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刍议化学制药中绿色溶剂及无溶剂合成技术

2021-02-22厉辰蔚

科教创新与实践 2021年45期
关键词:溶剂绿色发展

厉辰蔚

摘要:当下随着社会对环保的重视,人们的环保意识也逐渐增强,绿色化学技术逐渐受到重视,无溶剂有机合成技术成为更优化的选择。与液态反应相比,无溶剂有机反应具有反应速率快、选择性强、分离效率高等特点,同时有利于降低长本。那么,如何更好地利用和推广无溶剂有机合成技术,减少对环境的污染是未来的重要研究方向。本文将对当前阶段化学制药中绿色溶剂及无溶剂合成技术进行探讨研究,以进一步促进化学工业的绿色发展。

关键词:化学制药;溶剂;绿色溶剂;绿色发展

引言

在化学制药行业中,绿色合成研究开始为人们所重视。在现代社会生产中,化学制药是十分重要的一个方面,它与医疗行业发展存在紧密的关联,因而影响着人们的健康安全。绿色化学是一种由全新技术理论和经验支撑的概念,有助于化工生产和自然生态环境的和谐,因此探讨化学制药中的绿色溶剂和无溶剂合成技术具有积极意义。

一、水作溶剂的优势

随着科技发展,以水做介质的有机合成反应开始获得人们的关注,并逐渐受到重视。水作溶剂具有资源储量丰富、零污染等优点,符合绿色化学宗旨,但是由于有机物在水中的溶解度远远小于在有机溶剂中而一度被人们所忽视,早年间对有机物在水中的反应研究基本处于停滞状态。由于有机物在水中溶解度低,停止搅拌后就会发生相分离出现分层现象,这时反应结束,反应物与溶剂可以通过过滤进行分离,具有反应可控、分离简便等优点。所以,以水为介质的有机合成大量运用于工业生产中。

二、有机合成的无溶剂化

1、有机反应中溶剂发挥的作用以及存在的弊端

在传统的有机化学反应中,溶剂是不可缺少的,这是因为有机溶剂对于有机物具有良好的溶解性。有机物的分子将均匀的分散于溶液之中,这样更加有利于反应的持续,提高反应速率。目前,可用于有机反应的溶剂有许多种,根据化学结构可以划分醇类、酯类、酮类、脂肪烃类等。芳香烃类比较常用的为甲苯,对人体有害。脂肪烃类容易常用的为正己烷,对人体中枢神经存在危害性。再有,醇类溶剂最常见的甲醇也具有很大的毒性,会对人的视力产生损害。总体上讲,有机溶剂对人的皮肤、呼吸道黏膜、眼结膜等部位会产生強烈刺激,若是不慎接触到高浓度的有机溶剂,可能会出现头晕、头痛等症状,严重的甚至会出现意识障碍。在多组分反应中,比较常用的溶剂主要有甲膳、二氯甲烷等几种,其中二氯乙烷具有麻醉作用,人在接触会出现皮炎现象,若是不慎吸入,会对肾功能产生损害。有机溶剂普遍具备的毒性以及挥发性使得其应用于化工生产中时会对环境产生严重的污染。想要有效的避免有机溶剂污染和伤害,关键点在于预防,即在使用到有机溶剂的生产环节中,做好密闭保护工作。而对于一些毒性高、危害大的化合物,最好加强研究优化工艺或是寻找替代物。

2、无溶剂有机合成

随着化学科技的进一步进步,被人们认可并广泛应用。无溶剂有机合成又被称为干反应、固态有机反应,无需在溶剂的环境下就可以发生化学反应,它包括了固-固反应,固-液反应和气-固反应。它的反应方式可以分为两种,其一是将反应物直接置于合适的温度和压强下进行搅拌震动,微粒间充分接触发生反应;其二是先将固体反应物进行研磨,或将液体反应物加热以增加接触面积,提高反应效率。无溶剂有机合成的反应机理描述如下:首先,反应物中的分子或分子团在一定的条件下相互接触,发生有效反应,生成新的产物分子。此时相对于整体反应物而言,它相当于一种杂质的存在,不会对反应物产生稀释作用,不影响反应继续发生。随着反应的进行,更多的产物分子生成,不断聚集,在聚集到一定大小后出现晶核,这个过程称为成核过程。

三、多组分反应的绿色溶剂合成技术

基于有机化合物所具有的特性,将水作为有机反应的溶剂,使反应底物和有机试剂之间尽量减少和溶剂分子之间的相互接触面积,达到限制有机分子运动的效果,如此一来反应底物和有机试剂之间就会产生极强的相互作用,远超普通溶剂。与传统的有机溶剂相比,超临界流体拥有更加优秀的特性,如作为反应介质,它可使传统的多相反应转化为均相反应,实现反应和分离的一体化,为后处理工作带来了极大的便利。而且它还具有无毒无害、价格低廉等优势,不会对环境产生负面影响。结合反应实践,将超临界流体所具有的特性概括为以下几点:对有机物的溶解度大,有效消除了扩散对反应的影响。由于其物理化学特性与密度的相关性,可以通过调节温度和压力的方式对反应体系的相态进行改变,便于催化剂和反应产物的分离。将可能导致催化剂失活的有机大分子溶解,延长催化剂的使用寿命。离子液体具有不挥发、不易氧化、稳定性强等特征,与有机溶剂正好相反,将其应用于有机合成中作为催化剂或是溶剂可以发挥出良好的效果。将离子液体作为溶剂则具有以下几项优势:不挥发,基本不会造成环境污染。蒸汽压低,可以用于高真空体系中。对有机物和无机物都表现出较强的溶解性能,能在均相条件下发生反应。良好的热稳定性和化学稳定性使得其可操作性温度范围很宽,且能够循环使用。

结语

随着人们环保意识的提升,开始寻找新方法来降低有机溶剂对环境的危害。不同于传统的的有机溶剂,无溶剂有机合成技术尽可能地减少反应过程中污染物的产生,提高反应物的转化率,节约成本节约资源,从本质上解决环境污染的问题,前景可观且有很广的研究范围,是现代需要提倡的化学方法。

参考文献:

[1]刘自力.制药工业中餉绿色化学技术[J].化学工程与装备,2017(5)

[2]王清.绿色化学与制药研发和生产的可持续性[J].化工管理,2017(8)

[3]刘宝友,许丹倩,罗书平,等.离子液体催化的醛、酮、胺三组分Mannich反应[J].化工学报,2004,55(12):2043-2046.

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