芻議化學(xué)制藥中綠色溶劑及無溶劑合成技術(shù)

厲辰蔚

摘要：當(dāng)下隨著社會(huì)對(duì)環(huán)保的重視，人們的環(huán)保意識(shí)也逐漸增強(qiáng)，綠色化學(xué)技術(shù)逐漸受到重視，無溶劑有機(jī)合成技術(shù)成為更優(yōu)化的選擇。與液態(tài)反應(yīng)相比，無溶劑有機(jī)反應(yīng)具有反應(yīng)速率快、選擇性強(qiáng)、分離效率高等特點(diǎn)，同時(shí)有利于降低長(zhǎng)本。那么，如何更好地利用和推廣無溶劑有機(jī)合成技術(shù)，減少對(duì)環(huán)境的污染是未來的重要研究方向。本文將對(duì)當(dāng)前階段化學(xué)制藥中綠色溶劑及無溶劑合成技術(shù)進(jìn)行探討研究，以進(jìn)一步促進(jìn)化學(xué)工業(yè)的綠色發(fā)展。

關(guān)鍵詞：化學(xué)制藥;溶劑;綠色溶劑;綠色發(fā)展

引言

在化學(xué)制藥行業(yè)中，綠色合成研究開始為人們所重視。在現(xiàn)代社會(huì)生產(chǎn)中，化學(xué)制藥是十分重要的一個(gè)方面，它與醫(yī)療行業(yè)發(fā)展存在緊密的關(guān)聯(lián)，因而影響著人們的健康安全。綠色化學(xué)是一種由全新技術(shù)理論和經(jīng)驗(yàn)支撐的概念，有助于化工生產(chǎn)和自然生態(tài)環(huán)境的和諧，因此探討化學(xué)制藥中的綠色溶劑和無溶劑合成技術(shù)具有積極意義。

一、水作溶劑的優(yōu)勢(shì)

隨著科技發(fā)展，以水做介質(zhì)的有機(jī)合成反應(yīng)開始獲得人們的關(guān)注，并逐漸受到重視。水作溶劑具有資源儲(chǔ)量豐富、零污染等優(yōu)點(diǎn)，符合綠色化學(xué)宗旨，但是由于有機(jī)物在水中的溶解度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于在有機(jī)溶劑中而一度被人們所忽視，早年間對(duì)有機(jī)物在水中的反應(yīng)研究基本處于停滯狀態(tài)。由于有機(jī)物在水中溶解度低，停止攪拌后就會(huì)發(fā)生相分離出現(xiàn)分層現(xiàn)象，這時(shí)反應(yīng)結(jié)束，反應(yīng)物與溶劑可以通過過濾進(jìn)行分離，具有反應(yīng)可控、分離簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。所以，以水為介質(zhì)的有機(jī)合成大量運(yùn)用于工業(yè)生產(chǎn)中。

二、有機(jī)合成的無溶劑化

1、有機(jī)反應(yīng)中溶劑發(fā)揮的作用以及存在的弊端

在傳統(tǒng)的有機(jī)化學(xué)反應(yīng)中，溶劑是不可缺少的，這是因?yàn)橛袡C(jī)溶劑對(duì)于有機(jī)物具有良好的溶解性。有機(jī)物的分子將均勻的分散于溶液之中，這樣更加有利于反應(yīng)的持續(xù)，提高反應(yīng)速率。目前，可用于有機(jī)反應(yīng)的溶劑有許多種，根據(jù)化學(xué)結(jié)構(gòu)可以劃分醇類、酯類、酮類、脂肪烴類等。芳香烴類比較常用的為甲苯，對(duì)人體有害。脂肪烴類容易常用的為正己烷，對(duì)人體中樞神經(jīng)存在危害性。再有，醇類溶劑最常見的甲醇也具有很大的毒性，會(huì)對(duì)人的視力產(chǎn)生損害?？傮w上講，有機(jī)溶劑對(duì)人的皮膚、呼吸道黏膜、眼結(jié)膜等部位會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈刺激，若是不慎接觸到高濃度的有機(jī)溶劑，可能會(huì)出現(xiàn)頭暈、頭痛等癥狀，嚴(yán)重的甚至?xí)霈F(xiàn)意識(shí)障礙。在多組分反應(yīng)中，比較常用的溶劑主要有甲膳、二氯甲烷等幾種，其中二氯乙烷具有麻醉作用，人在接觸會(huì)出現(xiàn)皮炎現(xiàn)象，若是不慎吸入，會(huì)對(duì)腎功能產(chǎn)生損害。有機(jī)溶劑普遍具備的毒性以及揮發(fā)性使得其應(yīng)用于化工生產(chǎn)中時(shí)會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重的污染。想要有效的避免有機(jī)溶劑污染和傷害，關(guān)鍵點(diǎn)在于預(yù)防，即在使用到有機(jī)溶劑的生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，做好密閉保護(hù)工作。而對(duì)于一些毒性高、危害大的化合物，最好加強(qiáng)研究?jī)?yōu)化工藝或是尋找替代物。

2、無溶劑有機(jī)合成

隨著化學(xué)科技的進(jìn)一步進(jìn)步，被人們認(rèn)可并廣泛應(yīng)用。無溶劑有機(jī)合成又被稱為干反應(yīng)、固態(tài)有機(jī)反應(yīng)，無需在溶劑的環(huán)境下就可以發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，它包括了固-固反應(yīng)，固-液反應(yīng)和氣-固反應(yīng)。它的反應(yīng)方式可以分為兩種，其一是將反應(yīng)物直接置于合適的溫度和壓強(qiáng)下進(jìn)行攪拌震動(dòng)，微粒間充分接觸發(fā)生反應(yīng);其二是先將固體反應(yīng)物進(jìn)行研磨，或?qū)⒁后w反應(yīng)物加熱以增加接觸面積，提高反應(yīng)效率。無溶劑有機(jī)合成的反應(yīng)機(jī)理描述如下：首先，反應(yīng)物中的分子或分子團(tuán)在一定的條件下相互接觸，發(fā)生有效反應(yīng)，生成新的產(chǎn)物分子。此時(shí)相對(duì)于整體反應(yīng)物而言，它相當(dāng)于一種雜質(zhì)的存在，不會(huì)對(duì)反應(yīng)物產(chǎn)生稀釋作用，不影響反應(yīng)繼續(xù)發(fā)生。隨著反應(yīng)的進(jìn)行，更多的產(chǎn)物分子生成，不斷聚集，在聚集到一定大小后出現(xiàn)晶核，這個(gè)過程稱為成核過程。

三、多組分反應(yīng)的綠色溶劑合成技術(shù)

基于有機(jī)化合物所具有的特性，將水作為有機(jī)反應(yīng)的溶劑，使反應(yīng)底物和有機(jī)試劑之間盡量減少和溶劑分子之間的相互接觸面積，達(dá)到限制有機(jī)分子運(yùn)動(dòng)的效果，如此一來反應(yīng)底物和有機(jī)試劑之間就會(huì)產(chǎn)生極強(qiáng)的相互作用，遠(yuǎn)超普通溶劑。與傳統(tǒng)的有機(jī)溶劑相比，超臨界流體擁有更加優(yōu)秀的特性，如作為反應(yīng)介質(zhì)，它可使傳統(tǒng)的多相反應(yīng)轉(zhuǎn)化為均相反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)反應(yīng)和分離的一體化，為后處理工作帶來了極大的便利。而且它還具有無毒無害、價(jià)格低廉等優(yōu)勢(shì)，不會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生負(fù)面影響。結(jié)合反應(yīng)實(shí)踐，將超臨界流體所具有的特性概括為以下幾點(diǎn)：對(duì)有機(jī)物的溶解度大，有效消除了擴(kuò)散對(duì)反應(yīng)的影響。由于其物理化學(xué)特性與密度的相關(guān)性，可以通過調(diào)節(jié)溫度和壓力的方式對(duì)反應(yīng)體系的相態(tài)進(jìn)行改變，便于催化劑和反應(yīng)產(chǎn)物的分離。將可能導(dǎo)致催化劑失活的有機(jī)大分子溶解，延長(zhǎng)催化劑的使用壽命。離子液體具有不揮發(fā)、不易氧化、穩(wěn)定性強(qiáng)等特征，與有機(jī)溶劑正好相反，將其應(yīng)用于有機(jī)合成中作為催化劑或是溶劑可以發(fā)揮出良好的效果。將離子液體作為溶劑則具有以下幾項(xiàng)優(yōu)勢(shì)：不揮發(fā)，基本不會(huì)造成環(huán)境污染。蒸汽壓低，可以用于高真空體系中。對(duì)有機(jī)物和無機(jī)物都表現(xiàn)出較強(qiáng)的溶解性能，能在均相條件下發(fā)生反應(yīng)。良好的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性使得其可操作性溫度范圍很寬，且能夠循環(huán)使用。

結(jié)語

隨著人們環(huán)保意識(shí)的提升，開始尋找新方法來降低有機(jī)溶劑對(duì)環(huán)境的危害。不同于傳統(tǒng)的的有機(jī)溶劑，無溶劑有機(jī)合成技術(shù)盡可能地減少反應(yīng)過程中污染物的產(chǎn)生，提高反應(yīng)物的轉(zhuǎn)化率，節(jié)約成本節(jié)約資源，從本質(zhì)上解決環(huán)境污染的問題，前景可觀且有很廣的研究范圍，是現(xiàn)代需要提倡的化學(xué)方法。

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