Dr.PaulT.Anastas和麻省大學(xué)JohnC.Warner教授提出了相關(guān)綠色化學(xué)12條標(biāo)準(zhǔn)，為綠色化學(xué)奠定了理論基礎(chǔ)。第二章綠色化學(xué)原理綠色化學(xué)是一門新興學(xué)科，有沒有獨立理論基礎(chǔ)呢？這十二條標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)前已被國際化學(xué)界所公認，成為指導(dǎo)綠色化學(xué)原理。1/105（1）預(yù)防污染優(yōu)于污染治理(Prevention)預(yù)防產(chǎn)生廢物比在它產(chǎn)生后再處理或去除更加好。綠色化學(xué)12條標(biāo)準(zhǔn)（2）提升原子經(jīng)濟性(AtomEconomy)

設(shè)計合成方法時，應(yīng)盡可能使生產(chǎn)加工過程材料都進入最終產(chǎn)品中。（3）無害化學(xué)合成(LessHazardousChemical

Syntheses)

所設(shè)計合成方法應(yīng)使用和產(chǎn)生對人類健康和環(huán)境毒性小或沒有毒性。2/105綠色化學(xué)12條標(biāo)準(zhǔn)（4）設(shè)計安全化學(xué)品(DesignSaferChemicals)化學(xué)產(chǎn)品設(shè)計應(yīng)該有效功效而毒性最小。（5）采取安全溶劑和助劑(SaferSolvents

andAuxiliaries)所使用輔助物質(zhì)包含溶劑，分離試劑，和其它物品使用時都應(yīng)是無害。3/105綠色化學(xué)12條標(biāo)準(zhǔn)（6）合理使用和節(jié)約能源(DesignforEnergyEfficiency)

化學(xué)過程能源要求應(yīng)考慮其環(huán)境和經(jīng)濟影響并應(yīng)盡可能節(jié)約。假如可能，合成應(yīng)在室溫和常壓下進行。（7）使用可再生資源為原料(UseRenewableFeedstocks)

若技術(shù)和經(jīng)濟上可行，原料和加工料都應(yīng)可再生。4/105綠色化學(xué)12條標(biāo)準(zhǔn)（8）降低衍生化步驟(ReduceDerivatives)盡可能降低和防止利用衍生化反應(yīng)，此步驟需要添加額外試劑并可能產(chǎn)生廢物。（9）催化反應(yīng)(Catalysis)含有高選擇性催化劑比化學(xué)計量學(xué)試劑優(yōu)越多。（10）設(shè)計可降解產(chǎn)品(DesignforDegradation)化學(xué)產(chǎn)品設(shè)計應(yīng)使它們在功效終了時分解為無害降解產(chǎn)物。5/105綠色化學(xué)12條標(biāo)準(zhǔn)（11）預(yù)防污染現(xiàn)場實時分析(Real-TimeAnalysis

forPollutionPrevention)

需要深入開發(fā)新分析方法時可進行實時生產(chǎn)過程監(jiān)測并在有害物質(zhì)形成之前給予控制。（12）預(yù)防生產(chǎn)事故安全工藝(InherentlySafer

ChemistryforAccidentPrevention)

降低或消除制備和使用過程中事故和隱患。6/105“后十二條”以上十二條標(biāo)準(zhǔn)習(xí)慣上被稱作綠色化學(xué)“前十二條”標(biāo)準(zhǔn)?！禘nviron.Sci.&Tech.》雜志編輯W.H.

Glage

認為：化學(xué)轉(zhuǎn)化綠色程度，只有在放大（scale-up）、應(yīng)用（application）與實踐（practice）中才能評定。這就要求在技術(shù)、經(jīng)濟與工業(yè)所造成一些競爭原因之間做出權(quán)衡。為了補充Anastas&Wanner不足，結(jié)合Glage意見，利物浦大學(xué)化學(xué)系Leverhulm催化創(chuàng)新中心NeilWinterton提出另外綠色化學(xué)標(biāo)準(zhǔn)十二條（Twelvemoreprinciplesofgreenchemistry），簡稱后十二條，以幫助化學(xué)家們評定每個工藝過程相對綠色性。

7/105“后十二條”

1、判別與量化副產(chǎn)物（identifyandquantifyby-products）2、報道轉(zhuǎn)化率、選擇性與生產(chǎn)率（reportconversions,selectivitiesandproductivities）.3、建立整個工藝物料衡算（establishfullmass-balanceforprocess）.4、測定催化劑、溶劑在空氣與廢水中損失（measurecatalystandsolventlossesinairandaqueouseffluent）.5、研究基礎(chǔ)熱化學(xué)（investigatebasicthemochemistry）.6、估算傳熱與傳質(zhì)極限（anticipateheatandmasstransferlimitation）7、請化學(xué)或工藝工程師咨詢（consultachemicalorprocessengineer）8、考慮全過程中選擇化學(xué)品與工藝效益(considereffectofoverallprocessonchoiceofchemistry)9、促進開發(fā)并應(yīng)用可連續(xù)性量度（helpdevelopandapplysustainabilitymeasases）10、量化和減用輔料與其它投入（quantityandminimizeuseofutilitiesandotherinputs）11、了解何種操作是安全，并與減廢要求保持一致（recognizewheresafetyandwasteminimizationareincompatible）12、監(jiān)控、報道并降低試驗室廢物排放（monitor,reportandminimizelaboratorywasteemitted）后十二條可用來評定一個工藝過程綠色性，并與其它工藝相比較

8/105綠色化學(xué)框架和主要內(nèi)容能源綠色化原料綠色化（無毒無害，可再生原料）化學(xué)反應(yīng)綠色化（原子經(jīng)濟性，高選擇性）產(chǎn)品綠色化（無毒無害化學(xué)品）溶劑綠色化（無毒無害溶劑）催化劑綠色化（無毒無害催化劑）綠色化工生產(chǎn)9/1052.1預(yù)防污染優(yōu)于污染治理10/1052.1預(yù)防污染優(yōu)于污染治理“先污染，后治理”“從源頭上預(yù)防污染”綠色化學(xué)正是在環(huán)境治理出現(xiàn)困境情形下興起。首要原則其最大意義在于：也是綠色化學(xué)與環(huán)境治理最大區(qū)分！11/1052.2提升原子經(jīng)濟性何謂原子經(jīng)濟性？12/105無機反應(yīng)方程式有機反應(yīng)方程式2.2提升原子經(jīng)濟性13/105通慣用“產(chǎn)率”描述一個有機合成反應(yīng)有效性和效率。產(chǎn)率概念完完全全忽略了在合成反應(yīng)中生成任何不希望得到產(chǎn)物，而這些產(chǎn)物卻是合成產(chǎn)物中固有一部分。有可能而且經(jīng)常會是這么一個情況：一個合成步驟，或甚至一個合成路線能夠到達100%產(chǎn)率，但其產(chǎn)生廢物不論在重量上，還是在體積上都遠遠超出了所希望得到產(chǎn)品。

產(chǎn)品副產(chǎn)物yield14/105經(jīng)典氯乙醇路線制造環(huán)氧乙烷：Forexample反應(yīng)分兩步進行用一個式子表示怎樣處理產(chǎn)率對反應(yīng)效率評價缺點？原子經(jīng)濟性！15/105為了克服產(chǎn)率這一評價指標(biāo)缺點，1991年，美國斯坦福大學(xué)（Stanford）著名有機化學(xué)家B.M.Trost首次提出了反應(yīng)原子經(jīng)濟性概念，并所以取得了1998年美國“總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎”中學(xué)術(shù)獎。他認為：什么是原子經(jīng)濟性（atomeconomy）？高效有機合成反應(yīng)應(yīng)最大程度利用原料分子每一個原子，使之結(jié)合到目標(biāo)分子中，到達零排放。

這是原子經(jīng)濟性概念??！16/105詳細說，假如C是人們所要合成化合物，若以A和B為起始原料，現(xiàn)有C生成又有D生成，且許多情況下D是對環(huán)境有害，即使生成副產(chǎn)物D是無害，那么D這一部分原子也是被浪費，而且形成廢物對環(huán)境造成了負荷。所謂原子經(jīng)濟性反應(yīng)，即是使用E和F作為起始原料，整個反應(yīng)結(jié)束后只生成C，E和F中原子得到了100%利用，也沒有任何副產(chǎn)物生成。

產(chǎn)物廢物或副產(chǎn)物廢物為零原子經(jīng)濟性反應(yīng)17/105原子利用率（Atom

Utilization,AU）——原子經(jīng)濟性量度對比產(chǎn)率表示式：

（AU）它可衡量在一個化學(xué)反應(yīng)中，生產(chǎn)一定量目標(biāo)產(chǎn)物會生成多少廢物。原子經(jīng)濟性和產(chǎn)率是兩個不一樣概念，前者是從原子水平上來看化學(xué)反應(yīng)，后者則從傳統(tǒng)宏觀量上來看化學(xué)反應(yīng)。18/105Thesameexample改進工藝:經(jīng)過催化氧化法來制備環(huán)氧乙烷：

含有良好原子經(jīng)濟性，對環(huán)境無害，也不造成浪費。

原子利用率=(AU）

AU=??19/105在有機合成中最常見反應(yīng)主要包含四類：

分子結(jié)構(gòu)互變或異構(gòu)化重排反應(yīng)(rearrangement)。用原子經(jīng)濟性評價常規(guī)反應(yīng)類型

兩個或多個分子結(jié)合在一起加成反應(yīng)(addition)。由一個分子中脫除部分基團消除反應(yīng)(elimination)。一個分子中某一基團被另一分子或基團置換取代反應(yīng)(substitution)。20/105重排反應(yīng)

重排反應(yīng)是組成同一分子原子重新組合，

像這類結(jié)構(gòu)互變或異構(gòu)化重排反應(yīng)以人名來命名就有30種之多，如Beckmann重排、Claisen重排，F(xiàn)ischer-hepp重排，F(xiàn)ries重排，Wolff重排等等,皆為非常主要有機合成反應(yīng)，其通式為：example重排必定是100%原子經(jīng)濟性反應(yīng)，全部反應(yīng)物原子都被包容在產(chǎn)物分子當(dāng)中了。21/105加成反應(yīng)

加成反應(yīng)通式為

加成反應(yīng)是把反應(yīng)物各個部分完全加進另一個物質(zhì)中，充分利用了原料中原子。所以，也是原子經(jīng)濟。example艾氏劑（Aldrin）原子利用率=？22/105取代反應(yīng)

取代反應(yīng)通式為

當(dāng)進行取代反應(yīng)時，進攻基團取代一個離去基團，該離去基團必定會成為該反應(yīng)一個副產(chǎn)品，因為它沒有被結(jié)合到最終產(chǎn)物中去，從而降低了該轉(zhuǎn)化過程原子經(jīng)濟性。取代反應(yīng)詳細非原子經(jīng)濟性程度是由所用特定試劑和底物而定。example原子利用率=取代反應(yīng)包含烷基化反應(yīng)（甲基化，氯甲基化，羥甲基化等），芳基化，酰化（甲?；阴；?，苯甲?；奉愼；龋约盎腔确磻?yīng)。?23/105消除或降解反應(yīng)

消除反應(yīng)通式:消除反應(yīng)經(jīng)過降低原子數(shù)目而使反應(yīng)物轉(zhuǎn)化成最終產(chǎn)物。在這種情況下，所用任何試劑（假如沒有成為產(chǎn)物一部分）以及被消除掉原子都成了廢物。所以，這類反應(yīng)是全部基本合成轉(zhuǎn)化反應(yīng)中內(nèi)在最不原子經(jīng)濟一類反應(yīng)。example原子利用率=?24/105綠色化學(xué)關(guān)鍵是實現(xiàn)原子經(jīng)濟反應(yīng)，但在當(dāng)前條件下還不可能將全部化學(xué)反應(yīng)原子經(jīng)濟性都提升到100%。所以，不停尋找新反應(yīng)路徑來提升合成反應(yīng)過程原子利用率，或者對傳統(tǒng)化學(xué)反應(yīng)過程不停提升其選擇性，依然是十分主要伎倆。這就要求從包含新合成原料、新催化材料、到新合成加工路徑、新反應(yīng)器設(shè)計等化學(xué)工程研究，以及和學(xué)科交叉結(jié)合，由知識創(chuàng)新到技術(shù)創(chuàng)新，來不停實現(xiàn)化學(xué)合成過程綠色化。25/105布洛芬—鎮(zhèn)靜、

止痛藥生產(chǎn)原子經(jīng)濟性~40%Boots企業(yè)Brown方法26/105布洛芬—鎮(zhèn)靜、

止痛藥生產(chǎn)原子經(jīng)濟性~77.4%獲1997年美國總統(tǒng)“綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎”BHC企業(yè)新創(chuàng)造綠色方法27/1052.3無害化學(xué)合成——綠色合成綠色化學(xué)思想實施28/105在有些化學(xué)合成過程中，因為使用了對人類健康和環(huán)境有害原料和溶劑，或排放了大量污染性廢物，給人類健康和環(huán)境帶來了嚴(yán)重不利影響。所以，在進行化學(xué)合成方法設(shè)計時，要注意將化學(xué)合成中使用和產(chǎn)生物質(zhì)毒害降至最低程度，甚至要到達消除毒害，實現(xiàn)綠色合成——也就是無害化學(xué)合成，從而到達對人類健康和環(huán)境安全目標(biāo)。環(huán)境保護主義者要限制，甚至要消除化學(xué)和化學(xué)品！綠色化學(xué)家將化學(xué)作為一個處理問題方法，而不但僅作為問題對待，經(jīng)過化學(xué)與化學(xué)技術(shù)本身改進，來實現(xiàn)污染預(yù)防。合成方法設(shè)計：

不但決定采取何種原料，還決定該過程后續(xù)分離、廢物處理等程序。29/105所以，現(xiàn)在合成化學(xué)家主要考慮降低危害路徑，利用全部知識對合成方法進行改進，從而使化學(xué)反應(yīng)危害降低。降低毒害有兩條主要路徑降低化學(xué)品危害降低化學(xué)品暴露有許各種形式，如防護衣、防護面具、控制接觸等等。不過這些方式會因降低暴露而大大增加生產(chǎn)成本，而且還可能因為控制暴露失敗而面臨更大危險。30/105環(huán)境因子（E-factor）——合成方法綠色性量度荷蘭有機化學(xué)家RogerASheldon提出了環(huán)境因子（Environmentfactor）概念，用以衡量生產(chǎn)過程對環(huán)境影響程度。相對于每一個化工產(chǎn)品而言，目標(biāo)產(chǎn)物以外任何物質(zhì)都是廢物。環(huán)境因子(E-因子)定義為：E=環(huán)境因子越大，造成資源浪費和環(huán)境污染也愈?對于原子利用率為100%原子經(jīng)濟性反應(yīng)，其環(huán)境因子為?大031/105Thesameexampleagain

E=對于單純化學(xué)反應(yīng)來說，E-因子和原子利用率是相關(guān)E=032/105但在實際化工生產(chǎn)中，E-因子不但與反應(yīng)相關(guān)，

也與其它原因和單元操作相關(guān)普通反應(yīng)都可逆，產(chǎn)率總<100%，必定要排廢。為充分利用原料，往往使另一試劑過量。分離時往往用酸堿中和，產(chǎn)生無機廢料。反應(yīng)步驟多時，保護/去保護時常帶來廢物。無用或有害光學(xué)異構(gòu)體也成為廢物。分離工程技術(shù)限制，經(jīng)常不能到達完全分離，部分產(chǎn)物也進入環(huán)境。分離單元中使用一些溶劑，不能全部回收?！?3/105不一樣化學(xué)工業(yè)部門E-因子

工業(yè)部門產(chǎn)品噸位副產(chǎn)物量（kg）/產(chǎn)品（kg）石油煉制與化工106~108≈0.1大宗化工產(chǎn)品104~106<1~5精細化工產(chǎn)品102~1045~>50制藥工業(yè)101~10325~>100制藥、精細化工——更需開發(fā)原子經(jīng)濟反應(yīng)34/105環(huán)境商（EQ）——對E-因子補充環(huán)境因子僅僅表達廢物與目標(biāo)產(chǎn)物相對百分比，廢物排放到環(huán)境中后，其對環(huán)境影響和污染程度還與對應(yīng)廢物性質(zhì)以及廢物在環(huán)境中毒性行為相關(guān)。要更為準(zhǔn)確地評價一個合成方法、一個過程對環(huán)境好壞，必須同時考慮廢物排放量和廢物環(huán)境行為本質(zhì)綜合表現(xiàn)。為此，Sheldon又提出了（theenvironmentquotient）（EQ）概念。環(huán)境商表示為：EQ=E×QE=E-因子Q=依據(jù)廢物在環(huán)境中行為所給出對環(huán)境不友好度。

人為要求！環(huán)境商是以化工產(chǎn)品生產(chǎn)過程中產(chǎn)生廢物量多少，物理性質(zhì)，化學(xué)性質(zhì)及其在環(huán)境中毒性行為等綜合評價指標(biāo)，來衡量合成反應(yīng)對環(huán)境造成影響。

35/105比如：將無害氯化鈉Q值定義為1，依據(jù)重金屬離子毒性大小，推算出其Q值為100~1000。盡管有時，對不一樣地域、不一樣部門、不一樣生產(chǎn)領(lǐng)域而言，同一物質(zhì)環(huán)境商值可能不相同，但EQ值依然是化學(xué)化工工作者衡量和選擇環(huán)境友好生產(chǎn)過程主要原因，如再加上溶劑等反應(yīng)條件、反應(yīng)物性質(zhì)、能耗大小等各種原因，則對合理選擇化學(xué)和化學(xué)過程更有意義。環(huán)境商概念填補了原子利用率僅僅用副產(chǎn)物量來衡量不一樣工藝路線不足。EQ值相對大小能夠作為化學(xué)合成和化工生產(chǎn)中選擇合成路線、生產(chǎn)過程和生產(chǎn)工藝主要原因。

環(huán)境商（EQ）——無害化學(xué)合成評價標(biāo)準(zhǔn)36/105基于E-因子和環(huán)境商概念，美國斯坦福大學(xué)Wender教授對理想合成作了完整定義一個理想（最終是實效）合成是指用簡單、安全、環(huán)境友好、資源有效操作，快速、定量把價廉、易得起始原料轉(zhuǎn)化為天然或設(shè)計目標(biāo)分子。

37/1052.4設(shè)計安全化學(xué)品取得化學(xué)產(chǎn)品既要滿足需要，又要無毒無害！38/105什么是安全化學(xué)品?對人類和環(huán)境無害化學(xué)產(chǎn)品稱為安全化學(xué)品安全化學(xué)品兩個特征:1、產(chǎn)品本身不會引發(fā)環(huán)境污染和健康問題，包含不會對野生生物、有益昆蟲或植物造成損害；2、當(dāng)產(chǎn)品被使用后，應(yīng)能再循環(huán)或易于在環(huán)境中降解為無害物質(zhì)。39/105早在1980年代，人們就提出了設(shè)計安全化學(xué)品觀念。如Ariens曾提出：藥品化學(xué)家在設(shè)計合成藥品時，應(yīng)該聯(lián)合考慮合成、分子毒理和藥理三方面原因，從而使化學(xué)更加好為人類服務(wù)。理想情況：目標(biāo)分子含有最正確使用功效，而沒有一點毒性利用構(gòu)效關(guān)系和分子改造伎倆，使化學(xué)品毒理效力和其功效到達最適當(dāng)平衡。設(shè)計安全化學(xué)品概念是什么?

為何不說完全消除化學(xué)品毒性呢，這是因為化學(xué)品往往極難到達完全無毒，也極難到達最強功效。所以，這兩個目標(biāo)權(quán)衡是設(shè)計安全化學(xué)品關(guān)鍵，應(yīng)該在這些產(chǎn)品期望功效得以實現(xiàn)同時，能夠?qū)⑺麄兌拘越档偷阶畹统潭取?0/105設(shè)計安全有效化學(xué)品包含兩方面內(nèi)容1、新安全有效化學(xué)品設(shè)計人類社會和科學(xué)技術(shù)發(fā)展向我們提出需要含有某種功效新型分子，這就需要我們依據(jù)分子結(jié)構(gòu)與功效關(guān)系，進行分子設(shè)計，設(shè)計出新安全有效目標(biāo)分子。2、對已經(jīng)有有效但不安全分子進行重新設(shè)計保留其已經(jīng)有功效，消除掉其不安全性質(zhì)，得到改進過安全有效分子。美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎中設(shè)有設(shè)計安全化學(xué)品獎!41/105設(shè)計安全化學(xué)品所考慮原因

通常，設(shè)計化學(xué)品時希望其最好不能進入生物機體，或者即使進入生物體，也不會對生物體生化和生理過程產(chǎn)生不利影響。然而這種期望往往極難實現(xiàn)。必須能從分子水平防止不利生物效果，同時還必須考慮化學(xué)品在環(huán)境中可能發(fā)生結(jié)構(gòu)改變，降解，其在空氣、水、土壤中擴散以及潛在危害。所以，不但要考慮化學(xué)品對生物直接影響，還要警覺間接、久遠影響，如酸雨、臭氧層破壞等。在設(shè)計安全化學(xué)品時候，需要考慮哪些原因呢，主要有外部原因和內(nèi)部原因。

42/105外部原因

是要降低暴露，和降低進入生物體機會，也就是說，將化學(xué)品和其毒害作用阻止在人體，乃至生物體之外。

外部原因包含那些？首先是與化學(xué)品在環(huán)境中分布擴散相關(guān)性質(zhì)（1）揮發(fā)度/密度/熔點（2）在水中溶解度（3）殘留性/生物降解性能（4）轉(zhuǎn)化為生物活性（毒性）物質(zhì)可能性（5）轉(zhuǎn)化為生物非活性物質(zhì)可能性

43/105其次，是與化學(xué)品被生物體吸收相關(guān)性質(zhì)（1）揮發(fā)性（2）油溶性（3）分子大?。?）降解性質(zhì)外部原因包含那些？再次，是化學(xué)品被人類、動物或水生生物吸收路徑（1）皮膚吸收/眼睛吸收（2）肺吸收（3）消化道吸收（4）呼吸系統(tǒng)吸收或其它特定生物吸收路徑最終，是雜質(zhì)降低/消除（1）是否有各種化學(xué)雜質(zhì)產(chǎn)生？（2）是否有有毒同系物存在？（3）是否有有毒幾何構(gòu)象或立體異構(gòu)體存在？44/105外部原因作用農(nóng)藥DDT在環(huán)境中遷移和生物放大作用生物聚集和生物放大（化學(xué)物質(zhì)隨食物鏈向上一級進展在組織中濃度增大）45/105外部原因作用每年夏天，數(shù)百萬紅大馬哈魚都要從太平洋北部地域長途跋涉數(shù)千公里來到它們原來出生地阿拉斯加湖產(chǎn)卵。它們在產(chǎn)卵完成后便隨即死去，而后就地分解并沉積在當(dāng)?shù)睾粗谐练e巖上。加拿大渥太華大學(xué)尤里-布列等人研究發(fā)覺，這些魚帶有大量聚氯聯(lián)二苯。在這些魚類經(jīng)常出沒湖泊中，聚氯聯(lián)二苯濃度要比它們從未抵達過其它湖泊高7倍。那些已經(jīng)死去大馬哈魚成了處于食物鏈最底層昆蟲最理想食物，而有害化學(xué)物質(zhì)便從這些昆蟲開始層層攀升入侵食物鏈上層。生態(tài)環(huán)境保護教授們擔(dān)心，大馬哈魚所攜帶有害化學(xué)物質(zhì)聚氯聯(lián)二苯將可能對該地域高級飛禽猛獸——熊、鷹……乃至人帶來毀滅性災(zāi)難。而令問題深入復(fù)雜化是這些大馬哈魚尸體中所含有害化合物分解進程異常遲緩，所以生態(tài)環(huán)境保護教授們在這一領(lǐng)域還有很長路要走。受污染大馬哈魚將對全部生物組成威脅46/105內(nèi)部原因——也就是說，預(yù)防化學(xué)品在生物體內(nèi)毒性首先，應(yīng)考慮解毒便利(1)輕易排泄能夠經(jīng)過選擇親水性化合物如含有硫酸根分子難于穿越生物膜，親水性好，即使發(fā)生吸收也易于排泄。增大物質(zhì)分子與葡萄糖醛酸、硫酸鹽、氨基酸結(jié)合可能性或使分子易于乙酰化

(2)輕易生物降解能夠經(jīng)過氧化，還原，水解等作用使化學(xué)品降解。47/105內(nèi)部原因◎防止使用有毒官能團

如過去擋風(fēng)玻璃膠粘劑全部采取異氰酸脂作交聯(lián)劑，毒性很大?，F(xiàn)在采取乙酰醋酸脂代替異氰酸脂作粘性交聯(lián)劑，防止了毒性?！?qū)τ卸竟倌軋F進行結(jié)構(gòu)屏蔽

就是為了防止毒害暫時將有毒官能團轉(zhuǎn)化，當(dāng)需要時再將原來官能團釋放出來。其缺點是是原子經(jīng)濟性降低。其次，要防止物質(zhì)直接毒性(1)選擇化學(xué)品種類或母體化合物無毒(2)在選擇官能團時候，防止有毒官能團，利用結(jié)構(gòu)屏蔽有毒集團作用等。48/105再次，還要防止因生物活化引發(fā)間接中毒這里間接中毒（也稱生物活化）是指物質(zhì)在初始結(jié)構(gòu)時并不含有毒性，但它進入人體后，會轉(zhuǎn)化為有毒物質(zhì)如致癌物質(zhì)。(1)防止含有生物活化路徑化學(xué)品，比如含有高親電或親核基團，帶有不飽和鍵等等分子。(2)對可生物活化結(jié)構(gòu)進行結(jié)構(gòu)屏蔽。49/105設(shè)計安全化學(xué)品方法

一、假如已知某一反應(yīng)是毒性產(chǎn)生必要條件，則能夠經(jīng)過改變結(jié)構(gòu)，使這反應(yīng)不發(fā)生，從而防止或降低該化學(xué)品危害性。注意！任何結(jié)構(gòu)改變必須確保分子性質(zhì)與功效不變。Forexample:

有機腈化合物在生物體系中因為能發(fā)生以下反應(yīng)而產(chǎn)生毒性R—CH2—CN→

“R—CH2”+“CN”

假如在α-位上引入取代基，如甲基，則釋放氰基反應(yīng)就被抑制，該物質(zhì)就幾乎是無毒。50/105設(shè)計安全化學(xué)品方法二、對于許多毒性機理不為人知化合物，經(jīng)過化學(xué)結(jié)構(gòu)中一些官能團與毒性關(guān)系，設(shè)計時能夠盡可能經(jīng)過防止、降低或除去同毒性相關(guān)官能團來降低毒性。51/105設(shè)計安全化學(xué)品方法三、降低有毒物質(zhì)生物利用率（bioavailability）方法。該方法理論基礎(chǔ)是，假如一個物質(zhì)是有毒，但當(dāng)它不能到達使毒性發(fā)生作用目標(biāo)器官時，其毒性就無法發(fā)生。化學(xué)家能夠利用改變分子物理化學(xué)性質(zhì)，如水溶性、極性知識，控制分子使其難于或不能被生物膜和組織吸收，經(jīng)過降低吸收和生物利用率，毒性能夠得到減弱。所以，只要降低分子生物利用率而不影響該分子功效于用途，則該方法是十分有效。比如：化合物在水相和脂相之間分配百分比LogP是決定其進入生物體能力大小主要原因，經(jīng)過改變結(jié)構(gòu)能夠調(diào)控LogP大小，使分子含有較小穿透表皮能力，不能表現(xiàn)出原有毒性。52/105安全化學(xué)品設(shè)計成功范例

用甲苯代替苯苯是合成塑料、合成纖維、合成橡膠、醫(yī)藥、農(nóng)藥、炸藥等工業(yè)基本原料，也是主要有機溶劑。苯會引發(fā)肝中毒甚至白血病，這是因為苯在肝中會發(fā)生氧化反應(yīng)，生成一系列物質(zhì)，其中包含毒性很強酚。苯還是一個致癌物，且能誘發(fā)人染色體畸變。1999年福州收治了8名再生障礙性貧血患者，均為刷膠工人，1人搶救無效死亡。原因是生產(chǎn)中使用了含高濃度苯膠粘劑。假如在苯環(huán)上引入一個甲基——變成甲苯，則氧化反應(yīng)主要發(fā)生在甲基上，依次生成苯甲醇、苯甲酸，其中苯甲酸是無毒，因而甲苯毒性比苯有所降低。甲苯與苯性質(zhì)有許多相同之處，在許多情況下可用甲苯代替苯。53/105安全有效毛蟲克星ConfirmTM長久使用化學(xué)農(nóng)藥，會使害蟲產(chǎn)生抗藥性，造成殺蟲劑用量大增，不但增加經(jīng)濟負擔(dān)，而且輕易造成人畜中毒。聯(lián)合國相關(guān)組織曾對使用殺蟲劑作出嚴(yán)格要求，并禁用和限制使用500種化學(xué)農(nóng)藥。Rohm＆Haas企業(yè)發(fā)覺了一個新殺蟲劑家族——二?；拢苡行У乜刂坡膸胶οx，而對人和生態(tài)系統(tǒng)沒有顯著危險。ConfirmTM

殺蟲機制非常獨特。它是經(jīng)過模仿在昆蟲體內(nèi)發(fā)覺叫做20-羥基蛻化素物質(zhì)而起作用，這種蛻化素能造成昆蟲脫皮（脫皮階段不能進食）并調(diào)整昆蟲發(fā)育。毛蟲食用ConfirmTM后，使脫皮過程延長，致使它們因停食、脫水而死亡。因為20-羥基蛻化素對許多非節(jié)肢動物不含有生物功效，所以ConfirmTM對于各種各樣哺乳動物、植物、水生動物、益蟲（蜜蜂、瓢蟲、甲蟲等）以及其它食肉節(jié)肢動物（如蜘蛛）都非常安全。它是迄今發(fā)覺最安全、最具選擇性、最有效昆蟲控制劑之一，該結(jié)果取得1998年美國“總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎”設(shè)計更安全化學(xué)品獎。54/105海洋船舶防垢劑

船體表面往往會長滿海藻和貝殼，形成積垢。危害：結(jié)垢1mm，阻力增加約80%，每年多消耗燃料費用約30億元；同時對環(huán)境帶來不利影響。傳統(tǒng)對策：在油漆中添加有機錫防垢劑TBTO。存在問題：TBTO有毒副作用，降低生育能力，引發(fā)生物變種；半衰期長，在生物體內(nèi)產(chǎn)生積累放大效應(yīng)，最高可達10000倍。Rohm&Haas企業(yè)研究出Sea-NineTM抗浮游生物劑：該產(chǎn)品毒副作用小，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，取得1996年美國“總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎”設(shè)計更安全化學(xué)品獎。55/105可生物降解螯合劑

傳統(tǒng)螯合劑生物降解能力很弱，有些會持久存在，對水體產(chǎn)生影響。同時，許多螯合劑，比如氨基羧酸鹽，是以劇毒氫氰酸為原料生產(chǎn)，這對從業(yè)人員健康和安全是一個極大威脅。美國拜爾企業(yè)以順丁烯二酸酐、氫氧化鈉和氨為原料，水為溶劑生產(chǎn)了一個新環(huán)境友好螯合劑——亞氨二丁二酸鈉，該產(chǎn)品不但含有優(yōu)異螯合性能，而且無毒、可生物降解，生產(chǎn)過程不產(chǎn)生廢物，無污染，是傳統(tǒng)螯合劑理想替換物。拜爾企業(yè)所以取得了年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎新合成路線獎。56/1052.5采取安全溶劑和助劑57/105在化學(xué)品制造、加工和使用中，能夠說處處都離不開溶劑和助劑。有機反應(yīng)中，往往需要用到有機溶劑來很好溶解反應(yīng)原料，使得反應(yīng)能夠在均相條件下進行，實現(xiàn)良好傳質(zhì)和傳熱。慣用有機溶劑鹵化物溶劑芳香烴類溶劑二氯甲烷、三氯甲烷（氯仿）、四氯化碳等等苯，甲苯，乙苯等等助劑使用主要是為了克服在合成中一些障礙——如分離助劑氟利昂?。?！58/105超臨界流體壓力/MPaOAC超臨界流體Tc=31.06溫度/oCPc=1.38固液氣超臨界流體是指當(dāng)物質(zhì)處于起臨界溫度和臨界壓力以上時所形成一個特殊狀態(tài)流體，是一個介于氣態(tài)與液態(tài)之間流體狀態(tài)。這種流體含有液體一樣密度、溶解能力和傳熱系數(shù)，還含有與氣體一樣低粘度和高擴散系數(shù)。而且，只需要改變壓力或溫度即可控制其溶解能力，并影響它為介質(zhì)合成速率。CO2

相圖

應(yīng)用范圍應(yīng)用類別醫(yī)藥工業(yè)

中草藥有效成份提取、分離，藥品原料濃縮、精制食品工業(yè)啤酒花、動植物油、咖啡因、植物色素提取化裝品香料工業(yè)天然香料、合成香料分離和精制，化裝品原料萃取超臨界萃取應(yīng)用

59/105水水是地球上廣泛存在一個天然資源，價廉、無毒、不危害環(huán)境，為最無害物質(zhì)，用水來代替有機溶劑是一條可行路徑。所以，人們一直在開發(fā)水代替?zhèn)鹘y(tǒng)溶劑方法。研究表明，有些合成反應(yīng)不但能夠在水相中進行，而且還含有很高選擇性。最為經(jīng)典例子是：環(huán)戊二烯與甲基乙烯酮發(fā)生D-A環(huán)加成反應(yīng)，在水中進行，較之在異辛烷中進行，速率要快700倍。水還能夠作為超臨界流體。60/105固定化溶劑

有機溶劑對人類健康與環(huán)境健康影響很大程度上來自于其揮發(fā)性，所以，人們想到了采取固定化溶劑方法來處理問題。即，保持一個材料溶解能力而使其不揮發(fā)，并將其危害性不暴露于人類和環(huán)境。將溶劑分子固定到固體載體上或直接將溶劑分子建在聚合物主鏈上本身有良好溶解性能且無害新聚合物也可作為溶劑。慣用固定化溶劑方法有：61/105離子液體離子液體是最近一些年興起一個含有廣泛發(fā)展前景綠色溶劑和催化劑。離子液體（ionicliquids），就是指完全由離子組成，在低溫(<100℃)下呈液態(tài)物質(zhì)，又稱為室溫離子液體(Ambienttemperatureionicliquids)、室溫熔融鹽(Roomtemperaturemeltingsalts)等。離子液體通常由大有機陽離子和無機陰離子組成，這些陰陽離子千變?nèi)f化，所以，離子液體種類也十分繁多，含有遼闊研究空間。

無機陰離子有機陽離子62/105有機陽離子主要是含氮、硫、磷陽離子。當(dāng)前研究最多是烷基銨類、咪唑啉類和烷基吡啶類等。陽離子對離子液體性能含有較大影響，能夠選擇其它含氮雜環(huán)化合物作為母體，進行組合和調(diào)變，以及設(shè)計不一樣側(cè)鏈，得到新型有機陽離子，從而到達所需性能要求。組成離子液體陰離子主要有兩類：(1)多核陰離子，如Al2Cl7-、Al3Cl10-、Ga2Cl7-、Fe2Cl7-、Sb2F11-等；(2)單核陰離子，如BF4-、PF6-、SbF6-、InCl3-、CuCl2-、SnCl3-、AlCl4-、等等。！有機陽離子和無機陰離子以不一樣配比結(jié)合，能夠得到性能各異離子液體。63/105所以，能夠從分子水平實現(xiàn)離子液體設(shè)計，以期到達理想性能。離子液體含有以下特點：1、熔點低。作為溶劑能適應(yīng)于-100~200℃之間操作，熔點高低由組成離子來調(diào)整，所以，離子液體又能夠成為“設(shè)計者溶劑”。2、蒸汽壓等于零。從環(huán)境保護觀點來看，沒有蒸汽壓就意味著無泄漏，不逸散。3、離子液體還含有溶解性獨特優(yōu)點，如N-取代反應(yīng)，催化劑溶解而產(chǎn)品不溶，所以能夠自動分出產(chǎn)品，不存在分離均相催化劑困難。4、不燃燒。64/105離子液體這些顯著優(yōu)點，在學(xué)術(shù)界和企業(yè)界都引發(fā)了高度重視，相關(guān)離子液體研究層出不窮另外離子液體除了用作溶劑之外，也是一個很好催化劑。當(dāng)前，離子液體在經(jīng)典有機合成反應(yīng)中都得到了應(yīng)用。Chem.Common.1998，p.2097就報道了在離子液體中，常溫下進行經(jīng)典F-C?；磻?yīng)，合成Traseolide成功實例離子液體以其優(yōu)異溶解性能及無毒、無煙、穩(wěn)定、價廉、易制備等特點，給化學(xué)帶來了革命性改變，為綠色工業(yè)鋪了一條嶄新道路。所以，離子液體作為綠色化學(xué)中一個嶄新領(lǐng)域，有遼闊前景Traseolide:特拉斯麝香，人造香料65/105無溶劑反應(yīng)

可經(jīng)過三種路徑來實現(xiàn)無溶劑反應(yīng)：一、是試劑和原料本身充當(dāng)溶劑來進行反應(yīng)，比如，能夠使原料中毒性小，價格比較廉價物質(zhì)過量二、是將原料和試劑在熔融狀態(tài)下充分混合進行反應(yīng)三、是實現(xiàn)固體表面反應(yīng)。20世紀(jì)70年代以后，無溶劑合成受到了重視，而直到微波爐、超聲波反應(yīng)器出現(xiàn)之后，不需要溶劑，即可使反應(yīng)物質(zhì)之間均勻分散和接觸，這才使得無溶劑反應(yīng)愈加輕易實現(xiàn)。66/1052.6合理使用和節(jié)約能源67/105化學(xué)工業(yè)中所需要使用能量1、化學(xué)反應(yīng)中能量需求提供反應(yīng)所需能量化學(xué)反應(yīng)通常是原料和試劑一起在溶劑中加熱回流，直到反應(yīng)完全。但一個反應(yīng)到底需要多少熱能或其它能量卻沒有分析過。在工業(yè)化國家里，化學(xué)工業(yè)消耗了很大部分能量，是耗能最大工業(yè)之一。用熱能加速化學(xué)反應(yīng)對于一個需要加入外界能量才能發(fā)生反應(yīng)，往往需要加入一定熱量用以克服其活化能。這類反應(yīng)能夠經(jīng)過選擇適當(dāng)催化劑來降低反應(yīng)活化能，從而降低反應(yīng)發(fā)生所需初始熱量。假如反應(yīng)是吸熱，則反應(yīng)開始后需要連續(xù)加入熱量以使反應(yīng)進行完全。用冷卻方法控制反應(yīng)相反，若反應(yīng)是放熱，則需要冷卻以移出熱量來控制反應(yīng)。在化工生產(chǎn)中有時也需要降低反應(yīng)速度以預(yù)防反應(yīng)失控而發(fā)生事故。不論加熱還是冷卻，均需要較大費用并對環(huán)境產(chǎn)生影響。68/105化學(xué)工業(yè)中所需要使用能量2、分離過程中能量需求化工過程中分離、提純是一個相當(dāng)消耗能量步驟。通常純化和分離能夠經(jīng)過精餾，萃取，重結(jié)晶等操作實現(xiàn)，但均需要大量能量來實現(xiàn)產(chǎn)品從雜質(zhì)中分離。

所以，我們必須在化學(xué)過程設(shè)計中充分考慮能量節(jié)約與最正確利用，要考慮能量需求原因以讓化學(xué)過程更為有效。化學(xué)工業(yè)節(jié)能一個主要方法是經(jīng)過優(yōu)化過程設(shè)計，降低分離操作需要，從而能夠大大降低能量需要。

69/105除了傳統(tǒng)熱能，能夠利用能量有哪些？

電能電化學(xué)過程是清潔技術(shù)主要組成部分，因為電解普通無需使用危險或有毒試劑，通常在常溫常壓下進行，在清潔合成中含有獨特魅力。如，自由基反應(yīng)是有機合成中一類非常主要C-C鍵形成反應(yīng)，實現(xiàn)自由基環(huán)化常規(guī)方法是使用過量三丁基錫烷。這么過程不但原子使用效率低，而且使用和產(chǎn)生有毒，難以除去錫試劑。這兩方面問題用維生素B12催化電還原方法可完全防止。利用天然、無毒、手性維生素B12為催化劑電催化反應(yīng)，可產(chǎn)生自由基類中間體，從而實現(xiàn)在溫和中性條件下自由基環(huán)化反應(yīng)70/105光能利用環(huán)境友好光化學(xué)反應(yīng)來替換一些需用有毒試劑化學(xué)反應(yīng)是近年來研究較多課題。比如，傳統(tǒng)Friedel-Crafts反應(yīng)會產(chǎn)生有污染副產(chǎn)物，而用光化學(xué)替換反應(yīng)，由醌和醛反應(yīng)能夠衍生出一系列環(huán)系產(chǎn)物。這首先防止了使用傳統(tǒng)液體酸（如AlCl3，硫酸等）和硝基苯，二硫化碳等溶劑。AldrichAce光化學(xué)反應(yīng)器71/105微波許多情況下，微波技術(shù)顯示了極大優(yōu)勢，既不需要經(jīng)過連續(xù)加熱來使反應(yīng)進行，而且在固體狀態(tài)下微波反應(yīng)防止了在有溶劑反應(yīng)中溶劑所需額外熱量需求情況。微波幫助萃取在環(huán)境樣品有機氯化合物檢測中就顯示了其優(yōu)越性。在微波條件下萃取不需熱能，萃取時間短，且萃取效果更完全。微波反應(yīng)裝置72/105聲波一些反應(yīng)如環(huán)加成、周環(huán)反應(yīng)可采取超聲波能量來催化進行。在利用以上這些技術(shù)時，環(huán)境能夠得到改進，不過針對每一個詳細反應(yīng)，需視其取得合成目標(biāo)產(chǎn)物效率而定。Aldrich超聲波反應(yīng)器73/1052.7利用可再生資源合成化學(xué)品——綠色原料74/105反應(yīng)初始原料選擇決定了反應(yīng)類型或合成路線許多特征。一旦原料決定下來，其它選擇就對應(yīng)改變。原料選擇很主要，它不但對合成路線效率有影響，而且反應(yīng)過程對環(huán)境、人類健康作用也受原料選擇影響。原料選擇決定了生產(chǎn)者在制造化學(xué)品操作中面臨危害、原料提供者生產(chǎn)時危害以及運輸風(fēng)險，所以原料選擇是綠色化學(xué)決定性部分。75/105150年前，大多數(shù)工業(yè)有機化學(xué)品都是來自植物提供生物質(zhì)（biomass)，少數(shù)來自動物。所謂生物質(zhì)（biomass），是光合作用產(chǎn)生全部生物有機體總稱，包含植物、農(nóng)作物、林產(chǎn)物、林產(chǎn)廢棄物、海產(chǎn)物和城市廢棄物等等。生物質(zhì)（biomass）76/105石油是不可再生資源，而儲量十分有限，假如照現(xiàn)在這個速度消耗下去，在很快未來，石油資源就將耗盡。而且，石油轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏糜袡C化學(xué)品通常要經(jīng)過氧化反應(yīng)，氧化步驟是一個由來已久環(huán)境污染步驟，因而，降低石油原料消耗，開發(fā)可再生資源作為原料合成化學(xué)品是很必要。以后工業(yè)革命采取煤作為化工原料，再以后，創(chuàng)造了從地下抽取石油廉價方法，石油成了主要化學(xué)化工原料。據(jù)最新報道，全球石油尚可開采39年，煤可開采221年，天然氣可開采60年?，F(xiàn)在98%有機化合物是以石油作為原料得到!77/105什么是可再生資源呢？

可再生原料與消耗性原料差異能夠歸結(jié)為形成時間，二者是相正確概念。消耗性原料如石油，煤，天然氣，它需要幾百萬年時間來形成，所以被視為不可再生資源。可再生資源通常指生物、植物基礎(chǔ)原料，消耗后在一定時間范圍內(nèi)可產(chǎn)生物質(zhì)，準(zhǔn)確地說，即指人類生存周期時間范圍內(nèi)輕易再生物質(zhì)。生物質(zhì)(biomass)資源能夠稱作是取之不盡，用之不絕資源寶庫，是可再生。78/105用生物質(zhì)作為化學(xué)化工原料研究受到人們普遍重視，也是保護環(huán)境和實現(xiàn)可連續(xù)發(fā)展一個久遠和主要發(fā)展方向，是綠色化學(xué)主要研究方向之一。1996年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎中學(xué)術(shù)獎授予了TexasA&M大學(xué)Haltzapple教授，他主持開發(fā)了一系列技術(shù)，把廢棄生物質(zhì)轉(zhuǎn)化成動物飼料，工業(yè)化學(xué)品和燃料?？茖W(xué)發(fā)展螺旋式上升！79/105生物質(zhì)特點（有優(yōu)點也有缺點）◎可再生，儲量豐富。僅每年再生纖維素和木質(zhì)素折合成能量相當(dāng)于石油年產(chǎn)量15-20倍?！虼蟛糠忠迅叨妊趸?，作為化工原料可防止氧化步驟?！虮鹊V物原料更清潔。生物質(zhì)起源于CO2，燃燒后不增加大氣中CO2含量?！蚣竟?jié)性強，產(chǎn)量、質(zhì)量不穩(wěn)定?！蛐枰罅客恋?。思索：生物質(zhì)一定是綠色原料么？豬肉漲價思索80/105生物質(zhì)主要有兩類，即淀粉和木質(zhì)纖維素。玉米、小麥、土豆等是淀粉類代表。農(nóng)業(yè)廢棄物（如玉米稈，麥苗稈等）、森林廢物和草類等是木質(zhì)纖維素經(jīng)典，木質(zhì)纖維素是地球上最豐富生物質(zhì)，而且每年以1640億噸速度不停再生，至今人類僅利用了其1.5%。81/105農(nóng)業(yè)廢棄物

已經(jīng)有研究表明，大量農(nóng)業(yè)產(chǎn)品能夠轉(zhuǎn)化為消費品，如谷物、馬鈴薯、大豆、糖蜜能夠經(jīng)過一系列過程轉(zhuǎn)化為紡織品、尼龍等。82/105城市廢棄物（報紙、天然纖維等）生物資源作為原料開發(fā)不但僅局限于農(nóng)業(yè)產(chǎn)品和農(nóng)業(yè)廢棄物，一些與食品無關(guān)生物產(chǎn)品，通常是由一些木質(zhì)素、纖維素類物質(zhì)組成，也能夠成為原料。

83/105油脂

植物油、動物脂肪和碳水化合物、蛋白質(zhì)也都是主要可再生原料。植物油、動物脂肪主要起源于大豆、棕櫚、油菜子、牛脂、豬油等。椰子油和棕櫚果油中十二和十四碳鏈脂肪酸含量很高，可深入作為洗滌劑、化裝品中表面活性劑。而大豆、油菜子、牛脂等中主要含長鏈脂肪酸，如十八碳飽和或不飽和脂肪酸，可作為聚合物、潤滑油原料。表面活性劑長久以來是石油化工產(chǎn)品，近幾年由可再生原料生產(chǎn)趨勢也日漸顯著。油脂在聚合物化學(xué)中應(yīng)用已經(jīng)有一段歷史，亞麻子油、大豆油可作為聚合物質(zhì)干性油，環(huán)氧化大豆油可作為聚合物添加劑中增塑劑，硬脂酸鹽可作為穩(wěn)定劑。同時油脂二羧酸可作為聚合物分子構(gòu)件。另外，由脂肪酸和醇衍生脂肪酸酯，能夠用作生物柴油，同時因為其可降解，在取代礦物油方面顯示了優(yōu)勢，成為礦物油產(chǎn)品環(huán)境友好替換物。84/1052.8降低衍生化步驟85/105當(dāng)前，化學(xué)合成，尤其是有機合成，變得越來越復(fù)雜，其要處理問題也越來越含有挑戰(zhàn)性。有時為了使一個尤其反應(yīng)發(fā)生，需要經(jīng)過進行分子修飾，或產(chǎn)生所需物質(zhì)衍生物來輔助實現(xiàn)。86/105保護基團

有機合成中一個最慣用技術(shù)是保護基團方法。當(dāng)進行多步反應(yīng)時，經(jīng)常有必要把一些活潑、敏感官能團保護起來，預(yù)防發(fā)生不希望反應(yīng)。一個經(jīng)典例子是經(jīng)過產(chǎn)生二芐醚來保護醇羥基，以使分子另一部分發(fā)生氧化反應(yīng)而不影響醇羥基。當(dāng)氧化反應(yīng)完成后，經(jīng)過二芐醚解離能夠比較輕易還原成醇羥基。類似這種形式衍生在精細化學(xué)品、制藥、農(nóng)藥以及一些染料合成中廣泛使用。很顯然，在上面例子中，芐基溴被用來生成衍生物質(zhì)，而在去保護時就成了廢物。芐基溴毒性很大，需要特殊處理。這種方法不但消耗了額外試劑，而且產(chǎn)生需要處理廢物，所以，這種方法能不用，還是盡可能不要用。

87/105暫時改性

通常為了某種加工需要，要改變一些物質(zhì)物理或化學(xué)性質(zhì)。如：有時要對粘度、蒸汽壓、極性及水溶解度等進行暫時改性以易于加工；或暫時把一個化合物轉(zhuǎn)化成它鹽，方便于分離。同保護基團法一樣，所加入輔助材料就成了廢物。比如，在聚合物加工中，為了取得良好流動性，需要將聚合物溶解于某種溶劑中，而在加工成型后，需要經(jīng)過揮發(fā)等方法去除所加入溶劑，以取得所需最終聚合物材料。在該過程中，溶劑使用只是為了加工需要，而最終成為廢物。這不但花費了資源，而且溶劑揮發(fā)也對環(huán)境不利。

酸性產(chǎn)物堿洗涂料88/105加入功效團提升反應(yīng)選擇性

在設(shè)計一個合成方法時，化學(xué)家總是追求高選擇性。當(dāng)一個分子中存在幾個反應(yīng)位置時，必須適當(dāng)?shù)卦O(shè)計合成方法，以使反應(yīng)發(fā)生在所需要位置。實現(xiàn)這種目標(biāo)方法之一是先使這個位置引入一個易于同反應(yīng)物反應(yīng)衍生基團，而該基團又能輕易離開。這么反應(yīng)就能夠優(yōu)先發(fā)生在所要求位置，提升反應(yīng)選擇性。顯而易見，這種方法需要消耗試劑來產(chǎn)生衍生物，而這種試劑最終也將成為廢物。89/105總而言之，衍生步驟不但消耗資源和能量，而且必定產(chǎn)生廢物。有時所需試劑或所產(chǎn)生廢物含有較大毒性，還需要特殊處理。所以，在化學(xué)過程中應(yīng)最大程度地防止衍生步驟，降低衍生物，以降低原料消耗，及對人類健康與環(huán)境影響。

90/1052.9催化反應(yīng)——催化劑優(yōu)于化學(xué)計量試劑91/105在設(shè)計化學(xué)反應(yīng)路線時，希望化學(xué)反應(yīng)能含有100%原子經(jīng)濟性，然而在大多數(shù)情況下，化學(xué)計量反應(yīng)經(jīng)常是以下幾個情況：1、其中一個原料是控制試劑，另一個過量，那么即使有100%產(chǎn)率，也有未反應(yīng)原料剩下2、一個或兩個原料都是部分反應(yīng)，產(chǎn)生最終產(chǎn)物，則分子平衡后必將產(chǎn)生廢棄物。3、為了便于反應(yīng)進行，需要額外試劑，這些試劑在反應(yīng)結(jié)束后就成了廢棄物。催化劑使反應(yīng)更輕易進行，降低了這些方法應(yīng)用92/105催化劑主要有兩個作用一、降低反應(yīng)活化能，降低反應(yīng)過程中能量投入，這對環(huán)境、經(jīng)濟都是有利。二、是增強反應(yīng)選擇性，比如在加成反應(yīng)中控制反應(yīng)程度，在烷基化反應(yīng)中控制反應(yīng)位置，還比如控制立體化學(xué)、光學(xué)活性，使原料利用率提升，將廢物產(chǎn)生降至最低。93/105催化過程是實現(xiàn)高原子經(jīng)濟性主要路徑??！應(yīng)用催化方法，能夠?qū)崿F(xiàn)常規(guī)方法不能進行反應(yīng)，縮短反應(yīng)步驟，提升原子經(jīng)濟性。前面那個例子：傳統(tǒng)氯乙醇方法合成環(huán)氧乙烷，原子經(jīng)濟性很低，而采取了催化方法，就實現(xiàn)了原本不能進行，乙烯一步氧化法和成環(huán)氧乙烷，縮短了合成步驟，使原子經(jīng)濟性提升到100%，而且不向環(huán)境中排