重视原子经济性,实现绿色合成-百灵威

重视原子经济性,实现绿色合成

化学合成是化学科学的核心和基础,为人类社会进步做出了巨大贡献。如合成农药的发明,解决了世界人口的粮食问题;各种合成抗生素和药物的发明,大大提高了人类的健康水平;各种新材料的合成,不断提高人们的生活水平……

如何提高合成反应效率、减少废物产生、保障健康和环境安全,成为新时代下的挑战。

中科院有机所的科学家们建议:合成反应的原子经济性应予以高度重视,催化剂应使反应过程更加经济、节能和环境友好,应更强调资源的3R(即减量、回收和再利用)

有机合成中的原子经济性(Atom Economy)

原子经济性是由Barry Trost提出的对反应效率的一种衡量标准,已被列入绿色化学的十二原则。原子经济性追求减少反应物原子的浪费,计算公式为:

值得注意的是,原子经济性与反应产率不同,它既考虑了所需产品,也考虑了所有使用的试剂和副产物。以下是一些达到高原子经济性的例子:

异构化

在钌催化作用下,炔丙醇氧化还原异构化为α,β-不饱和羰基,有效实现催化对映选择性全合成。

加成反应

在水性介质中,添加烯丙醇至炔烃形成γ,δ-不饱和酮和醛。

将伯醇立体选择性添加至烯烃,为经典格氏反应提供了高原子经济性的例子。

C-H键的直接转化

在过渡金属催化和氧化剂存在下,两个不同的C-H键通过交叉脱氢偶联反应可直接生成C-C键。比如,(NH)-吲哚和四氢异喹啉即通过该偶联反应转化为生物碱。

无保护基团的合成

在有机合成中,因广泛利用官能团的保护-去保护作用,增加了合成步骤,降低反应效率。据研究,在水中通过铟介导的烯丙基化反应可高效合成(+)-3-deoxy-D-glycero-D-galacto-nonulosonic acid (KDN)。

串联反应

串联反应是指一系列连续的分子内反应得到最终产物,也是绿色合成的重要组成部分。比如,钯催化的串联反应在一步中产生了多环。

生物催化

生物催化通常具有较高的反应效率和选择性,各种催化剂(如酶)也已得到越来越多的应用。

应对新时代的挑战,提高原子经济性,实现绿色化学合成可有效减少甚至预防危害和污染,从而更好地保护人类和环境。

参考文献:
  1. 中国科学院上海有机化学研究所. “合成我们的未来”. http://www.sioc.cas.cn/kxcb/kpwz/201101/t20110130_3069701.html
  2. Li, Chao-Jun, and Barry M. Trost. "Green chemistry for chemical synthesis." Proceedings of the National Academy of Sciences 105, no. 36 (2008): 13197-13202.

促销活动

百灵威5月满赠活动

百灵威5月满赠活动

马“氘”成功,风华绝“代”——龙年J&K试剂助您金“Nature榜”题名

马“氘”成功,风华绝“代”——龙年J&K试剂助您金“Nature榜”题名

百灵威4月满赠活动

百灵威4月满赠活动

【活动】“折”里相遇,进口标准品三折起“go!”

【活动】“折”里相遇,进口标准品三折起“go!”

开学“剂”,来相“惠”——催化剂系列限时活动

开学“剂”,来相“惠”——催化剂系列限时活动