《有机合成技术》PPT课件.ppt

9.29.2有机电合成技术有机电合成技术陈红玉、阎世富、潘子翼、吴鹏陈红玉、阎世富、潘子翼、吴鹏9.2.1 电解装置与电解方式电解装置与电解方式 有机电合成最基本的装置包括五部分：直流有机电合成最基本的装置包括五部分：直流电源、电极（阴极和阳极）、电解容器、电压电源、电极（阴极和阳极）、电解容器、电压表和电流表。表和电流表。电极和盛电解液的容器构成电解池，工业电极和盛电解液的容器构成电解池，工业上传统地称为电解槽。上传统地称为电解槽。实验室研究一般选用实验室研究一般选用20A20V的电源；若的电源；若采用导电性差的非水电解液，则需要增大电压采用导电性差的非水电解液，则需要增大电压容量，通常选用容量，通常选用20A100V的电源。工业电的电源。工业电解过程通常采用高电压、大电流的直流整流器解过程通常采用高电压、大电流的直流整流器作为电源。作为电源。恒电位电解恒电位电解电解方式电解方式 恒电流电解恒电流电解 恒电位电解是利用恒电位仪使工作电极电势恒电位电解是利用恒电位仪使工作电极电势恒定的一种电解方式，如图恒定的一种电解方式，如图9-1所示。产物纯所示。产物纯度易分离，实验研究大部分采用此方法。度易分离，实验研究大部分采用此方法。恒电流电解是通过采用恒电流仪来实现的，恒电流电解是通过采用恒电流仪来实现的，工业上通常采用此法。工业上通常采用此法。恒电位电解恒电位电解电解方式电解方式 恒电流电解恒电流电解 恒电位电解是利用恒电位仪使工作电极电势恒电位电解是利用恒电位仪使工作电极电势恒定的一种电解方式，如图恒定的一种电解方式，如图9-1所示。产物纯所示。产物纯度易分离，实验研究大部分采用此方法。度易分离，实验研究大部分采用此方法。恒电流电解是通过采用恒电流仪来实现的，恒电流电解是通过采用恒电流仪来实现的，工业上通常采用此法。工业上通常采用此法。9.2.2 电解槽 电解槽电解池或电化学反应器 一室电解槽电解槽 二室电解槽 若主反应的反应物与产物在辅助电极上不发生反应，则可采用一室电解槽；否则须要用有膜的二室电解槽。实验室常用的几种电解槽9.2.3 电极材料及其修饰电极材料及其修饰 电极材料及其表面性质对电极反应途径、选择性影响很大，不同的电极材料可能导致不同的产物，比如，不通电极材料可影响硝基苯电还原的产物，如图9.3所示。可见电极材料的选择在有机电合成中是非常重要的。电极材料的选择应满足的要求电极材料的选择应满足的要求导电性好导电性好耐腐蚀耐腐蚀优良的化学稳定性和电化学稳定性优良的化学稳定性和电化学稳定性适当的超电势适当的超电势良好的电化学活性和选择性良好的电化学活性和选择性易加工成型，机械强度高易加工成型，机械强度高价格低廉价格低廉9.2.4 隔膜材料隔膜材料在设计电解槽时应尽量采用无隔膜电解槽，这样既可简化电解槽设计，降低设备投资，又可减少阴、阳极间的电阻，达到节能的目的。隔膜具有两种功能：一是使两极液中的反应物与产物不能透过隔膜，以阻止两级液的相互混合；二是可使带电离子或某些带电离子自由通过隔膜，以导通电流。常见的隔膜材料主要分为两大类：非选择性隔膜和选择性隔膜。9.2.5 溶剂和支持电解质溶剂和支持电解质1）溶剂）溶剂选择溶剂的首要条件是对反应物有良好的溶解性，同时要考虑产物要易分离，这对间接电解合成尤为重要。溶剂分为质子型溶剂和非质子型溶剂。非质子型溶剂：水、醇、酸等质子型溶剂：乙腈、N，N-二甲基甲酰胺（DMF）、吡啶等水最经济、无污染、最安全的溶剂乙腈既能溶解很多有机化合物，又能与水混合并且在电极电势为-3.52.4V范围内不发生电解。2）支持电解质）支持电解质大部分溶剂的导电能力较差，因而需要在其中添加一定量的可电离的盐、酸或碱来提高电解液的导电能力，添加的这些可电离的物质称为支持电解质。水选用各种盐、酸或碱作为支持电解质。在非质子型溶剂中常采用LiClO4、LiCl、LiBF4、NaClO4、R4N+X-、R4N+OH-、R4N+ClO4-(R代表烃基、X代表卤素)及磺酸盐等作为支持电解质。在甲醇和乙醇溶剂中常用氢氧化物作为支持电解质另外在选择溶剂和支持电解质时还要考虑其析出电势，以便在电解时只发生有机点合成的主反应，而不发生溶剂或电解质的电解反应。