用電化學方法進行有機化合物合成的學科,電化學、有機合成和化學工程的交叉學科。有機電化學早期的例子可以追溯到科爾貝電解反應

2CH 3COO 絁 C 2H 6+2CO 2+ 2e

  有機電化學合成與一般的有機合成相比,其特點是:通過比較容易調節的電流密度、電勢或改變電極材料就可提高有機反應的速率和選擇性,並且在常溫常壓下進行,而且用電子作為“試劑”去代替會造成環境污染的氧化劑和還原劑,是一種環境友好的潔凈合成,代表瞭化學工業發展的一個方向。20世紀70年代以來,有機電合成在許多國傢得到迅速發展。由於電的價格較高和一次性投資較大等原因,有機電化學合成更適合於產量不大而產值高的精細化工產品或應用現有一般有機合成方法難於生產的產品。

  分類 有機電化學合成可按電極在反應過程中的作用分為直接有機電化學合成和間接有機電化學合成。前者是指有機合成反應直接在電極表面完成,後者是指有機合成反應所需的氧化(還原)劑是通過電化學方法獲得,並可再生循環使用。

  ①直接有機電化學合成。有機電化學合成成功的實例是早在1965年美國孟山都化學公司用丙烯腈電化學合成己二腈。陰極材料是析氫超電勢較高的鉛,其陰極反應: 2CH2═CHCN+2H2O+2e絁 NC(CH2)4CN+2OH 陽極是可降低析氫超電勢的鉛銀合金,其陽極反應:

H 2O絁 2H O 22e 總反應為:  2CH 2═CHCN+ H 2O絁 NC( CH 2) 4CN+ O 2 

  ②間接有機電化學合成。當有機化合物在電極上直接進行電化學反應的速率較慢或電流效率低,或當電極產物選擇性不佳、收率不高,或當反應物在電解溶劑中難以溶解時,就可以考慮間接氧化(還原)法。間接電化學合成是指選用氧化(還原)劑使有機物進行還原(氧化),而氧化(還原)劑分別在陽(陰)極再生,可循環使用。

  進展 一般在隔膜槽中的陽極氧化或陰極還原通常隻進行一個目的反應。近年已有在陽極室和陰極室中同時進行一對氧化和還原的合成,這種兩極同時利用的電化學合成稱為成對電解合成,即用一份電量同時驅動兩個目的反應進行,從而節能。以氨基丙醇和草酸為原料,成對電解制備氨基酸和乙醛酸就是一個很好的例子。反應式如下:

  在20世紀80年代,有機電化學合成引入瞭固體聚合物電解質(SPE)復合電極。在全氟離子交換膜上沉積多孔催化層,使有機電化學合成乃至其他電化學合成將得到進一步改進和發展。化學修飾電極在有機電化學合成中的研究也取得顯著的進展。

  

推薦書目

 TSE-LOK Ho. Distinctive Techniques for Organic Synthesis: A Partical Guard. Singapore: Word Scientific, 1998.