綠色化學(xué)綠色化學(xué)的起源、原則與研究進(jìn)展主要內(nèi)容綠色化學(xué)的起源綠色化學(xué)的十二條原則綠色化學(xué)的研究進(jìn)展綠色化學(xué)的起源綠色化學(xué)的定義綠色化學(xué)產(chǎn)生的三階段傳統(tǒng)化學(xué)的雙重作用二十世紀(jì)化學(xué)領(lǐng)域的成績年代產(chǎn)品名稱作用1913合成氨糧食、果蔬產(chǎn)量提高1941殺蟲劑DDT1928青霉素 人均壽命大大延長1930聚氯乙烯遍及人類的生產(chǎn)、生活的各個方面1938尼龍 1939順丁橡膠1921乙烯（天然氣裂解）人類面臨的環(huán)境危機(jī)臭氧層破壞

Text全球變暖生物多樣性減少酸雨森林銳減土地沙漠化海洋污染大氣污染淡水資源污染垃圾圍城環(huán)境保護(hù)的警世之作

1962年，美國女海洋生物學(xué)家RachelCarson所著《SilentSpring》出版。管制與控制時期稀釋廢物來防治環(huán)境污染

污染預(yù)防為主，末端治理為輔第一階段第二階段第三階段50年代50~80年代末90年代初~綠色化學(xué)產(chǎn)生的三個階段八大公害事件什么是綠色化學(xué)

綠色化學(xué)，又稱環(huán)境無害化學(xué)、環(huán)境友好化學(xué)、清潔化學(xué)。它是利用化學(xué)原理和方法來減少或消除對人類健康、社區(qū)安全、生態(tài)環(huán)境有害的反應(yīng)原料、催化劑、溶劑和試劑、產(chǎn)物、副產(chǎn)物的使用和產(chǎn)生的新興學(xué)科，是一門從源頭上減少或消除污染的化學(xué)

綠色化學(xué)GreenChemistry生活質(zhì)量人類福利環(huán)境保護(hù)可持續(xù)發(fā)展

綠色化學(xué)的主要研究內(nèi)容原子經(jīng)濟(jì)反應(yīng)高選擇性反應(yīng)無毒無害原料可再生資源環(huán)境友好產(chǎn)品無毒無害催化劑無毒無害溶劑綠色化學(xué)的十二條原則1.預(yù)防2.原子經(jīng)濟(jì)性

3.低毒害化學(xué)合成

4.設(shè)計較安全的化合物

5.使用較安全的溶劑與助劑

6.有節(jié)能效益的設(shè)計

7.使用再生資源作原料

8.減少運(yùn)用衍生物

9.催化反應(yīng)

10.設(shè)計可降解產(chǎn)物

11.及時分析以防止污染

12.采用本身安全,能防止發(fā)生意外的化學(xué)品

1.預(yù)防：防止廢物的生成比在其生成后再治理好。2.原子經(jīng)濟(jì)性：設(shè)計的合成方法應(yīng)使生產(chǎn)過程中使用的原料最大程度的進(jìn)入產(chǎn)品之中.(Trost1991提出)Trost獲1998年美國“總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎”學(xué)術(shù)獎乙烯制備環(huán)氧乙烷（氣體殺菌消毒劑）反應(yīng)

1）經(jīng)典方法

二步法

CH2=CH2

+Cl2+H2O→ClCH2CH2OH+HCl

ClCH2CH2OH+Ca(OH)2+HCl→C2H4O+2CaCl2+2H2O

2）新方法

一步法

C2H4+?O2C2H4O

總反應(yīng)為

C2H4+Cl2+Ca(OH)2→C2H4O+CaCl2+H2O

28717444

C2H4+?O2C2H4O

281644催化劑催化劑

3.低毒害化學(xué)合成：設(shè)計合成方法時,只要可能不論原料、中間產(chǎn)物和最終產(chǎn)品均應(yīng)對人體健康無害無毒(包括小毒性或無毒).環(huán)境污染源與人體健康

光氣（COCl2）的毒性：極微量時可引起咳嗽、咽喉發(fā)炎、嘔吐等；重癥時，引起肺部淤血和肺水腫；深度中毒時，導(dǎo)致急性窒息性死亡。因而被稱為“在陸地上的溺死”。第一次世界大戰(zhàn)中，光氣曾被用作化學(xué)武器。

慘痛的博帕爾毒氣事件

取代光氣的綠色化學(xué)技術(shù)

1.用CO2代替光氣（COCl2

）生產(chǎn)亞氨酯：傳統(tǒng)工藝為：

RNH2+COCl2→RNCO+HCl

RNCO+R’OH→RNHCOOR’美國Monsanto公司開發(fā)的新工藝為：

RNH2+CO2→RNCO+H2O

RNCO+R’OH→RNHCOOR’徹底解決了傳統(tǒng)工藝的兩大問題固體光氣2.

4.設(shè)計較安全的化合物：化工產(chǎn)品設(shè)計時,必須使其具有高效的功能,同時也要減少毒性.《綠色化學(xué)化工實用技術(shù)》貢長生著化學(xué)工業(yè)出版社p.33實例：海洋船舶防垢劑

傳統(tǒng)對策：在油漆中添加有機(jī)錫防垢劑TBTO

Rohm&Haas公司研究出Sea-Ninetm抗浮游生物劑

TBTO有毒副作用

生物體內(nèi)產(chǎn)生積累放大效應(yīng)，最高可達(dá)10000倍

半衰期長

降解快

（海水中半衰期為1d，沉積物中為1h，在生物體中積累基本為零）

獲得1996年美國“總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎”的設(shè)計更安全化學(xué)品獎

5.使用較安全的溶劑與助劑：應(yīng)盡可能避免使用溶劑,分離試劑等助劑,如果不可避免,也應(yīng)選用無毒無害的助劑.傳統(tǒng)溶劑、助劑：氯仿（CHCl3）、四氯化碳、苯、氟氯烴、烴類及其衍生物缺點(diǎn)有毒物質(zhì)氟氯烴破壞臭氧層烴類及其衍生物導(dǎo)致光化學(xué)煙霧無毒無害的超臨界co2超臨界流體處于超臨界溫度和超臨界壓力下的流體，是一種介于氣態(tài)和液態(tài)之間的狀態(tài)。其密度與液體接近，而黏度則與氣體接近。這一流體具有可變性，其性質(zhì)隨溫度和壓強(qiáng)的變化而變化。超臨界co2T〉31℃；P〉7.38Mpa廉價、無毒、易分離不燃燒，不形成光化學(xué)煙霧，也不破壞臭氧層從來源上看，是生產(chǎn)合成氨和天然氣的副產(chǎn)物超臨界co2作溶劑：超臨界CO2作萃取劑：應(yīng)用范圍應(yīng)用類別

食品工業(yè)

中草藥有效成分的提取、分離，藥品原料的濃縮、精制

醫(yī)藥工業(yè)

啤酒花、動植物油、咖啡因、植物色素的提取

化妝品香料工業(yè)

天然香料、合成香料的分離和精制，化妝品原料的萃取

6.有節(jié)能效益的設(shè)計：合成方法必須考慮過程中能耗對成本和環(huán)境的影響,應(yīng)設(shè)法降低能耗,盡可能在常溫常壓條件下的合成方法.

可利用的能源

電能

光能

微波自由基成環(huán)二硫代保護(hù)基團(tuán)感光裂解2-甲基-1，3-戊二烯與乙醛酸酯在苯溶劑中的反應(yīng)

7.使用再生資源作原料：在技術(shù)可行和經(jīng)濟(jì)合理的條件下,原料要用可再生資源代替消耗性資源.

由光合作用產(chǎn)生的所有生物有機(jī)體的總稱，包括植物、農(nóng)作物、林產(chǎn)物等。其中含有淀粉、纖維素、木質(zhì)素等成分。

可再生，儲量豐富大部分已高度氧化比礦物原料更清潔季節(jié)性強(qiáng)，產(chǎn)量、質(zhì)量不穩(wěn)定需要大量土地

什么是生物質(zhì)生物質(zhì)的特點(diǎn)1996年“總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎”學(xué)術(shù)獎TaxasA&M大學(xué)M.Holtzapple教授利用廢棄的生物質(zhì),經(jīng)石灰消化處理,后經(jīng)發(fā)酵生產(chǎn)有機(jī)化學(xué)品和燃料.《綠色化學(xué)化工實用技術(shù)》貢長生著化學(xué)工業(yè)出版社P.16《綠色化學(xué)化工實用技術(shù)》貢長生著化學(xué)工業(yè)出版社P.31生物質(zhì)原料的加工利用實例：己二酸的制取傳統(tǒng)制法：1.原料苯為致癌物質(zhì)

2.硝酸作為氧化劑腐蝕嚴(yán)重

3.反應(yīng)需要高溫高壓條件，能耗高Frost用葡萄糖為原料制取己二酸：

8.減少運(yùn)用衍生物:如果有可能,減少或避免運(yùn)用生成衍生物的步驟(如用封閉基因,保護(hù)/脫保護(hù),暫時修飾的物理/化學(xué)過程),因為這些步驟要用外加試劑并且可能發(fā)生廢棄物.

保護(hù)與去保護(hù)

成鹽

增添一個只為被取代的官能團(tuán)9.催化反應(yīng):催化劑優(yōu)于計量反應(yīng)試劑.

傳統(tǒng)的無機(jī)液體酸催化劑：硫酸、氫氟酸、三氯化鋁

H2SO4

強(qiáng)腐蝕性、脫水性、氧化性。

廢液處理令人頭痛HF

劇毒，強(qiáng)腐蝕性和脫水性

AlCl3

強(qiáng)腐蝕性。

必須在無水條件下操作

分離難，不易循環(huán)使用分子篩催化劑實例：分子篩代替三氯化鋁催化劑合成異丙苯

10.設(shè)計可降解產(chǎn)物:化學(xué)產(chǎn)物應(yīng)當(dāng)設(shè)計成為在使用之后能降解成為無毒害的降解產(chǎn)物而不殘存于環(huán)境之中.11.及時分析以防止污染:要進(jìn)一步開發(fā)分析方法,使其可及時現(xiàn)場分析,并且能夠在有害物質(zhì)生成之前就予以控制.12.采用本身