第二章绿色化学原理
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绿色化学-第二章
➢ Relationship between structure and properties —— gives us clue to predict the harmfulness of substances.
➢ We could compare and select the most favorable substance and method under specified conditions.
Page 10
进一步认识绿色化学 Deeper viewpoints on Green Chemistry
Scientific viewpoints: Green Chemistry concerns new research area of
chemistry. It rejuvenates(更新) the contents of chemistry. Economical viewpoint: Green Chemistry provides fundamental principles and techniques to utilize effectively the starting materials(resources) and energy, meanwhile the cost of the production is reduced, thus satisfying the requirements of sustainable development.
Page 4
绿色化学的目标 ☺ No pollution should be accompanied in chemical
processes, this is to say, eliminate the potential(潜 力) of pollution before it occurs. ☺ The realization of this goal means no environmental control is needed, because there will be no pollution.
➢ We could compare and select the most favorable substance and method under specified conditions.
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进一步认识绿色化学 Deeper viewpoints on Green Chemistry
Scientific viewpoints: Green Chemistry concerns new research area of
chemistry. It rejuvenates(更新) the contents of chemistry. Economical viewpoint: Green Chemistry provides fundamental principles and techniques to utilize effectively the starting materials(resources) and energy, meanwhile the cost of the production is reduced, thus satisfying the requirements of sustainable development.
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绿色化学的目标 ☺ No pollution should be accompanied in chemical
processes, this is to say, eliminate the potential(潜 力) of pollution before it occurs. ☺ The realization of this goal means no environmental control is needed, because there will be no pollution.
第2章 绿色化学原理 [兼容模式]
![第2章 绿色化学原理 [兼容模式]](https://img.taocdn.com/s3/m/487b469702d276a200292e5b.png)
开发新一代苯与烯烃烷基化 无毒无害固体酸催化剂
加快已有基础的负载型杂多酸的开发 利用悬浮催化蒸馏等新工艺 力争开发具有中国特色的独特先进新催化 剂和工艺 继续研究纳米分子筛复合材料、离子液体 等新催化材料
12
2016/4/8
超临界二氧化碳代替有毒、有害 溶剂正在推广应用
挥发性有机溶剂有广泛用途
13
绿色化学工程技术12条原则
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 物 和能量的“推动” 引”，而不是靠输入物质和能量的“推动”。 当设计选择再生、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。 设计方案的目标产物要强调耐久性，而不是永久 性。 设计方案应着重于满足需要，使过量最小化。
8
4
2016/4/8
不同工业部门生产中的废物排放量
工业部门 炼油 大宗化学品 精细化工 制药 每吨产品排放的废物（吨/吨） ~0 0.1 1 1~5 5~20 25~100
制药 精细化 ——更需开发原子经济反应 制药、精细化工 更需 发 济 应
大力开发医药等精细化工产品 “原子经 大力开发医药等精细化工产品 济”反应，力争实现废物 济” 反应，力争实现废物“零排放” “零排放”
医药、农药、功能化学品的研究
——绿色化学最活跃的前沿领域 • 大力研究原子经济反应和手性合成 等 • 医药、农药等产品要引进多种官能 团和调整化学结构，生产往往经过 多步反应 需要配套开发技术 才 多步反应，需要配套开发技术，才 能推向工业化
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2016/4/8
绿色化学后12条原则
利物浦大学化学系Leverhulme催化创新 中心的Neil Winterton提出 从技术、经济和商业等角度出发 评估一个工艺过程的绿色化，并与其他 工艺相比较
第2章 绿色化学原理
利用和产生的物质对人类健康和环境无毒性或很 低毒性。
4. 设计安全化学品(Design safety of
chemicals ):应设计化工产品使其保留功效，但
降低毒性。
2
•5.安全的溶剂和助剂（Security solvents and additives ）： 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(Energy Efficiency Design ):应考虑到能 源消耗对环境和经济的影响，并应尽量少地使用能 源。如有可能合成应在常温和常压下进行。 •7.使用可再生原料(Use of renewable raw materials ):只要 技术和经济上可行，原料应是可再生的，而不是将 耗竭的。 •8.减少衍生步骤(Reduce the derived step ):应尽可能避 免不必要的衍生化（阻断基团，保护／脱保护，物 理和化学过程的暂时修饰）因为这些步骤需要添加 3 试剂并可能产生废物。
Байду номын сангаас
（8）创造超过已有的或占有绝对优势的工程实施方案，对工 艺的改进革新和发明都要符合“可持续发展”的原则。 （9）要使社会团体和资本占有者积极参与工程解决方案的设 计与开发。 绿色化学工程技术就是要把当前工艺技术的原则和实践转 变到促进可持续发展的原则和实践中来。绿色化学工程技术将 具体体现技术和经济可行产品、工艺和系统的开发与实施，提 高人类的福利，保护人类健康，并将提高生物圈的保护作为化 学工程技术解决方案的标准。为保证彻底实施绿色化学工程技 术解决方案，化工工程师需要使用如上所述的“绿色化学工程 技术九条附加原则”。 绿色化学和绿色化学工程技术原则，可作为开发和评估一 条合成路线、一个生产过程、一个化学工程工艺设计、一个实 验方案、一个化合物是不是环境友好的重要标准。
4. 设计安全化学品(Design safety of
chemicals ):应设计化工产品使其保留功效，但
降低毒性。
2
•5.安全的溶剂和助剂（Security solvents and additives ）： 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(Energy Efficiency Design ):应考虑到能 源消耗对环境和经济的影响，并应尽量少地使用能 源。如有可能合成应在常温和常压下进行。 •7.使用可再生原料(Use of renewable raw materials ):只要 技术和经济上可行，原料应是可再生的，而不是将 耗竭的。 •8.减少衍生步骤(Reduce the derived step ):应尽可能避 免不必要的衍生化（阻断基团，保护／脱保护，物 理和化学过程的暂时修饰）因为这些步骤需要添加 3 试剂并可能产生废物。
Байду номын сангаас
（8）创造超过已有的或占有绝对优势的工程实施方案，对工 艺的改进革新和发明都要符合“可持续发展”的原则。 （9）要使社会团体和资本占有者积极参与工程解决方案的设 计与开发。 绿色化学工程技术就是要把当前工艺技术的原则和实践转 变到促进可持续发展的原则和实践中来。绿色化学工程技术将 具体体现技术和经济可行产品、工艺和系统的开发与实施，提 高人类的福利，保护人类健康，并将提高生物圈的保护作为化 学工程技术解决方案的标准。为保证彻底实施绿色化学工程技 术解决方案，化工工程师需要使用如上所述的“绿色化学工程 技术九条附加原则”。 绿色化学和绿色化学工程技术原则，可作为开发和评估一 条合成路线、一个生产过程、一个化学工程工艺设计、一个实 验方案、一个化合物是不是环境友好的重要标准。
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。
[工学]绿色化学第2章绿色化学
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2020/11/14
第二节 为什么要大力发展绿色化学
许多排放物能在环境中残留和积累 , 对环境造成破 坏。另外，化工生产中的偶然事故也会对人类和环境造 成突发性的影响，比如， 1983 年印度 Seveso 农药厂异 氰酸甲酯的泄漏造成 2000 人死亡， 30 万人中毒等。但 是，目前人类社会发展到今天已无法离开造成我们当前 物质文明的化学产品和化学工业而退回到更上一个世纪， 去过那种田园生活。尽管我们处在可怕的白色污染的包 围之中，但我们完全无法想像没有今天的高分子聚合物 产品，我们的日常生活还能否正常进行，尤其是在都市 中，这种情况更为突出。
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2020/11/14
第一节 什么是绿色化学
由于物质及人类活动本身有其内在的运动规律，因此， 任何物质和人类活动对人类本身及环境均会有或多或少 的影响，那是不是意味着“没有什么物质是友好的，我 们追求的完美无缺的绿色化学仅仅是一种理想状态而无 法实现的”呢？目前绿色化学领域取得的进展已经对此 作出了否定的回答。这方面取得的成果不仅解决了传统 方法造成的对环境、对人类健康的危害，同时在经济技 术指标、原料有效利、过程效益等方面均取得了良好效 果，因此，已成为市场驱动和利益驱动的技术。诚然， 要绝对区分哪一物质、哪一过程对环境更加无害是十分 困难的，很难构筑一张物质过程对环境危害的定量表。
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2020/11/14
第三节 化学反应的原子经济性
• 例如，由乙烯制备环氧乙烷，采用经典的氯化 乙醇法时，假定每一步反应的产率、选择性均 为 100% ，这条合成路线的原子利用率也只能 达到 25% ：
绿色化学第二章
和世界上首家实现三产品联产，实现了零排放。 创出了产量高、成本低、效益好、无污染、低 能耗、清洁生产的新路子。使得中国在这个领 域登上了当今世界科学的高峰。 这项技术除需要消耗一些燃料能源外，原料 成本达到了最小化。其重要经济利益在于： 第一，以工业废料为原料，大幅度降低了生 产成本； 第二，将不同的产品依其内在的生产联系， 科学地排列组合成一套新的工艺，减少了原料 运输等过程，大大地节约了成本。
2. 什么是环境因子？环境因子与原 子利用率之间有什么关系？ 3.原子经济性与产率有什么区别？ 4.通过哪些途径可以提高反应的原
子经济性？
三、原子经济性与环境效益
为了衡量生产过程对环境的影响， 1992年荷兰化学家Sheldon提出了环境因 子的概念，其定义为
废物质量 E 目标产物质量
原子利用率越低，环境因子就越大， 生产过程产生的废物就越多，造成的资 源浪费和环境污染就越大。
几个行业的环境因子
生产规模/kg E因子
石油精炼 基本化工 精细化工 制药
在化学和化工研究及生产中，有机合成 占有十分重要的地位。原子经济化概念可 以引导人们如何去设计有机合成，在设计 合成的途径中，如何经济地利用原子，避 免使用保护基，这样设计的合成方法就不 会有废物，而且是对环境友好的。 一个有效的有机合成反应不但要有高度 的选择性，而且必须具备较好的原子经济 性。
艺，以甲基乙炔、甲醇、一氧化碳为
原料，二价钯化合物作催化剂，一步
制得MMA，原子利用率为100%，反
应选择性高达99.9%，单程转化率高
达98.9%。具有很高的经济效益和环
境效益。
23
中国绿色化学的拓荒者——冯怡生
山东鲁北化工企业集团董事长冯怡生经过十 多年的潜心研究，建成了世界上第一家以一种 产品的废弃物作为另一种产品的原料而循环生 产的化工厂，成功地推出了“年产3万吨磷铵、 4万吨磷石膏制硫酸联产6万吨水泥”的装置。 该联产装置把磷铵、硫酸、水泥三套装置有 机地组合在一起，利用生产磷铵排放的废渣磷 石膏制硫酸联产水泥，硫酸用来制磷铵，硫酸 尾气回收后制取液体二氧化硫用于生产溴素， 废水封闭循环利用，四种产品同时连体而生， 形成了一个无“三废”排放的良性循环。在中
绿色化学的原理和应用
绿色化学的原理和应用1. 绿色化学的概述•绿色化学是一种以可持续发展理念为基础的化学研究和应用方法。
它旨在减少对环境的污染和资源的消耗，同时提高化学过程的效率和安全性。
•绿色化学强调使用环境友好的溶剂、催化剂以及实现废物无害化处理等方面的技术。
•绿色化学的应用领域包括有机合成、能源转换、材料科学等，对于推动可持续发展具有重要意义。
2. 绿色化学的原理绿色化学的原理是通过改变传统化学反应的条件、催化剂和溶剂等要素，实现高效率反应、废物转化和环境友好的化学过程。
具体包括以下几个方面：2.1 替代有毒物质•绿色化学中的一个重要原则是尽量替代有毒的化学物质。
通过研究和开发更环保的替代品，可以减少对环境和健康的危害。
2.2 最大限度地利用原料•绿色化学追求尽量利用原料，减少废物产生和资源浪费。
例如，利用废弃物或副产物作为原料进行再利用，达到资源的最大化利用效果。
2.3 优化反应条件•绿色化学考虑到反应条件对环境和能源的影响，通过改进反应条件来提高反应效率。
例如，降低反应温度和压力，减少能源的消耗。
2.4 使用可再生能源•绿色化学倡导使用可再生能源来驱动化学反应，减少对传统能源的依赖，从而减少对环境的污染和资源的消耗。
3. 绿色化学的应用3.1 有机合成•绿色化学在有机合成领域的应用非常广泛。
例如，利用催化剂和溶剂的选择来实现高选择性和高收率的有机反应。
同时，利用可再生原料和废物转化技术来减少废物产生。
3.2 药物研发•绿色化学在药物研发中的应用可以减少对大量有机溶剂和有毒试剂的使用，降低对环境和人体的风险。
研究人员通过改进合成路线、优化反应条件和使用环境友好的催化剂等手段来实现绿色药物研发。
3.3 能源转换•绿色化学在能源转换领域的应用包括太阳能电池、燃料电池等领域。
通过研究新型催化剂和光敏材料，实现能源的高效转换和储存，以减少对传统能源的依赖。
3.4 材料科学•绿色化学在材料科学中的应用旨在研发环境友好的材料，减少对环境的污染。
绿色化学 第二章要点
13
Paul T. Anastas博士
• Father of Green Chemistry
• 12条原则
• 这12项原则简述了绿 色化学的主要观点
美国建立了世界第一个绿色化学研究所 （GCI）。1997年5月先是由工业界，学术 界，国家重点实验室等在互联网上组成的 虚拟非盈利组织，目前已在17个国家有它 的联合组成部分。2001年初GCI已与ACS 合作，以便加强化学在环境研究中的作用。 GCI 已 在 ACS 总 部 中 设 立 办 公 室 ， 并 且 ACS将提供给GCI核心基金。
绿色化学 Green Chemistry
第二章 绿色化学的基本概念
1
本章内容
• 绿色化学的诞生 • 绿色化学的定义 • 绿色化学的内容 • 绿色化学的原则 • 原子经济性 • 绿色化学奖简介
第一节 绿色化学的诞生
• 1. 环境保护的警世之作——《寂静的春天》：
1962年，美国女科学家Rachel Carson所著《Silent Spring》出版，书中详细地叙述了DDT等杀虫剂 对各种鸟蛋的影响，使鸟类数量急剧减少，使原 来花红叶绿、百鸟歌唱的春天变得“一片寂静”。
• 1990年，美国颁布了污染防止法案，将污染防止 确定为美国的国策。绿色化学在这一背景下应运 而生。绿色化学的目标是改变现有化学化工生产 的技术路线，实现从“先污染，后治理”向“从 源头上根除污染”的转变。
• 目前，世界各国对绿色化学与化工技术的研究十 分重视，进展非常迅速，已出现一批生产大宗有 机化学品的绿色化学技术。可以预见，绿色化学 将成为实现经济和社会可持续发展的有效手段。
先污染后治理
1992年，美国化学工业用于环保的费用为1150亿 美元，清理已污染地区花去7000亿美元；
Paul T. Anastas博士
• Father of Green Chemistry
• 12条原则
• 这12项原则简述了绿 色化学的主要观点
美国建立了世界第一个绿色化学研究所 （GCI）。1997年5月先是由工业界，学术 界，国家重点实验室等在互联网上组成的 虚拟非盈利组织，目前已在17个国家有它 的联合组成部分。2001年初GCI已与ACS 合作，以便加强化学在环境研究中的作用。 GCI 已 在 ACS 总 部 中 设 立 办 公 室 ， 并 且 ACS将提供给GCI核心基金。
绿色化学 Green Chemistry
第二章 绿色化学的基本概念
1
本章内容
• 绿色化学的诞生 • 绿色化学的定义 • 绿色化学的内容 • 绿色化学的原则 • 原子经济性 • 绿色化学奖简介
第一节 绿色化学的诞生
• 1. 环境保护的警世之作——《寂静的春天》：
1962年，美国女科学家Rachel Carson所著《Silent Spring》出版，书中详细地叙述了DDT等杀虫剂 对各种鸟蛋的影响，使鸟类数量急剧减少，使原 来花红叶绿、百鸟歌唱的春天变得“一片寂静”。
• 1990年，美国颁布了污染防止法案，将污染防止 确定为美国的国策。绿色化学在这一背景下应运 而生。绿色化学的目标是改变现有化学化工生产 的技术路线，实现从“先污染，后治理”向“从 源头上根除污染”的转变。
• 目前，世界各国对绿色化学与化工技术的研究十 分重视，进展非常迅速，已出现一批生产大宗有 机化学品的绿色化学技术。可以预见，绿色化学 将成为实现经济和社会可持续发展的有效手段。
先污染后治理
1992年，美国化学工业用于环保的费用为1150亿 美元，清理已污染地区花去7000亿美元；
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held
CH3COCH3 + HCN Ahs ska CH3C(CN)(OH) CH3
CH3OH, H2SO4
CH3OOC(CH3)C=CH2 + NH4HSO4
CH3COCH3+ HCN + CH3OH + H2SO4 AaA CH3OOC(CH3)C=CH2 + NH4HSO4
58 27 32
98
第二章绿色化学原理
传统方法（Traditional way）
CH3CH=CH2 + Cl2 + Ca(OH)2 ka C3H6O + CaCl2 + H2O
42
71 asha 74 ashsska
asha
58 asha 111
18
asha 58
111+ 18 = 129
58
58
=
╳ 100% =
╳ 100% = 31%
第2章 绿色化学原理
第二章绿色化学原理
绿色化学十二条原则
防止污染优于污染治理 原子经济性 绿色化学合成 设计安全化学品 采用安全的溶剂和助剂 合理使用和节省能源
第二章绿色化学原理
绿色化学十二条原则
利用可再生资源合成化学品 减少不必要的衍射化步骤 采用高选择性的催化剂 设计可降解化学品 进行预防污染的现场实时分析 使用安全工艺
2.1 防止污染优于污染治理
❖ 传统环境污染的治理方法——末端治理 ❖ 绿色化学的方法——污染预防
开发以“原子经济性”为基本原则的新化学反 应过程。
改进现有化学工业过程，减少和消除污染。
第二章绿色化学原理
2.2 原子经济性
Atom Economy of Chemical Reaction
❖ 原子经济性
acrylate(丙烯酸甲酯) more
第二章绿色化学原理
传统方法（Traditional way）
CH2=CH2 + Cl2 + H2O ashsska ClCH2CH2OH + HCl ClCH2CH2OH + Ca(OH)2 + HClashsska C2H4O + CaCl2 + 2H2O
42 34
The amount of target
ka
product formed asha
ashsska
C3H6O + H2O 58 asha 18 58
ashsska 18 asha
58
58
=
58 + 18
╳ 100% =
╳ 100% = 76% a
42 + 34
第二章绿色化学原理
传统方法（Traditional wபைடு நூலகம்y）
Example 1 ：The preparation of epoxy-
ethane(环氧乙烷) from ethylene more
Example 2：The preparation of epoxy-
propane (环氧丙烷) more
Example 3：The synthesis of methyl
111+ 18 + 58
42+ 71 + 74
第二章绿色化学原理
绿色化学方法（New greener way）
Direct oxidation catalyzed by titania-silica （钛-硅）
CH3CH=CH2
+ H2O2
AshsTitsaknaia- sillica
molecular sieve
第二章绿色化学原理
绿色化学十二条附加原则
鉴别副产品，尽可能地定量描述。 报告转化率、选择性和产率。 在生产过程中进行完整的质量平衡计算。 定量核算生成过程中催化剂和溶剂的损失。 充分研究基本的热化学，特别是放热规律，
以保证安全。 预测其他潜在的质量和能源的传输限制及规
律。
第二章绿色化学原理
Pd(OAc)2
第二章绿色化学原理
原子经济性反应
传统反应： A + B
C +D
原子经济性反应：E + F
C
常见有机反应类的原子经济性：
重排反应、加成反应、取代反应、消除反应
100% 100% <100% <100%
第二章绿色化学原理
2.3 绿色化学合成
❖ 有机合成原料
光气（COCl2） 氰化物（HCN、KCN、NaCN） 硫酸二甲酯[(CH3)2SO4]
绿色化学十二条附加原则
与化学或化工工程人员协作。 要考虑全部生成过程对化学选择性的影响。 帮助开发和支持使用可持续发展的测量。 使用的全部产品及其他输入要尽量定量和最
小化。 要充分认识到操作者的安全和废物最小化之
间可能存在矛盾的事实。 对试验或工艺过程向环境中排放的废物要监
视、呈报，并尽第可二章能绿色地化学原使理 之最小化。
CH2=CH2 + Cl2 + Ca(OH)2 aska
28 71
74 ashsska
ashsska
C2H4O + CaCl2 + H2O
ashs
44
111
18
ska
44
111+ 18 = 129
44
44
=
╳ 100% =
╳ 100% = 25%
111+ 18 + 44 第二章绿色化学原2理8+ 71 + 74
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，即不产生副产物或废弃物。
❖ 原子利用率（atom utilization）
原子利用率 =
目标产物的量
╳ 100%
按化学计量式所得所有产物的量之和
目标产物的量
=
各反应物的量之和
第二章绿色化学原理
╳ 100%
Examples
AA 100
115
100
=
100
╳ 100% =
100
100+115
58+27+32+98
第二章绿色化学原理
115 AA a
╳ 100% A=A 46A%A
绿色化学方法（New greener way）
Using palladium acetate Pd(OAc)2 as the catalyst，developed in 90’s
绿色化学方法（New greener way）
CH2=CH2 + 1/2O2 ashsska C2H4O
28
16 ashsska 44
44 0
44 = ashsska
28+16
╳ 100%
=
44
ashsska
44
╳ 100% = 100%
Silver catalyst（银催化剂） is used to convert ethylene directly to the target molecule by using oxygen as the oxidant, which gives 100% atom utilization.
CH3COCH3 + HCN Ahs ska CH3C(CN)(OH) CH3
CH3OH, H2SO4
CH3OOC(CH3)C=CH2 + NH4HSO4
CH3COCH3+ HCN + CH3OH + H2SO4 AaA CH3OOC(CH3)C=CH2 + NH4HSO4
58 27 32
98
第二章绿色化学原理
传统方法（Traditional way）
CH3CH=CH2 + Cl2 + Ca(OH)2 ka C3H6O + CaCl2 + H2O
42
71 asha 74 ashsska
asha
58 asha 111
18
asha 58
111+ 18 = 129
58
58
=
╳ 100% =
╳ 100% = 31%
第2章 绿色化学原理
第二章绿色化学原理
绿色化学十二条原则
防止污染优于污染治理 原子经济性 绿色化学合成 设计安全化学品 采用安全的溶剂和助剂 合理使用和节省能源
第二章绿色化学原理
绿色化学十二条原则
利用可再生资源合成化学品 减少不必要的衍射化步骤 采用高选择性的催化剂 设计可降解化学品 进行预防污染的现场实时分析 使用安全工艺
2.1 防止污染优于污染治理
❖ 传统环境污染的治理方法——末端治理 ❖ 绿色化学的方法——污染预防
开发以“原子经济性”为基本原则的新化学反 应过程。
改进现有化学工业过程，减少和消除污染。
第二章绿色化学原理
2.2 原子经济性
Atom Economy of Chemical Reaction
❖ 原子经济性
acrylate(丙烯酸甲酯) more
第二章绿色化学原理
传统方法（Traditional way）
CH2=CH2 + Cl2 + H2O ashsska ClCH2CH2OH + HCl ClCH2CH2OH + Ca(OH)2 + HClashsska C2H4O + CaCl2 + 2H2O
42 34
The amount of target
ka
product formed asha
ashsska
C3H6O + H2O 58 asha 18 58
ashsska 18 asha
58
58
=
58 + 18
╳ 100% =
╳ 100% = 76% a
42 + 34
第二章绿色化学原理
传统方法（Traditional wபைடு நூலகம்y）
Example 1 ：The preparation of epoxy-
ethane(环氧乙烷) from ethylene more
Example 2：The preparation of epoxy-
propane (环氧丙烷) more
Example 3：The synthesis of methyl
111+ 18 + 58
42+ 71 + 74
第二章绿色化学原理
绿色化学方法（New greener way）
Direct oxidation catalyzed by titania-silica （钛-硅）
CH3CH=CH2
+ H2O2
AshsTitsaknaia- sillica
molecular sieve
第二章绿色化学原理
绿色化学十二条附加原则
鉴别副产品，尽可能地定量描述。 报告转化率、选择性和产率。 在生产过程中进行完整的质量平衡计算。 定量核算生成过程中催化剂和溶剂的损失。 充分研究基本的热化学，特别是放热规律，
以保证安全。 预测其他潜在的质量和能源的传输限制及规
律。
第二章绿色化学原理
Pd(OAc)2
第二章绿色化学原理
原子经济性反应
传统反应： A + B
C +D
原子经济性反应：E + F
C
常见有机反应类的原子经济性：
重排反应、加成反应、取代反应、消除反应
100% 100% <100% <100%
第二章绿色化学原理
2.3 绿色化学合成
❖ 有机合成原料
光气（COCl2） 氰化物（HCN、KCN、NaCN） 硫酸二甲酯[(CH3)2SO4]
绿色化学十二条附加原则
与化学或化工工程人员协作。 要考虑全部生成过程对化学选择性的影响。 帮助开发和支持使用可持续发展的测量。 使用的全部产品及其他输入要尽量定量和最
小化。 要充分认识到操作者的安全和废物最小化之
间可能存在矛盾的事实。 对试验或工艺过程向环境中排放的废物要监
视、呈报，并尽第可二章能绿色地化学原使理 之最小化。
CH2=CH2 + Cl2 + Ca(OH)2 aska
28 71
74 ashsska
ashsska
C2H4O + CaCl2 + H2O
ashs
44
111
18
ska
44
111+ 18 = 129
44
44
=
╳ 100% =
╳ 100% = 25%
111+ 18 + 44 第二章绿色化学原2理8+ 71 + 74
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，即不产生副产物或废弃物。
❖ 原子利用率（atom utilization）
原子利用率 =
目标产物的量
╳ 100%
按化学计量式所得所有产物的量之和
目标产物的量
=
各反应物的量之和
第二章绿色化学原理
╳ 100%
Examples
AA 100
115
100
=
100
╳ 100% =
100
100+115
58+27+32+98
第二章绿色化学原理
115 AA a
╳ 100% A=A 46A%A
绿色化学方法（New greener way）
Using palladium acetate Pd(OAc)2 as the catalyst，developed in 90’s
绿色化学方法（New greener way）
CH2=CH2 + 1/2O2 ashsska C2H4O
28
16 ashsska 44
44 0
44 = ashsska
28+16
╳ 100%
=
44
ashsska
44
╳ 100% = 100%
Silver catalyst（银催化剂） is used to convert ethylene directly to the target molecule by using oxygen as the oxidant, which gives 100% atom utilization.