绿色催化有机合成

随着现代经济的高速发展，能源消耗日益增大，传统的化石资源接近枯竭，环境污染及生态恶化问题等日渐严重。2020年9月22日，国家主席习近平在第七十五届联合国大会上的讲话中提出：“中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。”有机合成化学以“理性、高效、高选择性、原子经济性、环境友好、低能耗、可持续地创造具有无限可能的分子结构和具有丰富功能的新物质”为总体目标，着重关注前沿科学及技术发展需求，解决与国计民生相关的重大基础科学问题，探索物质结构与性能的关系和内秉规律，为建立完善的物质科学知识体系提供丰富的研究对象和手段，为发展变革性与战略性功能材料提供物质基础，为推动我国相关产业升级提供创新原动力。因此需要有机化学工作者在研究工作中，引入绿色化学理念，实现有机合成的高效性和经济性。绿色有机合成化学是实现碳中和的重要途径和方法之一。
本书共分7章，第1章介绍了绿色有机合成化学的基本概念与研究内容以及绿色有机合成化学的实际应用与现状；第2章介绍了离子液体催化有机化学反应，综述了离子液体的发展、分类和制备，把离子液体参与催化的有机化学反应进行了系统分类，对离子液体催化有机化学反应的发展前景进行了展望；第3章介绍了固相催化有机化学反应，通过各种载体负载金属或对载体进行化学修饰，制备固相催化剂，实现有机反应的高效催化；第4章介绍了有机小分子催化有机化学反应，重点介绍了利用有机小分子催化不对称合成反应，构建手性化合物；第5章介绍了电催化有机化学反应，着重阐述了用过渡金属修饰阳极和阴极电极，催化一些有机氧化还原反应；第6章介绍了不对称催化有机化学反应，重点介绍合成手性催化剂和手性配体的方法和原理，可将大量前手性底物对映选择性地转化为手性产物；第7章介绍了光催化有机化学反应，并对其发展进行了展望。
本书在进行理论阐述的同时列举了大量可操作性实例，可供科研人员选题和开展实验时参考，还可作为化学、应用化学、精细化工、化学工程与工艺、制药工程等师生的参考书。
本书由盐城师范学院房忠雪、王彦卿、钱存卫、董军、沙新龙、朱大亮、孙世新、杨笑根据自己的科学研究方向，共同编著。
本书初次出版，加之编著者水平有限，难免有疏漏和不妥之处，欢迎各位专家批评指正，以便在再版过程中得以改正。

作者
2022 年04 月

房忠雪，盐城师范学院，副教授，主要从事绿色有机合成、多相催化、药物及精细化学品的工艺技术开发方向的研究。主持、参与完成国家自然科学基金项目3项、主持完成江苏省自然科学基金项目和省产学研前瞻项目各1项；主持江苏省第十六批“六大人才高峰”高层次人才项目1项；与省级工业园区多个企业合作，完成横向课题2项，实现到账横向课题经费120多万元；发表论文33余篇，其中SCI检索29余篇；申请专利18余项，已授权3项。

《绿色催化有机合成》共七章，第1章绪论介绍了绿色有机合成化学的基本概念与研究内容及实际应用与现状，第2章为离子液体催化有机化学反应，第3章为固相催化有机化学反应，第4章为有机小分子催化有机化学反应，第5章为电催化有机化学反应，第6章为不对称催化有机化学反应，第7章为光催化有机化学反应。
本书在理论阐述基础上引入了大量可操作性实例，可作为化学、应用化学、精细化工、化学工程与工艺、制药工程等领域科研工作者的参考书。

第1章 绪论 1
1.1 绿色有机合成化学的基本概念与研究内容  1
1.1.1 绿色有机合成化学的基本概念 1
1.1.2 绿色有机合成化学的研究内容 1
1.2 绿色有机合成化学的实际应用与现状  2
1.2.1 选择绿色环保的反应原材料进行化学反应  2
1.2.2 开发绿色环保的有机合成反应催化剂 2
1.2.3 选择绿色环保、无毒、无害的化学反应溶剂  2
1.2.4 绿色有机合成化学的发展现状 3
参考文献  3

第2章 离子液体催化有机化学反应 4
2.1 离子液体发展概述 4
2.1.1 离子液体的概念  4
2.1.2 离子液体的分类  5
2.1.3 离子液体的制备  6
2.2 离子液体催化有机化学反应分类 11
2.2.1 缩合反应 11
2.2.2 傅-克反应 13
2.2.3 环加成反应 14
2.2.4 亲核取代反应  16
2.2.5 氧化反应 17
2.2.6 还原反应 19
2.2.7 碳-碳偶联反应  20
2.2.8 不对称合成 22
2.2.9 贝克曼重排 23
2.2.10 酰基化反应 24
2.2.11 酯化反应 25
2.2.12 Henry 反应 26
2.2.13 加成反应 27
2.2.14 Morita-Baylis-Hillman 反应  29
2.2.15 氢化反应 30
2.2.16 Mannich 反应  31
2.2.17 硼氢化反应 31
2.3 离子液体催化有机合成化学的发展前景  31
2.3.1 作为溶剂 31
2.3.2 同时作为溶剂和催化剂  32
2.3.3 展望  32
参考文献 32

第3章 固相催化有机化学反应 38
3.1 二氧化硅载体多相催化剂 38
3.2 分子筛载体催化剂  41
3.3 金属氧化物（或氢氧化物）载体材料催化剂 42
3.4 碳载体材料催化剂  47
3.5 有机聚合物材料催化剂  48
3.5.1 有机多孔聚合物材料催化剂 49
3.5.2 聚离子液体材料催化剂  53
3.5.3 生物质天然高分子聚合物载体材料催化剂  55
3.6 后修饰法固载均相铜络合物研究现状 63
3.6.1 硅基材料后修饰法固载铜络合物的研究进展  63
3.6.2 木质素磺酸钠材料后修饰法固载铜络合物的研究进展 67
3.7 固相催化有机化学反应的应用前景  68
参考文献 68

第4章 有机小分子催化有机化学反应 74
4.1 有机小分子催化有机化学反应概述 74
4.2 有机小分子催化体系分类 74
4.2.1 烯胺催化 74
4.2.2 亚胺正离子催化  76
4.2.3 基于氢键的不对称催化  77
4.2.4 手性卡宾催化  85
4.2.5 手性相转移催化  89
4.2.6 卤键催化 92
4.2.7 混合催化模型——双官能团化的氮杂环卡宾催化 98
4.3 有机小分子催化有机化学反应的应用前景 99
参考文献  99

第5章 电催化有机化学反应 104
5.1 电催化有机合成化学发展概述 104
5.1.1 电催化有机化学反应概述  104
5.1.2 电催化有机化学反应分类  105
5.2 阳极氧化电催化有机合成中常见媒介体分类  107
5.2.1 铁（Fe）络合物作为媒介体  108
5.2.2 铜（Cu）络合物作为媒介体  108
5.2.3 锰（Mn）络合物作为媒介体 110
5.2.4 钯（Pd）络合物作为媒介体  111
5.2.5 钴（Co）络合物作为媒介体 111
5.2.6 铑（Rh）络合物作为媒介体 113
5.2.7 钌（Ru）络合物作为媒介体 114
5.2.8 铱（Ir）络合物作为媒介体  115
5.2.9 镍（Ni）络合物作为媒介体 116
5.2.10 卤素类化合物作为媒介体  117
5.2.11 三芳基胺类作为媒介体  117
5.2.12 硝酸盐及硝酰类作为媒介体 118
5.2.13 2,3-二氯-5,6-二氰基-1,4-苯醌（DDQ）作为媒介体 119
5.3 阴极还原电催化有机合成媒介体分类 120
5.3.1 镍（Ni）络合物作为媒介体 120
5.3.2 锌（Zn）络合物作为媒介体  121
5.3.3 钴（Co）络合物作为媒介体 122
5.3.4 锡（Sn）络合物作为媒介体  123
5.3.5 1,1-二烃基-4,4-联吡啶盐作为媒介体 124
5.3.6 芳香类化合物作为媒介体  125
5.3.7 富勒烯和碳硼烷作为媒介体 126
5.4 成对电解电催化有机合成媒介体分类 126
5.5 非氧化-还原电催化有机反应（吸附机理）  128
5.6 影响电催化有机合成化学反应性能的因素 129
5.7 电催化有机合成化学反应的应用前景 130
参考文献  131

第6章 不对称催化有机化学反应 135
6.1 不对称催化有机合成化学反应概述 135
6.1.1 不对称催化反应的发展  135
6.1.2 手性化合物的制备方法概述 136
6.2 不对称催化有机合成化学反应分类  136
6.2.1 不对称催化氢化及其它还原反应  136
6.2.2 不对称环氧化反应 141
6.2.3 不对称催化交叉偶联反应  145
6.2.4 不对称Diels-Alder 反应  146
6.2.5 不对称氢甲酰化反应  148
6.2.6 不对称异构化反应 151
6.2.7 不对称相转移反应 152
6.2.8 不对称Michael 加成反应  155
6.2.9 不对称环丙烷化反应 157
6.2.10 不对称醛醇缩合反应 159
6.2.11 不对称氢硅烷化反应 162
6.3 不对称催化有机合成反应展望  164
参考文献 164

第7章 光催化有机化学反应 169
7.1 光催化概述 169
7.2 金属络合物作为光催化剂参与的有机反应  171
7.3 有机染料作为光催化剂参与的有机反应  174
7.4 光催化剂与金属催化剂组合参与的有机反应 176
7.4.1 过渡金属光催化剂与金属催化剂组合 176
7.4.2 无金属光催化剂与金属催化剂组合  179
7.5 无过渡金属和光催化剂参与的有机光反应 180
7.6 光催化有机合成化学反应的应用前景 182
参考文献  182