有機(jī)合成技術(shù)

1、2011.5.269.2有機(jī)電合成技術(shù)陳紅玉、閻世富、潘子翼、吳鵬2011.5.269.2.1 電解裝置與電解方式電解裝置與電解方式 有機(jī)電合成最基本的裝置包括五部分：直流有機(jī)電合成最基本的裝置包括五部分：直流電源、電極（陰極和陽極）、電解容器、電壓電源、電極（陰極和陽極）、電解容器、電壓表和電流表。表和電流表。 電極和盛電解液的容器構(gòu)成電解池，工業(yè)電極和盛電解液的容器構(gòu)成電解池，工業(yè)上傳統(tǒng)地稱為電解槽。上傳統(tǒng)地稱為電解槽。 實(shí)驗(yàn)室研究一般選用實(shí)驗(yàn)室研究一般選用20a20v的電源；的電源；若采用導(dǎo)電性差的非水電解液，則需要增大電若采用導(dǎo)電性差的非水電解液，則需要增大電壓容量，通常選用壓容量，通

2、常選用20a100v的電源。工業(yè)的電源。工業(yè)電解過程通常采用高電壓、大電流的直流整流電解過程通常采用高電壓、大電流的直流整流器作為電源。器作為電源。2011.5.26 恒電位電解恒電位電解電解方式電解方式 恒電流電解恒電流電解 恒電位電解是利用恒電位儀使工作電極電勢恒電位電解是利用恒電位儀使工作電極電勢恒定的一種電解方式，如圖恒定的一種電解方式，如圖9-1所示。產(chǎn)物純所示。產(chǎn)物純度易分離，實(shí)驗(yàn)研究大部分采用此方法。度易分離，實(shí)驗(yàn)研究大部分采用此方法。 恒電流電解是通過采用恒電流儀來實(shí)現(xiàn)的，恒電流電解是通過采用恒電流儀來實(shí)現(xiàn)的，工業(yè)上通常采用此法。工業(yè)上通常采用此法。 恒電位電解恒電位電解電解方

3、式電解方式 恒電流電解恒電流電解 恒電位電解是利用恒電位儀使工作電極電勢恒電位電解是利用恒電位儀使工作電極電勢恒定的一種電解方式，如圖恒定的一種電解方式，如圖9-1所示。產(chǎn)物純所示。產(chǎn)物純度易分離，實(shí)驗(yàn)研究大部分采用此方法。度易分離，實(shí)驗(yàn)研究大部分采用此方法。 恒電流電解是通過采用恒電流儀來實(shí)現(xiàn)的，恒電流電解是通過采用恒電流儀來實(shí)現(xiàn)的，工業(yè)上通常采用此法。工業(yè)上通常采用此法。 2011.5.262011.5.269.2.2 電解槽 電解槽電解池或電化學(xué)反應(yīng)器 一室電解槽電解槽 二室電解槽 若主反應(yīng)的反應(yīng)物與產(chǎn)物在輔助電極上不發(fā)生反應(yīng)，則可采用一室電解槽；否則須要用有膜的二室電解槽。2011.5

4、.26 實(shí)驗(yàn)室常用的幾種電解槽2011.5.269.2.3 電極材料及其修飾電極材料及其修飾 電極材料及其表面性質(zhì)對(duì)電極反應(yīng)途徑、選擇性影響很大，不同的電極材料可能導(dǎo)致不同的產(chǎn)物，比如，不通電極材料可影響硝基苯電還原的產(chǎn)物，如圖9.3所示?？梢婋姌O材料的選擇在有機(jī)電合成中是非常重要的。2011.5.26電極材料的選擇應(yīng)滿足的要求電極材料的選擇應(yīng)滿足的要求 導(dǎo)電性好導(dǎo)電性好 耐腐蝕耐腐蝕 優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性和電化學(xué)穩(wěn)定性優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性和電化學(xué)穩(wěn)定性 適當(dāng)?shù)某妱葸m當(dāng)?shù)某妱?良好的電化學(xué)活性和選擇性良好的電化學(xué)活性和選擇性 易加工成型，機(jī)械強(qiáng)度高易加工成型，機(jī)械強(qiáng)度高 價(jià)格低廉價(jià)格低廉2011.

5、5.269.2.4 隔膜材料隔膜材料 在設(shè)計(jì)電解槽時(shí)應(yīng)盡量采用無隔膜電解槽，這樣既可簡化電解槽設(shè)計(jì)，降低設(shè)備投資，又可減少陰、陽極間的電阻，達(dá)到節(jié)能的目的。 隔膜具有兩種功能：一是使兩極液中的反應(yīng)物與產(chǎn)物不能透過隔膜，以阻止兩級(jí)液的相互混合；二是可使帶電離子或某些帶電離子自由通過隔膜，以導(dǎo)通電流。 常見的隔膜材料主要分為兩大類：非選擇性隔膜和選擇性隔膜。2011.5.269.2.5 溶劑和支持電解質(zhì)溶劑和支持電解質(zhì) 1）溶劑）溶劑 選擇溶劑的首要條件是對(duì)反應(yīng)物有良好的溶解性，同時(shí)要考慮產(chǎn)物要易分離，這對(duì)間接電解合成尤為重要。 溶劑分為質(zhì)子型溶劑和非質(zhì)子型溶劑。 非質(zhì)子型溶劑：水、醇、酸等 質(zhì)子型溶劑：乙腈、n，n-二甲基甲酰胺（dmf）、吡啶等 水最經(jīng)濟(jì)、無污染、最安全的溶劑 乙腈既能溶解很多有機(jī)化合物，又能與水混合并且在電極電勢為-3.52.4v范圍內(nèi)不發(fā)生電解。2011.5.262）支持電解質(zhì)）支持電解質(zhì) 大部分溶劑的導(dǎo)電能力較差，因而需要在其中添加一定量的可電離的鹽、酸或堿來提高電解液的導(dǎo)電能力，添加的這些可電離的物質(zhì)稱為支持電解質(zhì)。 水選用各種鹽、酸或堿作為支持電解質(zhì)。 在非質(zhì)子型溶劑中常采用liclo4、licl、libf4、naclo4、r4n+x-、r4n+oh-、r4n+clo4-(r代表烴基、x代表鹵素)及磺酸鹽等作為支持電解質(zhì)