绿色化学第3章
绿色化学与创新思维方法知到章节答案智慧树2023年兰州理工大学
绿色化学与创新思维方法知到章节测试答案智慧树2023年最新兰州理工大学第一章测试1.人类学会使用(),就开始了最早的化学实践活动。
参考答案:火2.在古代,人类就掌握了钻木取火的方法,钻木头之所以能取火,可以用下面三句话来解释。
甲:木头温度升高。
乙:达到木头的着火点,使木头燃烧起来。
丙:钻木时克服摩擦做功。
这三句话正确的顺序是()参考答案:丙甲乙3.以下人类文明活动与化学无关的是()。
参考答案:晾晒衣服4.①电解水②利用太阳能分解水③使用高效催化剂分解水④水煤气法:C+H2O(气)高温CO+H2 ⑤热裂法:CH4 高温 2H2+C以上获取氢气的途径中,从绿色能源的角度看,较有发展前途的是()参考答案:②③5.进入新世纪以来,化学却时常扮演着一个负面的角色,以下哪些是化学带来的负面影响()?参考答案:食物中毒;臭氧空洞;环境污染;温室效应6.以下哪些是化学变化()。
参考答案:纸张燃烧;钢铁生锈7.以下对化学方法论的描述正确的是()参考答案:化学方法论是探索化学研究艺术的论述,是关于化学科学一般研究方法的理论。
;化学方法论是从化学研究方法、一般学习方法中分化出来,是学习方法论的一个重要分支领域。
;化学方法论在内容上精彩地体现化学历史发展与化学逻辑发展的统一。
;化学方法论是以发展的观点考察了化学方法的演进与化学科学发展的关联,说明化学的发展史也是化学方法发展的历史。
8.以下生产活动与化学的发展有密切相关的是()参考答案:药物;酿造;金属冶炼;火药9.化学方法论的基本内容有()参考答案:研究新兴学科、新兴技术对化学研究的重大影响,并探讨其深远的方法论意义。
;研究化学科学认识的逻辑结构和活动次序,揭示化学科学研究过程的各个阶段和每一环节的作用、特点及其所应遵循的一般原则;;具体研讨化学史上和近现代著名化学家的研究方法,着重分析化学化工史上的重大突破和有代表性的案例,揭示其方法论意义;;研究化学科学中常用的一般方法,揭示它们的客观基础、适用范围、运用技巧、全面认识它们的特点及其规律性;10.化学方法是化学家认识化学运动规律的工具或手段,它担负着化学发现和建立、检验、运用以及发展。
高二化学鲁科版选择性必修3第3章第1节有机化合物的合成第二课时课件(72张)
【解析】选A。A的设计中化合物X为甲醛与乙醛在碱性环境下反应生成的HO— CH2—CH2—CHO,然后发生催化氧化时不能生成丙酸,故不合理。
2.(2020·济宁高二检测)以1-氯丙烷为原料制备1,2-丙二醇的路径为
对应的反应类型先后顺序为 ( )
A.消去、水解、加成
B.消去、加成、水解
C.加成、水解、消去
【方法规律】(1)有机反应的连续氧化过程一般为醇
醛
羧酸(官能团的转化:—CH2OH
—CHO
—COOH)。
(2)要制备邻二醇或邻二酸,一般应通过烯烃与卤素单质加成,然后水解
得到邻二醇,邻二醇连续氧化可得邻二酸。
【探究训练】 1.下列是以乙烯为原料合成丙酸(CH3CH2COOH)的途径,不可能达到目的的 是 ()
【解析】选C。C中乙烯氧化制备环氧乙烷的反应中,所有原子全部转化为产物, 反应完全,因此原子利用率最高。
2.(2020·哈尔滨高二检测)氯乙烯是合成高聚物聚氯乙烯塑料的单体,工业上 制氯乙烯需要以下反应:①乙炔与氯化氢制氯乙烯 ②高温煅烧石灰石 ③电解饱和食盐水(2NaCl+2H2O =通==电= 2NaOH+H2↑+Cl2↑) ④制乙炔 ⑤制乙烯 ⑥合成氯化氢 ⑦制水煤气 ⑧制盐酸 ⑨制电石。 则制氯乙烯的正确操作顺序是 ( )
【做一做】在下列有机反应类型中,最符合绿色化学思想的是______。(填序 号) ①加成反应 ②消去反应 ③加聚反应 ④取代反应 提示:①③
学习任务二 利用逆合成分析法设计苯 甲酸苯甲酯的合成路线 任务驱动: 苯甲酸苯甲酯分子中含有哪种官能团?如何得到该官能团? 1.观察目标分子的结构:
2.逆推,设计合成思路:
3.有机合成中常用的“四条路线”: (1)一元合成路线。
高中化学:环境保护与绿色化学章节知识总结+练习
环境保护与绿色化学知识总结+练习一、化学与环境保护1.环境保护(1)环境问题:主要是指由于人类不合理地开发和利用自然资源而造成的生态环境破坏,以及工农业生产和人类生活所造成的环境污染。
(2)环境保护的任务①环境监测:对污染物的存在形态、含量等进行分析和测定,为控制和消除污染提供可靠的数据。
①治理工业“三废”(废气、废水、废渣)。
①寻找源头治理环境污染的生产工艺,杜绝污染物的排放,能从根本上解决环境问题。
2.大气污染物来源及次生污染物的形成3.污水的处理(1)常用的污水处理方法:物理法、化学法和生物法等。
(2)污水处理的常用化学方法:中和法、氧化还原法、沉淀法等。
(3)污水处理的流程①一级处理:通常采用物理方法,即用格栅间、沉淀池等除去污水中不溶解的污染物。
经一级处理后的水一般达不到排放标准,通常将一级处理作为预处理。
①二级处理:采用生物方法(又称微生物法)及某些化学方法,除去水中的可降解有机物等污染物。
经二级处理后的水一般可以达到国家规定的排放标准。
①三级处理:主要采用化学沉淀法、氧化还原法、离子交换法和反渗透法等,对污水进行深度处理和净化。
经三级处理后的水可用于绿化和景观用水等。
4.固体废物的处理(1)处理原则:无害化、减量化和资源化。
(2)目的:减少环境污染和资源回收利用。
【正误判断】(1)化学工作者进行的环境质量监测工作可有可无,有污染治理就行(×)(2)化石燃料燃烧产生的CO、NO x、SO2为次生污染物(×)(3)“燃煤固硫”“汽车尾气催化净化”都能提高空气质量(√)(4)工业废渣和生活垃圾等固体废弃物对环境影响不大,可不必处理(×)(5)污水的一级处理通常采用化学法和生物法将难溶解的污染物除去(×)一级处理,通常采用物理方法,即用格栅间、沉淀池等除去污水中不溶解的污染物。
经一级处理后的水一般达不到排放标准,通常将一级处理作为预处理。
1.“打赢蓝天保卫战,建设美丽中国”。
第3章 安全无毒化学品的设计原理和方法
D、毒性动态学
毒性动态学:有毒化学物质分子与生物分子
特定部位的相互作用过程及其引发的生物化 学事件和生物物理事件(细胞的正常生物化 学功能的破坏)。
不可逆中毒:毒物分子与细胞大分子形成共 价键。
可逆中毒:氢键等其它弱化学作用。
(3)2个关系:分子结构与功能的关系;
分子的结构与生物效能的关系。
外部和内部效应原则
(1)外部(External)效应原则-物质分子与人、 动物、生物和植物机体减少接触的可能性。
(2)内部(Internal)效应原则-物质分子对人、 动物、生物和植物机体产生和预防中毒的可能性
。
化学品安全无毒的保障: 自身无毒(原始、转化和代谢毒性) 不容易接触和吸收
(1)外部效应原则-2
• 与机体吸收有关的物理化学性质
尽可能降低机体吸收的可能性
♥挥发性,小; ♥油溶性,大; ♥分子大小,大;
♥降解性质,大;
水解,容易 pH值的影响,大 对消化酶的敏感性,大
(1)外部效应原则-3
• 对人、动物和水生生物吸收途径的考虑
尽可能减少生物体吸收的可能性 ♥皮肤吸收; ♥眼睛吸收; ♥肺吸收;
HH CC
O
-N=C=O
-N=C=S
加成反应 加成反应
变种,睾丸损伤
癌症,变种,免疫系 统中都
B. 设计更安全的亲电性物质1
▲降低分子的亲电性
例子:
丙烯酸乙酯,,-不饱和羰基,易发生Michael加成
反应
甲基丙烯酸乙酯,位引入甲基,亲电性降低,不发 生Michael加成反应
C H 3 H C 2C H C O O C H C 2 H 3 H C 2 C O O C H C 2 H 3
高中化学选择性必修三 第3章 第5节 第1课时 有机合成的主要任务 讲义
一、有机合成 1.有机合成的概念有机合成指利用相对简单、易得的原料,通过有机化学反应来构建碳骨架和引入官能团,由此合成出具有特定结构和性质的目标分子的过程方法。
2.有机合成的任务和过程3.有机合成的原则(1)起始原料要廉价、易得、低毒、低污染。
(2)尽量选择步骤最少的合成路线,使得反应过程中副反应少、产率高。
(3)符合“绿色化学”的要求,操作简单、条件温和、能耗低、易实现、原料利用率高、污染少,尽量实现零排放。
(4)按照一定的反应顺序和规律引入官能团,不能臆造不存在的反应事实。
二、有机合成中的碳骨架的构建和官能团的引入 1.构建碳骨架 (1)增长碳链①卤代烃与NaCN 的反应CH 3CH 2Cl +NaCN―→CH 3CH 2CN(丙腈)+NaCl ; CH 3CH 2CN ―――→H 2O 、H+CH 3CH 2COOH 。
①醛、酮与氢氰酸的加成反应CH 3CHO +HCN―→;―――→H 2O 、H +。
①卤代烃与炔钠的反应2CH 3C≡CH +2Na――→液氨2CH 3C≡CNa +H 2;CH 3C≡CNa +CH 3CH 2Cl―→CH 3C≡CCH 2CH 3+NaCl 。
①羟醛缩合反应CH 3CHO +――→OH -。
(2)缩短碳链 ①脱羧反应R—COONa +NaOH――→CaO①R—H +Na 2CO 3。
①氧化反应―――――――→KMnO 4H +,aq;R—CH==CH 2―――――――→KMnO 4H +,aqRCOOH +CO 2↑。
①水解反应:主要包括酯的水解、蛋白质的水解和多糖的水解。
①烃的裂化或裂解反应C 16H 34――→高温C 8H 18+C 8H 16;C 8H 18――→高温C 4H 10+C 4H 8。
(3)成环①二烯烃成环反应(第尔斯-阿尔德反应)①形成环酯+浓硫酸①+2H 2O 。
①形成环醚①环酯水解开环①环烯烃氧化开环2.常见官能团引入或转化的方法 (1)碳碳双键 ①醇的消去反应CH 3CH 2OH―――→浓H 2SO 4170 ①CH 2==CH 2↑+H 2O 。
绿色化学
题型:填空、名词解释、简答、 计算、问答题。
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结课总复习
第一章 绿色化学兴起的历史沿革和定义
一、人类面临的环境危机
1、温室气体大量排放导致全球变暖 2、臭氧层破坏 3、生物多样性减少 4、酸雨成灾
2、对野生生物的毒性
3、对环境的影响
三、设计绿色化学产品的方法和一般原则
1. 三种设计方法 ①如果已知某一反应是毒性产生的必要条件,在确保分子的 作用与性质不变的前提下可以通过改变结构使这个反应不发 生,从而避免或降低该化学品的毒性。 ②对于毒性机理不明确的情况,可以根据官能团与毒性间的 一般关系,除去或不引入与毒性有关的官能团来降低毒性。
①反应条件温和 ②高度专一性. ③活化能低,催化效率极高。 ④ 多样性。
三、太阳能
太阳能是太阳内部连续不断的核聚变反应过程产生的能量。 利用太阳能途径:①光热转换 ②光电转换 ③光化学转换
太阳能光热转换是指将太阳光直接或通过聚光照射于集热 器上,使光能直接转化为热能。日前主要用于太阳能热水 器和太阳热能发电。
③设法降低生物利用率。无论一个化合物本身有多大毒性, 只有它进入人体到达毒性发生作用的目标器官时才能起到 毒害作用。因此化学家可以通过分子设计来改变分子的物
理和化学性质,从而降低人体器官对它的吸收程度。
2. 一般设计原则 “外部”效应原则 指通过分子设计,改善分子在环境中的分布、人和其他生物 机体对它的吸收性质等重要物理化学性质,从而减少它的有 害生物效应。 “内部”效应原则
生物质特点:
1.可再生,储量丰富。仅每年再生的纤维素和木质素折合成能 量相当于石油年产量的15~20倍。 2.大部分已高度氧化,作为化工原料可避免氧化步骤。
绿色化学第3章安全无毒化学品的设计
各国对于化学品的安全标准和管理规定存在差异,这给安全无毒化 学加强基础研究
技术创新与突破
未来需要加强在安全无毒化学品设计方面 的理论基础研究,建立更为完善的理论体 系。
通过技术创新,突破当前存在的技术难题 ,实现更为安全、环保的化学品设计和生 产。
提高产品的可回收性
总结词
通过设计可回收的化学品,可以降低对环境的影响,同时节 约资源。
详细描述
可回收的化学品能够在使用后进行有效的回收和处理,降低 对环境的污染。此外,回收再利用还能够节约资源,降低生 产成本,符合可持续发展的要求。
降低能源消耗和减少废弃物产生
总结词
降低能源消耗和减少废弃物产生是化学品设计的重要原则,有助于降低生产成本和减少对环境的负担 。
详细描述
有毒有害物质的使用不仅对人类健康和环境造成威胁,还可能引发一系列的安 全问题。因此,在化学品设计阶段,应充分考虑原料和试剂的安全性,优先选 择无毒或低毒的物质。
优化化学反应过程
总结词
通过优化化学反应过程,可以降低能 耗、减少废弃物产生,同时提高产品 的质量和产量。
详细描述
在化学品合成过程中,应采用高效的 反应条件和优化反应参数,以降低能 耗和减少废弃物的产生。此外,优化 反应过程还可以提高产品的质量和产 量,降低生产成本。
发展趋势
开发新型绿色染料和颜 料、提高染色性能、拓
展应用领域。
05 结论与展望
当前研究的局限性和挑战
数据支持不足
目前对于安全无毒化学品设计的理论基础和实践数据尚不充足, 需要更多的实验和实际应用来验证和补充。
技术难题
在实现化学品无毒化的过程中,存在一些技术难题,如难以完全去 除某些化学品的毒性或难以找到合适的替代品。
四川大学绿色化学习题答案
引起温室气体排放量增大的原因包括自然界的因 素和人为的因素。
自然界因素主要就是动植物等的呼吸、植物腐烂 和动植物腐烂分解。
但是近几十年来,由于人口急剧增加、工业迅猛 发展、呼吸产生的二氧化碳及煤炭、石油、天然 气燃烧产生的二氧化碳,远远超过了过去的水平, 人类在煮饭、照明、取暖、交通以及工业生产中 排放了大量的温室气体;而另一方面,由于对森 林乱砍乱伐,大量农田建成城市和工厂,破坏了 植被,减少了将二氧化碳转化为有机物的条件, 再加上地表水域逐渐缩小,降水量大大降低,减 少了吸收溶解二氧化碳的条件,破坏了二氧化碳 生成与转化的动态平衡,就使大气中的二氧化碳 含量逐年增加。可见目前人为因素已经成为引起 温室气体含量增大的主导因素。
5:举例说明原子经济反应是不产生污染的
必要条件
证明B→A 必要条件!
要使化学反应尽可能最大限度的利用资源、减少环 境污染,仅仅采用原子经济反应还不能完全达到目 的。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。可能有一 些化学反应,从计量式看,他是原子经济的,但如 果反应平衡转化率很低,而反应物与产物分离又有 困难,反应物难于循环使用,那么这些未使用完的 反应物就会被当作废物排放到环境中,造成环境污 染及资源的浪费。也有一些反应,反应本身是原子 经济的,但两反应物还能同时发生其他平行反应, 生成不需要的副产物,这也会造成资源浪费和环境 污染。
应用在线分析化学的一个例子是,跟踪反应过程以测定 反应是否已完成。在许多情况下,化学过程需要不断地 加入试剂知道反应完成为止。如果有一个即时在线的检 测器能让我们测定反应是否完成,那么就不需要加入更 多的过量试剂,从而就能够避免过量使用有可能会造成
11、生物柴油的化学核心是什么?
《绿色化学》教学大纲
《绿色化学》教学大纲先修课程:无机化学、有机化学、高分子化学与物理、化工原理等大纲执笔人:MH参加人:HJH、HJ、HH大纲审核人:FGC修订时间:2022年8月编写依据:应用化学专业人才培养方案(2022)年版一、课程介绍绿色化学是20世纪90年代中期出现的一门具有重大社会需求和明确科学目标的新兴交叉学科,是当今国际化学化工科学研究的前沿和重要发展领域。
本课程主要研究如何节约能源、开发新资源和从源头上消除污染,是实现循环经济和可持续发展的重要科学技术基础。
开设本课程的目的在于通过在大学生中普及绿色化学基本知识,培养大学生的绿色化学意识,了解如何利用科学技术实现可持续发展。
这对于提高大学生的综合素质,增强社会责任感十分重要。
二、本课程教学在专业人才培养中的地位和作用通过本课程的学习,使同学们较好地了解绿色化学的兴起与发展,掌握绿色化学的基本原理和方法,熟悉化学化工行业中具有先进性、实用性和前瞻性的绿色化学技术及其在现代化学工业中的应用,树立以绿色化学为核心的可持续发展观,为将来从事本专业相关工作和在科学研究过程中时时刻刻以可持续发展的观点考虑问题打下一定的基础。
三、本课程教学所要达到的基本目标理解并掌握本课程中的一些基本概念,基本原理和应用实例。
本课程主要讲授绿色化学的形成与发展状况、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。
四、学生学习本课程应掌握的方法与技能(1)了解绿色化学这门新兴交叉学科的兴起与发展,掌握绿色化学的研究内容、特点以及在国内外的发展概况;(2)关注人类社会目前面临的主要挑战,资源、环境和健康问题及其化学本质,树立以绿色化学为核心的可持续发展观。
2、教学内容:(1)绿色化学的兴起与发展:生态环境的危机呼唤绿色化学,环境保护的宣传和法规推动绿色化学,化学工业的发展催化绿色化学,可持续发展促进绿色化学,绿色化学和技术成为各国政府和学术界关注的热点;(2)绿色化学的研究内容和特点:绿色化学的含义、绿色化学的研究内容及特点;(3)绿色化学在国内外的发展概况:绿色化学在国外的发展概况,我国十分重视绿色化学的研究工作;(4)绿色化学是我国化学工业可持续发展的必由之路:绿色化学所引发的产业革命,绿色化学是我国化学工业可持续发展的优选模式。
第三章绿色化学
第三章化工生产中的环境影响评估
环境负担因子(ELF):衡量环境损害指 标 Environment Load Factor 每生产一个单位产品所需的原料、溶剂、 催化剂等的总重量。
第三章化工生产中的环境影响评估
§3.2原子利用率(Atom utilization) 产物分子量占所有反应物分子量之和的比 例。
CH2 CH 2 +Cl 2 +Ca(OH)
2
C 2 H 4 O+CaCl
分子量 44 1112+H 2 O18
原子利用率 =44/(44+111+18)×100%=25%
第三章化工生产中的环境影响评估
催化氧化法:
CH
2
CH 2 +1/2O
Cat.
2
CH
2
CH O
2
原子利用率:100%
第三章化工生产中的环境影响评估
第三章化工生产中的环境影响评估
实验室 开发 库存清 单 工艺控 制 生产 采购 运输 销售分配 设备物 资管理 废物处 理 处理
风险评 估
健康与安全
审计与监督
环境
经营管理
责任管理
图3-1 一个产品的生命周期
第三章化工生产中的环境影响评估
生命周期评价方法 目标和范围定义 应用于: 解 清单分析 释 影响评价 识别产品改进方向 支持战略决策 市场 其他
图3-2 LCA步骤
§3.3环境商(EQ) EQ=E×Q Q:不利商 无毒的盐:Q=1 重金属盐:100~1000
第三章化工生产中的环境影响评估
§3.4工艺研究与开发中的绿色化学量度 安全、操作参数、投入、产出、能耗、能 效、人类健康、溶剂
【高中化学】环境保护与绿色化学 2022-2023学年高一化学(人教版2019必修第二册)
2.我国近海海域海水中一些元素含量普遍超标,富营养化十分严重,经常发生“赤
潮”现象。下列生活用品中能引起“赤潮”的是( B )
A.肥皂
B.含磷洗涤剂
C.加酶洗衣粉
D.化妆品
随堂演练
3.下列反应最符合绿色化学原子经济性要求的是( A ) A.乙烯聚合为聚乙烯高分子材料 B.甲烷与氯气制备一氯甲烷 C.以铜和浓硝酸为原料生产硝酸铜 D.用SiO2制备高纯硅 4.“绿色化学”要求从经济、环保和技术上设计可行的化学反应。据此,由单质 镁制硝酸镁的下列4个方案中,可行而且符合“绿色化学”要求的方案是( C )
随堂演练
5.活性炭联合脱硫脱硝技术(AC)是一种比较成熟的脱硫脱硝技术,可以在较低的温 度下,将废气中的SO2、NOx通过一系列反应生成铵盐,从而变废为宝,其工作示意 图如下所示:
(2)吸收塔加入NH3后,可脱除废气中的NO、NO2,写出NO和NO2分别和NH3反应的 化学方程式:__4_N__H_3_+__6_N__O_=_=_=_5_N__2+__6_H__2_O__、_8_N__H_3_+__6_N_O__2_=_=_=_7_N_2_+__1_2_H__2O____。
知识梳理
工农业生产和生活中产生的污水往往含有复杂的成分,任意排放会导致土壤和 水体的污染,必须经过多步处理才能达到排放标准。
化学与环境保护
常用的污水处理方法
物理法
盐析法 吸附法 萃取法 液膜分离技术 气提及蒸馏气提法
沉淀法 氧化还原法 离子交换法
生物法
活性污泥法 生物硫化床法 酶制剂处理法
方法二:2CH2==CH2+O2―A→g 2
2× 44 2× 44
×100%
≈ 100%
试 (1)回已答知下原列子问利题用:率为:期望产物总质量 ×100%,试计算两种方法的原子利用 生成物的总质量
《绿色化学》思考题及参考答案
《绿⾊化学》思考题及参考答案绿⾊化学思考题1.⼆⼗世纪⼈类⾯临的环境危机是什么?○1温室⽓体⼤量排放导致全球变暖○2臭氧层空洞○3⽣物多样性减少○4酸⾬成灾○5森林锐减○6⼟地沙漠化○7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新兴学科。
是⼀门从源头上减少或消除污染的化学。
特点:从科学观点看,绿⾊化学是对传统化学思维⽅式的创新和发展;从经济观点看,绿⾊化学为我们提供合理利⽤资源和能源、降低⽣产成本、符合经济持续发展的原理和⽅法; 从环境观点看,绿⾊化学是从源头上消除污染,保护环境的新科学和新技术⽅法。
绿⾊化学是更⾼层次的化学。
与环境化学和环境治理的区别:环境化学是⼀门研究污染物的分布、存在形式、运⾏、迁移及其对环境影响的科学。
环境治理则是对已被污染了的环境进⾏治理,即研究污染物对环境的污染情况和治理污染物的原理和⽅法。
⽽绿⾊化学是从源头上阻⽌污染物⽣成的新学科,它是利⽤化学原理来预防污染,不让污染产⽣,⽽不是处理已有的污染物。
3.绿⾊化学的⼗⼆条原则是什么?○1防⽌污染优于污染治理;○2提⾼原⼦经济性;○3尽量减少化学合成中的有毒原料、产物;○4设计安全的化学品;○5使⽤⽆毒⽆害的溶剂和助剂;○6合理使⽤和节省能源;○7利⽤可再⽣资源代替消耗性资源合成化学品;○8减少不必要的衍⽣化步骤;○9采⽤⾼选择性催化剂优于使⽤化学计量助剂;○10产物的易降解性;○11发展分析⽅法,对污染物实⾏在线监测和控制;○12减少使⽤易燃易爆物质,降低事故隐患第⼆章不产⽣三废的原⼦经济反应1.什么是原⼦经济性及如何计算原⼦利⽤率。
绿⾊化学的“原⼦经济性”是指在化学品合成过程中,合成⽅法和⼯艺应被设计成能把反应过程中所⽤的所有原材料尽可能多的转化到最终产物中;化学反应的“原⼦经济性”(Atom economy)概念是绿⾊化学的核⼼内容之⼀。
绿色溶剂—2-甲基四氢呋喃2
浙江台州清泉医药化工有限公司 2007年6月
清泉与绿色化学
浙江台州清泉医药化工有限公司是一家专业从 事氢化学领域高选择性、高效的催化反应技术 产品的研发与制造的省级高新技术企业。九十 年代末以来,公司坚持以“低投入、高产出、 低消耗、少排放、能循环、可持续”为经营理 念,以“简化反应步骤、减少污染排放、开发 绿色合成工艺”为发展方向,依托产学研,致 力于绿色技术产品的研发、制造和销售。
可在较高温度下反应,且溶剂损耗小。
❖ 2-甲基四氢呋喃能提高加成产物的收率,而THF常常
导致还原产物增加而使加成产物的产率降低。
R O + R2
R1
THF MgX
R OH + R2
R1
Grignard反应的应用实例
❖ 在制药工业上的应用 ❖ 在化妆品工业上的应用 ❖ 在农药领域的应用
实例1:盐酸曲马多合成中的应用
第二章、绿色化学的内涵
绿色化学Green Chemistry
清洁化学Clean chemistry
环境友好化学 Enviromentally Friendly Chemistry
环境无害化学 Enviromentally Benign Chemistry 绿色化学是用化学的方法和技术去减少或消灭那些
第一节: 绿色化学的任务
要求化学家进一步认识化学本身的科学规律,通过 对相关化学反应的原理、热力学和动力学研究,探 索新化学键的形成和断裂的可能性及其选择性的调 节与控制,发展新型环境友好化学反应,推动化学 学科的发展。
第二节 绿色化学的12条原则
(1)、最好是防止废物的产生而不是产生后处理;
(2)、设计的合成方法使生产过程中所采用的原料最大量进入产品 之中(原子经济性 ) ;
《有机化学基础》课时作业7:第三章章末检测试卷(三)
章末检测试卷(三)(时间:90分钟满分:100分)一、选择题(本题包括16小题,每小题3分,共48分)1.按照绿色化学的原则,以下反应不符合“原子经济性”要求的是()A.乙烯与水反应生成乙醇B.淀粉水解生成葡萄糖C.以苯和溴为原料生产溴苯D.乙烯聚合为聚乙烯答案 C解析“原子经济性”是指反应物的原子全部转化为期望的最终产物,这时原子的利用率为100%。
考点有机合成路线的设计题点绿色化学反应原理2.在有机合成中官能团的引入或改变是极为重要的,下列说法正确的是()A.甲苯在光照下与Cl2反应,主反应为苯环上引入氯原子B.引入羟基的方法常有卤代烃和酯的水解、烯烃的加成、醛类的还原C.将CH2===CH—CH2OH与酸性KMnO4溶液反应即可得到CH2===CH—COOHD.HC≡CH、(CN)2、CH3COOH三种单体在一定条件下发生加成、酯化反应即可得到答案 B考点有机合成中官能团的引入或转化题点常见官能团引入或转化的方法3.结构为…—CH===CH—CH===CH—CH===CH—CH===CH—…的高分子化合物用碘蒸气处理后,其导电能力大幅提高。
上述高分子化合物的单体是()A.乙炔B.乙烯C.丙烯D.1,3-丁二烯答案 A解析根据高分子化合物的结构简式可知,该物质属于加聚产物,链节是—CH===CH—,因此单体是乙炔;乙烯加聚生成聚乙烯,链节是—CH2—CH2—;丙烯加聚生成聚丙烯,链节是—CH(CH3)—CH2—;1,3-丁二烯加聚生成聚1,3-丁二烯,链节是—CH2—CH===CH—CH2—。
考点高分子化合物单体的推断题点加聚反应产物单体的推断4.对氨基苯甲酸可用甲苯为原料合成,已知苯环上的硝基可被还原为氨基:+2H 2O ,产物苯胺还原性强,易被氧化,则由甲苯合成对氨基苯甲酸的步骤合理的是( ) A .甲苯――→硝化X ――→氧化甲基Y ――――→还原硝基对氨基苯甲酸 B .甲苯――――→氧化甲基X ――→硝化Y ――――→还原硝基对氨基苯甲酸 C .甲苯――→还原X ――――→氧化甲基Y ――→硝化对氨基苯甲酸 D .甲苯――→硝化X ――――→还原硝基Y ――――→氧化甲基对氨基苯甲酸 答案 A解析 由于苯胺还原性强易被氧化,应先氧化甲基再还原硝基。
第3章 第1节 卤代烃 讲义【新教材】
一、卤代烃1.概念与分类2.卤代烃的命名卤代烃的命名一般用系统命名法,与烃类的命名相似。
例如:、CH2==CH—Cl、2-氯丁烷氯乙烯1,2-二溴乙烷3.物理性质4.几种卤代烃的密度和沸点名称结构简式液态时密度g·cm-3沸点/℃氯甲烷CH3Cl0.916-24氯乙烷CH3CH2Cl0.89812 1-氯丙烷CH3CH2CH2Cl0.89046℃中溶液分层不用,理由是乙醇与溴不反应,不会干扰丁烯的检验。
【归纳总结】溴乙烷取代(水解)反应与消去反应的比较反应类型 取代反应(水解反应) 消去反应 反应条件 NaOH 水溶液、加热 NaOH 醇溶液、加热键的变化 C—Br 键断裂形成C—O 键C—Br 键与C—H 键断裂形成碳碳双键生成物CH 3CH 2OH 、NaBrCH 2==CH 2、NaBr 、H 2O三、卤代烃的化学性质及卤代烃中卤素原子的检验 1.卤代烃的化学性质 (1)取代反应(水解反应)R—X +NaOH――→水℃R—OH +NaX 。
反应机理:在卤代烃分子中,由于卤素原子的电负性比碳原子的大,使C—X 的电子向卤素原子偏移,进而使碳原子带部分正电荷(δ+),卤素原子带部分负电荷(δ-),这样就形成一个极性较强的共价键:C δ+—X δ-。
因此,卤代烃在化学反应中,C—X 较易断裂,使卤素原子被其他原子或原子团所取代,生成负离子而离去。
(2)消去反应+NaOH――→醇℃+NaX +H 2O 。
2.卤代烃中卤素原子的检验 (1)实验流程(2)实验要点℃通过水解反应或消去反应将卤素原子转化为卤素离子。
℃排除其他离子对卤素离子检验的干扰,卤素原子转化为卤素离子后必须加入稀硝酸中和过量的碱。
3.制取卤代烃的方法(1)烷烃取代法:CH 4+Cl 2――→光照CH 3Cl +HCl 。
(2)烯(炔)烃加成卤素:CH 2==CH 2+Br 2―→CH 2BrCH 2Br 。
(3)烯(炔)烃加成卤化氢:CH 2 ==CH 2+HCl――→催化剂CH 3CH 2Cl 。
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1、设计安全无毒化学品的一般原则是什么?答:(1)具有所要求的使用功能,对人类和环境无害。
a.不能进入机体;b.对机体的生物化学和生理过程不产生有害的影响。
(2)分子释放于环境后的行为或释放后结构的变化。
在空气、水、油中的分散性和在环境中可能引发的直接和间接的有害效应。
(3)2个关系:分子结构与功能的关系;分子的结构与生物效能的关系。
2、设计安全无毒化学品的外部和内部效应原则是什么?答:(1)外部(External)效应原则-物质分子与人、动物、生物和植物机体减少接触的可能性。
(2)内部(Internal)效应原则-物质分子对人、动物、生物和植物机体产生和预防中毒的可能性。
3、设计安全无毒化学品的外部效应原则主要包括哪几个方面?答:(1)与物质在环境中的分布相关的物理化学性质-尽可能减少在环境中的扩散和分布挥发性,小/密度,大/熔点,高;水溶性,小/脂溶性,大;残留性,小/生物降解性,大;氧化/水解/光解/微生物降解有毒转化-转化为具有生物活性(毒性)物质的可能性,尽量避免。
无毒转化-转化为无生物活性物质的可能性,越大越好。
(2)与机体吸收有关的物理化学性质-尽可能降低机体吸收的可能性挥发性,小;油溶性,大;分子大小,大;降解性质,大;水解,容易pH 值的影响,大对消化酶的敏感性,大(3)对人、动物和水生生物吸收途径的考虑-尽可能减少生物体吸收的可能性皮肤吸收;眼睛吸收;肺吸收;肠胃系统吸收;呼吸系统吸收;其他特定生物的吸收途径。
(4)消除或减少不纯物-尽可能减少杂质造成的毒性不同化学类别的不纯物;有毒或更毒的同系物;有毒或更毒的几何异构体、构象异构体和立体异构体。
4、设计安全无毒化学品的内部效应原则主要包括哪几个方面?答:(1)增大解毒性能-尽可能提高在生物体内的无毒代谢和转化增大排泄的可能性;选择亲水性化合物;增大物质分子与葡萄糖醛酸、硫酸盐、氨基酸结合的可能性,或使分子易于乙酰化;其他相关考虑。
增大可生物降解性;氧化/还原/水解(2)避免物质的直接毒性-尽可能降低本征毒性选择一类无毒的物质;选择功能团;避免使用有毒功能团;让有毒结构在生物化学过程中消去;对有毒功能团进行结构屏蔽;改变有毒基团的位置。
(3)避免生物活化-尽可能避免生物代谢和转化的增毒效应不使用已知生物活化途径的分子;强亲电性或亲核性基团;不饱和键;其他分子结构特征。
对可生物活化的结构进行结构屏蔽。
5、设计安全有效化学品的方法主要有哪几种?答:(1)毒理学分析及相关分子设计(2)利用构效关系设计安全的化学品(3)利用基团贡献法构筑构效关系(4)利用等电排置换设计更加安全的化学品(5)用有相同功效而无毒的物质替代有毒有害物质(6)消除有毒辅助物质的使用6、化学品的致毒途径和根源。
答:三种致毒途径:化学品的毒性与其进入人体的途径有关:(1)接触(Exposure)致毒;(2)生物吸收致毒;(3)物质的固有毒性致毒。
产生毒性的根源:分子中的部分结构(基团)-毒性载体(Toxicophore)-与细胞生物分子活性位的相互作用。
7、化学品的吸收、分散和代谢。
答:(1)吸收:化学品从接触处进入血液的过程肠胃系统吸收;肺吸收;皮肤吸收。
人体的细胞膜-脂类物质;人体的血液-水性溶液;人体的肠(胃)液-水溶性溶液。
有毒化学品易吸收的条件:良好的水溶性和脂溶性。
影响吸收和膜渗透的物理化学和生物化学因素。
(2)分散:有毒物质吸收进入人体后在体内的扩散过程。
决定于血液流动速度和从毛细血管向器官的扩散速度。
通常很快。
几秒~几分钟。
有毒物质吸收后主要集中于心脏、肝、肾、大脑等器官。
(3)代谢:人体把吸收的物质转化为水溶性更大、更容易排泄的物质的酶催化过程(Metabolism或Biotransformation)。
代谢是人体固有的把有潜在的毒性的物质转化为排泄物质的防御机制。
8、含有那些化学结构的物质毒性较大?答:(1)亲电性物质;(2)含烯醇式结构的化合物;(3)末端含有不饱和键的烯烃和炔烃;(4)代谢过程中容易生成自由基的化学品9、等电排置换设计。
答:电子等排同物理性质现象:具有特征的分子结构和电子特征的物质,不管其结构是否相似,通常具有相似的物理性质和其他性质,Langmuir称之为电子等排同物理性质现象。
电子等排物:是这样一些物质和基团,他们由于有相同数目的原子、相同数目的电子且电子的排布方式相同,因而有相同的电荷。
电子等排的化合物可能具有相似的生物活性;通过等电排结构的置换,可能给某化合物赋予某些生物活性,增强或降低某些方面的生物活性。
10、从互联网上查阅安全有效化学品设计原理的应用例子,并写出介绍。
答:1 利用构效关系设计安全的化学品Devito对腈基毒性进行了广泛的研究,他报道了如何评估一个特定官能团的毒性大小顺序。
了解这一顺序后,人们就可以应用这些资料来设计安仝的化学品。
了解毒物结构和毒性关系后,改进合成路线就可制得毒性低的产品。
他所描述的原则可普遍应用于研究任何一类化合物。
Devito通过研究有机腈毒性的构效关系说明:α-羟基异构体的毒性比β-羟基异构体的要大得多。
产生毒性的机理是由于α-羟基丙腈更易发生消去反应释放出HCN而造成的(如图2所示)。
图1 α、β-羟基丙腈图2 消去反应由于这种释放过程取决于α-碳上取代基的性质,消去反应可以被加快或减慢。
据此可设计新的丙腈化合物,使HCN不易消去,这样合成的丙腈化合物就是更为安全的。
2 利用等电排置换设计更加安全的化学品等电排置换是设计更加安全的化学品的有效方法之一。
例如,对于一些有毒有机物质而言,有时其中的一个碳被硅取代后,不仅可以大大降低其毒性,而且还可以增大其可降解性等对环境友好的性能。
从化学上看,用硅作为碳的等电排原子是再自然不过的了。
因为碳和硅都是4A族元素,因此,在化学性质上有相似性。
与同簇的其他元素一样,硅和碳都是4价金属,能形成四面体结构,能与碳形成稳定化学键。
虽然,目前对硅酮移置物尚有争论,但一般来说,硅取代碳后形成的衍生物是无毒的,尤其是与同族的锗、锡、铅的衍生物相比。
因此,硅是唯一一个能用作对碳作等电排置换的元素。
另外,硅是在自然界存量丰富、价廉,且可以各种形式出现的元素。
有机硅化合物的一个引人入胜之处在于其Si-C键的环境特性,在自然界中直今还没有发现C-Si键化合物。
这是因为,在自然界中Si-O键太强,因而即使存在有有机硅化合物,其存在时间也是有限的。
(1)DDT的硅取代物尽管DDT对哺乳动物来说相对比较安全,但由于它对其他物种有毒性,同时会在环境中长期存在,因此,不得不放弃这一重要杀虫剂的使用。
在设计DDT 的硅等电排取代物中,设计了如下所示的DDD类硅烷类物质。
它( DDD)在环境中的存留时间会短一些,因为硅烷在体内和环境中均会由于Si -H键的氧化而变得不稳定。
图3 DDT和DDD(2)有机硅杀真菌剂Meberg及其合作者制备了一系列硅取代三唑类化合物,为杀真菌剂的开发开辟了一条新的途径。
其中一个,氟苯代硅三唑(Flusilazole)对谷类防真菌特别有效,已是目前商用的主要谷类防真菌剂。
氟苯代硅三唑与其他防真菌剂(非硅取代物)一样,对甾醇的合成有生物抑制作用。
其一级代谢产物为硅醇,硅醇生物活性很小,同时由于它处于更高的氧化态,因而容易进一步降解。
图4 氟苯代硅三唑代谢过程3 消除有毒辅助物质的使用方法有改变配方、使用无毒无害的溶剂、使用水作溶剂或者不适用溶剂等。
水作为溶剂有许多优点:价廉易得,安全可靠(不会燃烧和爆炸) 而且无毒。
在有机反应中可省略反应物的保护和脱保护的合成步骤,通过简单的相分离,即可得到产物。
而进行以有机溶剂为介质的反应时,产物的分离往往耗能较大,且有大量有机溶剂排放。
若采用水相有机反应有意想不到的化学选择性,能大大减少副产物的生成。
(1)以水为溶剂,将醛或酮还原成醇2000年,T.A.Bryson报道以甲酸钠为还原剂,在250~350℃,以水为溶剂,不需要其他共溶剂或催化剂,可把醛和一些酮还原成醇。
反应只需要简单的装置就可完成,副产物是CO2和H2O或NaOH,因此是环境友好的。
而以环己烯或环己二烯为还原剂在醇-水混合溶剂中把醛还原成醇,则产生毒性大的副产物苯,且产物分离困难,是环境不友好的。
(2)不用有机溶剂而让化学反应完全在水中进行在这一技术领域,东京大学教授小林修的研究处于世界前列。
他利用路易斯酸作催化剂,在水中完成化学反应,生成物的产率高达90%。
(3)在水中和空气中进行过渡金属介入和催化的有机反应2001年度美国总统绿色化学挑战奖的学术奖授予了美国Tulane大学的李朝军教授。
李朝军在设计和发展在水中和空气中进行的过渡金属介入和催化的有机反应方面取得了一系列引人瞩目的、富于创新性的成果。
李朝军教授发展的水相催化的有机反应,在药物、精细化学品、石油化学品和农业化学品的合成,以及高聚物和塑料的合成等方面都有广阔的应用前景。
李朝军教授的创新性研究为传统上只能在惰性气体和有机溶剂中进行的有机合成反应开辟了一个崭新的领域。
(4)水基过程生产带电聚丙烯酰胺1999年美国总统绿色化学奖授予了Naclo Chemical Co.,该公司发展了一种水基过程生产带电聚丙烯酰胺而获得总统绿色挑战奖的改进溶剂和反应条件奖。
这些水溶的高分子通常用于造纸工业、加工应用和废水处理。
高分子可以帮助把污水(如造纸厂排出的污水) 中的悬浮固体和污染物除去。
传统上,这些高分子是以干粉或者油包水乳状液的形式生产和供应的。
粉末形式具有接触毒害并且在生产和使用中很昂贵。
乳状液是由高分子、水和油在表面活性剂稳定下形成的。
油包水乳状液把大量烃类溶剂和表面活性剂引入环境,而高分子本身并不需要这些组分来发挥自己的作用。
Naclo过程消除了使用有机溶剂和表面活性剂,因为它生成了一个水基高分子颗粒分散体而不是乳状液。
水溶性高分子单体可以溶解在硫酸铵水溶液中(一种己内酰胺生产中的副产品),然后利用一个水溶性自由基引发剂使其聚合。
一种高分子分散剂加入到体系中以阻止高分子链增长时发生絮凝ö聚结。
液体中含有较高的盐浓度以保持高分子不被溶解。
(5)不使用溶剂的生物催化技术,生产用于化妆品和个人护理产品的配料——酯类物质。
Eastman 化学公司获得了2009年美国总统绿色化学合成路线奖。
他们开发了不使用溶剂的生物催化过程,生产用于化妆品和个人护理产品的配料——酯类物质。
酯类物质是生产化妆品和个人护理产品的一类重要配料。
通常合成酯类物质的过程都是条件比较苛刻的化学方法,使用强酸和危险性溶剂,消耗很多能量。
Eastman 化学公司的新路线利用固定化酶生物合成酯类物质,节约了能量,也避免使用强酸和有机溶剂。
由于反应介质温和,所以这一合成路线允许使用易被生物利用的天然原料合成酯类物质,这在传统路线中是不可想象的。