绿色化学第一讲课件

绿色化学与

环境友好催化剂

左胜利讲课内容1）绿色化学的历史背景及发展；2）绿色化学的概念及内容；3）绿色化学的12项原则及工艺；4）绿色化学的合成；5）绿色化学的未来；6）环境友好催化剂参考教材

[1]仲崇立。绿色化学导论。北京：电子工业出版社，2000[2]

PTAnastas,JCWarner．GreenChemistry(TheoryandPractice).Oxford：OxfordUniv.Press，1998[3]御园生诚，村桥俊一，GreenChemistry．日本：讲谈社，2001[4]宫本纯之．GreenChemistry．日本：化学同人，2001[5]御园生诚．EnvironmentalCatalystsandGreenChemistry．日本：化学同人，2001[6]环境催化剂．日本表面科学会．日本：共立出版社，1997[7]闫立峰。绿色化学。合肥：中国科学技术大学出版社，2007例一

在农业上:1973年合成氨化学肥料的生产。

1941年主要杀虫剂DDT进入市场。今天的除草剂、杀菌剂等，这些成就为粮食、蔬菜等食品的丰收起了重要作用，减轻人口增长对食物需求的压力。

例二

在石油工业上:1921年从天然气和轻烃蒸汽裂解制造乙烯奠定石油工业发展的基础。

1930年开始生产聚氯乙烯。

1938年开始生产出化纤尼龙。

1939～1945年第二次世界大战期间，开始生产了顺丁橡胶，这些都是化纤、塑料、橡胶工业开拓的先例。包括现在的电视机、计算机、汽车等许多部件，由此可见化学工业在20世纪对人类社会做出了巨大的贡献。

例三

对人类健康的危害性和对环境、生态的破坏

1961年在欧洲引起了一起对药物Thalidomide的恐慌。妇女在孕期为了减少恶心和呕吐而服用这个药物，却发现所生的小孩带有严重的缺陷。估计全世界有1万人之多，引起了社会关注，合成化学品作为药物对人类产生的影响。

例四

1962年海洋生物学RachaelCorson所著的《寂静的春天》，书中详细地叙述了DDT和其它杀虫剂对各种鸟类产蛋的影响，这些化学试剂通过皮肤、消化道进入人体，使人中毒。并在地球大气循环的作用下，被带到世界各地，甚至在北极的海豹和南极的企鹅体中也发现了DDT，因而DDT于1941年上市至1972年禁止使用，长达30余年间。

例六

在我国，化学工业同样给人民带来了丰富多彩的生活和电视、电影等娱乐方面的巨大进步，同时也引起了环境污染、危害健康的事例如：江河水流、小型造纸、农药厂等的污染，大气受锅炉燃煤、汽车排放物的污染，还有塑料制品的白色污染等等，这些都已引起人们的关注、政府的立法和治理。绿色化学

概念特徽目标绿色化学

Anastas：指出：绿色化学针对人体、环境有害的原料、制品、溶剂、试剂等使用，以及削减副产物、废弃物的发生或停止使用作为目的，在化学技术上解决方法。绿色化学

特徵：是以预防为主的特徵

绿色化学是在化学制品设计阶段，对生态学的恶劣影响最小，并且经济效率向上制造产品的运动，这些运动在进行研究、设计时可以进行预防。把预防作为着力点，积极而全面地考虑，才能达到保护环境的目的。绿色化学

化学工业的E因子

生产量

E-因子石油制品10-6~10-8约0.1基础化学品10-6~10-8＜1~5精细化学品10-6~10-85~50医、农药10-6~10-825~＞100E-因子：废物与目标产物的质量比绿色化学

目标：a减少大量的化学工艺、化学制品所带来的环境负荷

。b提高化学产品的经济性、效益性。经济性没有的话，普及绿色化学是困难的、不可能的。环境负荷的降低与经济性是平衡关系，因此要求：环境负荷减少并且产品具有竞争力。c构筑化学与社会之间信赖关系。确保绿色在社会上的重视。绿色化学的12原则

美国环境保护官员P.T.Anastas等提出了绿色化学的12条原则

绿色化学的12原则

2.设计的合成方法应使生产过程所采用的原料最大量地进入产品中。（原子效率）

对于一个化学反应，若所使用的所有材料均转化至最终目标产物中，则该反应就没有废物或副产物排放。这种反应的效率最高、量节约能源与资源，同时也避免了废物或副产物的分离与处理等过程．是化学反应的理想目标

Trost于1991年提出了“原子经济化学”(AtomEconomy)的概念。原子经济考察一个合成程中所有反应物转化成最终产物的情况。绿色化学的12原则

3.设计合成时只要可能，不论原料、中间产物和最终产品，均应对人体健康和环境无毒、无害（包括极小毒性和无毒）（低毒性）绿色化学的基本目标是在化学设计的各个方面将危害性降至最小。绿色化学将化学作为解决污染的一个方法，而不是产生污染的问题。通过化学与化学技术自身的改进以实现污染在进行化学设计时必须考虑危害性。只有两个方法可以降低任何形式危害的危险性。其一为降低暴露性，其二为降低内在危害性。在化学设计中应充分考虑危害性．采用各种方法与手段将其降至最小。这不仅从根本上消除或减小危险，而且可以大大降低费用，是最佳的污染防止方法。5.

应尽可能避免使用溶剂、分离试剂等助剂，如不可避免，也要选用无毒无害的助剂。（原子效率低毒性）

1辅助剂的一般使用：在化学品的制造、加工与使用中，几乎处处都使用辅助剂。这些物质的使用是用来克服分子或化学晶合成与制造中的特殊障碍。

2辅助剂的影响：对人类健康、环境及我们居住的生物圈带来了危害，而且大量地消耗能源与资源。

3绿色的辅助剂：超临界流体、水、固定化溶剂、无溶剂反应。绿色化学的12原则

绿色化学的12原则6.合成方法必须考虑过程中能耗对成本与环境的影响，应设法降低能耗，最好采用在常温常压下的合成方法。（省能耗）

(1)化学工业的能量消耗

(2)化学反应中的能量需要

(3)分离过程的能量需要

(4)微波能与超声能(5)最优的化学转换应是最节能的绿色化学的12原则8.可能的条件下，尽量不用不必要的衍生物，如限制性基保护作用、临时改变物理／化学工艺（原子效率）

(1)保护基团

(2)暂时改性

(3)加入功能团提高反应选择性在化学过程中应最大限度地避免衍生步骤，以降低原料的消耗及对人类健康与环境的影响。绿色化学的12原则9.合成方法中采用高选择性的催化剂比使用化学剂和助剂更优越。（催化剂）1）加强选择性。选择性催化可实现反应程度，反应位置及立体结构方面的控制。选择性催化不仅可提高原料的利用率，而且可降低废物的产生，是绿色化学的重要工具与研究方向。2）降低反应活化能。

不仅有益于控制，而且可以降低反应发生所需的沮度绿色化学的12原则10.化工产品要设计成在其使用功能终结后，它不会永存于环境中，要能分解成可降解的无害产物。（生分解性）

1.现状

2.环境中的持久性物质，塑料农药化学设计中应考虑降解功能绿色化学的12原则12.

选择化学生产过程的物质，使化学意外事故（包括渗透、爆炸、火灾等）的危险性降低到最小程度。（防灾）

化学品及化学过程的设计中应充分考虑由毒性、易燃性、易爆性带来的危害。绿色化学的目标是消除或减少所有的危害面不仅仅是污染与毒性。减少废物的产生以防止污染是一个有效的污染防止方法.绿色化学主要研究领域一，合成、制造工艺（无机、有机）1，高原子效率的反应方法2，多段工艺少段化3，催化工艺化4，固体催化、固体试剂5，反应溶剂的改善6，危险物质不使用、不生成