第二章绿色化学原理详解演示文稿

44
111 18
44
111+ 18 = 129
44
44
=
╳ 100% =
╳ 100% = 25%
111+ 18 + 44
28+ 71 + 74
绿色化学方法（New greener way）
CH2=CH2 + 1/2O2
28
16
C2H4O 44
44 0
=
44
╳ 100% =
44
╳ 100% = 100%
❖ 原子经济性
高效的有机合成应最大限度地利用原料分子的每一个 原子，使之结合到目标分子中，达到零排放，即不产生副 产物或废弃物。
❖原子利用率（atom utilization）
原子利用率 =
目标产物的量
╳ 100%
按化学计量式所得所有产物的量之和
目标产物的量
=
各反应物的量之和
╳ 100%
Examples
Example 1 ：The preparation of epoxy-
ethane(环氧乙烷) from ethylene more
Example 2：The preparation of epoxy-propane
(环氧丙烷) more
Example 3：The synthesis of methyl acrylate(丙
28+16
44
Silver catalyst（银催化剂） is used to convert ethylene directly to the target molecule by using oxygen as the oxidant, which gives 100% atom utilization.
Direct oxidation catalyzed by titania-silica （钛-硅）
CH3CH=CH2 + H2O2 42 34
The amount of target product formed
Titania- sillica molecular sieve
C3H6O + H2O
RNH2 + CO2
RNCO + H2O RNHCO2R1
替代光气的绿色原料
碳酸二甲酯传统 合成方法：
2CH3OH + COCl2
新的方法：
CH3OOCOOCH3 + 2HCl
Catalyst
2CH3OH + CO + ½ O2
CH3OOCOOCH3 + H2O
Thermodynamics, Catalyst, Reaction conditions: temperature/pressure
传统方法（Traditional way）
CH3CH=CH2 + Cl2 + Ca(OH)2
42 71
74
C3H6O + CaCl2 + H2O
58
111 18
58 111+ 18 = 129
58
58
=
╳ 100% =
╳ 100% = 31%
111+ 18 + 58
42+ 71 + 74
绿色化学方法（New greener way）
58 27 32
98
100
115
100 115
=
100
╳ 100% =
100
100+115
58+27+32+98
╳ 100% A=A 46A%A
绿色化学方法（New greener way）
Using palladium acetate Pd(OAc)2 as the catalyst，developed in 90’s
报，并尽可能地使之最小化。
2.1 防止污染优于污染治理
❖ 传统环境污染的治理方法——末端治理 ❖ 绿色化学的方法——污染预防
开发以“原子经济性”为基本原则的新化学反 应过程。
改进现有化学工业过程，减少和消除污染。
2.2 原子经济性 Atom Economy of Chemical Reaction
第二章绿色化学原理详解演示文稿
优选第二章绿色化学原理
绿色化学十二条原则
利用可再生资源合成化学品 减少不必要的衍射化步骤 采用高选择性的催化剂 设计可降解化学品 进行预防污染的现场实时分析 使用安全工艺
绿色化学十二条附加原则
鉴别副产品，尽可能地定量描述。 报告转化率、选择性和产率。 在生产过程中进行完整的质量平衡计算。 定量核算生成过程中催化剂和溶剂的损失。 充分研究基本的热化学，特别是放热规律，以保证
58
18
58
源自文库
18
58
58
=
╳ 100% =
╳ 100% = 76%
58 + 18
42 + 34
传统方法（Traditional way）
CH3COCH3 + HCN
CH3C(CN)(OH) CH3
CH3OH, H2SO4
CH3OOC(CH3)C=CH2 + NH4HSO4
CH3COCH3+ HCN + CH3OH + H2SO4 AA CH3OOC(CH3)C=CH2 + NH4HSO4
Pd(OAc)2
原子经济性反应
传统反应： A + B
C +D
原子经济性反应：E + F
C
常见有机反应类的原子经济性：
重排反应、加成反应、取代反应、消除反应
100% 100% <100% <100%
2.3 绿色化学合成
❖ 有机合成原料 光气（COCl2） 氰化物（HCN、KCN、NaCN） 硫酸二甲酯[(CH3)2SO4]
烯酸甲酯) more
传统方法（Traditional way）
CH2=CH2 + Cl2 +
CHl2COH2CH2OH + Ca(OH)2 + HCl
ClCH2CH2OH + HCl C2H4O + CaCl2 + 2H2O
CH2=CH2 + Cl2 + Ca(OH)2 28 71 74
C2H4O + CaCl2 + H2O
❖ 绿色化学要求化学合成中不使用、不产生有毒、 有害物质。
替代光气的绿色原料
光气(phosgene) 异氰酸酯(isocyanate) 聚氨酯(polyurethane) 聚碳酸酯(polycarbonate)
替代光气的绿色原料
❖ 异氰酸酯传统合成方法
RNH2 + COCl2
❖ 新方法：
RNCO + 2HCl RNHCO2R1
安全。 预测其他潜在的质量和能源的传输限制及规律。
绿色化学十二条附加原则
与化学或化工工程人员协作。 要考虑全部生成过程对化学选择性的影响。 帮助开发和支持使用可持续发展的测量。 使用的全部产品及其他输入要尽量定量和最小化。 要充分认识到操作者的安全和废物最小化之间可能
存在矛盾的事实。 对试验或工艺过程向环境中排放的废物要监视、呈