绿色化学课件原子经济性

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1、第二章绿色化学的原子经济性绿色化学：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、副产物的新兴学科，是一门从源头上、根本上减少或消除污染的化学。它的目标：化学过程不产生污染，即将污染消除于其产生之前。1绿色化学的12条原则2原子经济性3有机无机化学反应中的原子经济性探讨4提高化学反应原子经济性的途径5原子经济性与环境效益1绿色化学的12条原则（1）预防(Prevention)。防止产生废物比在它产生后再处理或清除更好。2.未转化的原料和试剂，一是不经济，付出双倍价钱，二是污染

2、环境。1.化学过程产生废物，比如说目标产物以外的副产物，就需要进行分离、处理和放置危险品，需要采取特殊防范措施，需要——money。（2）原子经济(AtomEconomy)。设计合成方法时，应尽可能使用于生产加工过程的材料都进入最后的产品中。2.或者是进行封闭的循环，把废物消耗在过程中。1.尽可能的使每个反应原子最后都进入目标产物A＋B====C（3）无害（或少害）的化学合成(LessHazardousChemicalSyntheses)。无论在哪里行得通，所设计的合成方法都应该使用和产生对人类健康和环境具有小的或没有毒性。方法一

3、：消除危险品的使用方法二：减少与危险品的接触（穿防护衣、戴防毒面罩、工程控制）（4）设计无危险的化学品(DesignSaferChemicals)。化学产品应该设计的使其有效地显示受期望的功能而毒性最小。比如农药，有机氯类和有机磷类联苯胺是一种染料中间体，但有极强的致癌作用，对其分子结构进行改造，变为二乙基联苯胺，既保持了燃料的功能，又消除了致癌性。（5）安全的溶剂和助剂(SaferSolventsandAuxiliaries)。所使用的辅助物质包括溶剂，分离试剂，和其它物品当使用时都应是无害的。设计：1.水作溶剂2.采用超临界流

4、体3.不用溶剂，原料就是试剂和溶剂，或熔融状态下反应（6）设计要有能效(DesignforEnergyEfficiency)。化学加工过程的能源要求应该考虑它们的环境的和经济的影响并应该尽量节省。如果可能，合成方法应在室温和常压下进行。方案：1.优化反应条件，降低能耗2.使用新能源，如太阳能（7）使用可再生的原料(UseRenewableFeedstock)。当技术上和经济上可行，原料和加工厂粗料都应可再生。比如植物原料（8）减少衍生物(ReduceDerivatives)。如果可能，尽量减少和避免利用衍生化反应，因为，此种步骤需

5、要添加额外的试剂并且可能产生废物。比如利用保护基团进行合成反应，或是立体化学中的手性、异构产物（9）催化作用(Catalysis)。具有高选择性的催化剂比化学计量学的试剂优越的多。A＋B====C＋DE＋F====C（10）设计要考虑降解(DesignforDegradation)。化学产品的设计应使它们在功能终了时分解为无害的降解产物并不在环境中长期存在。比如杀虫剂、塑料等不能降解解决办法：设计一个降解功能，比如水解、光解等（11）为了预防污染进行实时分析(Real-TimeAnalysisforPollutionPrevent

6、ion)。需要进一步开发新的分析方法使可进行实时的生产过程监测并在有害物质形成之前给予控制。（12）防止事故发生的固有安全化学(InherentlySaferChemistryforAccidentPrevention)。在化学过程中使用的物质和物质形态的选择应使其尽可能地减少发生化学事故的潜在可能性，包括释放，爆炸以及着火等。减量(Reduce)、重复使用(Reuse)、拒用(Reject)、回收(Recycle)、再生(Regenerate).“5R”原则：1绿色化学的12条原则2原子经济性3有机无机化学反应中的原子经济性探讨

7、4提高化学反应原子经济性的途径5原子经济性与环境效益无毒无害原料可再生资源环境友好产品回归自然废物回收利用无毒无害催化剂无毒无害溶剂原子经济反应2.1化学工业生产上的产率或收率表示：产率或收率（%）＝—————————×100％理论上所应得的产品的质量目标产品的质量2原子经济性产率忽略了副产品的产生美国Stanford大学的B.M.Trost教授在1991年首次提出了原子经济性的概念，他认为在设计反应时，应尽可能的使原料中的每一个原子转变为产物中的原子，表达如下：原子经济性或原子利用率＝—————————×100％全部反应物的分子

8、质量产物的原子质量2.2原子利用率原子经济性(AtomEconomy)A＋BC＋DE＋FC＋废物或副产物产物废物为零原子利用率＝—————————×100％(A+B)or(E+F)C通过原子利用率可以衡量在一个化学反应中，生产一定量的目标产物到底会