绿色化学的基本内容与实例共46页

绿色化学

提高反应原子经济性的途径:
1,使用无毒,无害的新原料 2,使用无毒无害溶剂或不使用溶剂 3,使用高效,高选择性催化剂 4,使用新型合成手段 5,使用高效合成方法
绿色原料
OH
OCH 3
(传统)
+ (CH 3 ) 2 SO4 →
+ CH 3 SO4 H
(改进)用碳酸二甲脂
OH
+ CH 3O-C-OCH 3 →
绿色化学的12 绿色化学的12条原则 12条原则
防止环境污染提高原子经济性尽量减少化学合成中的有毒原料和有毒产物设计安全的化学品使用安全的溶剂和助剂提高能源经济性原料的再利用减少官能团的引入新型催化剂的开发产物的易降解性以降低环境污染为宗旨的现场实际分析防止生产事故的安全生产工艺. 防止生产事故的安全生产工艺.
定义:采用最少的资源和能源消耗,并产生最小的定义:采用最少的资源和能源消耗, 排放的工艺过程. 排放的工艺过程. 无毒无害原料可再生资源原子经济反应高选择性反应环境友好产品
无毒无害催化剂
无毒无害溶剂
绿色化学的概念
绿色化学即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, 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.绿色化溶剂和试剂,产物,副产物等的使用和产生. 学的理想在于不再使用有毒,有害的物质, 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. 废物,不再处理废物.它是一门从源头上阻止污染的化学. 化学.
绿色化学(Green Chemistry)定义绿色化学(Green Chemistry)定义
——又称环境友好化学( ——又称环境友好化学(Environmentally Friendly 又称环境友好化学 Chemistry),清洁化学( Chemistry),清洁化学(Clean Chemistry). Chemistry). ),清洁化学

绿色化学 (Green Chemistry)

《寂静的春天》这本书第一次对人类长期流行于全世界的口号——“向大自然宣战”、“征服大自然”的绝对正确性提出了质疑。她指出，化学杀虫剂的生产和应用，会殃及很多有益生物，连人类自己也不能幸免。尽管当时的工业界特别是化学工业界对她发起了猛烈的抨击，而当时的美国政府也没有及时给予卡逊应有的支持，使卡逊在《寂静的春天》出版两年后，因癌症和遭受空前的诋毁、攻击而与世长辞，然而卡逊惊世骇俗的预言，像是黑暗寂静中的一声呐喊，终于唤醒了人类。科学家和生态学家得出结论，使用滴滴涕弊多利少。 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 ”。
世界八大公害事件
事件污染物发生时间、地点致害原因中毒症状公害成因
米糠油多氯事件联苯
食用含多氯联生产中 1968年日本苯的米糠油、多氯联九州艾知县全身起红疙瘩、苯进入等23个府县呕吐、恶心、米糠油肌肉通
1972年3月日本富山关节、神经、炼锌厂全身骨痛、骨含镉废骼萎缩、食含水镉的米、水
氨氮重金属
有机物油类氰化物
电镀厂、冶炼厂等
农药厂、染料厂、食品加工厂石油炼制厂、石化厂煤气厂、有机合成厂、石化厂、
酚、醛、煤气厂、石化厂、炼油厂、农药厂、氯碱厂有机氯等硫化物石化厂、氯碱厂、染料厂、煤气厂、染料厂
化学工业的主要污染物──废渣
污染物硫铁矿渣主要来源硫酸厂化工厂、氯碱厂
富山骨痛面着火
发生时间、地点
～1970年美国俄亥俄州 Cuyahoga河 1984年印度 Bhopal化工厂
致害原因及严重后果
严重化学污染引起河面着火甲基异氰酸大量泄漏致死约4000人，伤者无数。

第一部分绿色化学的基本内涵和主要内容

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
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
asha
=
58
╳
58 + 18
E因子定义为每生产1kg期望产品同时产生的废物的量
NANJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
如果原子利用率 =100%，则 E=0
The larger E 废物越多，污染越严重
E因子
E因子=
废物质量产品质量
不同化工部门的E因子
工业部门炼油
基本化工精细化工
产量/t 106 ~ 108 104 ~10 6 102 ~ 1 04 10 ~ 103
最常见的废物之一就是未转化的原料和试剂原料作为废物排放是很不经济的同时也会造成环境污染而处理这些废物的费用又往往数倍于其作为原料时的费用这样这部分原料未给我们带来任何效益事实上我们付出的不止是双倍的代价不让废物产生优于当废物生成后处理废不让废物产生优于当废物生成后处理废物或清除废物物或清除废物不让废物产生优于当废物生成后处理废物或清不让废物产生优于当废物生成后处理废物或清除废物除废物目前处理危险物品的费用在一直呈上升趋势所以这一费用就必须计入成本之中除非可以预防而要想不付出这一代价唯一的方法就是利用绿色化学技术通过设计化学避免使用和产生有害物质即源头上消除尽可能有效地设计合成方法最大可尽可能有效地设计合成方法最大可能地使过程中所用物质进入产物中能地使过程中所用物质进入产物中原子经济反应原子利用率最高原子经济反应原子利用率最高只要可能就应设计合成方法应不使只要可能就应设计合成方法应不使用和不产生对人的健康和环境有毒有害用和不产生对人的健康和环境有毒有害的物质的物质绿色化学的基础就是应尽可能减少危险品的使用有两种方法可避开被危险品伤害的危险

第四章-绿色化学的主要内容

外消旋体的拆分
不对称合成 2、手性诱导的光催化加成——不对称合成实例之一 3、手性催化——不对称合成实例之二
15
三、应用实例
1、布洛芬——镇静、止痛药的生产 2、Baeyer-Villiger反应——用于生产医药、塑料添加剂 3、丙烯环氧化制环氧丙烷
16
布洛芬—镇静、止痛药的生产
Boots公司的 Brown方法
用于生产塑料、纤维。
30
实例3 Frost报道以葡萄糖为原料，通过酶反应可制得己二酸、邻苯二酚和对苯二酚等。尤其是不需要从传统的苯开始来制取作为尼龙原料的己二酸取得了显著进展。
实例4 Gfoss首创了利用生物或农业废物如多糖类制造新型聚合物的工作。具优越性在于聚合物原料单体实现了无害化;生物催化转化方法优于常规的聚合方法 @Gross的聚合物还具有生物降解功能。
4
(4) 设计安全化学品(designing safer chemicals): 应设计化工
产品使其保留功效，但降低毒性。 (5) 安全的溶剂和助剂（ater solvents and auxiliaries）：应尽可能避免使用辅助物质（如溶剂、分离剂），如用时应是无毒的。 (6) 能量效率设计(design for energy efficiency): 应考虑到能
O O NH
+ ROH
Cl
C
OR
R
(Cl3CO)2CO Et3N
N NH Cl
O N
C
N N
Cl
Cl
Cl
37
三、绿色的氧化剂
1、烯烃臭氧化反应的应用
CH2CH CH2 CH CHCH3 CHO
KOH
O O O O

《绿色化学》PPT课件

O
C l
+
O
O O H
O
O
C l
+
O O H
3-氯过氧化苯甲酸氧化剂，原子经济性42%，产生3-氯苯甲酸废物 ➢ 绿色工艺
O + H2O2
O
O + H2O
锡/β-沸石
负载锡的沸石催化剂，过氧化氢氧化剂，原子经济性86%，副产物只有水
2021/2/1
完整版课件ppt
24
环境友好催化剂
COCl
O
envirocat EPZG
OH
OH
OH
OH
OH OH
2021/2/1
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28
使用安全的化学品(1)
发展与应用对人和环境无毒且无危险性的试剂和溶剂以及其他实用化学品是绿色化学的重要一环。
O 1.HCN
2.H2SO4
3.MeOH
H2SO4
O
MeO
原子利用率46%
+ (NH4)HSO4
H3CC
CH + CO + CH3OH
聚氨酯是一种热缩性树脂，1995年世界总消耗量为650万吨， 80%作泡沫塑料，广泛应用于建材、家具、汽车、制革、纤维等行业。
7
工业化学品对生态环境的影响
类别
炼油产品大宗化学品精细化学品药物
化工产品生产规模与环境因子
生产规模 /ｔ
106～ 108 104～ 106 102～ 104 10～ 103
环境因子（ｋｇ副产物 /ｋｇ主产物）
< 0.1 <1～ 5
5～ 50 2 5～ 1 0 0以上
精细化工生产对生态环境造成的影响最为突出。

第八章绿色化学

10、设计要考虑降解－设计化学产品时，应考虑当该物质完成自己的功能后，不再滞留于环境中，而可降解为无毒的产品； 11、为了预防污染进行实时分析－分析方法也需要进一步研究开发，使之能做到实时、现场监控，以防有害物质的形成；
12、防止事故发生的固有安全化学－化学过程中使用的物质或物质的形态，应考虑尽量减少实验事故的潜在危险，如气体释放、爆炸和着火等。
耗的化石燃料，２０
世纪初不足１５亿吨，
７０年代初达７０－
８０亿吨．
大量工业污染物的排放使人们面临有害物质、元素的威胁
含量/(mg·kg -1 )
不同年代北极冰中的铅含量 0.2 0.15 0.1 0.05 0 1715 1750 0.02 1860 0.05 1965 0.21 1950 0.12
3. 德国的 “为环境而研究”计划六十年代，经济高速发展，环境污染严重（如莱茵河鱼虾大量死亡）；八十年代，实施环境保护政策；九十年代，联邦政府通过 “为环境而研究” 计划。内容包括区域性和全球性环境工程、实施可持续发展的经济及进行环境教育。
4. 英国的绿色化学奖
2000年设立英国绿色化学奖，奖励那些在绿色化学研究中做出突出成绩的学者、公司和中小企业。
O O
Safrole，黄樟素
案例六：
天然食物中有的也含有有益的化学物质，比如水果和蔬菜中常常含有天然抗氧化剂，像
葡萄中含有的resveratrol 具有抗氧化能
力，能防止老化、抗肿瘤、保护心血管。 OH
HO OH
Resveratrol
世界各国发生的关于有毒化学品的环境事故很多全世界每年消
5、安全的溶剂和助剂－尽量不使用辅助性物质（如溶剂、分离试剂等），如果一定要用，也应使用无毒物质； 6、设计要讲求能效－能量消耗越小越好，应能为环境和经济方面的考虑所接受；

绿色化学第五章PPT资料(正式版)

毒的化合物(天然的生物毒素除外)之一，被称为“毒中之王 ”。案例：1999年，比利时等国的“二噁英事件”
第五章绿色化学的应用实例
二、绿色消毒与漂白
2、绿色漂白剂、消毒剂的开发氯气的代用品：二氧化氯(ClO2)、过氧化氢H2O2、臭氧O3
、高铁酸盐K2FeO4等。 (1) 二氧化氯 ➢ 二氧化氯只具有氧化作用，可以代替氯气(Cl2)用于自来水
第五章绿色化学的应用实例
三、绿色涂料的开发
1、绿色涂料的含义 ➢ 涂料是由高分子材料、颜料、填料、助剂和有机溶剂等组
成的混合物，能涂覆在基材表面，形成牢固附着连续涂膜的新型高分子材料。 ➢ 涂料常用于建筑装修、汽车制装、海洋船舶制造等行业，起到装饰及保护基体材料的作用。 ➢ 绿色涂料的开发主要是指控制涂料中挥发性有机物(如甲醛、卤化物或芳香族碳氢化合物等)的总量，不用或少用有机溶剂，严格限制有毒溶剂的使用，追求低公害(或无公害)和低毒(或无毒)的涂料。
2
1P、bB可r2作为3.绿用色漂其白剂生、消毒成剂的次化学氯试剂酸有（H）C。lO的氧化性。
(4) 高铁酸盐(K2FeO4、Na2FeO4)
HOOC-COOH 19.
C l+ H O 2 2 E、氯气 F、次氯酸钠 G、氯酸钾 H、超临界水
2、涂料本身的绿色化——海洋涂料第五章绿色化学的应用实例
绿色化学第五章
第五章绿色化学的应用实例
一、新型汽油添加剂
➢ 传统汽油添加剂：四乙基铅 Pb(CH2CH3)4 ➢ 危害：会产生二溴化铅PbBr2，进入大气会造成严重的铅
Pb污染，对人体健康，特别是对儿童智力会有严重影响。 ➢ 无铅的替代品：含有有机物，如乙醇、二甲醚、甲基叔丁
基醚(MTBE)、甲基叔戊基醚(TAME)，以及茂金属化合物如甲基环戊二烯三羰基锰等。

2024版高中化学校本课程教材《绿色化学》

水作为溶剂可以溶解许多无机物和有机物，且对环境和人体无害。
在有机合成中，水相合成可以避免使用有机溶剂，从而减少环境污染和废弃物处理成本。
水作为溶剂在化学反应中具有独特的性质，如促进某些有机反应的进行、提高反应速率和选择性等。
2024/1/27
18
离子液体作为溶剂的特点及应用
离子液体由阴阳离子组成，具有极低的蒸气压、高热稳定性、宽电化学窗口等特性。
06 绿色化学品评价标准与方法
2024/1/27
35
绿色化学品定义及分类
2024/1/27
绿色化学品定义
指在生产、使用和废弃处理过程中对人类健康和环境无害或危害极小的化学品。
绿色化学品分类
包括可生物降解化学品、低毒低害化学品、可再生资源化学品等。
36
绿色化学品评价标准建立
评价标准制定原则
01
生物酶催化剂的特点
2024/1/27
02
高催化活性和选择性
反应条件温和
03
29
生物酶催化剂在绿色合成中的应用
无毒无害
1
2
生物酶催化剂在绿色合成中的应用
手性药物合成
3
2024/1/27
30
生物酶催化剂在绿色合成中的应用
生物柴油生产
功能性食品添加剂合成
2024/1/27
31
光催化技术在绿色合成中的应用
原子经济性
绿色化学追求高效利用原料，减少废物生成，实现原子经济最大化。
能源节约
通过优化反应条件和采用高效催化剂等手段，降低能源消耗。
环境友好
使用无毒无害的原料、溶剂和催化剂，减少对环境的污染。
2024/1/27