淺談綠色有機(jī)合成的研究現(xiàn)狀和展望

李瑤

天津紅日藥業(yè)股份有限公司 天津 301700

有機(jī)合成化學(xué)是有機(jī)化學(xué)乃至整個(gè)化學(xué)學(xué)科中極富創(chuàng)造性的研究領(lǐng)域之一，是創(chuàng)造新分子的主要手段和工具。百年來(lái)，有機(jī)化學(xué)家利用天然資源或簡(jiǎn)單有機(jī)分子，通過(guò)一系列的化學(xué)反應(yīng)合成了具有特殊性能或復(fù)雜結(jié)構(gòu)的有機(jī)化合物。在促進(jìn)染料、藥物、香料、合成材料等精細(xì)化工的崛起中產(chǎn)生了巨大的影響，并為現(xiàn)代社會(huì)提供了醫(yī)藥、農(nóng)藥、染料和各種有機(jī)材料，也向人們展示出無(wú)比誘人的前景，成為有機(jī)化學(xué)中最活躍和最富有生命力的分支學(xué)科。

1 綠色有機(jī)化學(xué)合成的概述

1.1 綠色有機(jī)化學(xué)合成的概念

綠色有機(jī)化學(xué)，也許我們都有所耳聞。并且綠色有機(jī)化學(xué)也不是不能想象的復(fù)雜工程，綠色有機(jī)化學(xué)合成就是選擇綠色、環(huán)保的加工原材料，運(yùn)用綠色的、科學(xué)的、高效的技術(shù)，加工制造出最適合人們需要的產(chǎn)品。在這整個(gè)過(guò)程中，必須要遵從綠色化的原則[1]。

1.2 綠色有機(jī)化學(xué)合成的要求

第一，原材料必須是綠色的、環(huán)保的物質(zhì)。綠色環(huán)保的原材料，是為了防止在產(chǎn)品的加工過(guò)程中，產(chǎn)生任何有害物質(zhì)。例如，甲醛、甲苯等有害物質(zhì)。如果，化學(xué)產(chǎn)品的加工從根源解決其有害物質(zhì)的產(chǎn)生，那么大氣層和生態(tài)環(huán)境將會(huì)免于迫害。第二，加工溶劑必須是綠色的、環(huán)保的物質(zhì)[2]。例如水、超臨界二氧化碳等。就超臨界二氧化碳而言，它具有普通液體溶劑的密度和傳播速度，但是它比普通液體溶劑更加經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。第三，產(chǎn)品加工工藝的精度高。這主要是要求制作產(chǎn)品的原材料，沒(méi)有浪費(fèi)一個(gè)分子，它將全部物質(zhì)分子加工合成人類(lèi)所需產(chǎn)品，沒(méi)有任何副產(chǎn)物生成，最大限度的還原“零排放”的要求。第四，綠色有機(jī)化學(xué)合成的催化劑必須是綠色的、環(huán)保的。只有催化劑綠色化，化學(xué)工業(yè)才能實(shí)現(xiàn)綠色化，人類(lèi)生存的環(huán)境才能保證不被污染。

2 我國(guó)有機(jī)化學(xué)的發(fā)展現(xiàn)狀

（1）綠色有機(jī)化學(xué)合成的專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員的專(zhuān)業(yè)性不強(qiáng)。雖然我國(guó)當(dāng)今有機(jī)化學(xué)合成技術(shù)已經(jīng)發(fā)展的相對(duì)成熟，并且我國(guó)的綠色有機(jī)化學(xué)合成技術(shù)也在積極的推進(jìn)中，但是仍然有很多有機(jī)化學(xué)合成技術(shù)人員的專(zhuān)業(yè)性不強(qiáng)，例如，這些人對(duì)綠色有機(jī)化學(xué)合成技術(shù)的相關(guān)知識(shí)掌握不到位，并且缺乏豐富的經(jīng)驗(yàn)。所以，很多時(shí)候，他們生產(chǎn)出的產(chǎn)品經(jīng)常出現(xiàn)很多問(wèn)題，甚至是污染空氣、污染環(huán)境。所以，只有提高專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員的專(zhuān)業(yè)素養(yǎng)，才能更好的發(fā)揮綠色有機(jī)化學(xué)的作用。（2）發(fā)展速度緩慢。目前，我國(guó)大多數(shù)的有機(jī)化學(xué)合成工廠仍然使用傳統(tǒng)的加工方法，這在一定程度上提高了產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，降低了工廠的工作效率。而且，這樣傳統(tǒng)的工藝也阻礙了綠色有機(jī)化學(xué)合成技術(shù)在我國(guó)的廣泛發(fā)展。所以，為了提高綠色有機(jī)化學(xué)合成技術(shù)的利用率，就一定要改變傳統(tǒng)的工藝。（3）綠色有機(jī)化學(xué)合成技術(shù)人員人數(shù)不多[3]。由于我國(guó)尚處于發(fā)展中國(guó)家，所以，我國(guó)與發(fā)達(dá)國(guó)家之間還存在差距。因此，目前我國(guó)沒(méi)有很多人去研究綠色有機(jī)化學(xué)合成的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展，并且，我國(guó)現(xiàn)有的綠色有機(jī)化學(xué)合成人員不多，同時(shí)在逐漸減少。所以，研究人員也是制約我國(guó)綠色有機(jī)化學(xué)合成技術(shù)發(fā)展的原因。

3 綠色有機(jī)化學(xué)合成技術(shù)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

3.1 薄層色譜在有機(jī)合成跟蹤反應(yīng)上的應(yīng)用

薄層色譜吸附劑均勻固定在玻璃板上形成固定相，把欲分離的樣品點(diǎn)在薄層上，用適宜的溶劑作流動(dòng)相使被分離物質(zhì)展開(kāi)得以分離。分離的前提是固定相和流動(dòng)相對(duì)被分離組分吸附和解吸附的能力存在差異，從而不同組分產(chǎn)生差速遷移。產(chǎn)生這種差異的基礎(chǔ)是被分離組分自身的極性存在差異。理論上講，只要板子足夠大、展層時(shí)間足夠長(zhǎng)，任何極性不同的組分都可以被完全分開(kāi)[4]。通常所用的固定相吸附劑為具有較強(qiáng)極性的硅膠，被分離組分的極性越大，吸附劑對(duì)其作用越強(qiáng)，展開(kāi)距離越短;被分離成分極性越弱，吸附劑對(duì)其作用越弱，展開(kāi)距離越大。然而要作為一種優(yōu)良的檢測(cè)手段，在給定大小的薄層板上，應(yīng)使絕大部分組分的比移值Rf（化合物距離基線(xiàn)的距離除以溶劑的前鋒距離基線(xiàn)的距離）在0.2-0.8之間并達(dá)到較好的分離。這一點(diǎn)可以通過(guò)選擇極性適當(dāng)?shù)娜軇┳鳛榱鲃?dòng)相來(lái)實(shí)現(xiàn)。被分離組分的極性取決于其母核結(jié)構(gòu)類(lèi)型及官能團(tuán)極性，在有機(jī)合成反應(yīng)中，產(chǎn)物、副產(chǎn)物以及原料的極性都會(huì)存在差異，可以用薄層色譜分離。用反應(yīng)液樣品與產(chǎn)物標(biāo)準(zhǔn)品在薄層色譜上對(duì)比，即可以判定是否有產(chǎn)物形成;在反應(yīng)不同的時(shí)間點(diǎn)取樣，作系列對(duì)比，既可了解反應(yīng)進(jìn)行的狀況以便優(yōu)化工藝條件，也可以掌握原料消耗的情況從而判斷反應(yīng)終點(diǎn)[5]。

展開(kāi)劑的選擇：當(dāng)吸附劑確定后，化合物在薄板上移動(dòng)的距離和分離的效率與所選取的展開(kāi)劑息息相關(guān)，對(duì)多組分的樣品能否實(shí)現(xiàn)滿(mǎn)意的分離，關(guān)鍵在于展開(kāi)劑的選擇[6]。對(duì)于有機(jī)化學(xué)反應(yīng)的跟蹤來(lái)說(shuō)，一種優(yōu)良的展開(kāi)劑應(yīng)對(duì)所跟蹤的組分有良好的溶解性，可使跟蹤的各組分明顯分開(kāi)，且跟蹤的各組分比移值Rf在0.2-0.8之間。在選擇展開(kāi)劑時(shí)，首要參考為“相似相溶原理”。比如，在戊烷和己烷等非極性溶劑作展開(kāi)劑時(shí)，大多數(shù)極性物質(zhì)不會(huì)移動(dòng)，但是非極性化合物會(huì)在薄板上移動(dòng)一定距離，相反，極性溶劑通常會(huì)將極性的化合物推到溶劑的前段。一般常用溶劑按照極性從小到大的順序排列大概為:石油迷＜己烷＜苯＜乙醚＜四氫呋喃＜乙酸乙酯＜丙酮＜乙醇＜甲醇。何志昂[6]等舉例說(shuō)明了如何通過(guò)典型化學(xué)結(jié)構(gòu)與溶劑之間的強(qiáng)度因子來(lái)選取合適的展開(kāi)劑，指出，可以先結(jié)合待分離物質(zhì)所含的官能團(tuán)預(yù)估其強(qiáng)度因子，從而選擇強(qiáng)度因子較為接近的溶劑。當(dāng)單一溶劑不能達(dá)到很好的分離效果時(shí)可以使用混合溶劑。混合溶劑的配制，可以根據(jù)強(qiáng)度因子選取出合適溶劑做底劑，再用少量極性較大的溶劑來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)，故混合溶劑通常為低極性為主高極性為輔的溶劑組合[7]。在薄層色譜展開(kāi)完畢之后，需要對(duì)薄層板進(jìn)行干燥，因此作為流動(dòng)相的溶劑必須具有較好的揮發(fā)性。這剛好限制了薄層色譜在苯胺、甲苯等易揮發(fā)物質(zhì)和重氮鹽等易分解物質(zhì)監(jiān)測(cè)上的應(yīng)用。

3.2 我國(guó)綠色有機(jī)化學(xué)合成技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

近年來(lái)，綠色有機(jī)化學(xué)合成技術(shù)是有機(jī)化學(xué)合成的主要研究?jī)?nèi)容，同時(shí)，由于各科聯(lián)系越來(lái)越緊密，所以，綠色有機(jī)化學(xué)合成技術(shù)的發(fā)展，并不是一個(gè)行業(yè)的發(fā)展，而是聯(lián)系并促進(jìn)了整個(gè)社會(huì)的發(fā)展。與此同時(shí)，綠色有機(jī)化學(xué)合成技術(shù)不僅僅研究綠色與環(huán)保的意識(shí)，它還深入了其他領(lǐng)域，例如，生物領(lǐng)域。筆者經(jīng)過(guò)調(diào)查研究，得出了以下幾點(diǎn)大膽的猜想：第一，化學(xué)原子的利用將深入到惰性氣體原子的活性化學(xué)鍵中。例如，催化劑的催化作用的研究，是綠色有機(jī)化學(xué)合成技術(shù)的重大項(xiàng)目。第二，綠色有機(jī)化學(xué)合成技術(shù)在生物領(lǐng)域的深入研究。有機(jī)化學(xué)合成技術(shù)有一天會(huì)作用于生物科學(xué)，研究人與有機(jī)化學(xué)之間的關(guān)系[8]。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，綠色有機(jī)化學(xué)合成技術(shù)對(duì)于我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，甚至是我國(guó)國(guó)民的日常生活需要，具有重要的作用。所以，大力發(fā)展綠色有機(jī)化學(xué)合成技術(shù)在各個(gè)行業(yè)的應(yīng)用，有利于綠色有機(jī)化學(xué)合成技術(shù)更加繁榮。綠色有機(jī)化學(xué)合成技術(shù)不僅能保護(hù)大氣層和生態(tài)環(huán)境不被污染，而且能提高產(chǎn)品原材料的利用率，減少成本的浪費(fèi)。但是，我國(guó)目前仍然存在很多問(wèn)題。最大的問(wèn)題就是缺乏創(chuàng)新的思維，阻礙了我國(guó)綠色有機(jī)化學(xué)合成技術(shù)的發(fā)展。針對(duì)這類(lèi)問(wèn)題，國(guó)家和政府提出了很多政策，只為解決目前的棘手問(wèn)題。要想將綠色有機(jī)化學(xué)合成技術(shù)惠及大眾，我國(guó)就必須樹(shù)立創(chuàng)新的思維，徹底改變?cè)械难芯坷砟睿瑸榱司G色有機(jī)化學(xué)合成技術(shù)貢獻(xiàn)力量。