第一部分 绿色化学的基本内涵和主要内容
绿色化学
Draths K M, Frost J W , JACS 1990, 112:9630; 1991, 113: 9361
以可再生资源为原料
150年前，大多数工业 有机化学品都来自植 物提供的生物质，仅 有少数来自动物。 工业革命采用煤为化工 原料，目前95%以上 有机化学品都是由石油 加工得到。
煤和石油：不可再生资源 生物质：可再生资源
第二章 绿色化学原理
第二章 绿色化学原理
第一节 绿色化学内涵 第二节 化学反应的原子经济学 第三节 原子经济学与环境效益 第四节 绿色化学的任务 第五节 绿色化学十二原则
绿色化学就是利用化学原理和 方法来减少或消除对人类健康、 社区安全、生态环境有害的反应 原料、催化剂、溶剂和试剂、产 物、副产物的使用和产生的新兴 学科 ，是一门从源头上减少或消 除污染的化学。
用生物质作化学化工原料是保护环境和实现可 持续发展的长远和重要发展方向，是绿色化学 的重要研究方向之一。
淀粉 （ 玉米、小麦、 土豆等）
生物质 (Biomass)
木质纤维素 (农业废料、 森林废物、草 类等）
木质纤维素是地球上最丰富的生物质，每年以
1640108吨的速度不断再生，但至今人类仅利 用了不足1.5%。
(一）催化等离子体法
Example 由二氧化碳和甲烷合成燃料油 Traditional way
CO2 + CH4
镍催化剂 高能耗，催化剂易失活 费-托合成
2CO + 2H2
合成气
燃料油
New greener way
CO2 + CH4
（天津大学，刘昌俊）
催化等离子体法
燃料油
(二）电化学方法
“绿色化学”的提出和内涵
“绿色化学”的提出和内涵环境与发展问题，已成了当代世界共同面临的两难选择，成了对21世纪人类最严峻的挑战，人类不得不面临新的环境问题。
为了从根本上预防和治理环境污染，必须依靠近年在国际上引起极大关注的化学领域——绿色化学一、“绿色化学”的提出和内涵“绿色化学”这个名称最早出现在美国××局的官方文件中，以突出化学对环境的友好。
2021年，美国总统克林顿、副总统戈尔专设了“总统绿色化学挑战奖”，以推动社会各界进行化学污染预防和工业生态学研究，鼓励支持重大的创造性的科学技术突破，从根本上减少乃至杜绝化学污染源。
由于上述原因，使得“绿色化学”这个名称广为传播。
“绿色化学”是当今社会提出的一个新概念。
在“绿色化学工艺”中，理想状态是反应物中原子全部转化为欲制得的产物，即原子利用率为100%（原子经济性）。
原子的利用率越高，意味着生产过程中废物的排放量越少，对环境的影响也越小。
把绿色化学融合于中学课程教材改革和课堂教学改革之中，便绿色化学成为中学化学教育的一个重要的组成部分，这是中学化学教育的崭新课题。
二、“绿色化学”在中学化学中的渗透1、立足课堂，渗透绿色知识。
化学课堂是教学的主阵地，也是向学生传授环保知识的好场所。
而绿色化学要求与环境教育宗旨是高度一致的。
在实施环境教育过程中，要向学生阐明绿色化学的观点、要求，使他们树立起防治污染、保证人类生存质量的责任感。
化学教师要充分挖掘和利用教材中的环保知识内容，采取渗透的方式，在介绍某种物质或操作方法时自然地引入相关的环保知识，让学生增长环保知识。
如讲二氧化硫时，我就向学生说明它是一种主要的大气污染物，它和氮氧化合物都是形成酸雨的主要物质，空气中二氧化硫70%来源于工业燃料，12%来源于工业燃油，其余则来源于生活燃煤等。
它既直接危害人的身体健康，又可以导致水质酸化，水生动物减少或绝迹，树木、庄稼枯死，还能腐蚀建筑物和文物。
最后让学生讨论：如何防止和减少二氧化硫的污染。
绿色化学 第二章
末端治理时期 • 由于对化学品的环境危害有了较多的了解，各国 政府相继立法限制废物的排放浓度和排放量，于 是许多企业不得不将废水、废气和废渣进行处理 后才能排放，然而这并没有从根本上解决环境污 染问题。一方面有毒有害物质仍源源不断地被排 放到环境中，1993年美国仅以365种有毒物质估算， 其排放量就达到了 30 亿吨。另一方面，处理污染 物所需费用十分巨大。
1971 年，美国环保署成立， 1972 年正式立法宣布 禁止使用DDT 。
Rachel Carson 被誉为人类环保事业的“普罗米修 斯”。
2. 全球环境保护对策大事记
1972年6月16日 联合国人类环境会议通过《环境宣言》 1973年1月 联合国成立环境规划署。
1977年8月联合国通过“防止荒漠化行动计划”。
• 一、 （防止废物）不让废物产生优于当废物生 成后处理废物或清除废物 • 通常可以预料，制造和使用化学品均有其 正常成本。我们必须支付原料的费用和试剂的 费用。最近二十几年来，化学物质的储存和处 理费用也十分可观，物质越危险，处理的费用 就越高，不管是实验小规模研究活动还是大模 工业生产，情况都是一样的。
第二节 绿色化学定义
• 绿色化学(Green Chemistry)
• 环境无害化学 • （Environmentally Benign Chemistry） • 环境友好化学 • （Environmentally Friendly Chemistry） • 清洁化学（Clean Chemistry）
绿色化学定义
• 绿色化学就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。 （联合国环保署）
• Green chemistry, also called sustainable chemistry, is a philosophy of chemical research and engineering that encourages the design of products and processes that minimize the use and generation of hazardous substances. • 美国环保署定义
绿色化学的定义及其核心内容_概述及解释说明
绿色化学的定义及其核心内容概述及解释说明1. 引言：1.1 概述绿色化学作为一种新兴的科学理念和方法，旨在通过最小化或消除对环境的危害，实现高效、可持续的化学反应和过程。
它注重资源的有效利用和废物的减少，以及对人类健康和生态系统安全的保护。
绿色化学关注的不仅是产品开发过程中各个环节的绿色改进，更重要的是将这种理念贯穿于整个化学产业链中。
1.2 文章结构本文主要分为五个部分进行论述，首先介绍了引言部分，接着阐述了绿色化学的定义及其背景起源。
接下来将详细讨论绿色化学的核心内容，包括原料选择与设计、反应条件优化与改进以及废物处理与资源回收利用等方面。
然后会探讨绿色化学在不同领域中的应用情况，包括化工行业、能源领域以及材料科学与工程领域。
最后，在结论部分总结了绿色化学的重要性和影响力，并对未来发展方向和挑战进行了展望。
1.3 目的本文旨在介绍和解释绿色化学的定义及其核心内容，并探讨其在不同领域中的应用情况。
通过对绿色化学的深入了解，可以更好地认识到它对环境保护和可持续发展的重要性，以及在实践中所面临的挑战。
同时，本文也希望能够为各个领域从事研究和应用的人员提供一定的参考和借鉴，促进绿色化学理念在工业界的广泛推广与应用。
2. 绿色化学的定义2.1 定义解释绿色化学是一种以最大限度减少环境污染、降低对可持续资源的需求、提高产品能源效率和安全性为目标的新型化学范式。
它旨在通过设计和开发环境友好型化学反应、原料和产品，推动可持续发展和生态平衡。
绿色化学强调的是整个生命周期的可持续性，包括原材料选择、合成过程优化、废物处理与资源回收利用。
2.2 背景和起源绿色化学的概念最早于1990年由美国化学家Paul T. Anastas和John C. Warner提出，并于2001年正式被美国化学会（ACS）采纳并广泛传播。
绿色化学的起源是为了回应传统化工行业带来的巨大环境压力及其对人类健康和生态系统造成的威胁。
这一新颖理念促使科学家们重新思考传统有机合成方法，优先考虑可再生资源利用、无毒无害物质使用以及工艺条件优化。
绿色化学第二版知识点总结
绿色化学第二版知识点总结第一章：绿色化学导论绿色化学是以人为中心的理念，旨在提供环境友好、经济可行和社会可持续的解决方案。
绿色化学的原则包括原子经济、减少有害物质使用、能源效率、生物多样性保护、安全和健康。
第二章：设计绿色合成路线设计绿色合成路线的关键是使用尽可能少的原料，减少废弃物和副产品的产生，并确保合成过程中的安全性和可持续性。
绿色合成路线的设计需要考虑原料的可获得性、反应条件的温和性以及产物的纯度和性能。
第三章：使用可再生原料可再生原料是指那些能够通过自然过程得以更新并得以持续使用的原料。
在绿色化学中，使用可再生原料可以减少对有限资源的依赖，降低对环境的影响，并带来更可持续的生产和消费方式。
第四章：理解绿色溶剂的优势在绿色化学中，选择合适的溶剂非常重要。
绿色溶剂应具有良好的生态和毒理性能，并且在生产和使用过程中能够降低对环境和健康的不利影响。
第五章：开发绿色催化剂绿色催化剂是绿色化学中的重要组成部分，它们可以在较低的温度和压力下促进化学反应的进行，减少能量消耗和废弃物的产生。
绿色催化剂的设计需要考虑其对环境和健康的影响，并确保其在反应过程中的高效性和选择性。
第六章：开发可降解的塑料塑料制品的生产和使用给环境带来了严重的污染和危害。
在绿色化学中，开发可降解的塑料是一个重要的研究方向，它可以减少对有限资源的挥霍，降低对环境的影响，并为循环经济和可持续发展提供可能。
第七章：推广绿色化学理念推广绿色化学理念是绿色化学发展的一个重要环节，它需要政府、企业和公众的共同努力。
通过宣传教育、立法法规和市场激励等方式，推广绿色化学理念，促进绿色产品和技术的应用，为建设美丽中国和美丽世界作出贡献。
第八章：绿色化学的未来展望绿色化学是未来化学发展的重要方向，它将在能源、环境、材料和生命科学等领域发挥越来越重要的作用。
未来，绿色化学将逐渐成为化学领域的主流方向，带来更多的技术创新和商业机会，为人类社会的可持续发展提供更多的可能性。
绿色化学
绿色化学与环境保护摘要：环境问题成为当今人类面临的主要问题，环境保护成为了当今备受人们关注的方向。
建立绿色化学的根本目的是从节约资源和防止污染的观点出发，重新审视和改革传统化学，从而使我们对环境的治理可以从治标转向治本［１］。
为此，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。
防范污染往往胜于治理污染，因此，防止废物的产生优于在其生成后进行处理。
关键词：环境问题绿色化学环境保护防范污染目录引言 (2)1绿色化学的概念、原理、方法和特点 (2)1.1基本概念 (2)1.2绿色化学的原理 (3)1.3绿色化学研究的内容 (4)1.4 绿色化学的特点 (5)2绿色化学对环境的作用 (5)2.1 采用无毒无害并可循环使用的新物料 (5)2.2无毒无害催化剂的选择 (6)2.3化学反应的绿色化 (6)2.4开发和生产绿色产品 (6)3绿色化学与环境治理 (7)参考文献 (7)引言人类正面临有史以来最严重的环境危机，由于人口急剧的增加，资源的消耗日益扩大，人均耕地、淡水和矿产等资源占有量逐渐减少，人口与资源的矛盾越来越尖锐；环保就成为与的重要问题之一。
作为国民经济支柱产业之一的化学工业及相关产业，在为创造人类的物质文明作出重要贡献的同时，在生产活动中不断排放出大量有毒物质，化学工业也为环境和人类的健康带来一定的危害。
发达国家对环境的治理，已开始从治标，即从末端治理污染转向治本，即开发清洁工业技术，消减污染源头，生产环境友好产品[2]。
“绿色技术”已成为21世纪化工技术与化学的热点和重要前沿。
1绿色化学的概念、原理、方法和特点1.1基本概念绿色化学(Green Chemistry) 又称环境友好化学( Environmentally Friendly Chemistry) 或环境无害化学。
在其基础上发展的技术叫环境友好技术或洁净技术。
绿色化学的目标是利用先进的科学技术去减少或消除对人类健康、社区安全、生态平衡有害的各种物质, 包括有毒有害的生产原材料、催化剂、产品及剧毒产品等; 研究如何利用无毒无害的原材料来生产我们必需的产品, 绿色化学的理想在于不使用有毒有害的物质, 不生产有毒有害的废弃物, 不使用对环境有损害的落后化工生产工艺, 生产对环境无损害的绿色产品, 使物质得到充分利用, 实现有害物质零排放, 力争从源头上阻止任何污染, 这显然是化学进入成熟期的更高层次的表现。
绿色化学的主要内容
绿色化学的主要内容工商管理学院市场营销专业1241班25号金铭绿色化学又称“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。
绿色化学的核心内容之一是“原子经济性”，即充分利用反应物中的各个原子，因而既能充分利用资源,又能防止污染。
原子经济性的概念是1991年美国著名有机化学家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, 用原子利用率衡量反应的原子经济性,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，达到零排放。
绿色有机合成应该是原子经济性的。
原子利用率越高，反应产生的废弃物越少，对环境造成的污染也越少。
绿色化学的核心内容之二，其内涵主要体现在五个“R”上：第一是Reduction一一“减量”，即减少“三废”排放；第二是Reuse——“重复使用”，诸如化学工业过程中的催化剂、载体等，这是降低成本和减废的需要；第三是Recycling——“回收”，可以有效实现“省资源、少污染、减成本”的要求；第四是Regeneration——“再生”，即变废为宝，节省资源、能源，减少污染的有效途径；第五是Rejection ——“拒用”,指对一些无法替代，又无法回收、再生和重复使用的，有毒副作用及污染作用明显的原料，拒绝在化学过程中使用，这是杜绝污染的最根本方法。
绿色化学的定义是，用化学的技术，原理和方法去消除对人体健康，安全和生态环境有毒有害的化学品，因此也称环境友好化学或洁净化学。
实际上，绿色化学不是一门全新的科学绿色化学不但有重大的社会、环境和经济效益，而且说明化学的负面作用是可以避免的，显现了人的能动性。
初中绿色化学知识点总结
初中绿色化学知识点总结1. 绿色化学的概念绿色化学是一种以可持续发展和环保为目标的化学科学。
它强调减少或避免对环境和人类健康的危害，减少或替代对环境有害的化学品和工艺，推动资源的有效利用和循环利用。
2. 绿色化学的原则绿色化学有12项原则，其中包括预防污染、设计更安全的化学品、设计可降解的化学品、使用可再生资源等。
这些原则旨在引导化学品生产和使用的方式，最大程度地减少对环境的负面影响。
3. 绿色溶剂在化学实验和工业生产中，溶剂是不可或缺的。
绿色溶剂是指在生产和使用过程中对环境友好、无毒无害、可降解的溶剂。
常见的绿色溶剂包括水、乙醇、液体二氧化碳等。
4. 绿色催化剂催化剂是可以降低化学反应活化能的物质，从而加速化学反应速率而不参与反应本身的物质。
绿色催化剂是指在化学生产中能够高效催化反应、易分离和再生的催化剂。
绿色催化剂的应用可以节约能源、减少化工废物的排放。
5. 绿色材料绿色材料是指在生产和使用过程中对环境友好、可再生、可降解的材料。
比如生物基材料、可降解塑料、环保建材等。
6. 绿色能源绿色能源是指对环境友好、可再生的能源，如太阳能、风能、生物质能等。
学生应该了解各种绿色能源的原理和应用，增强环保意识。
7. 绿色化学实验在学习化学实验的同时，学生也应该注重实验的环保性，避免对环境的污染。
例如选择绿色溶剂、使用绿色催化剂、合理使用能源等。
8. 绿色消费和生活绿色化学知识也应该引导学生在日常生活中选择环保的产品和方式，如减少使用一次性塑料制品、选择环保清洁用品等。
总的来说，初中阶段学习绿色化学知识有助于培养学生的环保意识，提高对化学品安全和环境保护的重视。
学生应该了解绿色化学的基本原理和应用，养成环保、循环利用、节约能源的良好习惯。
希望未来更多的学生能够关注绿色化学，为环保事业贡献自己的力量。
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设计安全有效分子的传统方法
实际需要 合成 合成
试验性质
试验性质
反复试验 设计安全有效分子的新方法—计算机模拟
实际需要 通过分子结构性能关系 试验性质 合成
理论指导
设计安全有效的目标分子
三位一体新的化学实验室： 实验台+计算机+通风橱
CH2=CH2 + Cl2 + Ca(OH)2 28 71 74
C2H4O + CaCl2 + H2O
44
44
111
18
111+ 18 = 129 44 ╳ 100% = 25% ╳ 100% = = 28+ 71 + 74 111+ 18 + 44 44
传统方法的缺点
假定每一步反应的产率100％：
1. 原子利用率只能达到 25%, 即生产1公 斤环氧乙烷（目标产物）就会产生3公斤的 副产物（废物） 2. 使用有毒有害 Cl2 作为原料，这就需要 特殊的设备和保护措施，以防泄漏.
3. 为了得到产品还需要分离和提纯过程
新方法——催化氧化法
CH2=CH2 + 1/2O2 28 16
ashsska ashsska
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绿色化学的目的——预防优于治理
绿色化学的根本目的是从节约资源和防止 污染的观点出发，重新审视和改革传统化 学，使对环境的治理从治标转向治本。
防止废物的产生优于在其生成后再进行处理或 清理，——“预防优于治理”
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若将无害的氯化钠和硫酸胺的Q值定为1，则重金属【如铜、
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绿色化学的理想——零排放
如果根本没有废物排放，则E因子为0，EQ 值必然为0，这就是零排放，它是绿色化学 最根本的特征，也是绿色化学的最终理想
因此，绿色化学在理论上是一个新的观念； 在实践上，更多地是一个过程，即绿色化 过程
100% =
58 42 + 34
╳
100% = 76%
a
新方法的优点
假定该反应的选择性为100％：
高的原子利用率 (76 %)
唯一的副产物---water.
与氯气相比，双氧水对人和环境相对 安全
Problem?
CH3CH=CH2 + 1/2 O2 C 3H 6O
1－最佳原子经济性和较低投资费用 2- 产率低、选择性低——选择合适的催化剂， 提高选择性 3-大连海事大学：低温等离子体反应器中， 直接引发自由基反应
CH3CH=CH2 + 1/2 O2
C 3H 6O 丙醛 丙烯醛
CH3CH=CH2 + 1/2 O2 CH3CH=CH2 + 1/2 O2
E因子（环境因子）
相对于每种化工产品而言，期望产品以外的任何 东西都是废物。 1992年，荷兰有机化学家Roger A.Sheldon 提出 环境因子的概念，表示一个产品生产过程中对环 境造成的影响。
境不友好度
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环境商值（EQ）
其综合表现为 EQ＝E×Q
环境商值（EQ）是以化工产品生产过程中产生的废物量 的多少、物理、化学性质及其在环境中的毒性行为等综合评价 指标来衡量合成反应对环境造成的影响 E-----E因子 Q-----对环境不友好度 汞等】离子的盐类基于其毒性大小，Q=100~1000.
高的原子利用率 (100 %) 与HCN相比，CO和甲醇相对安全. 没有废物产生
小 结
原子利用率达到100%的反应有两个最大的 特点：
最大限度地利用了反应原料，最大限度地节约 了资源 最大限度地减少了废物排放（理论上可以达到 零废物排放），因为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
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绿色化学的任务
设计安全有效的目标分子
寻找安全有效的反应原料 寻找安全有效的合成路线
寻找新的转化方法 Greener, Safer
寻找安全有效的反应条件
设计安全有效的目标分子
从源头上消除污染，必须保证我们需要的 物质分子——目标分子是安全有效的。 1983年，美国华盛顿召开专题学术讨论提 出设计安全化学品的概念 设计安全化学品就是“利用分子结构与性 能的关系和分子控制方法，获得最佳所需 功能的分子，且分子的毒性最低” 我们有超过1800万个化合物，且每年还要 增加约60万个ing University of Technology
人类面临着挑战
化学是一门“核心、实用、创造性”的科学，可 以说，人类的衣、食、住、行、用以及保持健康 等无一项可以离开化学 随着人类社会的发展，人类正面临着严峻的挑战： 环境问题、资源问题、人类健康问题等 可持续发展战略思想的提出 面对这些挑战，化学怎么办？ 在思考过程中，人们使用了环境无害化学、环境 友好化学、清洁化学、原子经济和无害设计化学 等来描述迎接人类未来挑战的化学
Example 2：环氧丙烷的制备 Example 3：甲基丙烯酸甲酯的制备
Example 1
环氧乙烷的制备
杀菌消毒剂 致癌物
传统方法——氯化乙醇法
CH2=CH2 + Cl2 + H2O ClCH2CH2OH + Ca(OH)2 + HCl ClCH2CH2OH + HCl
C2H4O + CaCl2 + 2H2O
E
~ 0.1 1~5 5 ~ 50 25 ~ 100
制药
产品的生产规模越小，E因子越大
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环境商值（EQ）
E因子仅仅体现了废物与目标产物的相对比 例 废物排放到环境后，其对环境的影响和污 染程度还与相应废物的性质以及废物在环 境中的毒性行为有关。 精确评价一种合成方法、一个过程对环境 的好坏，必须同时考虑废物排放量和废物 的环境行为本质的综合表现。 Q值：根据废物在环境中的行为给出的对环
42+ 71 + 74
传统方法的缺点
假定每一步反应的产率100％：
1.原子利用率只能达到 31%,即生产1kg 的 目标产物会产生2公斤的废物. 2. 反应物 Cl2 对人是有害的，还可以损坏 设备，所以需要特殊的设备和保护措施. 3.为了得到产品还需要分离和提纯过程
新方法——催化氧化法
使用催化剂：钛硅分子筛
传统方法——氯醇法
CH3CH=CH2 + Cl2 + Ca(OH)2 ka 42 71 asha 74 ashsska C3H6O + CaCl2 + H2O 18 58 asha 111 58
asha
asha
111+ 18 = 129
58
=
╳
111+ 18 + 58
100% =
58
╳
100% = 31%
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世界部分矿物耗竭年限预测
300 250 200 150 100 50 0 铅 钨 锡 铜 镍 磷 锰 铁 铝 铬
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绿色化学的提出
“绿色化学”这一理念1991年由美国化学会（ACS） 提出，很快成为美国环境保护局的中心口号，现在 已成为所有化学工作者的中心口号。 1991年，美国有机化学家Trost在Science上提出 “原子经济性”的概念 1992年，荷兰有机化学家Sheldon提出“E因子”概 念 1996.6，克林顿颁发美国首届“总统绿色化学挑战 奖” 1999年，世界第一本《绿色化学》杂质在英国创办
CH3COCH3+ HCN + CH3OH + H2SO4 AA CH3OOC(CH3)C=CH2 + NH4HSO4 a 58 27 32 98 AA 100 100 115 AA a 115
=
100
100+115
100
╳ 100%
=
58+27+32+98
╳ 100% AA 46% = AA
传统方法的缺点
绿色化学的特点——从注重产率到注重 原子经济性
传统上，描述某一合成方法的有效性和效率的概 念主要是——产率 实际产量 产率 100% 预期产量 产率忽略了副产物的产生 绿色化学的主要特点就是原子经济性，即在获得 新物质的化学过程中充分利用每个原料原子，实 现零排放
原子经济性在数值上用E因子、原子利用率来衡量
假定每一步反应的产率、选择性均为100％：
1. 原子利用率为 46%, 即生产 1kg的目标 产物可产生 1.15kg 废物. 2. 反应物 HCN 为剧毒物质 3. 需要额外的分离和提纯过程
新方法——Pb(OAc)2一步催化法
该方法利用石脑油裂解的副产物丙炔为原料
新方法的优点
假定该反应的选择性为100％：
CH3CH=CH2 + H2O2 42
product formed
Ashs ska sillica Titaniamolecular sieve
C3H6O + H2O
58
asha
34 ka
ashsska ashsska asha
18
The amount of target
58 18