Химический синтез это кратко

Обновлено: 05.07.2024

В химия, химический синтез искусственное исполнение полезных химические реакции получить один или несколько продукты. [1] Это происходит физический и химические манипуляции, обычно включающие одну или несколько реакций. В современном лаборатория использует, процесс воспроизводимый и надежный.

Химический синтез включает в себя один или несколько соединения (известный как реагенты или реагенты), которая подвергнется трансформации при определенных условиях. Различные типы реакций могут применяться для создания желаемого продукта. Это требует смешивания соединений в реакционном сосуде, таком как химический реактор или простой круглодонная колба. Многие реакции требуют некоторой формы отработка или процедура очистки для выделения конечного продукта. [1]

Количество продукта, полученного в результате химического синтеза, известно как выход реакции. Обычно химический выход выражается как масса в граммы (в лабораторных условиях) или в процентах от общего теоретического количества продукта, которое может быть произведено на основе ограничивающий реагент. А побочная реакция происходит нежелательная химическая реакция, которая снижает выход желаемого продукта. Слово синтез впервые был использован химиком Герман Кольбе. [2]

Содержание

Стратегии

В химическом синтезе существует множество стратегий, которые выходят за рамки преобразования реагент A для реакции продукта B за одну стадию. В многоступенчатый синтез, химическое соединение синтезируется посредством серии индивидуальных химических реакций, каждая из которых имеет свою собственную обработку. [3] Например, лабораторный синтез парацетамол может состоять из трех отдельных синтетических этапов. В каскадные реакции в одном реагенте происходят множественные химические превращения, в многокомпонентные реакции до 11 различных реагентов образуют один продукт реакции и в телескопический синтез один реагент претерпевает множественные превращения без выделения промежуточных продуктов.

Органический синтез

Органический синтез это особая отрасль химического синтеза, связанная с синтезом органические соединения.В полный синтез Для синтеза сложного продукта может потребоваться несколько шагов, чтобы синтезировать интересующий продукт, и непомерно много времени. Умение в органическом синтезе ценится среди химиков, а синтез исключительно ценных или сложных соединений завоевал признание таких химиков, как Роберт Бернс Вудворд то Нобелевская премия по химии. Если химический синтез начинается с основных лабораторных соединений, это считается чисто синтетическим процессом. Если он начинается с продукта, выделенного из растений или животных, а затем переходит к новым соединениям, синтез описывается как полусинтетический обработать.

Неорганический синтез

Неорганический синтез и металлоорганический синтез применяются для получения соединений со значительным содержанием неорганических соединений. Показательным примером является приготовление противоопухолевого препарата. цисплатин от тетрахлороплатинат калия. [4]

СИ́НТЕЗ ХИМИ́ЧЕСКИЙ, це­ле­на­прав­лен­ное по­лу­че­ние слож­ных хи­мич. со­еди­не­ний (про­дук­тов) из бо­лее про­стых веществ (реа­ген­тов) с по­мо­щью хи­мич. ре­ак­ций и их со­че­та­ния с ме­ха­нич. опе­ра­ция­ми и фи­зич. ак­ти­ви­ро­ва­ни­ем; ос­но­ва хи­ми­че­ской тех­но­ло­гии . С. х. под­раз­де­ля­ет­ся на ор­га­нич., не­ор­га­нич. и био­хи­мич.; про­во­дит­ся в вод­ных или ор­га­нич. рас­тво­рах, в га­зо­вых или твёр­дых фа­зах, в ге­те­ро­ген­ных сис­те­мах; вклю­ча­ет опе­ра­ции сме­ше­ния реа­ген­тов, вы­дер­жи­ва­ния сме­си в оп­ре­де­лён­ных по­сто­ян­ных или пе­ре­мен­ных ус­ло­ви­ях (кон­цен­тра­ция или пар­ци­аль­ное дав­ле­ние реа­ген­тов, темп-ра, об­щее дав­ле­ние, ки­слот­ность сре­ды и др.), вы­де­ле­ния и очи­ст­ки про­ме­жу­точ­ных ве­ществ и про­дук­тов. Ес­ли це­ле­вым про­дук­том яв­ля­ет­ся про­ме­жу­точ­ное ве­ще­ст­во ре­ак­ции, С. х. мо­жет вклю­чать опе­ра­ции за­ка­ли­ва­ния пу­тём бы­ст­ро­го ох­ла­ж­де­ния сме­си, им­мо­би­ли­за­ции на но­си­те­ле, за­мед­ле­ния ре­ак­ции вве­де­ни­ем до­пол­нит. реа­ген­тов. С. х. мо­жет быть пря­мым (ли­ней­ным, ди­вер­гент­ным) или кон­вер­гент­ным. Пря­мой С. х. со­сто­ит из ря­да по­сле­до­ва­тель­ных ста­дий пре­вра­ще­ния с пе­ре­хо­дом про­ме­жу­точ­ных про­дук­тов ка­ж­дой пре­ды­ду­щей ста­дии на по­сле­дую­щую. Кон­вер­гент­ный С. х. вклю­ча­ет взаи­мо­дей­ст­вие ме­ж­ду со­бой про­ме­жу­точ­ных про­дук­тов разл. не свя­зан­ных ме­ж­ду со­бой и не­по­сле­до­ва­тель­ных ста­дий пре­вра­ще­ния и пре­сле­ду­ет цель по­вы­ше­ния вы­хо­да про­дук­тов. Раз­ра­бот­ка ме­то­да С. х. вклю­ча­ет ста­дии оп­ро­бо­ва­ния, оп­ти­ми­за­ции, оп­ре­де­ле­ния ог­ра­ни­че­ний.

Связанные понятия

Органи́ческий си́нтез — раздел органической химии и технологии, изучающий различные аспекты (способы, методики, идентификация, аппаратура и др.) получения органических соединений, материалов и изделий, а также сам процесс получения веществ.

Фуран (оксол-2,4-диен) — органическое соединение с формулой C4H4O. Пятичленный гетероцикл с одним атомом кислорода. Представляет собой бесцветную жидкость с характерным запахом, напоминающим хлороформ. Родоначальник большой группы органических соединений, многие из которых имеют практическое значение, например фурфурол, тетрагидрофуран, α-метилфуран.

Уретаны (карбаматы) — соединения общей формулы R'R''NCOOR, где R' и R'' — H, Alk, Ar; R — Alk, Ar. Уретаны являются эфирами неустойчивой карбаминовой кислоты H2NCOOH и её N-замещённых производных, в первоначальном значении уретанами именовались этилкарбаматы, однако в настоящее время термины уретаны и карбаматы синонимичны.

Пирролидин (азолидин, тетрагидропиррол, тетраметиленимин) — органическое соединение класса гетероциклов, имеющее брутто формулу C4H9N. Его можно рассматривать как циклический амин с четырьмя атомами углерода в цикле.

Хиноны — полностью сопряжённые циклогексадиеноны и их аннелированные аналоги. Существуют два класса хинонов: пара-хиноны с пара-расположением карбонильных групп (1,4-хиноны) и орто-хиноны с орто-расположением карбонильных групп (1,2-хиноны). Благодаря способности к обратимому восстановлению до двухатомных фенолов некоторые производные пара-хинонов участвуют в процессах биологического окисления в качестве коферментов ряда оксидоредуктаз.

Упоминания в литературе

3) биосинтез сложных веществ, таких как белки, антибиотики, антигены, антитела и иное, значительно экономичнее и технологически доступнее, чем химический синтез ;

Авторами самой знаменитой статьи, описавшей механизм синтеза химических элементов в звездах, были четверо ученых: Маргарет Бербидж, Джеффри Бербидж, Уильям Фаулер и Фред Хойл. Эту статью часто называют по инициалам авторов “B2FH” (“бэ-квадрат-эф-аш”). Инициатором исследования был астрофизик Хойл: именно он первым догадался, что в звездах может синтезироваться не только гелий, но и углерод. Благодаря Хойлу в работу включились сперва профессиональный физик-ядерщик Фаулер (поначалу он был настроен скептически, но Хойл его переубедил), а потом астрономы Бербиджи. В сети легко найти замечательную фотографию, на которой все четверо отмечают 60-й день рождения старшего из них – Фаулера, а последний радуется действующей модели паровоза, которую ему подарили коллеги.

Связанные понятия (продолжение)

Алкилирование — введение алкильного заместителя в молекулу органического соединения. Типичными алкилирующими агентами являются алкилгалогениды, алкены, эпоксисоединения, спирты, реже альдегиды, кетоны, эфиры, сульфиды, диазоалканы. Катализаторами алкилирования являются минеральные кислоты, кислоты Льюиса а также цеолиты.

Гликолевая кислота (гидроксиуксусная кислота, гидроксиэтановая кислота) HOOC-CH2-OH — простейшая гидроксикислота. Бесцветные кристаллы с запахом жженого сахара. Соли и анионы гликолевой кислоты называются.

Порфирины — природные и синтетические тетрапиррольные соединения, формально — производные порфина, макроцикла, образованного четырьмя пиррольными ядрами, соединенными по α-положениям четырьмя метиновыми группами.

Оксикислоты (оксикарбоновые кислоты или гидроксикислоты) — карбоновые кислоты, в которых одновременно содержатся карбоксильная и гидроксильная группы, например молочная кислота: СН3–СН(ОН)–СООН. Оксикислоты проявляют все свойства, характерные для кислот (диссоциация, образование солей, сложных эфиров и т. д.), и свойства, характерные для спиртов (окисление, образование простых эфиров и т. д.).

Антраце́н — бесцветные кристаллы, tпл 218° C. Нерастворим в воде, растворим в ацетонитриле и ацетоне, при нагревании растворим в бензоле.

Резорцин (резорцинол, 1,3-дигидроксибензол, мета-дигидроксибензол) — органическое соединение c химической формулой С6H4(OH)2, двухатомный фенол. Бесцветные кристаллы со специфическим запахом. Изомерен пирокатехину и гидрохинону, отличаясь от них лишь относительным расположением гидроксильных групп.

Антраниловая кислота (лат. Acidum anthranilicum) — ароматическая аминокислота. Производные антраниловой кислоты применяются в производстве красителей и синтетических душистых веществ.

Ами́д на́трия — неорганическое вещество с формулой NaNH2, производное аммиака. Представляет собой твёрдое вещество, которое реагирует с водой. Применяется в органическом синтезе.

Нафтали́н бицикло--дека-1,3,5,7,9-пентаен С10Н8 — твердое кристаллическое вещество с характерным запахом. В воде не растворяется, но хорошо растворим в бензоле, эфире, спирте, хлороформе.

Сульфирование (органических соединений) — введение сульфогруппы (—SO3H) в органические соединения с образованием связи S-С.

Нитросоединения — органические соединения, содержащие одну или несколько нитрогрупп —NO2. Под нитросоединениями обычно подразумевают C-нитросоединения, в которых нитрогруппа связана с атомом углерода (нитроалканы, нитроалкены, нитроарены). O-нитросоединения и N-нитросоединения выделяют в отдельные классы — нитроэфиры (органические нитраты) и нитрамины.

Дегидри́рование — реакция отщепления водорода от молекулы органического соединения. Является обратимой, обратная реакция — гидрирование. Смещению равновесия в сторону дегидрирования способствует повышение температуры и понижение давления, в том числе разбавление реакционной смеси. Катализаторами реакции гидрирование — дегидрирование являются металлы 8Б и 1Б подгрупп (никель, платина, палладий, медь, серебро) и полупроводниковые оксиды (Fe2O3, Cr2O3, ZnO, MoO3).

Хиноли́н (бензопиридин) — органическое соединение гетероциклического ряда. Применяют как растворитель для серы, фосфора и др., для синтеза органических красителей. Производные хинолина используют в медицине (плазмоцид, хинин).

Поликонденсация — процесс синтеза полимеров из полифункциональных (чаще всего бифункциональных) соединений, обычно сопровождающийся выделением низкомолекулярных побочных продуктов (воды, спиртов и т. п.) при взаимодействии функциональных групп.

Имидазол — органическое соединение класса гетероциклов, пятичленный цикл с двумя атомами азота и тремя атомами углерода в цикле, изомерен пиразолу.

Реа́кция конденса́ции — исторически сложившееся название некоторых реакций с различными механизмами в органической химии. В более узком значении под реакцией конденсации понимают взаимодействие двух и более органических соединений, проходящее с образованием новой межуглеродной связи вида C—C.

Циклопропа́н (триметилен) — химическое соединение с формулой C3H6, простейший углеводород алициклического (карбоциклического) ряда; относится к циклоалканам и является их первым членом гомологического ряда.

Монохлоруксусная кислота CH2ClCOOH — уксусная кислота, в которой один атом водорода метильной группы замещён на атом хлора, бесцветные кристаллы.

Пиррол — ароматический пятичленный азотистый гетероцикл, обладает слабыми кислотными свойствами. Содержится в костном масле (которое получают при сухой перегонке костей), а также в каменноугольной смоле. Пиррольные кольца входят в состав порфиринов — хлорофилла растений, гема гемоглобинов и цитохромов и ряда других биологически важных соединений.

Меченые атомы (изотопные индикаторы) — изотопы, по своим свойствам (радиоактивности, атомной массе) отличающиеся от других изотопов данного элемента, которые добавляют к химическому соединению или смеси, где находится исследуемый элемент. Поведение меченых атомов характеризует поведение элемента в исследуемом процессе. В качестве меченых атомов используют как стабильные (устойчивые) изотопы, так и радиоактивные (неустойчивые) изотопы. Для регистрации радиоактивных меченых атомов применяют счетчики.

Хлораль (трихлорацетальдегид, трихлоруксусный альдегид) — органическое соединение, принадлежащее к классу альдегидов, соответствующее трихлоруксусной кислоте; бесцветная жидкость со специфическим резким запахом, растворим в органических растворителях и нерастворим в воде. Впервые получен в 1832 г. Юстусом Либихом при хлорировании этанола,.

Пирокатехи́н (1,2-дигидроксибензол) — органическое соединение, двухатомный фенол, имеющий химическую формулу С6Н4(ОН)2. Один из трёх возможных изомеров дигидроксибензола, два других — гидрохинон и резорцин. Выглядит как бесцветные кристаллы с запахом фенола. Сильный восстановитель.

Ароматические соединения (арены) — циклические органические соединения, которые имеют в своём составе ароматическую систему. Основными отличительными свойствами являются повышенная устойчивость ароматической системы и, несмотря на ненасыщенность, склонность к реакциям замещения, а не присоединения.

Ионообменные смолы — синтетические органические иониты — высокомолекулярные синтетические соединения с трехмерной гелевой и макропористой структурой, которые содержат функциональные группы кислотной или основной природы, способные к реакциям ионного обмена.

Диэтиламин — вторичный амин, производное аммиака, в молекуле которого два атома водорода замещены этильными радикалами.

Омыление — гидролиз сложного эфира с образованием спирта и кислоты (или её соли, когда для омыления берут раствор щёлочи).

Фосфины — фосфорорганические соединения, производные фосфина, в которых атомы водорода замещены одним (RPH2 - первичные фосфины), двумя (PHR2 - вторичные фосфины) или тремя (PR3 - третичные фосфины) углеводородными радикалами.

Азолы — пятичленные гетероциклы, имеющие в цикле не менее двух гетероатомов, один из которых атом азота, а также би- и полициклические соединения, включающие азольный цикл.

Ацетаты — соли и эфиры уксусной кислоты. Соли — кристаллические продукты, хорошо растворимые в воде; эфиры — летучие жидкости с фруктовым и цветочным запахом. Ацетаты применяют как растворители для лаков, смол, в производстве целлулоида, в парфюмерии и пищeвой промышленности.

Аллиловый спирт (пропен-2-ол-1) — кислородосодержащее органическое вещество, относящееся к классу непредельных (ненасыщенных) спиртов.

Крезолы (метилфенолы, гидрокситолуолы) — Существуют орто-, мета- и пара-изомеры — бесцветные кристаллы или жидкости. Крезолы хорошо растворимы в этаноле, диэтиловом эфире, бензоле, хлороформе, ацетоне; растворимы в воде, растворах щелочей (с образованием солей-крезолятов). Подобно фенолу, крезолы — слабые кислоты.

Рацемат — эквимолярная смесь двух энантиомеров. Рацематы не обладают оптической активностью, а также отличаются по свойствам от индивидуальных энантиомеров. Являются продуктами нестереоселективных реакций.

Адипи́новая кислота́ (гександио́вая кислота) НООС(СН2)4СООН — двухосновная предельная карбоновая кислота. Обладает всеми химическими свойствами, характерными для карбоновых кислот.

Акролеин (лат. acris — острый, едкий + oleum — масло) (пропеналь) — H2C=CH-CHO, альдегид акриловой кислоты, простейший ненасыщенный альдегид. Бесцветная легколетучая слезоточивая жидкость с резким запахом, сильный лакриматор.

Хими́ческое соедине́ние — сложное вещество, состоящее из химически связанных атомов двух или более элементов (гетероядерные молекулы). Некоторые простые вещества также могут рассматриваться как химические соединения, если их молекулы состоят из атомов, соединённых ковалентной связью (азот, кислород, иод, бром, хлор, фтор, предположительно астат).

Ацетофенон (метилфенилкетон, C6H5COCH3) — химическое соединение из класса жирноароматических кетонов.

Циангидрины (α-гидроксинитрилы, нитрилы α-оксикислот) — соединения, содержащие нитрильную и гидроксильную группы при одном углеродном атоме, формально — продукты присоединения синильной кислоты к альдегидам и кетонам.

Синтез химический

С и нтез хим и ческий, целенаправленное получение сложных веществ из более простых, основывающееся на знании молекулярного строения и реакционной способности последних. Обычно под синтезом подразумевается последовательность нескольких химических процессов (стадий).

В раннем периоде развития химии синтез химический осуществлялся главным образом для неорганических соединений и носил случайный характер. Синтетическое получение сложных веществ стало возможным лишь после того, как были накоплены сведения об их составе и свойствах с развитием методов органического и физико-химического анализа. Принципиальное значение имели первые синтезы органических веществ — щавелевой кислоты и мочевины, осуществленные Ф. Вёлером в 1824 и 1828 (см. Органическая химия). Попытки синтеза аналогов сложных природных соединений, предпринятые в середине 19 в., когда стройной теории строения органических соединений не существовало, показали лишь принципиальную возможность синтеза таких веществ, как жиры (П. Э. М. Бертло) и углеводы (А. М. Бутлеров). Позднее уже на теоретической основе (см. Химического строения теория) были синтезированы индиго, камфора и другие сравнительно простые соединения, а также более сложные — некоторые углеводы, аминокислоты и пептиды. Начиная с 20-х гг. 20 в. плодотворное влияние на методологию синтеза химического оказали работы Р. Робинсона по получению ряда сложных молекул путями, имитирующими пути их образования в природе. С конца 30-х гг. наблюдается бурное развитие синтеза химического вначале в области стероидов, алкалоидов и витаминов, а затем в области изопреноидов, антибиотиков, полисахаридов, пептидов и нуклеиновых кислот. В 40—60-х гг. существенный вклад в развитие тонкого органического синтеза внёс Р. Б. Вудворд, осуществивший синтез ряда важных природных соединений (хинин, кортизон, хлорофилл, тетрациклин, витамин В 12 и др.). Примером больших успехов синтеза химического может служить также первый полный синтез гена аланиновой транспортной рибонуклеиновой кислоты (из дрожжей), осуществленный в 1970 Х. Г. Кораной с сотрудниками.

Разработка и совершенствование синтетических методов позволили получать многие важные химические продукты в промышленных масштабах. В неорганической химии — это синтезы азотной кислоты, аммиака, серной кислоты, соды, различных комплексных и других соединений. Налажено многотоннажное производство органических веществ, используемых в различных отраслях химической промышленности (см. Основной органический синтез), а также продуктов тонкого органического синтеза (гормонов, витаминов).

Лит.: Реутов О. А., Органический синтез, 3 изд., М., 1954; Перспективы развития органической химии, пер. с англ. и нем., под ред. А. Тодда, М., 1959; Крам Д., Хеммонд Дж., Органическая химия, пер. с англ., М., 1964. См. также лит. при статьях, ссылки на которые даны в тексте.

Читайте также: