美国总统绿色化学挑战奖近十年获奖回顾与启示

Ｈａｒｐｉｎ（无毒性蛋白质）技术，用于激 ２００１ ＥＤＥＮ生物子公司
发植物自然产生防御系统，抗病虫害
２００２ ＳＣ ＦＩｕｉｄｓ公司
超Ｉ临界ｃ（）２，用于半导体工业中光致 抗蚀剂的去除技术
２００３ Ａｇｒａ Ｑｕｅｓｔ公司
开发出第一个广谱生物杀菌剂Ｓｅｒｅ— ｎａｄｅ，对鱼类、鹌鹑、蜜蜂、蚯蚓等物种 无毒
回顾［１，３—８］ 美国“总统绿色化学挑战奖”设立以来，一直朝着 推动化学的绿色化目标不懈努力。以下将１９９９年以 来更新合成路线奖（Ａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅ Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ Ｐａｔｈｗａｙｓ Ａｗａｒｄ）、改进溶剂和反应条件奖（Ａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅ Ｓｏｌｖｅｎｔｓ
万方数据
ａｎｄ Ｒｅａｃｔｉｏｎ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ Ａｗａｒｄ）、设计更安全化学品 奖（Ｄｅｓｉｇｎｉｎｇ Ｓａｆｅｒ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ａｗａｒｄ）、绿色化学学术 奖（Ｇｒｅｅｎ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ Ａｃａｄｅｍｉｃ Ａｗａｒｄ）、小企业奖 （Ｓｍａｌｌ Ｂｕｓｉｎｅｓｓ Ａｗａｒｄ）的获奖情况做简要回顾。 ２．１ 近十年更新合成路线奖获奖情况（见表１）
关键词 总统绿色化学挑战奖 美国 绿色化工 合成路线 反应条件
美国“总统绿色化学挑战奖”（Ｐｒｅｓｉｄｅｎｔｉａｌ Ｇｒｅｅｎ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ Ｃｈａｌｌｅｎｇｅ Ａｗａｒｄｓ）由美国政府于 １９９５年３月１６日宣布设立，并于１９９６年在华盛顿 国家科学院颁发了第一届奖项。这是世界上首次由 一个国家的政府出台，以奖励在创建“更清洁、更经 济、更美好”的化学工业中获得重大突破的个人、团 体和组织的奖励政策。美国“总统绿色化学挑战奖” 共设５个奖项，即更新合成路线奖、改进溶剂和反应 条件奖、设计更安全化学品奖、绿色化学学术奖和小 企业奖，目的是采用将美国环保署与化学工业部门 作为环境保护的合作伙伴的新模式来加强污染的防 治和建立工业生态的平衡［１］。 １ 美国“总统绿色化学挑战奖＂评选标准
万方数据
２００９年第５期
化学教育
·７７·
年份
获奖单位
２００７ ＮｏｖａＳｔｅｒｉｌｉｓ公司
２００８ ＳｉＧＮａ化学公司
续表
获奖原因
开发了使用超临界００２，环境友好的 医用杀菌技术 开发新型稳定的碱会属合成工艺，既 降低ｒ直接使用活性金属的风险和 成本，同时还维持厂碱金属的有效性
３启示——化学的绿色化方向
２００７
俄勒闪州立大学、 Ｆｏｒｅｓｔ、
Ｈｅｒｃｕｌｅｓ公司
２００８ Ｂａｔｔｅｌｌｅ研究所
开发了用８一氨基酸制备Ｊａｎｕｖｉａ的活 性成分的新颖的合成路线，总产率提 高厂近５０％
开发了环境友好的木材加工黏合剂。 并获得商业应用，町替代有毒ｕＦ树 脂
成功开发生物基调色剂并实现商业 化生产
２．２近十年改进溶剂和反应条件奖获奖情况｛见表２）
２．５近十年小企业奖获奖情况（见表５）
表５近十年小企业奖获奖情况一览裹
年份
获奖单位
获奖原因
１９９９
Ｂｉｏｆｉｎｅ公司
开发了废纤维索转化为乙酰丙胺新 技术，用于处理造纸废物、垃圾、废 纸、产率可达７０％～９０％
２０００
Ｒｅｖｌｏｎ公司
发明Ｅｎｂｉｒｏｇｌｕｖ玻璃印花技术。原料 不含重金属，成分有生物降解性，产 品美观耐用
２００３ 布鲁克林理工大学
开发出脂肪酶催化聚酯合成反应的 通用生物催化剂。无需反应物侧链保 护剂。反应更为顺畅
２００４ 乔治亚州技术学院源自开发了联结反应与分离的友好可调 溶剂，通过循环利用使废物排放最小 化，具有工业化前景
２００５
Ａｌａｂａｍａ大学的 Ｒｏｇｅｒｓ教授
建立一种用离子液体溶解和处理纤 维素制备新型材料的“平台策略”
美国“总统绿色化学挑战奖”由来自美国政府、 环保局、国家科学院、美国化学会、美国国家基金委 员会等世界级水平的专家评选产生，每年评选一次， 评选结果在国家科学院公布并举行颁奖仪式。评选 主要依据以下标准ｆ２］：一是获提名的技术必须是绿色 化学计划中的项目；二是技术必须有益于人体健康和 环境保护；三是技术能够被大量的化学生产厂商、产品 用户和社会广泛使用；四是技术具有创新性和科学性。 评审小组依据上述标准，对提名的技术进行评定。申 请单位列出技术的特点有助于专家的评定并增加获奖 的可能性，这些特征包括：提名技术同现有技术的比 较、毒性数据、减少危险物的数量、在商业中的应用范 围以及其他有益于人体健康和环境保护的数据等。 ２美国“总统绿色化学挑战奖”近十年获奖
表１近＋年更新合成路线奖获奖情况一览表
年份
获奖单位
获奖原阂
１９９９
Ｌｉｌｌｙ实验室
抗痉挛药新工艺．采用生物酶作催化 剂，避免大量溶剂的使用和污染物的 产生
抗病毒药新工艺，将反应物和中间产 ２０００ Ｒｏｃｈｅ Ｃｏｌｏｒａｄｏ公司 物数肇从２２种降低至１１种，气体排
放减少６６％
２００１
Ｂａｙｅｒ和 Ｂａｙｅｒ ＡＧ公司
可生物降解的螫合剂——氨基二琥 珀酸盐，１００％无废物释放，用作助洗 剂、漂白稳定剂、肥料添加剂
２００２
Ｐｆｉｚｅｒ公司
开发了合成Ｓｅｒｔｒａｌｉｎｅ（重要药物 Ｚｏｌｏｆｔ的有效成分）的新工艺，减少污 染，提高了工人的安全性
２００３
南方化学公司
开发“绿色催化”新工艺．用金属直接 制备固体金属氧化物催化剂，消除了 硝酸盐废料和Ｎ（Ｘ的排放
这样一个信息——绿色化学是有效的，也是有益的。 我国是染料、颜料、医药、农药、涂料、油墨、助
剂、中间化学品等许多化工产品的重要生产基地，但 由于我国化学工业还未能完全摆脱粗放型的经济增 长方式，以及技术状况的相对落后，带来的资源浪费 和环境污染等问题，一定程度上制约了我国经济、社 会的可持续发展。我国政府非常重视绿色化工技术 的开发与应用，国家化学工业“十一五”规划重点开 发的６个项目中，就有４项为绿色化工技术，这也反 映出绿色化学将是未来我国化学工业发展的必然选 择。
从对美国“总统绿色化学挑战奖”获奖回顾我们 可以看到，获奖项目中有８０％以上与绿色化工有 关，这充分表明发展绿色化工在化学工业中占有头 等重要的地位。通过对获奖项目的分析还显示出生 物技术、原子经济性反应、新型催化剂、无溶剂体系 或绿色溶剂、膜技术等将成为绿色化工的关键技术， 可再生原料也是实现绿色化工可持续发展的重要因 素。绿色化工从原理和方法上给传统的化学工业带 来了革命性的变化，新的绿色化学品正朝着对人身 健康、社区安全和生态环境无害化的方向发展。正 如美国化学会主席Ｅｄ Ｗａｓｓｅｒｍａｎ在１９９９年“总统 绿色化学挑战奖”颁奖典礼上指出的那样，获奖成就 只是绿色化学运动发展的缩影，但它向人类发出了
２００１ ＰＰＧ工业集团
把阳离子电沉积油漆用于汽车工业，用 钇代替铅、铬、镍，抗腐蚀性强
２００２
ＣＳＩ公司
采用环境友好的碱式四元铜盐替代有 毒害性的铬砷合剂作为木材防腐剂
２００３
Ｓｈａｗ公司
开发了聚烯烃方块地毡。产品更易同收 利用，可取代ＰＶＣ和酞酸酯增塑剂
２００４
Ｅｎｇｅｌｈａｒｄ公司
开发了优质环保的有机颜料Ｒｉｇｈｔｆｉｔ， 成本低廉。附加值高
·７６·
化学教育
２００９年第５期
裹２近＋年改进溶剂和反应条件奖获奖情况一览表
年份
获奖单位
获奖原因
１９９９ Ｎａｃ｜ｏ公司
开发带电聚丙烯酰胺的水基生产过程，用 于废水处理除去悬浮【司体及污染物
Ｂａｙｅｒ和
开发了两组分水性多羟基化合物涂膜技
２０００
Ｐｉｔｔｓｂｕｒｇｈ公司 术，性能优良、环境友好
利用果胶裂解酶进行棉纤维润湿脱脂工 ２００１ Ｎｏｖｏｚｙｍｅｓ公司
纸的效率
２００５ ＢＡＳＦ公司
开发了一种紫外光可同化的、单组分、低 挥发惟有机物的汽车修补底漆
２００６ Ｃｏｄｅｘｉｓ公司
研发了一条基于酶催化的新途径，极大改 善了用于合成Ｌｉｐｉｔｏｒ的关键构件分子的 生产过程
２００７
ＨＴＩ公司
２００８ Ｎａｌｃｏ公司
开发了用选择性纳米催化技术直接合成 双氧水的合成路线，不产生任何有毒废料 开发出３Ｄ ＴＲＡＳＡＲ冷却水处理技术，减 少污染，节约用水
２．３近十年设计更安全化学品奖获奖情况（见表３）
裹３近十年设计更安全化学品奖获奖情况一览表
年份
获奖单位
获奖原因
Ｄｏｗ Ａｇｒｏｓｃｉｅｎｃｅｓ 开发了Ｓｐｉｎｏｓａｄ高选择性、环境友好杀 １９９９
公司
虫剂，对毛虫、苍蝇有害，而不影响益虫
２０００
Ｄｏｗ Ａｇｒｏｓｃｉｅｎｃｅｓ 公司
开发ｈｅｘａｆｌｕｍ白蚁诱饵，抑制昆虫角 质素合成，使其在脱皮时死亡，为低害 杀虫剂
艺．町使纺织厂节水３０％一５０％
２００２
Ｃａｒｇｉｌｌ Ｄｏｗ ＬＬＣ公司
开发了一种聚乳酸的绿色生产工艺。产率 高，不使用有机溶剂
２００３
杜邦公司
开发了用从玉米中提取的葡萄糖生产１，３ 一丙二醇的新工艺，对聚合物和其他化学 品生产极具吸引力
开发了一种新型的促进纸张循环利用的 ２００４ Ｂｕｃｋｍａｎ实验室 Ｏｐｔｉｍｙｚｅ技术．提高了纸制品的质量和造
哥伦比亚大学Ｇａｌｅｎ 从天然丙三醇合成出生物基的丙二 ２００６
Ｊ．Ｓｕｐｐｅｓ教授 醇和合成聚羟基化合物的单体
德州大学Ｍｉｃｈａｅｌ 发展了具有完善原子经济性和选择 ２００７
Ｊ．Ｋｒｉｓｃｈｅ教授 性的以氢为媒介的Ｃ—Ｃ键构建方法
２００８
密歇根州立大学
研制硼酸酯绿色生产工艺．实现了高 效、高收率的转化，不使用溶剂，属于 清洁反应
参考文献
［１］吴玉龙．现代化工，２００４，（１）：８ ［２］文思．中国科技奖励。２００６，（５）：７４ ［３３朱曾惠．国际化工信息，２００３，（８）：１—４ ［４３汪朝阳．当代化工，２００５，（２）：４５—４８ ［５］吴树新。沈玉龙．现代化工，２００５，（７）：６２—６７ ［６３沈玉龙，刘长虹．现代化工，２００６，（７）：６１—６４ ［７］叶君。赵星飞．化工进展，２００７，（９）：１３５９—１３６０ ［８］ ２００８美国总统绿色化学奖出炉．ｈｔｔｐ：／／ｐｒｅｓｓ．ｉｄｏｉｃａｎ．ｃｏｍ．
２０００ Ｓｃｒｉｐｐｓ研究所
开发了不町逆的酶催化的酯转化反 应．用于药品生产
２００ｌ
Ｔｕｌａｎｅ 大学李朝军教授
２００２ Ｐｉｔｔｓｂｕｒｇｈ大学
发展了“准自然”催化作用，开发在空 气和水中应用的过渡金属催化剂，用 于以水为溶剂的多种合成反应 建立一种简单模式来筛选能以低压 ＣＡ）２做溶剂的有机物质，从而拓宽 Ｃ０２的应用领域
２００５
Ａｒｃｈｅｒ Ｄａｎｉｅｌｓ Ｍｉｄｌａｎｄ公司
开发了一种非挥发性、反应活性的聚结 剂，大大降低了乳胶涂料挥发性的有机 物含量
２００６
ＳＣＪ公司
研发出Ｇｒｅｅｎｌｉｓｔ系统，用来评估其产 品中各成分对环境和人类健康的影响， 并用于指导消费品配方的改进
２００７
Ｃａｒｇｉｌｌ公司
开发了ＢＩ（）Ｈ多羟基化合物，可节约２３％ 的能源消耗，减少３６％的０晓排放
２００４
ＢＭＳ公司
开发“通过植物细胞发酵与提取制备 的绿色合成”工艺，符合可持续发展 的要求
ＡＤＭ和Ｎｏｖｏｚｙｍｅｓ公司的酶催化酯
ＡＤＭ和Ｎｏｖｏｚｙｍｅｓ 交换技术生产低游离脂肪酸油脂； ２００５
公司；Ｍｅｒｃｋ公司 Ｍｅｒｃｋ公司重新设计高效立体选择性
合成药物Ｅｍｅｎｄ的活性成分
２００６
Ｍｅｒｃｋ公司
２００９年第５期
化学教育
·７５·
美国“总统绿色化学挑战奖＂近十年获奖回顾与启示
闫蒙钢１ 朱小丽１ 张占丽２
（１．安徽师范大学化学与材料科学学院化学教育研究所芜湖２４１０００； ２．安徽阜阳市临泉县第二中学２３６４００）
摘 要 在介绍美国“总统绿色化学挑战奖”评选标准的基础上，通过列表统计的形式回顾了 １９９９年至２００８年以来更新合成路线奖、改进溶剂和反应条件奖、设计更安全化学品奖、绿色化学学 术奖和小企业奖的获奖情况，并分析得出发展绿色化工在化学工业中占有头等重要地位的认识，提 出绿色化工将是未来我国化学工业发展的必然选择。
２００４
Ｊｅｎｅｉｌ生物表面 活性剂公司
开发了天然低毒的合成表面活性剂 替代品：鼠李糖脂生物表面活性剂
２００５ Ｍｅｔａｂｏｌｉｘ公司
成功利用牛物技术合成天然塑料，应 用广泛、环境友好、高性能
开发了一种更安全的化学品处理系 ２００６ Ａｒｋｏｎ和Ｎｕｐｒｏ公司 统，从而消除ｒ危险溶剂的使用，减
少了溶剂挥发和爆炸的【Ｊ『能性
Ｄｏｗ Ａｇｒｏｓｃｉｅｎｃｅｓ 研发成功第二代多杀菌素Ｓｐｉｎｅｔｏｒａｍ， ２００８
公司
低毒，对环境的影响小
２．４近十年绿色化学学术奖获奖情况（见表４）
裹４近＋年绿色化学学术奖获奖情况一览表
年份
获奖单位
获奖原阕
１９９９
Ｃａｒｎｅｇｉｅ Ｍｅｌｌｏｎ 大学
发展了一系列Ｆｅ（Ⅲ）配佗化合物，增 强ＨｚＯｚ的氧化能力，低温下町活化 Ｈ２（）２用以漂白木浆