绿色化学与技术的进展
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+ H2O2
锡/沸石
O O + H2O
负载锡的沸石催化剂，过氧化氢氧化剂，原子经济性86%， 副产物只有水 14
医药、农药、功能化学品的研究
——绿色化学最活跃的前沿领域 • 大力研究原子经济反应和手性合成 等 • 医药、农药等产品要引进多种官能 团和调整化学结构，生产往往经过 多步反应，需要配套开发技术，才 能推向工业化
+
CH3 CH CH2 Cl OH
+
Ca(OH)2
石灰
O 2 CH3 CH CH2
2 + 2H2O + CaCl 废渣 污水
绿色工艺—钛硅分子筛催化：原子经济性=76%
绿色化学与技术 的新进展
1
环境治理的历史回顾
★ 20世纪40~50年代 —— 稀释废物 ★ 20世纪60~70年代 —— 废物后处理 ★ 20世纪90年代 —— 从源头消除污染源
2
绿色化学(Green Chemistry)
——环境无害化学 ——环境友好化学 ——清洁化学
★ 从源头消除污染的途径
★ 新设计化学合成方法和化工产 品来根除污染源
3
各国政府推动绿色化学的措施
★ 美国
1990年美国颁布了《污染防治条例》， 将 污染的防治定为国策 1996年设定“总统绿色化学挑战奖”
★ 日本
制订“21世纪重建绿色地球”的新阳光计划， 设立“为地球创新技术的研究院”
★ 欧盟各国
德国 1991年制订“为环境而研究的计划” 英国 2000年设立“Jerwood Salters环境奖” 荷兰 制订“清洁生产手册” 4
15
(二)大宗有机化工产品的第二 代绿色生产技术正在开发
烃类氧化的“原子经济”反应正在 改进 替代剧毒光气等原料的绿色技术， 研究降低成本 开发新一代苯与烯烃烷基化无毒无 害固体酸催化剂
16
烃类氧化的“原子经济” 反应正在改进
20世纪80年代发明钛硅分子筛作 为催化剂 采用H2O2为氧化剂 实现下列“原子经济”反应
9
绿色化学的12条原则
7、只要技术上和经济上可行，使用的原材料应是能再生的；
8、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、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、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、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、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。
2000年，美国化学会出版了第一本绿色化学教科书。
5
★ 中国
制订了“科教兴国”和可持续发展策略，并 于1993年世界环境和发展大会之后，编制了 《中国21世纪议程》郑重声明走可持续发展道 路的决心。 ◆ 1995年中国科学院化学部组织了《绿色化学与技
术——推进化工生产可持续发展的途径》院士咨询活 动 ◆ 1997年国家自然科学基金委“九五”重大项目：环 境友好石油化工催化化学与反应工程 ◆ 1997年5月，香山科学会议第72次学术研讨会：可 持续发展问题对科学的挑战——绿色化学 ◆ 1998年合肥第一届国际绿色化学高级研讨会 ◆ 1999年北京第16次九华山科学论坛“绿色化学的基 本科学问题” ◆ 2000年科技部《国家重点基础研究发展规划项目》 立项——石油炼制和基本有机化学品合成的绿色化学
1~5
5~20 25~100
制药、精细化工——更需开发原子经济反应
13
Baeyer-Villiger反应 ——用于生产医药、塑料添加剂
传统工艺
O O O O O Cl
O
+
+
Cl
O O OH
OH O
O O
Oቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
OH
Cl
+ +
Cl
OH
3-氯过苯甲酸氧化剂，原子经济性42%，产生3-氯苯甲酸废 物
绿色工艺 O
1990年，美国通过了一项“防止污染行动”的法令。
1991年后，绿色化学由美国化学会（ACS）提出并成为美国国 家环保局（EPA）的中心口号。
1995年，美国前总统克林顿设立了“总统绿色化学挑战奖”，
从 1996年开始在华盛顿国家科学院每年颁发一次，这是化 学领域唯一的总统级科学奖。
1999年，世界上第一本《绿色化学》杂志诞生。
丙烯环氧化制环氧丙烷 环己酮氨氧化制环己酮肟 苯酚氧化制对苯二酚
17
丙烯环氧化制环氧丙烷
传统工艺—氯醇法：原子经济性=31%
2CH3 CH CH2 2HOCl + 次氯酸 CH3 CH CH2 OH Cl
1- 氯丙醇
+
CH3 CH CH2 Cl OH
2- 氯丙醇
CH3 CH CH2 OH Cl
11
(一)大力开发医药等精细化工产品 “原 子经济”反应，力争实现废物“零排放”
Barry Trost：原子经济性(Atom Economy)概念
产物
废物或副产物
A＋B
C＋D
A＋B
C＋
废物 为零
12
不同工业部门生产中的废物排放量
工业部门 炼油 每吨产品排放的废物（吨/吨） ~0.1
大宗化学品
精细化工 制药
10
内容简介
☆ 大力开发医药等精细化工产品的 “原子经济”反 应， 力争实现废物“零排放” ☆ 大宗有机化工品的第二代绿色生产技术正在开发 ☆ 超临界CO2代替有毒、有害溶剂正在推广应用 ☆ 利用可再生资源生产大宗有机化工产品方兴未艾 ☆ 工农结合, 生产超清洁生物柴油 ☆ 永恒的主题——设计、生产和使用环境友好产品 ☆ 回收废塑料、纤维等材料，走上“闭路循环”之 路
6
绿色化学的兴起
– 环境保护的推动 – 合理利用资源 – 降低成本
• 环境监测费用 • 废物处理费用 • 人身保健费用 • 社区安全保险费用等
7
绿色化学的主要内容
无 无 环 无 原 毒 毒 境 毒 子 无 无 友 无 经
8
绿色化学的12条原则
1、防止废物的产生而不是产生后再来处理； 2、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、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、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、能量消耗越小越好，应能为环境和经济方面的考虑所 接受；
锡/沸石
O O + H2O
负载锡的沸石催化剂，过氧化氢氧化剂，原子经济性86%， 副产物只有水 14
医药、农药、功能化学品的研究
——绿色化学最活跃的前沿领域 • 大力研究原子经济反应和手性合成 等 • 医药、农药等产品要引进多种官能 团和调整化学结构，生产往往经过 多步反应，需要配套开发技术，才 能推向工业化
+
CH3 CH CH2 Cl OH
+
Ca(OH)2
石灰
O 2 CH3 CH CH2
2 + 2H2O + CaCl 废渣 污水
绿色工艺—钛硅分子筛催化：原子经济性=76%
绿色化学与技术 的新进展
1
环境治理的历史回顾
★ 20世纪40~50年代 —— 稀释废物 ★ 20世纪60~70年代 —— 废物后处理 ★ 20世纪90年代 —— 从源头消除污染源
2
绿色化学(Green Chemistry)
——环境无害化学 ——环境友好化学 ——清洁化学
★ 从源头消除污染的途径
★ 新设计化学合成方法和化工产 品来根除污染源
3
各国政府推动绿色化学的措施
★ 美国
1990年美国颁布了《污染防治条例》， 将 污染的防治定为国策 1996年设定“总统绿色化学挑战奖”
★ 日本
制订“21世纪重建绿色地球”的新阳光计划， 设立“为地球创新技术的研究院”
★ 欧盟各国
德国 1991年制订“为环境而研究的计划” 英国 2000年设立“Jerwood Salters环境奖” 荷兰 制订“清洁生产手册” 4
15
(二)大宗有机化工产品的第二 代绿色生产技术正在开发
烃类氧化的“原子经济”反应正在 改进 替代剧毒光气等原料的绿色技术， 研究降低成本 开发新一代苯与烯烃烷基化无毒无 害固体酸催化剂
16
烃类氧化的“原子经济” 反应正在改进
20世纪80年代发明钛硅分子筛作 为催化剂 采用H2O2为氧化剂 实现下列“原子经济”反应
9
绿色化学的12条原则
7、只要技术上和经济上可行，使用的原材料应是能再生的；
8、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、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、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、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、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。
2000年，美国化学会出版了第一本绿色化学教科书。
5
★ 中国
制订了“科教兴国”和可持续发展策略，并 于1993年世界环境和发展大会之后，编制了 《中国21世纪议程》郑重声明走可持续发展道 路的决心。 ◆ 1995年中国科学院化学部组织了《绿色化学与技
术——推进化工生产可持续发展的途径》院士咨询活 动 ◆ 1997年国家自然科学基金委“九五”重大项目：环 境友好石油化工催化化学与反应工程 ◆ 1997年5月，香山科学会议第72次学术研讨会：可 持续发展问题对科学的挑战——绿色化学 ◆ 1998年合肥第一届国际绿色化学高级研讨会 ◆ 1999年北京第16次九华山科学论坛“绿色化学的基 本科学问题” ◆ 2000年科技部《国家重点基础研究发展规划项目》 立项——石油炼制和基本有机化学品合成的绿色化学
1~5
5~20 25~100
制药、精细化工——更需开发原子经济反应
13
Baeyer-Villiger反应 ——用于生产医药、塑料添加剂
传统工艺
O O O O O Cl
O
+
+
Cl
O O OH
OH O
O O
Oቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
OH
Cl
+ +
Cl
OH
3-氯过苯甲酸氧化剂，原子经济性42%，产生3-氯苯甲酸废 物
绿色工艺 O
1990年，美国通过了一项“防止污染行动”的法令。
1991年后，绿色化学由美国化学会（ACS）提出并成为美国国 家环保局（EPA）的中心口号。
1995年，美国前总统克林顿设立了“总统绿色化学挑战奖”，
从 1996年开始在华盛顿国家科学院每年颁发一次，这是化 学领域唯一的总统级科学奖。
1999年，世界上第一本《绿色化学》杂志诞生。
丙烯环氧化制环氧丙烷 环己酮氨氧化制环己酮肟 苯酚氧化制对苯二酚
17
丙烯环氧化制环氧丙烷
传统工艺—氯醇法：原子经济性=31%
2CH3 CH CH2 2HOCl + 次氯酸 CH3 CH CH2 OH Cl
1- 氯丙醇
+
CH3 CH CH2 Cl OH
2- 氯丙醇
CH3 CH CH2 OH Cl
11
(一)大力开发医药等精细化工产品 “原 子经济”反应，力争实现废物“零排放”
Barry Trost：原子经济性(Atom Economy)概念
产物
废物或副产物
A＋B
C＋D
A＋B
C＋
废物 为零
12
不同工业部门生产中的废物排放量
工业部门 炼油 每吨产品排放的废物（吨/吨） ~0.1
大宗化学品
精细化工 制药
10
内容简介
☆ 大力开发医药等精细化工产品的 “原子经济”反 应， 力争实现废物“零排放” ☆ 大宗有机化工品的第二代绿色生产技术正在开发 ☆ 超临界CO2代替有毒、有害溶剂正在推广应用 ☆ 利用可再生资源生产大宗有机化工产品方兴未艾 ☆ 工农结合, 生产超清洁生物柴油 ☆ 永恒的主题——设计、生产和使用环境友好产品 ☆ 回收废塑料、纤维等材料，走上“闭路循环”之 路
6
绿色化学的兴起
– 环境保护的推动 – 合理利用资源 – 降低成本
• 环境监测费用 • 废物处理费用 • 人身保健费用 • 社区安全保险费用等
7
绿色化学的主要内容
无 无 环 无 原 毒 毒 境 毒 子 无 无 友 无 经
8
绿色化学的12条原则
1、防止废物的产生而不是产生后再来处理； 2、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、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、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、能量消耗越小越好，应能为环境和经济方面的考虑所 接受；