绿色化学教学大纲.

绿色化学教学大纲

一、课程基本信息课程名称（中、英文）：绿色化学（I）-1 （Green Chemistry （I）_1 ）课程号（代码）：20305620 课程类别：类级平台课学时：36 学分：2

二、课程的目的和任务“绿色化学”是化学、应用化学等专业本科生必修的专业基础课之一，总学时数36 学时，一学期完成。

绿色化学体现了科学发展观，是减少资源消耗、实现循环经济和经济的可持续发展的重要科学基础。本课程是在学生已掌握“大学数学”、“大学物理”、“无机化学”、“分析化学”、“有机化学”等前置课程的基本理论和实验技能的基础上开出，通过本课程学习，学生将系统学习绿色化学的基本概念、基本原理和发展规律，并能在今后的科研及生产实践中，运用这些规律去分析问题和解决问题。本课程主要讲授学科的形成与发展状况、基本原理、设计安全有效目标化合物的原理和方法、设计安全有效目标化合物的应用实例、绿色化学方法、绿色化学的应用实例、绿色化学的发展趋势简介等内容，通过课堂讲授、习题课、专题讲座、课堂讨论、演算习题、自学和学生自主命题小论文等教学环节达到本课程的教学目的。

三、讲授内容、要求及学时分配第一章绪论（2 学时）第一节环境问题全球气候变暖，核冬天的威胁，臭氧层破坏，光化学烟雾和大气污染，酸雨，生物多样性锐减，森林的破坏，荒漠化

第二节资源问题能源问题，其他资源问题第三节健康问题第四节可持续发展问题

本章基本要求

①了解绿色化学这门新兴交叉学科产生的背景。了解化学学科发展的规律。

②弄清人类社会目前面临的主要挑战，资源和环境的挑战及其化学本质。

③掌握可持续发展观的科学内涵。

第二章绿色化学（7 学时）

第一节什么是绿色化学

第二节为什么要大力发展绿色化学

第三节化学反应的原子经济性原子利用率，化学反应的原子经济性，尽量提高反应的转化率和反应的选择性第四节原子经济性与环境效益

第五节绿色化学的任务

设计安全有效的目标分子，寻找安全有效的反应原料，寻找安全有效的合成路线，寻找新的转化方法，寻找安全有效的反应条件

第六节绿色化学十二原则

本章基本要求

①了解绿色化学的基本概念、内涵和目标。

②掌握绿色化学与环境治理的区别和联系。

③掌握原子经济性的基本思想，并能在实际化学反应和化学过程中使用之。

④熟悉绿色化学的各个研究领域

⑤掌握绿色化学12 原则。

第三章设计安全无毒化学品的基本原理和方法（ 6 学时）第一节设计安全无毒化学品的一般原则

一、设计安全无毒化学品的一般原则

二、建立设计安全有效化学品的基石

第二节设计安全有效化学品的方法毒理学分析及相关分子设计，利用构效关系设计安全的化学品，利用基团贡献法构筑构效关系，利用等电置模设计更加安全的化学品，“软”化学设计（Soft Chemical Design ），用另一类有相同功效而无毒的物质替代有毒有害物质，消除有毒辅助物品的使用。

本章基本要求

①了解分子设计的基本思想。

②掌握安全有效分子设计的一般原则。

③掌握化学品在人体中的迁移规律及其与生物分子相互作用的规律。

④掌握电子等排物、基团贡献法等基本概念及其在安全有效化学品设计中的应用。

⑤掌握有毒化学品的结构特征，学会在安全化学品设计中如何避免这类结构的危害。

第四章设计更加安全化学品的应用（ 5 学时）

第一节用硅对碳进行等电排置换设计更加安全的化学品

Si 是C 的等电排原子，硅化合物和碳化合物的差异，有机硅化合物的降解和氧化代谢，硅取代的环境安全化学品的例子

第二节设计可生物降解的化学品生物降解的细菌基础，化学结构与生物降解性，基团贡献法预测生物解降能力，设计可生物降解化学品的例子

第三节设计对水生生物更安全的化学品利用构效关系预测水生毒性，结构和物理化学性质的调变，对分子结构进行修饰

本章基本要求

①进一步加深对分子设计的基本思想的了解。

②掌握镗碳－硅原子的结构特征及其在安全有效分子设计的应用。

③掌握可生物降解分子、和不可降解分子的结构特征及其在在安全有效分子设计的应用。

④掌握分子对水生生物的影响规律及其在安全有效分子设计的应用。

第五章绿色化学方法（9 学时）

第一节催化剂在化学反应中的作用

第二节绿色化学与催化

催化与污染防治，新的反应原料需要新的催化剂来活化，催化与反应过程的改善第三节高效无害催化剂的设计

总体性考虑，设计和开发新型分子氧氧化催化剂，设计新型金属配合物催化剂，设计新型分子筛催化剂

第四节改变反应原料改变反应原料的一般原则，生物质作为化学化工原料的利弊

第五节改变反应试剂

第六节改变反应溶剂

水溶液系统，离子溶液，溶剂的固定化一一高分子溶液，无溶剂化，超临界流体第七

节化学反应的过程监控和化工过程强化化学反应的过程监控，化工过程强化。

本章基本要求

①熟练掌握催化作用的基本原理、催化剂在化学反应中的作用。

②掌握催化剂在绿色化学中的重要作用和采用催化剂实现绿色化学目标的方法。

③掌握催化剂设计的基本原理和方法。

④了解生物质作为化学原料的重要性、优点和不足。

⑤学会通过改变反应试剂、溶剂等实现化学反应过程的绿色化。

⑥掌握过程强化的基本概念，学会将过程强化的基本原理和方法应用于实际化学过程。

第六章绿色化学的应用（ 5 学时）第一节：绿色化学反应

生物催化，甲醇羰基化合成乙酸，亚氨二乙酸二钠合成的新路线，无卤素的芳胺合成，碳－碳偶联反应，选择氧化

第二节：绿色原料

一、从葡萄糖合成己二酸和邻苯二酚

二、生物质转化为化学品

三、C02乍发泡剂

四、非光气法合成异氰酸酯

五、碳酸二甲酯作甲基化试剂

六、苄氯羰化合成苯乙酸第三节绿色溶剂一、超临界流体

（一）超临界二氧化碳中的不对称催化

（二）超临界聚合反应

（三）在超临界二氧化碳中的自由基溴代反应二、水溶液中的反应

（一）水/ 有机两相体系中的烯烃氢甲酰化反应

（二）水溶液中铟催化反应

（三）水溶液中自由基溴代反应

三、固定化溶剂（Immobolized Solvent ）第四节改变反应方式和反应条件串联反应组合，异布洛芬的合成，碳酸二苯酯的固态聚合，辐射促进反应第五节绿色化学产品更安全的腈的设计，海洋船舶防垢剂，低毒杀虫剂，聚天冬氨酸作阻垢剂，过氧化氢漂白活化剂

本章基本要求①通过实例进一步熟练掌握绿色化学原理和方法。②掌握如何根据具体情况灵活运用绿色化学原理和方法。

第七章绿色化学发展趋势（ 2 学时）第一节：不对称催化合成第二节：酶催化和生物降解第三节：分子氧的活化和高选择性氧化反应第四节：清洁的能源

第五节：可再生资源的利用本章基本要求

①了解绿色化学的发展方向和最新进展。

四、教材

胡常伟、李贤均编，《绿色化学原理和应用》，中国石化出版社，2002