电化学反应

        电化学简介:

        有机电化学合成(organic electrochemical synthesis),亦称有机电解合成或有机电合成。是通过电化学来进行有机合成的技术,使用有机分子或催化媒质在电与溶液界面上从而进行传递电荷、电能与化学能相互转化实现键与键之间断裂和形成。其相对于传统的有机合成技术,具有能量效率高、不污染环境等特点。有机电化学合成工艺作为一种绿色有效的化学合成方法,逐渐受到人们的重视。

         有机点合成相对于传统的有机合成具有显著的优势:

         1. 电化学反应是通过反应物在电极上得失电子实现的,原则上不使用其他任何试剂,可大大减少物质消耗,从而减少环境污染。

         2. 电化学选择性强,副反应的减少使得其产物纯度和收率均较高,减少了后处理分离提纯工作。

         3. 控制电极电位即可控制副产品的生成量,使之达到低限度,且产品附加值高。

         4. 反应对设备装置要求不高,容易实现自动化。虽然电解装置的设备费和电力费所占比例较高,但比起传统化学法复杂的反应操作和供需来说,还是利大于弊。

         5. 反应要求不苛刻,一般常温常压即可进行,一般不需要加热冷却。

         6. 在阳极室和阴极室分别可得到理想的产品。

         7. 工艺流程简单,反应便于控制。

         8. 电合成装置具有通用性,在同一电解槽中可进行多种合成反应,在多品种生产中有利于缩短合成工艺;

         9. 电解法显著的减轻传统化学法常常出现的副产品处理和由此伴随而来的环境保护问题。

         10. 可以合成一些通常的方法难以合成的化学品。

        有机电化学合成,通过电极上的电子得失来完成反应,因此需满足以下三个基本条件:

         1. 持续稳定供电的直流电源;

         2. 满足电子转移的电极;

         3. 可完成电子转移的介质。

        其中电极对整个电解合成反应途径和选择性都有很大的影响。因此有关电极材料的研究也是近年来有机电合成研究的热点。它既是电化学过程中的催化剂,亦是电极反应进行的场所。

        有机电化学电极反应通常由以下步骤组成:

         1. 反应物自溶液体相向电极表面区域传递,这一步骤称为液相传质步骤;

         2. 反应物在电极表面或临近电极表面的液层中进行某种转化,例如表面吸附或发生化学反应;

         3. 在“电极/溶液”界面上的电子传递,生成产物,这一步骤称为电化学步骤或电子转移步骤;

         4. 产物在电极表面或表面附近的液层中进行某种转化,例如表面脱附或发生生化学反应;

         5. 产物自电极表面向溶液体相中传递。

        任何一个有机反应的电极过程都包括1、3、5三步,有些还包括步骤2、4步,或其中一步。

        有机电化学合成是一种绿色的有机合成技术,在国外有很大的进展。利用有机电解合成技术可以解决多种有机产品的制备。由于有机电解合成具有污染少(甚至无污染)、产物收率和纯度高、工艺流程较短、反应条件温和等优点。近年来,世界工业先进国家有机电解合成的发展非常迅速,目前已有上百种有机化学产品通过电化学合成实现了工业化生产或中试阶段。有机电解合成工业已引起人们足够重视,并在高科技领域及绿色化学中逐渐应用。


【返回】