合成化学特点和作用
仿生合成
• 仿生合成是仿生化学的一个重要内容。有机化学 领域的仿生合成也就是生物有机合成。生物有机 合成为有机物合成和探索生物体内的有机化学反 应提供了新的实验方法和手段。其发展依赖于生 物化学和生物学的理论、方法、技术和原理。在 分子生物学迅速发展的推动下，仿生化学是从分 子水平上模拟生物化学过程的一门新的边缘科学， 即在分子水平上模拟生物的功能，将生物的功能 原理用于化学，借以改善现有的和创造崭新的化 学原理和工艺的科学。仿生合成主要包括：模仿 生源合成反应；模拟酶和辅酶的催化功能，如模 拟酶的微环境效应、对分子或过渡态的选择性识 别功能和在特定位置引入活性基团等。
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1.2 常用的合成化学方法与技术
• 1.2.1 高温合成 • 1 高温固相合成 • 比如，碳、硅、硼的二元金属化合物的合成。 • 2 高温还原反应 • （1）氢气还原法 • （2）金属还原法 • 比如：镁热还原法、硅热还原法、铝热还原法和钙热还原
法等。 • 3 自蔓延高温合成 • 又称为燃烧合成技术，是在真空或介质中点燃原料，当反
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• 2.组合化学合成法 • 是一种在短时间内，以有限的反应步骤，同步合成大量具
有相同结构母核化合物的技术。组合化学兴起于1990年代， 是在固相多肽合成技术的基础上发展而成的，在药物先导 化合物的发现和优化、免疫学研究、新材料开发等领域有 着广泛的应用。在1990年代后期，组合化学曾经风靡一时， 甚至有学者认为，有了组合化学方法，人类可以穷尽所有 可能的化合物，并从中获得所有能够成为药物的分子，耗 时耗力有目标的药物设计方法将成为历史。但是进入2000 年后，人们渐渐意识到，依靠组合化学方法也不可能穷尽 所有化合物，组合化学方法逐渐与合理药物设计相结合， 成为现代药物研究的重要方法之一。
合成化学特点和作用
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• 绿色化学又称“环境无害化学”、“环境友好 化学”、“清洁化学”，绿色化学是近十年才 产生和发展起来的，是一个 “新化学婴儿”。 它涉及有机合成、催化、、分析化学等学 科,内容广泛。绿色化学的最大特点是在始 端就采用预防污染的科学手段，因而过程 和终端均为零排放或零污染。世界上很多 国家已把“化学的绿色化”作为新世纪化学进 展的主要方向之一。
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• 组合化学是在固相多肽合成技术基础上发展形成的，在短 短十数年的历史中，组合化学发生了迅速的发展，逐渐脱 离了多肽体系和固相合成技术，发展出了空间定位的组合 合成、液相组合合成乃至虚拟组合化学等技术。
• 3 软化学和硬化学合成 • 所谓软化学法是指通过反应原料的液相混合使各金属元素
• 低温是指低于室温的温度，室温以下的合成就是低温合成。 低温方法可以通过冰盐低共熔体系、干冰、液氨、液氮以 及半导体制冷技术获得。
• 1 液氨中的低温合成
2CrCl3+ 11NH3
[Cr(NH3)6]Cl3 + Cr(NH3)5Cl]Cl2
• 2 低温下稀有气体的合成
Xe + 2F2
XeF4
合成化学特点和作用
合成化学特点和作用
• 绿色化学又称环境友好化学，它的主要特点是：
•
1.充分利用资源和能源，采用无毒、无害的
原料；
•
2.在无毒、无害的条件下进行反应，以减少
废物向环境排放；
•
3.提高原子的利用率，力图使所有作为原料
的原子都被产品所消纳，实现“零排放”；
•
4.生产出有利于环境保护、社区安全和人体
健康的环境友好的产品。
1.2.4 低压合成
• “真空”是指在给定空间内低于一个大气压力 的气体状态，也就是该空间内气体分子密 度低于该地区大气压的气体分子密度。不 同的真空状态，就意味着该空间具有不同 的分子密度。
• 产生真空的过程称为抽真空、排气或抽气。 通常用于产生真空的工具称为真空泵，常 用的有水泵、机械泵和油扩散泵。此外也 采用多种特殊的吸气剂和冷凝捕集器等
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• 4、采用无毒、无害的溶剂 • 在无毒无害溶剂的研究中。最活跃的研究项目是开发超
临界流体（SCF)。特别是超临界二氧化碳作溶剂。超临 界二氧化碳是指温度和压力均在其临界点 (3llC、 7477.7gkPa)以上的二氧化碳流体。它通常具有液体的密 度。因而有常规液态溶剂的溶解度;在相同条件下。它又 具有气体的粘度，因而又具有很高的传质速度。而且。 由于具有很大的可压缩性。流体的密度、溶剂溶解度和粘 度等性能均可由压力和温度的变化来调节。超临界二氧化 碳的最大优点是无毒、不可燃、价廉等。除采用超临界溶 剂外。还有研究水或近临界水作为溶剂以及有机溶剂/水 相界面反应。采用水作溶剂虽然能避免有机溶剂，但由于 其溶解度有限，限制了 它的应用，而且还要注意废水是 否会造成污染。
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• 低压合成无机物N3
SiH3X+ C6H6
B(N3)3 + 3AgBr
应物一旦被引燃，便会自动向尚未反应的区域传播，直至 反应完全，是制备无机化合物高温材料的一种新方法。
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• （1）元素间直接合成
• M+ 1/2N2
MN
• （2）化合物之间的直接合成
10Al + 3TiO2 + 3B2O3 3TiB2+ 5Al2O3
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1.2.2 低温合成
高度分散在较低的反应温度和较温和的化学环境下一步步 地进行化学反应来制备材料。 • 如常温常压下合成无机陶瓷、玻璃材料的溶胶-凝胶（solgel）过程，金属有机化学气相沉积（MOCAD），酶促合 成骨骼和人齿均属软化学反应。而硬化学（hard chemistry）则是在超高温、超高压、强辐射、无重力、 仿地心、仿宇宙等条件下探索新物质的合成。
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• 3.采用无毒、无害的催化剂 • 目前烃类的烷基他反应一般使用氧氟酸、
硫酸、三氯化铝等液体酸催化剂。这些液 体催化剂共同缺点是，对设备的腐蚀严重、 对人身危害和产生废渣、 污染环境。为了 保护环境。多年来国外正从分子筛、杂多 酸、超强酸等新催化材料中大力开发固体 酸烷基化催化剂。