间接有机电合成原理及应用 Ⅰ.原理和方法

电合成技术以其无污染等特性在有机合成领域越来越受人们的重视。直接有机电合成方法可能存在反应速度慢、能耗较大以及电极受干扰等问题,而间接有机电合成方法可以弥补这些不足。本系列报道分三部分介绍间接有机电合成的原理及其应用。本文报道第一部分内容,主要论述间接有机电合成的原理和方法。     

有机电合成发展应用

有机电合成是一门涉及电化学、有机合成及化学工程的交叉学科。本文概述了有机电氧化反应、有机电还原反应、间接有机电合成、金属有机化合物电合成及特殊有机电合成方面的应用进展，并简要介绍了超声、超临界、光和磁场及仿生等技术与有机电合成融合发展的最新动向。     

融入有机电化学合成发展前沿的《药物合成反应》教学改革探索

有机电化学合成反应是一种温和、高效、可控的药物绿色合成技术。本文简要介绍有机电化学合成的前沿科技结果,包括最新的电化学反应类型、光电协同催化、电酶协同催化、不对称有机电化学合成及其相关的工业化运用。结合课程特点和授课团队在有机电合成方面的研究成果,我们探索在氧化反应、还原反应、立体选择性控制等章节的教学活动中分别融入有机电化学阳极氧化反应、阴极还原反应及其电参与的协同催化反应的前沿科技成果。同时,通过指导学生开展有机电合成相关的课程设计、大创项目和竞赛等活动进一步提升学生对有机电化学合成反应的理解与运用能力。该项教学改革初步取得了良好的教学效果,期望为绿色有机电化学理念的推广和绿色制药人才的培养提供一定的借鉴和参考。     

二氧化碳与烯烃、炔烃以及酮类化合物电羰基化反应的研究进展

二氧化碳与有机化合物的电化学还原是一个重要的研究领域，越来越多的研究者开展了相关的研究。文章综述了近几十年来二氧化碳与烯烃化合物、炔烃化合物以及酮类化合物的电羰基化反应的研究进展，这些反应是合成一些有价值的药物前驱体或是有机合成中间体的筒便方法。研究热点主要围绕电化学反应系统的电极材料、电解液组成、底物结构、二氧化碳浓度、催化剂等。     

关于电催化剂活性问题的探讨

1概述电催化一词最早是在1936年由Kobozer[1]提出来的。电催化是通过电极材料选择性地改进电化学反应的总速率，使之得到最高的产品收率和节省总能耗的一门科学。其意义在于能提供有较低能量的活化途径，使电极反应在较低的过电位下以较高的电流密度进行。电催化剂在多相催化中是指电极。与普通催化反应一样，电催化反应速率与电催化剂的催化活性有关，即依靠降低反应活化能促进反应速率u然而，电催化反应还受电极与电解质界面电场作用及电解质性质的影响，这些影响因素可归结为交换电流密度、电极过电位对电催化反应速率的影响。所以电催…     

生物质的电化学转化反应及反应器

生物质通过电化学转化合成燃料和高附加值化学品是未来化学工业发展的一个重要方向，也是现代社会实现可持续发展的重要保障。在可再生能源产能不断提升，而现阶段暂无成熟的大规模能源存储技术的背景下，如何有效地利用可再生能源所产电能进行生物质的电化学转化是目前学术界和工业界关注的一个热点。本文介绍了近年来该领域的研究进展，着重阐释了关键的电化学反应和相关反应器的设计。从生物质衍生的平台分子的电化学转化取得了一定的进展，然而从生物质到平台分子的电化学转化还面临较大的挑战。提高平台分子和生物质电化学反应的选择性有赖于合适的电极材料和催化剂，而将原位分离与电极反应耦合的设计能够提高产物的收率，特别是在生物质直接电化学转化的过程中。     

设计并合成双功能催化剂Ni-ETS-10并高效催化醛和烯烃氧化耦合直接制备α,β-环氧酮

在催化化学和合成化学中,研制对有机合成具有高催化性能的非均相催化剂是非常重要的。为实现这一目的,采用介孔模板剂通过水热法成功合成了过渡金属Ni掺杂的强碱性ETS-10催化剂,并且应用到苯甲醛和苯乙烯氧化耦合反应直接制备α,β-环氧酮的反应,具有高的活性和目的产物选择性。     

离子液体强化有机化学反应的研究进展

离子液体作为一类新型绿色溶剂,以其特殊的性质和可设计性,受到广泛关注,并被作为一种新兴化工过程强化技术,应用于越来越多的有机化学反应中。本工作综述了近年来离子液体替代传统的有机溶剂或催化剂在强化有机化学反应方面的研究进展。离子液体强化技术,使有机合成步骤得到简化、反应速率加快、产物产率或选择性得到较大提升、合成过程更加绿色环保,具有良好的工业应用前景。     

CO2在精细化工生产中的应用

概述了CO2在有机合成、聚合反应、光催化以及电化学反应中的应用。详细介绍了CO2催化加氢反应可合成的各种有机化合物,重点介绍了CO2催化加氢反应的反应机理和催化剂应用,并分析了CO2在精细化工生产中应用的优缺点。     

二氧化碳与烯烃、炔烃以及酮类化合物电羰基化

二氧化碳与有机化合物的电化学还原是一个重要的研究领域,越来越多的研究者开展了相关的研究.文章综述了近几十年来二氧化碳与烯烃化合物、炔烃化合物以及酮类化合物的电羰基化反应的研究进展,这些反应是合成一些有价值的药物前驱体或是有机合成中间体的简便方法.研究热点主要围绕电化学反应系统的电极材料、电解液组成、底物结构、二氧化碳浓度、催化剂等.     

高分子修饰电极及其在有机电解合成中的应用

采用高分子修饰电极是现代电化学的一个新的研究领域。由于它能使电极表面官能团密集化和形成三元化的新反应场,且制作方便,因此,在有机合成中的应用得到重视。本文对不对称电解合成、选择性合成和间接电解氧化-还原合成等及应用作了较详细的论述。     

反应密度泛函理论的构建与初步应用

提高化学反应的选择性和转化率是发展绿色化学的重要内容。大部分化学反应都在溶液中发生,溶剂对于反应速率、平衡过程甚至反应机理都有重要的影响。溶剂效应对化学反应影响的理论研究比较缺乏。综述了近年来发展的理论模型及最近本课题组提出的反应密度泛函理论,分别介绍了反应密度泛函理论在水相、有机相、界面体系和限域体系中的应用,分析了不同反应溶剂结构对化学反应自由能分布的影响,总结了溶剂效应的影响机制,最后展望了自洽反应密度泛函理论的构建、反应-扩散耦合研究、聚合物反应密度泛函理论及反应密度泛函理论在反应溶剂筛选、界面反应和电解液设计中的应用。     

固相有机合成及其在精细化工中的应用与前景

论述了近期固相有机合成研究方面的一些最新进展和典型反应类型。由于固相反应的特征 ,多数固相有机反应表现出较溶液中更高的反应效率和更好的选择性 ,在某些情况下 ,利用光活性主体和反应物形成包合物 ,可实现对映选择性的不对称固相合成。还重点阐述了固相有机合成在精细化工生产中的应用 ,特别列举了有机、高分子材料、催化剂和药物等一些典型的精细化工产品的生产实例 ,因为固相有机合成具有节能、高效、降耗和减污等优点 ,是未来精细化工生产中重要的绿色生产方式 ,发展前景广阔。     

酶催化不对称反应在光学活性拟除虫菊酯合成中的应用

近年来,酶作为生物催化剂已开始应用于有机合成反应,因其区域选择性和立体选择性强,条件温和,操作简便,成本较低,公害少,且能完成一些化学合成难以进行的反应而受到重视,在光学活性化合物的合成中显示出巨大的优越性和广阔的应用前景。本文对近年来酶催化不对称反应在光学活性拟除虫菊酯合成中的应用进展作一概述。     

电、光和光电催化甘油选择性氧化合成二羟基丙酮的研究进展

甘油，作为生物柴油生产过程中的主要副产物，能够通过不同的催化过程转化为高附加值产品。由电、光和光电驱动的甘油选择性氧化合成被广泛应用于化妆品和医药等行业的二羟基丙酮(DHA)是很有前景的反应途径之一。对近年来在电、光和光电催化甘油选择性氧化合成DHA领域的研究进展进行综述，重点集中在高活性和高选择性催化剂的开发方面。同时对电、光和光电催化甘油选择性氧化合成DHA面临的挑战和发展前景进行展望。     

F-T合成Co基催化剂研究进展

由于日趋严重的石油危机,寻找一种石油替代品显得尤其重要。F-T合成反应是将含碳资源转化成液体燃料的核心技术,关键是开发活性高、选择性高和稳定性好的催化剂。而Co基催化剂被认为是F-T合成最有前途的催化剂。综述了近年来Co基催化剂F-T合成反应的研究进展,重点介绍Co基催化剂的载体、助剂、制备方法和前驱体等方面对催化剂活性和选择性的影响,认为未来Co基催化剂的发展方向是增加催化剂活性和对重质烃的选择性,减少甲烷和 CO₂ 排放,研究趋势将是催化剂的复合化和多功能化。     

Co基费托合成催化剂载体的研究进展

综述了近年来钴(Co)基催化剂载体在费托合成反应中的研究进展.重点评述了柱撑蒙脱土、新型介孔分子筛等载体对钴基催化剂活性和选择性等方面的影响,概述了Co/Al_2O_3催化剂在费托合成反应中的催化机理,对今后Co基费托合成催化剂的研究提出了一点建议.     

生物质的电化学转化反应及反应器

生物质通过电化学转化合成燃料和高附加值化学品是未来化学工业发展的一个重要方向,也是现代社会实现可持续发展的重要保障。在可再生能源产能不断提升,而现阶段暂无成熟的大规模能源存储技术的背景下,如何有效地利用可再生能源所产电能进行生物质的电化学转化是目前学术界和工业界关注的一个热点。本文介绍了近年来该领域的研究进展,着重阐释了关键的电化学反应和相关反应器的设计。从生物质衍生的平台分子的电化学转化取得了一定的进展,然而从生物质到平台分子的电化学转化还面临较大的挑战。提高平台分子和生物质电化学反应的选择性有赖于合适的电极材料和催化剂,而将原位分离与电极反应耦合的设计能够提高产物的收率,特别是在生物质直接电化学转化的过程中。     

自支撑电极电解水制氢应用研究进展

氢能是一种清洁、环保的可再生资源，以其具有较高的燃烧热值和燃烧产物为水等特点而成为取代传统化石燃料的最佳选择，采用绿色清洁的电解水制取氢气成为科研人员关注热点。传统碱性电解水技术中催化剂层多以催化剂浆液滴涂并与粘合剂粘连在电极表面，对三相界面的扩散造成一定的影响，然而，自支撑导电基底可以避免上述问题，活性层与导电基底无缝接触实现了快速的电荷转移，从而提供了高活性电解水催化剂的集成式合成策略。从工业级大电流水电解三相反应界面构筑角度出发，归纳了近年来制备自支撑纳米催化材料的研究进展，并探讨了自支撑纳米催化剂在电解水领域的应用，并对未来制备自支撑电解水催化剂的集成化与工业化进行了展望。     

胺与甲酸氮甲酰化反应催化剂的研究

氮甲酰化反应是有机合成化学中的重要反应，而催化剂的选择是氮甲酰化反应的关键所在。文章综述了无机氧化物，聚合物PEG-400，Lewis酸，树脂AmberliteIR-120，无机盐。VBl催化合成氮甲酰化产物的研究成果。不同的催化剂在活性、选择性、稳定性等方面各有特点，其中绿色高效可回收利用的催化剂是该领域的主要研究方向。