随着社会不断进步，如何使化学在创造物质财富的同时保护人类赖以生存的环境，确保人身健康和安全，实现可持续发展已成为无法回避的问题，这也是对化学工作者提出的严峻挑战。为此，化学家在20世纪90年代初，提出了与传统的治理污染完全不同的“绿色化学”的概念，即如何从源头上减少、甚至消除污染的产生，因此要求任何一个化学活动，包括化学原料的使用、化学和化工过程以及最终的产品，对人类的健康和环境都应该是友好的。近20年来，绿色化学得到了飞速的发展，已成为一个多学科交叉的新的研究领域，是“科技引领可持续发展”的重要内容。其中，符合“绿色化学”基本原理和目标的“绿色有机合成化学”的发展尤为引人关注。最近，Chemical Reviews，Accounts of Chemical Research等国际著名期刊相继以“绿色化学”为主题出版了专辑。
       近年来，随着国家对绿色化学的日益重视，我国绿色有机合成化学领域的专家学者在包括不对称催化反应在内的高选择性及原子经济性有机反应、惰性化学键如C-H的活化及反应、均相催化剂的负载化以及绿色介质中的合成反应等研究方面取得了长足的进展，并在某些方面达到了国际领先的水平，在清洁的有机合成工艺及技术开发方面也显示了很好的发展势头。受《化学进展》编委会的委托，我们组编了这期“绿色有机合成化学”专辑。一方面是为了及时总结绿色有机合成化学研究领域的最新成就和发展趋势，另一方面也尽量全面反映我国科学家在这一领域已经取得的具有特色的研究成果以及面临的挑战，以期为推动我国绿色化学研究向更高和更深层次发展起到积极作用。
       本专辑涵盖了绿色有机合成化学的多个方面，诸如水、离子液体和超临界流体等非传统反应介质中的有机催化反应；金属配合物、有机小分子和酶催化的不对称合成；基于C-H键活化的C-C键偶联反应；有机、无机及其杂化体负载的均相催化剂；环境友好的聚合反应以及绿色介质离子液体的应用等。这些内容体现了绿色化学关于有机合成反应的“原子经济性”、“催化性试剂优于当量性试剂”、“尽量避免不必要的衍生化步骤”、“尽量使用无毒的辅助物质”和“采用无毒或低毒的反应底物”等原则。既对当前绿色化学研究的一些热点问题及重要进展进行了讨论、总结和展望，也基本能够反映我国目前在这一领域的工作特色和主流发展趋势。
       参与本专辑撰写的作者都是在有机合成化学一线长期从事相关研究工作的专家，尽管他们工作十分繁忙，但都尽心尽力地在很短的时间内完成了撰写任务。本专辑是所有参与作者的辛勤劳动和共同努力的结果，在此向所有的作者及期刊编辑部的辛勤工作表示衷心感谢。同时，受编者学识所限，在本专辑的组稿和编写过程中可能出现的一些差错，我们深感歉意，望读者不吝赐教。

                                                                                                                                                      范青华 王东
                                                                                                                                                    2010年6月于北京

“水上”有机反应的发展是水相绿色合成反应研究领域中的一个突破。体系的非均相性质是“水上”反应的基本特征。水不仅是重要的绿色的反应介质，在大多数“水上”有机反应中都能观察到水对反应的速度和选择性有明显的提升作用。采用“水上”反应的条件，可以使反应的规模扩大，有利于产物的分离、纯化。本文以反应的类型分类综述了近年来有关“水上”有机反应研究的进展，以及在绿色有机合成中的应用。

手性醇和胺是重要的精细化学品，不对称转移氢化是获得这类手性化合物有效、实用的途径之一。在众多的催化剂中，Noyori等发展的手性二胺与过渡金属钌TsDPEN-Ru（TsDPEN = 1，2—二苯基乙二胺）络合物是最有效的催化剂。近年来，随着化学家对绿色化学的日益重视，水作为绿色溶剂被广泛地用作为不对称催化转移氢化的反应介质，具有很高的反应活性、对映选择性和化学选择性。本文综述近年来应用未经修饰和修饰的手性二胺配体与过渡金属钌[(cymene)RuCl₂]₂、铑[(Cp*)RhCl₂]₂和铱[(Cp*)IrCl_2]2的络合物催化的水相中酮、亚胺和活化烯烃的不对称转移氢化的研究进展。

对价格昂贵的手性催化剂进行回收和重复利用是目前不对称催化领域面临的难题之一，受到学术界和工业界的共同关注。化学家们已经尝试了许多方法，其中使用离子液体来替代常规有机溶剂使催化剂得到分离和重新使用已经引起他们极大的兴趣。本文综述了近年来在离子液体中进行不对称催化反应的研究进展，对离子液体中过渡金属和有机小分子催化的各种反应进行重点介绍，强调了离子液体不但在催化剂回收方面有独特优势，而且在许多反应中能够提高催化效率。

本文主要介绍了超临界近5年来超临界二氧化碳中的有机反应研究的最新进展，包括加氢反应、氧化反应、羰基化反应、碳碳键形成反应、酯化反应和酶催化反应的研究现状；同时，还介绍了超临界二氧化碳作为反应底物用于合成碳酸酯和氨基甲酸酯的研究进展；并对未来的发展进行了展望。

绿色化学是化学发展的必然趋势。有效利用绿色溶剂是绿色化学的重要内容。CO₂和H₂O混合体系是具有许多特点的绿色反应介质，可以用于不同化学反应，特别是弱酸催化的反应，从而替代传统的有机和无机酸。本文讨论了在CO₂/H₂O体系的酸性随温度和压力的变化，综述了在CO₂/H₂O混合绿色介质中有机化学反应研究进展，这些反应包括脱水反应、烷基化反应、香茅醛环化反应、重氮化反应、多元醇转化为环醚的反应、溴氮化反应、芳硝基化合物选择性还原、多糖水解反应、生物质转化反应、环氧丙烷水解反应、脱羧反应、醇氧化反应、对映选择氧化反应以及酮不对称还原；最后对CO₂/H₂O体系在化学反应中应用的发展趋势进行了探讨。

本文以作者在温控水/有机两相及温控非水液/液两相催化领域的研究工作为主线，对这一领域的研究进展作一评述，重点是环绕经典水/有机两相催化体系存在“应用范围受底物水溶性限制”的根本问题展开。特别是对“温控相转移催化”作了较为详细的介绍，同时，按体系介质不同，对氟两相体系、PEG两相体系、离子液体两相体系等非水液/液两相体系以及温控相分离催化分别作了阐述。

本文综述了近年来在无溶剂条件下进行的一些不对称催化反应的进展， 着重介绍了无溶剂条件下的不对称Aldol反应、环氧化合物不对称开环反应、外消旋环氧化合物的拆分、不对称Diels-Alder反应、金属有机试剂对醛酮的不对称加成反应、不对称氢化反应、不对称氢甲酰化反应、不对称烯烃复分解反应、不对称Michael加成反应、不对称氧化反应、不对称Friedel-Crafts反应等， 同时展望了无溶剂不对称催化反应的研究前景。

过渡金属催化的不对称环异构化反应催化活性高、选择性好，被认为是一条符合“原子经济性”的合成途径。近年来，该领域取得了长足的进步，成为构建高官能团活性的手性碳环与杂环化合物的最有效手段之一。本文比较全面地综述了20年来过渡金属催化的1，n-烯炔类化合物的不对称环异构化反应，并简单介绍了该反应在天然产物的合成过程中的应用。

各种手性三齿席夫碱与金属（钛, 铬, 钒, 铁, 铜, 铝）形成的络合物，在催化醛的硅腈化、Diels-Alder、Aldol、杂ene、硫化物的氧化等不对称反应中具有良好的催化活性和对映选择性；其中一些催化体系已成功的应用于天然产物的全合成中，该研究取得了系统性的研究成果。本文综述了手性三齿席夫碱金属络合物在不对称催化反应中的研究进展，同时，探讨了催化剂结构和反应条件对其催化活性和对映选择性的影响。

手性有机小分子催化是近年来不对称催化领域发展起来的一个研究热点。手性有机小分子催化具有反应条件温和，环境友好，催化剂易于回收利用等优点，符合绿色化学的要求。本文根据手性有机催化剂活化模式的不同，从烯胺催化、亚胺催化、氢键活化、卡宾催化、相转移催化以及光化学等方面对近年来的有机小分子催化的进展，特别是中国学者的工作做一简要评述。重点通过对不同催化体系下催化剂和反应底物之间立体效应和电子效应的考察，发现控制反应立体选择性以及活化惰性底物的规律，进而设计更加高效的手性有机小分子催化剂，完善和拓展有机小分子催化的不对称合成。

由于多组分反应自身所具有的优势及其在新药发现中的应用，多组分反应特别是不对称多组分反应成为一个非常有吸引力的研究领域。本文从非对映选择性和对映选择性控制两个方面对不对称多组分反应的最新研究进展进行了综述。重点介绍了反应中所使用的催化剂体系及有关反应机理。最后提出了不对称多组分反应研究中存在的一些问题，并对其今后的发展方向进行了展望。

腈的对映选择性生物转化反应是合成高光学活性羧酸及其酰胺衍生物的有力手段。 本文介绍了在红球菌AJ270催化下，一系列含三元环结构的腈，包括环丙腈、环氧丙腈和氮杂环丙腈的生物转化反应。提出了腈水合酶和酰胺水解酶酶活中心的假设，即腈水合酶可能位于比较疏散的立体空间环境中，而酰胺水解酶则处于相对深埋的位置且空间大小有限。另外本文还探讨了腈的生物催化反应在天然产物及生物活性分子合成中的应用。

羧酸和羧基功能基团广泛存在于各类有机化合物中。活泼的羧酸衍生物在功能团转换和构建C-C键方面占有十分重要的地位。含羧基的化合物具有价廉且易制备的特点，通过脱羧反应形成新的C-C键为有机合成反应提供了一条新的反应途径。脱羧反应具有高度的选择性并且主要副产物为二氧化碳，因此通过脱羧反应来构筑新的化学键的方法是一种廉价﹑环境友好的合成路线。关于脱羧反应的文献综述已经有很多，本文仅对过去几年中基于脱羧法的C-C键生成反应的研究进展做简单的综述。

近几十年来，钯催化C—H键的选择性官能团化反应已成为有机合成中构建C—C键的重要策略，基本可以分为三类反应模式：C—H键与芳基或烷基卤化物（或拟卤化物）的交叉偶联反应、C—H键之间的交叉脱氢偶联反应、C—H键与金属有机化合物的交叉偶联反应。本文综述了该领域的最新研究进展，介绍了各类反应的特点、优势及在合成中的应用，提出了今后研究和发展的重点及方向。

发现高效高选择性的有机合成反应是有机合成化学研究中一个重要的发展方向。传统的有机合成化学是建立在官能团相互转化基础上的，又称官能团化学。非活泼化学键（如C-H键）的直接官能团化省去了一步甚至多步制备官能团化的反应底物，因此，非活泼化学键活化是提高有机合成反应效率的一个重要发展方向。交叉脱氢偶联（Cross-Dehydrogenative-Coupling，CDC）反应就是直接利用不同反应底物中的C-H键，在氧化条件下，进行脱氢偶联反应形成C-C键。交叉脱氢偶联反应实现了更短的合成路线和更高的原子利用效率，为直接利用简单的原料进行高效的复杂的有机合成任务提供了一种新的思路和手段。

发展可回收和可重复利用的催化剂是过去几十年研究的一个热点，在这篇综述中，我们简要介绍了高分子负载催化剂的设计和合成策略以及这些催化剂在各种不同有机反应中的深入应用。在很多情况下，这一策略显示了它在产物的分离以及昂贵的催化剂的回收和再利用上的显著优点。与没有负载的同类催化剂相比，高分子负载的催化剂可以保持了同样的催化活性。另一方面，发展可控结构，尺寸，外观以及可溶性的线性聚合或树枝状的手性催化剂对于它们在有机合成中的应用都具有非常重要的意义。通过有机，高分子，以及材料化学家的共同努力，这一方法在跨学科间取得了很大的进展，这一发展对于决定载体的选择起到了很大的作用。因此，进一步发展高活性和高对映选择性的催化剂将仍然是这一领域的重要目标和挑战。

均相催化剂的负载化是解决催化剂分离与回收的一条有效途径，也是绿色化学研究的重要内容。可溶性高分子，尤其是树状大分子作为另一类催化剂载体近年来受到了越来越多的关注。通过选择合适的反应介质，可溶性高分子负载催化剂可以在均相条件下催化有机反应，反应结束后通过外加不良溶剂的固/液相分离、温度等调控的液/液相分离以及膜过滤等方法进行催化剂的分离与回收。本文概述了在可溶性高分子负载催化剂研究中取得的新进展，重点介绍了负载手性催化剂在不对称催化反应中的应用。

催化剂的负载和回收再利用是提高其使用效率、降低反应成本和减少金属离子对产物污染的一条有效途径。与传统的负载模式不同, 手性自负载催化剂通过含双或多官能团的手性配体与金属通过自组装形成一类有机-无机聚合物，因此无需使用任何载体，即能够有效地实现手性催化剂的回收和再利用。近年来，手性自负载催化剂作为一种新的负载模式，已经成功地应用于一些非均相催化的不对称反应中。本文概述了手性自负载催化剂的在一些不对称催化反应研究中取得的新进展。

在过去的一二十年里，纳米材料科学的发展主要集中在纳米材料的合成，结构的修饰与表征以及相应的物理性质，而纳米材料在有机反应中的催化还未受到应用的重视。最近具有大的表面积和高反应活性的纳米形态受到广泛的关注。利用晶型的纳米金属粒子作为催化剂在有机合成领域得到了越来越多的应用，本综述主要概括了各种金属纳米粒子在偶联反应中的应用，包括C-C键、C-N键、C-O键和C-S键的形成。

近年来，我们以环境友好、简便快捷、活泼可控、单体普适性强的光活化室温RAFT聚合为主攻目标，针对长波紫外或可见光活化室温RAFT聚合反应特征及其应用展开了深入探讨。研究表明，作为RAFT聚合链转移剂的硫酯化合物具有分别在紫外光和可见光波段的双波段光吸收特征。短波紫外光强吸收，导致硫酯键的光解。然而，可见光波段弱的光吸收则活化其自由基加成产物的断裂反应，加速室温RAFT过程并确保聚合反应的活性特征。高效光引发，可显著缩短RAFT聚合引发期。通过光开关，可实时启动或终止聚合。与常规热聚合不同，室温以下这类聚合反应不存在明显的热活化效应。由此，我们创建了环境友好、单体普适性强、快速可控、通过光开关可实时控制聚合反应启动或终止的光活化室温RAFT聚合，将其成功拓展到太阳光和水溶液聚合体系，并运用于温和条件下新兴水溶性温敏高分子、仿生光响应高分子的快捷可控合成。

离子液体由于具有独特的物理化学性质而成为一种新型的绿色溶剂，近年来成为国际上研究的前沿和热点。它为开发新型绿色工艺、实现传统重污染、高能耗工业过程的升级换代提供了新机遇。本文介绍了离子液体的合成与制备方法，以及离子液体在CO2捕集分离及转化利用、电解/电镀铝、SO2吸收、废水处理以及废旧塑料降解循环利用中的应用，展望了离子液体的发展前景。