第5章 有机电合成

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第五章 有机电合成

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本章主要内容：

1、概述

2、有机电合成的分类3、有机电合成的若干实际问题 4、有机电合成的工业实例

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5-1 概述1、什么是有机电合成有机电化学合成是有机合成与电化学技术相结合的一门边缘学科，广泛应用于染料、药物、农药、

香料、有机试剂、氨基酸等精细化学品及有机中间体的合成。近20年来，世界各国在这一领域的发展 速度很快，相继有近百个有机产品进入了工业化生

产或中试阶段。

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尤其是进人21世纪后，一场以节约资源 和能源，保护生态环境平衡为主的绿色工业 革命正在蓬勃兴起。人们都在设想用原子经 济性的科学方法来重新设计新的合成路线， 从而在源头上防止污染的产生。这种以绿色 合成为目标的方法和技术除化学催化合成和 酶催化合成以外，最引人瞩目的合成方法当 属有机电化学合成技术。

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2、有机电合成的发展1834年：法拉第宣称在电解乙酸时获得某种烃；

1849年：柯尔贝通过试验指出了这类反应的规律；

1850至1960年，实验研究阶段：芳香族硝基化合物的 还原、不饱和醛和酮的还原、各种脂肪族化合物和

杂环化合物的氧化、不同的阳极取代反应等。

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1960年代的工业化时代： 1964年：美国纳尔柯公司建成年产18000吨四乙

基铅的电解工厂；1965年：美国蒙山都公司建立年产15000吨己二

腈的电合成工厂，标志有机电合成进入了工业化的时代。

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近年来，有机电合成在一些新领域展开了探索性研究，颇引人注目。

如：利用光电化学反应将CO2转化为甲酸、甲醛、甲醇；电解合成导电有机聚合物，如聚苯 胺、聚吡咯。

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3、有机电合成的特点

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3、有机电合成的特点无机电合成：以电化学方法制取无机单质和化合物。

基本化工原料，产量大，单位质量产品的产值较低。

有机电合成：以电化学方法合成有机化合物。 精细化工产品，产量小，产值与利润较高。

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4、有机电合成反应历程有机电合成是一系列电子转移步骤与化学过程的组合。它们或在电极与电解液界面进行，或

在电极表面附近的均相溶液中进行。通常分两步进行： ①由电极反应生成某种中间粒子(如负碳离子、游离 基、正碳离子、离子官能团等); ②中间粒子通过各种有机反应转变为产物。

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5、有机电合成的研究开发方向(1)提高有机电合成反应的选择性及产率，降低能 耗和物耗。

(2)提高生产强度及反应器的空间—时间产率。(3)选择合适的产品，如产量不大、产值高的精细

化工产品或现有有机合成工艺生产困难的产品。

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5-2 有机电合成的分类按电极反应在整个有机合成过程中的作用及地位， 可

将有机电合成分为两大类： (1)直接有机电合成 ： 有机合成反应直接在电极 表面完成。 (2)间接有机电合成： 仍采用氧化剂(或还原剂), 用传统的化学方法进行。但氧化剂(或还原剂)在 反应后以电化学方法(电解氧化或电解还原)再生 后反复使用，间接有机电合成只限于有机物的氧 化或还原。

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直接有机电合成：按照电极表面发生的有机反应的类别，将直接有 机电合成分成两类：

(1)官能作用和官能团转换：阴极过程：加氢；阳极过程：氧化。 (2)偶合：将许多个分子偶合，能合成新的产物。 阴极偶合：如，丙烯腈电解合成己二腈，甲醛电解合 成1,2-亚乙基二醇。

阳极偶合：柯尔贝反应。

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典型的直接有机合成反应：

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阳极过程：

多采用PbO2阳极，在稀硫酸溶液中进行直接氧化

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间接有机电合成

间接有机电合成：媒质电解合成，它利用水溶

性无机氧化还原电偶作为媒质(即电子介体),与有机物反应，然后将水相和有机相分离，获得产物，

而水相中失去氧化(或还原)能力的媒质，则通过电极反应氧化(或还原)后再生，反复使用。

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间接有机电合成分类：槽内式间接有机电合成：有机合成与媒质再生同在电化学反应器内进行。

槽外式间接有机电合成：有机合成与媒质再生分别在化学反应器及电化学反应器内进行，可避免有

机物与电极直接接触。

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间接有机电合成的特点：

可使电合成反应以较高的电流密度在水溶液中进行，并使有机电合成过程优化和提高选择性，

同时由于氧化剂(或还原剂)的再生，可以减少物耗及公害。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/r944.html