虽然水蒸气蒸馏能提高易挥发组分的回收率,但是,水蒸气蒸馏难于解决产物提纯问题,因为挥发性的杂质随同产品一同被蒸出来,此时配以精馏的方法,则不但保障了产品的回收率,也保证了产品质量。应该注意,水蒸气蒸馏只是共沸蒸馏的一个特例,当采用其它溶剂时也可。
共沸蒸馏不仅适用于产品分离过程,也适用于反应物系的脱水、溶剂的脱水、产品的脱水等。它比分子筛、无机盐脱水工艺具有设备简单、操作容易、不消耗其它原材料等优点。例如:在生产氨噻肟酸时,由于分子中存在几个极性的基团氨基、羧基等,它们能够和水、醇等分子形成氢键,使氨噻肟酸中存在大量的游离及氢键的水,如采用一般的真空干燥等干燥方法,不仅费时,也容易造成产物的分解,这时可采用共沸蒸馏的方法将水分子除去,具体的操作为将氨噻肟酸与甲醇在回流下搅拌几小时,可将水分子除去,而得到无水氨噻肟酸。又比如,当分子中存在游离的或氢键的甲醇时,可用另外一种溶剂,例如正己烷、石油醚等等,进行回流,可除去甲醇。可见共沸蒸馏在有机合成的分离过程中占有重要的地位。
(12)超分子的方法,利用分子的识别性来提纯产物。(13)脱色的方法 一般采用活性炭、硅胶、氧化铝等。活性炭吸附非极性的化合物与小分子的化合物,硅胶与氧化铝吸附极性强的与大分子的化合物,例如焦油等。对于极性杂质与非极性杂质同时存在的物系,应将两者同时结合起来。比较难脱色的物系,一般用硅胶和氧化铝就能脱去。对于酸碱性化合物的脱色,有时比较难,当将酸性化合物用碱中和形成离子化合物而溶于水中进行脱色时,除了在弱碱性条件下脱色一次除去碱性杂质外,还应将物系逐渐中和至弱酸性,再脱色一次除去酸性杂质,这样就将色素能够完全脱去。同样当将碱性化合物用酸中和至弱碱性溶于水进行脱色时,除了在弱酸性条件下脱色一次除去酸性杂质外,还应将物系逐渐中和至弱碱性,再脱色一次除去碱性杂质。篇四:有机合成心得 有机合成心得——工艺优化方法学
有机合成心得——工艺优化方法学 1.合成工艺的优化主要就是反应选择性研究
有机合成工艺优化是物理化学与有机化学相结合的产物,是用化学动力学的方法解决有机合成的实际问题,是将化学动力学的基本概念转化为有机合成的实用技术。
首先分清三个基本概念转化率、选择性、收率。转化率是消耗的原料的摩尔数除于原料的初始摩尔数。选择性为生成目标产物所消耗的原料摩尔数除于消耗的原料的摩尔数。收率为反应生成目标产物所消耗的原料的摩尔数除于原料的初始摩尔数。可见,收率为转化率与选择性的乘积。可以这样理解这三个概念,反应中消耗的原料一部分生成了目标产物,一部分生成了杂质,为有效好的原料依然存在于反应体系中。生成目标产物的那部分原料与消耗的原料之比为选择性,与初始原料之比为收率,消耗的原料与初始原料之比为转化率。
反应的目标是提高收率,但是影响收率的因素较多,使问题复杂化。化学动力学的研究目标是提高选择性,即尽量使消耗的原料转化为主产物。只有温度和浓度是影响选择性的主要因素。在一定转化率下,主副产物之和是一个常数,副产物减少必然带来主产物增加。提高转化率可以采取延长反应时间,升高温度,增加反应物的浓度,从反应体系中移出产物等措施。而选择性虽只是温度和浓度的函数,看似简单,却远比转化率关系复杂。因此将研究复杂的收率问题转化为研究选择性和转化率的问题,可简化研究过程。2.选择性研究的主要影响因素 提高主反应的选择性就是抑制副反应,副反应不外平行副反应和连串副反应两种类型。平行副反应是指副反应与主反应同时进行,一般消耗一种或几种相同的原料,而连串副反应是指主产物继续与某一组分进行反应。主副反应的竞争是主副反应速度的竞争,反应速度取决于反应的活化能和各反应组分的反应级数,两个因素与温度和各组分的浓度有关。因此选择性取决于温度效应和浓度效应。可是,活化能与反应级数的绝对值很难确定。但是我们没有必要知道它们的绝对值,只需知道主副反应之间活化能的相对大小与主副反应对某一组分的反应级数的相对大小就行了。我们知道,升高温度有利于活化能高的反应,降低温度有利于活化能低的反应,因此选择反应温度条件的理论依据是主副反应活化能的相对大小,而不是绝对大小。
(1)温度范围的选择:在两个反应温度下做同一合成实验时,可以根据监测主副产物的相对含量来判断主副反应活化能的相对大小,由此判断是低温还是高温有利于主反应,从而缩小了温度选择的范围。实际经验中,一般采取极限温度的方式,低温和高温,再加上二者的中间温度,可判断出反应温度对反应选择性的影响趋势。
(2)某一组分浓度的选择:在同一温度下(第一步已经选择好的温度下),将某一组分滴加(此组分为低浓度,其他组分就是高浓度)或一次性加入(此组分为高浓度,其他组分就是低浓度)进行反应,就可根据监测主副产物的相对含量来判断该组分是低浓度还是高浓度有利于主反应。确定了某一组分的浓度影响,接下来就是研究该组分的最佳配比问题。相同的条件下,再确定其他组分浓度的影响。3.定性反应产物
动力学研究方法要求副反应最小,而其他方法要求主反应最大。因此研究反应的选择性,搞清副反应的产物结构是必要地前提。在条件允许的情况下,应尽量分析反应混合物的全部组分,包括主产物,各种副产物,分析他们在气相色谱、液相色谱或薄层色谱上的相对位置和相对大小。从而可以看出各组分的相对大小及各组分随温度和浓度条件不同的变化。对不同的副反应采取不同的抑制方法。
(1)首先搞清反应过程中那些副产物生成;(2)重点找出含量较多的副产物的结构,因为只有抑制了主要副反应,才能显著提高主反应的选择性;(3)根据主要副产物的结构,研究其生成的机理,速度方程和对比选择性方程,并据此进行温度效应、浓度效应分析;(4)由对比选择性方程确定部分工艺条件,并据此设计获取活化能相对大小和反应级数相对高低的试验方按。(5)也应该找出最难除去的杂质的结构,进行(3),(4)的方法研究。4.跟踪定量反应产物
在定分析的基础上,对同一实验不同时刻各组分的含量进行跟踪测试,根据跟踪测试结果认识影响因素,再根据影响因素调整实验方按。
(1)可在同一实验中考察原料、中间体、产物,各副产物在不同条件下的变化趋势,从一个实验中尽可能获取更多的信息,实验效率大大提高。
(2)根据实验过程中的新现象调整和修改预定方按,使每一具体实验的目标多元化,即可使每一次实验的目的在实验中调整和增加,从而提高工作效率和研究开发进度。
(3)将不同时刻、不同组分的相对含量,整理成表格或曲线,从数据表或曲线中观察不同组分的数量,各组分在不同阶段依不同条件的变化趋势和变化率,从而找出宏观动力学影响因素,并根据这些因素去调整温度、浓度因素,以提高选择性。
这里的定量并非真正的含量,只是各组分的相对值。5.分阶段研究反应过程和分离过程
大多数人习惯于每次实验部分都分离提纯产品并计算收率。然而,除非简单的实验外这是不科学的。
(1)研究开发的初始阶段,分离过程是不成熟的,很难估算分离过程损失,这样,所得产品不能代表反应收率。(2)实验的最终结果是反应过程与分离过程的总结果,影响因素太多,考察某一影响因素 太难。
(3)一个实验真正做到完成分离提纯的程度很难,往往后处理时间多于反应时间,若每个实验都做到提纯分离,则工作效率降低。(4)为降低科研费用,往往进行微量制备,而微量制备的实验几乎不能完成全过程。比如精馏,没有一定数量就无法进行。
(5)反应过程中直接取反应液进行中控分析最接近于反应过程的在线测试,最能反映出过程的实际状态,对于某一因素的变化的影响也最敏感,应用起来方便。
(6)做好反应过程是分离过程研究的基础。副产物越少,则分离过程越简单。
总之,在研究开发的最初阶段,应先回避分离过程而仅研究反应过程。可以在反应过程中得到一系列的色谱分析谱图和定性分析结果,根据原料、中间体、产品、副产品出峰的相对大小来初步定量,根据不同反应温度条件下不同组分的消涨来判断活化能的相对大小;根据副产物结构机不同的加料方式引起的副产物的消涨来判断活性组分的反应级数的相对高低。从理论到实践实现了动力学所要求的温度效应、浓度效应,再实现最大转化率,最后研究分离过程。这是一种循序渐进的、条理清晰的、理性的和简单化的工艺优化程序。6.程序升温法确定温度范围
程序升温法是另一种反应温度的优化方法。其是在实验的最初阶段采用的。一般采用微量制备,物料以满足分析测试即可。为使放热反应的温度可控制,反应物料不必成比例(一般使某一种原料微量)。
在跟踪测试的基础上,采取程序升温大方法,往往一次实验即可测得反应所适合的温度范围,并可得到主反应与某一特定副反应活化能的相对大小和确认反应温度最佳控制条件。程序升温过程如图所示。
在t1 温度下反应一段时间,取样a分析;若未发生反应,则升温至t2后反应一段时间后取样b分析;若发现反应已经发生,但不完全,则此时应鉴别发生的是否是主反应;若在温度t2下先发生的是主反应,则继续取样c分析;若反应仍不完全,升温至t3后反应一段时间取样d分析;若仍不完全则升温至t4,取样e分析,直至反应结束。
若样品d中无副产物,e中有副产物,则主反应的活化能小于副反应的活化能,反应温度为t4以下,再在t3上下选择温控范围。
若样品b中发生的是副反应,则应立即升温,并适时补加原料,边升温边取样f,g,h等,直至主反应发生。若主反应在较高温度时发生了,说明主反应的活化能大于副反应的活化能,反应应避开较低温度段。此时的程序升温过程应在缺少易发生副反应的那种主原料下进行,即预先加热反应底物至一定温度,再滴加未加入的原料,后滴加的原料用溶剂稀释效果更加。可见,一次程序升温过程便可基本搞清主副反应活化能的相对大小和反应温度控制的大致范围,取得了事半功倍的效果。
在低温有利于主反应的过程中,随着反应的进行,反应物的浓度逐渐降低,反应速度逐渐减慢,为保持一定的反应速度和转化率以保证生产能力,就必须逐渐缓慢升温以加速化学反应的进行,直至转化率达到目标,这才实现最佳控制。7.调节加料法
滴加的功能有两个,(1)对于放热反应,可减慢反应速度,使温度易于控制。(2)控制反应的选择性,对每种原料都应采取是滴加还是一次性加入对反应选择性影响的研究。如果滴加有利于选择性,则滴加时间越慢越好。如不利于选择性的提高,则改为一次性的加入。温度效应、浓度效应对反应选择性的影响是个普遍存在的一般规律,但在不同的具体实例中体现出特殊性,有时某一种效应更重要,而另一种效应不显著。因此必须具体问题具体分析,在普遍的理论原则指导下解决特殊的问题。7.动力学方法的工艺优化次序
有了上面所述的方法,一般的工艺优化需要按以下的步骤进行。
(1)反应原料的选择 反应原料的选择除了考虑廉价易得的主要因素外,另一个必须考虑的因素是副产物的形成,所用的原料应该尽可能以不过多产生副反应为准,原料的活性应该适当,活性高了相应的副反应形成的速度也就加大了,原料的反应点位应该尽可能少,以防进行主反应的同时进行副反应。以阿立哌唑的中间体合成为例。不同的原料产生不同的副反应从而形成不同的杂质,原料的性质不同,产生杂质的数量也就不同。图1 为 以1,4-二溴丁烷为原料反应形成的杂质。在该实例中,a 是所需要的中间体,但因为1,4-二溴丁烷及另一原料的双重反应部位,产生了大量的杂质,给后处理带来了极大的麻烦。因而是不合适的。但是如以4-溴丁醇为原料(图2),则反应形成的杂质数量大大减少,给提纯及后续反应带来极大的方便。可见原料的选择对抑制副反应也有者重要的作用。
(2)溶剂的选择:主要根据反应的性质和类型来考虑:非质子极性溶剂:乙腈、n,n-二甲基甲酰胺、丙酮、n,n-二甲基乙酰胺、n-甲基吡咯烷酮;质子极性溶剂:水、甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇等;极性非常小的溶剂:石油醚、正己烷、乙酸乙酯、卤代烃类、芳香烃类等。
(3)重复文献条件,对反应产物定性分析。
(4)变化反应温度确认主副反应活化能的相对大小并确定温度控制曲线。
(5)根据副产物的结构改变加料方式,以确定主副反应对某一组分的反应级数的相对大小并确定原料的加料方式。此时反应选择性已达最佳。(6)选择转化率的高低。力求转化完全或回收再用。此时反应收率最佳。
(7)选择简单的分离方式并使分离过程产物损失最小。此时优化的工艺大到了。(8)酸碱强度的影响:强酸还是弱酸,强碱还是弱碱,有机酸还是有机碱。在质子性溶剂
中一般选择无机碱,因为此时无机碱一般溶于这类溶剂中使反应均相进行,例如氢氧化钠、氢氧化钾溶于醇中,但是弱无机碱碳酸钠等不容于该类溶剂,须加入相转移催化剂;在非质子极性溶剂中一般选择有机碱,此时反应为均相反应,若选择无机碱一般不溶于该类溶剂,也需加入加入相转移催化剂。
(9)催化剂的影响:相转移催化剂,无机盐,路易斯酸,路易斯碱。篇五:有机合成心得
有机合成心得
有机合成心得(1)-引言
搞了十余年药物研发,感觉最深刻的是关键要有一个灵活的头脑和丰富的有机合成知识,灵活的头脑是天生的,丰富的有机合成知识是靠大量的阅读和高手交流得到的。二者缺一不可,只有有机合成知识而没有灵活的头脑把知识灵活的应用,充其量只是有机合成匠人,成不了高手,也就没有创造性。只有灵活的头脑而没有知识,只能做无米之炊。一个有机合成高手在头脑中掌握的有机化学反应最少应为300个以上,并能灵活的加以运用,熟悉其中的原理(机理),烂熟于胸,就像国学大师烂熟四书五经一样,看到了一个分子结构,稍加思索,其合成路线应该马上在脑中浮现出来。
本系列心得基本上是作者在工作中的经验之谈,也有部分内容取材于参考资料,本心得主要是想提供方法上的指导。
有机合成心得(2)-基本功的训练
每个行业都有自己的基本功,有机合成的基本功就是对有机化学反应的理解掌握与灵活运用。那么对有机化学反应的理解掌握应从那方面入手?你在大学里学到的有机合成知识,只是入门的东西,远远达不到高手的水平,学了四年化学,基本上不理解化学。遇到问题还是束手无策,不知从何处下手。这不是你的问题,而是大学教育体制的问题,在大学阶段应该打下坚实的基本功,然后才能专,而我们的大学在这方面还做的远远不够。下面我推荐几本有机合成方面的书籍希望能够达到上述的目的: 有机化学反应的理解掌握方面的书籍: 1.march’s advanced organic chemistry.2.carey, f.a.;sundberg, r.j.: advanced organic chemistry.3.michael b.smith: organic synthesis.5.黄宪:新编有机合成化学 6.李长轩:有机合成设计
前三本书是从机理方面来讨论有机合成的,4、5两本书是从官能团转变的角度讨论有机合成的,第6本书是讨论有机合成路线设计的。以上几本书应该随时放在自己的身边,作为案头书。认真精读,达到记忆理解,把反应分类记忆理解,这时你可能感觉很枯燥乏味,不要紧,经过一段时间的合成研究再回过头来阅读,就会感觉耳目一新,有新的理解。掌握了这几本书,可以说您已经打下了一定的有机合成基本功,这时你应该最少掌握300个反应了,但并不意味者你已经成为了有机合成高手,接下来你需要做的是将学到的有机合成知识能够灵活运用,熟练的理解化学反应在什么情况下应用。
下面推荐的几本杂志,主要是关于如何运用有机化学反应的。1.organic synthesis(80vol.)2.organic process research & development.这是美国化学会出版的一本有机合成杂志,主要讲述一些化工产品的工艺研究,书中的反应均用在大规模的制备上,对产业化的研究很有帮助,这些反应具有很强的实用性,对理解化学反
应的应用很有帮助。
经过以上知识的训练,你已经具备成为有机合成高手的潜力了,接下来需要做的就是大量的实践研究了,相信经过自己的努力和多年的实践,多次的失败,吃的苦中苦,你就成为有机合成高手了。
有机合成心得(3)-合成路线的选择 合成路线的设计与选择是有机合成中很重要的一个方面,它反映了一个有机合成人员的基本功和知识的丰富性与灵活的头脑。一般情况下,合成路线的选择与设计代表了一个人的合成水平和素质。合理的合成路线能够很快的得到目标化合物,而笨拙的合成路线虽然也能够最终得到目标化合物,但是付出的代价却是时间的浪费和合成成本的提高,因此合成路线的选择与设计是一个很关键的问题。
合成路线的选择与设计应该以得到目标化合物的目的为原则,即如果得到的目标化合物是以工业生产为目的,则选择的合成路线应该以最低的合成成本为依据,一般情况下,简短的合成路线应该反应总收率较高,因而合成成本最低,而长的合成路线总收率较低,合成成本较高,但是,在有些情况下,较长的合成路线由于每步反应都有较高的收率,且所用的试剂较便宜,因而合成成本反而较低,而较短的合成路线由于每步反应收率较低,所用试剂价格较高,合成成本反而较高。所以,如果以工业生产为目的,则合成路线的选择与设计应该以计算出的和实际结果得到的合成成本最低为原则。
如果得到的目标化合物是以发表论文为目的,则合成路线的选择与设计则有不同的原则。设计的路线应尽量具有创造性,具有新的思想,所用的试剂应该是新颖的,反应条件是创新的,这时考虑的主要问题不是合成成本的问题而合成中的创造性问题。
如果合成的是系列化合物,则设计合成路线时,应该共同的步骤越长越好,每个化合物只是在最后的合成步骤中不同,则这样的合成路线是较合理的和高效率的,可以在很短的时间内得到大量目标化合物。
每个目标化合物的合成路线一般有多步反应,为了避免杂质放大的问题,最好的解决办法是将合成路线一分为二,转化为两个中间体,最后将两个中间体通过一步反应组装起来得到目标化合物。尽量避免连续反应只在最后一步得到产物。
有机合成心得(4)-有机反应的实质 有机合成的任务是运用已知的或可能的化学反应来形成c-c键或c-杂键,从而将两个或多个分子或离子连接起来。
有机化学反应类型可分为三种:极性反应,协同反应,自由基反应,其中协同反应与自由基反应又称为非极性反应。非极性反应可以采用‘一锅法’进行,而极性反应则需分步进行。因为极性反应的条件比较苛刻(无水、惰性气体保护、强酸或强碱),而非极性反应的条件比较温和。极性反应占80%,非极性反应占20%。极性反应的实质就是分子中负电性的原子与正电性的原子的结合。所谓负电性与正电性都是指广义而言的,原子的负电性可以是负电荷,也可以是孤电子对;原子的正电性可以是正电荷也可以是空轨道。负电性与正电性的密度越大,反应活性越高,但是高密度的负电性原子通常与高密度的正电性原子结合,低密度的负电性原子与低密度的正电性原子结合。如果分子中同时存在两种相反电荷的原子则产生环合反应,如果分子中存在两种相同电荷的原子,此时与另一分子中相反电荷的原子结合时就容易产生副反应,通常密度较高电荷的原子先进行反应。
因此,在记忆化学反应时,只需分清分子中那个原子是正电性的,那个原子是负电性的就可以了。不必去记忆什么人名反应来浪费记忆力,也不必对亲核、亲电反应的类型太在意。
所以,学习化学反应时,主要的任务就是了解各种正电性的基团和负电性的基团。这些正电性的基团和负电性的基团称之为合成子。下面举例简单说明:
有机合成心得(5)-后处理的问题
在有机合成中,后处理的问题往往被大多数人所忽略,认为只要找对了合成方法,合成任务就可以事半功倍了,这话不错,正确地合成方法固然重要,但是有机合成的任务是拿到相当纯的产品,任何反应没有100%产率的,总要伴随或多或少的副反应,产生或多或少的杂质,反应完成后,面临的巨大问题就是从反应混合体系中分离出纯的产品。后处理的目的就是采用尽可能的办法来完成这一任务。
为什么对后处理的问题容易忽视呢?我们平时所看到的各种文献尤其是学术性的研究论文对这一问题往往重视不够或者很轻视,他们重视的往往是新的合成方法,合成试剂等。专利中对这一问题也是轻描淡写,因为这涉及到商业利润问题。有机教科书中对这一问体更是没有谈论到。只有参加过工业有机合成项目的人才能认识到这一问题的重要性,有时反应做的在好,后处理产生问题得不到纯的产品,企业损失往往巨大。这时才认识到有机合成不光是合成方法的问题,还涉及到许多方面的问题,那一方面的问题考虑不周,都有可能前功尽弃。
后处理问题从哪里可以学到?除了向有经验的科研人员多多请教外,自己也应处处留心,虽说各种文献中涉及较少,但是还有不少论文是涉及到的,这就要求自己多思考,多整理,举一反三。另外,在科研工作中,应注意吸取经验,多多磨练。
完成后处理问题的基本知识还是有机化合物的物理和化学性质,后处理就是这些性质的具体应用。当然,首先要把反应做的很好,尽量减少副反应的发生,这样可以减轻后处理的压力。因此,后处理还是考验一个人的基本功问题,只有化学学好了才有可能出色的完成后处理任务。后处理根据反应的目的有不同的解决办法,如果在实验室中,只是为了发表论文,得到纯化合物的目的就是为了作各种光谱,那么问题就简单了,得到纯化合物的方法不外就是走柱子,tlc,制备色谱等方法,不用考虑太多的问题,而且得到的化合物还比较纯;如果是为了工业生产的目的,则问题就复杂了,尽量用简便、成本低的方法,实验室中的那一套就不行了,如果您还是采用实验室中的方法则企业就亏损了。下面只简单的介绍一些工业中的方法。后处理过程的优劣检验标准是:(1)产品是否最大限度的回收了,并保证质量;(2)原料、中间体、溶剂及有价值的副产物是否最大限度的得到了回收利用;(3)后处理步骤,无论是工艺还是设备,是否足够简化;(4)三废量是否达到最小。后处理的几个常用而实用的方法:(1)有机酸碱性化合物的分离提纯
具有酸碱性基团的有机化合物,可以得失质子形成离子化合物,而离子化合物与原来的母体化合物具有不同的物理化学性质。碱性化合物用有机酸或无机酸处理得到胺盐,酸性化合物用有机碱或无机碱处理得到钠盐或有机盐。根据有机化合物酸碱性的强弱,有机、无计酸碱一般为甲酸、乙酸、盐酸、硫酸、磷酸。碱为三乙胺、氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸氢钠等。在一般情况下,离子化合物在水中具有相当大的溶解性,而在有机溶剂中溶解度很小,同时活性碳只能够吸附非离子型的杂质和色素。利用以上的这些性质可对酸碱性有机化合物进行提纯。以上性质对所有酸碱性化合物并不通用,一般情况下,分子中酸碱性基团分子量所占整个分子的分子量比例越大,则离子化合物的水溶性就越大,分子中含有的水溶性基团例如羟基越多,则水溶性越大,因此,以上性质适用于小分子的酸碱化合物。对于大分子的化合物,则水溶性就明显降低。酸碱性基团包括氨基。酸性基团包括:酰氨基、羧基、酚羟基、磺酰氨基、硫酚基、1,3-二
羰基化合物等等。值得注意的是,氨基化合物一般为碱性基团,但是在连有强吸电子基团时就变为酸性化合物,例如酰氨基和磺酰氨基化合物,这类化合物在氢氧化钠、氢氧化钾等碱作用下就容易失去质子而形成钠盐。
中合吸附法:
将酸碱性化合物转变为离子化合物,使其溶于水,用活性碳吸附杂质后过滤,则除去了不含酸碱性基团的杂质和机械杂质,再加酸碱中合回母体分子状态,这是回收和提纯酸碱性产品的方法。由于活性碳不吸附离子,故有活性碳吸附造成的产品损失忽劣不计。
中和萃取法:
是工业过程和实验室中常见的方法,它利用酸碱性有机化合物生成离子时溶于水而母体分子状态溶于有机溶剂的特点,通过加入酸碱使母体化合物生成离子溶于水实现相的转移而用非水溶性的有机溶剂萃取非酸碱性杂质,使其溶于有机溶剂从而实现杂质与产物分离的方法。成盐法:
对于非水溶性的大分子有机离子化合物,可使有机酸碱性化合物在有机溶剂中成盐析出结晶来,而非成盐的杂质依然留在有机溶剂中,从而实现有机酸碱性化合物与非酸碱性杂质分离,酸碱性有机杂质的分离可通过将析出的结晶再重结晶,从而将酸碱性有机杂质分离。对于大分子的有机酸碱化合物的盐此时还可以采用水洗涤除去小分子的酸碱化合物已经成盐且具有水溶性的杂质。对于水溶性的有机离子化合物,可在水中成盐后,将水用共沸蒸馏或直接蒸馏除去,残余物用有机溶剂充分洗涤几次,从而将杂质与产品分离。
以上三种方法并不是孤立的,可根据化合物的性质和产品质量标准的要求,采用相结合的方法,尽量得到相当纯度的产品。(2)几种特殊的有机萃取溶剂
正丁醇:大多数的小分子醇是水溶性的,例如甲醇、乙醇、异丙醇、正丙醇等。大多数的高分子量醇是非水溶性的,而是亲脂性的能够溶于有机溶剂。但是中间的醇类溶剂例如正丁醇是一个很好的有机萃取溶剂。正丁醇本身不溶于水,同时又具有小分子醇和大分子醇的共同特点。它能够溶解一些能够用小分子醇溶解的极性化合物,而同时又不溶于水。利用这个性质可以采用正丁醇从水溶液中萃取极性的反应产物。
丁酮:性质介于小分子酮和大分子酮之间。不像丙酮能够溶于水,丁酮不溶于水,可用来从水中萃取产物。
乙酸丁酯:性质介于小分子和大分子酯之间,在水中的溶解度极小,不像乙酸乙酯在水中有一定的溶解度,可从水中萃取有机化合物,尤其是氨基酸的化合物,因此在抗生素工业中常用来萃取头孢、青霉素等大分子含氨基酸的化合物。
异丙醚与特丁基叔丁基醚:性质介于小分子和大分子醚之间,两者的极性相对较小,类似于正己烷和石油醚,二者在水中的溶解度较小。可用于极性非常小的分子的结晶溶剂和萃取溶剂。也可用于极性较大的化合物的结晶和萃取溶剂。
(3)做完反应后,应该首先采用萃取的方法,首先除去一部分杂质,这是利用杂质与产物在不同溶剂中的溶解度不同的性质。
(4)稀酸的水溶液洗去一部分碱性杂质。例如,反应物为碱性,而产物为中性,可用稀酸洗去碱性反应物。例如胺基化合物的酰化反应。(5)稀碱的水溶液洗去一部分酸性杂质。反应物为酸性,而产物为中性,可用稀碱洗去酸性反应物。例如羧基化合物的酯化反应。
(6)用水洗去一部分水溶性杂质。例如,低级醇的酯化反应,可用水洗去水溶性的反应物醇。
(7)如果产物要从水中结晶出来,且在水溶液中的溶解度又较大,可尝试加入氯化钠、氯化铵
等无机盐,降低产物在水溶液中的溶解度-盐析的方法。
(8)有时可用两种不互溶的有机溶剂作为萃取剂,例如反应在氯仿中进行,可用石油醚或正己烷作为萃取剂来除去一部分极性小的杂质,反过来可用氯仿萃取来除去极性大的杂质。
(9)两种互溶的溶剂有时加入另外一种物质可变的互不相容,例如,在水作溶剂的情况下,反应完毕后,可往体系中加入无机盐氯化钠,氯化钾使水饱和,此时加入丙酮,乙醇,乙腈等溶剂可将产物从水中提取出来。
(10)结晶与重结晶的方法
基本原理是利用相似相容原理。即极性强的化合物用极性溶剂重结晶,极性弱的化合物用非极性溶剂重结晶。对于较难结晶的化合物,例如油状物、胶状物等有时采用混合溶剂的方法,但是混合溶剂的搭配很有学问,有时只能根据经验。一般采用极性溶剂与非极性溶剂搭配,搭配的原则一般根据产物与杂质的极性大小来选择极性溶剂与非极性溶剂的比例。若产物极性较大,杂质极性较小则溶剂中极性溶剂的比例大于非极性溶剂的比例;若产物极性较小,杂质极性较大,则溶剂中非极性溶剂的比例大于极性溶剂的比例。较常用的搭配有:醇-石油醚,丙酮-石油醚,醇-正己烷,丙酮-正己烷等。但是如果产物很不纯或者杂质与产物的性质及其相近,得到纯化合物的代价就是多次的重结晶,有时经多次也提不纯。这时一般较难除去的杂质肯定与产物的性质与极性及其相近。除去杂质只能从反应上去考虑了。
(11)水蒸气蒸馏、减压蒸馏与精馏的方法
这是提纯低熔点化合物的常用方法。一般情况下,减压蒸馏的回收率相应较低,这是因为随着产品的不断蒸出,产品的浓度逐渐降低,要保证产品的饱和蒸汽压等于外压,必须不断提高温度,以增加产品的饱和蒸汽压,显然,温度不可能无限提高,即产品的饱和蒸汽压不可能为零,也即产品不可能蒸净,必有一定量的产品留在蒸馏设备内被设备内的难挥发组分溶解,大量的斧残既是证明。
水蒸气蒸馏对可挥发的低熔点有机化合物来说,有接近定量的回收率。这是因为在水蒸气蒸馏时,斧内所有组分加上水的饱和蒸汽压之和等于外压,由于大量水的存在,其在100℃时饱和蒸汽压已经达到外压,故在100℃以下时,产品可随水蒸气全部蒸出,回收率接近完全。对于有焦油的物系来说,水蒸气蒸馏尤其适用。因为焦油对产品回收有两个负面影响:一是受平衡关系影响,焦油能够溶解一部分产品使其不能蒸出来;二是由于焦油的高沸点使蒸馏时斧温过高从而使产品继续分解。,水蒸气蒸馏能够接近定量的从焦油中回收产品,又在蒸馏过程中避免了产品过热聚合,收率较减压蒸馏提高3-4%左右。虽然水蒸气蒸馏能提高易挥发组分的回收率,但是,水蒸气蒸馏难于解决产物提纯问题,因为挥发性的杂质随同产品一同被蒸出来,此时配以精馏的方法,则不但保障了产品的回收率,也保证了产品质量。应该注意,水蒸气蒸馏只是共沸蒸馏的一个特例,当采用其它溶剂时也可。共沸蒸馏不仅适用于产品分离过程,也适用于反应物系的脱水、溶剂的脱水、产品的脱水等。它比分子筛、无机盐脱水工艺具有设备简单、操作容易、不消耗其它原材料等优点。例如:在生产氨噻肟酸时,由于分子中存在几个极性的基团氨基、羧基等,它们能够和水、醇等分子形成氢键,使氨噻肟酸中存在大量的游离及氢键的水,如采用一般的真空干燥等干燥方法,不仅费时,也容易造成产物的分解,这时可采用共沸蒸馏的方法将水分子除去,具体的操作为将氨噻肟酸与甲醇在回流下搅拌几小时,可将水分子除去,而得到无水氨噻肟酸。又比如,当分子中存在游离的或氢键的甲醇时,可用另外一种溶剂,例如正己烷、石油醚等等,进行回流,可除去甲醇。可见共沸蒸馏在有机合成的分离过程中占有重要的地位。(12)超分子的方法,利用分子的识别性来提纯产物。(13)脱色的方法 一般采用活性炭、硅胶、氧化铝等。活性炭吸附非极性的化合物与小分子的化合物,硅胶与氧化铝吸附极性强的与大分子的化合物,例如焦油等。