有機電化學合成（organic electrochemical synthesis），又稱有機電解合成，簡稱有機電合成，是用電化學的方法進行有機合成的技術，通過有機分子或催化媒質在“電極/溶液”界面上的電荷傳遞、電能與化學能相互轉化實現舊鍵斷裂和新鍵形成。
基本介紹
- 中文名：有機電化學合成
- 外文名：organic electrochemical synthesis
- 別稱：有機電解合成、有機電合成
研究簡史,基本條件,反應步驟,優點,
研究簡史
早在19世紀初期，諾爾德和歐曼用醇烯溶液進行過電解反應的研究，發現電是一種強有力的氧化劑和還原劑。1834年，法拉第發現電解酸鹽水溶液時，陰極上會析出CO2，並生成烴類化合物，這可以說是在實驗室中最早實現的有機電化學合成。1849年，柯爾貝發現一系列脂肪酸都可以通過電解脫段生成長鏈烴，這即是近代被稱作“柯爾貝反應”的著名有機電解反應，也是最早實現工業化生生產的有機電化學合成。1898年，哈布爾研究了硝基苯的逐步還原問題，提出了控制電極電位的概念，為有機電解過程的系統研究莫定了基礎。但在1940年以前，由於對有機電化學動力學了解甚少，有機電合成只是實驗室中研究的一種製備方法，並未在工業化上邁出步伐。之後，隨著電子裝置以及電極過程動力學研究的發展，加快了有機電化學動力學的研究步伐，各種有機化合物的電解氧化和還原得到廣泛研究，有的還實現了工業化。20世紀60年代中期，美國孟山都公司將丙烯腈電解還原二聚合成己二腈實現了大規模工業化，納爾柯公司實現了四乙基鉛電解合成的工業化生產。這兩項有機電合成項目的成功實施，標誌著現代有機電化學合成的開端，自此以後，世界各國相繼開發了許多有機電化學合成的項目。1996年，有機電化學合成在中國被列為開發精細化工產品的一項高新技術。
基本條件
有機電化學合成基於電解來合成有機化合物，反應通過電極上的電子得失來完成，因此需滿足三個基本條件：
①持續穩定供電的直流電源；
②滿足電子轉移的電極；
③可完成電子轉移的介質。
其中最重要的是電極，它是實施電子轉移的場所，起到反應基底和催化劑的作用。
反應步驟
有機電化學電極反應通常由以下步驟組成：
①反應物自溶液體相向電極表面區域傳遞，這一步驟稱為液相傳質步驟；
②反應物在電極表面或臨近電極表面的液層中進行某種轉化，例如表面吸附或發生化學反應；
③“電極/溶液”界面上的電子傳遞，生成產物，這一步驟稱為電化學步驟或電子轉移步驟；
④產物在電極表面或表面附近的液層中進行某種轉化，例如表面脫附或發生生化學反應；
⑤產物自電極表面向溶液體相中傳遞。
任何一個有機反應的電極過程都包括①、③、⑤三步，有些還包括步驟②、④或其中一步。
一般電極反應途徑優點
有機電化學合成具有很多顯著的優點：避免使用有毒或危險的氧化劑和還原劑，電子是清潔的反應試劑，反應體系中，除了原料和產物，通常不含其他試劑，減少了物質消耗，而且產品易分離、純度高，環境污染小；在電合成過程中，電子轉移和化學反應這兩個過程可同時進行，可以通過控制電極電位來有效和連續改變電極反應速度，減減少副反應，使得目標產物的收率和選擇性較高；反應可在常溫、常壓下進行，一般無需特特殊的加熱和加壓設備，節約了能源，且降低了設備投資；電合成裝置具有通用性，在同一電解槽中可進行多種合成反應，在多品種生產中有利於縮短合成工藝；可以合成一些通常的方法難以合成的化學品（如難以氧化或還原的），幾乎所有類型的有機反應都能夠用電解反應來實現。
