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绿色化学法.ppt

来源：花匠小妙招时间：2025-01-08 06:41

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1、4合成技术开发战略合成技术开发战略“绿色合成绿色合成”前已述及前已述及，化学合成技术是获取各种各样的化学物质的方法和手段。化学合成技术是获取各种各样的化学物质的方法和手段。化学合成为人类提供了众多药物，是人类寿命能够大大延长的重要原因之化学合成为人类提供了众多药物，是人类寿命能够大大延长的重要原因之一；化学合成为人类提供了合成纤维和染料，才使人的衣着花样翻新，绚一；化学合成为人类提供了合成纤维和染料，才使人的衣着花样翻新，绚丽多彩；化学合成为农业提供了众多杀虫剂丽多彩；化学合成为农业提供了众多杀虫剂、杀菌剂、除草剂、植物生长杀菌剂、除草剂、植物生长调节剂等农用化学品，才使人们有充足的粮食和农产

2、品；化学合成解决了调节剂等农用化学品，才使人们有充足的粮食和农产品；化学合成解决了材料和能源，才造出多种多样的交通工具；化学合成提供了高能燃料和其材料和能源，才造出多种多样的交通工具；化学合成提供了高能燃料和其他特种材料，导弹、卫星、宇宙飞船、空间中继站等才能升空，星际之行他特种材料，导弹、卫星、宇宙飞船、空间中继站等才能升空，星际之行才成为可能；化学合成提供了特种功能材料，才会有现代高技术才成为可能；化学合成提供了特种功能材料，才会有现代高技术有人有人统计，统计，迄今人们合成了迄今人们合成了600多万种化合物，普遍使用的化学品达多万种化合物，普遍使用的化学品达10万种之万种之多，全世界生产的

3、化学品近多，全世界生产的化学品近5亿吨。这些化学品的生产和应用为人类创造亿吨。这些化学品的生产和应用为人类创造了巨大的物质财富，极大地促进了社会的文明进步和经济发展，显著地提了巨大的物质财富，极大地促进了社会的文明进步和经济发展，显著地提高了人类的生活质量高了人类的生活质量.可以说可以说,化学对人类文明做出的贡献无论做出怎么高化学对人类文明做出的贡献无论做出怎么高的评价都不会过分。的评价都不会过分。然而，任何事物都是然而，任何事物都是“一分为二的一分为二的”。化学合成也有阴暗面，在为人类。化学合成也有阴暗面，在为人类社会提供多种多样适用化学品的同时，也给人类带来了灾难。特别是在社会提供多种多样

4、适用化学品的同时，也给人类带来了灾难。特别是在经典的有机合成中，常常由于合成路线冗长，需要大量有机溶剂和许多经典的有机合成中，常常由于合成路线冗长，需要大量有机溶剂和许多化学试剂及中间体，以至在合成过程中产生大量的废水、废气、废渣及化学试剂及中间体，以至在合成过程中产生大量的废水、废气、废渣及有毒物质，造成严重的环境污染有毒物质，造成严重的环境污染，导致导致全球气候变暖，臭氧层被破坏，全球气候变暖，臭氧层被破坏，酸雨成灾，淡水资源紧张，土地资源退化，生物多样性的锐减等，酸雨成灾，淡水资源紧张，土地资源退化，生物多样性的锐减等，大大大大影响着人类健康和社会的持续发展。影响着人类健康和社会的持续发

5、展。为了治理污染，人们化了大量的金为了治理污染，人们化了大量的金钱和时间。钱和时间。下表列出工业的几个门类的年产量及产污系数。下表列出工业的几个门类的年产量及产污系数。表表1不同工业门类的产污系数（每生产单位重量的化学品所产生的废物量）不同工业门类的产污系数（每生产单位重量的化学品所产生的废物量）_工业门类工业门类吨位（吨位（t）产废率（产废率（E）_炼油106-1080.1大宗化学品104-10650药物10-10325100_从表从表1 1可以看出，可以看出，精细化学品行业、特别是制药行业是精细化学品行业、特别是制药行业是E E因子最大因子最大的行业；的行业；每生产一吨药物，要产生少者数十

6、吨、多者上百吨的废物。每生产一吨药物，要产生少者数十吨、多者上百吨的废物。这这无疑会给环境造成极大的污染。无疑会给环境造成极大的污染。精细化工既是化学工业中与现代文精细化工既是化学工业中与现代文明最密切的行业，又是对人类生存空间造成最大危害的化工行业，这明最密切的行业，又是对人类生存空间造成最大危害的化工行业，这就是自然的辩证法。就是自然的辩证法。E因因子子(Efactor)，可可以以认认为为是是环环境境因因子子(environmentfactor),),也也是是经经济济因因子子(economicfactor)，它它表表示示每每生生产产1kg产产品品所所产产生生的的废废物物的的量量（E因因子子

7、概概念念由由荷荷兰兰著著名名教教育育家家、合合成成化化学学家家 Sheldon,RogerA.提提出出）用用E因因子子表表示示一一个个化化学学过过程程对对环环境境的的影影响响似似乎乎显显得得过过于于简简单单化化。对对于于一一个个化化学学过过程程来来说说，不不仅仅要要看看它它产产生生废废物物的的多多少少，而而且且要要了了解解这这一一过过程程的的基基本本特特征征，其其中中化化学学过过程程中中产产生生的的废废物物毒毒性性的的大大小小就就是是一一个个未未被被考考虑虑的的因因素素。有有人人为为了了更更接接近近实实际际，用用Q来来修修正正E，即即用用EQ来来描描述述一一个个化化学学过过程程对对环环境境的的

8、影影响响。例例如如，把把一一个个化化工工过过程程中中产产生生的的付付产产物物NaCl和和(NH4)2SO4（基基本本上上无无毒毒的的付付产产物物）的的Q值值指指定定为为1，那那么么，一一些毒性很大的付产物如重金属的盐的些毒性很大的付产物如重金属的盐的Q值就可能达到值就可能达到100-1000。八十年代以来，整个社会人们的环境意识在不断增强。八十年代以来，整个社会人们的环境意识在不断增强。“废物综合治理废物综合治理”(integratedwastemanagement)。“零排放工厂零排放工厂”(zeroemissionplants)，“环境友好加工环境友好加工”(environmentfrie

9、ndlyprocess)，“原子经济原子经济”(atomeconomy)。“绿色合成绿色合成”(greensynthesis)已已成为人们的热门话题。成为人们的热门话题。“绿色合成绿色合成”，是国际上形成的一种新的环保潮流。，是国际上形成的一种新的环保潮流。近年来，人们的近年来，人们的环保意识迅速增强，绿色合成技术的开发责无旁贷地落在合成化学家的肩环保意识迅速增强，绿色合成技术的开发责无旁贷地落在合成化学家的肩上。上。1995年年3月月16日，美国总统克林顿宣布设立日，美国总统克林顿宣布设立“总统绿色化学挑战奖总统绿色化学挑战奖”；第一届；第一届“总统绿色化学挑战奖总统绿色化学挑战奖”于于19

10、96年年7月在华盛顿国家科学院举行；月在华盛顿国家科学院举行；1999年年1月，英国皇家化学会创办月，英国皇家化学会创办“GreenChemistry”国际杂志；国际杂志；2000年，年，受受RSCSaltersCompany、JewoodCharitableFoundation.DTI和和DETR等等资助资助,英国开始颁发绿色化学奖。我国也十分重视绿色化学的研究。英国开始颁发绿色化学奖。我国也十分重视绿色化学的研究。绿色合成技术，是人们环保行动战略由被动向主动转移的转折点，绿色合成技术，是人们环保行动战略由被动向主动转移的转折点，是从化学反应入手从根本上减少环境污染的合成技术。是从化学反应入

11、手从根本上减少环境污染的合成技术。P.T.Anastas和和J.C.Warner提出提出绿色化学十二原则。它们要求采用无毒无害的原材料，绿色化学十二原则。它们要求采用无毒无害的原材料，溶剂和催化剂。溶剂和催化剂。通过高选择性化学反应，在原材料、能量消耗最少、产污系数最低通过高选择性化学反应，在原材料、能量消耗最少、产污系数最低的情况下，高产率、高质量地产出预期的化学品。绿色合成技术是化学的情况下，高产率、高质量地产出预期的化学品。绿色合成技术是化学合成中的高效率合成技术，理所当然地成为合成技术发展的战略目标。合成中的高效率合成技术，理所当然地成为合成技术发展的战略目标。F7一、绿色化学一、绿色

12、化学新试剂、新反应、新方法和新技术的应用，使有机合成路线更简捷、更有效、更绿色化。F8绿色化学的含义l绿色化学（GreenChemistry）环境无害化学（EnvironmentallyBenignChemistry）环境友好化学（EnvironmentallyFriendlyChemistry）清洁化学（CleanChemistry）l设计和生产没有或者只有尽可能小的环境负作用并且在技术上和经济上可行的化学品和化学过程。l化学过程：最终产物、原材料、转换反应和试剂、反应条件l涉及内容：化学合成、催化剂、反应条件、分离分析和监测F9绿色化学的图示绿色化学十二原则绿色化学十二原则(P.T.An

13、astas和和J.C.Warner)：1.防止污染优于污染治理防止污染优于污染治理指导思想，理念指导思想，理念实行实行“污染预防污染预防”新策略，改变传统的化学思维和发展模式，将传统的新策略，改变传统的化学思维和发展模式，将传统的“先污先污染，后治理染，后治理”改变为改变为“从源头上防止污染从源头上防止污染”，从根本上避免和消除对生态环境，从根本上避免和消除对生态环境有毒有害的原料，催化剂、试剂和溶剂的使用，以及副产物的产生，使化学反有毒有害的原料，催化剂、试剂和溶剂的使用，以及副产物的产生，使化学反应具有原子经济性，实现废物的应具有原子经济性，实现废物的“零排放零排放”。这样。这样,既可以合

14、理利用资源和能既可以合理利用资源和能源，既能带来环境效益，又能产生经济效益源，既能带来环境效益，又能产生经济效益.2.提高合成反应的提高合成反应的“原子经济性原子经济性”合成路线设计合成路线设计“原子经济性原子经济性”的概念由美国著名化学家的概念由美国著名化学家B.M.Trost于于1991年提出年提出改变传统的以产物百分收率评价化学反应优劣的观念；而以反应中反应物原改变传统的以产物百分收率评价化学反应优劣的观念；而以反应中反应物原子的利用效率为标准子的利用效率为标准.即即,高效的合成反应应最大限度地利用原料分子中的每高效的合成反应应最大限度地利用原料分子中的每一个原子，使之结合到目标分子中，

15、没有副产物的生成。一个原子，使之结合到目标分子中，没有副产物的生成。“原子经济性原子经济性”观念是绿色化学的最重要原理之一。观念是绿色化学的最重要原理之一。3.在合成过程中，尽可能不使用和不产生对人体健康和环境有害的物质在合成过程中，尽可能不使用和不产生对人体健康和环境有害的物质试剂和原材料的选择试剂和原材料的选择在合成过程中，尽可能不使用挥发性大、腐蚀性高、易燃、易爆、高毒的在合成过程中，尽可能不使用挥发性大、腐蚀性高、易燃、易爆、高毒的试剂等试剂等,并尽可能避免在反应过程中产生这样的物质并尽可能避免在反应过程中产生这样的物质.4.设计安全的化学品设计安全的化学品产品设计产品设计根据化学产品

16、的生命周期进行评价。首先该产品的起始原料应尽可能来自根据化学产品的生命周期进行评价。首先该产品的起始原料应尽可能来自可再生资源，然后产品本身必须不会引起人类健康和环境问题，最后当产可再生资源，然后产品本身必须不会引起人类健康和环境问题，最后当产品使用后，应能再循环或易于在环境中降解为无毒无害的物质。实际上，品使用后，应能再循环或易于在环境中降解为无毒无害的物质。实际上，任何化学品往往很难达到完全无毒无害。因此，设计安全化学品应该是在任何化学品往往很难达到完全无毒无害。因此，设计安全化学品应该是在这些产品被期望功能得以实现的同时，将它们的毒害作用降到最低限度。这些产品被期望功能得以实现的同时，将它们的毒害作用降到最低限度。5.使用无毒无害的溶剂和助剂使用无毒无害的溶剂和助剂溶剂的选择溶剂的选择常用的有机溶剂如：二氯甲烷、氯仿、四氯化碳、苯和芳香烃被疑为致癌常用的有机溶剂如：二氯甲烷、氯仿、四氯化碳、苯和芳香烃被疑为致癌物，物，而含氯氟烃（而含氯氟烃（CFCs）被认为是破环大气臭氧层的凶手。使用无毒无）被认为是破环大气臭氧层的凶手。使用无毒无害的溶剂和助剂，包括超临界流体、液体水、离子液体