| 单词 | 光诱导的化学合成 |
| 释义 | 【光诱导的化学合成】 拼译:photoinduced chemical synthesis 光化学反应就是一类特殊的反应,分子通过吸收光而活化。因此,只有被分子吸收的光对化学变化才有效,也只有吸收了光的分子才得以活化、反应。光反应通常要求光的波长与分子的吸收相匹配,如果分子不能吸收光,则也可籍另一个能吸收光的分子依靠能量传递而使分子活化(光敏化)。对化学反应来说,通常只有紫外或可见光才有效。 分子吸收光后变为激发态分子,图1从1S0变为1S1,随后的变化可以有各种途径,
图1 各k值为变化的速率常数,kf约为106~10121/s,kp为10-1~1061/s。kIc,kISC,kTS均与碰撞有关,依赖于体系的压力。kR为反应速率常数(kRs为单重态反应,kRT为三重态反应速率常数),若kRs>>Kf,KIc,KISC,则激态分子全部反应,否则起反应的仅是部分激态分子。如果光化学变化仅有上述过程,则Φ≤1.0,kR愈大,Φ亦愈大。如果光反应后还有次级过程,例如光分解生成了活泼的自由基并随之而发生了链反应,则量子产率Φ可以大于1。因此光诱导反应通常可分两类:引发链反应和激态分子的反应。引发链反应 由于此类反应的量子产率高,光反应的能耗低,易在工业上实现。1947年实现第1个工业化的光化学合成是甲苯的氯化。
此反应量子产率~2000,因此,电耗仅需30W-h/kg产品。与磺氯化反应相似,磺氧化反应也有高的量子产率。反应为RH+SO2+1/202→RSO3H,反应在烃/水相界面上发生,使用高压汞灯,一个40kW的汞灯可以年产1600t产物。效率甚高。光引发链反应的特点是:反应可在低温或常温下进行,因而可改善反应的选择性;不另加引发剂,因而保持了体系的洁净;引发自由基浓度可随光强度变化而任意调节。近年来,光引发链反应取得了一些有价值的进展。(1)1.2二氯乙烷裂解制氯乙烯:反应一般用热裂解方法制备,反应温度500~550℃,因而副反应多,产品氯乙烯中杂质含量高达千分之几,1980年Wolfrum采用光引发使反应温度降至350℃左右,大大减少了氯乙烯中杂质的含量。由于反应链长达103,虽然使用了昂贵的激光光源,但仍有一定经济性。近年来改用其它廉价光源和在体系中加入C12,也同样实现了低温反应,改善了选择性。(2)RfX+C2F4的调聚反应:碳链长度为6~10的氟碳化合物有多种用途,它们通常用调聚方法合成。对比热反应(~200C)与光反应(常温)结果可见光诱导反应有好的结果。例如CF3I+C2F4用热反应,产物碳数以13~21为主,但用光引发则以3~7为主。又如BrC2F4Br+C2F4用热反应,C8~C10化合物的收率低(<10%),用光引发时,籍改变光强的配比,可以使C4,C6,C8产物的选择性高达90%,80%,50%,单程产率也可达到50%,45%,31%。激态分子的反应 此类反应的光量子产率小于1.0,因而适于合成价格高,产品吨位小的产品。(1)光亚硝化生产已内酰胺:
,9.10二氰蒽等),过程的量子产率接近1,生成的1△O2与烯类双键可发生氢提取和加成反应(简称ene反应),例如
此反应生成烯醇并使双键易位。反应的选择性高(接近100%),生成的烯醇脱水可制造异戊二烯。在电费低廉时不失为一条合成异戊二烯的新路线。这种ene反应使双键选择性地易位,在精细化学品合成中是有意义的,例如以下反应可藉ene反应从香茅醇(价低廉)合成高级的氧化玫瑰。
产物2、2、4三甲基三环十二烷醇-6是具有檀香味的香料。改变烯烃或烯酮的结构可以合成出一系列具有不同香味的香料。 另一反应:
此反应从两个较常见的原料出发生成植物生长调节剂,是精细化工合成的又一例子。 (4)Vitamin D及A的合成:目前已用于工业生产的光化学反应例子:V-D3合成如下式,利用光使(1)开环再加热而得稳定的V-D3。
反应中(1)(2)均能吸收光,(2)的光解产物是无用的速甾醇。选择波长使利于(1)而不利于(2)的吸收(例如296nm)可提高V-D3的收率。 V-A的合成是利用光异构化使顺式(无生理活性)变为反式(有生理活性),如下式:
(中国科学技术大学张临阳教授撰) |
| 随便看 |
科学参考收录了7804条科技类词条,基本涵盖了常见科技类参考文献及英语词汇的翻译,是科学学习和研究的有利工具。