绿色有机合成的概述课件.ppt

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1、§4绿色有机合成授课人：张珍明李树安许兴友李金志授课单位：淮海工学院化学工程学院2021/10/91绿色化学本章内容4.1绿色有机合成的概述4.2绿色化学反应4.3绿色原料4.4绿色溶剂4.5改变反应方式和反应条件4.6绿色化学产品2021/10/9绿色化学34.1绿色有机合成的概述：Trost认为，合成效率（SyntheticEfficiency）成了今天合成方法学研究中关注的焦点。合成效率包括两个方面：一个是选择性(化学、区域、非对映体和对映体选择性);另一个就是原子经济性（atomeconomy)。2021/10/9绿色化学44.1.1

2、选择最佳反应途径提高原子利用率合成效率主要体现在：在化学合成特别是有机合成中,减少废物的关键是提高选择性问题,即选择最佳反应途径,使反应物原子尽可能多地转化为产物原子,最大限度地减少副产物,才会真正减少废物的生成。2021/10/9绿色化学54.1.2设计对人类健康和环境更安全的化合物绿色化学的“更安全”这个概念不仅是对人类健康的影响,还包括化合物整个生命周期中对生态环境,动物,水生生物和植物的影响;除了直接影响外,还要考虑间接影响——转化产物或代谢物的毒性,并要求对化合物的暴露,接触途径,摄入,吸收,分布机制及进入生物体内毒性作用机理进行

3、更深入的研究和理解。2021/10/9绿色化学64.1.2设计对人类健康和环境更安全的化合物如DowAgrosciencesLLc(Dowchemicalco子公司),设计的一种高选择性的,对环境友好的杀虫剂——spinosda,已被证明在控制多种咀嚼昆虫的害虫如毛虫、绿叶虫、蚯蚓、苍蝇、甲虫等对棉花、树木、水果、蔬菜、草皮和观赏植物的危害中有效。它作用快,选择性高,只对靶害虫起作用而不影响益虫和马蜂,且其作用模式与已知的害虫控制产品不同。害虫对spinosda表现出神经综合症:缺乏协调性、疲惫、颤抖和肌肉抽搐,导致瘫痪和死亡。2021/1

4、0/9绿色化学7spinosda对哺乳动物和鸟类具有相对低的毒性,尤其未表现出对哺乳动物的任何神经毒性。这就使得对那些接触该产品的人的危害及风险大大减少。尽管它对鱼类有一定的毒性,但比许多目前使用的合成杀虫剂对鱼类的毒性要小得多。spinosda在环境中不积累,不挥发。它粘合在叶子表面在光照下很快分解。它牢牢地吸附在土壤上,不会渗漏到地下水中。4.1.2设计对人类健康和环境更安全的化合物2021/10/9绿色化学84.1.2设计对人类健康和环境更安全的化合物由于spinosda具有对环境和哺乳动物很低的毒性,现已被(美国)环保局作为减小危害农

5、药来推广。同时spinosda的设计者荣获1999年“设计更安全化学品奖”。2021/10/9绿色化学94.1.3使用无毒无害的原料用对人类健康和环境危害小的物质为起始原料，去设计实现某一化学过程,则此过程会更为安全。如异氰酸酯是一类重要的化工产品,年产量几百万吨,过去一直用光气法进行生产。众所周知,光气是工业中使用的急性毒性最高的物质之一。孟山都公司的McGhec等人研究了用CO2和有机胺直接生产异氰酸酯的新方法,去掉了光气;杜邦公司也报道了采用一氧化碳将胺直接羰基化而合成异氰酸酯,并已工业化。2021/10/9绿色化学104.1.3使用无

6、毒无害的原料又如生产尼隆的原料——己二酸,一直是用有致癌作用的苯为起始原料制备的,在制备过程中还产生氮氧化物,能消耗臭氧导致温室效应。Frost等人发展了一个生物合成技术,采用遗传工程获得的微生物为催化剂,以葡萄糖为起始原料成功地合成了己二酸,这个新技术革除了大量有毒的苯,且技术上,经济上都完全可行,是绿色化学的一个范例。2021/10/9绿色化学114.1.3使用无毒无害的原料当然在现有的化工生产中,仍在大量使用一些危险的有毒的基本原料如:氢氰酸,氢氟酸,盐酸,氯气,甲醛,环氧乙烷,硫酸⋯⋯。今后应该通过绿色化学的研究以减少或避免使用这些物

7、质。2021/10/9绿色化学124.1.4选用无毒无害的催化剂在化学合成中使用催化剂,可以改变化学反应途径,降低反应的活化能,从而提高产率,降低能耗,实际上,催化剂在考虑和利用原子利用率高,对环境友好的合成方法时具有重要的作用。如经典的傅—克酰基化反应中用路易斯酸,如三氯化铝作催化剂,对设备腐蚀严重,危害人体健康,产生废渣,污染环境。现在Kraus等人以醌和醛为原料,在可见光的作用下,进行酰基化,合成了一系列化合物,反应中去掉了三氯化铝,消除了污染。2021/10/9绿色化学13再如木桨和造纸工业中漂白木桨,传统上是用氯分子或二氧化氯作漂白

8、剂。但使用氯化物漂白会导致有毒的含氯酸化合物。现在CarnegieMellon大学的Collins教授,发展了一系列Fe三价铁络合物,称为TAML活化剂,用在木浆和