綠色化學(xué)綜述范文

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上綠色化學(xué)范文一、淺談綠色化學(xué)與有機(jī)合成 眾所周知，有機(jī)化學(xué)特別是有機(jī)合成化學(xué)是一門發(fā)展得比較完備的學(xué)科。在人類文明史上，它對提高人類的生活質(zhì)量作出了巨大的貢獻(xiàn)然而，不可否認(rèn)，“傳統(tǒng)”的合成化學(xué)方法以及依其建立起來的“傳統(tǒng)”合成化學(xué)工業(yè)，對整個(gè)人類賴以生存的生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染和破壞。以往解決問題的主要手段是治理、停產(chǎn)、甚至關(guān)閉，人們?yōu)橹卫憝h(huán)境污染花費(fèi)了大量的人力、物力和財(cái)力。20世紀(jì)90年代初，化學(xué)家提出了與傳統(tǒng)的“治理污染”不同的“綠色化學(xué)”的概念，即如何從源頭上減少、甚至消除污染的產(chǎn)生。通過研究和改進(jìn)化學(xué)化工過程及相應(yīng)的工藝技術(shù)，從根本上降低、以至消除副產(chǎn)品或

2、廢棄物的生成，從而達(dá)到保護(hù)和改善環(huán)境的目的“綠色化學(xué)”的目標(biāo)要求任何一個(gè)化學(xué)的活動(dòng)，包括使用的化學(xué)原料、化學(xué)和化工過程、以及最終的產(chǎn)晶，對人類的健康和環(huán)境都應(yīng)該是友好的。因而，綠色化學(xué)的研究成果對解決環(huán)境問題是有根本意義的。對于環(huán)境和化工生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展也有著重要的意義。十幾年來，關(guān)于綠色化學(xué)的概念、目標(biāo)、基本原理和研究領(lǐng)域等已經(jīng)邁步明確，初步形成了一個(gè)多學(xué)科交叉的新的研究領(lǐng)域。具體來說，綠色化學(xué)的基本原理可以有以下幾個(gè)方面：1)防止污染的產(chǎn)生優(yōu)于治理產(chǎn)生的污染；2)原子經(jīng)濟(jì)性；3)只要可行，應(yīng)盡量采用毒性小的化學(xué)合成路線：4)更安全的化學(xué)晶的設(shè)計(jì)應(yīng)能保留其功效，但降低毒性；5)應(yīng)盡可能避免使

3、用輔助物質(zhì)(如溶劑、分離劑等)，如用時(shí)應(yīng)是無毒的；6)應(yīng)考慮到能源消耗對環(huán)境和經(jīng)濟(jì)的影響，并應(yīng)盡量少地使用能源；7)原料應(yīng)是可再生的，而非將耗竭的；8)盡量避免不必要的衍生化步驟；9)催化性試劑(有盡可能好的選擇性)優(yōu)于當(dāng)量性試劑；10)化工產(chǎn)品在完成其使命后，不應(yīng)殘留在環(huán)境中，而應(yīng)能降解為無害的物質(zhì)：11)分析方法必須進(jìn)一步發(fā)展，以使在有害物質(zhì)生成前能夠進(jìn)行即時(shí)的和在線跟蹤及控制：12)在化學(xué)轉(zhuǎn)換過程中，所選用的物質(zhì)和物質(zhì)的形態(tài)應(yīng)能盡可能地降低發(fā)生化學(xué)事故的可能性。1995年美國設(shè)立了總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)，旨在獎(jiǎng)勵(lì)在創(chuàng)造性地研究、開發(fā)和應(yīng)用綠色化學(xué)基本原理方面獲得杰出成就的個(gè)人、集體或組織。共

4、有五個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)：學(xué)術(shù)獎(jiǎng)(Academic Award)、中小企業(yè)獎(jiǎng)(Small Business Award)、新合成路線獎(jiǎng)(Alternative Synthetic Pathways Award)、新工藝獎(jiǎng)(Alternative SolventReaction Conditions Award)和安全化學(xué)品設(shè)計(jì)獎(jiǎng)(Designing Safer Chemicals Award)。從設(shè)立的獎(jiǎng)項(xiàng)和歷屆獲獎(jiǎng)的研究成果也可以大致了解綠色化學(xué)所涵蓋的范圍。從根本上說，綠色化學(xué)是要求化學(xué)家從一個(gè)嶄新的角度來審視“傳統(tǒng)”的化學(xué)研究和化工過程，并以“與環(huán)境友好”為基礎(chǔ)和出發(fā)點(diǎn)提出新的化學(xué)問題，創(chuàng)造出新的化工

5、技術(shù)。作為一個(gè)多學(xué)科交叉的新的研究領(lǐng)域，綠色化學(xué)尚有許多基本的科學(xué)問題需要深入研究。這里，僅就作者比較熟悉的綠色化學(xué)中的有機(jī)合成方面的問題提出看法，供大家參考和討論。二、以綠色化學(xué)的原理審視和發(fā)展有機(jī)合成方法學(xué)1原子經(jīng)濟(jì)性 1991年，著名化學(xué)家BMTrost提出以“原于經(jīng)濟(jì)性”的觀念來評估化學(xué)反應(yīng)的效率，也就是，要考察有多少反應(yīng)物分子進(jìn)入到最后的產(chǎn)物分子。理想的“原子經(jīng)濟(jì)性”反應(yīng)，應(yīng)該是有100的反應(yīng)物轉(zhuǎn)化到最終產(chǎn)物中， 而沒有副產(chǎn)物生成。顯然， “原子經(jīng)濟(jì)性”的觀念是綠色化學(xué)的基本原理之一。傳統(tǒng)的有機(jī)合成化學(xué)比較重視反應(yīng)產(chǎn)物的收率，而較多地忽略了副產(chǎn)物或廢棄物的生成。例如，Wittig成烯

6、反應(yīng)是一個(gè)應(yīng)用非常廣泛的有機(jī)反應(yīng)，但從綠色化學(xué)的角度來看，它生成了較多的副產(chǎn)物，“原子經(jīng)濟(jì)性”很差。在BMTrost提出“原予經(jīng)濟(jì)性”觀念的初始并沒有被學(xué)術(shù)界和工業(yè)界所接受和重視。但是，經(jīng)過多年的實(shí)踐，許多化學(xué)家，包括一些企業(yè)界的人士都認(rèn)識到“原子經(jīng)濟(jì)性”原則的重要性。BMTrost教授也因此獲得了1998年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)學(xué)術(shù)獎(jiǎng)。 當(dāng)然，目前真正屬于高“原子經(jīng)濟(jì)性”的有機(jī)合成反應(yīng)，特別是適于工業(yè)化生產(chǎn)的高“原子經(jīng)濟(jì)性”的有機(jī)合成反應(yīng)還不多見。實(shí)現(xiàn)“原子經(jīng)濟(jì)性”的目標(biāo)是一個(gè)長的過程?？茖W(xué)工作者應(yīng)該自覺地用“原子經(jīng)濟(jì)性”的原則去審視已有的有機(jī)合成反應(yīng)，井努力開發(fā)符合“原子經(jīng)濟(jì)性”原則的新反

7、應(yīng)。 2發(fā)展高選擇性、高效的催化劑 綠色化學(xué)所追求的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)高選擇性、高效的化學(xué)反應(yīng)，極少的副產(chǎn)物，實(shí)現(xiàn)“零排放”，繼而達(dá)到高“原子經(jīng)濟(jì)性”的反應(yīng)。顯然，相對化學(xué)當(dāng)量的反應(yīng)，高選擇性、高效的催化反應(yīng)更符合綠色化學(xué)的基本要求。 (1)催化的不對稱合成反應(yīng) 獲得單一手性分子的方法中，外消旋體的拆分是一個(gè)重要的途徑。但是，理想的產(chǎn)率也只能達(dá)到50；另一半異構(gòu)體只能廢棄，而可能對環(huán)境造成污染。從綠色化學(xué)的角度看，原子經(jīng)濟(jì)性是很差的。因此，對于合成單一的手性分子，催化的不對稱合成反應(yīng)應(yīng)該是首選的，也是最重要的。催化的不對稱反應(yīng)是有機(jī)合成化學(xué)研究的熱點(diǎn)和前沿，也是有關(guān)手性藥物研究的主要興趣之一。2001

8、年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予了Knowles，Noyori和Sharpless三位化學(xué)家，以表彰他們在催化不對稱反應(yīng)的研究方面所取得的卓越成就，也說明開展催化不對稱反應(yīng)研究的重要意義。在催化不對稱反應(yīng)的研究日益發(fā)展的時(shí)候，應(yīng)重視以下兩個(gè)方面。 1)應(yīng)重視新觀念、新技術(shù)、新方法和新型手性催化劑的研究和應(yīng)用 例如，外消旋體的動(dòng)力學(xué)拆分是合成光學(xué)活性化合物的有效手段，但是理想的產(chǎn)串也只能達(dá)到50，而另一半異構(gòu)體只能作為副產(chǎn)品廢棄掉，造成低的原子經(jīng)濟(jì)性近年來，報(bào)道了動(dòng)態(tài)動(dòng)力學(xué)拆分的方法”，即在反應(yīng)體系中加入另一種催化劑，可以催化異構(gòu)化反應(yīng)，這樣，單一光學(xué)活性化合物的產(chǎn)率就可以達(dá)到8090，化學(xué)合成的原子經(jīng)濟(jì)性

9、有了很大的提高。其他還比如，不對稱活化(毒化)、不對稱放大、去對稱化反應(yīng)等新的觀念、方法和技術(shù)都是需要深入研究和發(fā)展的至于新型手性催化劑的研制，更需要重視具有我國特色的新型手性配體和相應(yīng)的手性催化劑的研究和開發(fā)。2)注重總結(jié)規(guī)律，加強(qiáng)理論的研究和指導(dǎo)作用 目前，有關(guān)的研究主要還是通過經(jīng)驗(yàn)的積累和反復(fù)的實(shí)驗(yàn)來篩選和發(fā)現(xiàn)優(yōu)良的手性配體、手性催化劑，以及新型的不對稱反應(yīng)，因此，其發(fā)展的方向應(yīng)該是更多地注重總結(jié)規(guī)律，加強(qiáng)理論的研究和指導(dǎo)作用。 (2)生物轉(zhuǎn)化反應(yīng) 雖然，對于某些生物催化劑是否會(huì)導(dǎo)致污染還沒有明確的定論，但是總的來看，生物轉(zhuǎn)化反應(yīng)非常符合綠色化學(xué)的要求：具有高效，高選擇性和清潔反應(yīng)的特點(diǎn)

10、；反應(yīng)產(chǎn)物單純，易分離純化；可避免使用貴金屬和有機(jī)溶劑；能源消耗低；可以合成一些用化學(xué)方法難以合成的化合物。著名化學(xué)家Chi-Huey Wong以在酶促反應(yīng)所取得的引入矚目的創(chuàng)新性成就獲得了2000年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)學(xué)術(shù)獎(jiǎng)。Chi-Huey Wong教授指出，酶促反應(yīng)在化學(xué)合成工業(yè)上的應(yīng)用具有很大的潛力。設(shè)計(jì)與發(fā)展適于酶促反應(yīng)的新的底物和利用遺傳工程改變酶的催化性質(zhì)等，都將大大有利于在制藥工業(yè)中的應(yīng)用6l。我們認(rèn)為，生物轉(zhuǎn)化合成反應(yīng)的研究可集中在以下幾個(gè)方面：發(fā)現(xiàn)新的高活性和高選擇性的酶催化劑；擴(kuò)展酶促反應(yīng)的適用范圍；利用生物工程技術(shù)獲得高效的酶催化劑；注意解決酶促反應(yīng)工業(yè)中的問題；重視

11、酶促反應(yīng)的機(jī)理研究。 3簡化反應(yīng)步驟，減少污染排放，開發(fā)新的合成工藝 對于那些從傳統(tǒng)的觀念看，設(shè)計(jì)和效益都是合理的工藝路線也要從綠色化學(xué)的原理給以重新審視.這對于有機(jī)合成化學(xué)提出了新的、更高的要求。舉個(gè)例子：Roche Colorado公司在開發(fā)抗病毒藥物cytovene的初期認(rèn)為，他們所采取的persilylation的路線是最好的，也是最有效的。但是，隨著市場需求量的增加，擴(kuò)大了生產(chǎn)規(guī)模，很多原有工藝的問題就暴露了。Roche Colorado公司對原有的工藝進(jìn)行了大的改進(jìn)，采用從鳥嘌吟三酯(guanine triester)出發(fā)的新合成路線。與舊工藝相比，新的工藝將反應(yīng)試劑和中間產(chǎn)物的數(shù)

12、量從22種減少到11種，減少了66的廢氣排放和89的固體廢棄物，5種反應(yīng)試劑中有4種不進(jìn)入最終產(chǎn)物而能在工藝過程中循環(huán)使用，產(chǎn)率提高了2倍。三、新的或非傳統(tǒng)的“潔凈”反應(yīng)介質(zhì)的開發(fā)利用 選擇與環(huán)境友好的“潔凈”的反應(yīng)介質(zhì)是綠色化學(xué)研究的重要組成部分。目前，除了一些個(gè)別的例子，如以甲苯代替有毒的苯作為反應(yīng)介質(zhì)外，大概主要有以下幾種類型的反應(yīng)介質(zhì)；超臨界和近(或亞)臨界流體，液體水，高子液體等，還可以包括一些無溶劑的固態(tài)反應(yīng)。 1超臨界和近臨界流體 有關(guān)超臨界二氧化碳作為有機(jī)反應(yīng)的“潔凈”介質(zhì)的研究已有大量的報(bào)道，并已引起關(guān)注，成為綠色化學(xué)研究的一個(gè)熱點(diǎn)這里不再贅述。超臨界水的工作也有些報(bào)道。但是

13、，由于需要高壓和高溫，限制了其在有機(jī)反應(yīng)中的應(yīng)用。近來，近臨界水(Near-Critical Water)的研究引起了重視。近臨界水有許多優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)：相對來說，需要的溫度和壓力都較低；作為溶劑，對有機(jī)物的溶解性能相當(dāng)于丙酮或乙醇；近臨界水的介電常數(shù)介于常態(tài)水和超臨界水之間，因此，近臨界水足以既能溶解鹽，又能溶解有機(jī)化合物：水與產(chǎn)物易分離，用于分離純化的耗費(fèi)很小。在近臨界水中進(jìn)行的有機(jī)反應(yīng)也有一些值得注意的特點(diǎn)。由于近臨界水具有很大的離子化常數(shù)(ionization constant)，對于某些需要酸催化或堿催化的反應(yīng)，近臨界水也可催化反應(yīng)，而不必另加催化劑例如，在近臨界水中進(jìn)行的Friedel

14、-Crafts反應(yīng)，不用像傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)那樣加入2倍當(dāng)量的AlCl3，或其他的Lewis酸即可反應(yīng)，避免了大量的無機(jī)鹽廢棄物的產(chǎn)生目前，已有報(bào)道在近臨界水中進(jìn)行烷基化反應(yīng)、Aldol縮合反應(yīng)、氧化反應(yīng)等的研究結(jié)果。近臨界水的應(yīng)用更適合于小規(guī)模、高附加值的化工過程。對于“潔凈”的反應(yīng)介質(zhì)，近臨界水中的有機(jī)反應(yīng)研究是一個(gè)值得注意的課題。 2以水為介質(zhì)的有機(jī)反應(yīng) 以水為介質(zhì)的有機(jī)反應(yīng)是“與環(huán)境友好的合成反應(yīng)”的一個(gè)重要組成部分。水相中的有機(jī)反應(yīng)具有許多優(yōu)點(diǎn)：操作簡便，安全，沒有有機(jī)溶劑的易燃，易爆等問題。在有機(jī)合成方面，可以省略許多諸如官能團(tuán)的保護(hù)和去保護(hù)等的合成步驟水的資源豐富，成本低廉，不會(huì)污染環(huán)

15、境，因此是潛在的“與環(huán)境友善”的反應(yīng)介質(zhì)。從另一個(gè)角度看，長期以來，大部分有機(jī)反應(yīng)是在有機(jī)溶劑中進(jìn)行的，有的甚至必須在無水、無氧的條件下進(jìn)行，有機(jī)合成反應(yīng)的研究也是以有機(jī)反應(yīng)介質(zhì)為基礎(chǔ)的。以水為介質(zhì)必然會(huì)引出許多新問題，如：有機(jī)底物在水中的“疏水作用”；反應(yīng)底物和試劑在水中的穩(wěn)定性；水中存在的大量的氫鍵對反應(yīng)的影響；以及水中有機(jī)反應(yīng)的機(jī)理；水中反應(yīng)的立體化學(xué)：適于水相反應(yīng)的新試劑和新反應(yīng)的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用等可以預(yù)見，水相有機(jī)反應(yīng)的研究將會(huì)在有機(jī)合成化學(xué)中開辟出一個(gè)新的研究領(lǐng)域。2001年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)學(xué)術(shù)獎(jiǎng)授予了李朝軍教授也表明水相有機(jī)反應(yīng)的研究正在受到越來越多的關(guān)注。 水相有機(jī)反應(yīng)的研究己

16、涉及多個(gè)反應(yīng)類型，如：周環(huán)反應(yīng)；親核加成和取代反應(yīng)；金屬參與的有機(jī)反應(yīng)：Lewis酸和過渡金屬試劑催化的有機(jī)反應(yīng)，包括聚合反應(yīng)；氧化和還原反應(yīng)，包括加氫反應(yīng)：水相中的自由基反應(yīng)等。近期的主要進(jìn)展有：與水相容的Lewis酸催化劑在水相形成新C-C鍵反應(yīng)的應(yīng)用：金屬參與的，特別是金屬銦參與的水相形成新C-C鍵的反應(yīng)，以及在天然產(chǎn)物合成中的應(yīng)用；過渡金屬試劑催化的水相Grignard型和共軛加成反應(yīng)；金屬銠試劑催化的水相有機(jī)硼酸的不對稱反應(yīng)等我們認(rèn)為，在近期，水相有機(jī)反應(yīng)研究有以下幾個(gè)方面值得重視：水相有機(jī)反應(yīng)的特點(diǎn)和反應(yīng)機(jī)理：水對反應(yīng)的特殊作用，以及相關(guān)的理論問題；研究有機(jī)金屬試劑或Lewis酸催

17、化的水相反應(yīng)，特別是相應(yīng)的水相不對稱反應(yīng)：探索將水相有機(jī)反應(yīng)和生物轉(zhuǎn)化反應(yīng)相結(jié)合的新合成方法；實(shí)現(xiàn)水相中的“原子經(jīng)濟(jì)性”反應(yīng)：加強(qiáng)對水相有機(jī)反應(yīng)工業(yè)應(yīng)用中基本問題的研究。 3離于液體的應(yīng)用 高子液體(ionic liquid)是指室溫或低溫下為液體的鹽，由含氮、磷有機(jī)陽離子和大的無機(jī)陰離子(如；BF4，PF6等)組成。離子液體對有機(jī)、金屬有機(jī)、無機(jī)化合物有很好的溶解性，無可測蒸氣壓，無味，不燃，易與產(chǎn)物分離，易回收，可循環(huán)使用?？梢姡x子液體在作為與環(huán)境友好的“潔凈”溶劑方面有很大的潛力。 離子液體兼有極性和非極性有機(jī)溶劑的溶解性能，溶解在離子液體中的催化劑，同時(shí)具有均相和非均相催化劑的優(yōu)點(diǎn)，

18、催化反應(yīng)有高的反應(yīng)速度和高的選擇性。因此，以離子液體為溶劑的有機(jī)反應(yīng)也表現(xiàn)出許多特點(diǎn)，井有可能在工業(yè)生產(chǎn)中得到應(yīng)用。例如，在傳統(tǒng)的有機(jī)溶劑中，烯烴與芳烴的烷基化反應(yīng)是不能進(jìn)行的；而在離子液體中，在sc(OTf)3的催化下，反應(yīng)在室溫下則能順利進(jìn)行，收率為96，催化劑還能重復(fù)使用。某些離子液體還具有Lewis酸性，可以不另加催化劑就能催化反應(yīng)。已報(bào)道的離子液體中的有機(jī)反應(yīng)有：Fiedel-Crafts反應(yīng)；烯烴的氫化反應(yīng)；氫甲酰化反應(yīng)：氧化、還原反應(yīng)：形成C-C鍵的偶聯(lián)反應(yīng)等另外，為解決酶的固定化和其在有機(jī)溶劑中失活的問題，用離子液體進(jìn)行酶促反應(yīng)是一個(gè)很好的辦法。離子液體的應(yīng)用正受到越來越多的重

19、視。當(dāng)然，這方面的工作還剛剛開始，以離子液體為反應(yīng)介質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)、適用范圍和不足，還要不斷地深入研究和挖掘。離子液體對環(huán)境和生物的影響還需要更深入的評估。 四、替代有毒、有害的化學(xué)品 1選擇無毒、無害的化學(xué)原料 這方面的工作已有很多報(bào)道，重要的有：以二氧化碳代替光氣合成異氰酸酯：催化的硝化反應(yīng)，可少用或不用強(qiáng)酸；以二甲基碳酸酪代替硫酸二甲酯進(jìn)行選擇性甲基化反應(yīng)；以二苯基碳酸酪代替光氣與雙酚A進(jìn)行固態(tài)聚合等。特別應(yīng)該指出的是，最近我國科學(xué)家利用自行設(shè)計(jì)的催化劑，在過氧化氫的作用下，直接從丙烯制備環(huán)氧丙烷。整個(gè)過程只消耗烯烴、氫氣、分子氧，實(shí)現(xiàn)了高選擇性、高產(chǎn)率、無污染的環(huán)氧化反應(yīng)，替代或避免了易造成

20、污染的氧化劑和其他試劑，被認(rèn)為是一個(gè)“夢寐以求的(化學(xué))反應(yīng)”和“具有環(huán)境最友好的體系”。 2綠色產(chǎn)品無公害的替代品 氯氟烴和殺蟲劑DDT的使用對人類生活都起到過很大的作用，但是隨著社會(huì)的發(fā)展，它們對人類環(huán)境的危害也日漸暴躇。發(fā)現(xiàn)和開發(fā)無公害的替代品已成當(dāng)務(wù)之急。設(shè)計(jì)更安全的替代的化學(xué)產(chǎn)品可大大降低所合成物質(zhì)的危害性，而使其對環(huán)境更加友好。這里將涉及分子結(jié)構(gòu)與活性的關(guān)系、活性的作用機(jī)理、人體致毒機(jī)理等的研究。例如，美國Dow AgroSci公司開發(fā)了一種殺白蟻的殺蟲劑(hexaflumuron)。其作用機(jī)理是通過抑制昆蟲外殼的生長來殺死昆蟲。該化合物對人畜無害，是被美國EPA登錄的第一個(gè)無公害

21、的殺蟲劑。預(yù)計(jì)不久的將來，原有的殺白蟻藥物將會(huì)完全被hexaflumuron所代替。 3材料的再利用和無害化 將生物質(zhì)(biomass)轉(zhuǎn)化成動(dòng)物飼料、工業(yè)化學(xué)品及燃料的技術(shù)是一個(gè)十分活躍的研究領(lǐng)域。美國的MHoltzapple教授在這方面取得了杰出的成就，而獲得了1996年美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)學(xué)術(shù)獎(jiǎng)。其他如：將木質(zhì)素作為原料的化學(xué)品制造技術(shù)；通過生物合成的方法，用葡萄糖制造商用化學(xué)品的研究；用生物質(zhì)制造氫氣的技術(shù)等，都是在材料的再利用方面很有意義的工作。生物質(zhì)的利用以及人類生活中廢棄物的再利用，有利于形成一個(gè)良性的生態(tài)循環(huán)。另一方面，材料和化學(xué)產(chǎn)品的無害化問題也值得注意：為主要的化學(xué)污染源

22、之一。因此，能控制其壽命，無毒害，無害物質(zhì)的化學(xué)化工產(chǎn)品的研制和開發(fā)也是重要的課題。目前，許多化學(xué)品難以降解，成并在完成其功能后能自動(dòng)分解為 綠色化學(xué)是一門新的交叉學(xué)科。綠色化學(xué)的內(nèi)涵、原理、目標(biāo)和研究內(nèi)容需要不斷地充實(shí)和完善。它的發(fā)展對保持良好的環(huán)境，社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展都有重要的意義，應(yīng)該得到充分重視和大力支持。我們也希望，在國內(nèi)能加強(qiáng)有關(guān)綠色化學(xué)知識普及宣傳。綠色化學(xué)范文二綠色化學(xué)十年發(fā)展回顧1 綠色化學(xué)簡介綠色化學(xué)是防止污染的滲透在化學(xué)化工各學(xué)科中的一種新興策略方針13 它的提出是人類對生態(tài)環(huán)境關(guān)注的必然產(chǎn)物傳統(tǒng)化學(xué)雖然為人類提供了數(shù)不盡的物質(zhì)產(chǎn)品然而卻未能有效利用資源人類對物質(zhì)產(chǎn)品

23、的盲目單一追求急功近利片面追求高額利潤對自然界采取掠奪式的開發(fā)無節(jié)制地消耗物質(zhì)忽視了生態(tài)環(huán)境的平衡在生產(chǎn)中產(chǎn)生的大量有害物造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染隨著環(huán)境污染的日益嚴(yán)重和公眾對環(huán)境問題的日益關(guān)心人們開始對化學(xué)工業(yè)提出質(zhì)疑對化學(xué)科學(xué)產(chǎn)生懷疑因此化學(xué)為了進(jìn)一步發(fā)展必須實(shí)現(xiàn)粗放型化學(xué)向集約型化學(xué)的轉(zhuǎn)變也就是必須由傳統(tǒng)化學(xué)轉(zhuǎn)向綠色化學(xué)綠色化學(xué)是進(jìn)入成熟期的使人類和環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的更高層次的化學(xué)它將成為本世紀(jì)化學(xué)發(fā)展的主流。綠色化學(xué)是美國環(huán)保局于10 年前提出的一個(gè)新術(shù)語并定義為在化學(xué)品設(shè)計(jì)制造和使用時(shí)所采用的一系列新原理以便減少或消除有毒物質(zhì)的使用或產(chǎn)生。綠色化學(xué)是用來設(shè)計(jì)對環(huán)境更友好的化學(xué)產(chǎn)品和過程的綠色

24、化學(xué)又稱環(huán)境無害化學(xué)以此為基礎(chǔ)發(fā)展起來的技術(shù)稱為環(huán)境友好技術(shù)和潔凈技術(shù)5 它包括化學(xué)過程的所有方面和各種反應(yīng)類型要求盡可能做到減少對人類健康和環(huán)境造成的負(fù)面影響它鼓勵(lì)工業(yè)界及化學(xué)界的化學(xué)工作者在化學(xué)合成或生產(chǎn)工藝中去研究新的技術(shù)和方法探索新的反應(yīng)條件盡量減少和消除使用有毒物質(zhì),致力于反應(yīng)物溶劑催化劑和產(chǎn)品等的綠色化,盡可能實(shí)現(xiàn)零排放1998 年Anastas 和Warner 在綠色化學(xué)理論和實(shí)踐一書中提出了綠色化學(xué)的12 條原則,依據(jù)這些原則可以評價(jià)和開發(fā)一條化學(xué)合成路線一個(gè)生產(chǎn)流程一個(gè)化合物是否符合綠色化學(xué)的指導(dǎo)方針和標(biāo)準(zhǔn)。(1) 預(yù)防預(yù)防廢棄物的產(chǎn)生要比處理和凈化已生成的廢棄物好得多(2)

25、 講原子經(jīng)濟(jì)設(shè)計(jì)的合成程序應(yīng)能最大限度地使反應(yīng)過程中所用的物料進(jìn)到終極產(chǎn)物中(3) 減少有危害性的合成反應(yīng)無論如何要使用可行的方法使得設(shè)計(jì)合成程序只選用或產(chǎn)出對人體和環(huán)境毒性很小的或最好無毒的物質(zhì)(4) 設(shè)計(jì)合成安全的化學(xué)產(chǎn)品設(shè)計(jì)化學(xué)反應(yīng)的生成物不僅具有所需的性能,還應(yīng)具有最小的毒性(5) 使用安全的溶劑和輔料盡量不用輔助劑(如溶劑分散劑等) 當(dāng)不得已使用時(shí)應(yīng)盡可能選擇無害的(6) 設(shè)計(jì)中能量的使用要講效率盡可能降低化學(xué)過程所需能量還應(yīng)考慮對環(huán)境的影響和經(jīng)濟(jì)效益合成反應(yīng)盡可能在大氣環(huán)境的溫度和壓強(qiáng)下進(jìn)行(7) 使用可再生的原料只要技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上是可行的原料應(yīng)能回收再利用(8) 盡量減少派生物應(yīng)

26、該盡可能避免或減少多余的衍生物因?yàn)檫M(jìn)行這些步驟需添加一些反應(yīng)物的同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生廢棄物(9) 催化作用催化劑(盡可能是具選擇性的)比符合化學(xué)計(jì)量數(shù)的試劑更占優(yōu)勢(10) 要設(shè)計(jì)降解按設(shè)計(jì)生產(chǎn)的生成物當(dāng)其有效作用完成后可以分解為無害的降解產(chǎn)物在環(huán)境中不繼續(xù)存在(11) 防止污染進(jìn)程能實(shí)時(shí)分析需要不斷發(fā)展分析方法在實(shí)時(shí)分析進(jìn)程中監(jiān)測特別是對形成危害物質(zhì)的控制上(12) 特別是從化學(xué)反應(yīng)的安全防止事故發(fā)生在化學(xué)過程中反應(yīng)物的選擇應(yīng)著眼于使包括釋放爆炸著火等化學(xué)事故的可能性降至最低綠色化學(xué)主要是關(guān)于環(huán)境的化學(xué)從以上的12 條原則可以看出綠色化學(xué)涉及化學(xué)反應(yīng)的全過程它不僅要求從末端控制污染而且要求一體化預(yù)防

27、污染它第一次著眼于防止污染物的形成聚焦于最終使污染物處理成為不必要從而從源頭上控制了污染在21 世紀(jì)化學(xué)如果不綠色化化學(xué)工業(yè)就不能現(xiàn)代化化學(xué)產(chǎn)品就不能有國際市場加速開展綠色化學(xué)的科學(xué)研究迎接21 世紀(jì)的挑戰(zhàn)已成為世界各國科學(xué)家的共識。綠色化學(xué)作為一門新興的前沿科學(xué)其發(fā)展歷史并不長綠色化學(xué)由美國于1991 年首次提出迄今發(fā)展10 年來取得了不少重要的成果特別是近幾年來綠色化學(xué)成為化學(xué)學(xué)科最引人矚目的焦點(diǎn)。2 綠色化學(xué)在國外的發(fā)展2.1 初期階段1990-1994 年1990 年美國環(huán)保局頒布污染防止法令。它源于廢物最小化這一思想其基本內(nèi)涵是對產(chǎn)品及其生產(chǎn)過程采用預(yù)防污染的策略來減少污染物的產(chǎn)生。

28、它體現(xiàn)了綠色化學(xué)的思想是綠色化學(xué)的雛形該法令強(qiáng)調(diào)防止污染物的形成而不是對已污染的環(huán)境進(jìn)行防治它的頒布確立和推動(dòng)了綠色化學(xué)在美國的興起和迅速發(fā)展同年聯(lián)合國環(huán)境署在全球推動(dòng)了清潔生產(chǎn)世界各國都要從末端污染控制戰(zhàn)略逐漸轉(zhuǎn)向一體化污染預(yù)防戰(zhàn)略減少對環(huán)境的污染。1991 年綠色化學(xué)由美國化學(xué)會(huì)首次提出并成為美國環(huán)保局的中心口號9 從而確立了綠色化學(xué)的重要地位同時(shí)美國環(huán)保局污染預(yù)防和毒物辦公室啟動(dòng)為防止污染改變合成路線的獎(jiǎng)勵(lì)基金至此由工廠科研機(jī)構(gòu)政府部門等自愿組合的多種合作關(guān)系的綠色化學(xué)組織誕生1992 年美國環(huán)保局對六項(xiàng)化學(xué)合成方法的改進(jìn)進(jìn)行了獎(jiǎng)勵(lì)這些合成方法從不同的角度考慮了要減少對人類健康和環(huán)境污染

29、造成的不良影響對環(huán)保事業(yè)作出了一定的貢獻(xiàn)隨后美。國環(huán)保局污染預(yù)防和毒物辦公室和自然科學(xué)基金會(huì)簽署了共同資助綠色化學(xué)研究的合約1994年美國環(huán)保局研究和發(fā)展辦公室又與自然科學(xué)基金會(huì)成立了新科學(xué)成果研究小組該研究小組。每年召開題為可持續(xù)環(huán)境工藝的專題研討會(huì)美國工業(yè)界的工程師和商業(yè)領(lǐng)導(dǎo)開始研究如何在以后的化學(xué)發(fā)展中領(lǐng)導(dǎo)世界分析在巨變的商業(yè)界影響工業(yè)競爭的因素并為今后的發(fā)展進(jìn)行了展望白宮科技政策辦公室也提出了同樣的問題為使工業(yè)更好促進(jìn)美國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。2.2 發(fā)展階段1995 1998 年1995 年3 月16 日美國總統(tǒng)克林頓設(shè)立了總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)10 下設(shè)獎(jiǎng)項(xiàng)有1改變合成路線獎(jiǎng)2 改變?nèi)軇?反應(yīng)條

30、件獎(jiǎng)3 設(shè)計(jì)更安全化學(xué)品獎(jiǎng)4 小企業(yè)獎(jiǎng)5學(xué)術(shù)獎(jiǎng)此獎(jiǎng)項(xiàng)旨在推動(dòng)社會(huì)各界合作進(jìn)行化學(xué)污染和工業(yè)生態(tài)學(xué)研究鼓勵(lì)支持重大的創(chuàng)造性的科學(xué)技術(shù)突破從根本上減少乃至杜絕化學(xué)污染源通過美國環(huán)保局與化學(xué)化工界的合作實(shí)現(xiàn)新的環(huán)境目標(biāo)環(huán)保局和國家科學(xué)基金會(huì)設(shè)立專項(xiàng)基金資助有重要實(shí)用前景的綠色化學(xué)課題19951998 年期間對82 項(xiàng)研究成果進(jìn)行了獎(jiǎng)勵(lì)總獎(jiǎng)金為2400 萬美金美國環(huán)保局污染防治和毒物辦公室制定了為環(huán)境而設(shè)計(jì)和綠色化學(xué)的研究計(jì)劃日本制定了以環(huán)境無害制造技術(shù)等綠色化學(xué)為內(nèi)容的新陽光計(jì)劃1996 年聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署對綠色化學(xué)進(jìn)行了新的定義用化學(xué)技術(shù)和方法去減少或消滅那些對人類健康或環(huán)境有害的原料產(chǎn)物副產(chǎn)物溶

31、劑和試劑的生產(chǎn)和應(yīng)用從而更加確切地規(guī)定了綠色化學(xué)的范疇從1996 年開始每年在美國華盛頓科學(xué)院對綠色化學(xué)方面做出了重大貢獻(xiàn)的化學(xué)家和企業(yè)頒獎(jiǎng)迄今為止現(xiàn)已頒布了五屆如1996 年改變合成路線獎(jiǎng)授給了孟山都公司的Francyk 等提出的二乙醇胺催化氫化合成法該公司開發(fā)并應(yīng)用了一條新的亞氨基雙乙酸二鈉DSIDA 生產(chǎn)路線DSIDA 是生產(chǎn)廣譜無選擇性除草劑Roundup 的關(guān)鍵中間體傳統(tǒng)工藝采用氨甲醛氫氰酸等為原料用Strecker 反應(yīng)合成此反應(yīng)存在嚴(yán)重缺陷HCN 為劇毒物質(zhì)不穩(wěn)定的中間體產(chǎn)生放熱反應(yīng)有導(dǎo)致反應(yīng)失控的潛在危險(xiǎn)每7kg 產(chǎn)品就產(chǎn)生1kg 有毒廢棄物孟山都公司經(jīng)多年研究采用銅催化劑催化

32、二乙醇胺脫氫生產(chǎn)過程中實(shí)現(xiàn)零排放同時(shí)降低起始原料的毒性而且反應(yīng)本身是吸熱反應(yīng)不存在失控的危險(xiǎn)此反應(yīng)從多個(gè)方面貫徹了綠色化學(xué)的宗旨是一項(xiàng)優(yōu)秀的綠色化學(xué)成果又例如斯坦福大學(xué)的Trost 教授和密西根州立大學(xué)的Dranths 和Frost 兩位教授分別獲得了1998 年的學(xué)術(shù)獎(jiǎng)Trost 教授提出了一套討論化學(xué)過程的新標(biāo)準(zhǔn)包含選擇性和原子經(jīng)濟(jì)性兩個(gè)方面是一個(gè)重大的理論突破Dranths 和Frost 教授采用生物催化過程和再生性的原料來合成己二酸和鄰苯二酚他們使用經(jīng)遺傳學(xué)上巧妙處理的微生物作為合成催化劑采用無毒害的葡萄糖作為起始原料水作主要反應(yīng)溶劑反應(yīng)條件溫和不產(chǎn)生有毒中間體和對環(huán)境有破壞的副產(chǎn)物消

33、除了以前合成法對環(huán)境的危害體現(xiàn)了綠色化學(xué)的宗旨以上成功的范例昭示我們只要積極開發(fā)綠色化學(xué)一定能夠不斷向廣深發(fā)展對最終實(shí)現(xiàn)化學(xué)污染預(yù)防保護(hù)環(huán)境這個(gè)目標(biāo)發(fā)揮巨大功效。1996 年7 月21 26 日在新英國大學(xué)舉辦了第一屆題為環(huán)境友好的有機(jī)合成反應(yīng)的Gordon 研究會(huì)議次年在牛津大學(xué)又召開了同樣主題的第二界Gordon 研究會(huì)議1997 年美國國家科學(xué)院舉辦了第一屆綠色化學(xué)與工程會(huì)議展示了有關(guān)綠色化學(xué)的重大研究成果包括生物催化超臨界流體中的反應(yīng)流程和反應(yīng)器設(shè)計(jì)及2020 年技術(shù)展望等64 篇論文11 次年又召開了主題為綠色化學(xué)全球性展望的第二屆綠色化學(xué)與工程會(huì)議此次會(huì)議由美國化學(xué)學(xué)會(huì)主辦高度贊揚(yáng)

34、了在對環(huán)境友好的合成和過程開發(fā)中所取得的重大成果同時(shí)提出了綠色化學(xué)在國際上引起的廣泛興趣1997 年由美國國家實(shí)驗(yàn)室大學(xué)和企業(yè)聯(lián)合成立了綠色化學(xué)院美國化學(xué)會(huì)成立了綠色化學(xué)研究所1998 年8 月舉辦的第三次Gordon 研究會(huì)議決定今后將聯(lián)合世界各國每年召開一次并出版了綠色化學(xué)論文集同年綠色化學(xué)的國際性活動(dòng)也舉辦了不少1998 年2 月召開了經(jīng)濟(jì)發(fā)展和合作治理危險(xiǎn)顧問小組會(huì)議會(huì)上美國環(huán)保局提出了四項(xiàng)革新性活動(dòng)其中一項(xiàng)即是綠色化學(xué)要求與會(huì)的國家盡量減少損失而達(dá)到防止污染的重大突破顧問小組表示全力支持意大利日本墨西哥美國德國等國的與會(huì)者積極支持1998 年8 月在意大利召開了第二次會(huì)議提出了近期亟

35、待解決的有關(guān)問題同年11月份召開了第四次會(huì)議與會(huì)者對可持續(xù)發(fā)展表示濃厚興趣對綠色化學(xué)前景進(jìn)行了展望參加會(huì)議的有來自10 個(gè)國家的40 多名代表為了推動(dòng)綠色化學(xué)更好地發(fā)展有效利用資源致力于綠色化學(xué)的研究和教育來自工商界科研所國家實(shí)驗(yàn)室政府機(jī)構(gòu)的代表成立綠色化學(xué)所研究環(huán)境友好的化學(xué)過程和推廣綠色化學(xué)的教育。2.3 高潮階段1999 年綠色化學(xué)發(fā)展到1999 年達(dá)到了世界性發(fā)展的階段首先誕生了世界上第一本英文國際雜志Green Chemistry 同時(shí)還在Internet 上建立了綠色化學(xué)網(wǎng)站例如美國化學(xué)會(huì)的綠色在英國牛津多次召開在歐洲掀起了綠色化學(xué)的浪潮英國出版了第一本綠色化學(xué)專著Theory a

36、ndApplication of Green Chemistry 1999 年6 月29 日7 月1 日美國的第三屆綠色化學(xué)和工程會(huì)議舉辦主題是向工業(yè)進(jìn)軍討論在現(xiàn)代工業(yè)如何有效利用資源應(yīng)用綠色化學(xué)科研成果等問題8 月美國化學(xué)會(huì)召開國際性專題會(huì)議如何利用再生資源研究從可再生資源中再生化學(xué)物質(zhì)的途徑同年的6 月28 日在英國倫敦舉辦生態(tài)設(shè)計(jì)及維持發(fā)展會(huì)議與會(huì)70 多名代表討論了生物化學(xué)設(shè)計(jì)的有關(guān)問題7 月12 13 日召開可持續(xù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)會(huì)議其間美國日本也召開了不少會(huì)議來研究綠色化學(xué)的不同問題值得一提的是澳大利亞皇家化學(xué)研究所RACI 于1999 年也設(shè)立綠色化學(xué)化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)此獎(jiǎng)項(xiàng)旨在推動(dòng)綠色化學(xué)在澳

37、洲的發(fā)展獎(jiǎng)勵(lì)為防止環(huán)境污染而研制的各種易推廣的化學(xué)革新及改進(jìn)表彰為綠色化學(xué)教育的推廣作出重大貢獻(xiàn)的單位和個(gè)人其重點(diǎn)是1 更新合成路線提倡使用生物催化光化學(xué)過程仿生合成及無毒原料等2 更新反應(yīng)條件以降低對人類健康和環(huán)境的危害鼓勵(lì)使用無毒或低毒的溶劑提高反應(yīng)選擇性減少廢棄物的產(chǎn)生與排放3 設(shè)計(jì)更安全的化學(xué)產(chǎn)品下設(shè)三個(gè)獎(jiǎng)項(xiàng)科研技術(shù)獎(jiǎng)小型企業(yè)獎(jiǎng)及綠色化學(xué)教育獎(jiǎng)10 現(xiàn)已頒發(fā)兩屆1999 年的得主是健康科學(xué)與工業(yè)有機(jī)研究所的Chris Strauss 教授2000 年授予給Kennedy 教授2000 年美國化學(xué)會(huì)出版了第一本綠色化學(xué)教材書旨在推動(dòng)綠色化學(xué)教育的發(fā)展1 月在Monash 大學(xué)成立澳大利亞

38、研究協(xié)會(huì)專門研究中心該中心由Monash 大學(xué)和聯(lián)邦政府共同贊助是為了形成國際公認(rèn)的綠色化學(xué)研究中心可持續(xù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)第五屆會(huì)議在德國舉行美國化學(xué)會(huì)在2000 年召開了幾次國際性會(huì)議6 月1821 日舉行綠色化學(xué)研討會(huì)是美國化學(xué)會(huì)新英國區(qū)的第一次會(huì)議8 月2024 日召開清潔溶劑專題研究會(huì)也舉辦了第219 屆美國化學(xué)會(huì)國際會(huì)議而首屆英國綠色化學(xué)獎(jiǎng)在2000 年度成功完成頒獎(jiǎng)儀式此獎(jiǎng)項(xiàng)由英國皇家化學(xué)會(huì)(RSC) Salter 公司Jerwood 基地工商部環(huán)境部聯(lián)合贊助意在鼓勵(lì)更多的人投身于綠色化學(xué)研究工作推廣工業(yè)界的最新發(fā)展成果每年將有三項(xiàng)獎(jiǎng)項(xiàng)產(chǎn)生Jerwood Salter¢s 環(huán)境獎(jiǎng)

39、用來獎(jiǎng)勵(lì)年齡低于40 歲的科研人員特別是那些和工業(yè)界有合作的工作人員獎(jiǎng)金為10000英磅Salters 公司和Jerwood 基地共同贊助工業(yè)獎(jiǎng)及小型企業(yè)獎(jiǎng)將會(huì)獲得獎(jiǎng)品和證書2000年度授予Imperial 大學(xué)的Chris Braddock “Jerwood Salters 環(huán)境獎(jiǎng)” Dystar 英國有限公司和工業(yè)共聚物生產(chǎn)公司分別獲得首屆工業(yè)獎(jiǎng)和小型企業(yè)獎(jiǎng)11。2001 年英國皇家學(xué)會(huì)召開綠色化學(xué)可持續(xù)產(chǎn)品和過程會(huì)議由英國皇家學(xué)會(huì)主辦綠色化學(xué)網(wǎng)站化工研究所及歐洲化學(xué)聯(lián)盟協(xié)力于3 月3 6 日在Wals Swansea 大學(xué)舉行1次會(huì)議涵蓋了化學(xué)和化學(xué)工程的重要前沿包括綠色化學(xué)清潔工藝污染最小化減少危險(xiǎn)物及反應(yīng)等很多內(nèi)容1 月10 13 日在印度Delhi 大學(xué)化學(xué)系主辦了綠色化學(xué)國際研討會(huì)提出了當(dāng)前化學(xué)家所面臨的挑戰(zhàn)展示了綠色化學(xué)的最新成