第六章原子经济反应54868

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原子经济性

原子经济性最早由美国斯坦福大学的B.M.Trost教授提出，他针对传统上一般仅用经济性来衡量化学工艺是否可行的做法，明确指出应该用一种新的标准来评估化学工艺过程，即选择性和原子经济性，原子经济性考虑的是在化学反应中究竟有多少原料的原子进入到了产品之中，这一标准既要求尽可能地节约不可再生资源，又要求最大限度地减少废弃物排放。

原子经济反应是原子经济性的现实体现。

理想的原子经济性的反应应该是原料分子中的原子百分之百地转变成产物，不需要附加，或仅仅需要无损耗的促进剂，即催化剂，达到零排放。

原子经济反应是最大限度利用资源、最大限度减少污染的必要条件，但不是充分条件。

这是因为某些化学反应中：1，反应平衡转化率很低，反应物与产物分离困难，反应物难于循环使用；2，生产目标产物的反应是原子经济的，但反应物还能同时发生其他平行反应，生产不需要的副产物。

原子利用率的定义是目标产物的占反应物总量的百分比。

即原子利用率=（预期产物的分子量/全部生成物的分子量总和）×100%用原子利用率可以衡量在一个化学反应中，生产一定量目标产物到底会生成多少废物。

在化学反应中，一旦要利用的化学反应计量式被确定下来，则其最大原子利用率也就确定了。

一般状况下，重排反应和加成反应的原子经济性最高，为100%。

其他类型反应院子经济性则较低。

原子利用率达到100%的反应有两个最大的特点：1，最大限度地利用了反应原料，最大限度地节约了资源；2，最大限度地减少了废物排放（“零废物排放”），因而最大限度地减少了环境污染，或者说从源头上消除了由化学反应副产物引起的污染。

近年来，开发原子经济性反应已成为绿色化学研究的热点之一。

例如，环氧丙烷是生产聚氨酯塑料的重要原料，传统上主要采用二步反应的氯醇法，不仅使用可能带来危险的氯气，而且还产生大量污染环境的含氯化钙废水，国内外均在开发催化氧化丙烯制环氧丙烷的原子经济反应新方法。

再如，EniChem公司采用钛硅分子筛催化剂，将环己酮、氨、过氧化氢反应，可直接合成环己酮肟。

《原子经济性》课件

发现生活中的原子经济性实践，如节能环保的家居设计和可持续消费生活方式。
分析原耗和环境污染，有助于保护生态环境和生物多样性。
2 对资源利用的优势
通过有效利用资源，原子经济性提高了资源利用效率，降低了资源短缺和价格波动的风险。
3 对经济发展的意义
原子经济性与可持续发展密不可分，通过优化资源利用和减少环境负荷，推动经济的长期稳定和社会的可持续发展。
原子经济性的发展历程
原子经济性的概念和实践在过去几十年中不断演进，经历了从减少污染到循环经济再到绿色发展的转变。
探究原子经济性的实践案例
工业制造中的实践案例
生活中的实践案例
了解工业制造领域中采用原子经济性的创新方法，如资源回收利用和生产过程优化。
演示结束
感谢大家观看我们的《原子经济性》PPT课件！希望通过本课程的学习，能够对原子经济性有更深入的了解，为推动可持续发展贡献一份力量！
原子经济性促进了经济的可持续发展，提升了企业竞争力，推动了绿色经济的崛起。
展望原子经济性的未来
1
未来的发展方向
原子经济性的未来将聚焦于创新技术、政策支持和国际合作，推动全球范围内的可持续发展。
2
未来趋势和预测
预计原子经济性将成为各行各业的标准实践，推动全球绿色转型和可持续经济的崛起。
3
挑战和解决方案
《原子经济性》PPT课件
欢迎来到《原子经济性》PPT课件！本课程将介绍原子经济性的概念、实践案例、优势和意义，并展望其未来。让我们一同探索这一引人入胜的话题！
介绍原子经济性的概念
原子经济性定义
原子经济性是指在经济活动中最大限度地利用资源，减少浪费和污染，实现可持续发展的经济模式。
原子经济性与可持续发展的关系

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”。

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。

有机合成中的原子经济性探讨

有机合成中的原子经济性探讨——重排反应⒈“原子经济性”的提出在人类文明的进步中，化学起着十分重要的作用，人们的衣、食、住、行都离不开化学。

但是，在人类物质生活不断提高和工业化程度不断发展的同时，工业上大量污物的排放和生活中污物的堆积造成人类的生存环境迅速恶化，资源急剧减少，同时人类的可持续发展受到极大的威胁。

在这种情况下，众多的化学家致力于发展对人类健康和环境仅有较少危害的化学，提高的原料利用率，一个新的学科——绿色化学开始诞生。

所谓绿色化学是指用化学的技术和方法减少或消除那些对人类健康获环境有害的原料、产物、副产物、溶剂和试剂等的生产和应用。

其中，提高原子经济性是绿色化学的一个重要课题。

原子经济性概念的最先由美国Stanford大学的B.M.Trost教授在1991年提出。

原子经济性又称原子利用率，其计算式为：原子经济性（％）＝（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原子经济性这一概念引导人们在有机合成设计中如何经济地利用原子，避免用保护基团或离去基团，这样设计的合成方法就不会有废物产生，而是环境友好型的。

原子经济性反应有两个显著的优点: 一是最大限度地利用了原料; 二是最大限度地减少了废物的排放,减少了环境污染。

⒉重排反应与原子经济性重排反应在有机化学中是一类很重要的反应。

分子重排反应中有一些很好的原子经济性反应，这些反应没有什么副产物，原子经济性很高，很多都在工业上付诸了实施，例如工业上用异丙苯制丙酮和苯酚：该反应的原子经济性为100%，这是目前生产苯酚最主要和最好的方法，得到的丙酮是重要的化工原料，未产生污染物，异丙苯可来源于石油化工产品丙烯和苯，因而经济合理。

又如片呐酮的工业合成：该反应的原子经济性为 100%，而且步骤少成本低，简单易合成。

若采用下面的合成方法，不仅步骤多，工业所需成本高，而且原料异丁烯不易获得。

⒉⒈Claisen , Cope重排Claisen重排即烯丙基芳基醚在高温(200°C)下重排，生成烯丙基酚的反应。

第六章原子经济反应

英国诺丁汉州的布特公司 PLC（异布洛芬的发现者）在1960年取得了布洛芬合成的专利（U.S.patent. 3,385,886）,许多年来工业上生产异布洛芬都采用这一方法。
过去四十年来，这一合成方法不仅生产了上千吨的布洛芬，同时也伴随着产生了几千吨的不希望的和不能循环使用的副产物，这些副产物必须加以处理。
对比两条路线
第一步都是经异丁基苯的酰化产生相同的产物。在第一步中老方法使用化学计量的三氯化铝，这会产生
大量无用副产物水合三氯化铝，通常此废物未回收。新方法以氟化氢作为可回收利用的催化剂，显示出优越性。步骤2和3的雷尼镍与钯催化剂也可回收利用。老方法：六步，新方法：三步。消除了大量的废物，生产能力大得多，在较短的时间和较少的资金投入下，生产效率高得多等优点。在环境效益与低投入获益方面，绿色合成显示出极大的优势。
第六章原子经济反应
提高原子经济性的途径
一、采用新合成原料提高反应的原子经济性二、开发新催化材料提高反应的原子经济性三、采用新反应加工途径提高反应的原子经济性四、化工生产的“零排放”
采用新合成原料提高反应的原子经济性实例：甲基丙烯酸甲酯的合成
甲基丙烯酸甲酯（简称MMA）是一种重要的有机化工原料。
HO2
133 27 13 0 0 0 33
H
1
C2H3O3 75
C3H6ClO2 109.5
C2H5ONa 68
H3O
19
NH3O
33
H3
3
反应物合计
布洛芬
废物
C20H42NO10ClNa 514.5 C13H18O2 206 C7H24NO8ClNa 308.5

6 原子经济反应

甲醇羰基化法:
2009
Rh CH3OH CO 185 ℃
O CH3 C OH 原子利用率100% 16
6.4 化工生产的“零排放” 磷铵副产磷石膏制硫酸联产水泥新技术，将磷铵、硫酸、水泥三套生产装置有机地排列组合为一体，形成绿色环保产业链。 1.磷铵部分
Ca5F(PO4)3 5H2SO4 10H2O
1 2
一步法
O2
Ag
C2H4O
原子利用率=
2009
44 × 100% =100% 28+16
3
Witing 反应是一个精细合成中非常有用的反应， Witing因此于1979年获得诺贝尔化学奖。Witing反应过程为：
2009
4
6.1.2 E-因子的概念
其中废弃物是指预期产物以外的任何副产物。常见的废弃物有无机盐如氯化钠、硫酸钠、硫酸镁等，重金属化合物和各种反应中间体。实际E-因子除理论的副产物外，还有由于化学平衡转化率小于100%造成的废弃物；为充分利用某一昂贵的反应物，而加入的大量过量的另一反应；分离产物时中和等操作步骤，加入的酸碱等物；同一产物的不同旋光异构体；分离效果不完全造成的产物的流失；分离过程加入的溶剂等。
CH2=CH2+HBr CH3CH2Br
Cl Cl Cl Cl
Cl
Cl
Cl Cl
Cl
2009
Cl
Cl
Cl
8
6.2.3 取代反应 A—B + C—D → A—C + B—D
例如丙酸乙脂与甲胺的取代反应
6.2.4 消除反应
2009
9
6.3 提高化学反应原子经济性的途径及反应实例
1.采用新合成原料提高反应的原子经济性传统工艺

化学合成中的原子经济性

化学合成中的原子经济性化学合成是一种通过化学反应将原始材料转化为目标产物的过程。

在过去的几十年中，随着人们对环境可持续性和资源利用的关注增加，化学合成中的原子经济性成为了一个关键的研究方向。

原子经济性是指在化学合成反应中，尽可能地利用和转化反应原料中的原子，减少废弃物的生成，以提高资源利用效率。

原子经济性的核心思想是追求高效、高选择性的反应，以最大限度地将原始材料转化为目标产物。

一种实现原子经济性的方法是使用催化剂。

催化剂可以加速反应速度，减少能量消耗，并且能够选择性地促使原料中的特定原子参与反应。

通过合理设计和选择催化剂，可以实现高效的化学转化，减少废弃物的生成。

另一个实现原子经济性的方法是优化反应条件。

反应温度、压力和反应物比例都可以对反应的选择性和产率产生重要影响。

通过合理调节这些反应条件，可以增加目标产物的生成，减少废物的产生。

此外，改进反应步骤的顺序和条件，也有助于提高原子经济性。

例如，选择合适的反应序列和条件可以减少副反应的发生，提高目标产物的生成效率。

此外，设计和合成新的催化剂也是提高原子经济性的重要途径。

最近，研究人员发展了许多高效的催化剂，例如金属有机骨架材料（MOFs）和金属纳米颗粒。

这些新型催化剂具有高度可调控性和选择性，可以在化学合成反应中实现高效的原子转化。

除了催化剂的设计和优化，废物的再利用和循环利用也是提高原子经济性的重要策略之一。

废物的再利用可以通过对废物进行合理的分离和提取来实现。

分离出的有用物质可以作为新的原料参与下一轮的化学合成，从而提高资源和能源的利用效率。

此外，开发绿色合成路线也是提高原子经济性的关键要素。

绿色合成是一种利用可再生能源、环境友好的反应溶剂和低污染催化剂等方法来实现化学合成的方法。

通过采用绿色合成路线，可以减少对有限化石燃料的需求，减少废物和污染物的生成，最大程度地利用和保护环境中的原子资源。

在实际的化学合成过程中，实现高度的原子经济性仍然面临一些挑战。

绿色化学：第六章绿色有机合成

• Trost认为，合成效率（Synthetic Efficiency）成了今天合成方法学研究中关注的焦点。近年来，化学家们孜孜不倦地研究原子经济性反应，取得很多成果。
• 6.1.2常见有机合成反应的原子经济性 • 1重排反应 • 分子中共价键结合顺序发生改变的反应。这种改变可导致碳架或官能团位置发生变化，有时因为伴有进一步变化而得到分子组成与反应物并
• 在一般的有机合成反应中：
C + D 主产物副产物 • 反应产生的副产物D往往是废物，因此可成为环境的污染源。 • 绿色有机合成应该是原子经济性的，即原料的原子100%转化成产物，不产生废弃物。如DielsAlder反应就是一个原子经济性的反应： A + B =
• 原子利用率=[ 82／(28+54)]×100%=100%
• 反应以氢氰酸为原料，经三个步骤得甲基丙烯酸甲酯，第二步反应的副产物也是氢氰酸，因此是环境不友好的。 • 美国壳牌公司用丙炔-钯催化甲氧碳基化合成甲基丙烯酸甲酯(反应式6-16)。新合成路线避免使用氢氰酸和浓硫酸，且原子利用率达到100%，是环境友好的。
• 2替代氢氰酸制造甲基丙烯酸甲酯 • 3替代氢氰酸制造己二酸和己二胺 • 6.2.3取代硫酸二甲酯的原料 • 硫酸二甲酯，分子式（CH3O）2SO2，分子量 126.63，无色，略有洋葱气味的油状液体，18℃ 以上时易溶于水，溶于乙醇和乙醚。工业上本品主要用作甲基化剂，见于制药、染料和香料等工业。在生产和使用过程中的职业危害常见于设备泄漏或爆炸，或运输装卸过程中的容器破损，或清洗、检修带有残液的设备等。 • 本品属高毒类，作用与芥子气相似，第一次世界大战中曾用作化学毒剂，可影响机体氧化还原酶系统的甲基化反应，引起呼吸系统、神经系统及肝、肾、心肌损害，具有迟发性生物效应，并是可疑的人类致癌物。国家卫生标准0.5mg/m3。

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。

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化学领域，有机合成是创造新物质和实现化学转化的重要手段。

而原子经济性作为评估有机合成方法优劣的关键指标，对于实现绿色化学和可持续发展具有极其重要的意义。

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的概念最早由美国斯坦福大学的 Trost 教授于 1991 年提出。

其核心思想是在有机合成过程中，应尽可能使原料中的原子全部转化为目标产物，减少副产物的生成，从而最大限度地利用原料中的原子，降低废弃物的产生。

原子经济性可用原子利用率来衡量，原子利用率的计算公式为：原子利用率＝（预期产物的相对分子质量÷反应中所有反应物的相对分子质量总和）× 100%例如，对于反应 A ＋B → C ＋ D，如果预期产物为 C，那么原子利用率＝（C 的相对分子质量÷（A 的相对分子质量＋ B 的相对分子质量））× 100%二、原子经济性的重要性1、减少资源浪费传统的有机合成方法往往会产生大量的副产物，这些副产物不仅浪费了原料中的原子，还需要额外的处理步骤，增加了成本和环境负担。

而提高原子经济性可以使更多的原料原子转化为有用的产物，减少资源的浪费。

2、降低环境污染副产物的产生通常伴随着废弃物的排放，这些废弃物可能对环境造成污染。

通过提高原子经济性，减少副产物的生成，可以降低化学过程对环境的负面影响，符合绿色化学的理念。

3、提高经济效益原子经济性高的合成方法可以降低原料成本、减少废弃物处理费用，提高生产效率，从而增强企业的竞争力，带来更好的经济效益。

三、原子经济性例题分析例题 1：由乙醇制备乙醛传统方法：乙醇在铜的催化下氧化为乙醛，同时还生成水。

反应方程式为：2CH₃CH₂OH ＋ O₂ → 2CH₃CHO ＋ 2H₂O原子利用率＝（44÷（46×2 ＋ 32））× 100% ≈ 587%改进方法：使用更高效的催化剂，使反应能够在更温和的条件下进行，减少副产物水的生成，提高原子利用率。

拓展阅读：原子经济化

原子经济化在响应人类可持续发展战略上，化学家们提出了一个十分响亮的口号——原子经济化。

特别是在21世纪提出这一概念，对于发展化学化工科学具有特别重要的意义。

原子经济化概念是美国化学家特劳斯特（B.M.Trost）于1991年提出的，其主要内容是化学反应应该最大限度地利用原料分子中的每一个原子，使它们都结合到目标分子（目标中的产物）中去，从而达到零排放（即没有副反应，不生成副产物，更不能产生废弃物）。

原子经济化的目的就是物尽其用，更具体来说，便是一个节约自然资源和防止环境污染的问题。

其实，我国化工专家侯德榜早在抗日战争时期就在制碱工业中考虑过原子经济化的问题。

抗日战争爆发后，创办永利碱厂的民族资本家范旭东不向日军投降，将永利碱厂从南京迁往四川大后方。

在四川自贡的五通桥创办了新的碱厂。

范旭东之所以选择在自贡建碱厂，是因为自贡生产井盐，它是索尔维制碱法的主要原料之一。

中国内地毕竟是一个缺盐的地区，自贡生产的井盐要供应大后方的各种需要，因此资源很缺，盐价奇贵。

侯德榜就是在这种特殊情况下研究和改进索尔维制碱法的。

索尔维制碱法利用食盐、氨水和二氧化碳做原料，反应后生成碳酸氢钠，加热后得到产品纯碱（碳酸钠），原料中的钠、氮、碳、氧等元素得到利用，氯则被转化为氯化钙，它的用处不大，大量氯化钙成为难处理的废弃物，因此食盐利用率不高是索尔维制碱法的一大缺点。

侯德榜设计和采用了制碱新工艺，其主要产品仍是碳酸钠，但他对提取碳酸钠之后剩下的母液进行冷冻，母液中又析出氯化铵，它是一种化学肥料。

侯德榜的新工艺使食盐的利用率达到96％，后来，这种新工艺被称为侯氏制碱法。

上面的例子说明了在20世纪中叶，中国早就有了一位提倡和实施原子经济化的先驱。

实际上原子经济化好比我们做一件衣服，既要完全合身，还要不出一点废料，真是说起来容易，做起来难。

事实上，搞化学研究和化工生产的专家在研究一个新的化学反应和设计一种新的工艺流程时，自然和必然地会想到原子经济化的问题，他们也想尽量利用原料中的每一个原子，将它们完全转变为目标分子。

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。

第六章原子经济反应

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3、

重排反应
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重排反应是构成分子的原子通过改变相互的位置、连接、键的形式等产生一个新的分子的反应。分子间结构互变或异构化的重排反应，是合成染料、合成药物中的重要有机合成反应，也是理想的原子经济反应。
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Diels-Alder反应:
+
LOGO 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
NO 2 NO 2 H
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2、有机合成中常见反应的原子经济性
①加成反应：
例：烯烃的催化加氢：
Ni
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CH3CH=CH2
+ H2
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
六氢吡啶
O + CH (COOC2H5)2 2 C 6H5CH-CH2CC6H5 CH(COOC2H5)2 98%
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原子利用率100％
CH O OH CH = CH CH O
+
CH 3CHO
原子利用率降低
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3. 几种常见反应的原子经济性
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1、化合反应 3H2 + N2
=

原子经济化的化学方程式

原子经济化的化学方程式原子经济化是指在化学反应过程中，尽量减少或避免产生废物和副产物，以实现资源的高效利用和环境的最小污染。

这种经济化的化学方程式可以通过控制反应条件、催化剂的选择和设计合理的反应路径来实现。

化学反应通常会伴随着物质的转化和能量的释放。

在传统的化学反应中，往往会产生大量的副产物和废物，这些废物不仅会浪费资源，还会对环境造成污染。

而原子经济化的化学反应则追求将反应过程中的原子尽量利用起来，以减少或避免废物的产生。

在原子经济化的化学反应中，需要考虑以下几个方面：1. 反应条件的控制：反应条件的选择可以影响反应的选择性和产物的生成。

通过调整温度、压力和反应时间等条件，可以促使反应发生在最有利的途径上，减少或避免副反应的发生，提高反应的原子利用率。

2. 催化剂的选择：催化剂是一种能够加速化学反应速率的物质，它能够提供一个更低的能量路径，降低反应的活化能，使得反应更容易进行。

选择合适的催化剂可以增加反应的选择性，使得产物的生成更加高效。

3. 反应路径的设计：在反应的路径选择上，可以通过设计合理的反应步骤，将废物转化为有用的产物，从而减少废物的产生。

例如，有机合成中常用的多步反应，通过逐步将废物转化为其他有用的中间体，最终得到目标产物。

下面以氢气和氧气反应生成水为例，来说明原子经济化的化学方程式：2H2 + O2 → 2H2O在这个反应中，氢气和氧气反应生成水，水是目标产物。

这个反应符合原子经济化的原则，因为反应的所有原子都被利用起来，没有产生任何废物和副产物。

在实际应用中，原子经济化的化学方程式可以应用于各个领域。

例如，有机合成领域中，通过选择合适的反应条件和催化剂，可以实现废物的转化和资源的高效利用。

在能源领域，通过优化反应条件和反应路径，可以提高能源的利用率，减少能源的浪费。

原子经济化的化学方程式是一种实现资源高效利用和环境友好的化学反应方式。

通过控制反应条件、选择合适的催化剂和设计合理的反应路径，可以最大程度地利用原子，减少或避免废物的产生。

原子经济性反应

ATOM EFFICIENCY：Synthetic Methods Should Be Designed To Maximise The Incorporation Of All Materials Used In The Process Into The Final Product第二章原子经济性设计使用能最大限度地将反应过程中所用到的所有物料全部转化为产物的合成方法原子经济性(Atom Economy)是由美国化学家Barry M Trost 于1991年提出, 是指在化学反应中，反应物中的原子应尽可能多地转化为产物中的原子；也就是要在提高化学反应转化率的同时，尽量减少副产物。

Trost教授还提出了一个合成效率的概念，指出合成效率应当成为今后合成方法学研究中关注的焦点。

并提出合成效率包括两方面，一方面是选择性，包括化学选择性、区域选择性、非对映和对映选择性等；另一个方面就是反应的原子经济性，即原料和试剂分子中究竟有多少的原子转化成了产物分子。

目前合成化学的主要研究方向就是提高化学反应的选择性及提高化学反应的原子经济性。

1反应转化率、反应收率、反应选择性和原子利用率之概念（1）原子利用率（atom efficiency，AE）:目标产物原子占所有产物原子中的百分数。

即：其中，所有产物分子量的总和=目标产物的分子量+副产物的分子量。

例1 试计算如下中和反应生成盐的原子利用率。

解：氯化钠的分子量为58.5，水的分子量为18，氢氧化钠的分子量为40，盐酸的分子量为36.5，所以，根据原子利用率的定义可得：该反应生成氯化钠的原子利用率 = 58.5÷（58.5+18）×100% = 76.5%该原子利用率也可根据质量作用定律，按反应物氢氧化钠和盐酸的分子量依下式计算：原子利用率 = 58.5÷（40+36.5）×100% = 76.5%两种算法的答案完全一致。

原子利用率实际上是比较化学反应中目标产物分子中的原子数与反应原料分子的原子数的相对比值大小的一个参数，在计算时，反应物和产物分子的原子数值都是以其原子量代入计算的。

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