Большая советская энциклопедия

Чтобы достичь своих целей, природа уничтожила 4, 5 миллиарда лет. Кто знает, чего можно достичь, когда человек обладает такой вечностью перед собой? Синтез, который в общих чертах может быть определен как получение химического соединения, начиная с более простых веществ, занимает вместе со структурой и реакционной способностью центральное положение в современной химии. Это касается органических, неорганических и металлорганических веществ в виде химических особей, полимеров и материалов. Современный синтез эволюционировал в сторону методологий, вызванных все возрастающим пониманием его химико-физических параметров и теоретических расчетов с помощью вычислительных систем.

Таким образом, синтез стал менее эмпирическим и гораздо более сложным с точки зрения его планирования, но также более простым и эффективным на экспериментальном уровне. Например, наилучшие знания о влиянии растворителя на органические реакции позволили для каждой реакции выбирать растворитель с наиболее подходящей кислотостойкостью, основностью, координацией, полярностью и т.д. свойствами, тем самым достигая скорости реакции, выходы и селективность значительно выше, чем полученные в прошлом, с использованием того же стандартного растворителя для очень разных реакций.

Эти две ветви могут быть обозначены соответственно как целенаправленный синтез и синтетические методологии. Первые используют второй для достижения конкретной цели, которую они предлагают, в то время как последние предлагают общие решения. Например, синтез этанола относится к категории целевых синтезов, тогда как используемые методологии относятся к гидратации олефинов, карбонилированию спиртов, окислению углеводородов и т.д. аналогичным образом синтез цеолита направлен, в то время как основные методологии относятся к комбинации оксидов металлов вообще.

Целевые методы синтеза и синтеза, однако, питаются друг от друга, которые будут рассмотрены первыми, поскольку они составляют основу для целенаправленного синтеза. За последние десятилетия произошли радикальные изменения в химическом ландшафте. Были факторы, определяющие появление каталитических, биокаталитических и молекулярных методов сборки благодаря слабым взаимодействиям, развитию квантовой механики и лучшему знанию химико-физических параметров, которые влияют на скорость, выход и селективность химических реакций. наиболее важных аспектов, на которых основаны современные синтетические методологии.

Целевые контуры. □ Библиография. Способы синтеза включают органический, неорганический и металлорганический синтез. На протяжении многих лет в органическом синтезе доминирует серия реакций. Чтобы назвать лишь некоторые из них, вспомним реакции конденсации и реакции Гриньяра, в которых виды, формально обозначенные как полярные металлорганические атомы углерода, нападают на атомы углерода с низким содержанием углерода электронной плотности; реакции Фриделя-Ремесла, в которых активные виды формально формируются из полярорганометаллических карбокаций, а подложка предлагается ароматическими донорами электронов или подобными видами; омолитические реакции, в которых атакующий вид является радикалом; Реакции Виттига, в которых цвиттер-фосфористый углерод нападает на карбонильные группы и, наконец, на Дильс-Альдер или электроциклические реакции.

Реакции традиционно проводили для нагревания в растворителях этилового эфира, бензола или хлороформа в присутствии металлоорганических реагентов, чувствительных к протонным растворителям, а также в этаноле или этаноловой воде. Что касается неорганического синтеза, то они в основном полагались на обменные или окислительные процессы преимущественно в водном растворе. Совсем недавно необходимость работать с лабильными видами в каталитических процессах привела к использованию методов синтеза в инертной и непротонной среде.

Высокоэффективный каталитический синтез и селективность. Хотя каталитический синтез является индустриальной реальностью в течение нескольких десятилетий, они развивались впечатляюще, повышая эффективность с точки зрения скорости, поворота, рендеринга и селективности. По селективности означает не только химиоселективность, но и регио-селективность, стереоселективность и энантиоселективность.

Таким образом, известные реакции Фриделя-Крафтса в настоящее время достижимы благодаря использованию оксидов металлов, в частности цеолитов. Аналогичным образом многие катализируемые кислотой реакции, такие как окисление обедненных кислородом олефинов до эпоксидов, окисление фенолов до дифенолов и кислотных транспозиций, преимущественно достигаются с помощью цеолитных твердых катализаторов. Кислотные твердые вещества также катализируют процессы крекинга и дегидрирования различных типов углеводородов олефинов.

Искусство проведения кислорода на реакционной поверхности катализатора лежит в основе разработки этих методов, которые во многих случаях обеспечивают движение ионов в твердой решетке. В отличие от твердых кислотных катализаторов, основные из них представляют собой наиболее современную версию синтеза на основе катализаторов.

Катализ с переходными металлами. В этом случае координационная способность металла используется для установления направленных связей с молекулами или с органическими или неорганическими группами, которые активируются таким образом, то есть превращаются в реакционноспособные виды. На эти связи могут возникать различные типы реакции, такие как введение ненасыщенных соединений с последующим восстановлением, которое восстанавливает металл до его первоначального состояния окисления, что позволяет ему действовать как катализатор.

Альтернативно, может быть проведено много других этапов реакции, которые позволят преобразовать металлическую цепь до ее окончательного устранения. Упрощенное представление о работе катализатора М в различных типах реакции содержится. Каталитические реакции этого типа и многие другие нашли применение в промышленности. В настоящее время исследования направлены на разработку высокой эффективности и селективности синтеза. Химия предлагает исследователю несколько вариантов: от изменения металла и состояния окисления до конструкции связующего и от использования различных реакционных сред.

На самом деле для каждой реакции металла необходимо использовать правильный потенциал для Продвижение желаемого пути синтеза. Концентрация тонкого металла затем осуществляется с помощью связующих, которые могут быть очень сложными, поскольку они выполняют задачу управления движением электронов из или из каталитического центра и доступом к субстрату и реагенту в тот же центр таким образом, чтобы избежать возникновения нежелательных вторичных реакций. Растворитель или реакционная среда в целом могут оказывать решающее влияние на связывание связующих и субстратов с металлическим центром и их диссоциацию.

Следует отметить, что связующие вещества, субстраты и реагенты могут вызвать ингибирование каталитической активности из-за образования слишком стабильных комплексов, что является серьезной проблемой при разработке эффективных каталитических систем. Не менее важна проблема идентификации факторов, ответственных за контроль избирательности в ее аспектах химио, регио, стерео - и энантиоселективности.

Тема, которая больше всего интересуется исследователями органического синтеза, касается асимметричного катализа. Выборочное получение только одного из двух энантиомеров, которые составляют асимметричный углеродный химикат, является долгосрочной целью, поскольку это смесь равных химических веществ, они не являются химически разделяемыми, но обнаруживаются благодаря их способности вращать плоскость поляризованного света и поэтому обозначаются как оптически активные вещества. Традиционным методом получения чистого энантиомера является косвенное разделение, согласно которому Рацемическую смесь двух энантиомеров подвергают взаимодействию с энантиомерно чистым веществом.

Исходя из соединения с асимметричным углеродом, получают соединение с двумя хиральными центрами для каждого из двух энантиомеров. Для получения двух желаемых чистых энантиомеров можно использовать «химическую операцию, способную исключить вспомогательное вещество, используемое для его регенерации и затем его регенерации». Асимметричный катализ основан на образовании двух диастереоизомеров посредством координации субстрата, восприимчивого к превращению в хиральное соединение, и, следовательно, к исследованию металлоорганического комплекса, содержащего оптически активный лиганд.

Этот метод применялся в целенаправленном синтезе важных тонких химических продуктов. Проблемы, которые остаются открытыми, в основном связаны с реализацией каталитических комплексов, способных получить полную энантиоселективность путем конструирования лигандов с правильной геометрией. Другой проблемой является усиление хиральности: начиная с «минимальной оптической активности, очень высокие значения достигаются с помощью подходящих каталитических систем, способных благоприятствовать энантиомерной форме путем инактивации другого».

Развитие новых и более подходящих катализаторов продолжается интенсивно. Симметрийные соображения являются основой последних разработок в разработке связующих катализаторов для полимеризации. Следует отметить, что синтез полимеров основан на повторении элементарных актов, таких как конденсация двух групп, или добавлении реакционноспособных веществ к акцепторному субстрату. Катализатор Циглера-Натта действует в координирующей сфере комплекса, содержащего металлическую связь Несмотря на то, что ведутся важные промышленные достижения, такие как синтез полиэтилена и полипропилена, последние исследования привели к созданию широкого спектра каталитических систем, как однородных, так и гетерогенных, позволяющих контролировать реактивность от конкретных участков, где выращивается полимерная цепь.

Новые средства для химического синтеза. На скорость и селективность химического синтеза оказывает сильное влияние реакционная среда, в которой они происходят. Изучение ионных пар в растворе в течение длительного времени обусловливало развитие синтеза за счет использования диполярных апротонных растворителей, таких как диметилформамид, диметилсульфоксид, тетраметилмочевина и т.д. Способных координировать катионные виды сильнее, чем анионные, поэтому Например, фторид-ион в фторидце цезия слабо координируется диметилформамидом, используемым в качестве растворителя, чтобы иметь возможность проявлять каталитическую активность вместо традиционных базовых катализаторов во многих реакциях конденсации.