第7章绿色有机合成

刘晨光2015年3月中国石油大学（华东）2014级研究生

绿色化学与化工

多媒体讲义

第七章绿色有机合成

高效均相和多相催化生物催化和生物过程环境友好介质中的有机合成固相合成Content1、固体酸碱化剂（1）固体酸催化剂

A、沸石催化最成功的应用：石油炼制与化工技术的革命性进步催化裂化：汽油和低分子烯烃（C3、C4）生产技术的革命性进步烷烃异构化：C5、C6的异构化－异构汽油；柴油的异构降凝、润滑油的异构脱蜡芳烃异构化：二甲苯异构化－对二甲苯(PX)生产甲苯歧化和烷基转移－对二甲苯(PX)生产烷基化反应：芳烃的烷基化、择形催化的成功应用Friedel-Crafts酰化反应酰化反应相当困难：需要强而多的Lewis酸，生成的酮与路易斯酸的强配位作用。一、高效均相和多相催化▲Friedel-Crafts酰化反应例子1：Beta沸石催化的苯甲醚酰化反应A、沸石催化优点：固体酸取代路易斯酸，避免污染和催化剂消耗无溶剂反应，避免使用有机溶剂更绿色的酰化剂（乙酸酐取代乙酰氯）副产物乙酸易回收使用，避免HCl的强腐蚀酰化－均相反应与多相反应的比较均相反应多相反应催化剂AlCl3的使用量多于1mol，不可再生H-Beta，催化量，可再生溶剂卤代烃，回收无溶剂后处理产品经水解过程无需水参与产品分离相分离－蒸馏蒸馏有机相蒸馏产品收率85~95%>95%，纯度高废水4.5kg/1kg0.035kg/1kg单元操作12步2步腐蚀严重小Friedel-Crafts酰化反应局限性：沸石催化的多相反应对不太活泼的芳香族的酰化不适用；原因：吸附不平衡，自抑制作用酰化试剂的强吸附阻碍（抑制）了芳香烃的吸附解决办法：气相反应例子：苯的乙酰化，管式反应器，H-ZSM-5催化剂，250C，0.1MPa沸石催化的其他反应环氧化物生成羰基化合物的重排反应、Frieo重排、Claisen重排、酚与

-酮酯的Pechmann缩合反应等例子：环氧化物生成羰基化合物的重排反应，原催化剂－路易斯酸，如ZnCl2；蒎烯氧化物重排生成龙脑烯醛－檀香醇的前体化合物，香料制造的重要反应。B、稀土金属盐催化的反应稀土金属的盐－水中稳定的路易斯酸，水溶液中的反应

▲镧系元素的三氟甲磺酸盐取代TiCl4

例子：甲硅烷基烯醇醚与醛的醛醇缩合反应●特点：水溶性醛，如乙醛、丙醛、氯乙醛可直接用于反应；催化剂在水中的溶解度大，容易回收（~100％）；

Sc(OTf)3比Yb(OTf)3更活泼。B、稀土金属的盐催化的反应▲表面活性剂与路易斯酸的联合催化少量表面活性剂使反应在水中发生，避免使用有机溶剂催化剂/%(mol)表面活性剂/%(mol)时间/h产率/%Yb(OTf)3/20Yb(OTf)3/20Sc(OTf)3/10Sc(OTf)3/10Sc(OTf)3/10－SDS/20SDS/20Tritonx-100/20CTAB/204848460417508889一定量B、稀土金属的盐催化的反应▲表面活性剂与路易斯酸的联合催化Mannich加成反应B、稀土金属的盐催化的反应▲路易斯酸－表面活性剂复合催化体系路易斯酸与手性试剂联用－不对称醛醇缩合反应

产率23％，Syn/anti=3.1,58%ee在月桂酸（10mol％）中，产率76％，Syn/anti=2.8,69%eeB、稀土金属的盐催化的反应▲在超临界CO2中的路易斯酸催化－环境友好介质与绿色试剂的结合羰基亲二烯体与二烯，亚胺与二烯的Diels-Alder反应（2）固体碱催化剂

层状二元氢氧化物(LDHs):水滑石通式：[Mg8-xAlx(OH)16(CO3)x/2].nH2O

催化Knoevenagel反应、醛醇缩合、Claisen-Schmidt缩合、亲电烯烃的环氧化等

类水滑石：三元M-Mg-AlM=过渡金属离子四元M1-M2-Mg-Al

过渡金属离子分散于水滑石层状结构的层间，离子分散，分散均匀。

焙烧后形成均匀分散的活性组份键合相的有机碱－将有机碱键合到中孔沸石的表面

真正意义上的有机-无机复合材料－分子层次上的结合

例子：

3-氨丙基(三甲氧基）硅烷处理得到氨丙基硅石；硅石表面结合胍类碱；

1,5,7-三氮杂二环-5-奎烯（TBD）官能团化的MCM-41等（2）固体碱催化剂例子：官能团化的MCM-41催化的反应（2）固体碱催化剂▲包封（封装）在疏水沸石超笼中的大分子有机碱：

Encapsulation－Shipinbottle原位合成(瓶中造船)－Packing先填充，再封口例子：Y型沸石，超笼中原位合成酞菁钴可以催化汽油中硫醇氧化（脱臭）、苯乙烯的环氧化应用举例：

Y型沸石超笼中，原位合成N,N’,N’’-三环己基胍，可以催化丙酮和苯甲醛的醇醛缩合反应ShipinYZeolite2、催化还原（加氢）▲催化加氢－广泛应用的化学反应▲技术难点－羧酸的加氢制醛，酸腐蚀、催化剂中毒负载的Ru-Sn合金催化剂、氧化锆、氧化铬（Why？不使用氧化铝）例子：活性碳负载的Pd催化剂催化二氯乙酸脱氯（Deggusa）二氯乙酸－乙酸氯化生产氯乙酸的副产物2、催化还原（加氢）

MPV（烃氧基铝）还原反应－将醛和酮还原成醇

化学还原－底物与授氢体（异丙醇）在烃氧基铝存在下的反应；

Beta沸石催化的MPV反应，立体选择性，得到顺式醇－香料中间体；机理：底物立体结构在Beta沸石微孔中受到限制－反应过渡态择形

Beta沸石－手性（螺旋）孔道3、催化氧化1、氧作氧化剂的反应▲醇的氧化反应－伯、仲和烯丙基醇氧化为醛和酮。

RuCl2(Ph3P)3和TEMPO（2,2’,6,6’-四甲基哌啶-N-氧化物）催化剂Ru有机金属催化氧化：高选择性（1）氧作氧化剂的反应▲伯醇的氧化反应－RuCl2(Ph3P)3和氢醌催化剂▲负载的Ru催化剂－介孔沸石和聚合物载体上的高钌盐（2）过氧化氢作氧化剂的反应▲钛硅分子筛（TS-1）催化的双氧水氧化反应：环氧化、醇氧化、酚羟基氧化生成邻苯二酚和对苯二酚，以及酮在NH3/H2O2条件下的氨氧化反应

羟基乙酰苯氨氧化生成相应的亏，经Beckmann重排得到止痛药4-乙酰氨基酚4、催化碳-碳键的形成▲羰基化反应，原子经济性100％

Ibuprofen（止痛药）的合成－Hoechst-Celanese过程酰胺羰基化反应5、不对称催化▲不对称合成的意义：手性化合物－生物活性药物分子的特异性：差之毫厘，失之千里例子：手性药物，有效成分均为一种特定的光学异构体，例如：

TholidomideR-异构体，镇静剂S-异构体，畸胎剂对映体过量(enantiomericexcess,

ee)手性分子的两个对映体中，各对映体都把平面偏振光旋转到一定的角度，其数值相同但方向相反，这种性质称为光学活性。化合物样品的对映体组成可用术语“对映体过量(enantiomericexcess)”或“e.e.％”来描述。它表示一个对映体对另一个对映体的过量，通常用百分数表示。e.e值（1）不对称醛醇缩合反应二茂铁基-膦配体的金(I)络合物催化的

-氰乙酸酯与醛的不对称醇醛缩合萘酚与Ba(opri)2生成的络合物BABM，以及三氟甲磺酸锡在手性胺存在下，均能催化醛醇缩合反应（2）不对称Diels-Alder反应三氟甲磺酸镱(R)-(+)-联萘酚及叔胺制成的手性三氟甲磺酸盐催化剂手性钛催化剂催化的3-酰基-1,3-恶唑烷-2-酮与二烯的D－A反应（3）不对称还原反应A、碳－碳不饱和键的不对称加氢

光学活性除草剂(s)-metolachlor其他：手性二茂铁基膦-铑配合物对三取代丙烯酸的不对称加氢表现出高立体选择性；铑与手性膦配体的络合物催化的烯酰胺生成光学活性的

-氨基酸；双磷杂环戊烷配体的铑催化的烯炔基酯和二烯基酯的加氢；螺环配体的铑化合物的催化加氢（3）不对称还原反应B、羰基的不对称加氢

Ru-BINAP络合物

其他：手性配体修饰的LiAlH4、NaBH4和BH3、THF的羰基化合物选择性还原；

DIP-氯化物、硼杂恶唑烷对

,-不饱和酮的还原；手性膦试剂催化的硼烷还原潜手性的-卤代酮（4）不对称氧化反应▲手性Salen-Mn络合物催化的烯烃的不对称环氧化▲手性铜络合物催化的烯烃的不对称环氧化（5）其他不对称催化反应▲醛的不对称烷基化

树枝状BINOL配体络合物Ti-BINOL▲烯丙基烷基化

手性Pd络合物催化的烯丙基取代反应和氨氧化反应6、相转移催化▲相转移催化剂：表面活性剂，水-有机相两相反应，减少有毒有害的有机溶剂的使用例子：手性相转移催化剂合成双--氨基酸

▲手性相转移催化剂催化不对称环氧化6、相转移催化▲手性相转移催化剂催化Michael加成1、生物催化和仿生催化▲优点高度的专一性无需使用有毒有害的溶剂

无需使用有毒有害的试剂反应条件十分缓和可以使用可再生资源

绿色化学反应二、生物催化和生物过程酶的分类（1）酶催化和微生物催化酶的类别催化的反应类型实例水解酶C-O、C-N、C-C及其它键的水解断裂脂酶、酰基水解酶、腈水解酶、酰胺酶、蛋白酶氧化还原酶氧化和还原反应脱氢酶、氧化酶、酮基酶转移酶基团从授体分子转移到受体分子氨基酸转移酶裂解酶消除、断裂（离开双键）醛缩酶、氧腈酶、羟腈裂解酶或双键加成连接酶伴随着一个高能键的断裂形成分子偶联合成酶异构酶异构化和消旋化消旋酶根据催化性能分类：1997年论文比例氧化还原酶－氧化/还原反应；25.5％（12.5％/13%）水解酶－水解反应；25％转移酶－官能团的转移反应；22.5％异构酶－异构化反应；18％裂(合)解酶－在sp2杂化羰上加成或消除小分子；5％连接酶－sp3杂化碳的形成或裂解4％酶催化－研究热点酯水解

酶催化的酯的水解反应一般比较缓和，而且具有立体选择性或保护底物原有的立体选择性。A、水解反应酯水解

在有机合成中，利用酶对外消旋体或潜手性双酯进行立体选择性水解，可以得到对映体。酯水解PPI＝猪胰脂肪酶酰胺的水解－制备氨基酸的反应酰胺的水解环氧化物的水解：制备高光学活性的二元醇环氧化物的水解腈的水解：腈水解酶将腈直接转化为酸；先转化为酰胺，在酰胺酶的作用下进一步转化为酸。腈的水解问题：如何合成上述原料腈？有无绿色的技术路线？酶催化的酯化反应－不对称合成例子：茉莉酮甲酯－植物生长调节素B、酯化反应-氨基腈在Candidaantarctica脂肪酶催化的对映体选择性酰化反应中，得到高光学活性的产品C、酰胺的制备由Candidaantarctica脂肪酶A（CAL-A）得到高光学活性的-氨基酯酮的还原：

潜手性羰基官能团的不对称还原是合成手性有机化合物的有效方法。应用还原酶的特异生物还原：对映体将羰基转化成醇，循环再用昂贵的辅因子D、还原反应NADP－烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸酯假单胞菌属Pseudomonasfluorescens的醇脱氢酶重组体（PFADH)能够有效地还原芳基酯基酮为相应的光学活性(R)-醇酮的还原RH4-Me2-OMe3-OMe4-OMe4-F4-ClCon.％95823189389129e.e.%9242>9992459179发面酵母醇脱氢酶和马肝醇脱氢酶能催化还原结构为RCOCH3（R＝Ph，PhOCH2，COOH）的酮，得到光学纯度为100％的产品。对于结构为RCOCH2OCOCH3（R＝Me，Ph，n-Bu）的酮，在加入L-半胱氨酸或苯基乙烯基硫醚的情况下，得到相应的(S)-醇，e.e.值为67~99%。酮硫醚和酮砜的还原：酮的还原环酮砜的还原：酮的还原酮酯的还原：双酮的还原：酮的还原其它还原反应：N-氧化物、叠氮化物、亚砜、过氧化物、双键等的还原羟基化作用：

烃的氧化是生成醇或酚的反应，即将烃催化氧化的反应。微生物催化氧化的特点－不对称羟基化。过去的工作－甾族化合物、萜烯和复杂天然产物的羟基化。芽孢杆菌属Bacillusmegaterium对烃的不对称羟基化E、氧化反应奇特：活性远远超过化学或催化氧化！！！豌豆属植物（Pisumsativum）的

-氧化酶对羧酸的羟基化反应，得到高对映体选择性的2-羟基羧酸E、氧化反应二羟基化反应－假单胞菌P.testosteroniA3C催化2-萘甲酸生成二醇奇特：以上反应化学或催化氧化根本无法实现！！！Baeyer-Villiger氧化3-(4-氯苯基)环丁酮的氧化：－用Acinetobactercalcoaceticus得到(S)--内酯（e.e.85%)－用Cunninghamellaechinulata得到(R)--内酯（产率30％，e.e.>99%)C.echinulata的静止细胞：－可将3-苄氧甲基-环丁酮转变为(R)--内酯（产率30％，e.e.>97%)E、氧化反应腈醇的制备

光学活性腈醇是合成2-氨基醇的重要原料，(1R)-2-氨基醇（肾上腺素功能药物）可以直接从(R)-腈醇制备，也可以由其氧保护衍生物与氢化试剂反应制备。F、碳－碳键的形成

(R)-醇腈酶催化的HCN对羟基苯甲醛的加成反应酶催化醛醇缩合－合成碳水化合物的有效方法细菌D-果糖-1,6-双磷酸酯醛缩酶（FruA）催化的醛醇缩合。醛醇缩合细菌D-,L-苏氨酸醛缩酶重组体（E.Coli)合成

-羟基--氨基酸酶和微生物催化存在的问题（缺点）：酶－蛋白质；稳定性差－对热、强酸、强碱、有机溶剂等不够稳定，催化活性会逐步降低或丧失；分离困难－水溶液中的反应，酶难以回收（2）固定化酶和微生物在合成中的应用固定化酶技术的优点－保持酶特有的催化活性，克服酶催化的缺点可重复使用，降低成本；易与反应体系分离；具有一定的机械强度；稳定性显著提高；催化反应更易控制；适合于多酶体系干佃一郎《固定化酶》，萨克林《酶化学：影响与应用》葡萄糖、聚核苷酸、D-氨基酸、果糖、光学活性扁桃腈、6-氨基青霉烷酸等的生产应用，氨基酸光学拆分固定于磁性聚(2-羟乙基异丁烯酸酯）微球上的核糖核酸酶A（RNaseA），使RNA降解。己烷中的固定化酵母对酮的不对称还原－异丙醇作还原剂A、固定化酶在合成中的应用固定于琼脂糖上的L-阿糖异构酶用于生产D-塔格糖A、固定化酶在合成中的应用固定于AccurelMP1000上的Cardiderugosa酯酶对映选择性合成药物中间体（S)Ibuprofen的酯A、固定化酶在合成中的应用固定化青霉素G酰基转移酶（PGA）对-烷基--氨基酸的拆分A、固定化酶在合成中的应用依靠微生物中的酶体系（单一酶或复L-瓜氨酸合酶）进行有机合成

已有的应用：加热法固定化链霉菌，依靠其葡萄糖异构酶制备果糖；固定化假单孢菌变株，依靠其脂肪酶分解脂肪；包埋法固定大肠杆菌，依靠其天冬酶制备L-天冬氨酸；固定化羞怯假单孢干株，依靠其精氨酸脱亚胺酶制备L-瓜氨酸；固定化液体无色杆菌，依靠其L-组氨酸氨解酶制备尿狗酸；固定化月形弯孢，依靠其胶体11--羟化酶制备可的松；固定化谷酰胺棒状杆菌，依靠其复合酶系制备L-谷氨酸；固定化产氨短杆菌，依靠其复合酶系制备辅酶A；固定化于聚半乳糖醛酸钙微球上的菌（Propioibacteriumacidipropionici)制备丙酸。B、固定化微生物在合成中的应用利用固定化微生物的对映选择性还原反应拆分外消旋的氢过氧化物固定化枯草杆菌（Bacillussubtillis)－过氧化物中的（S）构型转化为醇，（R)构型为拆分产物。真菌黑曲霉（Aspergillusniger)及辣根过氧化物酶还原，（R)构型还原为醇，（S)构型保留下来。B、固定化微生物在合成中的应用（1）催化抗体催化抗体－比酶具有更多可适用性的底物，在化学合成中具有极大的应用潜力。抗体能对更多的底物具有有效的催化作用，通过与底物的弱相互作用形成抗体-底物活化过渡态，加快反应，或者在半抗原分子中引入非特异元素。（3）模拟酶抗原为B，抗体4A1对与A结构不同的碳酸酯C的水解有明显的催化效果催化抗体－应用举例抗体IgG2D10用于外消旋化合物的拆分A、催化抗体单克隆抗体催化的水解反应A、催化抗体抗体催化的醛醇缩合反应－醛醇缩合酶抗体38C2催化4-取代-2,6-庚二酮经醛醇缩合、环化脱水得到具有光学活性的5-取代-3-甲基-2-环己烯-1-酮。A、催化抗体La主体催化的反应：La主体－由蒽双间苯二酚（A)与La(Opr)3在THF中得到的1:2缩聚物，在水中形成的(A)4-2(LaOH)2+6(H2O)，即烯醇酶模拟。可以催化烯醇化和醛醇反应。B、其它模拟酶生物转化：指利用细菌、植物细胞、植物组织、动物等进行有机化合物的转化。多种酶参与、多步骤反应，是一个细胞或组织整体作用的结果。最典型的生物转化

最古老的生物转化－养蚕产丝动物蜡和植物蜡峰蜜、蜂王浆2、生物转化蚕丝（silk）：是熟蚕结茧时所分泌丝液凝固而成的连续长纤维，也称天然丝，是一种天然纤维人类利用最早的动物纤维之一，约在4700年前中国已利用蚕丝制做丝线、编织丝桑蚕丝的组成蚕茧主要是由纤维状蛋白质丝纤蛋白(Fibroin)，外包以另一种蛋白质丝胶蛋白(Sericin)粘结而成，此外尚含少量油脂类、色素、无机物等。蛋白质含量97.34%。在生丝中，丝纤蛋白约占70%，丝胶蛋白约占22%。两种均为角蛋白。最古老的生物转化－养蚕产丝2006年末，中国桑园面积达80多万公顷，年生产蚕茧1240多万担，养蚕农户近2000万户，蚕农收入120多亿元。丝绸工业年产值1600多亿元，产业工人近100万人，丝绸产品出口创汇40亿美元。中国的茧、丝和坯绸产量分别占世界总产量的70%、70%和45%以上，居世界第一位；真丝印染绸、丝绸服装和丝针织产品的产量也居世界前列；生丝和坯绸出口量分别占国际市场贸易量的90%和60%左右。茧丝绸产量与出口量连续20年占世界总量的70%以上。中国“四大丝绸之都”盛泽、杭州、苏州、湖州中国丝绸产业蜡的分类矿物蜡石油蜡石蜡－350~500C石油馏分溶剂分离得到的>C18的正构烷烃，常温下固体晶体，熔点40~70C。地蜡(微晶蜡)－>500C石油渣油溶剂分离得到的高碳数正构烷烃、支化度很小的长链烷烃、少量长链单环环烷烃和芳烃，常温下固体晶体，熔点70~100C。液体石蜡－200~350C石油馏分溶剂分离得到的C10-C18的正构烷烃，常温下液体。褐煤蜡－德国开采的一种褐煤中提炼和加工的蜡。将褐煤与多种溶剂混合，并经CrO3的氧化得到以褐煤酸为主体的有机化合物和半皂化后形成含有多种特性的褐煤酯。动物蜡蜂蜡－蜜蜂工蜂的蜡状分泌物。白蜡（虫蜡）－白蜡虫的蜡状分泌物。羊毛蜡－羊毛固醇的脂肪酸酯。植物蜡（棕榈蜡）－植物（主要是棕榈树）的蜡状树脂（主要产自巴西）。合成蜡（聚酯蜡）－高分子聚硅氧树脂（Silicone）。中国用蜡历史长久，已有三千年余年的历史，蜡料主要来自两种昆虫蜡，即黄蜡（蜂蜡）和白蜡（虫白蜡）。蜡白蜡虫：Ericeruspela(Chavannes)俗称蜡虫，白蜡（Cerachinensis，也称虫白蜡）为白蜡虫的分泌物，为中国特产。中国放养蜡虫，始於九世纪前，宋、元间已有正确详实的文献记载，至明时大盛，川滇、湖广、江浙均有养殖。白蜡虫产蜡以二龄雄幼虫为主。二龄雌幼虫阔卵形，体长约1毫米，体宽0.6毫米。白蜡，为高级动物蜡，熔点高（达80℃~85℃）质地硬，颜色洁白，透明度好，理化性能稳定，凝结力强，无臭，无味、润滑，广泛用于化工、工业、医药等行业。

中国是白蜡虫的故乡。白蜡虫的分布遍及云南、贵州、四川、湖南、陕西、湖北、安徽、江西、福建、江苏、浙江、广西、广东、山东、河南、河北、上海和西藏等十八个省、区、市。其中前面四个省最为重要，云南、贵州以产虫为主，四川、湖南以产蜡见长。四川省是我国生产虫白蜡的中心，年产量占全国总产量的90%以上。白蜡虫放养树种：白蜡树、女贞树变废为宝－白蜡虫造成寄生树木死亡，收集成高附加值产品白蜡（虫白蜡）白蜡虫：白蜡虫每年一代，3、4月份雌成虫产卵，卵量约7000粒，4~5月份卵孵化为幼虫，经过20天后，蜕皮变成2龄幼虫。2龄雄幼虫时期可分泌蜡质。8月份化蛹，9月上旬蛹羽化为雄成虫，早找雌成虫交配，5~10天后即死亡。8月份2龄雌幼虫变为成虫，交配后，虫体逐渐长大，越冬后，到翌年3~4月份产卵，不久死亡。8-9月份蜡花采收后，放在沸水锅内熬煮，凝固后得到白蜡。虫白蜡的成分主要是高级脂肪酸与高级一元醇形成的大分子量的酯类化合物。其中的醇类为廿六醇、廿七醇、廿八醇、卅醇；其中的酸类为廿六酸、廿七酸、廿八酸、卅酸及微量的棕榈酸、硬脂酸。产量：300~500吨价格：6~8万元/吨白蜡（虫白蜡）蜂蜜，是蜜蜂从植物的花中采得的花蜜在体内和蜂巢中酿制的蜜。蜜蜂从植物的花中采取含水量约为80%的花蜜或分泌物，存入自己第二个胃中，在体内转化酶的作用下经过30分钟的发酵，回到蜂巢中吐出，蜂巢内温度经常保持在35℃左右，经过一段时间，水份蒸发，成为水分含量少于20%的蜂蜜，存贮到巢洞中，用蜂蜡密封。蜂蜜的成分除了葡萄糖、果糖之种还含有各种维生素、矿物质和氨基酸。蜂王浆（royaljelly），又名蜂皇浆、蜂乳，蜂王乳，是蜜蜂巢中培育幼虫的青年工蜂咽头腺的分泌物，是供给将要变成蜂王的幼虫的食物。蜂王浆是高蛋白，并含有维生素B类和乙酰胆碱等。蜂蜡是工蜂腹部下面四对蜡腺分泌的物质，用于构筑峰巢。是蜂蜜生产的副产品。蜂蜡主要成分有：酸类、游离脂肪酸、游离脂肪醇和碳水化合物。此外，还有类胡萝卜素、维生素A、芳香物质等。蜂蜜、蜂蜡、蜂王浆中国：世界第一养蜂大国世界第一蜂蜜生产大国产量：亚洲蜂蜜产量占世界60%中国产量2008年蜂蜜产量36.7万吨，占亚洲58.6%2008年蜂蜡产量1.6万吨，亚洲2.8万吨2009年蜂王浆产量3500吨，占世界90%蜂蜜、蜂蜡、蜂王浆组成：完全不同于矿物蜡（石油蜡）主要成分：高级脂肪酸的长链一元醇酯（酯蜡）80~95%次要成分：高级脂肪酸、高级脂肪醇用途：不可替代性天然、无毒、可生物降解1.化妆品：因熔点高，光泽性、防湿性、乳化性俱佳，广泛用于发蜡、口红、粉饼、眉笔等；2.食品业：防潮湿、防氧化变质等效果优良，使用于食品业的中、西点心加工中；3.光泽剂：因为乳化性、光泽度好，被广泛用于各类上光剂，如车用上光蜡；4.其他：广泛用于医药、皮革等工业。植物蜡、动物蜡的组成和用途胡萝卜素的固载化细胞能将潜手性羰基底物酮酯、芳香酮和杂环酮还原为相应的（S)-仲醇，转化率为30~60%，e.e.为52~99%糖蛾的幼虫对底物的转化(R)-萜烯-4-醇经糖蛾幼虫代谢为(R)-对1-萜烯-4,7-二醇(S)-萜烯-4-醇则转化为（S)-对1-萜烯-4,7-二醇萜类化合物香料原料，生物活性物质

-萜烯，(+)(-)竺烯，(+)(-)薄荷醇均可由糖蛾的幼虫代谢制备生物转化举例糖蛾幼虫的生物代谢－构型的保持萜烯-4-醇萜烯-4-醇对1-萜烯-4,7-二醇对1-萜烯-4,7-二醇糖蛾幼虫的生物代谢－萜烯和水芹烯的转化-萜烯对薄荷-1,4-二烯-7-酸对异丙基苯甲酸对异丙基苯甲酸(4R)-对薄荷-1,5-二烯-7-酸水芹烯锦鸡儿属植物细胞悬浮培养物对罗汉柏烯的转化罗汉柏烯转化为mayurone及3-羟基-4-罗汉柏烯和3-环氧罗汉柏烯-5-醇3-羟基-4-罗汉柏烯3-环氧罗汉柏烯-5-醇薄荷细胞悬浮培养物对异薄荷烯酮的转化(-)-(4R)异薄荷烯酮环境友好的溶剂：水或水溶液超临界流体，如CO2离子液体固定化溶剂两亲的星型高聚物等三、环境友好介质中的有机合成（1）超临界CO2参与的不对称催化超临界CO2的应用：化工废物处理；萃取：咖啡脱咖啡因、啤酒花萃取、香精油制备、香料提取、中药成分提取、人参成分提取、色素提取、石油馏分的超临界萃取等；超临界CO2中的反应－发展迅速、前景广阔1、超临界流体作为有机合成溶剂超临界二氧化碳中的不对称催化美国LosAlamos国家实验室的科学家发现，在超临界二氧化碳中不对称加氢和氢转移反应，与有机溶剂有相当或更高的选择性。Ru催化的烯酰胺氢转移反应，对映体选择性超过在常规溶剂中的反应。（2）超临界CO2中的聚合反应利用二氧化碳表面活性剂技术，开发出一系列与二氧化碳匹配的表面活性剂体系，以增强超临界二氧化碳对烃类大分子的溶解能力。皂化CO2即可一用作有机反应的溶剂，也可以替代卤代烃用作清洁、萃取介质。替代苯和甲苯用于聚丙烯酸－牙膏和食品增稠剂－的合成。（2）超临界CO2中的聚合反应超临界二氧化碳中降冰片烯和环辛烯的开环复分解聚合，形成重要的聚合物Norsorex和Vestenamer。超临界二氧化碳中缩水甘油异丁烯酸酯的分散聚合（2）超临界CO2中的聚合反应超临界二氧化碳中

-己内酯的开环聚合（3）在超临界二氧化碳中的自由基反应在超临界二氧化碳中可以进行自由基氯化、溴化反应，选择性不低于传统溶剂甲苯的自由基溴代反应：溴代试剂的影响（4）在超临界二氧化碳中的氧化反应超临界二氧化碳作为氧化反应溶剂的优点：能与氧气完全混溶；

CO2对氧化反应的惰性。取代酚在Co的希夫碱络合物催化的自由基氧化反应：超临界二氧化碳有助于将酚完全转化为醌水中可以进行的有机反应：烯丙基化反应；醛醇缩合；Michael加成；Mannich反应；铟介入的烯丙基化反应；Grignard型加成反应；苯偶姻反应；Claisen重排；1,3-两极环加成反应等2、以水为溶剂的合成反应（1）水相中的Diels-Alder反应

A、水介质中D－A反应的特点提高反应活性、加快反应速度提高反应选择性2、以水为溶剂的合成反应D－A反应在不同溶剂中的速率常数反应非质子溶剂EtOH六氟丙醇H2O1(己烷)1.90-1531(乙腈)4.791002901(乙腈)2.4922.671.01(甲苯)1.145.4944.3♥原因：氢键和加强的疏水作用水相中的D－A反应可提高选择性A、水介质中的D－A反应的特点R反应条件产率，％化合物A:BEt甲苯，288h520.85:1H水，17h851.5:1Na水,5h1003.0:13-苯基-1-(2-吡啶基)-2-丙烯-1-酮亲二烯体与过渡金属离子催化剂的二齿配位作用，水比乙腈中的反应速率提高5个数量级。

Lewis酸催化剂的存在，内向型与外向型产物的比例显著增加。B、水介质中Lewis酸催化的D－A反应有机铟试剂催化的羰基缩合反应：甘露糖与

-溴甲基丙烯酸甲酯的偶联反应合成(+)-KDN，突出特点是碳水化合物的多个羟基官能团在碳－碳键形成步骤无需保护，从而大大减少废物排放（保护剂的去除）。（2）水相中的铟催化铟在乙醇－氯化铵溶液中对高活性共轭二烯中C＝C双键的选择性还原（2）水相中的铟催化铟能够将芳基取代的偕二溴化物立体选择性地还原为乙烯基溴衍生物EtOH—供氢剂保护CN基团保护羰基催化加氢：C=C键饱和产物，脱溴产物－E/Z等量的外消旋体卤化铟催化下，

,-环氧羧酸在水中由Br-或I-开环得到立体选择性的产物（2）水相中的铟催化卤化铟催化下，

,-环氧羧酸的叠氮化反应，选择性得到-叠氮基--羟基羧酸亚胺衍生物可在水中进行自由基反应，由此可以采用一锅煮法制备

-氨基酸衍生物（3）水相中的自由基反应水中三乙基硼诱导的卤化物对烯烃和炔烃的自由基加成反应（3）水相中的自由基反应三乙基硼诱导的水相中原子转移自由基环化反应水中AlCl3催化的

,-环氧乙烷羧酸的重氮化反应，具有立体选择性（4）水相中的Lewis酸催化反应对烷基、芳基和环烷基取代的

,-环氧乙烷羧酸的重氮化反应转化率>99%，C-a产率<1%，C-b产率>99%易水解的金属盐AlCl3、Al(NO3)3、AlF3、SnCl4、TiCl4在水相中可作为有效的催化剂；当反应介质的的pH值低于其水解的pK1时，金属盐可生成稳定的离子，表现出高催化活性。水中AlCl3催化的

,-环氧乙烷羧酸的碘化反应，具有立体选择性（4）水相中的Lewis酸催化反应InCl3催化剂，转化率99%，C-a产率2%，C-b产率98%SnCl4催化剂，转化率97%，C-a产率96%，C-b产率4%水中Lewis酸-表面活性剂联合试剂催化的Michael加成反应（5）水相中的聚合反应

水中的聚合反应

得益于水溶性金属配合物催化剂的突破性研究例子1：丙炔酸聚合得到顺式-反向聚炔丙酸钠，带电高聚物例子2：带电聚丙烯酰胺

Naclo化学品公司采用水溶性引发剂在水相中聚合生产出带电聚丙烯酰胺，这一技术获得1999年美国总统绿色化学挑战奖－优新溶剂和反应条件奖。3、离子液体离子液体：

基本上由阳离子和阴离子组成的液体物质，如：氯化铝(III)和N-烷基吡啶翁或1,3-二烷基咪唑翁盐组成的离子液体。

优点：温度范围大(-40~300C)；对无机物、有机物和高分子的溶解度高；有Bronsted酸性、Franklin酸性和超强酸性；蒸汽压很小；有的不怕水；热稳定性好；相对便宜。

离子液体中的化学反应：Diels-Alder加成反应、齐聚反应、聚合反应、烷基化反应、酰基化反应等（1）氯化铝酸盐(III)离子液体中的反应

强Lewis酸，Franklin酸性，可以代替传统的AlCl3，可以溶解油母质、C60和许多聚合物。催化Friedel-Crafts反应，如：萘的酰化，可以得到最高选择性的1-酰化产物。（1）氯化铝酸盐(III)离子液体中的反应

裂化和异构化反应聚乙烯在90C的离子液体中可以转化为气态烷烃(C3~C5)及环烷烃。传统催化反应需要300~800C的高温。

脂肪酸及其酯的异构化、裂化、二聚等反应（1）氯化铝酸盐(III)离子液体中的反应

多环芳烃的选择性氢化反应在室温、常压下进行，并且只能得到热力学稳定的异构体。（2）中性离子液体中的反应

氯化铝酸盐离子液体的缺点：

对湿气和水敏感；含杂原子的产品不易从离子液体中分离中性离子液体：

具有疏水性，可溶解许多有机分子，但不溶解烷烃和烷基芳烃。如，[bmin][PF6]（bmin：1-丁基-3-甲基咪唑翁）与烷烃、水形成三相混合物

优点：有利于洁净合成－采用溶于离子液体的催化剂，可以实现离子液体和催化剂与反应产物的分离、循环使用

应用1：烯烃和芳烃的氢化反应，不对称氢化，如：(S)-Naproxen的合成

（2）中性离子液体中的反应

应用2：Diels-Alder反应的良好溶剂，比分子溶剂（包括水）能显著提高反应速率和选择性

应用3：Heck反应（芳基卤代物与烯烃偶合反应）的良好溶剂优点：钯络合物催化剂溶于离子液体，反应中的产品和副产品可以用烷烃或水萃取出，而昂贵的催化剂留在离子液体中再循环使用。可用芳酐替代卤代物，反应副产物为苯甲酸，易回收并转化为酐，不产生含卤代物的废物。传统的Heck反应：反应后催化剂完全损失，且使用有毒的偶极非质子传递溶剂。（2）中性离子液体中的反应

应用4：烯丙基化和胺化反应的良好溶剂

[bmin][BF4]中乙酸钯(II)催化的烯丙基化和胺化反应（2）中性离子液体中的反应

应用5：亲核取代反应的良好溶剂

在[bmim][PF6]中，吲哚和2-萘酚与卤代烷、碱（NaOH、KOH）反应分别得到在N和O原子上的烷基化产物。反应速率与在偶极非质子传递溶剂如DMF和DMSO中相似。优点：反应产物可以用有机溶剂萃取出，而副产物（卤化钠或钾）可用水萃取出，离子液体可循环使用。传统的偶极非质子传递溶剂不易与产品分离。（2）中性离子液体中的反应

应用6：亚甲基插入反应的良好溶剂。

在[bmim][PF6]或[bmim][BF4]中，烷基卤代烷与硫醚反应生成硫叶立德，可将亚甲基转移至醛或酮。运用手性硫醚可进行不对称亚甲基插入反应。优点：反应产物可以用有机溶剂萃取出，而副产物（卤化钠或钾）可用水萃取出，离子液体和手性催化剂可循环使用。（2）中性离子液体中的反应

应用7：药物Pravadoline的合成

包含了Friedel-Crafts反应和亲核取代反应

在[bmim][PF6]中，KOH存在下，室温下2-甲基吲哚与1-(N-吗啉基)-2-氯乙烷发生烷基化反应，产率达到95％。而其后的Friedel-Crafts酰化反应在0C下进行，无需催化剂优点：产生的废物大大减少，主要是KCl。传统的合成方法：产生大量酸性铝废物，并使用偶极非质子溶剂。四、固相合成

固相合成（SPS）：利用固相载体使试剂和原料反应。