淺談綠色有機合成的研究現(xiàn)狀和展望

李瑤

天津紅日藥業(yè)股份有限公司 天津 301700

有機合成化學是有機化學乃至整個化學學科中極富創(chuàng)造性的研究領(lǐng)域之一，是創(chuàng)造新分子的主要手段和工具。百年來，有機化學家利用天然資源或簡單有機分子，通過一系列的化學反應(yīng)合成了具有特殊性能或復雜結(jié)構(gòu)的有機化合物。在促進染料、藥物、香料、合成材料等精細化工的崛起中產(chǎn)生了巨大的影響，并為現(xiàn)代社會提供了醫(yī)藥、農(nóng)藥、染料和各種有機材料，也向人們展示出無比誘人的前景，成為有機化學中最活躍和最富有生命力的分支學科。

1 綠色有機化學合成的概述

1.1 綠色有機化學合成的概念

綠色有機化學，也許我們都有所耳聞。并且綠色有機化學也不是不能想象的復雜工程，綠色有機化學合成就是選擇綠色、環(huán)保的加工原材料，運用綠色的、科學的、高效的技術(shù)，加工制造出最適合人們需要的產(chǎn)品。在這整個過程中，必須要遵從綠色化的原則[1]。

1.2 綠色有機化學合成的要求

第一，原材料必須是綠色的、環(huán)保的物質(zhì)。綠色環(huán)保的原材料，是為了防止在產(chǎn)品的加工過程中，產(chǎn)生任何有害物質(zhì)。例如，甲醛、甲苯等有害物質(zhì)。如果，化學產(chǎn)品的加工從根源解決其有害物質(zhì)的產(chǎn)生，那么大氣層和生態(tài)環(huán)境將會免于迫害。第二，加工溶劑必須是綠色的、環(huán)保的物質(zhì)[2]。例如水、超臨界二氧化碳等。就超臨界二氧化碳而言，它具有普通液體溶劑的密度和傳播速度，但是它比普通液體溶劑更加經(jīng)濟實惠。第三，產(chǎn)品加工工藝的精度高。這主要是要求制作產(chǎn)品的原材料，沒有浪費一個分子，它將全部物質(zhì)分子加工合成人類所需產(chǎn)品，沒有任何副產(chǎn)物生成，最大限度的還原“零排放”的要求。第四，綠色有機化學合成的催化劑必須是綠色的、環(huán)保的。只有催化劑綠色化，化學工業(yè)才能實現(xiàn)綠色化，人類生存的環(huán)境才能保證不被污染。

2 我國有機化學的發(fā)展現(xiàn)狀

（1）綠色有機化學合成的專業(yè)技術(shù)人員的專業(yè)性不強。雖然我國當今有機化學合成技術(shù)已經(jīng)發(fā)展的相對成熟，并且我國的綠色有機化學合成技術(shù)也在積極的推進中，但是仍然有很多有機化學合成技術(shù)人員的專業(yè)性不強，例如，這些人對綠色有機化學合成技術(shù)的相關(guān)知識掌握不到位，并且缺乏豐富的經(jīng)驗。所以，很多時候，他們生產(chǎn)出的產(chǎn)品經(jīng)常出現(xiàn)很多問題，甚至是污染空氣、污染環(huán)境。所以，只有提高專業(yè)技術(shù)人員的專業(yè)素養(yǎng)，才能更好的發(fā)揮綠色有機化學的作用。（2）發(fā)展速度緩慢。目前，我國大多數(shù)的有機化學合成工廠仍然使用傳統(tǒng)的加工方法，這在一定程度上提高了產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，降低了工廠的工作效率。而且，這樣傳統(tǒng)的工藝也阻礙了綠色有機化學合成技術(shù)在我國的廣泛發(fā)展。所以，為了提高綠色有機化學合成技術(shù)的利用率，就一定要改變傳統(tǒng)的工藝。（3）綠色有機化學合成技術(shù)人員人數(shù)不多[3]。由于我國尚處于發(fā)展中國家，所以，我國與發(fā)達國家之間還存在差距。因此，目前我國沒有很多人去研究綠色有機化學合成的長遠發(fā)展，并且，我國現(xiàn)有的綠色有機化學合成人員不多，同時在逐漸減少。所以，研究人員也是制約我國綠色有機化學合成技術(shù)發(fā)展的原因。

3 綠色有機化學合成技術(shù)的未來發(fā)展趨勢

3.1 薄層色譜在有機合成跟蹤反應(yīng)上的應(yīng)用

薄層色譜吸附劑均勻固定在玻璃板上形成固定相，把欲分離的樣品點在薄層上，用適宜的溶劑作流動相使被分離物質(zhì)展開得以分離。分離的前提是固定相和流動相對被分離組分吸附和解吸附的能力存在差異，從而不同組分產(chǎn)生差速遷移。產(chǎn)生這種差異的基礎(chǔ)是被分離組分自身的極性存在差異。理論上講，只要板子足夠大、展層時間足夠長，任何極性不同的組分都可以被完全分開[4]。通常所用的固定相吸附劑為具有較強極性的硅膠，被分離組分的極性越大，吸附劑對其作用越強，展開距離越短;被分離成分極性越弱，吸附劑對其作用越弱，展開距離越大。然而要作為一種優(yōu)良的檢測手段，在給定大小的薄層板上，應(yīng)使絕大部分組分的比移值Rf（化合物距離基線的距離除以溶劑的前鋒距離基線的距離）在0.2-0.8之間并達到較好的分離。這一點可以通過選擇極性適當?shù)娜軇┳鳛榱鲃酉鄟韺崿F(xiàn)。被分離組分的極性取決于其母核結(jié)構(gòu)類型及官能團極性，在有機合成反應(yīng)中，產(chǎn)物、副產(chǎn)物以及原料的極性都會存在差異，可以用薄層色譜分離。用反應(yīng)液樣品與產(chǎn)物標準品在薄層色譜上對比，即可以判定是否有產(chǎn)物形成;在反應(yīng)不同的時間點取樣，作系列對比，既可了解反應(yīng)進行的狀況以便優(yōu)化工藝條件，也可以掌握原料消耗的情況從而判斷反應(yīng)終點[5]。

展開劑的選擇：當吸附劑確定后，化合物在薄板上移動的距離和分離的效率與所選取的展開劑息息相關(guān)，對多組分的樣品能否實現(xiàn)滿意的分離，關(guān)鍵在于展開劑的選擇[6]。對于有機化學反應(yīng)的跟蹤來說，一種優(yōu)良的展開劑應(yīng)對所跟蹤的組分有良好的溶解性，可使跟蹤的各組分明顯分開，且跟蹤的各組分比移值Rf在0.2-0.8之間。在選擇展開劑時，首要參考為“相似相溶原理”。比如，在戊烷和己烷等非極性溶劑作展開劑時，大多數(shù)極性物質(zhì)不會移動，但是非極性化合物會在薄板上移動一定距離，相反，極性溶劑通常會將極性的化合物推到溶劑的前段。一般常用溶劑按照極性從小到大的順序排列大概為:石油迷＜己烷＜苯＜乙醚＜四氫呋喃＜乙酸乙酯＜丙酮＜乙醇＜甲醇。何志昂[6]等舉例說明了如何通過典型化學結(jié)構(gòu)與溶劑之間的強度因子來選取合適的展開劑，指出，可以先結(jié)合待分離物質(zhì)所含的官能團預估其強度因子，從而選擇強度因子較為接近的溶劑。當單一溶劑不能達到很好的分離效果時可以使用混合溶劑?；旌先軇┑呐渲?，可以根據(jù)強度因子選取出合適溶劑做底劑，再用少量極性較大的溶劑來進行調(diào)節(jié)，故混合溶劑通常為低極性為主高極性為輔的溶劑組合[7]。在薄層色譜展開完畢之后，需要對薄層板進行干燥，因此作為流動相的溶劑必須具有較好的揮發(fā)性。這剛好限制了薄層色譜在苯胺、甲苯等易揮發(fā)物質(zhì)和重氮鹽等易分解物質(zhì)監(jiān)測上的應(yīng)用。

3.2 我國綠色有機化學合成技術(shù)的發(fā)展趨勢

近年來，綠色有機化學合成技術(shù)是有機化學合成的主要研究內(nèi)容，同時，由于各科聯(lián)系越來越緊密，所以，綠色有機化學合成技術(shù)的發(fā)展，并不是一個行業(yè)的發(fā)展，而是聯(lián)系并促進了整個社會的發(fā)展。與此同時，綠色有機化學合成技術(shù)不僅僅研究綠色與環(huán)保的意識，它還深入了其他領(lǐng)域，例如，生物領(lǐng)域。筆者經(jīng)過調(diào)查研究，得出了以下幾點大膽的猜想：第一，化學原子的利用將深入到惰性氣體原子的活性化學鍵中。例如，催化劑的催化作用的研究，是綠色有機化學合成技術(shù)的重大項目。第二，綠色有機化學合成技術(shù)在生物領(lǐng)域的深入研究。有機化學合成技術(shù)有一天會作用于生物科學，研究人與有機化學之間的關(guān)系[8]。

4 結(jié)語

綜上所述，綠色有機化學合成技術(shù)對于我國經(jīng)濟的發(fā)展，甚至是我國國民的日常生活需要，具有重要的作用。所以，大力發(fā)展綠色有機化學合成技術(shù)在各個行業(yè)的應(yīng)用，有利于綠色有機化學合成技術(shù)更加繁榮。綠色有機化學合成技術(shù)不僅能保護大氣層和生態(tài)環(huán)境不被污染，而且能提高產(chǎn)品原材料的利用率，減少成本的浪費。但是，我國目前仍然存在很多問題。最大的問題就是缺乏創(chuàng)新的思維，阻礙了我國綠色有機化學合成技術(shù)的發(fā)展。針對這類問題，國家和政府提出了很多政策，只為解決目前的棘手問題。要想將綠色有機化學合成技術(shù)惠及大眾，我國就必須樹立創(chuàng)新的思維，徹底改變原有的研究理念，為了綠色有機化學合成技術(shù)貢獻力量。