綠色有機合成技術(shù)

1、 合 肥 學 院Hefei University有機合成過程論文題 目：綠色有機合成技術(shù)系 別：化學與材料工程系專 業(yè)：化學工程與工藝學 號：1303022043姓 名： 王 俊教師： 陳 紅2016 年5月綠色有機合成技術(shù)摘要：綠色化學是一門從源頭上阻止污染的化學，是一種能最大限度地合理配置資源，通過無害地化學研究，進而抑制環(huán)境污染，實現(xiàn)環(huán)境保護和生態(tài)平衡，滿足人類可持續(xù)發(fā)展的學科。綠色合成是綠色化學在科研和生產(chǎn)中的重要應用。通過綠色合成，可以實現(xiàn)最大限度地利用原料分子中的每一個原子，使之結(jié)合到目標產(chǎn)物中，達到零排放，原子利用率最高。綠色合成對于環(huán)境和化工生產(chǎn)有著重要的意義。關(guān)鍵詞：綠色化學

2、；環(huán)境保護；生態(tài)平衡；可持續(xù)發(fā)展；原子利用率；1. 綠色化學1.1 綠色化學的定義綠色化學（green chemistry,GC）又稱環(huán)境無害化學(environmental benignchemistry,EBC)環(huán)境友好化學(environmental friendly chemistry,EFC)或生態(tài)友好化學（ecological friendly chemistry,EFC）,清潔化學(clean chemisty,CC),是指化學反應和過程以“原子經(jīng)濟性:，即在獲得新物質(zhì)的化學反應中充分利用參與反應的每個原料原子，實現(xiàn)“零排放”。不僅充分利用資源,而且不產(chǎn)生污染；并采用無毒、無害的

3、溶劑、助劑和催化劑、生產(chǎn)有利于環(huán)境保護、社區(qū)安全、人身健康的環(huán)境友好產(chǎn)品。其核心是利用化學原理從源頭消除污染,從而在根本上切斷污染源，所以綠色化學是更高層次的環(huán)境友好化學。 1.2 綠色化學的目標綠色化學包括：節(jié)約原材料和能源，淘汰有毒原材料，在生產(chǎn)過程排放廢物之前減少和降低廢物的數(shù)量和毒性；對產(chǎn)品來說旨在減少從原料的加工到產(chǎn)品的最終處置的全周期的不利影響。綠色化學要實現(xiàn)以下幾個目標：(1) 降低排放或?qū)崿F(xiàn)廢物零排放；(2) (2)開發(fā)安全產(chǎn)品和安全工藝；(3) (3)采用生命周期評價方法；(4) (4)提高采用材料、能源和水的效率，循環(huán)或再利用材料和再生資源。1.3 綠色化學的原理 (1）從

4、源頭制止污染，而不是在末端治理污染；2）合成方法應用“原子經(jīng)濟性”，即盡量使參加過程的原子都進入最終產(chǎn)物；3）在傳統(tǒng)合成方法中盡量不使用和不產(chǎn)生對人類健康和環(huán)境有害的物質(zhì)；4）設計具有高使用效益、低環(huán)境毒害的化學產(chǎn)品；5）盡量不使用溶劑等輔助物質(zhì)，不得已使用時它們必須是無害的；6）生產(chǎn)過程應在溫和壓力下進行，而且能耗最低；7）盡量采用可再生的原料，特別是使用生物質(zhì)代替使用和煤等礦物原料；8）盡量減少副產(chǎn)品；9）使用高選擇性的催化劑；10）化學產(chǎn)品在使用完后應能降解成無害物質(zhì)，并且能進入自然生態(tài)循環(huán)；11）發(fā)展實時分析技術(shù)以便監(jiān)控有害物質(zhì)的形成；12）選則原料時應以安全角度考慮，盡量減少發(fā)生意外

5、事故的風險。1.4 綠色化學的意義 通過研究和改進化學化工過程及相應的工藝技術(shù)，從根本上降低以至消除副產(chǎn)品或廢棄物的產(chǎn)生，從而達到保護和改善環(huán)境的目的。 綠色化學不僅充分利用資源，而且不產(chǎn)生污染；它采用無毒無害的溶劑、助劑和催化劑，生產(chǎn)有利于環(huán)境保護、社區(qū)安全和人身健康的綠色產(chǎn)品。綠色化學體現(xiàn)了化學科學、技術(shù)與社會的相互聯(lián)系和相互作用，是化學科學高度發(fā)展以及社會對化學科學發(fā)展作用的產(chǎn)物，對化學本身而言也是一個新階段的到來。2. 綠色合成2.1原子經(jīng)濟性綠色化學的“原子經(jīng)濟性”是指在化學品合成過程中，合成方法和工藝應被設計成能把反應過程中所用的所有原材料盡可能多的轉(zhuǎn)化到最終產(chǎn)物中。最早由美國斯坦

6、福大學的B.M.Trost教授提出，他針對傳統(tǒng)上一般僅用經(jīng)濟性來衡量化學工藝是否可行的做法，明確指出應該用一種新的標準來評估化學工藝過程，即選擇性和原子經(jīng)濟性，原子經(jīng)濟性考慮的是在化學反應中究竟有多少原料的原子進入到了產(chǎn)品之中，這一標準既要求盡可能地節(jié)約不可再生資源，又要求最大限度地減少廢棄物排放。 理想的原子經(jīng)濟反應是原料分子中的原子百分之百地轉(zhuǎn)變成產(chǎn)物，不產(chǎn)生副產(chǎn)物或廢物，實現(xiàn)廢物的“零排放”（Zeroemission）。 2.2 原子經(jīng)濟反應 原子經(jīng)濟反應是最大限度利用資源、最大限度減少污染的必要條件，但不是充分條件。這是因為某些化學反應中：1，反應平衡轉(zhuǎn)化率很低，反應物與產(chǎn)物分離困難，

7、反應物難于循環(huán)使用；2，生產(chǎn)目標產(chǎn)物的反應是原子經(jīng)濟的，但反應物還能同時發(fā)生其他平行反應，生產(chǎn)不需要的副產(chǎn)物。反應的原子經(jīng)濟性、高轉(zhuǎn)化率、高選擇性是實現(xiàn)資源合理利用、避免污染缺一不可的。 化學反應的“原子經(jīng)濟性”則是指在化學反應中究竟有多少原料的原子進入到產(chǎn)品之中。我們常用原子利用率來衡量化學過程的原子經(jīng)濟性。在合成反應中，要減少廢物排放的關(guān)鍵是提高目標產(chǎn)物的選擇性和原子利用率，即化學反應中，到底有多少反應物的原子轉(zhuǎn)變到了目標產(chǎn)物中。 原子利用率的定義是目標產(chǎn)物的占反應物總量的百分比。即原子利用率=（預期產(chǎn)物的分子量/全部生成物的分子量總和）100%用原子利用率可以衡量在一個化學反應中，生產(chǎn)一

8、定量目標產(chǎn)物到底會生成多少廢物。在化學反應中，一旦要利用的化學反應計量式被確定下來，則其最大原子利用率也就確定了。一般狀況下，重排反應和加成反應的原子經(jīng)濟性最高，為100%。其他類型反應院子經(jīng)濟性則較低。 原子利用率達到100%的反應有兩個最大的特點：（1）最大限度地利用了反應原料，最大限度地節(jié)約了資源；2）最大限度地減少了廢物排放（“零廢物排放”），因而最大限度地減少了環(huán)境污染，或者說從源頭上消除了由化學反應副產(chǎn)物引起的污染。3 安全、環(huán)境友好的產(chǎn)品3.1 環(huán)境友好的替代品目前,絕大部分表面活性劑是以石油為原料生產(chǎn)的。2000年,全球化學表面活性劑的消耗量估計大約1800萬噸,其中許多引起了

9、嚴重的環(huán)境危機。因為它們在水或土壤中不能完全被生物降解,會生成有害的化合物。最近Jeneil生物表面活性劑公司成功生產(chǎn)了系列鼠李糖脂生物表面活性劑產(chǎn)品,這些生物表面活性劑產(chǎn)品具有良好的乳化、濕潤、去垢、起泡等性能,這些優(yōu)良的品質(zhì)使它們能勝任各種各樣的應用,但它們的毒性極低,而且易于生物降解,不會留下有害的或永久性的不降解產(chǎn)品。與傳統(tǒng)合成的或源自石油的表面活性劑相比,鼠李糖脂生物表面活性劑是一類毒性較小、更加環(huán)境友好的替代品。3.2可持續(xù)發(fā)展 人類社會是在同環(huán)境斗爭中誕生和發(fā)展起來的。今天,世界經(jīng)濟的迅速發(fā)展和人口的急劇增加對地球生態(tài)環(huán)境的壓力已經(jīng)達到相當緊張的程度。實施可持續(xù)發(fā)展是我們義不容辭

10、的責任。 綠色化學作為一門新型的交叉學科,毫無疑問,將對保持良好的環(huán)境,社會和經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展有重要的意義。曾為人類文明做出過不可磨滅貢獻的有機化學化工,在21世紀,依然面臨著新的機遇和挑戰(zhàn)。有機化學應該發(fā)展“理想的”合成方法,即強調(diào)實用的,環(huán)境友好的,資源可持續(xù)利用的,它從簡單易得的原料出發(fā),在溫和的條件下經(jīng)過簡單的步驟,快速、高選擇性地轉(zhuǎn)化為目標分子。而現(xiàn)行的有機合成方法很少能達到“理想的”境地,這就需要化學家從理念、原理、方法等方面進行改革和創(chuàng)新。原子經(jīng)濟性、手性合成、環(huán)境友好的“潔凈”的反應介質(zhì)等綠色化學原理對有機化學化工的發(fā)展將有更重要的指導意義。綠色化學有待在理論、實踐領(lǐng)域中進行更

11、深入的研究發(fā)展,其發(fā)展必然會推動人類社會的進步。4 總結(jié)我們可以看到綠色合成在最近幾年有了較大的發(fā)展,隨著綠色化學作為有機合成學科前沿方向的逐步形成,在短時間內(nèi),通向綠色合成的各種途徑正隱約可見。此外,綠色合成除了化學方法,生物方法也是一個好方法,從2004、2005兩年美國總統(tǒng)綠色化學挑戰(zhàn)獎的獲獎項目就可以很明顯地看出.但化學工作者的種種努力只是初步,目前開發(fā)的綠色合成反應只占有機合成中的非常少的一部分,這就為從事綠色合成研究的科技人員提出了更高的要求和更迫切的期望。參考文獻：1.綠色合成在有機化學中的含義及應用內(nèi)蒙古石油化工2007年第8期2.綠色有機合成研究進展天津化工2009年第6期3

12、.綠色合成技術(shù)的新進展楊海賢濟南職業(yè)學院學報2006年03期4.有機合成中的綠色合成胡琳莉5.綠色化學在有機合成方面的應用高寶平呂梁6 曾抗美，李正山. 工業(yè)生產(chǎn)與污染控制M. 北京: 化學工業(yè)出版社，2005. 7.現(xiàn)代有機合成方法與技術(shù)薛永強，王志忠，張蓉8.新編有機合成化學黃憲，王彥廣，陳振初9.基礎(chǔ)有機化學刑其毅，徐瑞秋，周政，裴偉偉10綠色有機化學理念和實驗任玉潔譯,華東理工大學出版社11綠色化學化工導論李德華,科學出版社12.崔玉亭，李季，靳樂山化肥與生態(tài)環(huán)境保護M北京：化學工業(yè)出版社，2001：13.貢長生綠色化學我國化學工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必由之路J現(xiàn)代化工，200214.時文中，褚意新化學的新理念綠色化學J天中學刊，2003；(4)：34-3715 王恩舉.漫談綠色化學M北京:高等教育出版社，2002. 16 高兆林, 譚丕亨. 綠色化學淺說M.北京:高等教育出版社,1999. 17 黃培強. 一個逐步形成的學科前沿N. 人民日報，1998. 18 徐