酶在有机合成中的应用进展
许广帅
（化工学院化工一班）
摘要：由于有机溶剂易使酶蛋白变性、失活或抑制其反应，因此，长期以来，形成了一个概念：酶反应需在水溶液中进行。尽量避免使用有机溶剂。随着酶学研究的进展。经过近十年的大量研究，人们发现。只要条件合适，酶在有机溶剂中是完全能够起催化反应的。1985年欧洲生物技术联合会召开了“生物催化剂在有机合成中的应用，随后又组织了“有机相中的酶催化讨论会，引起了与会科学工作者扳太的兴趣。近年来。有机合成化学领域的一个重大进展就是应用微生物或酶进行催化反应。由于酶催化反应具有高度的专一性，使得这种合成与转化在合成化学领域中具有很大的理论价值和应用潜力。
关键词：酶、有机溶剂、生物催化剂、催化反应
Abstract: Because the organic solvent is easy to make enzyme protein denaturation and inactivation or inhibit the reaction, therefore, for a long time, form a concept: enzyme reaction should be carried out in aqueous solution. Try to avoid using organic solvent. With the progress of the enzymology. After nearly 10 years of research, people found. As long as conditions are right, enzymes in organic solvents is fully capable of catalytic reaction. In 1985 European biotechnology federation held a \"the application of biological catalyst in organic synthesis, and then organized\" seminar on enzyme catalysis in the organic phase, aroused the interest of the scientific workers pull too. In recent years. A significant progress in the field of organic synthesis chemistry is the application of microorganism or enzyme catalytic reaction. Because the enzyme catalytic reaction are highly specific, makes the synthesis and transformation in the field of synthetic chemistry has great theory value and application potential.
Key words:Enzyme, organic solvents, catalysts, catalytic reaction
1 前言
酶除作用于天然底物外，还可作用于与其底物结构相似的物质发生非自然催化，从而构戚了一个特殊的化学合成新锈域。通过酶催化可以完成各种各样的化学反应，如：氧化、脱氢、还原、脱氨、羟基化、甲基化、环氧化、脂化、酰胺化、磷酸化、开环反应、异构化、侧链切除、缩合以及卤代等反应。由于酶催化较化学法催化具有区域选择性、立体选择性、条件温和、反应速度快等优点，
因此形成了生物学与化学边缘领域中十分引人注意的，研究非常活跃的重要课题，并已出现许多科研成果。实际上，酶催化已经应用于制药、精细化工、食品添加剂以及日用化合物等的合成。
2 酶在有机合成中的应用
多肽合成、脂类合成、抗生素的修饰、有机酸、光学活性氨基酸的制备、日用化合物生产。
2.1卤过氧化物酶
2.1.1卤化反应
氯是目前地球上含量最多的卤素，其次是溴和碘。卤素被有机体用来产生卤素代谢产物，从哺乳动物体内的甲状腺激素到某些植物产生的有毒的氟化脂肪酸。藻类，特别是海藻是目前最丰富的卤素代谢产物的来源1221。海藻在卤过氧化物酶的帮助下合成了卤化合物。这些化合物包括吲哚、萜、酚类、挥发性的卤代烃等。卤化酶所产代谢物大都具有生物学的抗真菌、抗细菌、抗病毒和抗炎的活性，例如卤代的吲哚，具有抗炎和抗癌的活性。卤化反应可以被亚铁血红素卤过氧化物酶以及钒卤过氧化物酶和细菌卤过氧化物酶所催化。早在1961
年，Hager等∞l就报道了CPO能和B一酮酸发生卤化反应。卤化作用的代表是氯过氧化物酶催化的卡尔里霉素的生物合成1241。近年来，由于具有可以卤化一系列有机化合物的力，卤过氧化物酶引起了商业和药学界的浓厚兴趣。由卤过氧化物酶催化的卤化反应缺乏立体特异性，这与无酶卤化反应是一致的，具体的细节仍有争论闭，但某些糖烯的区域选择性溴化反应例外倒。糖烯在氯过氧化物酶、HX(卤化氢)和H：O：存在下反应生成相应的2一脱氧一2一溴糖，且具有高的区域和立体选择性。该化合物是非常有用的生物活性糖类和合成纤维，此方法对于卤代糖类的合成是一种新的方法。
2.1.2氧化反应
炔在各种化合物的合成中是一个非常重要的中间体。已经研究了很多炔上三键的氧化反应。然而，对于氧化炔丙基的例子并不多。手性丙炔醇是对应选择性合成复杂分子(特别是生物学活性物质)的重要标准部件。Hager等[271报道了CPO在H20：或TBHP(叔丁基氢过氧化物)的存在下，催化氧化2一炔到醛的反应。从炔到醛的炔丙基氧化过程中，不对称的炔丙醇作为一个中间体。在H：0：和CPO的水溶液中，醇完全、快速地转化成了醛(92％～95％)。在己烷(或乙酸乙酯)和缓冲溶液(pH=5．0)的两相体系里，CPO可以催化一系列伯醇生成相应的醛阎。CPO也可以不对称地催化前手性的l，3一环己二烯，反应有高的对应选择性，且有很高的产率。
2.1.3环氧化作用
环氧化合物是非常重要的有机合成中间体。通过官能团转化反应，可以从环氧化合物制备一系列不同结构的手性化合物。目前，工业应用的烯烃环氧化合成环氧化合物的方法主要有氯醇法和Halcon法。在氯醇法中，合成反应会产生大量含CaCl：及各种有机氯化物的废水，造成严重的环境污染，而且设备腐蚀严重；Halcon法工艺流程太长，投资大，对原料质量要求较高，操作条件严格，且联产品多，故这两种生产方法均不能满足可持续发展的要求。随着人们对环保的日益重视及对环氧化产品需求的不断增加，发展工艺简单、污染小的绿色环氧化合物合成新工艺显得更为迫切1291。应用于烯烃环氧化的酶主要有氯过氧化物酶(chloroperoxidase)和单加氧酶(monooxygenase)。自从发现CPO能作为一种环氧化反应的催化剂以来，这个反应的选择性和产率一直是人们关注的问题。研究发现，CPO能催化各种烯烃的不对称环氧化，且有很高的产率和对映选择率。另外，CPO还可以催化茚，经过茚二醇中间体。直接衍生出手性环氧化物[30l]。
总结：卤过氧化物酶能催化多种反应，且催化的多数反应以立体特异性的方式实现。此外，催化反应条件温和，无环境污染，应用前景广阔。但是，当H20：氧化剂浓度高时，容易失活；且大多底物水溶性差。近年来，已经开发了一些方法来改善这些不利因素，例如：C矿、M矿等多种离子可以提高无辅基卤过氧化物酶的稳定性、耐热性和耐有机溶剂的能力例；利用抗氧化剂来提高氯过氧化物酶的操作稳定性I拥。因此，对卤过氧化物酶进行修饰、改进将是今后发展的重要方向。随着研究的不断深入，相信在不久的将来，卤过氧化物酶必将成为现代合成化学和医药工业中重要的手性催化剂。
2.2氰基水解酶
2.2.1氰基水解酶简介
早在三十年代，为了解释一些化学合成的氰基衍生物对植物生长的促进作用，就有人提出某些植物器官能将氰化物转化成酸。哈佛大学的 Thimann 和 Mahadeven认为这是一个酶促反应，并于1964年从大麦叶子中正式分离到这个酶，定名为氰基水解酶。目前的研究表明，腈化物的酶水解通过两种途径：一是通过氰基水解酶将氰基直接转化成羧酸，二是先通过氰基水合酶；将氰基转化成酰胺，再通过酰胺酶的作用转化成羧酸。通常所说的广义的氰基水解酶即包括这两种途径所涉及的三种酶。本文除特别指出外，均指广义的氰基水解酶。2.2.2氰基水解酶在有机合成中的应用
在有机合成中，常常需要水解氰基时不伤害其它可水解基团，如酰基、缩醛、醚键等。Faber小组在对固定化酶SP409的研究中发现，这种复合酶对乙酯，磷酸酯类底物显示出了化学选择性，而对甲酯及酰基取代的底物则不具有选择性
（Figure4），酯键也水解了，这可能是由于SP409不纯，含有能使甲酯和乙酰基水解的酯酶。
氰基水解酶的工业应用氰基水解酶的温和高效特点使之在工业生产上有很重要的应用价值。当今最主要的工程应用是日本Nitto公司的丙烯酰胺工程(Figure20)，年产已达30000吨。在这项工程中，酶催化与传统的酸水解相比具有绝对优势,不仅能有效地将反应中止在第一步,不致生成丙烯酸，而且产率可达100% ,远远高于传统酸水解的65% ，同时可以避免在中和强酸时生成的副产物硫酸铵。
2.3微生物环氧化合物水解酶
2.3.1催化机理
环氧化合物水解酶是一种a/B-折叠型水解酶，遵循两步催化机理：(1)酶的天冬氨酸残基亲核进攻环氧乙烷中的一个碳原子，形成一个共价结合的酯中间体；(2)在酶的作用下，一个水分子被激活，将酯中间体水解成产物。Rink等的研究发现，细菌A．radiobacter幻妇灯环氧化合物水解酶的Aspl07(亲核进攻作用)、Asp246(辅助组氨酸残基发挥作用)和His275(活化水分子)3个氨基酸残基组成了该酶三位一体的催化功能。
2.3.2有机合成上的应用
随着被发现的微生物环氧化合物水解酶种类的增多，其应用方面的研究也不断深入。许多实验研究已经扩大到生物反应器中，光学活性环氧化合物的制备规模已经达到几十克的水平。在这些拆分反应中，不仅使用了生物反应器，而且采用了高底物浓度、两相体系，甚至用自来水代替缓冲液等多种新的方法，展现了良好的应用前景。WeUem等““报道了在水一有机溶剂两相体系中，利用酵母细胞硒。出n ck咖“出环氧化合物水解酶进行了大规模的拆分反应，获得了高浓度(0.9ml，L)、高光学纯度(98％ee)的(s)一1，2一环氧己烷(6.5g，30％收率)。在级联的中空纤维膜生物反应器中进行连续转化时，比产率为3.8g/L/H，运行12d，获得了38g高光学纯度(98％ee))的-1，2-环氧已烷。
在药物合成方面，利用环氧化合物水解酶制备光学活性的环氧化合物，解决了许多重要的生物活性物质合成途径上的限制性环节。Faber等“23利用冷冻干燥细胞对底物进行不对称水解开环，得到了一种合成松树甲虫信息素的重要中间体——(s)-Frontalin。Furstoss的研究小组利用黑曲霉选择性水解环氧苎烯底物，获得了光学纯的6，7-双羟基香叶醇和(4s，8s)-防风根醇，后者是护肤品、洗涤剂和多种软膏的重要成分。在拆分(±)一a一甲基-异丁基苯基环氧乙烷的反应中，他们还采用了化学．酶法。首先通过黑曲霉催化的不对称水解获得r s-构型环氧化合物，然后将生成的R-二醇采用化学的方法环化为消旋的环氧化合物继续进行拆分。(s)-a-甲基一异丁基苯基环氧乙烷在开环后可以转化成重要的生物
活性药物——s-布洛酚。同时，他们利用该环氧化合物水解酶拆分330moL/L的对-硝基苯基环氧乙烷(54g/L)，经过6h的水解反应得到了光学纯度高达99％的S-构型环氧化合物，然后在酸性条件下对产物进行水解及重结晶获得了光学纯度为98％的R-二醇，最后加氨合成了肛阻断剂类手性药物尼芬尔醇。这种化学酶法在拆分外消旋环氧底物获得光学活性环氧中间体以制备药物(R)-3，5-二羟-3-甲基戊酸内酯的合成中得到了应用。此外，Furstoss等还报道了利用两种选择性互补的微生物A.niger和S.tuberosum环氧化合物水解酶，共同催化对-氯苯基环氧乙烷的不对称水解反应，得到了神经保护药物Eliprodil的关键性手性合成子——光学活性的R-二醇，其对映体过剩值高达96％，转化率达93％。利用真菌S．tuberosum环氧化台物水解酶水解茚环类环氧化台物，他们还获得了抗爱滋病药物齐夫尔定(Indina-vir)的重要前体物质：光学纯度为98％的(1R，2S)——环氧化合物(收率20％)和光学纯度为69％的(1R，2R)——二醇(收率48％)。
生物酶在有机合成中的应用是20世纪80年代发展起来的生化技术。由于它有许多优点，如反应条件温和（常温、近中温），具有高度的区域选择性、立体选择性和对映体选择性，可避免敏感官能团发生变化，可产生许多光化学活性物质，尚可完成一些用传统的化学反应；另外还有产品纯、无三废、无环境污染等优点，因此越来越受到有机化学研究者的青睐，实验表明在有机溶剂中进行酶催化反应具有以下优点：增加非极性底物的浓度，很多不溶于水或在水中不稳定的产物能在有机溶剂中用酶来催化生成；有机溶剂能保护酶免受有毒反应物和反应条件的损坏，提高酶的耐温性等。酶催化反应的类型包括氧化还原、酶合成、酯交换、脱氧、酰胺化、甲基化、羟化、磷酸化、脱氨、异构化、环氧化、开环聚合、侧链切除、聚合及卤代等。
酶在有机合成中的应用以逐渐被人们所认识，并且近年来已取得了较大进展，利用酶催化的不对称可以合成许多手性分子，随着酶技术的发展，已经克服了酶催化反应中存在的一些问题（如：对有机介质的敏感性、对底物变化的适应性以及醇的不稳定性等）。近年来有关酶技术的进展主要体现在以下几个方面：（1）固定化酶：将酶固定在固定支持物上，或通过酶分子之间的交联而得以固定，通过固定后可以更方便、更有效地利用酶，提高酶催化作用
的效率；
（2）酶在低水有机介质中催化反应：多数酶是在水溶液中催化化学反应的，近年来酶低水介质中催化有机反应取得了明显的进展，从而拓宽
了酶应用的领域，到了酶反应只能在水溶液中进行的传统观念；
（3）抗体酶：抗体酶是近年来才出现的新概念，是专一作用于抗原分子的有催化活性的、有特殊生物学功能的蛋白质。抗体酶兼备免疫反应的
专一性和酶催化反应的活性，因此有可能通过人工制备来获取高选择
性的催化剂以应用于化学、生物和医药学；
（4）模拟酶：通过人工合成制备模拟酶的识别和催化性能的分子，已经越来越引起化学家的注意。合成酶也能像天然酶一样加速某些化学反
应，并显示出较强的立体选择性。虽然合成酶的研究刚刚起步，但已
显示出了巨大的诱惑力；
（5）Ribozyme：Ribozyme的功能主要是切断RNA，有阻断基因表达和产生抗病毒作用的应用前景，其底物都是RNA分子。
参考文献：
王成华孙纳新马梦瑞《山东化工》《酶在有机合成中的应用》，1994-12-05 31-35页吴中柳李祖义《有机化学》《氰基水解酶在有机合成中的应用》 2001年第21卷第一期，25-32
彭华松宗敏华娄文勇《微生物环氧化合物水解酶在有机合成中的应用》《微生物学通报》 2003年30（2）
边侠玲《安徽化工》《卤过氧化物酶在有机合成中的应用研究进展》第36卷，第4期
沈鸿雁，田佳珍，叶蕴华《非水介质中酶催化研究新进展》，2003，23（3）；
王乃兴，刘薇，王林《酶催化反应研究进展》，2004,2（2）
高守海，胡文祥《酶催化选择有机合成新进展》，功能分子学报，2002（3）。
有机合成及其应用 合成高分子化合物专项训练 一、有机化合物合成 1．中科院首创用CO 2合成可降解塑料聚二氧化碳。下列相关说法合理的是( ) A ．聚二氧化碳塑料是通过加聚反应制得的 B ．聚二氧化碳塑料与干冰互为同素异形体 C ．聚二氧化碳塑料的使用也会产生白色污染 D ．聚二氧化碳塑料与干冰都属于纯净物 2．下列物质中，既能发生加成反应，又能发生加聚和自身缩聚反应的是( ) C ．HCOOH D ．CH 3—CH===CH —CH 3 3．最近科学家研制出一种新材料来代替聚苯乙烯，它是由乳酸(一种有机 羟基羧酸)缩聚而成，能在乳酸菌的作用下降解从而消除对环境的污染。下列关于聚乳酸的说法中正确的是( ) A ．聚乳酸是一种纯净物 B ．聚乳酸是一种羧酸 C ．聚乳酸的单体是CH 3CH(OH)COOH D ．其聚合方式与聚苯乙烯的聚合方式相同 4.以淀粉和必要的无机试剂为原料制取 的过程是 淀粉――→① 葡萄糖――→② 乙醇――→③ 乙烯――→④ 1,2-二溴乙烷――→⑤ 乙二醇――→⑥ 乙二酸――→ ⑦ (1)指出反应类型： ③________________________________________________________________________； ④________________________________________________________________________； ⑤________________________________________________________________________；
有机物和有机合成材料 一、学习目标： 1、认知目标：知道含碳有机物的概念；知道一些简单有机物的基本性质；了解对生命活动具有重大意义的有机物（如葡萄糖、脂肪、蛋白质等）；会区别有机物与无机物；知道自然界中的碳、氧氮循环。 2、技能目标：能利用有机物的特性鉴别生活中有机物的方法；会检验甲烷点燃时的纯度，注意操作安全。 3、情感目标：体验有机物对人类生活的重要性。（例举“西气东输”工程）；感受有机物使用中的安全教育（包括实验安全、食品安全、环境安全、禁毒教育等）；生活中有机物的识别，以提高学生的兴趣；再一次体验世界是物质的、循环的唯物辨证观。 二. 教学重难点： 重点：常见有机物的种类、性质、用途及自然界中物质循环思想和途径（无机物→有机物 →无机物） 难点：区别无机物与有机物 三.教学安排：一课时 四.教学准备： 1、投影图片：各种有机物的图片、甲烷模型图片、天然气开采图片、用氧炔焰焊接和切割金属、常见有机物的用途、有机物和无机物的区别表格。 2、实物：酒精灯、头发、指甲、羊毛、棉花、纤维等。 3、实验：甲烷气体燃烧实验。 五.教学方法：本节教学以观察活动、讨论、实验为主要形式。主要程序为：图片观察各种有机物，提出有机物的概念。以甲烷为例，组织学生讨论用途、性质。通过实验加深对性质的理解和安全教育。通过思考题，加强化学方程式的练习。第二部分同上。前后两部分小结归纳得出自然界物质循环规律：无机物→有机物→无机物。最后利用表格让学生自己讨论得出无机物和有机物的区别。 六.教学过程 碳元素在地壳中的含量仅占0.027%，但是含碳有机物的种类却已发现和人工合成的数千万种化合物中占了绝大多数。那么有机物主要成分是什么？有什么特点呢？ （一）一些简单的有机物： ①介绍美国著名的米勒模拟原始大气实验： 无机物：氢气，水，二氧化碳，一氧化碳，氮气等，火花放电作用机物。 有机物：如CH 4 CH 3NH 2 CO(NH 2)2等。 说明：有机物来自自然界中无机物的合成和转化，是生命起源必需物质。 1、有机物概念：是一类含碳化合物。
第五章非水酶学 非水相酶催化的优点： 1、增强难溶于水的反应物的溶解度。 2、在有机介质中改变反应平衡。 3、酶制剂易于回收再利用。 For personal use only in study and research; not for commercial use 4、在有机溶剂中可增强酶的稳定性。 5、在有机溶剂中可改变酶的选择性。 6、不会或很少发生微生物污染。 第一节酶催化反应的介质 水是酶促反应最常用的反应介质。 但对于大多数有机化合物来说，水并不是一种适宜的溶剂。因为许多有机化合物(底物)在水介质中难溶或不溶。 由于水的存在，往往有利于如水解、消旋化、聚合和分解等副反应的发生。 是否存在非水介质能保证酶催化？？ 1984年，克利巴诺夫等人在有机介质中进行了酶催化反应的研究，他们成功地在利用酶有机介质中的催化作用，获得酯类、肽类、手性醇等多种有机化合物，明确指出酶可以在水与有机溶剂的互溶体系中进行催化反应。 酶非水相催化的几种类型 有机介质中的酶催化 有机介质中的酶催化是指酶在含有一定量水的有机溶剂中进行的催化反应。适用于底物、产物两者或其中之一为疏水性物质的酶催化作用。 气相介质中的酶催化 酶在气相介质中进行的催化反应。适用于底物是气体或者能够转化为气体的物质的酶催化反应。由于气体介质的密度低，扩散容易，因此酶在气相中的催化作用与在水溶液中的催化作用有明显的不同特点。 超临界介质中的酶催化 酶在超临界流体中进行的催化反应。超临界流体是指温度和压力超过某物质超临界点的流体。 离子液介质中的酶催化 酶在离子液中进行的催化作用。离子液（ionic liquids）是由有机阳离子与有
不对称催化在有机化学中的应用 不对称催化反应是使用非外消旋手性催化剂进行反应的，仅用少量手性催化剂，可将大量前手性底物对映选择性地的转化为手性产物，具有催化效率高、选择性高、催化剂用量少、对环境污染小、成本低等优点。经过40年的研究，不对称催化已发展成合成手性物质最经济有效的一种方法。 不对称催化领域最关键的技术是高效手性催化剂的开发，因为手性催化剂是催化反应产生不对称诱导和控制作用的源泉。美国孟山都公司的Knowles和德国的Homer在1968年分别发现了使用手性麟一锗催化剂的不对称催化氢化反应，从此不对称催化反应迅速发展。近几十年来手性配体的开发是不对称催化领域最为关注的焦点，并已合成出上千种手性配体，其中BINAP和(DHQD)2PHAL等已实现工业化应用，对映选择性已达到或接近100％，在氢化、环氧化、环丙烷化、烯烃异构化、氢氰化、氢硅烷化、双烯加成、烯丙基烷基化等几十种反应中取得成功，同时在均相催化剂负载化、水溶性配体固载化等研究中也取得了突出成果。以下是不对称催化研究的一些实例。 一、脯胺酸及其衍生物催化的不对称Michael加成反应 Listd、组在2001年首次用脯氨酸作催化剂研究了不对称Michael成反应。以DMSO为溶剂进行催化反应，获得了较好的收率，但是选择性却很差。这与之前报道的脯氨酸催化的不对称Aldol反应相比，e.e值明显降低。 随后，2002年Endersd、组对该反应进行了进一步的探索。在筛选L．脯氨酸用量时，发现反应中实际起催化作用的是溶解于溶剂DMSO中的L．脯氨酸，为此于体系中加入一定量甲醇或以甲醇为溶剂来增大L．脯氨酸的溶解度，同时加大催化剂的用量，该反应的e．e．能够提高到57％，但是反应时间大大延长。 Leyd小组用脯氨酸衍生的四氮唑为催化剂17进行的不对称Michael反应，不仅克服了脯氨酸需要使用大极性的DMSO溶剂，而且还使e．e．值明显提高。研究表明，四氮唑环上H的酸性和脯氨酸的酸性相当，仍然是一个双功能型的催化剂。
反应条件在有机合成中的应用 一、有机反应条件小结（学生分组完成，并互相补充完整） 1、与X 2（卤素单质）的反应 2、稀硫酸 3、浓硫酸 4、氢氧化钠 5、水浴加热 6、特殊的催化剂 二、应用： 例1：请观察下列化合物A ～H 的转换反应的关系图（图中副产物均未写出），并填写空白： A NaOH C Br CCl E NaOH G H C H ②浓醇溶液⑤⑦浓醇溶液⑨足量催化剂 ?→?????→?? ??→??????→?????? ? 2 4 8102 ①稀NaOH 溶液△ B D F H ③乙酸乙酸酐 ⑧乙酸乙酸酐 ?→ ????→????→ ???④ 400℃⑥稀NaOH 溶液 （1）写出图中化合物C 、G 、H 的结构简式：C________、G________、H_______。 （2）属于取代反应的有（填数字代号，错答要倒扣分）________。 例2、已知： α－溴代肉桂醛是一种抗菌、抗病毒的高效防霉、除臭剂，合成它的路线如下： α－溴代肉桂醛
请回答： （1）写出反应类型：② ，⑦ 。 （2）C 的结构简式为 。 （3）反应③的化学方程式为 。 （4）经反应⑦得到的有机产物除α－溴代肉桂醛外，还有可能得到的有机物的结构简 式为（写出一种即可） 。 （5）C 的同分异构体中，苯环上只有一个取代基，且属于酯类的有 练习： 1、已知溴乙烷跟氰化钠反应再水解可以得到丙酸 CH 3CH 2Br ??→?NaCN CH 3CH 2CN ??→?O H 2 CH 3CH 2COOH,产物分子比原化合物分子多了一 个碳原子，增长了碳链。请根据以下框图回答问题 F 分子中含有8个原子 组成的环状结构。 （1）反应①②③中属于取代反应的是__________（填反应代号）。 （2）写出结构简式：E_____________，F__________。 2、乙酸苯甲酯对花香和果香的香韵具有提升作用，故常用于化妆品工业和食品工业。乙酸苯甲酯可以用下面的设计方案合成。 （1）写出A 人的结构简式： A ，C ： （2）D 有很多同分异构体，含有酯基和～取代苯结构的同分异构体有五个，其中三个的结构简式是 请写出另外两个同分异构体的结构简式：
2.3 有机物和有机合成材料 A组基础练【学A P16－17】 1. 近日，科学家发现“土卫六”表面遍布“湖海河流”，这些“湖海河流”中的液体并非水，而是液态甲烷和液态乙烷(C2H6)。甲烷和乙烷均属于( A ) A. 有机物 B. 氧化物 C. 酸 D. 碱 2. 为了增强某些橡胶制品的强度，往往需要进行硫化处理。橡胶制品硫化程度越高，强度越大，弹性越差。请分析下列橡胶制品中硫化程度最高的是( B ) A. 橡皮筋 B. 汽车外胎 C. 普通气球 D. 医用乳胶手套 3. “涂改液”中含有挥发性的有毒溶剂，青少年学生不宜经常使用，以减少其对身体的毒害及对室内空气的污染。该有毒溶剂是( C ) A. 乙醇 B. 醋酸 C. 三氯乙烯 D. 甘油 4. 现代部分青少年患有“营养过剩症”(肥胖)，最不适宜他们多吃的食品是( C ) A. 蛋白质含量高的食品 B. 葡萄糖含量高的食品
C. 油脂含量高的食品 D. 维生素含量高的食品 5. 酒后驾车是引发交通事故的重要原因。交警对驾驶员进行呼气酒精检测的原理是：橙色的K2Cr2O7酸性水溶液遇乙醇迅速反应生成蓝绿色Cr3＋。下列对乙醇的描述与此测定原理有关的是( C ) ①乙醇沸点低②乙醇密度比水小③乙醇有还原性 ④乙醇是含氧化合物 A. ②④ B. ②③ C. ①③ D. ①④ 6. 凉皮、肉夹馍和“冰峰”汽水被冠以“三秦美食”套餐，下列关于“三秦美食”套餐的说法正确的是( B ) A. 凉皮中的黄瓜提供的主要营养素为蛋白质 B. 肉夹馍提供的主要营养素为糖类、蛋白质和脂肪 C. “三秦美食”没有方便面营养丰富 D. “冰峰”汽水中不含糖类 7. 如图为上海世博会吉祥物“海宝”毛绒玩具。请回答：
酶在有机合成中的应用进展 许广帅 （化工学院化工一班） 摘要：由于有机溶剂易使酶蛋白变性、失活或抑制其反应，因此，长期以来，形成了一个概念：酶反应需在水溶液中进行。尽量避免使用有机溶剂。随着酶学研究的进展。经过近十年的大量研究，人们发现。只要条件合适，酶在有机溶剂中是完全能够起催化反应的。1985年欧洲生物技术联合会召开了“生物催化剂在有机合成中的应用，随后又组织了“有机相中的酶催化讨论会，引起了与会科学工作者扳太的兴趣。近年来。有机合成化学领域的一个重大进展就是应用微生物或酶进行催化反应。由于酶催化反应具有高度的专一性，使得这种合成与转化在合成化学领域中具有很大的理论价值和应用潜力。 关键词：酶、有机溶剂、生物催化剂、催化反应 Abstract: Because the organic solvent is easy to make enzyme protein denaturation and inactivation or inhibit the reaction, therefore, for a long time, form a concept: enzyme reaction should be carried out in aqueous solution. Try to avoid using organic solvent. With the progress of the enzymology. After nearly 10 years of research, people found. As long as conditions are right, enzymes in organic solvents is fully capable of catalytic reaction. In 1985 European biotechnology federation held a \"the application of biological catalyst in organic synthesis, and then organized\" seminar on enzyme catalysis in the organic phase, aroused the interest of the scientific workers pull too. In recent years. A significant progress in the field of organic synthesis chemistry is the application of microorganism or enzyme catalytic reaction. Because the enzyme catalytic reaction are highly specific, makes the synthesis and transformation in the field of synthetic chemistry has great theory value and application potential. Key words:Enzyme, organic solvents, catalysts, catalytic reaction 1 前言 酶除作用于天然底物外，还可作用于与其底物结构相似的物质发生非自然催化，从而构戚了一个特殊的化学合成新锈域。通过酶催化可以完成各种各样的化学反应，如：氧化、脱氢、还原、脱氨、羟基化、甲基化、环氧化、脂化、酰胺化、磷酸化、开环反应、异构化、侧链切除、缩合以及卤代等反应。由于酶催化较化学法催化具有区域选择性、立体选择性、条件温和、反应速度快等优点，
全国卷有机高考题 第1天 （2015全国2卷38）（15分）聚戊二酸丙二醇酯（PPG ）是一种可降解的聚酯类高分子材料，在材枓的生物相容性方面有很好的应用前景． PPG 的一种合成路线如下： 已知：①烃A 的相对分子质量为70，核磁共振氢谱显示只有一种化学环境的氢 ②化合物B 为单氯代烃：化合物C 的分子式为C 5H 8 ③E 、F 为相对分子质量差14的同系物，F 是福尔马林的溶质 ④ 冋答下列问题： （1）A 的结构简式为 ． （2）由B 生成C 的化学方程式为 ． （3）由E 和F 生成G 的反应类型为 ，G 的化学名称为 ． （4）①由D 和H 生成PPG 的化学方程式为： ②若PPG 平均相对分子质量为10000，则其平均聚合度约为 （填标号）． a ． 48 b ． 58 c ． 76 d ．122 （5）D 的同分异构体中能同时满足下列条件的共有 种（不含立体异构）： ①能与饱和NaHCO 3溶液反应产生气体②既能发生银镜反应，又能发生水解反应 其中核磁共振氢谱显示为3组峰，且峰面积比为6：1：1的是 （写结构简式） D 的所有同分异构体在下列一种表征仪器中显示的信号（或数据）完全相同，该仪器是 （填标号）． a ．质谱仪 b ．红外光谱仪 c ．元素分析仪 d ．核磁共振仪． 稀NaOH R 1CHO+ R 2CH 2CHO CH －CH R 1R 2HO CHO
（2013全国2卷38）化合物Ⅰ（C 11H 12O 3）是制备液晶材料的中间体之一，其分子中含有醛基和酯基。Ⅰ可以用E 和H 在一定条件下合成： 已知以下信息： ① A 的核磁共振氢谱表明其只有一种化学环境的氢； RCH=CH 2 RCH 2CH 2OH ② 化合物F 苯环上的一氯代物只有两种； ③ 通常在同一个碳原子上连有两个羟基不稳定，易脱水形成羰基。 回答下列问题： (1)A 的化学名称为 。(2)D 的结构简式为 。 (3)E 的分子式为 。 (4)F 生成G 的化学方程式为 ，该反应类型为__ ___。 (5)I 的结构简式为 。 (6)I 的同系物J 比I 相对分子质量小14，J 的同分异构体中能同时满足如下条件：①苯环上只有两个取代基，②既能发生银镜反应，又能与饱和NaHCO 3溶液反应放出CO 2，共有________种(不考虑立体异构)。J 的一个同分异构体发生银镜反应并酸化后核磁共振氢谱为三组峰，且峰面积比为2∶2∶1，写出J 的这种同分异构体的结构简式 。 ①B 2H 6 ②H 2O 2/OH －
Practical synthesis of aromatic amines by photocatalytic reduction of aromatic nitro compounds on nanoparticles N-doped TiO 2 Huqun Wang a ,Junping Yan a ,Wenfu Chang b ,Zhimin Zhang a,* a School of Chemistry and Chemical Engineering,Shanxi University,Wucheng Road,Taiyuan 030006,PR China b Institute of Molecular Science,Shanxi University Taiyuan 030006,PR China a r t i c l e i n f o Article history: Received 9September 2008 Received in revised form 15December 2008Accepted 17December 2008 Available online 25December 2008Keywords:Reduction Aromatic amines N-doped TiO 2 Potassium iodide a b s t r a c t A novel ef?cient method for the catalytic reduction of aromatic nitro compounds to the corresponding amines was reported.Aromatic nitro compounds were chemoselectively reduced to the corresponding amines by using N-doped TiO 2and potassium iodide as photocatalysts in the presence of methanol.The novel method is highly ef?cient with very short reaction time (<20min),excellent yields (>90%)and wide functional group tolerance such as carbonyl,halogen,amino,hydroxyl and carboxylic acid groups.And N-doped TiO 2was prepared by a modi?ed sol-gel method using urea as nitrogen source and had higher photocatalytic activity comparing with pure TiO 2.The catalysts were characterized by XRD,XPS,TEM and UV–Vis DRS. ó2009Published by Elsevier B.V. 1.Introduction Aromatic amines are widely used key intermediates in the industrial synthesis of dyes,pharmaceuticals and agrochemicals [1].A variety of methods for the direct reduction of aromatic nitro compounds to the corresponding amines has been well docu-mented [2–4].However,development of new methodology espe-cially the environmentally benign process still attracts the great interests in the chemistry community [5–8].In comparison to the commonly used methods which involve hydrogenation,elec-tron transfer and hydride reduction,photocatalytic reduction emerges as cost-effective,highly selective,rapid and environmen-tally friendly.Li and co-workers ?rst reported a photoinduced reduction of nitro compounds to the corresponding amines using TiO 2semiconductor as a catalyst [9].Ferry and co-workers further investigated the mechanism of photocatalytic reduction of nitro aromatics at the surface of titanium dioxide slurries in the pres-ence of the sacri?cial electron donor methanol or isopropanol [10].Heterogeneous photocatalysis has been rapidly becoming an exciting and growing area of research due to its direct application for synthetic chemistry,such as Photo–Kolbe oxidation [11],reduc-tion [12],amino acid [13],Diels–Alder [14]and Friedel–Crafts alkylation [15]reactions.However,so far these reactions are still hardly applied to the industrial ?eld.Research in our laboratory has focused in the late few years on new active-TiO 2based reduc- ing systems.The reaction for synthesis of amines from nitro com-pounds was catalyzed by irradiating N-doped TiO 2(N-TiO 2)and potassium iodide in solution of methanol (Scheme 1).The proce-dure of synthesis of aromatic amines was much simpler and more ef?cient than those in any other literature.In addition,the photo-catalyst could be reused and remained suf?cient catalytic activity.2.Experimental 2.1.Catalyst preparation and characterization All reagents were analytical reagent grade and were used with-out any further puri?cation.A solution of tetrabutyltitanate (8.5mL)in absolute ethanol (30mL)was mixed with glacial acetic acid (1.5mL)as constraining reagent to prevent the precipitation of oxides and stabilize the solution and an ethanol solution of dis-tilled water and urea (EtOH:H 2O:CH 4ON 2=3:48:1)was added to above solution under vigorous stirring.The pH of solution was ad-justed about three by nitric acid.After 3h,the gel so obtained had been left ageing overnight at room temperature to ensure the com-pletion of the hydrolysis,subsequently evaporation of the solvent,drying at 100°C for 8h and ?nally calcination at 450°C for 4h.The anatase crystal phase was determined from the X-ray diffraction (XRD)patterns obtained by using an X-ray diffractometer (Model D/Max 2550V)with a Cu target Ka-ray (k =1.544178?).The mor-phology of the N-TiO 2powders was examined by using a Hitachi-600-2transmission electron microscope (TEM)and UV–Vis diffuse re?ectance spectrophotometer (Cary 300,Varian,US)was employed to determine the optical properties of N-TiO 2and pure 1566-7367/$-see front matter ó2009Published by Elsevier B.V.doi:10.1016/j.catcom.2008.12.045 *Corresponding author.Tel.:+863517010588;fax:+863517011688.E-mail address:mqz1003@https://www.doczj.com/doc/0318641341.html, (Z.Zhang).Catalysis Communications 10(2009) 989–994 Contents lists available at ScienceDirect Catalysis Communications journal homepage:www.elsev i e r.c o m /l o c a t e /c a t c o m
中学化学竞赛试题资源库——有机合成 A 组 1．6－羰基庚酸是合成某些高分子材料和药物的重要中间体。某实验室以溴代甲基环己烷为原料合成6－羰基庚酸。 请用合成反应流程图表示出最合理的合成方案（注明反应条件） 提示：①合成过程中无机试剂任选，②如有需要，可以利用试卷中出现过的信息，③合成反应流程图表示方法示例如下： 2．已知①卤代烃（或 －Br ）可以和金属反应生成烃基金属有机化合物。后者又 能与含羰基化合物反应生成醇： RBr ＋Mg ()?? ?→?O H C 252RMgBr ??→?O CH 2RCH 2OMgBr ???→?+ H O H /2RCH 2OH ②有机酸和PCl 3反应可以得到羧酸的衍生物酰卤： ③苯在AlCl 3催化下能与卤代烃作用生成烃基苯： 有机物A 、B 分子式均为C 10H 14O ，与钠反应放出氢气并均可经上述反应合成，但却
又不能从羰基化合物直接加氢还原得到。A与硫酸并热可得到C和C’，而B得到D和D’。 C、D分子中所有碳原子均可共处于同一平面上，而C’和D’却不可。请以最基础的石油产品（乙烯、丙烯、丙烷、苯等）并任选无机试剂为原料依下列路线合成B，并给出A、C’、D的结构简式及下述指定结构简式。 合成B的路线： 3．由指定原料及其他必要的无机及有机试剂会成下列化合物： （1）由丙烯合成甘油。 （2）由丙酮合成叔丁醇。 （3）由1－戊醇合成2－戊炔。 （4）由乙炔合成CH3CH2CH2CH2CH2CH2CH3。 （5）由CH3CH2CH2CHO合成
4．已知苯磺酸在稀硫酸中可以水解而除去磺酸基： 又知苯酚与浓硫酸易发生磺化反应： 请用化学方程式表示苯、水、溴、铁、浓硫酸及烧碱等为原料，合成的过程。 5．以CH2＝CH2和H218O为原料，自选必要的其他无机试剂合成CH3－－18O－C2H5，用化学方程式表示实现上述合成最理想的反应步骤。
有机物和有机合成材料说课稿 一、说教材 在前面八个单元的学习中，学生对化学有了简单的认识，对常见化学物质的组成、结构、性质及变化规律有了一定的掌握。有机合成材料放在整个初三化学的最后一节，其用意只有一个：联系化学与生活，化学改变生活。 从学科价值角度而言，通过对有机合成材料的学习丰富视野，增长见识，建立起化学与生活的桥梁，使学生认识学习化学的重要性。 从社会价值的角度而言，通过有机合成材料在生活各个方面的广泛应用及造成的危害，让学生体会合成材料既方便了人类的生活，但也带来了环境问题，培养学生关注自然和社会的责任感。 二、说教学目标 1.知识与技能 （1）会初步区别有机化合物和无机化合物 （2）了解有机化合物的概念和有机高分子化合物的特点 （3）知道塑料、合成纤维和合成橡胶的一些性能和常见用途 2.过程与方法 (1)通过查资料、上网等方式了解治理“白色污染”的有效措施，培养学生收集和整理资料的能力 (2)能用变化与联系的观点分析化学现象和问题 (3)能主动地与他人进行交流和讨论，并能清楚地表达自己的观点 3.情感态度与价值观 （1）通过学习，了解化学使生活变得更加美好，培养学生关注社会、关注生活的情感 （2）认识有机合成材料的发展对人类社会的进步所起的重要作用 （3）增进学生对“事物是一分为二的”辩证唯物主义观点的认识 三、说学法 本课题的大部分内容与生活密切相连，主要是以了解为主，学生有一定的感性认识，学习起来应比较容易，新型材料的奇妙用途能较大程度的调动学生的兴趣，激发学生联系生活的能力。 四、说教法 根据本节课的教学内容和知识特点，我主要采用情景教学法、讨论式教学法、图片展示、相关视频等多种教学方法的相互补充来完成本节课的教学。 五、说教材的重点难点 重点：（1）有机物和无机物的区分 （2）合成纤维、塑料、合成橡胶的性能和用途。
格氏试剂在有机合成中的应用及限制条件 1.格氏试剂在有机合成中的应用 1.合成烃类 与活泼氢（HOH、HX、醇、酚、硫醇等）反应： 与卤代烃反应偶联： 可以用来制备烃类，但用饱和卤代烃进行反应, 往往产率不高, 若用活泼的卤代烃, 如烯丙型、苯甲型卤代烃（ -卤代烃）与格氏试剂反应则产率较高, 是合成末端烯烃的一个方法：也可以与硫酸酯、磺酸酯等发生偶联： 格氏试剂还可在亚铜盐或银盐等的催化下自行偶联，制取对称烃，产物保持原有构型: 2.合成醇类 格氏试剂与拨基化合物可进行加成反应，经水解后生成醇类化合物。一般由甲醛和格氏试剂反应可制得伯醇;与其他醛类的反应产物则为仲醇;与酮和醋等进行的格氏反应可制得叔醇。 与环氧化物反应，合成比原格氏试剂增加两个碳原子的伯醇：
酰卤与格氏试剂反应, 首先生成酮, 在RM gX 过量的情况下, 进一步反应生成叔醇:如果控制RMgX 的用量, 在低温下反应, 且增加酰卤或格氏试剂的空间位阻, 则可避免反应继续进行, 从而得到酮. 酯与格氏试剂反应, 先得酮, 因为酮与RM gX 的反应活性大于酯, 因此酮与RM gX 继续反应, 得叔醇。这种叔醇的特点是有两个相同的烃基： 3．合成酸类 与二氧化碳反应： 与酸酐反应： 4.合成醛类、酮类 与氰或氢氰酸反应，腈可与格氏试剂反应. 其加成产物亚胺盐不再进一步反应, 经水解得到酮或醛： 2. 格氏试剂制备、使用时的注意事项 1. 所用的卤化物中不能同时存在含活泼氢的官能团，如羧基、羟基、氨基等，因为格氏试剂可以被活性氢分解。 2. 制备格氏试剂的反应物不能是邻二卤代烷，否则将发生脱卤反应, 如：
2021届高中化学高三化学二轮复习——有机合成的综合应用专题测试一、单选题 1．标准状况下2.24LCO气体在足量氧气中燃烧后，加足量的过氧化钠充分吸收气体后，过氧化钠质量增加了 A．2.8g B．4.4g C．10.6g D．1.4g 2．等质量 ．．．的下列有机物完全燃烧,消耗O2最多的是（） A．CH4B．CH3CH3C．C3H8D．C5H12 3．有机物烃A、B和C的结构如下图，下列有关说法正确的是 A．A的二氯代物结构有两种 B．B的分子式为C6H12 C．与C互为同分异构体且属于芳香烃的有机物可能使酸性高锰酸钾溶液褪色 D．A、B、C中只有C的最简式为CH 4．由一氧化碳、甲烷和乙烷组成的混合气体8.96L(标准状况)，在足量氧气中充分燃烧后，生成气体先通过足量浓硫酸．再通过足量氢氧化钠溶液，测知氢氧化钠溶液增重26.4g，则原混合气体中乙烷的物质的量为：A．0.1mol B．等于0.2 mol C．大于或等于0.2mo1，小于0.3mol D．大于0.1mol小于0.3mol 5．下列反应类型不能 ．．引入醇羟基的是 A．加聚反应B．取代反应C．加成反应D．水解反应 6．下列各组混合物总物质的量均为a mol，当每组物质以任意物质的量之比混合完全燃烧时，消耗O2的量
不变的是、 、 A．甲烷、甲醇B．乙醇、乙烯C．乙烯、环丙烷D．乙炔、苯 7．下列有机反应类型中，可能增长碳链的反应类型有 A．取代反应B．消去反应C．水解反应D．还原反应 8．某有机物的氧化产物是甲，还原产物是乙，甲和乙都能与钠反应放出H2，甲和乙反应生成丙，甲和丙都能发生银镜反应。该有机物是 A．甲醛B．乙醛C．甲酸D．甲醇 9．由a g乙酸、b g葡萄糖和c g尿素〔CO、NH2 、2 〕组成的混合物150 g，在一定条件下完全燃烧生成90 g水，则a、b、c的比值为( ) A．1、1、1 B．1、3、1 C．任意比D．无法计算 10．常温常压下，将10ml某气态烃与35m1O2混合点燃。充分反应后恢复到原来状态，剩余气体25ml、反应中O2足量，该烃可能为 A．C3H6B．CH4C．C3H8D．C2H6 11．0.1 mol纯净物R完全燃烧消耗0.75 mol O2，只生成0.5 mol CO2、0.5 mol H2O和0.1 mol HCl，则R可能的结构有(不考虑立体异构) () A．6种B．8种C．10种D．12种 12．试计算相同质量的下列物质，燃烧消耗氧气的质量最多的是（） A．氢气B．丙烷C．乙醇D．甲烷 13．下列制取乙醇的反应中，原子经济性最差的是（） A．CH2=CH2+H2O→CH3CH2OH B．CH3CHO+H2→CH3CH2OH C．CH3CH2Br+H2O→CH3CH2OH+HBr D．C6H l2O6→2C2H5OH+2CO2↑ 14．只含C、H、O三种元素的化合物完全燃烧后生成CO2和H2O。某物质的分子组成C x H y O z，取该物质
卤代烃的化学性质及在有机合成中的应用 卤代烃是一类重要的烃的衍生物，它是联系烃和烃的衍生物的桥梁，新的教学大纲规定，要求学生掌握卤代烃的性质，同时卤代烃这一内容又是新教材中新增内容之一，也是高考中的热点内容之一，应加以重视。本文仅对卤代烃的化学性质及其在有机合成中的应用，结合近年来的高考试题加以分析和归纳。 一、卤代烃的化学性质 1．取代反应 由于卤素原子吸引电子能力大，使卤代烃分子中的C—X键具有较强的极性，当C —X键遇到其它极性试剂时，卤素原子就易被其它原子或原子团所取代。 （1）被羟基取代 R—X +H2O R—OH +NaX （2）被烷氧基取代 卤代烃与醇钠作用，卤原子被烷氧基（RO—）取代生成醚。如： CH3Br + CH3CH2ONa→CH3—O—CH2CH3+NaBr （3）被氰基取代 卤代烃与氰化物的醇溶液共热，卤原子被氰基所取代生成腈，如： R—X +NaCN RCN+ NaX 生成的腈分子比原来的卤代烃分子增加了一个碳原子，这是有机合成中增长碳链的一种方法。 2．消去反应 卤代烃在碱的醇溶液中加热，可消去一个卤化氢分子，生成不饱和烃。如： RCH2CH2—X+KOH RCH = CH2 +KX +H2O 3．与金属反应 卤代烃能与多种金属作用，生成金属有机化合物，其中格氏试剂是金属有机化合物中最重要的一类化合物，是有机合成中非常重要的试剂之一，它是卤代烷在乙醚中与金属镁作用，生成的有机镁化合物，再与活泼的卤代烃反应，生成更长碳链的烃。 RX +Mg RMgX CH2=CHCH2Cl+RMgCl →CH2=CHCH2R +MgCl2 卤代烷与金属钠反应可生成烷烃，利用此反应可制备高级烷烃。 2RBr +2Na →R—R +2NaBr 二、卤代烃在有机合成中的应用 1．烃与卤代之间的转化 例1．（2002·广东卷）卤代烃在碱性醇溶液中能发生消去反应。例如 该反应式也可表示为 下面是八个有机化合物的转换关系
光催化在有机合成中的应用 沈晓峰150110113 化学师范10 摘要21世纪, 化学研究的一个主要目标是发展一种高效能技术, 用于取代那些对环境 有害的耗能过程。在光催化的有机合成中，通过优化反应环境可以实现对某种目标产物的高选择性, 从而为有机合成提供了一种绿色、节能的途径, 成为21世纪最具潜力的绿色有机化学技术。 1.引言1972 年, Fujishima和Honda[1]发现TiO2单晶电极能够在光照条件下将水分解为 氢气和氧气, 光催化技术的序幕由此揭开. 光催化领域的开拓瞬时点燃了科研工作者们对这一崭新领域的研究热情. 随着研究工作的深入开展, 人们的目光不再局限于光解水制氢这一体系, 而是投向了更广阔的天地. 在过去的近四十年里, 有关光催化的研究报道如雨后春笋般涌现出来。目前, 大多数的研究工作主要集中于降解水和空气中污染物等环境治理和改善方面, 太阳能的转化以及界面电子转移等电化学过程上。尽管如此, 将光催化用于特定的有机化合物的合成等方面已经得到了越来越多的关注。众所周知, 传统的有机合成不仅步骤繁琐, 而且所使用的氧化剂通常是一些具有毒性或者腐蚀性的强氧化剂。光催化反应将太阳光引入有机合成体系,无论从节能的角度还是环保的角度, 都无疑是一个重大的突破, 主要原因有以下三点: (1)太阳能是一种完全可再生的资源; (2)光化学激发所需要的条件比热催化所要求的条件要温和得多; (3)光化学激发为人们设计出更短的反应历程提供条件, 从而将副反应的发生减小到最小程度。 2.光催化原理光催化是光化学和催化科学的交叉点，一般是指在催化剂参与下的光化学反应。半导体材料之所以具有光催化特性，是由它的能带结构所决定。半导体的晶粒内含有能带结构，其能带结构通常由一个充满电子的低能价带（HD<8351KD3=，RS）和一个空的高能导带（E93=7E5693KD3=，>S）构成，价带和导带之间由禁带分开，该区域的大小称为禁带宽度，其能差为带隙能，半导体的带隙能一般为"+!!(+"8R。当用能量等于或大于带隙能的光照射催化剂时，价带上的电子被激发，越过禁带进入导带，同时在价带上产生相应的空穴，即生成电子／空穴对。由于半导体能带的不连续性，电子和空穴的寿命较长，在电场作用下或通过扩散的方式运动，与吸附在催化剂粒子表面上的物质发生氧化还原反应，或者被表面晶格缺陷俘获。空穴和电子在催化剂内部或表面也可能直接复合［0］。因此半导体光催化关键步骤是：催化剂的光激发，光生电子和空穴的迁移和俘获，光生电子和空穴与吸附之间表面电荷迁移以及电子和空穴的体内或表面复合［%］。光催化反应的量子效率低是其难以实用化最为关键的因素。光催化反应的量子效率取决于电子和空穴的复合几率，而电子和空穴的复合过程则主要取决于两个因素：电子和空穴在催化剂表面的俘获过程；表面电荷的迁移过程。 非半导体光催化的过程更为复杂，以金属有机物催化剂为例，主要包括激发活化、配位络合、能量传递和电子传递。激发活化是指吸收光子能量后克服催化剂和反应物形成的活化能垒的过程，根据激发状态可将光催化分成多种类型，如反应物被光激发后在催化剂作用下引起的催化反应、由激发的催化剂所引起的催化反应等。配位络合对光催化是极有利的，反应底物络合于催化剂分子的空配位上形成络合物，能量传递与电子传递从分子间方式变为 分子内传递，减少了激发能的损失，提高了传递效率。光催化反应中，由于分子间的碰撞而