有机合成步骤范文

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篇1

中图分类号：TV文献标识码： A

1 工程概况

立洲水电站坝址区位于四川省凉山彝族自治州木里藏族自治县境内博科乡下游立洲岩子至八科索桥2.4km的河段，电站采用混合式开发。拦河大坝为碾压混凝土抛物线双曲拱坝，坝顶高程2092.00m，坝体基本呈对称布置，泄洪系统由2个溢流表孔和1个中孔组成，引水系统布置于右岸，采用一洞三机联合供水方式，由进水口、隧洞段、调压井、压力钢管段及钢岔管段等建筑物组成。

根据立洲水电站大坝及进水口工程的施工总体布置，混凝土拌和及制冷生产系统布置在木里河右岸立洲大桥上游，位于立洲电站人工砂石加工系统外侧的河滩回填场地，距离坝址1.5Km，主要承担大坝、引水工程、部分洞室混凝土等工程的混凝土生产任务。

本混凝土生产系统设计生产总量约44.5万m3，其中碾压混凝土约31.2万m3，常态混凝土约为13.3万m3。根据施工总进度计划和工程实际施工要求安排，混凝土生产系统需满足高峰月浇筑强度为47430m3/月，碾压混凝土高峰月强度为40228m3/月，常态混凝土强度为7202m3/月的设计要求，设计生产能力为：常态混凝土260m3/h；12℃低温碾压混凝土生产能力为140 m3/h。为此，选用一座HL240-2S3000L型双卧轴强制式拌和楼和一座HZS90型拌和站，采用2×3双卧轴强制式拌和楼和HZS90强制式拌和站拌制常态混凝土和低温混凝土，要求夏季混凝土出机口温度控制在12℃以内，生产能力为140 m3/h。

2拌和及制冷系统方案比较

该系统由水电七局独立设计、施工和运行，设计时对混凝土拌和及制冷系统做了两个方案，并进行分析比较：

（1）方案一：传统性设计的生产工艺

根据混凝土生产系统布置特点及结合现场实际情况，方案一：使用胶带机（B1、B2）将砂石骨料运至系统内的骨料堆存场，然后通过料场地弄胶带机（B3）经胶带机（B8）和地弄胶带机（B4）经胶带机（B5）进入90站称量料仓，再经胶带机（B6、B7）分别向HL240-2S3000L拌和楼和HZS90拌和站供料，制冷车间布置于HZS90站称量料仓外侧，冰楼布置于HL240-2S3000L拌和楼内侧，片冰通过气力输送装置输送至拌和楼，冷风、冷水通过管路分别向各使用点供应，砼运输进场道路从系统场地中部通过，其它配套设施、结构根据场地状况相应建设，具体布置详见下图一。

图一

工艺特点如下：

优点：（1）混凝土生产所用粗细骨料不受砂石生产系统和系统内设备故障影响，能保证混凝土的正常生产和浇筑；（2）制冷量利用率可达90%以上。

缺点：（1）部分设备、设施布置于场地边缘，而该区域又为回填场地，因此安全性差；（2）系统设施、结构布置分散；（3）土建工程量大；（4）砼运输道路与分料卸料场地部分存在交叉，影响彼此工作和施工安全。本工程由于场地限制和地质状况，系统布置较为困难，如果采用此方案，其建设成本和运行成本都将增大。

（2）方案二：技改性设计的生产工艺

在保证系统结构设施符合生产要求条件下，我部对骨料储存结构、HL240-2S3000L拌和楼储料、称量及生产控制程序、制冷系统结构布置等进行了调整和优化。其结构为：使用胶带机（B1、B2）将砂石骨料运至骨料仓，然后通过骨料仓廊道胶带机（B3）经胶带机（B6）和廊道胶带机（B4）经胶带机（B5）分别向HL240-2S3000L拌和楼和HZS90拌和站供料，制冷车间布置于骨料仓正下游，冰楼布置于制冷车间外侧、骨料仓下游，片冰通过胶带机输送至骨料仓廊道口的小冰仓内，冷风、冷水通过管路分别向各使用点供应，砼运输进场道路从骨料仓上游侧通过，其它配套设施、结构根据场地状况相应建设，具体布置详见下图二。

图二

其生产工艺的优、缺点如下：

优点：（1）系统设施、结构集中布置于场地中央，且靠近里侧，安全性好；（2）系统布置紧凑，规模精简，且建筑特之间无交叉；（3）系统结构简单、运行维护方便；（4）制冷车间布置于骨料仓旁，风冷部分制冷量利用率较方案一高；（5）工程造价低，拌和站和拌和楼共用一个料仓，料仓除承担风冷作用外，还兼顾拌和站、拌和楼料仓，减化了HL240-2S3000L拌和楼进料层和储料层结构安装，胶带机长度也缩短，增加了小冰仓和胶带机保温结构，与采用传统工艺结构施工相比，工程造价降低约30%，同时也降低了后期系统的运行成本。

缺点：（1）骨料仓容量有限，骨料仓的料位在生产过程中随时变化，对骨料的预冷效果存在一定影响；（2）片冰部分制冷量利用率偏低。

经过以上经济技术比较后，拟采用方案二。

3实施方案的技术特点

（1）在工程实施中，由于该施工场地是沿木里河右岸边坡河滩回填而成，回填渣料又多为三、四类岩体，为保证重负荷类（储料仓、粉料储存罐等）和动载类（拌和楼等）设备设施的安全性使用，我部对混凝土拌和及制冷系统平面布置进行了较大的优化调整，即将骨料储存结构、制冷车间、冰楼、粉料储存罐、外加剂房、拌和楼（站）、地磅房沿1#施工道路侧布置，配电室、压缩空气站沿砼运输进出场道路里侧布置，进出场道路靠河侧布置，并按要求保证道路与边坡的安全距离；同时在进行拌和楼、粉料储存罐、骨料储存仓基础施工前，对其基础用岩石渣料换填，并用振动碾压实，再进行基础土建施工。（2）将传统工艺中的骨料暂存场与HL240-2S3000L拌和楼、HZS90拌和站的储料仓合三为一，并与制冷要求相结合，改建为一个集冷却和暂存功能的长方形钢筋混凝土料仓（长×宽×高：21m×6.3m×12.5m），总容积为1200m3；（3）将HL240-2S3000L拌和楼骨料称量装置分离，与HZS90拌和站骨料称量装置同安装于料仓廊道内，并对HL240-2S3000L拌和楼生产控制程序进行修改，即调整其骨料称量程序，加大其骨料称量提前量；（4）将制冷系统建安于骨料仓旁，片冰改气力输送为胶带机输送，运至骨料仓廊道口安装的小冰仓内，其称量装置安装于小冰仓下、B3（B4）胶带机上，并给廊道胶带机延出骨料仓廊道口段和HL240-2S3000L拌和楼、HZS90拌和站上楼胶带机安装保温结构。

4结 语

从2011年11月底建成投产以来，木里河立洲大坝及进水口土建工程混凝土拌和及制冷系统单班碾压混凝土生产最高为1800m3，小时生产能力为160m3，因此其平面布置通过以上优化调整，不仅减少了系统设施结构的施工工程量，加快了施工进度，而且保证了生产能力，满足了大坝等工程的混凝土浇筑施工。但也存在一些问题：如骨料仓总容积偏小，对系统内设备保证率要求高等。工艺改造可为今后受地形地质限制的类似拌和系统做参考。

篇2

在有机合成化学发展过程中，我们可清楚地看到人类的社会生产和生活的需求，以及有机化学理论发展的要求，都不断地推动着有机合成的发展。人类为了战胜疾病，保护农业生产，丰富人们生活的各个方面，就要药物、农药、染料、香料以及具有各种各样性能的新材料的合成生产。同时又为了有机化学、生物化学理论等学科的研究发展，也不断提出许多新奇分子的合成问题。二十世纪以来，许多天然有机物的发现，元素有机化合物的制备成功和变化多样的有机合成反应和技术的出现与完善，使有机合成化学已发展到系统逻辑的推理的阶段，而不是一味地类比于无机合成化学。现代有机合成，无论采用由原料定合成路线，或者以有机合成反应定有机合成方案以及应用逆合成分析等合成策略，有机合成路线设计已成为有机合成中的重要环节。有机合成艺术之美也正集中表现在有机合成路线设计中。人类的实践活动，无论是社会实践活动或是科学研究，都是按照美学规律进行的。在有机合成设计中，也遵守诸方面的美学原则，比如创新性原则，简洁美原则，和谐美原则，对称美原则以及科学美原则。在我们的实际工作中，无论是否注意到上述美学原则，但这是客观存在的，不容否认的。

一、有机合成设计中创新性认识的实现

伟大的发明家爱迪生说："凡是新的不平常的东西都能在想象中引起一种乐趣，因为这种东西使心灵感到愉快的惊奇，满足他的好奇心，使他得到原来不曾有过的一种观念。"有机合成研究出发点之一就是寻找新的有机合成反应、合成试剂、合成方法和技术，以及在实验室内合成出自然界不存在的新化合物。在有机路线的合成设计过程中，前人宝贵的成功经验，是我们学习借鉴的源泉，他们的精巧构思和设计技巧给我们以心灵的启迪。学习、消化和适当模仿前人的经验，用之于我们的合成设计中是不无脾益的。可使我们少走弯路，甚至还可以从中觅得一条实现理想合成设计的捷径。但是一味地墨守成规，则可能在设计中铸成大错。具有代表性的例子是1856年十九岁的美国化学家W・H・Perkin从奎宁的实验式出发，按照无机化学中的氧化反应模式企图合成奎宁。当时确定的奎宁实验式为C20H21N2O2（正确的奎宁实验式为C20H24N2O2）。Perkin注意到从煤焦油得到一种化合物C10H18N（2-丙烯基-对甲苯胺），于是他设计了奎宁的合成路线：2C10H18N+30C20H21N2O2+H2O.时至今日，我们当然清楚，2一丙烯基一对甲苯胺与奎宁是结构完全不同的两种物质。不可能从前者通过氧化反应再到后者。但是Perkin还是认真地作了实验，虽然他没有得到奎宁，但他却得到了一种紫色结晶物质，这也是人类的第一个合成染料，从此开创了煤焦油的化学工业。

从上面例子中，我们可以看出，科学研究即需要认真的科学态度，也需要积极的进取精神。有创造，才有进步。我们若既能吸取前人的经验教训，在实际工作中又能充分发挥个人的聪明才智和创造才能，也许会发现新的有机合成天地。一个复杂结构的有机化合物合成与设计要经过许多已知的方法和步骤，经过大量的工作完成目标分子的合成。从有机合成角度来说，是有实际意义，但从有机合成方法上看，这项工作则显得平谈无奇。因此我们衡量一个合成与设计巧与拙，美与不美的一个重要标准是：在整个合成设计工作中是否创造性地应用了一些反应，创造性地解决了前人尚未解决的问题。

二、简洁美原则

在有机合成设计中，要遵守的一个重要原则，就是有机合成方案的简洁性。在实验室里实现一个复杂有机化合物的合成，往往要经过许多步骤的反应。若是合成方案繁杂，合成路线冗长，必然要增加原料或试剂的数量，延长合成周期，给我们的合成研究工作带来不必要的操作过程。简洁而实用的合成设计，不仅可使实验室的合成工作省时省料，最后还可获得较高收率的目际化合物。1902年Wi11statte设计了下列托品的合成路线，应用20余步合成反应在实验室中实现了托品的全合成。当时在没有出现Mannich反应之前。Willstatte的工作可算有机合成史上一个辉煌成就。但是从他的合成方法上看，20余步的合成反应却是令人生畏的。而在1917年Robinson创造性地应用Mannich反应，他认为在生物体内不可能存在如此复杂的托品合成法。在认真分析托品骨架结构分基础上，利用一步合成反应中同时进行两个Mannich反应，巧妙地构思了托品合成方法，从此托品合成方法就大大简化了。Robinson的托品合成方法是有机合成中最简单的、最精妙的，使人感叹不已。简化倾向是人知觉本身固有的倾向。在人类的活动中，无论是身体活动、生理话动、还是思维活动和实践活动，都是从繁到简、从粗到精，最终达到完美程度的过程。

三、对称美原则

对称性和潜在的对称性是一些有机化合物分子固有的特性。在有机合成设计中注重寻找目标分子的对称性具有重要的实际意义。若恰当的利用这一分子特性，往往可使合成工作大大简化，并且使合成设计路线具有收敛性。在Robinson托品合成法中，Robinson就是依据生源学说，利用托品分子骨架具有面对称性质，巧妙地将托品骨架分切成相同的两部分：他又认为这两部分可同时由Mannich反应来实现合成，因为在托品分子中只有一个氮原子，他认为两个Mannich反应必须发生在同一个有机胺上，如此首先选定了甲胺为托品合成的第一个原料。托品分子本身为环状结构，那么Mannich反应中的两个醛基处在同一分子内，带活泼性氢的亚甲基也在同一分子内，那么在一步反应中可发生对称的两个Mannich反应，随之而构成托品骨架（图1）。

在许多有机合成设计中，复杂的有机化合物分子结构不存在对称性。若在目标分子结构剖析中巧妙地利用对称美原则，也可使众多的合成步骤终途归一，大大简化合成方案。地衣酸具有两个苯并呋喃结构（图2）。

我们从地衣酸的结构可以看出，它不存在对称性，事实上我们知道有这样一种情况，环己酮和环己烯醇是两个共振结构式（图3）。

而地衣酸的分子结构以呋喃环中间划线切断，可得到类似前面情况的一对共振异构体：

B化合物和c化合物是共振结构式，而c则和A是相同的化合物，这样复杂的地衣酸则是由相同的两个化合物拼合而成，所以地衣酸的合成设计则极为简单。

四、和谐美原则

完成一个目标分子的合成设计，设计者所拥有的素材：原料、试剂、合成反应、合成方法以及实验条件都是零碎的、无序的。合成设计工作本身就要求对这些素材进行分析、加工、筛选和提炼，全面考虑各素材的特性，化学性质和它们相互之间的关系，使它们得到优化组合。这样既可以充分发挥它们的作用与功能，又可避免设计中各个合成之间的相互影响，避免有机合成副反应的发生。例如在实际的合成设计过程中，由原料通过有机合成反应构筑目标分子的碳胳是利用原料分子的官能团的化学反应，这是一方面的问题。而目标分子结构中官能团的建立又是另一方面的问题。很显然若能将上面合成设计中的两种需要结合起来，统筹考虑，使构筑目标分子时所需要的原料化合物分子的官能团既能满足合成反应中的需要，最终也可成为目标分子结构上的官能团，那么这将是最经济的，也是非常协调的，可大大减少实际的合成工作的范围。这就是合成设计中所特别遵守的和谐美原则。

五、科学美原则

合成设计所遵守的科学美原则要求，任何巧妙完美的有机合成设计，都必须依照有机化学理论的客观要求，并在现实科学技术条件下能在实验室里得以实现。合成设计不同于绘画者的艺术构思，对素材的提炼加工构思和布局的安排，虽然也符合一定的客观现实，但是其中都融合了绘画者个人的精神意识和超现实的艺术加工处理。而有机合成设计则是紧紧围绕目标分子，有机合成反应和方法，有机合成实验等方面，运用设计者高度的创造思维和才能，将有机合成设计中的素材和谐地完美地并且要符合有机化学理论地组合在一起，完成理想的有机合成设计的工作。综上所述，有机合成设计，作为一种高级的创造性思维，也离不开 美的本体，遵循美的规律，它是设计者有机化学知识和审美鉴赏力不断相互交融的统一过程。作为一个有机合成化学家，既具有高度的科学创造才能，又具审美的鉴赏能力，将会如虎添翼。对科学高峰的探索和对美的追求，可以获得全身心的解放和至美的乐趣。因此作者认为在自然科学研究领域中，也不要无视美的存在和作用，而以高度的审美鉴赏融会于我们的科学研究中，以创造出至善至真的科学成就，为人类的文明进步献身奉心。最后作者引用马克思的名言结束本文：社会的进步就是人类对美的追求的结晶。

参考文献：

[1]C.Schor lemmer，The Rise and Development of Organic Chemistry.Macmillan &Co.Ed.，1984：15

[2] 吴世晖.有机合成（M）.北京：高等教育出版社，1986.125-126

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DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2015.21.236

0 前言

通过有机反应使简单易得的原料，生成具有特定结构和功能的有机化合物的过程就被称之为有机合成，而狭义农药作为农业生产中为保证、促进农作物成长，所使用的杀虫、杀菌、杀灭农业相关一切有害生物的药物，属精细化工产品，将有机合成应用于农药生产中具有重要的作用。

1 取代反应

亲核取代反应和亲电取代反应是取代反应的主要分支，取代反应在农药中得到广泛的应用，例如由海湾公司研发的化学式为O-α-氰基亚苯基氨基-O，O-二乙基硫代磷酸酯的辛硫磷，其物理特性表现为黄色溶液，密度为每毫升1.176克，熔点在5至6摄氏度之间，化学特性为虽不溶于水但易溶于丙酮、芳烃等化合物，具有毒性，雄大鼠经口急性毒性LD502170mg/kg，对人、畜低毒，其杀虫谱广，击倒力强，以触杀和胃毒作用最为明显，防治鳞翅目幼虫效果较好，但由于其在光作用下不稳定，易分解，常用于地下治虫，当其作用于昆虫体内时会代谢成甲拌磷，对家蝇chE产生强烈的抑制作用，而作用于哺乳动物会水解为二乙氧基磷酸，在高选择毒性的作用下叶蝉、蚜虫、地老虎等农业虫害可以得到有效控制，合成流程中第二个步骤即亲核取代反应;而日本三公公司生产的哒菌酮，其纯品物理特性为白色结晶状固体，熔点在250.5至253.5摄氏度之间，在22至25摄氏度之间，其在每升水中可溶解0.74克，在甲醇中可溶解2克，在丙酮中可溶解3.4克，雄大鼠经口急性毒性LD5012000mg/kg，其主要通过对隔膜和菌丝的抑制作用，实现杀菌，所以农作物中的水稻、花生等在合理施用的情况下可以达到杀菌目的，其合成过程中第三个环节即亲电取代反应[1]。

2 加成反应

由亲核加成、亲电加成和加成消去三种反应构成的加成反应，在农药中间体合成的成环和新型杂环农药合成中得到广泛的应用，例如日本曹达公司生产的甲基硫菌灵，其物理特性表现为无色结晶状固体，熔点在172摄氏度，在22至25摄氏度之间，不溶于水，在每千克甲醇中可溶解29.2毫克，在丙酮中可溶解58.1毫克，除此之外，在环已酮、乙酸乙酯、氯仿等有机溶液中也可有一定溶解，雄、雌大鼠经口急性毒性LD5010000mg/kg，当其作用于植物体时，会迅速转化为多菌灵，使纺锤体形成受到严重阻碍，细胞分裂受限，所以对于稻瘟病、纹枯病、赤霉病、白粉病等常见农作物病害有明显的防治效果，其合成流程中第二个步骤即亲核加成反应;下文中的呋喃丹合成流程中的第三步骤即亲电加成反应;而日本农药公司和拜耳公司共同研发的戊菌隆，其纯品的物理特性为无色无味的结晶状固体，其熔点在128至132摄氏度之间，常温中每升水可溶解0.3毫克，在有机溶剂中可溶解，例如甲苯中每升可溶解20毫克，大、小鼠经皮急性毒性LD505000mg/L，其在防治水稻纹枯病、蔬菜花卉立枯死菌病等方面具有重要作用，在其合成过程中的第一步骤即出现了加成消去反应，加成后消去的为水分子[2]。

3 重排反应

重排反应中丙烯基乙烯基醚或丙烯基苯基醚的热迁移反应重排在农药中应用较为广泛，例如FMC公司生产的呋喃丹，其纯品物理性质表现为白色晶体，熔点在153至154摄氏度之间，每千克水中可溶解250至700毫克，在有机溶液中极易溶解，如丙酮等，雄、雌大鼠经口急性毒性LD5014mg/kg，大兔经皮急性毒性LD5010000mg/kg，其主要也通过触杀和胃毒发挥作用，主要防治刺吸和咀嚼口器的农业害虫，而对于昆虫可降低其乙烯胆碱酯酶的形成，对于棉花、玉米、马铃薯等农作物有明显的效果，其合成流程第二个步骤即重排反应。

4 氧化反应

氧化反应在农药中的应用虽不广泛，但作用非常明显，例如杜邦和拜耳公司联合研发的福美双，其纯品的物理特性为无色结晶固体，熔点在155至156摄氏度之间，在常温下每升水可溶解18毫升左右，在有机溶液中也有一定的溶解现象，大鼠经口急性毒性LD502600mg/kg，小鼠经口急性毒性LD502000mg/kg，其杀菌作用发挥的同时具有一定的保护作用，在土壤、种子处理的过程中得到广泛的应用，例如对大麦、玉米、水稻等农作物土壤及种子保护过程中应用可以有效的防治其出现炭疽病、立枯病等，其合成流程第二个步骤即氧化反应[3]。

5 偶联反应

自由基反应中的偶联反应在农药中并不常应用，以ICI公司研发的百草枯为例，纯品百草枯的物理性质表现为无色结晶固体，熔点为340摄氏度，常温中每升水可溶解620毫克，在有机溶剂中溶解难度较大，雄、雌大鼠经口急性毒性LD50911mg/kg，豚鼠经口急性毒性LD5058mg/kg，其主要通过触杀实现除草的作用，但值得注意的是由于百草枯在与土壤接触后其杀草活性将严重缩减，所以在茶、油菜等作物播前用于除草的效果较明显，如果在行间除草中应用，可治理对象应为玉米、大豆等土表上层作物，其合成流程第二个步骤即偶联反应。

6 结论

通过上述农药中有机合成反应的具体应用的介绍，可以发现有机合成在农药中得到广泛的应用，结合其物化特征确定具体的应用范围，可有效的控制农业病虫害，促进农业的持续发展，而农药的应用效果取决于科学使用，而并不是追逐量上的积累，否则其毒性将威胁人类的健康，由此可见有机合成应用于农药中可促进农药效果的提升，但不能盲目忽视客观规律。

参考文献：

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一、有机合成常用解题方法

1.正向合成分析法

此法是一种正向思维方法，其特点是从已知原料入手，先找出合成最终产物所需的下一步产物（中间产物），并同样找出它的下一步产物，如此继续，直至到达最终产品为止。

2.逆向合成分析法

其特点是从产物出发，由后向前推，先找出产物的前一步原料（中间产物），并同样找出它的前一步原料，如此继续直至到达简单的初始原料为止

3.正向、逆向合成分析法结合运用

先用“顺推法”缩小范围和得到一个大致结构，再用“倒推法”来确定细微结构。一般正向合成分析法主，逆向合成分析法为辅。

二、有机合成的常见题型

1.一个官能团“变”两个

参考答案：

2.“移动”官能团

3.基团的保护

例3.写出由物质A

【分析】 物质A在氢氧化钠的溶液下先取代，生成醇，醇氧化成醛，醛在催化剂下继续氧化成羧酸，但A物质中有碳碳双键，也容易被氧化，在氧化羟基之前，一定先与HCl的加成反应再氧化羟基。

参考答案：

4.官能团引入的顺序

例4.据《中国制药》报道，化合物C是用于合成抗“非典”药品（盐酸炎痛）的中间体，其合成路线为：

已知：

【分析】 由D物质看出氨基和羧基是邻位，所以甲苯先硝化，再氧化甲基，然后还原硝基。若甲苯先还原硝基，再氧化甲基，那么氨基也被氧化了。因此合成过程中一定要注意官能团引入的顺序和相互转化时的氧化和还原。

参考答案：

5.碳链的增长

【分析】 本题的有机合成题，要采用正向思维和逆向思维相结合的分析方法。由原料合成产物聚对苯二甲酸对苯二甲酯，由产物不难推出对苯二甲酸和对苯二甲醇缩聚反应制得。原料先水解对苯二甲醛，然后对苯二甲醛分别还原和氧化得到对苯二甲醇和对苯二甲酸即可。

参考答案：

三、有机合成遵循的原则

第一，起始原料要廉价、易得、低毒、低污染――通常采用4个C以下的单官能团化合物和单取代苯。

第二，尽量选择步骤最少的合成路线――以保证较高的产率。

第三，满足“绿色化学”的要求。

第四，操作简单、条件温和、能耗低、易实现。

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二、有机合成教学现状

我国大学教育不断发展，各高等院校化学系专业划分得更细，培养人才的综合素质更高。高等院校的有机合成课程是化学、生物、药学等专业的专业必修课之一，是最能体现绿色化学思想的一门课程。1998年中国科技大学首先把绿色化学单独作为一门课程[1]，现在开设绿色化学课程的高校越来越多，但是作为绿色化学课程最重要组成部分的绿色有机合成化学的教学发展缓慢。目前大多高等院校使用的教材没有根本性的改革，依然使用在传统教材基础上改版的教材，缺少绿色化学的思想。现行各种教材反映的内容只是从有机合成的合理性、简便性方面考虑，并没有注意反应的原料、催化剂、溶剂和最终产品是否无毒无害，反应过程中的废弃物是否尽可能少等绿色化学原则。Anastas等[2]提出12条关于绿色化学的原则，用来评价实验过程、生产过程、最终产物是否绿色，其中最基本的原则就是原子经济性原则；采用无公害的原料；无公害的反应条件；终产物环境友好。绿色化的有机合成化学教学正是我国教育发展最需要的教学，在教学中贯穿绿色化学的思想，让每个学生都有绿色化学与可持续发展的概念。绿色化学新技术在教学中的应用，能培养适合我国发展现状的绿色化学工作者，并为以后我国的可持续发展输送高素质的人才。

三、有机合成绿色化教学的策略

（一）贯穿原子经济性原则

在有机合成课程课堂教学过程中，会讲到许多基本有机反应，这时就应该培养学生绿色化学的思想，首先要在基本的合成反应中体现原子经济性原则。原子经济性就是反应分子中的原子全部进入最终产品，没有任何副产物[3]。原子经济性与有机合成反应产率不同，产率是目标反应产物的生成量和原料中某一组分加入量的比值。当原料和产物由几个组分组成时，某一产品的产率再高，它仍存在其它副产品，没有达到废物“零排放”的要求。例如，Wittig反应产率较高，一般可达80%以上，但Wittig试剂的较少部分被利用到产物中，其余都成为副产物。所以，Wittig反应的原子利用率低，原子经济性很差。可见，应使用产率和原子经济性两个概念作为评估标准，才能实现更“绿色化”，更有效的化学合成反应。

有机反应中最常见的主要包括4类：重排反应，取代反应、消除反应和加成反应等，重排反应和加成反应基本属于原子经济反应，而有些反应，如取代反应和消除反应的原子经济性则不一定高，另外，成键周环反应，如Diels-Alder反应，[2+2]、[3+2]环加成反应属于原子经济性的，而氧化-还原反应类型很多，不能用“原子经济性”来衡量，只是化学氧化还原反应一般有毒，而电氧化-还原反应对环境更友好。除了对这些学过的反应进行归纳总结外，还可向同学们介绍一些绿色新反应，如：Ene反应（双烯合成）类似Diels-Alder反应，反应通式为：

X=Y=C=C，C=O，C=S，N=O，N=N等。

金属复分解反应（RCM 反应）是一种过渡金属催化反应，反应通式为：

R=芳香基、烷基、芳香杂环；

R1=H，COOR，烷基

X=O，NCOOR，NTs，NSO2PH

DO（DEt）2，SO2PH，SO3PH，SOPH

EWG=吸电子基，如-COR，-CHO，-CN，-COOR

以上的各反应都是绿色化学的基本反应，在讲课的过程中就应该贯穿绿色化学的基本思想，让学生在对比中明白绿色化学的概念，让学生在今后的工作学习中都有绿色化学的概念，在合成某些产品时尽量用原子经济性来衡量整个反应过程。

（二）原料与产物无公害

1.尽量用无毒无害的原料

绿色化学基本原则中包括原料无公害，在设计有机合成实验时就应该寻找安全有效的反应原料，进而得到功效卓著而无毒无害的产品。例如：合成聚氨酯时，传统的方法一般要采用光气作为原料，而光气是可致命的剧毒气体。新的绿色化学合成方法则完全不使用光气，不仅消除了剧毒原料光气的使用，并且反应产生的副产物是水，对环境无污染，同时解决了两方面的问题，整个聚氨酯合成的实验更加接近绿色化学。

如：亚氨基二乙酸二钠的合成也可以改变原料，避免使用甲醛、氢氰酸紫等剧毒原料。

NH3+2HCHO+2HCN NCCH2NHCH2CN

由以上反应方程式可以看出，传统方法合成亚氨基二乙酸二钠的步骤要繁琐，要用到HCHO、HCN剧毒物质，还要用到NH3，并且产物不能转化完全，对环境的污染较大。新的合成方法简单，只需要在铜催化剂的条件下就能直接合成出亚氨基二乙酸二钠，副产物是H2，对环境的污染也较小。在讲课过程中可以将多种有机合成方法进行对比分析，找出最符合绿色化学标准的合成原料与产物，让学生充分的理解绿色化学的基本原则。在学生动手实践的过程中，要应用最绿色的有机合成方法，降低实验室对环境的污染与对学生身体的危害。

2.利用可再生资源为原料

在实验室教学过程中，利用可再生的原料可以减少对环境的污染并符合经济与环境的可持续发展。例如：用氧化法合成己二酸（ADA），传统方法合成已二酸的实验通常用致癌物质苯或苯酚作原料，在原料上就不符合绿色化学的标准，对学生的身体健康有一定的危害。新的合成工艺可以直接用葡萄糖合成出，并且葡萄糖能够通过植物的光合作用直接得到，使原料的成本降低，并且合成的工艺简化对环境污染减少。这种符合绿色化学标准的新合成方法可以应用在有机化学实验教学中。

3.设计更安全的产品

有机合成实验的设计阶段就应该考虑合成出产物是否有毒，尽量通过通过改变和修饰有毒物质的结构，消除其“致毒反应”[4]。例如：联苯胺是很好的染料中间体，但具有极强的致癌作用，可以对其分子结构加以改造，变为二乙基联苯胺，既保持了染料的功能，又消除了致癌性。

在设计具有特定功能的化学产品时，还应考虑它能否降解，要使其降解，也可通过在分子结构中入特殊功能团来促使其降解。通过水解或者光解使大分子结构变成可以生物降解的基团。

（三）研究安全有效的反应条件

在有机合成的基本反应中，除了考虑反应原料及产物的绿色化外，还要注意反应过程中所用的催化剂和溶剂的绿色化。通过催化剂与溶剂的改变，改善整个反应条件，使整个合成反应安全有效。

1.寻找安全有效的催化剂

在常见的有机合成反应中所用的催化剂大多为硫酸、三氯化铝，三氟化石朋等酸性催化剂，这类酸催化反应都是在均相条件下进行，对设备腐蚀作用大，并且容易形成酸雾、废酸液污染环境，危害人体健康。目前解决的方法是使酸催化剂负载化或均相催化剂的多相化。在工业中可以采用的方法是用固体酸如酸性白土、混合氯化物、分子筛等代替液体酸，尽量减少酸雾的形成，并且通过一定的方法对固体酸回收，用该催化剂取代传统的三氯化铝，催化剂用量降为原来的1/10，废弃物氯化氢的排放量减少了3/4，而产率增大到了70%。

2.寻找安全有效的反应介质