王明理(池州學(xué)院, 安徽 池州 247000)

非金屬有機(jī)催化劑在化學(xué)反應(yīng)中的應(yīng)用

王明理(池州學(xué)院, 安徽 池州 247000)

在化學(xué)反應(yīng)過程中，普遍應(yīng)用非金屬有機(jī)催化劑，不但可以使化學(xué)反應(yīng)正常進(jìn)行，而且可以加快化學(xué)反應(yīng)速度，因此將非金屬有機(jī)催化劑應(yīng)用于有機(jī)化學(xué)反應(yīng)中有著非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文主要論述了在有機(jī)化學(xué)反應(yīng)中如何應(yīng)用非金屬有機(jī)催化劑，希望對(duì)化學(xué)行業(yè)有所幫助。

非金屬有機(jī)催化劑；化學(xué)反應(yīng)；應(yīng)用

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，也推動(dòng)了我國化學(xué)事業(yè)的進(jìn)步，出現(xiàn)了數(shù)不勝數(shù)的非金屬有機(jī)催化劑，使各行各業(yè)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)操作提高了水平。化學(xué)反應(yīng)過程較為復(fù)雜，很多因素都會(huì)對(duì)其具有較大的影響，不利于實(shí)現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)的穩(wěn)定性，而在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用非金屬有機(jī)催化劑，可以保證化學(xué)實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行，得到滿意的實(shí)驗(yàn)效果。為此本文探討了非金屬有機(jī)催化劑的內(nèi)涵及其具體應(yīng)用。

1 非金屬有機(jī)催化劑概述

在當(dāng)前工業(yè)生產(chǎn)中，化學(xué)反應(yīng)離不開催化劑的支持，而且只有具備催化劑才能保證一些化工產(chǎn)品的正常生產(chǎn)，因此催化劑在化學(xué)反應(yīng)中的作用不可替代。非金屬有機(jī)催化劑屬于大量催化劑中的一個(gè)分支，有力支持著化學(xué)反應(yīng)的正常進(jìn)行，同時(shí)也具備較大的發(fā)展?jié)摿?。非金屬有機(jī)催化劑是有機(jī)化合物的一種，它不同于金屬有機(jī)催化劑，雖然二種催化劑在化學(xué)反應(yīng)中有著一些相同的特點(diǎn)，但非金屬有機(jī)催化劑不具備金屬離子配位的特點(diǎn)，同時(shí)分子量也不高。在一些催化劑當(dāng)中，發(fā)揮催化導(dǎo)向作用的物質(zhì)通常是質(zhì)子酸，如笨磺酸類有機(jī)催化劑等，而非金屬有機(jī)催化劑中起催化導(dǎo)向作用的物質(zhì)主要是分子中的P、N等富電子中心，通過化學(xué)鍵的參與，分子結(jié)合相應(yīng)反應(yīng)物生成活化中間體，利用自身結(jié)構(gòu)要素影響產(chǎn)物的特點(diǎn)。

在實(shí)際應(yīng)用過程中，存在著多個(gè)種類的有機(jī)非金屬催化劑，如有機(jī)磷類、有機(jī)胺類、手性醇類質(zhì)子催化劑等。在應(yīng)用過程中，雖然非金屬有機(jī)催化劑具有與眾不同的特點(diǎn)，但也可以結(jié)合其它類別的催化劑共同使用，主要有生物有機(jī)催化劑與金屬有機(jī)催化劑等，因此在使用非金屬有機(jī)催化劑過程中，要求操作人員首先明確不同催化劑的特點(diǎn)，才能做到合理使用，才能保證化學(xué)反應(yīng)的正常進(jìn)行。如叔膦雖然是非金屬有機(jī)催化劑，但也具有某些金屬催化劑的特點(diǎn)，有的非金屬有機(jī)催化劑具有明顯的生物特點(diǎn)，可以產(chǎn)生一定的生物酶。在實(shí)際應(yīng)用過程中，很多非金屬有機(jī)催化劑都可以在反應(yīng)中起到催化作用，表現(xiàn)為明顯的催化活性，常常在不對(duì)稱合成的實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用，可以收到較好的效果。非金屬有機(jī)催化劑具有較高的安全性，同時(shí)購買成本低，穩(wěn)定性強(qiáng)，不具有較高的毒性，因此在實(shí)際生產(chǎn)中得到了人們的普遍認(rèn)可，其重要性不言而喻。

2 非金屬有機(jī)催化劑在有化學(xué)反應(yīng)中的應(yīng)用

(1)非金屬有機(jī)催化劑在重新排列分子結(jié)構(gòu)反應(yīng)中的應(yīng)用 使分子結(jié)構(gòu)產(chǎn)生新的排列就是重新排列分子中的碳骨架，從而使其結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，主要采用的方法就是將原子中的取代基轉(zhuǎn)移到另一個(gè)原子當(dāng)中，在非金屬有機(jī)催化劑的使用過程中，反應(yīng)原理與此相同。催化反應(yīng)具有較高的速度，同時(shí)也易于操作，在應(yīng)用時(shí)可以應(yīng)用于生成中間體反應(yīng)當(dāng)中。

(2)非金屬有機(jī)催化劑在環(huán)加成反應(yīng)的應(yīng)用 環(huán)加成反應(yīng)就是將二個(gè)共軛體系中的分子形成一個(gè)環(huán)狀分子，是二個(gè)小分子在反應(yīng)中產(chǎn)生一個(gè)大的環(huán)狀分子。就是利用丁二烯酸酯和貧電子烯烴在非金屬有機(jī)催化劑的參與下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)從而生成環(huán)戊烯，也可以將非金屬有機(jī)催化劑添加在十二烯酸甲酯和芳環(huán)發(fā)生環(huán)加成反應(yīng)當(dāng)中，從而生成相應(yīng)的環(huán)加成產(chǎn)物；再有，環(huán)加成反應(yīng)還包括不對(duì)稱的環(huán)加成反應(yīng)、Diels-Alder反應(yīng)等。

(3)非金屬有機(jī)催化劑在縮合反應(yīng)的應(yīng)用 縮合反應(yīng)指的是在催化劑的參與下，多個(gè)有機(jī)分子形成一個(gè)大分子，而失去的分子通常都是那些較小的分子，如水分子或一些結(jié)構(gòu)不復(fù)雜的分子。在有機(jī)化學(xué)反應(yīng)中，縮合反應(yīng)主要有羥醛縮合反應(yīng)，也就是烯胺上的氮原子和羧基上的氧原子、醛羰基上的氧原子共同擁有一個(gè)相同的氫原子產(chǎn)生的縮合反應(yīng)，還有米希爾加成與羅賓森環(huán)化反應(yīng)等。

(4)非金屬有機(jī)催化劑在共軛加成的應(yīng)用 共軛加成反應(yīng)指的是處于共軛體系中二旁或中間的原子利用加成產(chǎn)生共軛加成反應(yīng)體。共軛加成主要有硫醇的共軛加成與多氮化合物的共軛加成二種。主要就是利用非金屬有機(jī)催化劑，處于共軛體系中的二個(gè)原子出現(xiàn)加成反應(yīng)從而生成一種新的物質(zhì)，有著較高的對(duì)映選擇性，所以可以收到較好的反應(yīng)效果。

(5)非金屬有機(jī)催化劑在氫氰化反應(yīng)的應(yīng)用 氫氰化反應(yīng)就是利用非金屬催化劑，使醛和氰化氫發(fā)生反應(yīng)生成手性氰醇，是一種有著重要作用的反應(yīng)中間體。在過去較長時(shí)期內(nèi)，都是使用氰酶催化生成手性氰醇，隨著非金屬有機(jī)催化劑的出現(xiàn)與應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)反應(yīng)的高轉(zhuǎn)化率與高對(duì)映性，所以可以用于批量生產(chǎn)手性氰醇。再就是亞胺的氫氰化，反應(yīng)原理等同于手性氰醇的生成。

(6)非金屬有機(jī)催化劑在烷基化反應(yīng)的應(yīng)用 烷基化反應(yīng)就是利用烷基代替有機(jī)化合物中的碳氮氧中的氫原子，產(chǎn)生一種新型烷基化產(chǎn)生的過程，主要有不飽和雙鍵烯丙基化等各種類型的烷基化反應(yīng)。

3 結(jié)語

總之，在大量的化學(xué)反應(yīng)中，非金屬有機(jī)催化劑發(fā)揮著不可低估的作用，可以創(chuàng)造良好的化學(xué)反應(yīng)環(huán)境，可以保證各個(gè)原子加成與縮合的對(duì)映性，可以保證化學(xué)反應(yīng)的順利進(jìn)行，同時(shí)各個(gè)類型的非金屬有機(jī)催化劑易于得到、成本較低，有較廣闊的推廣應(yīng)用前景。我國當(dāng)前研發(fā)的非金屬有機(jī)催化劑應(yīng)用的化學(xué)反應(yīng)范圍較小，還需加大研發(fā)力度，以大力促進(jìn)我國化學(xué)催化劑領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步。

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