綠色化學基礎

Part1.綠色化學基礎《綠色化學工藝學》》授課教師：生化學院張聰授課時間：2020年10月Contents目錄010203綠色化學產(chǎn)生的背景綠色化學定義十二條準則綠色化學的實施途徑美國總統(tǒng)綠色化學挑戰(zhàn)獎0405綠色化學產(chǎn)生的背景1GreenChemistry1.1化學工業(yè)與環(huán)境污染化學工業(yè)是我國的支柱產(chǎn)業(yè)之一?；ぎa(chǎn)品應用遍及我們的衣食住行各個方面。1.綠色化學產(chǎn)生的背景（1）生物醫(yī)藥領域：1928年發(fā)現(xiàn)第一個抗生素：盤尼西林；1953年發(fā)現(xiàn)DNA雙螺旋結構；結果：預防和治療疾病、保健益壽1.綠色化學產(chǎn)生的背景-20世紀化學工業(yè)的貢獻（2）化肥與農(nóng)藥領域：1913年合成氨工業(yè)生產(chǎn)；1941年殺蟲劑DDT在農(nóng)業(yè)使用；結果：減輕人口增長對食品需求的壓力1.綠色化學產(chǎn)生的背景-20世紀化學工業(yè)的貢獻（3）石油化工領域：1921年石油裂解制造乙烯；1930年聚氯乙烯工業(yè)生產(chǎn)；1938年化纖尼龍工業(yè)生產(chǎn)；1939-1945年順丁橡膠工業(yè)生產(chǎn)。結果：石油產(chǎn)品合成纖維、橡膠、塑料、洗滌劑、涂料、黏合劑、家電部件等，遍及衣食住行。1.綠色化學產(chǎn)生的背景-20世紀化學工業(yè)的貢獻化學工業(yè)產(chǎn)生“三廢”：廢氣、廢液、廢渣化學品的大量生產(chǎn)和廣泛應用，給人類本來綠色平和的生態(tài)環(huán)境帶來了危害。1.綠色化學產(chǎn)生的背景-化學工業(yè)與環(huán)境污染全球十大環(huán)境問題：1.大氣污染2.臭氧層破壞3.全球變暖4.海洋污染5.水污染6.土地荒漠化7.森林銳減8.生物多樣性減少9.酸雨蔓延10.危險廢棄物越境轉移1.綠色化學產(chǎn)生的背景-化學工業(yè)與環(huán)境污染可持續(xù)發(fā)展化學工業(yè)的出路定義：“既滿足當代人的需求，又不對后代人滿足其需求的能力構成危害的發(fā)展”。對于化學工業(yè)，可持續(xù)發(fā)展的含義相對集中到清潔生產(chǎn)和資源綜合利用上。1.2可持續(xù)發(fā)展與之相適應的化學作為基礎1.綠色化學產(chǎn)生的背景-可持續(xù)發(fā)展綠色化學的定義2GreenChemistry利用化學的技術和方法去減少或消除那些對人體健康和生態(tài)環(huán)境有害的原料、產(chǎn)物、副產(chǎn)物、溶劑、試劑等的產(chǎn)生和使用。Amustus,《GreenChemistry:DesigningChemistryfortheEnvironment》,19962.綠色化學的定義2.綠色化學的定義綠色化學使用一組準則，在化學產(chǎn)品的設計、制造和使用過程中，減少或消除那些有害物質的使用和產(chǎn)生。Anastus,《GreenChemistry:TheoryandPractica》,1998

綠色化學的12條準則3GreenChemistry3.綠色化學的12條準則010203預防環(huán)境污染（Prevention）原子經(jīng)濟性（AtomEconomy）無害化學合成（LessHazadousChemicalSynthesis）3.綠色化學的12條準則040506設計安全化學品（DesigningSaferChemicals）使用安全溶劑和助劑（SaferSolventsandAuxiliaries）提高能源經(jīng)濟性（DesignforEnergyEfficiency）3.綠色化學的12條準則070809使用可再生的原料（UseofRenewableFeedstocks）減少衍生物（ReduceDerlvatives）催化過程（Catalysis）3.綠色化學的12條準則101112降解設計（DesignforDegradation）預防污染中的實時分析（Real-timeanalysisforPollutionPrevention）防止意外事故的安全工藝（InherentlySaferChemistryforAccidentPrevention）

綠色化學的實施途徑4GreenChemistry4.綠色化學的實施途徑原料綠色化化學反應綠色化產(chǎn)品綠色化反應條件綠色化DMC

美國總統(tǒng)綠色化學挑戰(zhàn)獎5GreenChemistry獲獎項目的共性：設計、開發(fā)和實施在科學上有創(chuàng)新、經(jīng)濟上可行以及對人類健康和環(huán)境無害的綠色化工技術。效果：從1996年到2010年，這些獲獎項目共減少超過13億磅的有害化學品和溶劑；節(jié)省420億加侖的水；減少4.6億磅的二氧化碳排放。5.美國總統(tǒng)綠色化學挑戰(zhàn)獎五個獎項：5.美國總統(tǒng)綠色化學挑戰(zhàn)獎（2）小企業(yè)獎（SmallBusinessAward）（3）更綠色合成路線獎（GreenerSyntheticPathwaysAward），2006年前為“變更合成路線獎”（AlternativeSyntheticPathwaysAward）（1）學術獎（AcademicAward）（5）設計更綠色化學品獎（DesigningGreenerChemicalsAward）,2006年前為“設計更安全化學品獎”（DesigningSaferChemicalsAward）5.美國總統(tǒng)綠色化學挑戰(zhàn)獎五個獎項：（4）更綠色反應條件獎（GreenerReactionConditionsAward），2006年前為“改變溶劑反應條件獎”（AlternativeSolvents/ReactionConditionsAward）從1996年到2010年的15年間，共有77個項目獲獎（1998年“學術獎”和2005年“變更合成路線獎”均并列兩個）。獲獎者既有像陶氏化學、杜邦、孟山都、拜耳、巴斯夫等國際跨國大公司，也有一些不知名的小企業(yè)。5.美國總統(tǒng)綠色化學挑戰(zhàn)獎1996-2010總結5.美國總統(tǒng)綠色化學挑戰(zhàn)獎一些公司獲得兩次以上的獎勵，如DowAgrosciences(1999，2000,2008)、Merk&Co.（2005,2006,2010）、拜耳（2000,2001）、陶氏化學（1996,2010）、巴斯夫（2005,2010）、Rohm&Hass(1996,1998),而ArcherDanielsMidland更是自2005年連獲“變更合成路線獎”和“設計更安全化學品獎”。1996-2010總結5.美國總統(tǒng)綠色化學挑戰(zhàn)獎從獲獎所涉及新技術看，生物技術獨占鰲頭。15年間超過20個獎項涉及生物技術，反應出生物技術在實現(xiàn)綠色化學中的重要地位。1996-2010總結5.美國總統(tǒng)綠色化學挑戰(zhàn)獎從獲獎所涉及工藝和產(chǎn)品看，制藥（包括殺蟲劑、植物調節(jié)劑等）行業(yè)（E-因子最高）獲獎最多，15年間約有20項。多殺菌素（Spinosad）系列殺蟲劑產(chǎn)品分別在1999年、2000年和2010年3次獲得“設計更綠色（安全）化學品獎”。1996-2010總結5.美國總統(tǒng)綠色化學挑戰(zhàn)獎15年間共有25個獎項涉及催化技術，其中化學催化和生物催化基本上評分秋色，反映出生物催化的快速發(fā)展以及在實現(xiàn)綠色化學中的重要作用。1996-2010總結5.美國總統(tǒng)綠色化學挑戰(zhàn)獎華人對綠色化學獎的貢獻：翁啟惠（WongChi-hucy）：2000年“學術獎”；李朝軍（LiChao-jun）：2001年“學術獎”；李開暢（LiKaichang）：2007年“更綠色合成路線獎”；廖俊智（JamesCLIao）：2010年“學術獎”1996-2010總結小結綠色化學實施途徑綠色化學產(chǎn)生背景綠色化學定義十二條準則美國總統(tǒng)綠色化學挑戰(zhàn)獎15432課上測試（1）請簡述綠色化學的定義。（2）合成氨工藝對人類貢獻巨大，請簡述其發(fā)展歷史。（3）綠色化學的12條準則中，請選取其中兩個并敘述你對它們的理解。（4）綠色化學的四個實施途徑是什么？（5）什么是原子經(jīng)濟性？除了上課已經(jīng)舉出的兩個原子經(jīng)濟反應的例子之外，你還能舉出兩個原子經(jīng)濟反應的例子嗎？（6）E因子代表的是什么？E因子越高越好還是越低越好？（7）在美國總統(tǒng)綠色化學挑戰(zhàn)獎的介紹中，我們提到了綠色催化和生物技術，請簡述你對它們的理解。請