《绿色化学方法》PPT课件

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1、第三章绿色化学方法第一节催化剂在化学反应中的作用第二节绿色化学与催化第三节高效无害催化剂的设计第四节改变反应原料第五节改变反应试剂第六节改变反应溶剂第七节化学反应的过程监控和化工过程强化作业参考文献第一节催化剂在化学反应中的作用催化剂在化学反应中的作用加快了化学反应由反应物转化为生成物的速度,降低反应条件有选择性地加快多种热力学上可能进行的反应中的其中一种反应，选择性地生成某一特定目标产物，即催化剂可控制反应产物化学物种的选择性控制产物立体规整性的作用轻化工程学院催化剂在化学反应中的作用定向合成单一的旋光异构体催化剂与反应条件共

2、同作用，控制产物的化学物种选择性轻化工程学院分子机器——具有高度专一、高选择性和原子经济性的催化剂。在生命过程中，最需要高度的选择性和原子经济性，在生物体内进行的化学反应都是以酶作为催化剂的。这些酶催化的反应通常都是高度专一、高选择性和原子经济的。因此，这种酶催化剂被称为分子机器(molecularmachine).轻化工程学院近年来的研究发现，不仅酶的功能像一台万无一失的机器，我们常用的化学催化剂也具有这种功能，其典型例子是环戊二烯金属络合物用作烯烃聚合反应的催化剂分子机器——具有高度专一、高选择性和原子经济性的催化剂。轻化工

3、程学院分子机器——具有高度专一、高选择性和原子经济性的催化剂。不管是酶催化剂还是传统的化学催化剂，只要其具有高度的专一性，高的选择性，高的反应物转化率和反应的原子经济性，均可认为，它是在化学反应中具有各种特殊功能的分子机器。轻化工程学院第二节绿色化学与催化催化与污染防治新原料需新催化剂来活化催化与反应过程的改善轻化工程学院一：催化与污染防治轻化工程学院催化已经在减少环境污染方面引起到了重要作用利用催化剂减少和消除发电厂废气及汽车尾气中的NOx的排放，以改善空气的质量；利用催化剂以减少挥发性有机溶剂的使用；利用催化技术取代使用氯

4、或有含氯中间物的合成方法和过程，并减少污染物的生成；……轻化工程学院催化在新的、不产生污染的合成途径中将继续起重要作用利用催化剂，化学反应会更加有效，会具有更高的选择性，这样就可以减少大量副产物和其他废物成分的生成；利用催化剂，可改善化学反应的条件，比如降低反应温度和反应压力从而降低能耗，消除某些有毒反应介质的使用等等。总之，催化剂的利用常可以同时满足若干个绿色化学的要求。轻化工程学院二：新原料需要新催化剂来活化轻化工程学院邻苯二酚的生产:传统生产方法:苯为原料有毒害，产生副产物丙酮和对苯二酚，要使用二氧化硫等不安全物质合成路线

5、长，3步continue轻化工程学院Draths和Frost等采用安全无毒的反应原料葡萄糖:避免了风险原料和试剂的使用，副产物大为减少轻化工程学院三：催化与反应过程的改善轻化工程学院乙醛的合成more对苯二酚的合成more羰基化合物的合成more轻化工程学院(一):乙醛的合成轻化工程学院传统合成方法CH2=CH2O2PdCl2CuCl2水溶液CH3CHO缺点：这一方法需要使用大量的催化剂，这样使得溶液中Cl－的浓度较大，溶液中大量的Cl－会导致有机氯化物副产物的生成。这些氯化物副产物不仅影响了产品的纯度，而且对人类的健康和环境都

6、有害。机理：在反应过程中,PdCl2被还原为Pd（零价),Pd（零价）与CuCl2反应生成PdCl2和（CuCl2）－，氧又将（CuCl2）－氧化，使CuCl2复原。轻化工程学院新方法用钒的配合物代替CuCl2催化剂PdCl2的用量可大幅度减少;溶液中Cl－的浓度也就大为减少，其减少幅度可达100~400倍;大大降低了生成氯化有机物的可能性。(二):对苯二酚的合成传统合成方法：缺点:步骤多,生成大量的盐副产物还要多次使用硫酸、盐酸等有腐蚀性的物质轻化工程学院新的环境友好方法：优点:这一新方法，虽然也不是原子经济的反应，但由于反应

7、步骤减少，且只有最后一步会有副产物生成，其对环境的友好程度已大大优于传统方法。轻化工程学院若能找到直接用分子氧氧化苯的新催化剂，则过程的效益会大为增加.轻化工程学院（三）：羰基化合物的合成轻化工程学院R1C(OH)R2R1COR2催化剂微波Varma等利用微波与催化剂共同活化的方法,在不用溶剂的条件下把醇转化为羰基化合物,这样就消除了有机溶剂的使用：传统的方法需要有机溶剂;还要使用像三氧化铬，高锰酸钾这一类会造成盐污染的氧化剂.第三节设计高效无害催化剂催化剂在绿色化学中具有重要地位,老工艺的改造需要新催化剂,新的反应原料、新的反

8、应过程需要新催化剂.因此,如何设计和使用高效无害催化剂,也就成了绿色化学研究的重要内容之一.催化剂设计就是指人们按照自己的意图制造目标催化剂的工作。它是一种构思，而不一定要画出图纸。也就是对指定的反应或者需要制造的某种产品，应该如何选用一种催化剂的知识的逻辑分析