提高原子经济性

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有机合成中的原子经济性

光气(Phosgene)，又称碳酰氯，是一种重要的有机中间体，主要用于生产聚氨酯的基本原料异氰酸酯。
CH3 NCO
NCO
甲苯二异氰酸酯 TDI; Toluene diisocyanate
氢氰酸同样主要用于生产聚合物的单体如甲基丙烯酸系列产品、已二腈等重要有机化工原料。
惨痛的博帕尔毒气事件: MIC Methyl isocynate
产率（％）＝（产物的质量/理论产量）×100
Diels-Alder反应:
+
原子利用率：
[ 82 /（28+54）] ×100% = 100%
D-A反应亦称双烯合成（diene synthesis), 是制备环状化合物应用最广泛的合成方法之一，也是形成碳碳键的重要方法。
D-A反应是一个原子经济性的反应
取代反应：
例：卤代烷的亲核取代反应：
RCl + NaOH
ROH + NaCl
通式： A-B＋C-D → A-C＋B-D
原子利用率不高。
例：有机铜试剂能与多种类型的卤代烃及磺酸酯反应，获得高产率的取代产物：
I + (CH3)2CuLi
例： F-C酰基化反应：
O +
Cl
AlCl3
原子利用率31.7%。
2 绿色化学
1. 化学反应中的新概念－原子经济反应美国Stanford大学的B. M. Trost教授1991年首次提出反应的 “原子经济性”(Atom Economy)概念，并获得1998年美国“总统绿色化学挑战奖”。
A + B→C + D
主产物副产物
E ＋F→C
原子经济性或原子利用率（％）＝（被利用原子的质量/ 反应中所使用的全部反应物分子的质量）×100

有机合成中的原子经济性-精品文档

Diels-Alder反应:
+
原子利用率： [ 82 /（28+54）] ×100% = 100%
D-A反应亦称双烯合成（diene synthesis), 是制备环状化合物应用最广泛的合成方法之一，也是形成碳碳键的重要方法。 D-A反应是一个原子经济性的反应
例1.
+
N O 2
N O 2 8 5 % H
2、有机合成中常见反应的原子经济性
加成反应：
例：烯烃的催化加氢： CH3CH=CH2 + H2
Ni
CH3CH2CH3
可用通式表示为： A ＋ B → C 原子利用率达到100％例： Michael(迈克尔)反应:
O O O C H 2 5 O C H O 2 5 O O C H 2 5 O
+
O C H 2 5 O
原子利用率31.7%。例： F-C酰基化反应：
O O + C l A l C l 3 + H C l
原子利用率41.4%。
消除反应：
例：季铵碱的热消除反应：
N
O H
+ N
+H O 2
原子利用率35.3%。
N O 2 N
N O 2
+
N
O + H 2
O H
O N 2 N O 2
O N 2
N O 2
原子利用率75.6%。
2
绿色化学
1. 化学反应中的新概念－原子经济反应
美国Stanford大学的B. M. Trost教授1991年首次提出反应的 “原子经济性”(Atom Economy)概念，并获得2019年美国“总统绿色化学挑战奖”。

绿色化学的十二条原则

（2）在无毒无害的反应条件下进行；
Hale Waihona Puke （3）具有“原子经济性”，即反应具有高选择性，极少副产品，甚至实现零排放；（4）产品应是对环境友好的；
（5）满足“物美价廉”的传统标准。
绿色化学技术
不对称催化技术
相转移催化技术
酶催化技术
电化学合成技术
改变化学反应的溶剂
离子液体
超临界流体技术
水溶液反应
溶剂的固定、无溶剂化学反应
9.采用高选择性催化剂：尽量使用选择性高的催化剂，而不是提高反应物的配料比;
10.产物应设计为发挥完作用后可分解为无毒降解产物：设计化学产品时，应考虑当该物质完成自己的功能后，不再滞留于环境中，而可降解为无毒的产品;
11.应进一步发展分析技术对污染物实行在线监测和控制：分析方法也需要进一步研究开发，使之能做到实时、现场监控，以防有害物质的形成;
绿色化学的十二条原则
1.防止污染优于污染治理：防止废物的产生而不是产生后再来处理；
2.提高原子经济性：合成方法应设计成能将所有的起始物质嵌入到最终产物中；
3.尽量减少化学合成中的有毒原料、产物：只要可能，反应中使用和生成的物质应对人类健康和环境无毒或毒性很小；
4.设计安全的化学品：设计的化学产品应在保护原有功效的同时尽量使其无毒或毒性很小；
原子利用率=预期产物的分子量×100%
反应物质的原子量总和
原子利用率越高，反应产生的废弃物越少，对环境造成的污染也越少。
超临界二氧化碳
具有无毒，不可燃，价廉等优点，已得到了广泛应用。
溶解能力可通过控制压力来调节，因而有可能提高某些反应的选择性。
具有很好的惰性，以它作为氧化反应的溶剂非常理想。
超临界状态容易达到，设备投资不高。

化学合成反应中的原子经济性

化学合成反应中的原子经济性化学合成反应是一种实现化学转化的方法，它通过改变原子之间的化学键来合成新的化合物。

在这个过程中，了解和优化反应的原子经济性至关重要。

原子经济性是指合成所需的原料中有多少原子被转化为最终产品中的原子的比例。

更高的原子经济性可以有效减少废物的产生，降低能源和资源消耗，并提高化学合成过程的可持续性。

1. 原子经济性的意义原子经济性在可持续发展的背景下显得尤为重要。

传统的合成方法通常会生成大量废弃物和副产物，这些废物不仅对环境造成污染，而且浪费了有限的资源。

提高原子经济性意味着最大限度地利用原料中的原子，减少废物产生，并减少对有限资源的消耗。

2. 原子经济性的计算方法计算原子经济性可以通过以下公式进行：原子经济性 = （所用原子总量 - 产物中未利用原子总量）/ 所用原子总量 × 100%其中，所用原子总量是指反应中所用的所有原子的总数，产物中未利用原子总量是指最终产物中未利用的原子的总数。

3. 提高原子经济性的方法实现高原子经济性的关键在于设计合成路线和选择合适的反应条件。

以下是几种常见的提高原子经济性的方法：(1) 原子经济性高的反应路线设计：在化学合成中，经常存在多种反应途径可以得到同一种目标产物。

选择原子经济性更高的反应途径，能够减少废物产生，提高反应的效率。

例如，在合成有机化合物中，选择直接烷基化反应而不是还原和烷基化两步反应路线。

(2) 原子经济性高的催化剂选择：合适的催化剂可以显著提高反应的原子经济性。

催化剂能够降低反应的活化能，使得反应更加高效。

选择催化剂时要考虑其催化活性和选择性，以确保高转化率和高产率。

(3) 废物再利用：通过合适的工艺设计和技术创新，可以将废物转化为有用的物质或再次参与反应，从而提高原子经济性。

例如，利用废物热能进行其他反应，或者将废物中的有机物进行再利用，减少资源浪费。

4. 原子经济性的案例在实际化学合成中，已经有许多成功的案例展示了原子经济性的重要性和实现方法。

原子经济概念内容

原子经济概念及其应用原子经济概念是指充分利用原子经济性，在原料、能源、产品、催化剂及废弃物等方面实现资源的高效利用，降低对环境的负面影响，并实现可持续发展。

本文将介绍原子经济概念在原料、能源、产品、催化剂和废弃物利用等方面的内容。

原料的利用原子经济在原料利用方面强调对原料的选择、加工和配置的高效性和经济性。

为实现原子经济的最大化，应采用具有高效原子经济性的原料，如再生资源、生物质资源等；同时，还需优化原料加工和配置的技术路线，提高原料的利用率和附加值。

能源的利用原子经济在能源利用方面关注能量的产生、传递和利用方式。

应选择高效、环保的能源，如可再生能源、清洁能源等；同时，采用先进的能源传递技术和设备，提高能源利用效率，降低能源消耗和环境污染。

产品的利用原子经济在产品利用方面强调产品的设计、生产和应用过程中实现资源的高效利用。

应采用具有高附加值、可循环利用的产品设计方案；同时，采用绿色生产技术和设备，提高产品质量和生产效率，并实现产品的全生命周期管理，降低产品对环境的负面影响。

催化剂的利用原子经济在催化剂利用方面关注催化剂的选择、制备和使用。

应选择具有高效催化性能、低成本及可重复利用的催化剂；同时，优化催化剂制备工艺，提高催化剂的活性和稳定性，并探索新型催化剂及其反应机理，拓展催化剂的应用领域。

废弃物的利用原子经济在废弃物利用方面强调对废弃物进行减量化、资源化和无害化处理。

首先应采取有效措施实现废弃物的减量化，如采用绿色设计、清洁生产等；同时，积极开展废弃物的资源化利用研究，如能源化、材料化等；最后，关注废弃物的无害化处理，选择环境友好的处理技术和设备，避免废弃物对环境和人类健康造成危害。

总结原子经济概念强调在原料、能源、产品、催化剂和废弃物等方面实现资源的高效利用，降低对环境的负面影响，并实现可持续发展。

在工业、农业和环境领域中，原子经济概念具有重要的应用价值。

为实现原子经济的最大化，需要不断优化技术路线、加强研发创新、推动产业升级，提升资源利用效率和附加值，为可持续发展作出积极贡献。

原子经济性在有机合成中的应用

原子经济性在有机合成中的应用随着现代科技的发展，原子经济性逐渐成为有机合成领域的热门话题。

原子经济性是指在化学反应中充分利用原子，提高反应的效率，减少废弃物的产生。

本文将探讨原子经济性在有机合成中的应用，并分析其对环境保护和可持续发展的意义。

1. 原子经济性在合成反应中的重要性在传统的有机合成中，常常需要大量的试剂和溶剂，从而产生大量的废弃物。

这些废弃物不仅对环境造成严重的污染，还带来了废弃物处理的问题。

原子经济性的概念的提出解决了这一问题，通过合理设计合成路线和催化剂的使用，可以最大限度地减少废弃物的生成，提高反应的效率。

2. 催化剂在有机合成中的应用催化剂是实现原子经济性的关键因素之一。

催化剂可以降低反应的活化能，加速反应速率，从而降低反应温度和压力，减少废弃物的生成。

常见的催化剂有金属催化剂、贵金属催化剂等。

以氧化亚铜为例，它在有机合成中广泛应用于不对称氧化反应中，可实现较高的催化活性和选择性。

3. 原子经济性与可持续发展原子经济性的应用不仅有效解决了废弃物处理的问题，还对可持续发展起到了积极的推动作用。

首先，原子经济性的提高减少了原材料和能源的浪费。

其次，原子经济性促使有机合成过程更加高效、环保，符合可持续发展的原则。

此外，原子经济性还可以降低合成成本，提高产品的竞争力。

4. 原子经济性与环境保护原子经济性的应用对环境保护具有重要意义。

传统的有机合成过程中产生的废弃物通常含有大量的有害物质，如重金属、有机溶剂等。

这些废弃物的排放对环境造成严重的污染和破坏。

而原子经济性的应用可以最大限度地减少废弃物的生成，降低环境的负荷，保护生态环境的可持续发展。

5. 原子经济性的挑战与前景尽管原子经济性在有机合成中的应用取得了显著的进展，但仍然面临着一些挑战。

其中一个挑战是如何设计更高效的催化剂，提高反应的选择性和活性。

另一个挑战是如何更好地控制反应条件，以实现最佳的原子经济性。

未来，随着科技的不断发展和创新，相信原子经济性在有机合成领域将有更广阔的前景。

绿色化学的十二条原则

绿色化学的十二条原则1. 防止污染优于污染治理：防止废物的产生而不是产生后再来处理；2. 提高原子经济性：合成方法应设计成能将所有的起始物质嵌入到最终产物中；3. 尽量减少化学合成中的有毒原料、产物：只要可能，反应中使用和生成的物质应对人类健康和环境无毒或毒性很小；4. 设计安全的化学品：设计的化学产品应在保护原有功效的同时尽量使其无毒或毒性很小；5. 使用无毒无害的溶剂和助剂：尽量不使用辅助性物质（如溶剂、分离试剂等），如果一定要用，也应使用无毒物质；6. 合理使用和节省能源，合成过程应在环境温度和压力下进行：能量消耗越小越好，应能为环境和经济方面的考虑所接受；7. 原料应该可再生而非耗尽：只要技术上和经济上可行，使用的原材料应是能再生的；8. 减少不必要的衍生化步骤：应尽量避免不必要的衍生过程（如基团的保护，物理与化学过程的临时性修改等）9. 采用高选择性催化剂：尽量使用选择性高的催化剂，而不是提高反应物的配料比;10. 产物应设计为发挥完作用后可分解为无毒降解产物：设计化学产品时，应考虑当该物质完成自己的功能后，不再滞留于环境中，而可降解为无毒的产品;11. 应进一步发展分析技术对污染物实行在线监测和控制：分析方法也需要进一步研究开发，使之能做到实时、现场监控，以防有害物质的形成;12. 减少使用易燃易爆物质，降低事故隐患：化学过程中使用的物质或物质的形态，应考虑尽量减少实验事故的潜在危险，如气体释放、爆炸和着火等。

原子经济性原子经济性(atomeconomy),即原料分子中究竟有百分之几的原子转化成了产物。

原子经济性的概念是1991年美国著名有机化学家Trost提出的，他以原子利用率衡量反应的原子性。

原子利用率= 预期产物的分子量×100%反应物质的原子量总和原子利用率越高，反应产生的废弃物越少，对环境造成的污染也越少。

超临界二氧化碳具有无毒，不可燃，价廉等优点，已得到了广泛应用。

药物合成试题及答案

药物合成试题及答案1. 什么是药物合成？药物合成是指利用化学方法，从简单的原料出发，通过一系列化学反应合成具有生物活性的化合物的过程。

2. 药物合成中常用的反应类型有哪些？药物合成中常用的反应类型包括：加成反应、取代反应、消除反应、重排反应、氧化还原反应等。

3. 请列举至少三种药物合成中常用的催化剂。

药物合成中常用的催化剂包括：酸催化剂、碱催化剂、金属催化剂。

4. 描述药物合成过程中的保护基团的作用。

保护基团在药物合成过程中用于保护某些敏感的官能团，防止它们在合成过程中被破坏，待合成完成后再去除保护基团，恢复官能团的活性。

5. 药物合成中如何控制反应的立体化学？控制反应的立体化学通常通过使用手性催化剂、手性辅助剂或手性起始物料来实现，以确保最终产物具有正确的立体构型。

6. 药物合成中的反应条件对产物的影响是什么？反应条件，如温度、压力、溶剂和反应时间，都会影响反应速率、产物的选择性和产率。

7. 请解释药物合成中的“一锅法”合成。

“一锅法”合成是指在一个反应容器中，通过一系列连续的反应步骤，直接从原料合成目标化合物的方法。

8. 药物合成中如何进行产物的纯化？产物的纯化通常通过结晶、蒸馏、柱色谱、萃取等方法实现，以去除副产物和杂质。

9. 药物合成中如何进行产物的鉴定？产物的鉴定通常通过核磁共振（NMR）、质谱（MS）、红外光谱（IR）、紫外-可见光谱（UV-Vis）等分析方法进行。

10. 药物合成中有哪些常见的副反应？常见的副反应包括：过度反应、副反应生成、副产物形成、反应选择性差等。

11. 药物合成中如何提高反应的原子经济性？提高反应的原子经济性可以通过使用原子利用率高的合成方法、减少副反应、循环利用原料和溶剂等方法实现。

12. 药物合成中如何评估合成路径的效率？评估合成路径的效率通常通过计算合成路径的步骤数、总产率、原子经济性和环境影响等因素来实现。

13. 请列举至少三种药物合成中常用的溶剂。

药物合成中常用的溶剂包括：水、甲醇、二氯甲烷。

化学合成中的原子经济性研究

化学合成中的原子经济性研究化学合成作为一种重要的科学技术手段，广泛应用于药物研发、材料合成、能源开发等领域。

然而，传统的化学合成过程通常存在较高的废物生成率，浪费了大量的原材料和能源资源，同时也对环境造成了不可忽视的影响。

因此，研究如何提高化学合成的原子经济性成为了当今化学领域的热点之一。

原子经济性，即反应中所用的原子与最终产品中所包含的原子的比例。

在理想情况下，每个反应所用的原子都完全被转化为有效产物，形成零废物排放。

然而，由于反应条件、反应途径和催化剂等种种限制，实际中的化学反应往往无法达到完全的原子经济性。

提高化学合成的原子经济性需要从多个方面进行研究和优化。

首先，选择合适的合成路径和方法非常重要。

优化反应途径，减少或消除中间产物的生成，可以有效地提高原子经济性。

例如，直接合成方法可以避免一些复杂的中间步骤，从而减少了浪费和废物的生成。

同时，选择高效催化剂也可以促进反应的进行，降低副产物的生成。

其次，催化剂在化学合成中扮演着重要的角色。

有机催化剂、金属催化剂和生物催化剂等不同类型的催化剂可以通过不同的机制实现反应的加速和选择性控制。

在催化剂的选择和设计中，应考虑到催化剂的活性、稳定性和可回收性等因素，以降低原料消耗和废物产生。

此外，反应条件的优化也是提高原子经济性的重要途径。

适当调整反应的温度、压力和溶剂等条件，可以改变反应的速率和产物分布，从而实现更高的原子利用率。

同时，绿色溶剂的使用和替代也可以减少对环境的污染。

另外，废物回收和再利用也是提高原子经济性的关键环节。

废物处理通常需要大量的能量和资源消耗，因此，研究废物的资源化利用方法具有重要意义。

通过有效的废物回收，可以将废物中的有用组分提取出来，进一步减少对原材料的需求，实现资源的循环利用。

综上所述，化学合成中的原子经济性研究是当今化学领域的重要课题。

通过选择合适的合成路径和方法，优化催化剂和反应条件，以及实现废物的回收和再利用，可以有效提高化学合成的原子经济性，实现资源的高效利用和环境的可持续发展。

《绿色化学》思考题及参考标准答案

第五章取之不尽用之不竭的可再生生物质资源 1.什么是生物质？生物质有哪些特点？生物质：由光合作用产生的所有生物有机体的总称，包括植物、农作物、林产物等。其中含有淀粉、纤维素、木质素等。特点：○1 可再生，储量丰富，○2. 大部分已高度氧化，作为化工原料可避免氧化步骤，○3 比矿物原料更清洁， ○4 季节性强，产量、质量不稳定，○5 需要大量土地。 2. 在我国农村发展沼气事业有什么重要意义？解决了部分农户的燃料问题，发酵后的沼液、沼渣，还是很好的有机肥料，同时人畜粪便经过发酵，许多寄生虫卵被消灭，环境效益也不错。 3.举出一种利用生物质资源生产有机化学品的例子。 ○1 生产乙酰丙酸，○2 生产己二酸，○3 用玉米制塑料，○4 用纤维素生产燃料酒精
大气污染○8 淡水资源污染○9 海洋污染○10垃圾围城—最严重的城市病 ○11核冬天(核污染) 2.绿色化学的定义、特点及其与环境化学和环境治理的区别。定义：绿色化学，又称环境无害化学、环境友好化学、清洁化学。它是利用化学原理和方法来减少或消除
对人类健康、社区安全、生态环境有害的反应原料、催化剂、溶剂和试剂、产物、副产物的使用和产生的
汽车尾气排放→光化学烟雾→使人生病对全球环境的影响：二氧化碳排放→温室效应→海平面升高，沿海地区被淹没：气候变化→影响人类健康。氟氯烃排放→臭氧层空洞→紫外线照射增加→皮肤癌等 3.如何避免物质的直接毒性？（1）选择无毒物质（2）选择官能团
○1 避免有毒官能团○2 对有毒官能团进行结构屏蔽 4.什么是间接中毒？如何避免间接中毒？间接中毒也称生物活化，是指物质在初始结构时并不具有毒性，但它进入人体后，会转化为有毒的物质，如致癌物质。 ○1 不使用具有生物活化途径的分子：强的亲电性或亲核性基团；不饱和键；其他分子结构特征 ○2 对可生物活性结构进行生物屏蔽 5.人体中毒的途径及其特点是什么？致毒途径有三种： ○1 接触致毒：皮肤接触、嘴接触、呼吸系统接触 ○2 生物吸收致毒：生物吸收是指生物系统内对有毒化学品吸收的能力及在生命系统内的分布. ○3 物质的固有毒性致毒：物质的固有毒性是指有毒化学物质引起正常细胞改变的性质，通常有分子的部分结构引起，这部分结构称为毒性载体 6.举例说明，在了解了有毒物质毒性机理后，进行分子修饰可大大降低其毒性。 ○1 麻痹与产额毒性例如：用普通脂肪族胺的 QSAR 预测出的毒性仅为其实测毒性的 1/84 ○2 利用结构修饰减轻超额毒性例如甲基丙烯酸羟乙酯，由于甲基的位阻对水生生物的毒性比丙烯酸乙酯低了许多，，但两物质有基本相同的商业用途。 ○3 染料，例如，在两性染料分子中加入一个羰基可降低其对鱼和水蚤的毒性。 7.由碳、硅元素的化学性质，试讨论用硅取代碳的可行性及硅取代物的优点。碳和硅:4A 族元素，化学性质上有相似性碳和硅都是 4 价元素，能形成四面体结构，能与碳形成稳定化学键有机硅化合物存在时间有限优点：有机硅化合物能降解和氧化代谢，（生物降解和非生物降解） 8.用辛醇-水分配系数表征有毒化学品毒性的一般准则是什么？对于表现出麻痹型毒性的非离子有机化合物 LogP<=5 其致死性和慢性毒性均会随脂溶性呈指数增加 LogP>5 时毒性随脂溶性指数减少，因此对生物活性降低 LogP5-8 时长期接触有害的这类非离子型有机物呈现慢性毒性 LogP>=8 时长期接触也表现不出毒性，因为此时水溶性很差，化学品变得没有生物活性 9.举例说明等电排置换是设计更加安全化学品的有效方法。对苍蝇有相似的毒性，氨基甲酸酯的硅取代等电排置换物，更易于降解，对环境危害小。

提高化学反应的原子经济性

1. 设计新的合成路线
布洛芬的合成就是很好的例子。布洛芬是许多止痛消炎药的主要成分，过去布洛芬的合成需6步反应才能得到产品。原子利用率只有40．04％。最近，法国BHC公司发明设计的新路线只需3反应即可得到产品布洛芬，原子利用率达77．44％。新方法减少了37％的废物排放。BHC公司也因此获得了 1997年度美国“总统绿色化学挑战奖”。
这一反应的原料全部转化为产品，反应的原子利用率达到100％，成为原子经济性反应。而且该方法原料成本低，消除了硫酸对环境的污染。2. 采用新 Nhomakorabea合成原料
两种合成路线分别为：
1. 设计新的合成路线
2. 采用新的合成原料
采用新的合成原料也是提高原子利用率的一种手段。例如，甲基丙烯酸甲酯的合成就是一个很好的例子。过去几十年来甲基丙烯酸甲酯主要用丙酮和氢氰酸原料合成，原子利用率仅有47％。最近开发了2价钯的有机膦配合物、质子酸及一种胺添加剂所组成的均相钯催化剂体系，将甲基乙炔在甲醇存在下于 60℃、6MPa、9．6min条件下羰基化，一步制得甲基丙烯酸甲酯(MMA)。

绿色化学与环境保护重点

名词解释：1 绿色化学：是利用化学原理和方法来减少或消除对人类健康或环境有害的反应原料、溶剂、试剂、产物和副产物的生产和应用，是一门从源头上减少或消除污染的化学。

2 原子经济性：高效的有机合成反应应最大限度的利用原料分子的每一个原子，使之全部结合到目标分子中，达到零排放。

3 理想合成：一种理想的（最终是实效的）合成是指用简单的、安全的、环境友好的、资源有效的操作，快速、定量的把价廉，易得的起始原料转化为天然或设计的目标分子。

4 可再生资源：指人类的生存周期的时间范围内容易再生的物质。

(被人类开发利用一次后，在一定时间通过天然或人工活动可以循环地自然生成、生长、繁衍，有的还可以不断增加储量的物质资源) 5 超临界流体：是指物质的温度和压力分别处在其临界温度和临界压力之上时的一种特殊的流体状态。

6 离子液体：在室温或室温附近温度下呈液态的完全由阴、阳离子构成的物质。

又称为：室温离子液体，室温熔融盐，有机离子液体等7 固体酸：一般认为是能够化学吸附碱性物质的固体，也可以理解为能够使碱性指示剂改变颜色的固体。

8 择形催化：因为分子筛结构中有均匀的小内孔，大多数催化活性中心位于孔道内部，当反应物和产物的分子大小与晶内孔道的孔径相接近时，催化反应的选择性常取决于分子与孔径的相对大小。

9 狭义固相反应：常指固体与固体间发生化学反应生成新固体产物的过程。

10 间接有机电合成：有机物的氧化（或还原）反应，仍采用氧化剂（或还原剂），用传统的化学方法进行，但氧化剂（或还原剂）在反应后以电化学方法（电解氧化或电解还原）再生后反复使用。

简答题：1 绿色化学研究内容：化学反应原料的绿色化(采用无毒、无害原料和可再生资源作原料，替代有毒的、对环境有害的、不可再生的原料来生产化学品)原子经济性反应和零排放(最大限度地利用原材料、最大限度地减少副产物、减少废物的排放或使此反应的副产物成为其他反应的原料)催化剂的绿色化(对环境无害的绿色催化剂取代对环境有害的催化剂)溶剂的绿色化(抛弃对环境有害的溶剂，采用对环境友好的绿色溶剂)产品的绿色化(生产的产品不对环境造成损害)2 绿色化学与环境治理的区别：绿色化学是从源头上防止污染，即“预防”；环境治理是对已被污染的环境进行治理，即“末端治理”，治标不治本。

有机合成中的原子经济性例题和知识点总结

有机合成中的原子经济性例题和知识点总结在有机化学领域，有机合成是一项关键的研究内容。

而原子经济性作为评估有机合成方法优劣的重要指标，对于实现绿色化学、可持续发展具有重要意义。

接下来，让我们通过一些具体的例题来深入理解有机合成中的原子经济性，并对相关知识点进行总结。

一、原子经济性的概念原子经济性指的是在化学反应中，有多少反应物的原子最终进入到目标产物中。

理想的原子经济性反应是反应物的原子全部转化为目标产物，没有副产物生成。

原子经济性的计算公式为：原子经济性＝（预期产物的分子量÷反应物质的原子量总和）× 100%。

例如，在氢气和氧气反应生成水的过程中，2H₂＋ O₂＝ 2H₂O，所有的氢原子和氧原子都进入了水分子中，原子经济性达到 100%。

二、原子经济性例题分析例 1：由苯制备苯胺传统方法：苯先经过硝化反应生成硝基苯，硝基苯再经过还原反应生成苯胺。

C₆H₆＋ HNO₃ → C₆H₅NO₂＋ H₂O （硝化反应）C₆H₅NO₂＋ 3H₂ → C₆H₅NH₂＋ 2H₂O （还原反应）在这个过程中，硝化反应生成了水作为副产物，还原反应生成了两分子水作为副产物。

原子经济性较低。

改进方法：采用直接催化加氢的方法，将苯直接转化为苯胺。

C₆H₆＋ NH₃＋ 3/2H₂ → C₆H₅NH₂＋ 3H₂O这种改进方法减少了副产物的生成，提高了原子经济性。

例 2：由乙醇制备乙醛传统方法：乙醇的氧化反应，使用强氧化剂如高锰酸钾等。

CH₃CH₂OH ＋O → CH₃CHO ＋ H₂O这个反应中生成了水作为副产物，原子经济性不高。

改进方法：使用催化氧化法，以铜或银作为催化剂，在加热条件下将乙醇氧化为乙醛。

2CH₃CH₂OH ＋ O₂ → 2CH₃CHO ＋ 2H₂O虽然仍然有水生成，但通过优化反应条件和催化剂，可以提高反应的选择性，减少副产物的生成，从而在一定程度上提高原子经济性。

三、提高原子经济性的策略1、选择高效的催化剂合适的催化剂可以改变反应的路径，降低反应的活化能，提高反应的选择性，减少副产物的生成，从而提高原子经济性。

有机合成中的原子经济性与可持续发展

有机合成中的原子经济性与可持续发展有机合成是一种重要的化学过程，用于合成有机化合物。

在有机合成的过程中，提高原子经济性和追求可持续发展是非常重要的考虑因素。

原子经济性是指在有机合成中有效利用原料中的原子，减少废物生成的程度。

合成一种有机产物时，可以通过选择适当的反应条件和催化剂，实现高度选择性的反应，最大限度地减少废物的产生。

例如，采用立体选择性反应或选择性催化剂，可以在反应中仅对目标分子进行反应，而不对其他原料进行反应。

这种高选择性的反应可以提高反应的原子经济性，减少废物的生成。

此外，原子经济性还可以通过设计合成路线来实现。

通过合理选择反应步骤和条件，可以最大限度地利用原料中的原子，并在每个反应步骤中最大限度地转化。

有机合成中的一种常见策略是实现多步循环反应，这可以在每个反应步骤中实现高转化率和高选择性，从而提高原子经济性。

原子经济性与可持续发展密切相关。

可持续发展是指通过满足当前需求，不会危及子孙后代满足其需求的发展方式。

在有机合成中，提高原子经济性可以减少废物的产生，从而减少对环境的负面影响。

减少废物的产生还可以减少对原料的需求，促进资源的有效利用。

因此，原子经济性是实现可持续发展的一种重要手段。

在实际有机合成中，已经采取了许多措施来提高原子经济性和促进可持续发展。

例如，绿色合成技术的发展推动了无毒、低毒溶剂的使用，减少了对环境和人体的危害。

此外，催化剂的设计与开发也大大提高了反应的效率和选择性，减少了废物的生成。

此外，新型的有机合成方法也在不断涌现，为原子经济性和可持续发展提供了新的途径。

例如，可重复使用的催化剂的开发可以减少催化剂的浪费，提高催化剂的活性和选择性。

微流控技术的应用也可以实现高度选择性的反应，减少废物的产生。

总之，提高原子经济性是有机合成中的一个重要目标，它与可持续发展密切相关。

通过选择适当的反应条件和催化剂，设计合理的合成路线以及采用新型的合成方法，可以有效提高原子经济性，减少废物的生成，促进可持续发展。

2绿色化学绿色化学原理

O
CH3OH
CO
Rh
185℃
CH3C
OH
原子利用率100%
18
6.1.2 E-因子的概念为了衡量生产过程对环境的影响， 1992年荷兰化学家
Sheldon提出了E-因子的概念，其定义为：生产单位质量（千克或吨）的产品产生废弃物的量。
原子利用率越低，生产过程产生的废物就越多，E因子就越大，造成的资源浪费和环境污染就越大。
无害化学合成
采用无毒无害的原料---- 绿色原料包括：有毒原料替代品，石油替代品，天然可再生资源等
减少反应的毒害程度
减少化学品的暴露降低化学品的危害
环境商（EQ）：用来衡量反应副产物对环境的影响因子。
EQ=E×Q
E-------E-因子
Q---------环境不兼容度（或环境不友好度）；
根据废物在环境中的行为所给出的对环境不友好度。
2009
13
新型过渡金属配合物催化剂
环加成反应
烯炔偶联反应
2009
14
3．新合成路线提高反应原子经济性
Boots公司的Brown方法合成布洛芬 —镇静、止痛药
原子经济性 ~40%
2009
15
BHC公司新发明的绿色方法
原子经济性 ~99%
获1997年美国总统 “绿色化学挑战奖”
2009
简单！
Synthetic methods should be designed to maximize the incorporation of all materials used in the process into the final product.
产率
理论产量实际产量

有机化学中的转化效率与原子经济性

有机化学中的转化效率与原子经济性有机化学是研究有机物相互转化过程的分支学科，其中转化效率和原子经济性是评价有机反应的重要指标。

本文将介绍有机化学中的转化效率和原子经济性的概念、计算方法以及它们对于有机合成的重要意义。

第一部分：转化效率的概念与计算方法1.1 转化效率的概念转化效率是指有机反应中底物转化成产物的比例或百分比。

高转化效率表示底物转化得更充分，产物得到更高的生成量。

1.2 转化效率的计算方法转化效率可以通过以下公式计算：转化效率(%) = 实际产物生成量 / 理论最大产物生成量 × 100%例如，若理论最大产物生成量为10g，实际产物生成量为8g，则转化效率为（8/10）×100%=80%。

第二部分：原子经济性的概念与计算方法2.1 原子经济性的概念原子经济性是指底物中原子参与反应所生成产物中原子的比例。

高原子经济性表示底物中的原子得到高效利用，减少废弃产物和底物的浪费。

2.2 原子经济性的计算方法原子经济性可以通过以下公式计算：原子经济性(%) = 所需反应物的摩尔数 ×配平后产物中原子的总摩尔数 / 底物中原子的总摩尔数 × 100%例如，若所需反应物的摩尔数为2mol，底物中原子的总摩尔数为10mol，配平后产物中原子的总摩尔数为9mol，则原子经济性为（2 ×9 / 10）× 100% = 180%。

第三部分：转化效率与原子经济性的重要意义3.1 转化效率的重要意义高转化效率能够提高底物转化的效率，减少反应废物的产生，提高反应过程的可持续性和经济性。

同时，高转化效率也能够提高产物的纯度，减少后续分离和纯化步骤，提高整体合成工艺的效率。

3.2 原子经济性的重要意义高原子经济性能够最大限度地利用底物中的原子，减少底物和反应废物的浪费。

提高原子经济性可以降低合成过程中的环境负担，减少资源消耗，符合可持续发展的要求。

第四部分：有机合成中提高转化效率和原子经济性的策略4.1 合理选择反应条件选择合适的反应温度、催化剂、溶剂等反应条件，能够提高反应速率和选择性，提高转化效率和原子经济性。

原子经济型反应 -回复

原子经济型反应-回复什么是原子经济型反应。

原子经济型反应（Atom Economy Reaction），是指在化学反应中，原子利用率高、副产物少的反应过程。

原子经济型反应能最大程度地利用反应物的原子，减少不必要或不理想的副产物的产生，从而提高反应的经济性和环境友好性。

原子经济型反应的概念源自于20世纪80年代，当时人们开始关注化学合成中原子的转化效率。

传统的化学合成中，常常存在原子利用率低、副产物产量大等问题，这不仅浪费了原料和能源，也加剧了对环境的破坏。

因此，原子经济型反应的引入为合理利用反应原料和能源，保护环境提供了指导。

原子经济型反应的计量方式是原子经济性（Atom Economy），它是描述化学反应原子转化效率的一个指标。

原子经济性可以用以下公式表示：原子经济性= 100 ×（所需生成物的摩尔质量总和/反应物的摩尔质量总和）其中，所需生成物的摩尔质量指反应中所需生成物的摩尔质量之和，反应物的摩尔质量指反应中所有反应物的摩尔质量之和。

原子经济性的计算结果介于0和100之间。

当原子经济性为100时，反应产生的所有副产物均无法避免，此时化学反应达到最高效率。

但实际上，绝大多数反应的原子经济性都低于100。

原子经济型反应的重要性体现在多个方面。

首先，原子经济型反应能最大限度地利用原料中的原子，减少资源的浪费，提高能源利用效率。

其次，原子经济型反应能最大限度地减少或避免副产物的生成，减少环境污染和废弃物的产生。

此外，原子经济型反应还可以提高反应的选择性和产率，节约生产成本。

为了实现原子经济型反应，有一些策略和方法可以采用。

首先，选择合适的催化剂。

催化剂能够提供活性中心，引导反应物发生选择性的反应，避免副产物的形成。

其次，优化反应条件和操作步骤。

通过调整反应温度、压力、反应时间等条件，有助于提高反应的效率和经济性。

再次，设计合理的反应路径。

有时候可以通过改变反应物的骨架结构或引入新的反应中间体来设计更经济的反应路线。

第四章原子经济性

CH3COCH3+ HCN + CH3OH + H2SO4 AA CH3OOC(CH3)C=CH2 + NH4HSO4
58 27 32 98 100 100 115
115
=
100
100+115
100
╳ 100%
=
58+27+32+98
╳ 100% AA = 46% AA
传统方法的缺点
如果每步反应的选择性和产率都为100%：
100无副产物无污染对资源的消耗是最摩尔目标分子1摩尔副产物浪费资源而且副产物是一种污染物3rohnaxrxnaxrchchrx1摩尔目标分子1摩尔副产物浪费资源而且副产物是一种污染物更有效的使用自然资源延长期寿命研究原子经济反应手性技术反应物的原子全部转化为产物反应物的原子全部进入产物分子且具有特定的立体结面对自然资源枯竭问题尽可能彻底地提高反应的转化率和选择性原子经济对于反应不产生废弃物是必要的但这还不够
定义：
出现在目标分子中的原子占反应物所有原子的的比例。原子利用率为100%的反应是理想的原子经济性反应。
? 如何设计原子经济反应
传统合成方法的缺点
A + B
C ＋D
目标分子物废弃
目标分子为 C
传统的合成方法
A + B
C +D
这一过程不可避免地产生的副产物，反应后需要处理，因而应被视为废物。由于化学反应的特性，如果我们想采用这种反应，我们将无法避免这种缺点。
其原子利用率仅为65.41%。
(4) 消除或降解反应（非原子经济性反应）
甲基丙基氢氧化铵的热分解反应（霍夫曼消除反应）生成丙烯、三甲胺和水

绿色化学的十二条原则

绿色化学的十二条原则1. 防止污染优于污染治理：防止废物的产生而不是产生后再来处理；2. 提高原子经济性：合成方法应设计成能将所有的起始物质嵌入到最终产物中；3. 尽量减少化学合成中的有毒原料、产物：只要可能;反应中使用和生成的物质应对人类健康和环境无毒或毒性很小；4. 设计安全的化学品：设计的化学产品应在保护原有功效的同时尽量使其无毒或毒性很小；5. 使用无毒无害的溶剂和助剂：尽量不使用辅助性物质如溶剂、分离试剂等;如果一定要用;也应使用无毒物质；6. 合理使用和节省能源;合成过程应在环境温度和压力下进行：能量消耗越小越好;应能为环境和经济方面的考虑所接受；7. 原料应该可再生而非耗尽：只要技术上和经济上可行;使用的原材料应是能再生的；8. 减少不必要的衍生化步骤：应尽量避免不必要的衍生过程如基团的保护;物理与化学过程的临时性修改等9. 采用高选择性催化剂：尽量使用选择性高的催化剂;而不是提高反应物的配料比;10. 产物应设计为发挥完作用后可分解为无毒降解产物：设计化学产品时;应考虑当该物质完成自己的功能后;不再滞留于环境中;而可降解为无毒的产品;11. 应进一步发展分析技术对污染物实行在线监测和控制：分析方法也需要进一步研究开发;使之能做到实时、现场监控;以防有害物质的形成;12. 减少使用易燃易爆物质;降低事故隐患：化学过程中使用的物质或物质的形态;应考虑尽量减少实验事故的潜在危险;如气体释放、爆炸和着火等..原子经济性原子经济性atomeconomy;即原料分子中究竟有百分之几的原子转化成了产物..原子经济性的概念是1991年美国著名有机化学家Trost提出的;他以原子利用率衡量反应的原子性..原子利用率= 预期产物的分子量×100%反应物质的原子量总和原子利用率越高;反应产生的废弃物越少;对环境造成的污染也越少..超临界二氧化碳具有无毒;不可燃;价廉等优点;已得到了广泛应用..溶解能力可通过控制压力来调节;因而有可能提高某些反应的选择性..具有很好的惰性;以它作为氧化反应的溶剂非常理想..超临界状态容易达到;设备投资不高..设计中考虑的问题一、设计对人类健康和环境危害小的; 淘汰有害的反应起始物原材料二、选择最佳的反应生产条件; 包括温度; 压力; 时间;介质; 物料平衡等等; 以实现最大限度的节能和零排放三、研究最佳的转换反应和良性的试剂含催化剂四、设计对人类健康和环境更安全的目标化合物最终产品1采用无毒、无害的原料；2在无毒无害的反应条件下进行；3具有“原子经济性”;即反应具有高选择性;极少副产品;甚至实现零排放；4产品应是对环境友好的；5满足“物美价廉”的传统标准..绿色化学技术不对称催化技术相转移催化技术酶催化技术电化学合成技术改变化学反应的溶剂离子液体超临界流体技术水溶液反应溶剂的固定、无溶剂化学反应微波技术膜技术。