黃 卓

(湖北第二師范學(xué)院，湖北 武漢 430205)

1 簡(jiǎn)介非金屬有機(jī)催化劑

1.1 非金屬有機(jī)催化劑的含義及分類

非金屬有機(jī)催化劑是指具有基本的催化屬性且不含有金屬離子的一類催化劑，非金屬有機(jī)催化劑通?？梢苑譃橛袡C(jī)胺類催化劑、有機(jī)磷類催化劑以及手性醇類質(zhì)子催化劑。

1.2 非金屬有機(jī)催化劑的特征

與金屬有機(jī)催化劑相比，非金屬有機(jī)催化劑具有以下幾方面的特征：一是非金屬有機(jī)催化劑與金屬有機(jī)催化劑相比毒性較小，在金屬有機(jī)催化劑中含有的某些金屬離子具有毒性，在使用過程中可能對(duì)周圍生態(tài)環(huán)境造成破壞，而非金屬有機(jī)催化劑中則不含有這樣的物質(zhì)；二是非金屬有機(jī)催化劑制造的成本較低，且易于保存；三是非金屬有機(jī)催化劑相比而言對(duì)化學(xué)反應(yīng)過程中周圍環(huán)境的要求較低；四是非金屬有機(jī)催化劑分離比較簡(jiǎn)單，能夠循環(huán)使用，節(jié)約資源。正是基于非金屬有機(jī)催化劑以上優(yōu)勢(shì)，如今越來越多的非金屬有機(jī)催化劑正在取代市面上的金屬有機(jī)催化劑以及部分其他類型的催化劑。

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

2.1 重排反應(yīng)

重排反應(yīng)指的是在具備了一定的反應(yīng)條件的基礎(chǔ)上，分子內(nèi)部或者不同分子之間的一些基團(tuán)進(jìn)行重新排列組合的一系列過程。在重排反應(yīng)過程中，隨著基團(tuán)位置的變化，分子結(jié)構(gòu)也隨之發(fā)生變化，基于此，原有的分子消失，生成了新的分子，而在這一過程中非金屬有機(jī)催化劑的結(jié)構(gòu)以及構(gòu)成的元素并不發(fā)生改變。

2.2 環(huán)加成反應(yīng)

環(huán)加成反應(yīng)過程中，熱反應(yīng)或光反應(yīng)會(huì)使分子被激發(fā)，從而為反應(yīng)過程中提供需要的能量，在這一過程中活化中間體的價(jià)電子將進(jìn)行重組。促成環(huán)加成反應(yīng)的主要是以下兩類非金屬有機(jī)有機(jī)催化劑：一類是原有的烯結(jié)構(gòu)，另一類則是醛加成形成環(huán)加成產(chǎn)物。

2.3 縮合反應(yīng)

縮合反應(yīng)是指在在非金屬有機(jī)催化劑的作用下，有機(jī)分子以共價(jià)鍵結(jié)合，形成一個(gè)較大的分子，在較大分子生成的過程中，會(huì)失去類似HCL或者H2O等小分子。常見的縮合反應(yīng)有：克萊森縮合反應(yīng)以及珀金縮合反應(yīng)等。

2.4 共軛加成反應(yīng)

共軛加成反應(yīng)是指在非金屬有機(jī)催化劑的作用下，共軛體系中的雙鍵會(huì)斷開，在斷開的雙鍵處會(huì)進(jìn)行加成，從而形成新的物質(zhì)，共軛體系的雙鍵大多位于結(jié)構(gòu)的兩端。

2.5 氫氰化反應(yīng)

大多數(shù)時(shí)候是采用氰酶作為氫氰化反應(yīng)的催化劑，由于非金屬催化劑相比而言，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于保存且生產(chǎn)成本較低，如今氰酶已經(jīng)逐漸被非金屬有機(jī)催化劑取代。

2.6 烷基化反應(yīng)

烷基化反應(yīng)是指在反應(yīng)過程中，有機(jī)化合物中連在C、O等上的氫原子被烷基取代形成新的物質(zhì)，常見的烷基化反應(yīng)包括：碳原子上的烷基化以及在催化劑的作用下兩個(gè)活性基團(tuán)之間的亞甲基烷基化。

3 展望未來非金屬有機(jī)催化劑的發(fā)展前景

在未來非金屬有機(jī)催化劑將在以下幾方面發(fā)揮著重要的作用：一是非金屬有機(jī)催化劑的生產(chǎn)成本較為低廉，且非金屬催化劑的催化作用較好，因此使用非金屬有機(jī)催化劑將會(huì)幫助化學(xué)化工企業(yè)在降低生產(chǎn)成本的同時(shí)，提升化學(xué)化工企業(yè)的生產(chǎn)效率；二是非金屬有機(jī)催化劑分離比較簡(jiǎn)單且成本較為低廉，因此在化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)過程中，非金屬有機(jī)催化劑能夠被重復(fù)使用，這對(duì)于節(jié)約成本和保護(hù)環(huán)境而言均具有重要的意義；三是非金屬催化劑對(duì)于反應(yīng)發(fā)生的環(huán)境要求較低，能夠在相對(duì)簡(jiǎn)陋的環(huán)境下進(jìn)行化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)；四是非金屬有機(jī)催化劑具有進(jìn)一步發(fā)展的前景，其發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的效率將會(huì)進(jìn)一步提高，因此在化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)中所需要的劑量將會(huì)大幅減少；五是當(dāng)前非金屬有機(jī)催化劑的種類并不豐富，部分化學(xué)反應(yīng)還未能匹配到恰當(dāng)?shù)拇呋瘎?，在未來非金屬有機(jī)催化劑的種類將更加豐富；六是在未來非金屬有機(jī)催化劑將更加溫和和無害，更加有利于環(huán)境保護(hù)。

4 總結(jié)

當(dāng)前非金屬有機(jī)催化劑的部分理論目前而言還處于設(shè)想狀態(tài)，并未在實(shí)際過程中應(yīng)用。因此，相關(guān)研究人員應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)于非金屬有機(jī)催化劑的研究和使用，在非金屬有機(jī)催化劑的研究方面取得更多成果，從而推動(dòng)我國(guó)化學(xué)工業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步。