绿色化学基础

Part1.绿色化学基础《绿色化学工艺学》》授课教师：生化学院张聪授课时间：2020年10月Contents目录010203绿色化学产生的背景绿色化学定义十二条准则绿色化学的实施途径美国总统绿色化学挑战奖0405绿色化学产生的背景1GreenChemistry1.1化学工业与环境污染化学工业是我国的支柱产业之一。化工产品应用遍及我们的衣食住行各个方面。1.绿色化学产生的背景（1）生物医药领域：1928年发现第一个抗生素：盘尼西林；1953年发现DNA双螺旋结构；结果：预防和治疗疾病、保健益寿1.绿色化学产生的背景-20世纪化学工业的贡献（2）化肥与农药领域：1913年合成氨工业生产；1941年杀虫剂DDT在农业使用；结果：减轻人口增长对食品需求的压力1.绿色化学产生的背景-20世纪化学工业的贡献（3）石油化工领域：1921年石油裂解制造乙烯；1930年聚氯乙烯工业生产；1938年化纤尼龙工业生产；1939-1945年顺丁橡胶工业生产。结果：石油产品合成纤维、橡胶、塑料、洗涤剂、涂料、黏合剂、家电部件等，遍及衣食住行。1.绿色化学产生的背景-20世纪化学工业的贡献化学工业产生“三废”：废气、废液、废渣化学品的大量生产和广泛应用，给人类本来绿色平和的生态环境带来了危害。1.绿色化学产生的背景-化学工业与环境污染全球十大环境问题：1.大气污染2.臭氧层破坏3.全球变暖4.海洋污染5.水污染6.土地荒漠化7.森林锐减8.生物多样性减少9.酸雨蔓延10.危险废弃物越境转移1.绿色化学产生的背景-化学工业与环境污染可持续发展化学工业的出路定义：“既满足当代人的需求，又不对后代人满足其需求的能力构成危害的发展”。对于化学工业，可持续发展的含义相对集中到清洁生产和资源综合利用上。1.2可持续发展与之相适应的化学作为基础1.绿色化学产生的背景-可持续发展绿色化学的定义2GreenChemistry利用化学的技术和方法去减少或消除那些对人体健康和生态环境有害的原料、产物、副产物、溶剂、试剂等的产生和使用。Amustus,《GreenChemistry:DesigningChemistryfortheEnvironment》,19962.绿色化学的定义2.绿色化学的定义绿色化学使用一组准则，在化学产品的设计、制造和使用过程中，减少或消除那些有害物质的使用和产生。Anastus,《GreenChemistry:TheoryandPractica》,1998

绿色化学的12条准则3GreenChemistry3.绿色化学的12条准则010203预防环境污染（Prevention）原子经济性（AtomEconomy）无害化学合成（LessHazadousChemicalSynthesis）3.绿色化学的12条准则040506设计安全化学品（DesigningSaferChemicals）使用安全溶剂和助剂（SaferSolventsandAuxiliaries）提高能源经济性（DesignforEnergyEfficiency）3.绿色化学的12条准则070809使用可再生的原料（UseofRenewableFeedstocks）减少衍生物（ReduceDerlvatives）催化过程（Catalysis）3.绿色化学的12条准则101112降解设计（DesignforDegradation）预防污染中的实时分析（Real-timeanalysisforPollutionPrevention）防止意外事故的安全工艺（InherentlySaferChemistryforAccidentPrevention）

绿色化学的实施途径4GreenChemistry4.绿色化学的实施途径原料绿色化化学反应绿色化产品绿色化反应条件绿色化DMC

美国总统绿色化学挑战奖5GreenChemistry获奖项目的共性：设计、开发和实施在科学上有创新、经济上可行以及对人类健康和环境无害的绿色化工技术。效果：从1996年到2010年，这些获奖项目共减少超过13亿磅的有害化学品和溶剂；节省420亿加仑的水；减少4.6亿磅的二氧化碳排放。5.美国总统绿色化学挑战奖五个奖项：5.美国总统绿色化学挑战奖（2）小企业奖（SmallBusinessAward）（3）更绿色合成路线奖（GreenerSyntheticPathwaysAward），2006年前为“变更合成路线奖”（AlternativeSyntheticPathwaysAward）（1）学术奖（AcademicAward）（5）设计更绿色化学品奖（DesigningGreenerChemicalsAward）,2006年前为“设计更安全化学品奖”（DesigningSaferChemicalsAward）5.美国总统绿色化学挑战奖五个奖项：（4）更绿色反应条件奖（GreenerReactionConditionsAward），2006年前为“改变溶剂反应条件奖”（AlternativeSolvents/ReactionConditionsAward）从1996年到2010年的15年间，共有77个项目获奖（1998年“学术奖”和2005年“变更合成路线奖”均并列两个）。获奖者既有像陶氏化学、杜邦、孟山都、拜耳、巴斯夫等国际跨国大公司，也有一些不知名的小企业。5.美国总统绿色化学挑战奖1996-2010总结5.美国总统绿色化学挑战奖一些公司获得两次以上的奖励，如DowAgrosciences(1999，2000,2008)、Merk&Co.（2005,2006,2010）、拜耳（2000,2001）、陶氏化学（1996,2010）、巴斯夫（2005,2010）、Rohm&Hass(1996,1998),而ArcherDanielsMidland更是自2005年连获“变更合成路线奖”和“设计更安全化学品奖”。1996-2010总结5.美国总统绿色化学挑战奖从获奖所涉及新技术看，生物技术独占鳌头。15年间超过20个奖项涉及生物技术，反应出生物技术在实现绿色化学中的重要地位。1996-2010总结5.美国总统绿色化学挑战奖从获奖所涉及工艺和产品看，制药（包括杀虫剂、植物调节剂等）行业（E-因子最高）获奖最多，15年间约有20项。多杀菌素（Spinosad）系列杀虫剂产品分别在1999年、2000年和2010年3次获得“设计更绿色（安全）化学品奖”。1996-2010总结5.美国总统绿色化学挑战奖15年间共有25个奖项涉及催化技术，其中化学催化和生物催化基本上评分秋色，反映出生物催化的快速发展以及在实现绿色化学中的重要作用。1996-2010总结5.美国总统绿色化学挑战奖华人对绿色化学奖的贡献：翁启惠（WongChi-hucy）：2000年“学术奖”；李朝军（LiChao-jun）：2001年“学术奖”；李开畅（LiKaichang）：2007年“更绿色合成路线奖”；廖俊智（JamesCLIao）：2010年“学术奖”1996-2010总结小结绿色化学实施途径绿色化学产生背景绿色化学定义十二条准则美国总统绿色化学挑战奖15432课上测试（1）请简述绿色化学的定义。（2）合成氨工艺对人类贡献巨大，请简述其发展历史。（3）绿色化学的12条准则中，请选取其中两个并叙述你对它们的理解。（4）绿色化学的四个实施途径是什么？（5）什么是原子经济性？除了上课已经举出的两个原子经济反应的例子之外，你还能举出两个原子经济反应的例子吗？（6）E因子代表的是什么？E因子越高越好还是越低越好？（7）在美国总统绿色化学挑战奖的介绍中，我们提到了绿色催化和生物技术，请简述你对它们的理解。请