绿色化学greenchemistry省公开课一等奖全国示范课微课金奖PPT课件.pptx

绿色化学专题汇报绿色化学（GreenChemistry）绿色化学介绍绿色化学特点有机合成原子经济性概念

原子经济性概念是1991年美国著名有机化学家Trost提
出，他以原子利用率衡量反应原子性。
原子利用率=预期产物分子量*100%
反应物质原子量总和
原子利用率越高，反应产生废弃物越少，对环境造成
污染也越少。
在普通有机合成反应中：
A+B=C+D
主产物副产物
反应产生副产物D往往是废物，所以可成为环境污染
源。绿色有机合成应该是原子经济性，即原料原子
100%转化成产物，不产生废弃物。
理想原子经济性合成反应应该是原料分子
中原子百分之百地转变成产物,不需要附加,或
仅仅需要无损耗促进剂,即催化剂。
比如：有乙烯制备环氧乙烷过程，以往方法是：
CH2=CH2+CaCl2+H2O
2871744411118
原子利用率仅为44/（28+71+74）=25%，
而采取了新催化方法：
2CH2=CH2+O2
原子利用率就为100%

又如：以往制备帕金森病药品Lazabemide是从2-甲基-4-乙基吡啶出发经八步反应合成，总产率仅8%，而利用了Pd为催化剂可一步完成，且原子利用率可达100%

近年来，化学家们孜孜不倦地研究原子经济性
反应，取得很多结果。
1。过渡金属催化环加成反应

其反应过程是先形成了金属杂环，再经烯烃或炔烃插入
碳——金属键而生成产物。

2、质子迁移成环异构化

3炔烃异构化
4。二价钯催化烯炔偶联反应

分子内氧原子也能作为亲核试剂代替卤素完成反应：

5。利用超临界CO2，从二氧化碳和氢合成甲酸

有机合成小结绿色催化2无毒、无害催化剂应用
使用对人类和生态环境无毒、无害催化剂取得目标产物是
绿色化学追求目标。
比如甲基丙烯酸甲酯（methylmethacrylate）是主要高分
子单体，转统工业制法为：

而壳牌企业开发一步催化法为：

原子利用率，产物选择性均大于
99%，而且防止使用强腐蚀性H2SO4使用。
又如无铅汽油添加剂甲基叔丁基醚（MTBE）工业生产
过程用磺酸树脂取代浓H2SO4作醚化催化剂。可见，无
毒、无害催化剂确保了绿色化学其从根本上消除污染
主要意义。
3生物催化合成研究
利用生物催化（酶，微生物等催化）合成化学品不但
含有条件温和、转化率高合成优点，而且能够合成
手性化合物及高分子及化学法难于合成化合物。生物
催化合成产品有类固醇及甾醇合成，类萜合成，生
物碱合成，半合成抗生素合成，有机酸类合成，糖转
化，药用多肽及蛋白质合成，氨基酸类合成，胺合成
等。

以下是几个例子：
（1）转统化学法由丙烯腈合成丙烯酰胺，转化率
仅为97%~98%，由化学法合成丙烯酰胺聚合生
成聚丙烯酰胺分子质量极难超出1200万，而采
用生物法即采取丙烯腈水合酶催化合成，其转化
率达99.9%以上，比化学法成本低10%以上，聚合
生成聚丙烯酰胺分子质量达万。
（2）利用酶法生产氨基酸有很多，若利用顺酐
和富马酸等为原料经化学法生产天门冬氨酸，转
率仅为80~85%，而采取酶法生产，天门冬氨酸
转化率可达99%以上。
（3）酶催化剂将化学合成前体、潜手性化合物或外消
旋衍生物转化为单一、光学活性产物，依据有机化学基
本理论中关于立体化学阐述，得知经过酶催化而生成
手性化合物在精细化工中占极主要地位。它利用生
物酶生物合成和拆分，处理手性源问题，还降低化学
合成中污染和无效对映体，称为“绿色合成”。比如德国
BASF企业研究了酶法制旋光性胺，氨基酸等，用脂酶催
化拆分外消旋混合物，产率及对映体纯度高。

可见，生物酶催化技术是当代绿色化学加工业主要部分
极富生命力。化学生物技术在绿色化学应用生物化工新材料
1、微生物法丙稀酰胺技术
丙稀酰胺主要可用于制造水溶性聚合物－聚丙稀酰胺，低分子量使分散材料有效增稠剂，高分子量使主要絮凝剂，一个极主要化工材料。
丙稀酰胺是以丙烯腈为原料于水相中在催化剂作用下水合反应而成。从60年代硫酸水正当到70年代骨架铜为催化剂催化水正当，前者因为产品纯度低、收效低、产生大量还硫酸盐和废液，所以已被淘汰。后者则因为需要高温高压，一次转化率低，以及一些铜离子齐聚物存在而影响产品质量。而在80年代开发利用生物酶做催化剂微生物催化法，不但含有高活性、高选择性、高收率、低耗能、低成本、丙稀腈反应完全、无齐聚物等副产物优点，而且能够在常温常压下进行，降低三废产生。2、双酶法生产乙醛酸工艺乙醛酸是合成香兰素和许多中间体主要原料,乙醛酸当前主要采取化学法生产,工艺路线有乙二醛氧化法,氯乙酸氧化法及草酸电解法。
其中草酸电解法因为反应条件较温和,转化率高,当前被国内外大多数厂家采取。化学法工艺主要问题是反应条件苛刻(2