绿色有机化学的未来和应用

合集下载

绿色化工技术在化工生产中的应用

绿色化工技术在化工生产中的应用

绿色化工技术在化工生产中的应用随着人们对环境保护意识的提高和对化学品的安全性和化工过程的高效性的需求,绿色化工技术越来越受到关注和推广。

本文将介绍绿色化工技术在化工生产中的应用,着重阐述其原理和优势。

一、绿色化工技术概述绿色化工技术是指在化工生产过程中使用环保、节能、高效和低污染的技术、工艺和材料,具有较少的环境影响和较少的化学品安全风险。

绿色化工技术可分为三大类:1)环境友好型生产过程;2)绿色化学品替代品;3)来源于可再生原料和生物质基底的生产。

二、绿色化工技术在化工生产过程中的应用1、绿色反应工艺绿色反应工艺是指通过改变化学反应条件和提高反应选择性和效率来实现化学产品的生产的过程。

可采用微波辐射、超临界流体、离子液体等绿色化学技术,节省接触时间和反应能量,降低废品和副产品的排放。

2、绿色溶剂在传统的反应条件下,常用有毒有害的溶剂如苯、四氢呋喃、二甲酰胺等应用于化学合成和分离过程中,这会对人类健康和环境造成持续的负面影响。

绿色溶剂则是一组无害于环境和人类健康的溶剂,如水、乙醇、甘油等。

由于这些绿色溶剂具有环保、容易分离和回收的优点,因此越来越多地被用于提取、分离及合成和制备化学品中。

3、绿色能源绿色能源是指那些绿色环保、过程简单、仅需少量或无化学品使用的能源,如太阳能、水能、生物能等。

它们取代了传统能源和让化学品制造商在减少对化学品的需求上走出了一大步。

4、绿色催化剂绿色催化剂保护环境并且能够大幅减少废物的产生,因其对化学反应特别有利。

绿色催化剂是新发现的无毒和无害的高效催化剂,通常是基于生物材料或其他非典型元素,比如金属有机框架结构等。

相对于传统催化剂,绿色催化剂可以大大降低反应温度、增加催化活性和选择性。

三、绿色化工技术在化工生产中的优势1、降低环境危害性绿色化工技术减少了生产过程中废物和有害气体的排放,有利于保护自然环境和采取有效动作应对全球变暖。

2、提高生产效率绿色化工技术使用更高效、更简单、更安全的化学反应,可更好的满足市场和用户的需求,提高产品的质量和产量,增强公司的竞争力。

有机化学中的绿色化学理念

有机化学中的绿色化学理念

有机化学中的绿色化学理念在当今社会,随着科学技术的飞速发展和人们环保意识的不断提高,绿色化学理念在有机化学领域中逐渐占据了重要的地位。

绿色化学,顾名思义,就是在化学研究、生产和应用过程中,尽可能减少或消除对环境的污染,实现资源的有效利用和可持续发展。

有机化学作为化学的一个重要分支,涉及到众多有机化合物的合成、性质和应用。

传统的有机化学研究和生产往往伴随着大量的废弃物排放、能源消耗和环境污染。

然而,绿色化学理念的引入为有机化学带来了新的发展方向和机遇。

绿色化学的核心原则包括预防污染、原子经济性、无害化学合成、设计更安全的化学品、使用可再生资源以及减少能源消耗等。

这些原则在有机化学中的应用,使得有机合成过程更加环保、高效和可持续。

在有机合成中,预防污染是绿色化学的首要原则。

这意味着在设计合成路线时,就要充分考虑到可能产生的污染物,并采取措施加以避免。

例如,选择无毒或低毒的原料和试剂,避免使用那些具有强烈刺激性、腐蚀性或毒性的物质。

同时,通过优化反应条件,如控制温度、压力、反应时间等,可以减少副反应的发生,从而降低污染物的生成。

原子经济性是衡量一个有机合成反应绿色程度的重要指标。

它强调在化学反应中,尽可能使反应物中的原子全部转化为目标产物,减少废物的产生。

例如,传统的有机合成反应可能会生成大量的副产物,而采用绿色化学的方法,可以设计出原子经济性更高的反应,使原料得到更充分的利用。

无害化学合成则要求在反应过程中避免使用或产生有害物质。

比如,避免使用致癌、致畸、致突变的试剂和溶剂,选择对环境友好的替代品。

此外,通过开发新的催化体系,可以提高反应的选择性和转化率,减少有害物质的生成。

设计更安全的化学品是绿色化学的另一个重要方面。

在有机化学中,许多化合物具有潜在的危险性,如易燃、易爆、有毒等。

通过对分子结构进行合理设计,可以降低化学品的危险性,使其在使用、储存和运输过程中更加安全。

使用可再生资源也是绿色化学理念的重要体现。

绿色化工技术在化学工程与工艺中的应用研究

绿色化工技术在化学工程与工艺中的应用研究

绿色化工技术在化学工程与工艺中的应用研究绿色化工技术是指在化学工程与工艺中,优选使用不污染环境和人体健康的原材料和工艺,以减少和避免环境污染和人类健康风险的技术。

近年来,随着环境意识的不断提高,绿色化工技术得到了广泛关注和应用。

本文将从三个方面介绍绿色化工技术在化学工程与工艺中的应用研究。

绿色化工技术在化学合成中的应用研究。

传统的化学合成过程往往使用大量的有机溶剂,产生大量的废弃物和有害物质。

绿色化学合成技术通过催化剂的优化选择和反应条件的优化设计,可以实现无溶剂或低溶剂的合成过程,减少废弃物的产生。

绿色化学合成技术还可以通过选择可再生的原材料,如植物提取物或生物质,代替传统的石化原料,实现资源的可持续利用。

将生物质转化为生物乙醇或生物柴油的技术已经得到了广泛的研究和应用。

绿色化工技术在废弃物处理中的应用研究。

传统的废弃物处理方法通常是通过焚烧或填埋来处理废弃物,这些方法不仅会产生大量的二氧化碳和其他有害气体,还可能对环境和人类健康造成严重的影响。

绿色化工技术可以通过生物技术和化学技术的结合,将废弃物转化为高附加值的产品或可再生能源。

通过生物技术将废水中的有机物质转化为生物气体或生物燃料的技术已经得到了广泛的研究和应用。

绿色化工技术在能源领域中的应用研究。

能源是社会经济发展的重要支撑,传统的能源生产和利用方式往往会产生大量的污染物和温室气体,导致环境和气候变化的问题。

绿色化工技术可以通过使用可再生能源和高效能源转化技术来减少对化石能源的依赖,减少温室气体的排放和环境污染。

太阳能电池和风力发电技术的发展,实现了对可再生能源的大规模利用,为人类提供了清洁和可持续的能源来源。

绿色化工技术在化学工程与工艺中的应用研究具有重要意义。

通过优化化学合成过程、废弃物处理和能源利用的方式,可以实现资源的可持续利用和环境的保护。

随着环境意识的不断提升和技术的不断创新,相信绿色化工技术将在未来的化学工程与工艺中发挥越来越重要的作用。

浅谈绿色化学在有机化学化工中的实际应用

浅谈绿色化学在有机化学化工中的实际应用
浅谈绿色化学在有机化学化 工中的实际应用
张 文 兵
( 卅 范 大 学钱 江 学 院 杭 币 30 1) 1 03
【 要】 本 文介绍 了绿色化学在有机 化学化工 中的实 际应用 , 摘 研究绿色化学在 此领域 的实际应用有着十分重要的现 实意义 , 能够有效地帮助在今 后 的有 机 化 工 领域 的研 究 得 到更 加 绿 色 的 发展 。

【 关键词】 绿色化学
l 导言 、
有机化学化工
护 和 去 保护 合 成 等 都 省 略掉 , 以说 是 比较 理 想 的有 机 反 应 溶 剂 。有 机 金 可
属类反应在水相有关的有机合成此类 的反应 中是一个非常重要 的发展, 比 如, 有机铟试剂就是相对来说十分成功 的一个实例。它的其 中一个很大的 优 点 就 是 , 水 化 合 物 在 形 成 碳 一碳 键 的 时 候 , 的 羟 基 官 能 团 不 需 要进 碳 它 行保 护 。之 所 以 在合 成 中一 般 都要 使 用 保 护 基 , 目的 是想 要 达 到 良好 的选 择性 , 而做一种 的选择或 者找到的一种 方法 , 这样除了 白白的增加有机 反 应的正常步骤 , 大量的 消耗反应 能量 与原料之外 , 还大大 的增加 了反应废 2绿色化学在有机合成中的应用 . 物的排放。 要完成一个有机合成反应的完全绿色化 , 需要涉及到许许多多的不同 2 22离子液体溶剂 .. 方面, 首先就要看看, 是否有 比之前更加绿色 的生产原料, 接下来就要再看 离子液体指的是, 一般情况下室温或者低温的时候, 液体状态的盐可 看, 生产反应的流程 是不是 比较合理, 是不是还有较之前流程更加绿色的, 以由氮 与磷的有机阳离子和大的无机 阴离子两个部分来构成。 它的可操作 大概可 以在 一 0 3 0 4 。- 0 。之间变化 , 而且溶解度 非 还有也要涉及到 生产反应 中的溶剂和 催化剂等诸多因素是不是也有合理 的温度 范围非常的大 , 又比较 容易制备和进行回收, 还有能够循环 的 的途径实现绿色化 。下面就对有机合成 中的绿色化展开讨论, 如下 图 1 所 常的大且价格非常 的便 宜, 示。 进行使用等一系列 的优点,被普遍的认为可以作为一类 比较好的溶剂 , 而 且可 以也 已经在工业 中得到了广泛的实际应用。比如 , 以前传统的有机 在 溶剂的条件之下 , 烯烃与芳烃所进行的烷 基化反应是不可能达到的, 但是 , 在上述的离子液体中, 在使用催化剂的情况下 , 在正 常的室温下反应就能 够顺利 的发生 , 而且生产率能够达到 9 % 6 。目前来看, 能够在离子液体 中发 I } 生的反应主要有 以下 : 烃的氢 化反应、 烯 酶促反应、 氧化还原反应、 甲酰 氢 化 反应 和 偶 联 反 应 等 。 2 3催 化 剂 绿 色化 . 绿色化学所要求的最终的 目的即是 , 能够完成较 高的选择性和 比较 高 效 的反应, 并且得到 的副产物的量要很少, 实现零 排放 , 进而实现原子经济 性。 与以往化学反应相 比较而言, 较高的选择性和比较高效的催化反应 , 可 以在某种程度上更加的符合绿色化学的要求 。 原子经济性反应作为绿色化 21 . 无毒绿色生产原料 的使用 其主要 的特点有 , 使得参加化学反应的 生产反应的原料实现绿色化, 某种 程度上讲是进行绿色有机合成第一 学 的一个非常核心的概念和 内容 , 不产生反应废弃物, 比如 , 常见 的化合 个需要考虑 的关键 问题 。 目前使用较为广泛 的石油化工 生产原料替换为 所有原子都能够进入反应产物当中, 把 生 物 原料 , 是 基 于环 境 保 护 来 考虑 的一 个 长 远 的 打 算 和 计 划 。 生物 原料 和加成反应 , 这 以及重排 反应 , 包括分子间结构互变和异构化, 上述这些都属 的 组成 部 分 主 要 是淀 粉 和 纤 维 素 两部 分 。淀 粉 比较 容 易 转 化 成葡 萄糖 , 而 于 原 子经 济 性 反 应 。 纤维素则因为结晶和与木质素共 生的因 由, 利用纤维素酶间接地转化成葡 2 3 1 化 不对 称 合 成 .. 催 在 有 机 不对 称 合 成 反 应 中 , 催化 不 对 称 合 成 可 以 说 是 一种 比较 有 效 的 萄糖 。 把葡萄糖作为生产原料 , 利用酶反应就可 以间接得到 己二酸, 可以替 目前已经成为 了有机合成化学研究领域的一个热点 。利用不对称催 换掉之前的苯来获取作为尼龙 的己二酸。 因为苯是一种能够致癌的有机物 方法 , 质, 在经济和技术上可行的考虑范围 内, 在有机原料 的大量合成 中, 苯的去 化 , 一方面能够提供诸如农药和精细化工等需要 的一些 中间体, 另一方面 , 还能够提供有利于环境的绿色合成技术。 主要包括 以下, 比如 , 氢硅烷化反 除是 未 来绿 色 化 学 的 一个 主 要 目标 。 应、 氢酯化反应 、 不对称酮还 原反应和酶催化等 。 2 2无毒害溶剂的使用 . 2 2 1 应 中把 水 作为 溶 剂 .. 反 2 32新 型 催 化 反 应 .. 液体 酸 和 碱 是 目前大 多 的有 机 合成 反 应 中 比较 常 用 的 一类 催 化 剂 , 而 水在 自然 界中算 是一种 非常丰富的溶剂, 它无毒 , 无污染且价格还低 另 却 廉。在水 中进行的有机反应的操作更加简单且安全 , 没有其他介质 中常见 且 它 们 价格 比较 低 廉 且 催 化 的 效 率 非 常 高 , 外 , 是 又 对 设 备 有 着 严 重 的 易燃 易爆 等 安全 问题 。在 一 般 的有 机 合 成 反 应 当 中 , 以 把 官 能 团 的保 的腐蚀 , 可 污染非常大, 加之副反应十分多和处理反应后 问题比较 困难等。 为

绿色化学合成技术的最新进展

绿色化学合成技术的最新进展

绿色化学合成技术的最新进展绿色化学合成技术,又称为可持续化学合成技术,是一种注重环保和可持续性的化学合成方式。

随着环保意识的增强和人们对健康、环境和经济效益的重视,绿色化学合成技术正受到越来越多的关注。

因此,该技术在全球范围内得到不断发展和推广,其最新进展亦备受瞩目。

一、绿色溶剂的研究在传统的化学合成过程中,有机溶剂的使用占据了很大的比例,这样不仅造成了资源的浪费和环境的污染,而且如甲苯、二甲苯等传统有机溶剂还对健康构成潜在的风险。

为此,绿色化学合成技术在研究上开始注重绿色溶剂的研究,例如一些可回收或可生物降解的溶剂,如离子液体、超临界流体、水、反渗透水等。

这些绿色溶剂大多具有高效性、环保性以及良好的可再生性,有望取代传统有机溶剂,实现绿色合成。

二、催化剂的发展催化剂是化学合成的重要载体。

合理选择催化剂可以提高反应的效率,并降低合成过程中的副反应产物和废弃物,从而实现绿色合成的目的。

因此,绿色化学合成技术在催化剂研究中至关重要。

近年来,很多新型、高效、环保的催化剂正在被研发,如复合催化剂、纳米催化剂、生物催化剂等。

这些催化剂具有更高的催化效率、更低的副反应产物和毒性,因而更符合绿色合成的要求。

三、共价有机框架材料共价有机框架材料,是一种由有机小分子在一定条件下形成的微孔结构材料。

其微孔结构的大小和形状可以根据研究人员所需要的应用和设计进行调整,因此具有很大的潜力用于分离和催化等领域。

共价有机框架材料具有环保性、结构可控性、催化性能等优势,已被广泛研究应用于催化反应、气体吸附、分子存储等领域,并已取得了显著的进展。

四、可再生资源的应用传统合成化学过程中需要用到大量的非可再生化石能源,而绿色化学合成技术则更注重利用可再生资源。

例如利用生物质组分制备乙酸乙酯,在实现绿色化的基础上,还能降低生物质的浪费和对化石燃料的依赖,更具有可持续性。

近年来,半纤维素、纤维素等可再生资源在绿色化学合成技术中的应用也逐渐成熟。

绿色化学技术在制药工业中的应用

绿色化学技术在制药工业中的应用

绿色化学技术在制药工业中的应用制药工业是目前全球最具有竞争性和成长性的产业之一。

然而,随着人们对环境保护意识的增强,传统的化学合成方法面临严峻的挑战。

因此,绿色化学技术逐渐被应用于制药工业,以提高制药过程的效率和可持续性。

本文将介绍绿色化学技术在制药工业中的应用,并探讨其对环境和经济的好处。

1. 绿色化学技术的定义绿色化学技术是一种具有环保和可持续性的化学技术。

它包括了所有化学合成方法、反应条件和产物处理方法,旨在减少或消除对环境的有害影响。

这种技术通常使用可再生的原材料、不使用有害物质和生成无害的化合物来实现化学反应。

绿色化学技术的目标是设计出更加环保和可持续的化学合成方法,降低制药过程的能耗和污染物排放。

2. 传统制药工艺的不足之处传统的制药工艺通常采用大量的有机溶剂、催化剂和其他化学物质进行合成。

这些物质未经处理的排放会对环境造成污染。

此外,传统的工艺通常需要高温和高压的反应条件,这种条件下容易形成副产物,产生大量的污染物。

这些副产物难以去除,导致制药过程的污染更加严重。

3. 绿色化学技术的应用绿色化学技术在制药工业中的应用包括以下几个方面:(1)使用可再生的原材料。

可再生的原材料如植物材料、生物质和轻质化学品等,能够替代传统的石油化学品,降低制药过程的污染。

(2)精细化学合成。

绿色化学技术通过使用先进的催化剂和分离技术,减少了制药过程中需要的有机溶剂、催化剂和其他化学物质,从而降低了排放物的数量和污染物的浓度。

(3)采用无溶剂的反应方法。

无溶剂的反应方法降低了制药过程中需要的有机溶剂和其他化学物质的使用,减少了排放物的数量和污染物的浓度。

(4)循环经济。

绿色化学技术通过挖掘废料和废气的利用价值,实现了制药过程的循环经济。

例如,使用废气中的二氧化碳来进行催化反应,减少了化石燃料的使用,降低了温室气体的排放。

4. 绿色化学技术的好处(1)环保优势。

绿色化学技术减少了对环境的污染,降低了排放物的数量和污染物的浓度,保护了环境和人类的健康。

有机化学发展现状及未来展望探析

有机化学发展现状及未来展望探析

有机化学发展现状及未来展望探析有机化学是研究有机化合物,即含有碳元素的化合物的化学专业。

有机化学在近现代科学发展中起着举足轻重的作用,是化学领域中的重要分支之一。

有机化学不仅在药物、农药、合成材料等领域具有突出的应用,也对理解生命起源、生命活动的机理等方面有重要意义。

在过去的几十年里,有机化学得到了迅速的发展,取得了许多重大的突破。

本文将对有机化学的发展现状及未来展望进行探析。

有机化学的发展现状有机化学的发展可以追溯到19世纪初,当时的科学家们开始注意到许多天然物质都含有碳元素,并且这些有机化合物具有多种多样的性质。

在之后的科学研究中,人们发现了碳元素的独特性质,以及碳元素能够形成非常复杂的化合物。

有机化学因此成为了一个引人注目的研究领域。

随着科学技术的不断进步,有机化学的研究也在不断深入。

20世纪初,有机化学领域取得了一系列重要的成就,比如酯合成反应、格氏反应、芳香族化合物的合成等等。

这些成就推动了有机化学的发展,也为其他领域的研究提供了重要的理论和技术支持。

在当代,有机化学的研究已经进入了一个全新的阶段。

随着现代仪器分析技术的不断发展,人们对有机化合物的结构和性质有了更深入的理解。

有机合成领域的技术也取得了巨大的进步,新的合成方法不断涌现,为人们合成更为复杂的有机化合物提供了可能。

有机化学在材料科学、医药领域、环境保护等方面的应用也日益广泛,为人类社会的发展带来了巨大的效益。

未来展望在应用研究方面,有机化学将会继续在药物、医药、农药、材料等领域发挥重要作用。

随着人类对健康和环境的重视程度不断提高,绿色合成、环保型有机合成将会成为有机化学研究的热点之一。

人们将会更加关注有机化合物对环境和人体的影响,探索更加环保安全的有机合成方法和新材料的开发应用。

在教育与培养方面,有机化学人才培养将是一个重要课题。

随着有机化学在工业、医药等领域的广泛应用,有机化学人才的需求也将不断增加。

加强有机化学教育,培养更多的有机化学人才是非常重要的。

有机化学发展现状及未来展望探析

有机化学发展现状及未来展望探析

有机化学发展现状及未来展望探析有机化学是研究有机化合物的结构、性质、合成及反应规律的科学。

有机化学作为化学学科中的重要分支,对于人类的生产生活有着不可忽视的作用。

随着科学技术的不断进步和社会经济的飞速发展,有机化学在材料科学、医药化工、生物科技等领域持续发展,为人类创造了许多重要的成果和财富。

本文将从有机化学发展的现状、未来的发展趋势以及可能的挑战进行探析。

一、有机化学发展现状在有机合成领域,传统的有机合成方法已经趋于成熟,包括取代反应、加成反应、消除反应、重排反应等,这些方法为有机化学家们合成复杂的天然产物和生物活性分子提供了有力的工具。

随着绿色合成的不断发展,一些绿色合成方法如微波辐射合成、超声波合成、离子液体催化合成等也逐渐成为有机化学合成的研究热点。

在有机功能材料方面,有机太阳能电池、有机发光二极管(OLED)、有机半导体材料等在能源、显示、信息存储等领域有着广泛的应用前景。

功能性有机材料的设计合成也是当前有机化学研究的热点之一。

二、未来展望未来,有机化学将会面临着更多的机遇和挑战。

随着人类对环境保护和可持续发展的要求不断提高,绿色合成将成为未来有机化学发展的重要方向。

绿色合成不仅要求合成过程中产生的废物少,还要求反应条件温和、反应选择性高、原料资源可再生等。

未来有机化学将会更加注重绿色合成方法的开发和应用。

生命科学与有机化学的交叉研究也将会成为未来的发展趋势。

有机化学作为生物化学的重要组成部分,可以为生命科学的研究提供有力的支持,如药物设计、生物分子的合成及功能研究等。

有机化学与生命科学的融合将会成为未来的一大发展方向。

三、可能的挑战虽然未来有机化学发展的前景广阔,但是也存在一些可能的挑战。

随着科学技术的不断发展,有机化学领域的竞争将会变得更加激烈,对有机化学研究人员的研究能力和科研水平提出了更高的要求。

绿色合成技术的研究和应用需要有机化学研究人员具备更加广泛的化学知识和技能,这将会成为未来有机化学人才培养的新要求。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

本科有机化学论文(设计)绿色有机合成的未来和应用

姓名:崔俏俏学号:1202011027系别:生物与环境工程系班级:12级生物工程(1)班指导老师:李少波

合肥学院2013年6月1日绿色有机合成的未来和应用摘要绿色化学是21世纪化学化工研究的重要研究方向,是实现可持续发展规律的重要保障。绿色合成,作为当代有机合成发展的一个重要学科前沿.已成为化学发展的一个方向。有机合成是综合应用各类有机反应及其组合、有机合成新技术、有机合成设计及策略以获得目标产物的过程。有机合成既与材料、生命、环保、能源四大支柱学科密切相关,也与我们社会的现代文明和日常生活密切相关。尤其在当今,新材料和新药物的需求、资源的合理开发和利用、减少或消除环境污染等可持续发展问题为有机合成提出了更高的要求。近年来绿色化学、洁净技术、环境友好过程已成为合成化学追求的目标和方向。可见21世纪有机合成所关注的不仅仅是合成了什么分子,而是如何合成,其中有机合成的有效性、选择性、经济性、环境影响和反应速率将是有机合成研究的重点,尤其是绿色有机合成的研究。

关键词有机合成原子经济型绿色化学绿色合成不对称合成采用无毒、无害的催化剂

正文绿色有机合成是指采用无毒、无害的原料、催化剂和溶剂,选择具有高选择性、高转

化率,不生产或少生产副产品的对环境友好的反应进行合成,其目的是通过新的合成反应和方法,开发制备单位产品产污系数最低,资源和能源消耗最少的先进合成方法和技术,从合成反应入手,从根本上消除或减少环境污染。进入21世纪以后,在人类物质生活不断提高和工业化高度发展的同时,大量排放的工业和生活污染物却反过来使人类的生存环境迅速恶化,这就使化学家面临新的挑战,即要去发展对人类健康和环境较少危害的化学。这一问题近年来已受到相当重视,并出现了一系列新名词,如绿色化学【4】、环境友好化学、洁净化学、原子经济性等。所谓绿色化学又称“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。

绿色化学研究过程中应遵循12条原则:1.防止污染优于治理污染2.注重原子经济性3.无害化学合成4.设计安全化学品5.使用安全溶剂和助剂6.设计能源经济性反应7.使用可再生原料8.尽量避免不必要的衍生步骤9.催化剂优于化学计量试剂10.降解设计11.预防污染中的实时分析12.防止意外事故的安全工艺。以这十二条原则为准则,化学家们不断寻求实现绿色合成的方法、技术与途径。比如:采用无毒、无害的高效催化剂、采用无毒、无害的溶剂、反应方式的改变、采用高效合成法、固态反应、利用可再生的生物质资源等。微波有机合成技术是近年来发展起来的一种新型有机绿色合成新技术。他不但能使不能发生的化学反应能进行,而且也能使有些化学反应的效率大大提高。

1.开发“原子经济性[5]”反应:合成效率是当今化学合成关注的焦点。合成效率包括两个方面:一个是选择性,另一个就是原子经济性,即原料分子中究竟有百分之几的原子转化到产物中去了。一个有效的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,尽可能充分地利用原料分子中的原子。理想的原子经济性的合成反应应该是原料分子中的原子百分之百地转变成产物,不需要附加,或仅仅需要无损耗的催化剂。例如在下列反应中:A+B→C+D,其中,C为产物。D为副产物。在原子经济性的反应中,D应减至非常小或接近零,即:A+B→C。目前,有些有机原的生产已采用原子经济反应,如丙烯氢甲酰化制丁醛、甲醇羰化制醋酸、乙烯或丙烯的聚合、乙烯直接氧化成环氧乙烷等。微波有机合成技术【6】是近年来发展起来的一种新型有机绿色合成新技术。他不但能使不能发生的化学反应能进行,而且也能使有些化学反应的效率大大提高。据研究微波加热是通过电介质分子将吸收的电磁能转变为热能的一种加热方式,属于体加热方式,温度升高快,并且里外温度相同,克服了常规加热方式能量利用率低、温度分布不均匀等诸多缺点。并且微波在材料合成领域,已经逐渐发展成为一种独立的化学方法或与其它方法相结合,用在促进化学反应的进行当中,它具有以下一些特点:(a)加热速度快。由于微波能够深入物质的内部,而不是依靠物质本身的热传导,因此只需要常规方法十分之一到百分之一的时间就可完成整个加热过程。(b)热能利用率高,节省能源,无公害,有利于改善劳动条件。(c)反应灵敏。常规的加热方法不论是电热、蒸汽、热空气等,要达到一定的温度都需要一段时间,而利用微波加热,调整微波输出功率,物质加热情况立即无惰性地随着改变,这样便于自动化控制。(d)产品质量高。微波加热温度均匀,表里一致,对于外形复杂的物体,其加热均匀性也比其它加热方法好。对于有的物质还可以产生一些有利的物理或化学作用。

2.采用无毒无害的高效催化剂相对于化学当量的反应,高选择性、高效的催化反应更符合绿色化学的基本要求。许多有机合成反应中,液体酸或碱是最常用的催化剂,其价格便宜、催化效率高,但对设备腐蚀严重、污染大、副反应多、后处理困难。为克服传统催化带来的危害,研究和开发新型绿色催化剂自然就成为目前最前沿的热点之一。较成功的有各种新型分子筛催化剂、固体超强酸或碱催化剂、杂多酸催化剂、夹层固体催化剂及相转移催化剂。这些新型催化剂的催化能力均优于传统的酸碱催化剂,同时对环境友好,目前正大量应用于有机合成中。生物催化是集生物学、化学和工程学于一体形成的知识与信息高度密集的新兴学科,是化工领域的一项重要技术。因具有转化条件温和、选择性高、制造成本低等优势,生物催化已在一些新产品的研制和新工艺的开发中发挥了重要作用。生物催化的核心是生物催化剂,如利用酶催化技术进行不对称化合物的合成,已取得成效。有机酸如柠檬酸、衣康酸、葡萄糖酸等化工原料现在也可用生物技术进行合成。在不对称合成中催化不对称合成是最有效的方法。通过不对称催化不但可以提供医药、农药、精细化工所需的关键中间体,而且可以提供环境友好的绿色合成方法。催化不对称合成反应主要包括催化不对称氢化反应、氢硅烷化反应、氢甲酰化反应、氢酯化反应、环丙烷化反应、环氧化反应、不对称酮还原反应、糖类衍生物催化反应和酶催化反应。

3.波促进的有机合成微波微波在有机合成领域中的应用给有机反应的研究注入了新的思维。微波照射可以不通过容器传热,而直接进行加热反应的溶剂和反应物,不但加热速度快于传统加热方式,而且很多反应可以在无溶剂条件超声波超声波可以加速化学反应,促进有机合成。如今,超声波已被广泛应用于化学、医学、废水处理等诸多领域,超声波在有机合成中的应用呈蓬勃发展之势,成为有机合成的重要技术之一。超声波超声波可以加速化学反应,促进有机合成。如今,超声波已被广泛应用于化学、医学、废水处理等诸多领域,超声波在有机合成中的应用呈蓬勃发展之势,成为有机合成的重要技术之一。4.选用更“绿色化”的起始原料和试剂为使制得的中间体具有进一步转化所需的官能团和反应性,在现有化工生产中仍使用剧毒的光气和氢氰酸等作为原料。为了人类健康和社区安全,需要用无毒无害的原料代替它们来生产所需的化工产品。在代替剧毒的光气作原料生产有机化工原料方面。Riley等报道了工业上已开发成功一种由胺类和二氧比碳生产异氰酸酯的新技术。在特殊的反应体系中采用一氧化碳直接羰化有机胺生产异氰酸酯的工业化技术也由Manzer开发成功。Tundo报道了用二氧化碳代替光气生产碳酸二甲酯【8】的新方法。Komiya研究开发了在固态熔融的状态下。采用双酚A和碳酸二甲酯聚合生产聚碳酸酯的新技术,它取代了常规的光气合成路线,并同时实现了两个绿色化学目标,一是不使用有毒有害的原料,二是由于反应在熔融状态下进行,不使用作为溶剂的可疑的致癌物一甲基氯化物。

5.提高烃类氧化反应的选择性烃类选择性氧化在石油化工中占有极其重要的地位。据统计,催化过程生产的各类有机化学品中,催化选择氧化生产的产品约占25%。烃类选择性氧化为强放热反应,目的产物大多是热力学上不稳定的中间化合物,在反应条件下很容易被进一步深度氧化为二氧化碳和水,其选择性是各类催化反应中最低的。这不仅造成资源浪费和环境污染,而且给产品的分离和纯化带来很大困难,使投资和生产成本大幅度上升。因此,控制氧化反应深度,提高目的产物的选择性也是绿色化学研究中最具挑战性的难题。

6.不对称合成不对称合成手性是构成生命物质的基本属性。手性物质的获得非常重要,除来自天然外,人工合成也是一种重要的途径。不对称合成是有机合成化学的前沿领域,也是最近20年内发展最迅速最有成就的领域。它比对映体拆分法更直接、更经济。结束语展望21世纪,全球的城市化、工业化将继续发展,人口还要继续增加,对化学工业的需求也将增多。而传统化学工业虽在农药、聚合物、材料科学、去污剂、石油添加剂、水处理、废物处置等方面做出了巨大贡献,但另一方面它也增加了对环境的压力。而人们对改善环境、提高生活质量的要求又越来越强烈,联合国环保小组反复强调“保护环境是可持续发展的重要内容,直接关系到全球经济建设的成败”。绿色化学以其“原子经济性”为基本原则,一方面充分利用资源防止浪费,另一方面实现“零排放”,达到不污染环境的效果。因此,有机合成化学应该遵守绿色化学的基本原则,研究和发展对环境友好、造福于人类的新型化学。

参考文献:[1]《绿色有机合成研究进展》《天津化工》2009年第6期[2]陈东红.有机化学实验[M].上海:华东理工大学出版社,2009.[3]《绿色合成技术的新进展》杨海贤《济南职业学院学报》2006年03期[4]《绿色化学在有机合成方面的应用》高宝平吕梁[5]雍胜利李树颖微波在有机合成中的应用[J].包头师范学院化学学院,2005年03期[6]《绿色合成在有机化学中的含义及应用》《内蒙古石油化工》2007年第8期[7]肖翠玲,王艳花,董树生.21世纪的绿色基础化学原料碳酸二甲脂[J].化工进展,2000,2:40-42,45.[8]侯文顺,胡英杰.关于项目化教学改革的考核评价探索[J].辽宁教育行政学院学报,2008,25(10):12-13.

[9]陈东红.有机化学实验[M].上海:华东理工大学出版社,2009.[10]《有机合成中的绿色合成》胡琳莉[11]敖波绿色化学实验的研究与应用西南民族大学学报第32卷第4期2006[12]闵恩泽傅军绿色化学的进展化学通报第1期1999

相关文档
最新文档