分析精細化學品的綠色氧化合成

沈慶科

摘要：隨著我國科技水平的不斷發(fā)展，我國的化工行業(yè)也得到了很大的發(fā)展，并且現(xiàn)階段開始趨于穩(wěn)定發(fā)展，為推動社會的發(fā)展做出了巨大的貢獻。在化工行業(yè)中精細化工格外的吸引人，因為它不僅推動化工行業(yè)向著精細化的方向發(fā)展，并且?guī)砹司薮蟮慕?jīng)濟效益和社會效益，而在精細化工產品的生產合成過程中會涉及到很多的化學應用。在實現(xiàn)精細化學品清潔生產的基礎研究中，氧化反應是應用最廣，也是最難控制的一類反應。本文將探述精細化學品的綠色氧化合成，實現(xiàn)資源利用過程和自然生態(tài)過程的協(xié)調。

關鍵詞：精細化學品;綠色氧化;合成;固體催化劑;仿生氧化

引言

在實現(xiàn)精細化學品清潔生產的基礎研究中，氧化反應是應用最廣，也是最難控制的一類反應。在化學品中，通過氧化反應生產的產品占有份額最大，由于氧化反應產物大多是熱力學不穩(wěn)定的中間化合物，其反應選擇性始終是最具挑戰(zhàn)性的難題.研究采用不產生污染的氧化劑如分子氧、過氧化氫等，選擇合適的催化劑和有效的反應路徑，采用多種強化方法生產環(huán)境友好的精細化學品，是實現(xiàn)清潔生產的重要研究課題.而采用高效的催化劑、不使用有害的 劑、在溫和的反應條件下，實現(xiàn)資源利用過程和自然生態(tài)過程的協(xié)調，對于精細化學品的研究和開發(fā)過程中資源的有效利用以及環(huán)境的保護具有重大的意義。

1精細化學品定義

從廣義上來講，精細化學品就是精細化工產品的簡稱，可以定義為一種具備針對性功能、制造工藝復雜、步驟繁瑣，且產量小、高純度、高附加價值的化工產品。如果從生產的層面上，對其進行定義，那么則可將精細化學品定義為，通過對大規(guī)?；瘜W品，或通用化學品進行深入加工，所得到的具備特定應用性能或潛在的特定應用性能的化學品。

2精細化工的特點

當前在國際上還沒有對精細化工形成統(tǒng)一的認識和概念，籠統(tǒng)上進行分析，精細化工主要指的是對一些精細化學品進行生產的工業(yè)，精細化工品主要具有以下特點，首先其產量不是非常高，而且品種比較多。在產品生產的過程中，具有較快的更新?lián)Q代速度，通常使用間歇式生產的方式進行生產，其次這些產品具有最終使用性或者具有一定的功能，第三，在產品的功能和化學反應之間息息相關，在生產的過程中，主要由生產的工藝和原料對其產品的性能進行確認，第四，在生產的過程中，對質量要求和產品技術要求都比較高，另外這些產品具有很強的商品性質，簡而言之就是他們生產的目的就是為了銷售，最后他們具有較高的附加值，而且技術含量比較高，精細化工品主要是精細化工生產過程中的產物和化學工業(yè)的應用息息相關。

3精細化學品地位

從地位上來看，精細化學品種類多、用途廣，是一種能夠直接服務于國民經(jīng)濟、群眾生活，以及高科技產業(yè)的重要物資。現(xiàn)階段，國際精細化學品市場規(guī)模早已突破了3800億美元，所生產，并投入使用的精細化學品高達10萬余種。從整體上來說，精細化學品早已在國際民生、國防安全、國民經(jīng)濟等方面占據(jù)了重要的地位。

4精細化學品分類

目前，精細化學品的種類極其豐富，導致人們在分類時，形成了差異性的觀點，但現(xiàn)階段，認可度比較高的分類是由大連理工精細化工系的教授，以化學品功能為方向，結合我國精細化工的發(fā)展以及化學品分子結構特征，提出的18個精細化學品類別，包括醫(yī)藥、農藥、涂料、粘合劑、香料等。

5精細化學品的綠色合成研究

5.1催化綠色合成技術

催化法作為中間體合成的主要方法，但傳統(tǒng)工藝存在催化劑無法循環(huán)使用、催化反應腐蝕設備、催化反應污染物形成數(shù)量多等問題。為此，人們開始積極運用支持催化劑分離、循環(huán)使用的多相催化法，來構建連續(xù)化的生產模式，由此實現(xiàn)催化合成工藝的綠色化，提升了精細化學品的綠色生產水平。就目前來看，催化綠色合成技術主要包括烷基化綠色合成技術、?；G色合成技術、酯化綠色合成技術、氧化綠色合成技術等。

其中，烷基化技術是指一種，基于酸堿催化反應機理，通過將芳環(huán)，及其側鏈進行基化處理，實現(xiàn)中間體合成的合成技術。在具體的技術應用中，人們通過用HSZM-5代替?zhèn)鹘y(tǒng)的AlCl3-HCl作為催化劑，構建出了烷基化清潔工藝，能夠實現(xiàn)催化劑的分離和復用，且有害生成物也更少，使烷基化技術成為了一種綠色化的精細化學品中間體合成技術。

?；夹g作為香料化工生產領域中的一項重要技術，其的主要作用機理為，通過催化反應，對芳環(huán)的Friedel-Crafts予以?；幚?，以制備出芳酮作為香料精細化學品的中間體。傳統(tǒng)條件下，人們會選用酸液作為催化劑，但這種催化劑具有污染大、能耗多等弊端，但現(xiàn)階段，人們已經(jīng)應用了環(huán)境優(yōu)化的固體酸催化劑，構建出了綠色化的?；夹g，達到了中間體綠色化合成的效果。

5.2非常規(guī)綠色合成新技術

非常規(guī)綠色合成新技術，可以被分為非常規(guī)熱能技術、非熱能物理技術等多種類型。在精細化學品生產中應用此技術進行中間體合成，能夠提高反應效率、降低能耗、減少廢物排放，極為符合綠色化的精細化工發(fā)展趨勢。但現(xiàn)階段，普及應用較為廣泛的非常規(guī)綠色合成新技術主要有三種，即微波強化技術、電化學技術、超聲強化技術。

其中，微波強化技術是指一種借助波長1cm～1m、頻率300GHz～300MHz的電磁波，進行中間體合成反應的綠色合成技術。此項技術最早由科學家Vanderhoff提出，其用微波爐加熱，來進行乳液聚合反應，并發(fā)現(xiàn)在電磁波的作用下，聚合反應會明顯加快，由此首次實現(xiàn)將電磁波用于有機合成，此后，Gedye與同事在微波爐中進行了酯化反應，才讓微波技術成為了有機合成新技術。在中間體合成中應用此技術，能夠讓合成反應效率更高、副產物更少、純化更方便，由此使合成反應進入環(huán)境友好的狀態(tài)，同時，此技術無需額外的催化劑等化學藥劑，而且能耗較低，所以此技術還具有明顯的經(jīng)濟性，提升了精細化工中間體合成反應綠色化水平

電化學技術也可以被稱為電解合成技術，此技術的主要作用機理在于，通過對反應物施加電力，使其的電子轉移，形成新的物質，實現(xiàn)合成反應。在中間體合成中，人們借助該技術，可以用電力來代替高污染、劇毒有害的傳統(tǒng)氧化、還原劑，同時也支持合成反應在溫和的條件下發(fā)生，因此，此技術不僅清潔，而且無需工作者花費過多的成本創(chuàng)造反應條件，使中間體合成反應更具經(jīng)濟性。此外，該技術也具備極強的可控性，支持工作者通過調整電解條件、電解質、電極這幾項要素，對合成反應進行選擇性的控制，由此清潔、高效地獲取目標產物。

超聲強化技術是指利用高于20kHz聲波的超聲空化作用，進行合成反應的綠色合成技術。一般來說，在超聲空化作用下，局部區(qū)域可以達到5000℃高溫、10-9k/s溫度變化率、500大氣壓，同時，還會引發(fā)極強的射流、沖擊波和放電，由此創(chuàng)作出一個能夠促進合成反應進行的環(huán)境。而在此背景下，用超聲波代替三廢大、成本高、效率低的傳統(tǒng)氧化、還原劑，顯然能夠獲得更好的中間體合成綠色化建設效果。此外，超聲波應用所需的能耗較低，而且可以減少副反應的發(fā)生，使合成反應效果達到更高的反應物利用率，因此，應用該技術還可以削減反應成本，深入優(yōu)化中間體合成綠色化水平。

結束語：

現(xiàn)階段，精細化工的具體發(fā)展情況還處于在初步階段，因此需要大量的資金、時間投放到其中，而綠色精細化工具有非常多的優(yōu)點，所以對其的研發(fā)更需要積極的投入。綠色精細化工可以使化工生產能夠進行正常的運行，對環(huán)境也不會造成嚴重的污染等，做到了環(huán)保性的生產應用。因此，在未來的發(fā)展中需要對其進行大量的研發(fā)，這樣可以為社會帶來更多的福利。

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