绿色化学在有机合成中的应用
摘要：绿色化学是一门从源头上阻止污染的化学，是一种能最大限度地合理配置资源，通过无害地化学研究，进而抑制环境污染，实现环境保护和生态平衡，满足人类可持续发展的学科。绿色合成是绿色化学在科研和生产中的重要应用。通过绿色合成，可以实现最大限度地利用原料分子中的每一个原子，使之结合到目标产物中，达到零排放，原子利用率最高。绿色合成对于环境和化工生产有着重要的意义。
关键词：绿色化学；环境保护；生态平衡；可持续发展；绿色化学；原子利用率；
绿色合成
1.原子经济性
绿色化学的“原子经济性”是指在化学品合成过程中，合成方法和工艺应被设计成能把反应过程中所用的所有原材料尽可能多的转化到最终产物中。最早由美国斯坦福大学的B.M.Trost[1]教授提出，他针对传统上一般仅用经济性来衡量化学工艺是否可行的做法，明确指出应该用一种新的标准来评估化学工艺过程，即选择性和原子经济性，原子经济性考虑的是在化学反应中究竟有多少原料的原子进入到了产品之中，这一标准既要求尽可能地节约不可再生资源，又要求最大限度地减少废弃物排放。理想的原子经济反应是原料分子中的原子百分之百地转变成产物，不产生副产物或废物，实现废物的“零排放”。
2.原子经济反应
原子经济反应是最大限度利用资源、最大限度减少污染的必要条件，但不是充分条件。这是因为某些化学反应中：
1.反应平衡转化率很低，反应物与产物分离困难，反应物难于循环使用；
2.生产目标产物的反应是原子经济的，但反应物还能同时发生其他平行反应，生产不需要的副产物。
反应的原子经济性、高转化率、高选择性是实现资源合理利用、避免污染缺一不可的。化学反应的“原子经济性”则是指在化学反应中究竟有多少原料的原子进入到产品之中。我们常用原子利用率来衡量化学过程的原子经济性。在合成反应中，要减少废物排放的关键是提高目标产物的选择性和原子利用率，即化学反应中，到底有多少反应物的原子转变到了目标产物中。原子利用率的定义是目标产物的占反应物总量的百分比。
即原子利用率=（预期产物的分子量/全部生成物的分子量总和）×100%
用原子利用率可以衡量在一个化学反应中，生产一定量目标产物到底会生成多少废物。在化学反应中，一旦要利用的化学反应计量式被确定下来，则其最大原子利用率也就确定了。一般状况下，重排反应和加成反应的原子经济性最高，为100%。其他类型反应院子经济性则较低。
原子利用率达到100%的反应有两个最大的特点：
(1)最大限度地利用了反应原料，最大限度地节约了资源；
(2)最大限度地减少了废物排放（“零废物排放”），因而最大限度地减少了环境污染，或者说从源头上消除了由化学反应副产物引起的污染。
环加成反应把反应物的各个部分完全加到另一物质中。
1.环加成
CH 2CH 2
C
H 3C
H 3C H 3C
H
3hv
2. 亲电加成反应
+
Br 2
Br
Br
3. 亲核加成反应
C 2H 5COC 3H 7
+
CH 3MgX
无水乙醚
C
H 33
CH 3
O
H
4. 催化加氢反应
OH
OH
H 2，加压5%Rh/Al 2O 3
● 重排反应
1) beckmann 重排 环戊酮肟AlCl3作催化剂，加热重排可定量生成δ–戊内酰胺[2]，原子利用率100%;
2)Claisen 重排 在碱和三烷基硅烷的作用下，丙烯酸丙酯能发生Claisen 重排，声称不饱和羧酸[2]，原子利用率100%;
3)Cope 重排 内消旋3-甲基-1，5-己二烯重排后，几乎全部转化为（E ）-1-甲基-1,5-己二烯[3]，是原子经济性反应;
4)Schmidt 重排 2-（4-叠氮正丁基）环己酮以四氯化钛为催化剂，在室温下发生重排，生成内酰胺[2]，是100%的原子经济性反应;
5)Fries 重排 α-萘酚乙酸酯在5mol%的三（三氟甲磺酸）钪催化下，100°C 反应6h ，可生成2-乙酰基-1-萘酚，原子利用率100%。
● 取代反应 无论哪种取代反应都要生成副产物，它不是原子经济性反应。 1） 亲电取代反应
CH 3
+
Cl Cl
hv
Cl
+
Cl
H
2） 亲核取代反应
CH 3CH 2Cl
+
CH 3CH 2OH CH 3CH 2OC 2H 5
+
Cl
H
3）自由基取代反应
C
H3CH3
CH32
C
H3CH3
3
Br
C
H3
CH3
Br
++Br H
●消除反应消除反应所用的所有试剂有的没有成为产物，且被消除掉的原子或基团成
为废物。所以卜卦不是α-消除反应还是β-消除反应，都不是原子经济性反应。
●异构化反应Trost[1]用钯作催化剂进行的异构化反应是原子经济性反应。
3.绿色合成的途径
按照绿色化新的要求，对于一个有机合成反应，从原料到产品要使之绿色化，从原料上看是否采用更绿色的原料代替原来对环境有害的原料；从反应设计流程看是否是更加绿色的流程。
●改变合成原料和试剂
●采用无毒、高选择性、高效的催化剂
●采用无毒、无害溶剂
1）以水作反应溶剂[4]；
2）以超临界流体作为反应溶剂；
3）以离子液体为溶剂。
●固态反应
●改变反应方式
●采用高效合成方法
●计算机辅助的绿色合成设计[5,6]
●利用可再生物质
参考文献
[1] Trost B M.Science.1991.254:1471
[2] 黄宪，王彦广，陈振初.新编有机合成化学.北京：化学工业出版社，2003:500
[3] 刑其毅，徐瑞秋，周政，裴伟伟.基础有机化学.北京：高等教育出版社，1994:858
[4] Barraud A.Thin Solid Films，1989,175:73
[5] Corey E J,Wipke W T.Science.1969，166:178
[6] Bersohn M.Bull.Chem.Soc.1972 Japan 45:1897
绿色化学的定义及其特点 绿色化学又称环境无害化学、环境友好化学、洁净化学。 利用现代科学技术的原理和方法，从根源上根除污染；研究环境友好的新原料、新反应、新过程、新产品，实现环境化工与生态协调发展；减少甚至消灭对人类健康、社区安全、生态环境的有害原料、催化剂、溶剂、助剂、产物、副产物的使用和生产。 特点: 绿色化学是从源头上消除污染，促进自然生态系统的良性循环； 绿色化学是要求合理利用资源和能源、降低生产成本、实现资源使用的“减量化、在再使用、再循环”，是发展循环经济的关键途径。 绿色化学的基本特点是：在获取新物质的转化过程中，充分利用每个原子，实现零排放。 1、绿色化学反应的主要任务 寻找无害化学合成； 尽量减少化学合成中得有毒原料和有毒产物； 设计安全化学品； 使化学品在被期望功能得以实现的同时，将其毒性降到最低； 使用安全溶剂和助剂，尽可能不使用助剂 采用无毒无害的溶剂代替挥发性有毒有机物作溶剂 反应原子转化率高 2、举例说明绿色化学的主要研究领域。 设计安全有效的目标分子：构效关系。 设计安全有效化学品主要包括如下两个方面的内容：①新的安全有效化学品的设计；②对已有的有效但不安全的分子进行重新设计。 寻找安全有效的反应原料，如： （1）用二氧化碳代替有毒有害的光气生产聚氨酯:RNH2 + CO2-> RNHCOOR1 （2）亚氨基二乙酸二钠的生产采用新工艺消除有毒氢氰酸的使用: HOCH2CH2NHCH2CH2OH + 2NaOH (铜催剂)=NaOOCH2CH2NHCH2CH2OONa + 4H2寻找安全有效的合成路线：要符合原子经济性原理。要考虑到产品的性能优良，价格低廉，又要使产生的废物和副产物少，对环境无害，可利用计算机来进行辅助设计。 寻找新的转化方法：①催化等离子体方法；②电化学方法；③光化学及其他辐射方法； 寻找安全有效的反应条件：（1）寻找安全有效地催化剂①活性组分的负载化②用固体酸代替液体酸； （2）寻找安全有效的反应介质①采用超临界流体作为反应介质②水作溶剂的两相催化法。 4、什么是原子利用率，计算用氯醇法和过氧化氢直接氧化法制备环氧丙烷的原子利用率。 原子利用率=（目标产物的量/按化学计量式所得所有产物的量之和）*100%=（目标产物的量/各反应物的量的和）*100% 氯醇法：CH3-CH=CH2 + Cl2+ Ca(OH)2——C3H6O +CaCl2+H2O 42 71 74 58 111 18 原子利用率=58/（111+18+58）=58/(42+71+74)=31% 过氧化氢法：H2O2 +CH3-CH=CH2——C3H6O +H2O 3442 58 18 原子利用率=58/(42+34)=76.3% 5、影响化学物质在环境中相态和归宿的性质有哪些？简述化学在环境中降解的化学反应类 型。 1.挥发性、熔点、密度
反应条件在有机合成中的应用 一、有机反应条件小结（学生分组完成，并互相补充完整） 1、与X 2（卤素单质）的反应 2、稀硫酸 3、浓硫酸 4、氢氧化钠 5、水浴加热 6、特殊的催化剂 二、应用： 例1：请观察下列化合物A ～H 的转换反应的关系图（图中副产物均未写出），并填写空白： A NaOH C Br CCl E NaOH G H C H ②浓醇溶液⑤⑦浓醇溶液⑨足量催化剂 ?→?????→?? ??→??????→?????? ? 2 4 8102 ①稀NaOH 溶液△ B D F H ③乙酸乙酸酐 ⑧乙酸乙酸酐 ?→ ????→????→ ???④ 400℃⑥稀NaOH 溶液 （1）写出图中化合物C 、G 、H 的结构简式：C________、G________、H_______。 （2）属于取代反应的有（填数字代号，错答要倒扣分）________。 例2、已知： α－溴代肉桂醛是一种抗菌、抗病毒的高效防霉、除臭剂，合成它的路线如下： α－溴代肉桂醛
请回答： （1）写出反应类型：② ，⑦ 。 （2）C 的结构简式为 。 （3）反应③的化学方程式为 。 （4）经反应⑦得到的有机产物除α－溴代肉桂醛外，还有可能得到的有机物的结构简 式为（写出一种即可） 。 （5）C 的同分异构体中，苯环上只有一个取代基，且属于酯类的有 练习： 1、已知溴乙烷跟氰化钠反应再水解可以得到丙酸 CH 3CH 2Br ??→?NaCN CH 3CH 2CN ??→?O H 2 CH 3CH 2COOH,产物分子比原化合物分子多了一 个碳原子，增长了碳链。请根据以下框图回答问题 F 分子中含有8个原子 组成的环状结构。 （1）反应①②③中属于取代反应的是__________（填反应代号）。 （2）写出结构简式：E_____________，F__________。 2、乙酸苯甲酯对花香和果香的香韵具有提升作用，故常用于化妆品工业和食品工业。乙酸苯甲酯可以用下面的设计方案合成。 （1）写出A 人的结构简式： A ，C ： （2）D 有很多同分异构体，含有酯基和～取代苯结构的同分异构体有五个，其中三个的结构简式是 请写出另外两个同分异构体的结构简式：
绿色化学催化剂应用 摘要：从有机功能小分子催化、高分子负载催化剂、新型过渡路易酸催化、生物质催化、离子液体和超临界流体为介质的催化来介绍有机合成中的一些绿色反应。 关键字：绿色，有机合成，催化 催化化学 催化化学对人类社会的发展和进步起着深远的影响，80 ％以上的传统化工过程都与催化作用有关。近年来随着人类对能源、环境和健康等问题的普遍关注，催化化学的作用和地位进一步获得了新的评价。因此，适当掌握一些关于催化剂及催化过程的知识是非常必要的。催化化学是一门面向化学类专业大学学生的一门学科。其目的主要是使学生了解催化化学的基础知识以及最新发展动向，通过学习，提高学生对化学和化工领域的环境友好的意识，为今后从事研究和开发打下良好的基础。学科内容主要包括：催化作用基础、催化剂的设计、制备和表征以及各种新兴催化技术在绿色化学、生物医药等领域的应用，如纳米技术、超临界流体技术和相转移催化等。 绿色化学 绿色化学的定义：是在化工产品生产过程中，从工艺源头上就运用环保的理念，推行源消减、进行生产过程的优化集成，废物再利用与资源化，从而降低了成本与消耗，减少废弃物的排放和毒性，减少产品全生命周期对环境的不良影响。绿色化工的兴起，使化学工业环境污染的治理由先污染后治理转向从源头上根治环境污染。 绿色化学被称为环境无害化学（Environmentally Benign Chemistry），由此
发展的技术称环境友好技术或洁净技术：即利用化学原理在化学品的设计、生产和应用中消除或减少那些对人类健康、社区安全和生态环境有毒有害物质的使用和生产，设计研究没有或只有尽可能少的环境负作用，在技术上和经济上可行的产品和化学过程。无论属于哪个学科，面对一项有利于人类社会的发展的新理论，都应该树立正确的态度和观念。所以，首先有必要解释清楚这些技术或科学理念的理论来源及前因后果、带来的益处、发展方向、积极意义、发展前景及发展方式等等。 绿色化学的研究内容及其实现方式 1、绿色化学研究的核心内容 绿色化学研究的核心内容是原子经济性这一概念最早是1991年美国Stanford大学的著名有机化学家Trost(为此他曾获得了1998年度的“总统绿色化学挑战奖”的学术奖)提出的，即原料分子中究竟有百分之几的原子转化成了产物。理想的原子经济反应是原料分子中的原子百分之百地转变成产物，不产生副产物或废物，实现废物的“零排放”。他用原子利用率衡量反应的原子经济性，认为高效的有机合成应最大限度地利用原料分子的每一个原子，使之结合到目标分子中。绿色化学的原子经济性的反应有两个显著优点：一是最大限度地利用了原料，二是最大限度地减少了废物的排放。近年来，开发新的原子经济反应已成为绿色化学研究的热点之一。国内外均在开发钛硅分子筛上催化氧化丙烯制环氧丙烷的原子经济新方法。此外，针对钛硅分子筛催化反应体系，开发降低钛硅分子筛合成成本的技术，开发与反应匹配的工艺和反应器仍是今后努力的方向。 BHC工艺是一个典型的原子经济性反应，不但合成简单，原料利用率高，而且无需使用大量溶剂和避免产生大量废物，对环境造成的污染小。Boots工艺肟化法从原料到产物要经过4步反应，每步反应中的底物只有一部分进入产物，所用原料中的原子只有40%进入最后产品中。而BHC工艺只需3步反应即可得到产品布洛芬，其原子经济性达到77%，也就是说新方法可少产废物37%。如果考虑副产物乙酸的回收，BHC 合成布洛芬工艺的原子有效利用率则高达99%。 环氧乙烷的生产，原来是通过氯醇法两步制备，采用银催化剂后，改为乙烯直接氧化成环氧乙烷的原子经济性反应。而合成乙二醇二乙酸酯(EGDA)的经典
环境污染治理中绿色化学技术的运用 摘要:论述了绿色化学的原理、研究现状，总结了绿色化学技术的应用进展。从大气污染、水污染和固体废物三方面论述了绿色化学技术在环境污染治理中的应用情况，并提出应用绿色化学技术来解决环境污染问题是环境保护的发展方向。工业、农业、日常生活等采用无毒、无害并可循环使用的物料，化学反应的绿色化，是从“本”治理环境污染的重要途径。 关键词:绿色化学；绿色技术；环境治理；化学技术 如何防治环境污染，以确保生态环境持久的平衡发展，是新世纪人类必须解决的重大课题。环境破坏问题主要表现为:大气污染，臭氧层破坏，全球变暖，海洋污染，淡水资源紧张和污染，土地退化和沙漠化，森林锐减，生物多样性减少，环境公害，有毒化学品和危险废物增多。在上述问题中，多数与化学或化工产品中的化学物质污染直接有关，少数问题也与其间接有关[1]。在这种形势下，一门新兴的化学——绿色化学应运而生。所谓绿色化学的是采用与环境友好的化学反应，最有效的利用原料，包括实质性地循环生产或重新利用物料及再生资源，最大限度的降低能耗，最充分地生产有用产品。它的特点是特别关注化学过程终结废弃物的控制，最大限度地减少排放与废物。 2.绿色化学概述 2.1绿色化学的定义 绿色化学是设计研究没有或只有尽可能小的环境负作用的、并在技术上、经济上可行的化学品或化学过程的学科。1995年美国环保局(EPA)在全美化学学会年会上，将绿色化学定义“设计出降低或消除有害物质的使用或产出的化学过程和化学产品”[3]。具体地说，绿色化学即是利用化学的技术和方法去减少或消灭那些对人类健康、环境安全和生态过程有害原料、催化剂、溶剂和试剂、产物和副产物等的使用和产生。绿色化学的目标是不再使用有毒、有害的物质，不再产生废物，不再处理废物。它是一门以源头上阻止污染的化学。 2.3绿色化学的特点 绿色化学被公认是解决世界环境污染的重要途径。与环境化学相比，有其哲学上的合理性和经济上的可行性。环境化学主要研究“末端”污染治理技术，而绿色化
绿色化学及其发展方向 摘要:伴随着社会经济生活的不断发展及进步,我国的化学应用过程中不免会对环境和人体造成一定的伤害,本文从我国化学发展所面临的问题出发,在对化学发展问题分析的基础上提出了发展绿色化学是化学发展趋势的必然选择的观点。并针对如何发展绿色化学的角度出发,对环境保护目的下的绿色化学提出了解决问题的策略,坚持资源、环境及经济生活的可持续发展。 关键词: 绿色化工; 环境保护; 可持续发展 当今 ,可持续发展观是世人普遍认同的发展观。它强调人口、经济、社会、环境和资源的协调发展 ,既要发展经济 ,又要保护自然资源和环境 ,使子孙后代能永续发展。绿色化学正是基于人与自然和谐发展的可持续发展理论。 一、绿色化学定义 绿色化学又称环境无害化学、环境友好化学、清洁化学。绿色化学即是用化学的技术和方法去减少或消灭那些对人类健康、社区安全、生态环境有害的原料、催化剂、溶剂和试剂、产物、副产物等的使用和产生。绿色化学的理想在于不再使用有毒、有害的物质 ,不再产生废物 ,不再处理废物。它是一门从源头上阻止污染的化学 [1] 二、绿色化学遵循的相关准则 绿色化学应该以“预防为主，治理为辅”作为行事准则，这样能够从源头上就解决好污染问题，保护环境。在日常生活生产活动最大限度地减少分离溶剂与试剂之类的物质，尽量选择使用无污染、无害
等辅助物质。尤其是那些能够对人们身体健康与生活环境造成毒害的物质，更是需要控制其在生产生活中的使用。 三、绿色原料是可持续发展基石 所谓的“绿色原料”也就是化学品需要使用到的原材料，在采用、产生、利用、再循环利用与废弃物处理等诸多环节里和生态环境和谐共存。同时，此材料不会对人类身体健康成危害，还具有促进健康与净化吸收这样的主要功能。现阶段，国内白色污染方面相对较为严重，这也是由于塑料制品的大量使用而引发的。通过绿色原料的生产实现有效降解熟料的目的，已经成该领域重点关注的研究课题。在这方面国际上现使用方式有生物降解塑料，还有光、化学以及组合等降解塑料的类型。化学品传统生产过程中通常都是用含剧毒的氢氰酸与光气之类的物质作为原料生产异氰酸酯，当前已经被基本无毒害的二氧化氮与胺类生产异氰酸酯所代替。用这两种原料完成两步生产氨基二乙酸钠，并采用二乙醇胺与催化脱氢两种物质为原料成功开发出安全生产氨基二乙酸钠的这种新工艺。 四、从环境保护角度出发,促进绿色化学的应用 4.1原料的绿色化 在绿色化学的应用中,绿色化选择原料是应用的基础。通过原料的选择可以有效的降低化学过程对环境所带来的消极影响。简而言之,过原来的绿色化,来实现绿色化学在应用中环保型效应。 4.2溶剂的绿色化在绿色化学的应用中还可通过选用溶剂的绿色化来实现对环境的保护,降低对人体的各类伤害。绿色化的溶剂安全
绿色化学技术的发展现状 摘要：绿色化学作为一门新兴的高层次科学，要想实现可持续的发展，高新技术的发展和应用是其先决条件。这里主要对绿色化学技术行使的原则，所包含的技术，如生物技术，催化技术，超临界技术等介绍。这些技术的交叉，融合应用必将为社会与经济的可持续发展提供有效途径。 关键词：绿色化学技术发展应用 1.绿色化学研究内容及绿色化学技术简介 在过去，环境问题被认为是经济体制的组成部分和自然资源的快速开发的必然。这个概念已被用了很多年。化工主要还是考虑所涉及的产品（生命周期中，再循环等）的制造中所使用的材料（原料），化学过程的初始设计，产品的危险性，能耗和其它参数。而绿色化学是多年来没有的基本原则和实际应用定义一个相对抽象的概念。而今，术语的绿色化学已被定义为“本发明，设计和应用化学产品和工艺，以缩小或消除有害物质对工人和消费者的使用和产生”。绿色化学的定义开始发明和设计的概念。这意味着，我们的科学家和技术人员，必须考虑到从一开始我们都在寻找，什么样的产品，我们如何来设计制造的，它的使用。化工产品和化学过程的影响，必须作为设计标准。危险的考虑初始原料和最终产品还必须包括在性能标准。绿色化学的定义的另一个方面是一语中的的“有害物质的使用和产生。”我们必须考虑提前，如果产品的使用将是危险的（工人，消费者），或者如果它要通过自己使用或它们的实际应用（如废弃物）后产生的环境污染。而不是只着眼于可能在一个过程中无意中产生的不良物质，绿色化学还包括作为过程的一部分，所有的物质。此外，绿色化学承认有显著影响的有害物质的使用，从监管，处理和运输，生产废物和责任问题。可见，绿色化学的出现，主要是为了应对化学和化工产业中的化学物质污染所带来的严峻环境问题。相比于环境化学，绿色化学强调研究与环境友好的化学反应和技术，尤其是新的催化反应技术。而相较于环境治理。不同于环境治理的对已被污染的环境进行治理，即“末端治理”这种治标不治本的模式，绿色化学更注重与从源头和生产过程中杜绝废物的产生，即污染预防。真正做到“从源头上消除污染”。正是它的这一特点，绿色化学技术逐渐受到社会的重视，这也是人类工业发展的必然选择。因此，绿色化学技术的发展最基本原则是从源头消除化学污染。绿色化学的目标不仅是更安全的产品，危害较小的后果，对环境，节约能源和水，还包括其到底能可持续发展促进化工新技术的快速发展和新的化学产品，在广大的更广泛的问题过去几十年中接通环保注意补救的负面影响（监控环境的污染，减少污染物的，再循环等）的动作。近年来，绿色化学已经获得了在工业界和学术界的研究和开发领域站稳脚跟，尤其是在发达的工业国家。一些国际会议，学术期刊，许多出版物和大学新课程证明的绿色化学理念的影响越来越大。总的来说，绿色化学技术可以算是21世纪的最大热点技术之一，它存在着巨大的发展潜力。 2.生物技术的发展及特点 生物技术也被称为生物工程或生物工艺。作为21世纪最具有发展潜力的产业之一，生物化工有着其得天独厚的优点，它能充分利用各种自然资源，节省能源，减少污染，更易于实现清洁生产。现代生物技术是以运用生物学、化学等基础学科，及多种工程原理和技术，生产生物制品和创造新物种的综合性科学技术[1]；是探索生命现象和生物物质的运动规律，并利用或模仿生物体的
酶在有机合成中的应用进展 许广帅 （化工学院化工一班） 摘要：由于有机溶剂易使酶蛋白变性、失活或抑制其反应，因此，长期以来，形成了一个概念：酶反应需在水溶液中进行。尽量避免使用有机溶剂。随着酶学研究的进展。经过近十年的大量研究，人们发现。只要条件合适，酶在有机溶剂中是完全能够起催化反应的。1985年欧洲生物技术联合会召开了“生物催化剂在有机合成中的应用，随后又组织了“有机相中的酶催化讨论会，引起了与会科学工作者扳太的兴趣。近年来。有机合成化学领域的一个重大进展就是应用微生物或酶进行催化反应。由于酶催化反应具有高度的专一性，使得这种合成与转化在合成化学领域中具有很大的理论价值和应用潜力。 关键词：酶、有机溶剂、生物催化剂、催化反应 Abstract: Because the organic solvent is easy to make enzyme protein denaturation and inactivation or inhibit the reaction, therefore, for a long time, form a concept: enzyme reaction should be carried out in aqueous solution. Try to avoid using organic solvent. With the progress of the enzymology. After nearly 10 years of research, people found. As long as conditions are right, enzymes in organic solvents is fully capable of catalytic reaction. In 1985 European biotechnology federation held a \"the application of biological catalyst in organic synthesis, and then organized\" seminar on enzyme catalysis in the organic phase, aroused the interest of the scientific workers pull too. In recent years. A significant progress in the field of organic synthesis chemistry is the application of microorganism or enzyme catalytic reaction. Because the enzyme catalytic reaction are highly specific, makes the synthesis and transformation in the field of synthetic chemistry has great theory value and application potential. Key words:Enzyme, organic solvents, catalysts, catalytic reaction 1 前言 酶除作用于天然底物外，还可作用于与其底物结构相似的物质发生非自然催化，从而构戚了一个特殊的化学合成新锈域。通过酶催化可以完成各种各样的化学反应，如：氧化、脱氢、还原、脱氨、羟基化、甲基化、环氧化、脂化、酰胺化、磷酸化、开环反应、异构化、侧链切除、缩合以及卤代等反应。由于酶催化较化学法催化具有区域选择性、立体选择性、条件温和、反应速度快等优点，
绿色化学在无机合成中的应用 摘要：绿色化学又称环境无害化学，是一门从源头上阻止污染的化学。它的核心内涵是在化学反应过程和化工生产中, 不再使用有毒、有害的物质，不再产生废物，不再处理废物。其研究内容主要是围绕化学原料、催化剂、溶剂、化学反应过程及工艺和产品的绿色化展开的。近年来，由于化学工业向大气、水和土壤等排放大量有毒、有害的物质, 因而大力研究与开发从源头上减少和消除污染的绿色化学是必不可少的，因此可以说21世纪的化学及化学工业必将以实现绿色化学为中心和目标。而作为一个多学科交叉的研究领域，绿色化学中有许多科学问题需要深入研究。在这里仅就我较熟悉的绿色化学在一般无机合成中的应用谈一下我的看法。 关键字：绿色化学无机合成应用 一、催化还原SO2到元素硫 SO 2是危害最为严重的大气污染物之一。因此，许多国家对SO 2 排放量的限 制都有严格规定，很多专家学者在从事脱硫基础与技术研究。Makansi等对已经工业化和正在被研究的烟气脱硫过程进行了综述。其中大多数是基于碱金属和碱 土金属的碱性化合物作为吸收剂，与烟气中的SO 2反应生成硫酸盐(如CaSO 4 )， 此过程的缺点是处理工艺繁复，处理设备占地面积大，烟气中的硫没有回收利用， 尤其存在二次污染问题；直接催化氧化SO 2到SO 3 ，再吸收制稀硫酸是一种可以 选择的方法(包括目前烟气脱氮脱硫一体化工艺的氧化脱硫部分)，但这种方法最终是液体产物，势必给操作运输带来不便，而且最大的缺点是消耗大量的资金去浓缩稀硫酸并存在严重腐蚀问题；其它以吸附再生为基础的脱除技术也正在开发之中，可是对于这些技术来说，要设计一整套过程来处理脱附时释放出来的SO 2 。 最好的处理SO 2方法是将SO 2 选择性还原为元素硫，可以克服上述方法的缺点。 根据所使用还原剂的不同，可分为H 2、炭、烃类(主要是CH 4 )、CO和NH 3 还原法。 1、H2还原法
绿色化学原理和应用 在这即将过去的20世纪里，化学真正成为了一门最有用的科学。化学科学的研究成果和化学知识的应用，创造了无数的新产品进入每一个普通家庭的生活，使我们衣食住行各个方面都受益匪浅。更不用说化学药物对人们防病去疾、延年益寿、更高质量地创造和享受生活的神奇功效了。另一方面，随着化学品的大量生产和广泛应用，给人类本来绿色平和的生态环境带来了黑色的污水、黄色的烟尘、五颜六色的废渣和看不见的无色毒物??威胁人们的健康、伤害哺育我们生存的地球母亲。人类就在发展生产、提高生活水平与保护环境这一矛盾中奋斗，以求得最佳平衡，不断绵延、前进。 一、概念 “绿色化学”由美国化学会提出，目前得到世界广泛的响应。其核心是利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境的污染；反应物的原子全部转化为期望的最终产物。按照美国《绿色化学》杂志的定义,绿色化学是指:在制造和应用化学产品时应有效利用(最好可再生)原料,消除废物和避免使用有毒的和危险的试剂和溶剂。而今天的绿色化学是指能够保护环境的化学技术.它可通过使用自然能源,避免给环境造成负担、避免排放有害物质.利用太阳能为目的的光触媒和氢能源的制造和储藏技术的开发,并考虑节能、节省资源、减少废弃物排放量。 绿色化学又称“环境无害化学”、“环境友好化学”、“清洁化学”，绿色化学是近十年才产生和发展起来的，是一个“新化学婴儿”。它涉及有机合成、催化、生物化学、分析化学等学科,内容广泛。绿色化学的最大特点是在始端就采用预防污染的科学手段,因而过程和终端均为零排放或零污染。世界上很多国家已把“化学的绿色化”作为新世纪化学进展的主要方向之一。
二、发展背景及主要特点 化学在为人类创造财富的同时，给人类也带来了危难。而每一门科学的发展史上都充满着探索与进步，由于科学中的不确定性，化学家在研究过程中不可避免地会合成出未知性质的化合物，只有通过经过长期应用和研究才能熟知其性质，这时新物质可能已经对环境或人类生活造成了影响。 传统的化学工业给环境带来的污染已十分严重，目前全世界每年产生的有害废物达3亿吨～4亿吨，给环境造成危害，并威胁着人类的生存。严峻的现实使得各国必须寻找一条不破坏环境，不危害人类生存的可持续发展的道路。化学工业能否生产出对环境无害的化学品？甚至开发出不产生废物的工艺？绿色化学的口号最早产生于化学工业非常发达的美国。1990年，美国通过了一个“防止污染行动”的法令。1991年后在，“绿色化学”由美国化学会（ACS）提出并成为美国环保署（EPA）的中心口号，并立即得到了全世界的积极响应。 绿色化学又称环境友好化学，它的主要特点是：1.充分利用资源和能源，采用无毒、无害的原料；2.在无毒、无害的条件下进行反应，以减少废物向环境排放；3.提高原子的利用率，力图使所有作为原料的原子都被产品所消纳，实现“零排放”；4.生产出有利于环境保护、社区安全和人体健康的环境友好的产品。 三、绿色化学的重要性 传统的化学工业给环境带来的污染已十分严重，目前全世界每年产生的有害废物达3亿吨～4亿吨，给环境造成危害，并威胁着人类的生存。化学工业能否生产出对环境无害的化学品？甚至开发出不产生废物的工艺？有识之士提出了绿色化学的号召，并立即得到了全世界的积极响应。绿色化学的核心就是要利用化学原理从源头消除污染。
绿色化学的发展与前景 摘要：随着社会的发展，化学产业迅速发展，不断推动着人类社会的进步，同时，也给环境带来了极大的负担，威胁着人们的健康和赖以生存的自然环境。然而污染防治虽卓有成效，但仍以治理为主，效果有限且费用昂贵，因此，绿色化学的出现极好地适应了发展趋势，将为社会的进一步发展和化学学科新的飞跃发挥巨大的作用。 关键词：绿色化学清洁生产环境污染 The development of Green Chemistry and Engineering Abstract: Accompanied with the development of the society, the chemistry industry is also developing quickly. As a result, it pushes forward the advance of society. However, meanwhile, it brings great burdens on the environment, which threat the health of man and the nature. Although the preventions of pollution are fruitful, we still mainly depend on treatments after pollution, it works out to a certain extent, and it really costs a lot. So, that’s why Green Chemistry, which fits the tendency of environmental protection well, is greatly welcomed. It will make efforts for the further development of the society and chemistry. Key words: Green Chemistry, Cleaner Production, Environmental pollution 随着21世纪的到来, 人类生产生活与化学越来越密不可分。化学科学的研究成果和化学知识的应用为推动人类的进步起了决定性的作用。目前, 化学及其制品已经渗透到人类生活、生产和国民经济的各个领域, 达到人人、事事、处处都离不开化学及其制品的程度。 然而，另一方面, 随着化学品的大量生产和广泛应用, 给人类本来绿色平和的生态环境带来了极大的破坏，威胁着人们的健康, 以及人类赖以生存的自然环境的可持续发展。工厂向大气中排放大量酸性物质，造成雨水被大气中存在的酸性气体污染，pH<5.6,达到酸雨的标准，致使许多建筑物、植物、以及人文自然 CO浓度大景观遭到严重破坏；而在生产过程中的大量有机物燃烧，致使空气中 2 幅升高，造成温室效应，使地球生态环境遭威胁；大量氯氟烷烃（如制冷剂、发泡剂、清洗剂等）的生产和使用使臭氧层出现明显的空洞，易使人发生皮肤癌、白内障等疾病，也会削弱人的免疫力，与此同时，对生态环境的影响也显著，会使农作物减产且品质下降，渔业产量下降以及森林被破坏。。。还有黑色的污水、黄色的烟尘、五颜六色的废渣和看不见的无色毒物。
绿色化学及12原则综述 随着时代的发展，化学逐渐真正成为了一门最有用的科学。化学科学的研究成果和化学知识的应用为推动人类的进步起了决定性的作用。目前，化学及其制品已经渗透到人类生活、生产和国民经济的各个领域，达到了人人、事事、处处都离不开化学及其制品的程度。但２０世纪化学取得的辉煌成就，并未获得社会应有的认可。这是因为，化学化工的发展在为人类的生活改善提供源源不断的能源和物质基础的同时，又造成了很多的能源和环境问题：黑色的污水，黄色的烟尘，五颜六色的废渣和看不见的无色毒物威胁着人们的健康，给人类赖以生存的自然环境的可持续发展带来了巨大的威胁。随着化学品的大量生产和广泛应用，人类对全球性环境污染的加剧、能源的匮乏和资源的减少日益关注。人们逐渐发现，仅依靠开发更有效的污染控制技术对改善环境是很有限的，而把注意力集中到原始污染的预防上则对消除污染更有效。正是在这样的背景下，绿色化学逐渐引起了人们的重视。 １绿色化学及其产生 绿色化学（ＧｒｅｅｎＣｈｅｍｉｓｔｒｙ），又称为环境无害化学（Ｅｎｖｉ－ｒｏｎｍｅｎｔａｌｌｙＢｅｎｉｇｎＣｈｅｍｉｓｔｒｙ），是指设计生产不具有或具有较小环境负作用，并在技术和经济上具有可行性的化学品和化学过程。它包括合成、催化、工艺、分离和分析监测等多个领域［１］。 从１９６０年化学农药的污染问题被提出来开始，人们开始注意到人口的急剧增加、工业的高度发达、资源的极度消耗、污染的日益严重，使人类不得不面对严重的环境危机。这些问题不但影响一个国家的经济发展，而且对环境造成的危害将对人类自身的健康甚至是生存都造成了严重的威胁。解决问题的办法，初期主要以治理为主，但这些办法效果有限、费用昂贵。在积累了３０年治理污染的经验后，人们提出了污染预防这一新的概念，最后美国环保局提出了“绿色化学”这一“新化学婴儿”。 ２绿色化学的基本特征 绿色化学是当今化学科学研究的前沿，它吸收了传统化学化工、环境、物理、生 物、材料和信息等学科的最新理论和技术，受到来自社会、技术、经济、环境、政治等多方面的推动力。从可持续发展的意义上来说，绿色化学更多地代表了化学化工科学理念的重大变革，也反映了社会对于科学发展的重塑和建构，绿色化学在与社会现实的互动影响之下，逐步朝向经世致用的目标前行。绿色化学的最大特点在于它在始端就采用预防污染的科学手段，因而过程和终端近似零排放或零污染。它将工业革命以来沿袭的线形思维方式转变为非
绿色化学研究进展及其中GAP化学举例 赵宝晶2011201154 摘要：在能源、环境日趋紧张的新世纪，传统化学向绿色化学的转变已经成为历史的必然。本文全面介绍了绿色化学的定义、原则以及研究方法（原子经济、E指数）、并按照目前通用的分类方法从原料、催化剂、溶剂、合成方法、产品的绿色化五个方面对绿色化学进展作了全面的综述。最后以李桂根教授最新提出的GAP（Group-Assistant-Purification）化学为绿色化学的实例，做了具体的分析。 关键词：绿色化学、GAP化学 Abstract: Growing tension in the energy, the environment in the new century , the traditional chemical shift to green chemistry has become a historical necessity. A comprehensive introduction to the definition of green chemistry principles and research methods ( atom economy and E index) , and in accordance with the classification of the current Green Chemistry from the five aspects of green raw materials, catalysts , solvents , synthetic methods , products a comprehensive overview . Finally, Professor Li Guigen latest GAP (Group - Assistant - Purification ) Chemistry for Green Chemistry instance , to do a specific analysis . Key words: green chemistry, GAP chemical 1绿色化学 1.1绿色化学定义 绿色化学又称环境无害化学、环境友好化学、清洁化学。绿色化学即用化学的技术和方法去减少或停止那些对人类健康、社区安全、生态环境有害的原料、催化剂、溶剂和试剂、产物、副产物等的使用与产生[1]，使污染消除在生产的源头，使整个合成过程和生产过程对环境友好、不再使用有毒、有害的物质、不再产生废物、不再处理废物。它是治本、治根、是从根本上消除污染的对策。 1.2绿色化学原则 美国科学家、绿色化学的倡导者阿纳斯塔斯( Anastas )和韦纳(Waner )提出绿色化学的12条原则[2]。(1)防止废物的生成比在其生成后处理更好。(2)设计的合成方法应使生产过程中所采用的原料最大量地进入产品之中。(3)设计合成方法时, 只要可能, 不论原料、中间产物和最终产品，均应对人体健康和环境无毒、无害。(4)设计的化学产品应在保持原有功效的同时，尽量无毒或毒性很小。(5)应尽可能避免使用溶剂、分离试剂等助剂如不可避免，也要选用无毒无害的助剂。(6) 合成方法必须考虑反应过程中能耗对成本与环境的影响, 应设法降低能耗, 最好采用在常温常压下的合成方法。(7) 在技术可行和经济合理的前提下，采用可再生资源代替消耗性资源。(8) 在可能的条件下，尽量不用不必要的衍生物。( 9) 合成方法中采用高选择性的催化剂比使用化学计量助剂更优越。(10) 化工产品要设计成在终结其使用功能后, 不会永存于环境中, 要能分解成可降解的无害物质。(11) 进一步发展分析方法,，对危险物质在生成前实行在线监测和控制。(12) 一个化学过程中使用的物质或物质的形态，应考虑尽量减小实验事故的潜在危险，如气体释放、爆炸和着火等。 1.3绿色化学研究方法 1991年，美国斯坦福大学的化学教授Trost [3]首先提出化学反应中的“原子经济性”( Atom Economy) 思想，即化学反应中究竟有多少原料分子进入到了产品之中，有多少变成了废弃的副产物。最理想的原子经济当然是全部反应物的原子嵌并入期望的最终产物中，不产生任何废弃物。这时的原子经济便是100%。原子经济的定量表述就是原子利用率：原子经济性或原子利用率= ( 预期产物的分子量/全部反应物的原子量总和) ×100%。利用“原
格氏试剂在有机合成中的应用及限制条件 1.格氏试剂在有机合成中的应用 1.合成烃类 与活泼氢（HOH、HX、醇、酚、硫醇等）反应： 与卤代烃反应偶联： 可以用来制备烃类，但用饱和卤代烃进行反应, 往往产率不高, 若用活泼的卤代烃, 如烯丙型、苯甲型卤代烃（ -卤代烃）与格氏试剂反应则产率较高, 是合成末端烯烃的一个方法：也可以与硫酸酯、磺酸酯等发生偶联： 格氏试剂还可在亚铜盐或银盐等的催化下自行偶联，制取对称烃，产物保持原有构型: 2.合成醇类 格氏试剂与拨基化合物可进行加成反应，经水解后生成醇类化合物。一般由甲醛和格氏试剂反应可制得伯醇;与其他醛类的反应产物则为仲醇;与酮和醋等进行的格氏反应可制得叔醇。 与环氧化物反应，合成比原格氏试剂增加两个碳原子的伯醇：
酰卤与格氏试剂反应, 首先生成酮, 在RM gX 过量的情况下, 进一步反应生成叔醇:如果控制RMgX 的用量, 在低温下反应, 且增加酰卤或格氏试剂的空间位阻, 则可避免反应继续进行, 从而得到酮. 酯与格氏试剂反应, 先得酮, 因为酮与RM gX 的反应活性大于酯, 因此酮与RM gX 继续反应, 得叔醇。这种叔醇的特点是有两个相同的烃基： 3．合成酸类 与二氧化碳反应： 与酸酐反应： 4.合成醛类、酮类 与氰或氢氰酸反应，腈可与格氏试剂反应. 其加成产物亚胺盐不再进一步反应, 经水解得到酮或醛： 2. 格氏试剂制备、使用时的注意事项 1. 所用的卤化物中不能同时存在含活泼氢的官能团，如羧基、羟基、氨基等，因为格氏试剂可以被活性氢分解。 2. 制备格氏试剂的反应物不能是邻二卤代烷，否则将发生脱卤反应, 如：
第10章绿色化学化工过程的评估 本章初步论述化学化工过程绿色化的评估方法，如何正确评估化学化工过程的“绿色性”，开发高效的绿色技术，这是实现可持续发展的一个具有重要意义的理论课题。但是迄今为止还没有形成一个统一的评判标准。 主要内容： 10.1绿色化学评估的基本准则 10.1.1绿色化学的12条原则 10.1.2绿色化学的12条附加原则 10.1.3绿色化学工程技术的12条原则 10.2生命周期评估 10.2.1生命周期评估的含义 10.2.2生命周期评估的步骤 10.2.3生命周期评估的用途 10.3绿色化学化工过程的评估量度 10.3.1化学反应过程的绿色化 10.3.2化学化工过程绿色化的评价指标 10.3.3绿色化学化工过程的评估实施 复习思考题 参考文献 10.1绿色化学评估的基本准则
10.1.1绿色化学的12条原则 绿色化学的目地就是利用化学原理和新化工技术从源头上预防污染物的产生，而不是污染物产生后的末端治理。为此，AnastasPT和WarnerJC提出了著名的绿色化学12条原则，作为开发绿色化学品和工艺过程指导。 10.1.2绿色化学的12条附加原则 为补充AnastasPT和WarnerJC的绿色化学原则，利物浦大学的确良Winterton N 提出了绿色化学的12条附加原则，以帮助、指导化学化工科技工作者进一步深入开发和完善实验室的研究成果，评估每一个工艺过程的相对“绿色性”。 10.1.3绿色化学工程技术的12条原则 （1）设计者要尽可能保证所有输入和输出的能量和材料是无毒、无害的。 （2）预防废物的生产比废物产生以后进行处理为好。 （3）产品分离和纯化操作应尽量减少能量和材料的消耗。 （4）设计的产品、工艺及其整个系统要使质量、能量、空间和时间效率最大化。 （5）设计的产品、工艺及所有系统应该是输出的“牵引”，而不是靠输入物质和能量的“推动”。 （6）当设计选择再生产、循环利用和其他有益的处理时，应对内在的复杂性有充分的研究和认识。 （7）设计方案的目标产物要强调耐久性，而不是永久性。 （8）设计方案应着重于满足需要，使过量最小化。 （9）减少复杂组成品中材料的多样性，尽量保存原料的价值。 （10）设计中应综合考虑可用原料和能源的相关情况，加强当地物质流和能量流的整合。 （11）产品、工艺及其所有系统的设计应考虑它们的使用功能结束后勤的处理和利用。
绿色化学在化学工业上的应用综述 摘要：随着经济的发展，资源与环境问题日益严峻，绿色化工技术越来越受到关注与倡导。对于化学工业来说，发展绿色化学，从源头上减少化工工业生产中的污染，是一种有效的方法和手段。绿色化学是实现可持续发展的保障，是21世纪化学工业重要的研究方向。本文介绍了绿色化学的含义及绿色化工技术特点与绿色化工的意义，并综述了近年来绿色化学在食品工业、石油化工、有机化学工业以及日用和农业化工产品工业上的应用，展望了绿色化工的前景。 关键词：绿色化工技术；绿色化学；可持续发展；化学工业；前景 化学工业的发展极大地推动了人类物质生产和生活的巨大进步从钢铁冶金、水泥陶瓷、酸碱肥料、塑料橡胶、合成纤维,直到医药、农药、日用化学品等行业无不与化学工业息息相关,并且为人类创造了大量的物质财富,可以说现代社会生活已完全离不开化学工业和化工产品。传统的化学工业给环境带来的污染已十分严重，目前全世界每年产生的有害废物达3亿吨～4亿吨，给环境造成危害，并威胁着人类的生存。化学在为人类创造财富的同时， 给人类也带来了危难。而每一门科学的发展史上都充满着探索与进步，由于科中的不确定性，化学家在研究过程中不可避免地会合成出未知性质的化合物，只有通过经过长期应用和研究才能熟知其性质，这时新物质可能已经对环境或人类生活造成了影响。传统的化学工业给环境带来的污染已十分严重，目前全世界每年产生的有害废物达3
亿吨～4亿吨，给环境造成危害，并威胁着人类的生存。严峻的现实使得各国必须寻找一条不破坏环境，不危害人类生存的可持续发展的道路近年来,世界各国化学工业的发展在不断促进人类进步的同时,客观上也加剧了环境污染、温室效应等负面效应。一些著名的环境事件多与化学工业有关,诸如臭氧层空洞、白色污染、酸雨和水体富营养化,如2007年太湖蓝藻大面积暴发事件、2008年青岛浒苔暴发等。由于环境污染和资源匮乏等问题日趋严重,“可持续发展”成为21世纪经济和社会发展的重要战略,由此也催生了绿色化工的快速发展。 1、绿色化学的概念 绿色化学又称环境无害化学。绿色化学是用化学的技术与方法去减少或消灭那些对人类健康、社区安全、生态环境有害的原料、催化剂、溶剂和试剂、产物、副产物等的使用和产生。化学工业绿色化是相对传统化工而言的，旨在既获得人类需要的新物质，又不对环境产生污染，保持生态的平衡。事实上，没有一种化学物质是完全良性的，因此，化学品及其生产过程或多或少会对人类产生负面的影响，绿色化学的目的是用化学方法在化学过程中预防污染。 2、绿色化学在化学工业上运用的原理及意义 绿色化工指的是在化工产品生产过程中,从工艺源头上就运用环保的理念,推行源消减、进行生产过程的优化集成,废物再利用与资源化,从而降低了成本与消耗,减少废弃物的排放和毒性,减少产品全生命周期对环境的不良影响。绿色化工的兴起,使化学工业环境污染的治理,由先污染后治理转向从源头上根治环境污染。