绿色化学第1次课.ppt

绿色化学 制造环氧乙烷的方法 经典的氯乙醇路线: 例1： 原子经济性=25% 绿色化学 另一条是制环氧乙烷的方法是催化氧化法： 原子经济性=100% 绿色化学 例2： 合成醋酸的工业方法，经典的Kolbe’s法共有五步， 孟山都（Monsanto）公司生产醋酸的方法是在铑（rhodium）催化剂、碘离子为助催化剂（promotor）的条件下，使甲醇起催化羰基化（catalytic carbonylation）反应而得。在世界年产量达500万吨的醋酸中，有50%是采用了孟山都的方法。它用廉价的原料一步合成。 原子经济性为100% 原子经济性很差 绿色化学 该反应的收率可达80%以上，但是溴化甲基三苯基膦分子中仅有亚甲基被利用到产物中，即357份质量中只有14份质量被利用，从原子经济性角度考虑，原子利用率仅有4%，而且还产生了278份质量的“废物”氧化三苯膦。 这是一个典型的传统反应，具有较理想的收率，但原子利用率很低，原子经济性很差。 例3： 因此探索既具有选择性又具有原子经济性反应将成为当今合成方法学研究的热点，原子经济反应在合成化学中将扮演越来越重要的角色。 绿色化学 提高化学反应原子经济性的途径 开发新催化材料提高反应的原子经济性 新反应加工途径提高反应的原子经济性 采用新合成原料提高反应的原子经济性 绿色化学 1、开发新催化材料提高反应的原子经济性 据统计，80%以上的化学品均是通过催化反应制备的，催化剂在当今化工生产中占有极为重要的地位，而新催化材料是创造发明新催化剂的源泉，也是开发绿色化工技术的重要基础。 绿色化学 例： 氯醇法需要消耗大量的石灰和氯气，设备腐蚀和环境污染严重，原子利用率仅为31% 绿色化学 例： TS-1分子筛作催化剂的过氧化氢氧化丙烯新工艺： 新工艺使用TS-1分子筛作催化剂，反应条件温和，温度约为40-50℃，压力低于0.1MPa，氧源安全易得（采用30%H2O2水溶液），反应几乎以化学计量的关系进行，以H2O2计算的转化率为93%，环氧丙烷的选择性高达97%以上，仅联产水，是低耗能、无污染的绿色化工过程，原子利用率达76.32%。 绿色化学 2、新反应加工途径提高反应的原子经济性 在精细化工和药物化学中，有些化合物往往需要多步合成才能得到，尽管有时单步反应的收率较高，但整个反应的原子经济性却不甚理想。若改变反应途径，简化合成步骤，就能大大提高反应的原子经济性。 绿色化学 原来的布洛芬合成是采用Boots公司的Brown合成方法，从原料要通过六步反应，才能得到产品。每步反应中的原料只有一部分进入产物，而另一部分则变成废物，所以采用这条路线生产布洛芬，所用的原料中的原子只有40.03%进入最后产品中去。 绿色化学 德国BASF公司与Hoechst Celanesee公司合资的BHC公司发明了生产布洛芬的新方法，该方法只采用三步反应即可得到产品布洛芬，其原子经济性达到77.44%。也就是说新发明的方法少产废物37%，BHC公司因此获得1997年度美国“总统绿色化学挑战奖”的变更合成路线奖。 绿色化学 3、采用新合成原料提高反应的原子经济性 生产甲基丙烯酸甲酯的新、旧方法对比 绿色化学 原用的丙酮-氰醇法使用了剧毒的HCN和腐蚀性的硫酸，对环境造成了很大危害，且二步反应获得产品的原子经济性只有47%，属于非环境友好的化学反应。 将甲基乙炔在甲醇存在下于60℃、6MPa、9.6min停留时间条件下羰基化进一步制得MMA，原料全部转化为产品，反应的原子经济性达到100%。MMA选择性高达99.9%，单程收率高达98.9%。该工艺具有原料费用低，无硫酸副产，MMA单程收率高等特点，因而得到世界MMA行家的看好。 绿色化学 原子经济反应的发展与未来 麻省理工学院S.J.Lippard教授：化学最重要的是制造新物质，这就需要化学反应，需要有机合成。有机合成就是创造发明新的化合物，它需要绿色化学，需要原子经济反应。 Trost教授：合成效率应当成为今后合成方法学研究中关注的焦点。合成效率应包括： 1.选择性（化学、区域、非对映体和对映体选择性） 2.原子经济性，即原料或试剂分子中究竟有百分之几的原子转化成了产物 绿色化学时代的到来，对合成化学提出了新的要求。这是一个严峻的挑战，同时也是一个良好的机遇。绿色化学的主旋律是合成化学，强调反应的原子经济性和选择性，在绿色合成化学方面的研究将推动化学学科本身的进一步发展，同时也将为传统化学工业带来一场革命。 绿色化学 P. T. Anastas和 J. C. Warner提出： 绿色化学十二条原则 1.防止废物的生成比在其生成后再处理更好。 2.设计的