绿色化学与原子经济
绿色化学的四个特点
绿色化学的四个特点绿色化学是一种新兴的化学研究领域，旨在通过改变传统化学合成方法，减少对环境的污染并提高资源利用效率。
绿色化学的四个特点是：原子经济性、可再生性、可降解性和可循环性。
原子经济性是绿色化学的核心特点之一。
传统的化学合成方法通常会产生大量的废弃物，造成资源的浪费和环境的污染。
而绿色化学强调将化学反应设计为高效、精确的过程，使得反应中使用的原子和分子能够最大限度地转化为所需的产物，减少废物的产生。
这样不仅可以提高资源的利用效率，还可以减少环境的负担。
可再生性也是绿色化学的重要特点之一。
可再生资源是指可以在相对短时间内得到再生的资源，如生物质、太阳能等。
绿色化学强调使用可再生资源作为原料，以代替传统的化石能源和非可再生资源。
这不仅可以减少对有限资源的依赖，还可以减少对环境的破坏。
可降解性是绿色化学的又一个重要特点。
传统的化学产品往往在使用后会产生大量的废弃物，这些废弃物往往难以降解，对环境造成污染。
而绿色化学强调设计和合成可降解的材料和产品，使其在使用后能够迅速降解为无害的物质，减少对环境的污染。
例如，可降解塑料的开发和应用就是绿色化学的一个重要方向。
可循环性也是绿色化学的一大特点。
传统的化工过程往往是线性的，即从原料到产品再到废物的一次性过程，资源的利用效率较低。
而绿色化学强调将废物转化为资源，实现资源的循环利用。
例如，废物的再生利用、废物的能量回收等都是绿色化学的研究方向。
通过实现废物的循环利用，不仅可以减少资源的浪费，还可以减少对环境的污染。
总结起来，绿色化学的四个特点——原子经济性、可再生性、可降解性和可循环性，都体现了绿色化学追求环境友好、资源节约的理念。
通过改变传统的化学合成方法，绿色化学为解决环境污染和资源短缺问题提供了新的思路和方法。
绿色化学的发展不仅可以改善环境质量，还可以促进可持续发展，为人类创造更加美好的未来。
有机合成中的原子经济性
CH3 NCO
NCO
甲苯二异氰酸酯 TDI; Toluene diisocyanate
氢氰酸同样主要用于生产聚合物的单体如甲基丙烯酸系列产品、 已二腈等重要有机化工原料。
惨痛的博帕尔毒气事件: MIC Methyl isocynate
产率（％）＝（产物的质量/理论产量）×100
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
取代反应：
例：卤代烷的亲核取代反应：
RCl + NaOH
ROH + NaCl
通式： A-B＋C-D → A-C＋B-D
原子利用率不高。
例：有机铜试剂能与多种类型的卤代烃及磺酸酯反应，获得 高产率的取代产物：
I + (CH3)2CuLi
例： F-C酰基化反应：
O +
Cl
AlCl3
原子利用率31.7%。
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1998年美国“总 统绿色化学挑战奖”。
A + B→C + D
主产物 副产物
E ＋F→C
原子经济性或原子利用率（％）＝（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
绿色化学理念
绿色化学理念
绿色化学又称环境无害化学(environmentally benign chemistry)、环境友好化学(environmentally friendly chemistry)、清洁化学(clean chemistry)，即减少或消除危险物质的使用和产生的化学品和过程的设计。
绿色化学涉及有机合成、催化、生物化学、分析化学等学科，内容广泛。
绿色化学倡导用化学的技术和方法减少或停止那些对人类健康、社区安全、生态环境有害的原料、催化剂、溶剂和试剂、产物、副产物等的使用与产生。
核心理念
绿色化学主要从原料的安全性、工艺过程节能性、反应原子的经济性和产物环境友好性等方面进行评价。
原子经济性和“5R”原则是绿色化学的核心内容。
原子经济性是指充分利用反应物中的各个原子，从而既能充分利用资源又能防止污染。
原子利用率超离，可以最大限度地利用原料中的每个原子，使之结合到目标产物中，反应产生的废弃物就越少，对环境造成的污染就越小，实验过程中应遵循绿色化实验的5个“R”原则，即
Reduction，减量使用原料，减少实验废弃物的产生和排放；
Reuse，循环使用、重复使用；
Recycling，回收，实现资源的回收利用，从而实现“省资源、少污染，减成本”；
Regeneration，再生，变废为宝，资源和能源再利用，是减少污染的有效途径；
Rejection，拒用有毒有害品，对一些无法替代又无法回收、再生和重复使用的，有毒副作用及会造成污染的原料，拒绝使用，这是杜绝污染的最根本的办法。
浅析绿色化学与经济的关系
浅析绿色化学与经济的关系摘要：本文首先讨论了化学对经济发展的贡献，经济发展与环境保护的关系，简述了绿色化学的定义、特点及研究内容，以及发展绿色化学将是循环经济和经济可持续发展战略的核心内容。
关键词：绿色化学;循环经济;环境;可持续发展传统的化工生产为人类生活提供了必须的能源和物质基础，对人类社会的进步作出了巨大的贡献，但是由于化工原料大多含有有毒有害物质，对环境造成了不可避免的污染，危及生态正常平衡，进而反过来阻碍了经济的发展。
为应对21世纪环境污染的挑战，绿色化学已成为治理污染的关键，是可持续发展战略的必然选择，它是人类及全球环境安全的保证，是当今国际化学与化工的前沿。
1. 化学对经济发展的巨大贡献及产生的问题人类发展进入了20世纪，随着有机化学工业的发展，石油、天然气生产的急剧增长，使得化工污染越来越突出，环境问题日趋严重。
尽管化学科学的研究成果和化学知识的应用为推动人类的进步作出了巨大的贡献，化学及其制品已经渗透到人类生活、生产和国民经济的各个领域，但另一方面，化学品的大量生产和广泛应用，给人类生存环境带来越来越大的负面作用。
到现在为止，全球十大环境污染事件中就有九件和化学有关，1968年日本米糠油事件先是几十万只鸡吃了有毒饲料后死亡，人们没深究毒的来源，继而在北九州一带有13000多人受害，这些鸡和人都是吃了含有多氯联苯的米糠油而生病的，病人开始眼皮发肿，手掌出汗，全身起红疙瘩，接着肝功能下降，全身肌肉疼痛，咳嗽不止，这次事件曾使整个西日本陷入恐慌中。
1984年印度博帕尔事件是由于美国联合碳化公司在印度博帕尔市的农药厂因管理混乱，操作不当，致使地下储罐内剧毒的甲基异氰酸脂因压力升高而爆炸外泄，45吨毒气以每小时5000米的速度袭击了博帕尔市区，死亡近两万人，受害20多万人，5万人失明，孕妇流产或产下死婴，受害面积40平方公里。
化学产品的不当使用让人类为之付出沉重的代价，不得不在发展经济的同时支付巨大治理环境和医疗卫生成本。
简述绿色化学的12条原则
简述绿色化学的12条原则
1.预防废物：设计化学合成，预防废弃物产生，不留下任何需要处
理或净化的废弃物。
2.原子经济性：合成方法应用设计成能将所有的起始物质嵌入到最
终产物中，使用原子经济来评估反应效率。
3.减少有害物质：设计尽可能安全的化学反应和合成路径，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.设计安全的化学品：设计的化学产品应在保护功效的同时尽量使
其无毒或毒性很小。
5.无毒无害的溶剂和助剂：尽量避免使用溶剂、分离试剂等助剂，
如不可避免时，选用无毒无害的溶剂和助剂。
6.合理使用和节省能源：尽量降低合成过程中的能耗，合成过程应
在环境温度和压力下进行。
7.使用可再生资源：使用可再生的，而不是消耗性原料和原材料，
可再生原料通常来自农产品或者其他过程的废弃物。
8.减少衍生物：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.高选择性催化剂：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.无毒降解产物：设计可降解和易清除的化合物，确保化合物及其
降解产物无毒性、无生物富集性，或不对环境造成持久影响。
11.实时污染预防：实时监控化学反应过程以预防任何潜在的有害和
污染物质的生成及排放。
12.更安全的生产过程：设计化学品及其物理形态，以尽量减少发生
化学事故（包括爆炸、火灾以及环境排放）的可能性。
绿色化学课件原子经济性
方法一：消除危险品的使用
02
方法二：减少与危险品的接触（穿防护衣、戴防毒面罩、工程控制）
03
比如农药，有机氯类和有机磷类
（4）设计无危险的化学品(Design Safer Chemicals)。化学产品应该设计的使其有效地显示受期望的功能而毒性最小。
联苯胺是一种染料中间体，但有极强的致癌作用，对其分子结构进行改造，变为二乙基联苯胺，既保持了燃料的功能，又消除了致癌性。
废物或副产物
产物
废物 为零
(A + B) or (E + F)
C
原子利用率＝ —————————×100％ 通过原子利用率可以衡量在一个化学反应中，生产一定量的目标产物到底会生成多少废物。
溴化甲基三苯基膦（357） 氧化三苯膦（278）
01
原子经济性或原子利用率＝ —————————×100％
02
全部反应物的分子质量
03
产物的原子质量
04
2.2 原子利用率
原子经济性(Atom Economy) A ＋ B C ＋ D E ＋ F C ＋
5.2 环境商（EQ）
EQ= E x Q
E：环境因子 Q：根据废物在环境中的行为给出的废物对环境的不友好程度
举例说明原子经济反应是不产生污染的必要条件。 怎样在反应过程中使化学反应绿色化。 自选一条目前使用的有机化学合成路线， 用绿色化学原理对其进行评价并设计一 条更佳的新路线。 简述绿色化学12原则。
比如利用保护基团进行合成反应，或是立体化学中的手性、异构产物
A ＋ B ==== C ＋ D
E ＋ F ==== C 催化作用(Catalysis)。具有高选择性的催化剂比化学计量学的试剂优越的多。
简述绿色化学的12条原理
简述绿色化学的12条原理
绿色化学是一种环境友好型化学，旨在减少和消除化学物质对环境和人类健康的负面影响。
绿色化学的12条原则如下：
1. 预防：预防污染比治理污染更重要。
2. 原子经济：最大限度地利用原材料和最小化废物。
3. 合成设计：尽可能设计出环境友好型的合成路线。
4. 无毒性：化学物质应该设计为无毒性或低毒性。
5. 低能耗：化学反应应该尽可能地使用低能耗的方法。
6. 可再生材料：使用可再生的原材料和资源。
7. 可降解：化学物质应该可降解为无害的物质。
8. 催化剂：使用催化剂可以减少化学反应的能量消耗。
9. 简化操作：尽可能简化化学反应和操作流程。
10. 安全性：化学反应和产品应该设计为最小化对人类健康和环境的危害。
11. 分析方法：开发环境友好型的分析方法。
12. 实时分析：在化学反应中应用实时分析技术可以提高反应的效率和减少废物产生。
绿色化学的理念
绿色化学的理念一、绿色化学的概念绿色化学又称环境无害化学、环境友好化学、清洁化学。
它是利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境的污染，反应物的原子全部转化为期望的最终产物。
二、绿色化学的主要理念1. 预防污染- 传统化学注重在污染产生后进行治理，而绿色化学强调在化学反应和化学工艺过程中就预防污染的产生。
例如，在化工生产中，选择合适的反应原料、反应条件和反应路线，避免或减少副产物和废弃物的生成。
例如，在合成某种有机化合物时，如果有多种合成路线可供选择，应优先选择那些原子利用率高、产生废弃物少的路线。
2. 原子经济性- 原子经济性概念是绿色化学的核心内容之一。
原子经济性是指反应物中的原子有多少进入了产物中。
理想的原子经济性反应是原料分子中的原子百分之百地转变成产物，不产生副产物或废弃物。
例如，加成反应一般具有较高的原子经济性，如乙烯与溴的加成反应CH_2 = CH_2+Br_2→CH_2BrCH_2Br，反应物的原子全部转化为产物。
而传统的以苯为原料生产苯胺的反应，经过多步反应，原子利用率低，产生大量废弃物。
3. 使用安全的反应物和反应条件- 在绿色化学中，尽量选择无毒或低毒的反应物。
例如，在涂料生产中，传统的有机溶剂型涂料含有大量挥发性有机化合物（VOCs），对环境和人体健康有害。
现在越来越多地采用水性涂料，其以水为溶剂，大大减少了对环境的污染和对人体健康的危害。
- 反应条件也应尽可能温和。
高温、高压、强酸碱等苛刻的反应条件不仅对设备要求高，而且容易产生安全隐患并造成环境污染。
例如，一些酶催化反应在常温常压下就能进行，且具有很高的选择性，是绿色化学中理想的反应类型。
4. 设计安全化学品- 设计出对人类健康和环境危害小的化学品。
例如，在农药研发方面，传统的有机氯农药如DDT，虽然在防治害虫方面有一定效果，但由于其化学性质稳定，在环境中难以降解，会通过食物链富集，对生态环境和人类健康造成严重危害。
绿色化学的十二项原则
绿色化学的十二项原则我们相信，可持续发展必须从一开始就着手。
这就是为什么我们采用“绿色化学的12项原则”作为我们研发活动的核心原则。
这些指导原则使我们从一开始就能保持正确的方向，减少创新工作的环境影响，提供能够提高可再生成分含量、减少原材料使用并降低环境影响的新技术。
我们的研发团队努力遵循这12项原则，尽量在我们研发过程的一开始就着眼于减少环境影响，发现突破性的技术。
1.预防 - 尽量不要产生废物，这样就不需要处理废物。
2.原子经济性 - 最终产品应包含加工过程中使用的所有原子。
3.危害性较小的化学合成 - 只要有可能，生产方法应该设计为制造对人体或环境毒性更小的物质。
4.设计更安全的化学品 - 化学产品的设计应确保在实现其功能的同时尽可能减少对人类或环境的危害。
5.更安全的溶剂 - 生产材料时应尽量不要使用溶剂或其他不必要的化学物质。
如果确实需要溶剂，则使用的溶剂不应以任何方式对环境造成危害。
6.能效设计 - 应尽量减少进行反应所需的能源，以减少环境和经济影响。
如果可能，加工过程应在环境温度和压力下进行。
7.使用可再生原料 - 原材料应尽可能可再生。
8.减少衍生物 - 反应过程尽量不要包含太多步骤，因为这意味着需要更多试剂并且会产生更多废物。
9.催化- 催化的反应比未催化的反应更有效。
10.降解设计 - 化学产品使用寿命终结以后应能分解成无毒且不会在环境中残留的物质。
11.旨在防止污染的实时分析 - 需要制定方法，确保有害产品在生产出来之前就被检测到。
12.对事故预防本质上更安全的化学作用 - 化学工艺中所用物质的选择应尽量降低发生化学事故（包括爆炸和火灾）的风险。
绿色化学的原子经济性
行。
Boc固相法(经典 Merrifield固相法) Fmoc固相法（Nα-芴甲氧羰基）
反 应设 计
•计算机辅助设计
目前,计算机技术在化工中的应用主要有几个方面: （１）实现单机自动控制、单元自动控制和生产过程自动控制; （２）计算机辅助设计系统; （ 3 ）计算机辅助管理; （ 4 ）计算机调优用于生产参数优化和经营决策优化; （ 5 ）综合运用这些计算机技术与现代信息技术结合，实现 ＣＩＭＳ技术以取得最佳经济效益; （ 6 ）建立各种数据库; （ 7 ）计算机仿真培训系统和故障诊断系统。
2.索尔维制碱法 ①NH3+CO2+H2O=NH4HCO3 ②NH4HCO3+NaCl=NaHCO3+NH4Cl ③2NaHCO3=Na2CO3+CO2↑+H2O
反应生成的CO2可回收利用，NH4Cl又可与生 石灰反应重新生成氨气： 2NH4Cl+CaO=2NH3↑+CaCl2+H2O
原子经济性经典例子
乙酸苯酚酯的水解
•仿酶催化
化学修饰
催化剂
( )n (
H2N
X )m
NH
n=1,2,3
HO
N N
OH
N OH
1 可用于催化丙酮和对硝基苯甲醛的缩合，以高达90%以上产率生成β 醇酮 2 用于催化一系列羧酸对硝基苯酯的水解 3 是具有多个识别结合位点的优良模型
• 化工生产的洁净性及零污染是极其重要 的。在现在及未来的化学研究中，将在原 子经济性思想的指导下，从分子结构入 手，研究构效关系，从而开发新的催化 剂，反应过程，反应相。而在新技术不断 进步下，也将促进更多反应符合原子经济 性要求。
绿色化学名词解释
绿色化学名词解释
绿色化学是一种以生态学、环境保护和人类健康为导向的化学。
它旨在设计、开发和实施化学过程和产品，以减少对人类健康和环境产生的潜在危害。
以下是绿色化学中一些重要的名词解释：
1. 原子经济性：指化学反应中所用的原子数与最终产物中原子数之比。
高原子经济性的反应可以减少废弃物和副产物的产生，从而降低环境污染。
2. 可再生材料：指由可持续资源生产的材料，如植物、动物和微生物源。
3. 生物降解性：指材料在生物条件下分解的速度和程度。
它是一种可持续的替代方案，因为它可以减少废弃物和垃圾的堆积。
4. 绿色催化剂：指使用低毒性和可再生材料催化反应的催化剂。
绿色催化剂可以减少反应废物和减少环境影响。
5. 超临界流体：指在高温高压下，具有液体和气体特性的物质。
超临界流体可以用于取代传统有机溶剂，并且对环境和健康没有危害。
6. 环境分析：指对环境污染物的检测和测量。
绿色化学的目标是开发出更快速、更准确、更廉价的环境分析方法，以促进环境保护和公共健康。
以上是绿色化学中一些重要的名词解释，它们都是为了更加环保和健康的化学工艺和产品服务的。
高考化学新热点——绿色化学
高考新热点——绿色化学一、绿色化学的概念绿色化学是指化学反应及其过程以“原子经济性”为基本原则，即在获取新物质的化学反应中充分利用参与反应的每个原料原子，实现“零排放”。
绿色化学的目标是研究和寻找能充分利用的无毒害原料，最大限度地节约能源，在化工生产的各环节都实现净化和无污染的反应途径。
主要包括以下几个方面：减量——提高转化率、降低损耗、减少“三废”的排放量。
回收——回收未反应的原料、副产品及助熔剂、催化剂、稳定剂等非反应试剂。
拒用——一些无法回收、再生和重复使用的毒副作用、污染作用明显的原料，拒绝在化工生产中使用。
二、典型例题【例1】在“绿色化学工艺”中，理想的状态是反应物的原子全部转化为目标产物，即原子利用率（原子利用率=产物总质量目标产物质量×100%）等于100%，原子利用率越高，意味着生产过程中废物的排放量越少，对环境的影响越小，在用CH 3C ≡CH 合成CH 2＝C(CH 3)COOCH 3的过程中，欲使原子利用率达到最高，还需要利用的反应物组合是（ ）A 、CO 和CH 3OHB 、CO 2和H 2OC 、H 2和CO 2D 、CH 3OH 和H 2【解析】本题以“绿色化学工艺”为知识平台，考查了有关概念。
正确解题的关键是抓住题中给出的信息，即原子利用率等于100%。
通过比较已知反应物和目标产物可得出缺少的原子，即直接用CH 2＝C(CH 3)COOCH 3减去CH 3C ≡CH ，得到C 2H 4O 2。
A 项按照1:1相加刚好等于C 2H 4O 2，而其他选项都无法直接按照某个比例相加得到C 2H 4O 2，故A 项正确。
【答案】A【例2】以下反应最符合绿色化学“原子经济性”要求的是（ ）A 、乙烯聚合为聚乙烯高分子材料B 、甲烷与氯气反应制备一氯甲烷C 、以铜和浓硝酸为原料制备硝酸铜D 、用二氧化硅制备高纯硅【解析】最符合绿色化学“原子经济性”的反应必须只生成一种物质，其反应类型有：①化合反应；②加成、加聚反应；③原子重排反应，如CH 2＝CH —OH CH 3CHO 。
绿色化学十二原则
绿色化学十二原则绿色化学是一种新兴的研究领域，它主张通过最小化废物和降低对人类健康和环境的影响来实现可持续化学。
这种新兴的研究方向有一个很重要的指导原则——“绿色化学十二原则”，这些原则可以帮助化学家在任何实验或工业流程中，保证绿色和可持续性的标准。
下面就跟我一起来详细了解一下这十二个原则。
1. 预防性原则预防是最好的治疗。
绿色化学的第一原则就是预防。
它要求在设计化学品和流程时，要尽可能避免产生废物，减少污染物的生成，最大限度地减小对环境的影响。
2. 原子经济原则绿色化学的第二原则是追求原子经济。
原子经济学说是绿色化学的核心思想。
它提倡重视经济和环境的可持续性标准，减少废物和污染物，尽可能地利用所有化学反应中的原子。
3. 设计更安全的化学品绿色化学的第三原则是，在设计和制造化学品的时候要尽可能地减小对人类和环境的威胁。
化学品需要具有最小的毒性和危害性，这样才能保证人类的健康和环境的安全。
4. 代替有害物质绿色化学的第四原则是使用更加环保的替代品。
在生产过程中，选择替代品可大量减少毒性、毒力大的物质对环境的侵害。
例如，合成香精，化学家通常使用苯乙烯材料，但是直接使用绿茶和薰衣草可以得到相似的香气。
5. 使用节能原则绿色化学的第五原则是使用节能原则，这可以减少排放和污染。
利用更少的能源，也意味着可以减少对自然资源的需求，取之不尽，用之不竭。
6. 减少废物生成绿色化学的第六原则是尽可能地减少废物生成。
化学物质使用完应被回收利用，所用的碳、氢、氮、氧等元素都应该循环使用。
7. 采用高效催化反应绿色化学的第七原则是采用高效催化反应，这样可以极大地提高反应的效率，并尽可能减少废物和污染。
高效催化剂是绿色化学反应重要的组成部分。
8. 低毒性催化剂绿色化学的第八原则是使用低毒性催化剂，这样可以减少对人类和环境的影响。
优选有可再生性的催化剂，最大限度地支持可持续性。
9. 开发可再生能源绿色化学的第九原则是，开发可再生能源。
绿色化学的基本原则
绿色化学的基本原则绿色化学是一种以减少或消除对环境和人类健康的危害为目标的化学方法和原则。
它强调最大限度地减少或消除有害物质的使用，提倡资源的可持续利用和废弃物的最小化。
下面将介绍绿色化学的基本原则。
第一，预防原则。
绿色化学注重预防环境和健康问题的发生，而不是事后进行修复。
这意味着在设计和制造化学产品时，应尽量避免使用对环境有害的物质，减少废弃物产生，并确保产品的可持续性。
第二，原子经济原则。
绿色化学倡导高效利用化学反应中的原子和分子，最大限度地减少废物的产生。
它鼓励选择那些在反应中发生的原子数最少的方法，以减少资源的浪费。
第三，可持续原则。
绿色化学强调资源的可持续利用，即在化学反应过程中使用可再生资源，并确保产品的可持续发展。
它鼓励使用可再生能源，如太阳能和风能，以减少对有限资源的依赖。
第四，安全原则。
绿色化学注重化学反应的安全性，以保护工作人员和环境的健康。
它要求在设计和制造过程中考虑到有害物质的使用和暴露风险，并采取相应的措施来降低潜在的危害性。
第五，能源效率原则。
绿色化学鼓励提高化学反应的能源效率，以减少对非可再生能源的依赖。
这意味着应选择那些能够在较低温度和压力下进行的反应，并优化反应条件，以减少能源的消耗。
第六，催化原则。
绿色化学强调使用催化剂来促进化学反应，以提高反应速度和选择性。
催化剂可以减少对有害物质的使用，降低能源消耗，并减少废物的产生。
第七，可降解性原则。
绿色化学倡导设计和制造可降解的化学产品，以减少对环境的污染。
这意味着产品在使用后可以自然分解，不会对环境造成长期的污染。
第八，循环利用原则。
绿色化学鼓励废弃物的最小化和循环利用。
这意味着废弃物应被视为资源，通过适当的处理和再利用，可以减少对原材料的需求。
第九，可持续合成原则。
绿色化学强调使用可持续的合成方法来制造化学产品。
这包括使用可再生原料，选择高效的反应路径，并避免生成有害副产物。
第十，公众参与原则。
绿色化学倡导公众参与，以确保化学产品和过程的可持续性。
化学反应中的原子经济性1
怎样解决以上缺点？
原子经济性方案：用氧气直接催化氧化法
例2：丙烯氧化制环氧丙烷
氯醇法
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 CH3 CH CH2 CH3 CH CH2
次氯酸
OH Cl
1- 氯丙醇
+ + CH3 CH CH2 CH3 CH CH2
第二章
本章主要内容
绿色化学的定义、特点 化学反应中的原子经济性 绿色化学十二条原则 绿色化学研究内容和任务
一、绿色化学的定义和特点
1. 绿色化学（Green Chemistry）定义
用化学的方法和技术去减少或消灭那些对人类健 康、社区安全、生态环境有害的原料、催化剂、溶剂、 试剂、产物、副产物等的使用和产生。
AU（%）=
目标产物的量 各反应物的量总和
100％
产率（％）＝ 实际得到目标产物的量
理论上原料变为目标产 物的量
100％
一宏观，一微观。
产率高不一定原子利用率高。
例如1：用乙烯 合成 环氧乙烷
也就是说：1公斤环氧乙烷（目标产物)就会产生3公斤 的副产物（即废物）CaCl2＋H2O；同时还存在使用 有毒有害Cl2为原料。
Ca(OH)2
Cl OH
2- 氯丙醇 O
2CH3 CH CH2
OH Cl
Cl OH
石灰
+ + CaCl2 2H2O
废渣 污水
绿色工艺—钛硅分子筛催化：原子经济性=76%
O
TS-1
H2O2
CH3 CH CH2
CH3 CH CH2 H2O
绿色化学的原理和应用
绿色化学的原理和应用随着环境问题越来越受到关注，绿色化学也逐渐成为了一个热门话题。
绿色化学是指在生产和使用化学品过程中尽可能减少对环境和人类健康的影响，同时确保产品质量和效益。
绿色化学的核心原则是最大化原始资源的有效利用，最小化废弃物和污染的排放。
那么绿色化学的原理和应用是什么呢？一、绿色化学原理1. 原子经济性：亦称为“有效性”，是指过程中循环利用原子的多减少废弃物的生成。
这一原则要求在化学反应中，力求不生成废弃物或少生成废弃物。
2. 考虑来源：指从石油开采到化学品生产，再到环境污染处理等全过程，逐环节捕捉碳足迹，优化使用过程，尽量降低环境污染的同时降低碳排放的数量。
3. 精准化设计：精准化设计要求在产品和过程设计时考虑真正需要的功能，调整化学反应、工艺流程等，以减少步骤和耗费的时间和原材料。
从而减少对环境的污染和对人体健康的危害。
4. 生物可降解性：生物可降解性是指化学品在大自然中被自然微生物分解成无害的物质，而不是堆积在环境中。
绿色化学中使用的化学品应该具备良好的生物可降解性，避免环境污染。
5. 无毒性：绿色化学要求使用无毒性、低毒性的化学品，减少或消除对健康和环境的危害。
二、绿色化学应用1. 替代性物质：绿色化学使得可替代性物质越来越流行。
例如，用植物酯替代有害溶剂。
同时绿色化学技术改进了对金属的提取和分离方法，使得电子行业中有害物的使用量减少了。
2. 高效利用资源：生物质资源是绿色化学需要运用的一个积极的从来。
例如，制备可生物降解塑料的纤维素。
生物质包括农业副产品（如废弃物、食品加工副产物等）和纤维素等。
这些资源可以高效利用，减少对自然资源的开发。
3. 环保催化剂：绿色化学的另一个应用方面是环保催化剂。
催化剂是一种增加反应速率和选择性的物质，使得反应可进行和减少废弃物，避免对环境的污染。
4. 真空技术：在提取、分离过程中，使用绿色化学的真空技术。
使用真空技术可以使提取和分离的过程减少，减少对环境的损害。
绿色化学基本概念
绿色化学基本概念绿色化学（Green Chemistry）是一种以可持续发展为导向的化学分支，旨在设计和开发能够降低或消除对环境和人类健康的危害的化学物质和过程。
它强调最大限度地减少废物和污染的生成，同时优化资源利用效率。
绿色化学的基本概念包括以下几个方面：1.原子经济性（Atom Economy）：原子经济性是指在化学合成过程中，有多少原子能够转化为有用的产物。
高原子经济性意味着更少的废物生成。
绿色化学鼓励选择具有高原子经济性的合成路线，以减少废物的产生。
2.高选择性（High Selectivity）：高选择性是指在反应中只产生所需产物而不产生副产物的能力。
通过选择高选择性的反应条件和催化剂，可以减少废物的生成，并提高合成效率。
3.可再生资源（Renewable Resources）：绿色化学倡导使用可再生资源作为原料，以减少对非可再生资源的依赖。
可再生资源包括生物质、植物提取物、再生材料等。
4.无毒化学品（Non-toxic Chemicals）：绿色化学鼓励使用无毒或低毒的化学品，以降低对环境和人类健康的危害。
这包括设计和合成更安全的溶剂、催化剂和反应物，以减少对生态系统的负面影响。
5.可降解性（Biodegradability）：可降解性是指化学物质在自然环境中可以被微生物降解为无害物质的能力。
绿色化学倡导开发可降解的材料和化学品，以减少对环境的持久性影响。
6.节能（Energy Efficiency）：节能是指在化学合成过程中最大限度地减少能源的消耗。
通过选择高效反应条件和合理的工艺设计，可以降低能源消耗，提高合成过程的能源效率。
7.废物减量（Waste Minimization）：废物减量是绿色化学的核心原则之一，旨在最大限度地减少废物的生成。
通过优化合成路线、设计高效催化剂和回收利用废物等措施，可以实现废物减量的目标。
8.循环经济（Circular Economy）：循环经济是一种可持续发展的经济模式，强调资源的循环利用和废物的再利用。
绿色化学的基本原则
绿色化学的基本原则绿色化学是一种以最小化对环境的负面影响为目标的化学方法。
它旨在减少化学物质的使用和生成，以及减少废弃物的产生。
绿色化学的基本原则包括以下几个方面。
1. 原子经济性：绿色化学强调化学反应的原子经济性，即尽可能地利用反应中的所有原子，减少废物的产生。
这可以通过选择高效催化剂、优化反应条件和设计高选择性的反应路径来实现。
2. 可再生资源的使用：绿色化学鼓励使用可再生资源作为化学原料，而不是依赖于有限的石油和天然气资源。
可再生资源包括生物质、农作物废料和废弃物等，它们可以通过生物转化或化学转化的方式转化为有用的化学品。
3. 无毒性：绿色化学要求合成的化学品和材料应具有最小的毒性和对人体健康的负面影响。
这可以通过设计和合成无毒的替代品，或者通过减少有毒物质的使用来实现。
4. 节能：绿色化学强调节约能源的重要性。
这可以通过优化反应条件、减少反应温度和压力、使用节能设备等方式来实现。
此外，绿色化学也鼓励开发新的能源转化和储存技术，以减少对传统能源的依赖。
5. 废物的最小化：绿色化学要求最小化废物的产生。
这可以通过设计高选择性的反应、使用可回收的溶剂、改进反应工艺等方式来实现。
废物的最小化还可以通过废物转化为有用的化学品或能源来实现。
6. 可降解性：绿色化学强调合成的化学品和材料应具有良好的可降解性，以减少对环境的持久性影响。
这可以通过选择可降解的材料、设计可降解的聚合物、降低有机溶剂的使用等方式来实现。
7. 安全性：绿色化学要求合成的化学品和材料应具有最小的安全风险。
这可以通过设计和合成安全性更高的化学品、合理管理化学品的使用和储存等方式来实现。
绿色化学也鼓励开发新的检测和评估方法，以及提供安全性信息的数据库。
8. 可持续性：绿色化学鼓励化学产业的可持续发展。
这可以通过开发可再生资源的利用技术、提高化学品和材料的循环利用率、减少对有限资源的依赖等方式来实现。
绿色化学的基本原则为化学领域的可持续发展提供了指导。
绿色化学与原子经济性报告
绿色化学与原子经济性摘要：当今绿色化学已成为化学发展中的一个重要方向。
本文概述了有机合成和绿色化学的关系，并介绍了原子经济性的概念及其在有机合成中的重要性。
关键词：绿色化学；原子经济性；有机合成引言化学在人类社会发展的历史长河中起着十分重要而积极的作用，化学提供了染料，人类才能穿上鲜艳绚丽的衣服；化学提供了农药和药物，人类才有今天丰富多彩的食品和生活；化学提供了各种性能的材料，人类才有现代化的生活条件；化学解决了各种能源，人类才有今天多种方便的交通条件。
但是，在人类物质生活不断提高和工业化高度发展的同时，大量排放的工业和生活污染物却反过来使人类的生存环境迅速恶化，这就使化学家面临新的挑战，即要去发展对人类健康和环境较少危害的化学。
这一问题近年来已受到相当重视，并出现了一系列新名词，如绿色化学、环境友好化学、洁净化学、原子经济性等。
众所周知，传统的合成化学方法与合成化学工业对生态环境造成了严重的污染和破坏。
以往解决问题的主要手段是治理、停产甚至是关闭。
然而在当今社会，可持续发展及其所涉及的生态环境、资源、经济等方面的问题越来越成为国际社会关注的焦点。
这对化学提出了新的要求和挑战。
因此，合成化学重要的不是合成什么，而在于怎么合成的问题，合成化学正朝着绿色合成方向发展1 绿色化学概述1.1 绿色化学的概念绿色化学又称环境无害化学(Environmentally Benign Chemistry)、环境友好化学(EnvironmentallyFriendlyChemistry)、清洁化学(Clean Chemistry)。
1996年联合国环境规划署对绿色化学给予了明确定义：“用化学技术和方法去减少或消灭那些对人类健康或环境有害的原料、产物、副产物、溶剂和试剂的生产和应用”。
绿色化学即是用化学的技术和方法去减少或消灭那些对人类健康、社区安全、生态环境有害的原料、催化剂、溶剂和试剂、产物、副产物等的使用和产生。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
《绿色化学》期末论文题目：绿色化学与原子经济性******专业：化学（师范）班级：0911学号：**********完成时间：2012年10月26日绿色化学与原子经济性施东斌化学（师范)0911 0920203105摘要：当今绿色化学已成为化学发展中的一个重要方向。
本文概述了有机合成和绿色化学的关系，并介绍了原子经济性的概念及其在有机合成中的重要性。
关键词：绿色化学；原子经济性；有机合成引言化学在人类社会发展的历史长河中起着十分重要而积极的作用，化学提供了染料，人类才能穿上鲜艳绚丽的衣服；化学提供了农药和药物，人类才有今天丰富多彩的食品和生活；化学提供了各种性能的材料，人类才有现代化的生活条件；化学解决了各种能源，人类才有今天多种方便的交通条件。
但是，在人类物质生活不断提高和工业化高度发展的同时，大量排放的工业和生活污染物却反过来使人类的生存环境迅速恶化，这就使化学家面临新的挑战，即要去发展对人类健康和环境较少危害的化学。
这一问题近年来已受到相当重视，并出现了一系列新名词，如绿色化学、环境友好化学、洁净化学、原子经济性等。
众所周知，传统的合成化学方法与合成化学工业对生态环境造成了严重的污染和破坏。
以往解决问题的主要手段是治理、停产甚至是关闭。
然而在当今社会，可持续发展及其所涉及的生态环境、资源、经济等方面的问题越来越成为国际社会关注的焦点。
这对化学提出了新的要求和挑战。
因此，合成化学重要的不是合成什么，而在于怎么合成的问题，合成化学正朝着绿色合成方向发展【1}。
1 绿色化学概述1.1 绿色化学的概念绿色化学又称环境无害化学(Environmentally Benign Chemistry)、环境友好化学(Environmentally Friendly Chemistry)、清洁化学(Clean Chemistry)。
1996年联合国环境规划署对绿色化学给予了明确定义：“用化学技术和方法去减少或消灭那些对人类健康或环境有害的原料、产物、副产物、溶剂和试剂的生产和应用”。
绿色化学即是用化学的技术和方法去减少或消灭那些对人类健康、社区安全、生态环境有害的原料、催化剂、溶剂和试剂、产物、副产物等的使用和产生。
绿色化学的理想在于不再使用有毒、有害的物质，不再产生废物，不再处理废物。
它是一门从源头上阻止污染的化学【2】。
绿色化学即是用化学的技术和方法去减少或消灭那些对人类健康、社区安全、生态环境有害的原料、催化剂、溶剂和试剂、产物、副产物等的使用和产生。
绿色化学的理想在于不再使用有毒、有害的物质，不再产生废物，不再处理废物。
它主张在反应过程和化工生产中对环境友好，从根本上也即生产源头上消除污染，符合理想要求的反应就是绿色反应，符合理想要求的化学工业就是绿色化学工业，整个化学就可称之为绿色化学【3】。
1.2 绿色化学的意义化工所追求的目标是：淘汰有毒原材料，探求新的合成路线，采用无污染的反应途径和工艺，能最大限度地减少“三废”，并实行“原材料遴选一产品生成一产品使用一循环再利用”全过程控制。
绿色化学技术的发展和应用不但能提高生产效率和优化产品，而且能提高资源和能源的利用率，减轻污染负荷，从而大幅度提高生产的社会和经济效益。
因此，绿色化学与技术的推广应用必然带来一场新的产业革命，这个绿色浪潮使环境一经济性(而不再仅是经济性)成为技术创新的主要推动力。
1990年美国颁布了污染防止法案，将污染防止确立为美国的国策。
所谓污染防止就是使得废物不再产生，不再有废物处理的问题。
绿色化学正是实现污染防止的基础和重要工具。
1995年4月美国副总统Gore宣布了国家环境技术战略，其目标为：至2020年地球日时，将废弃物减少40％～50％，每套装置消耗原材料减少20％～25％。
1996年美国设立了总统绿色化学挑战奖。
这些政府行为都极大地促进了绿色化学的蓬勃发展。
另外，日本也制定了新阳光计划，在环境技术的研究与开发领域，确定了环境无害制造技术、减少环境污染技术和二氧化碳固定与利用技术等绿色化学的内容。
总之，绿色化学的研究已成为国外企业、政府和学术界的重要研究与开发方向。
这对我国既是严峻的挑战，也是难得的发展机遇【4】。
1.3 绿色化学的十二条原则(1)污染预报：最好是预防废物产生而不要等到它产生以后再来治理。
(2)原子经济：化学合成的设计要最大限度地将生产过程使用的所有原料纳入最终产品中。
(3)不那么有害的化学合成：只要办得到，设计合成方法时要使用和生产对人群健康和环境危害小或无毒的物质。
(4)设计较安全的化学物质：设计化学产品要让它发挥所需功能而尽量减少其毒性。
(5)较安全的溶剂和辅料：尽可能少用各种辅助物质如溶剂、分离剂和其他，要使用安全的物质。
(6)设计考虑能源效率：从环境和经济影响角度重新认识化学过程的能源需求并应尽量少用能源。
可能时合成方法应在常温常压下进行。
(7)使用可再生原料：技术和经济上可行时要用可再生原料代替消耗性原料。
(8)减少衍生物：用一些手段如锁定基因、保护与反保护和暂时改变物理、化学过程，尽量减少不必要的衍生物，因为它要求额外反应物质并能产生废物。
(9)催化：催化物质(尽可能有选择性)比化学计量物质要好。
(10)设计时考虑可降解性：设计化学产品要使其用过后能降解成无害物质而不是持续存在于环境中。
(11)对污染预防进行实时分析：要进一步开展分析方法的研究，进行实时和生产过程中的监测，在生成有害物质前加以控制。
(12)安全的化学过程：选择在化学过程中使用的物质和一个物质的形成要能尽量减少发生化学事故的可能性，包括释放化学物质、爆炸和起火。
这十二条原则是Anastas和Warner两人于1998年提出的【5】。
它们目前为国际化学界所公认，也反映了近年来在绿色化学领域中所开展的多方面的研究工作内容，同时也指明了未来发展绿色化学的方向。
2 原子经济性2.1 原子经济性反应美国Stanford大学的B．M．Trost 教授在1991年首次提出了反应的“原子经济性”(Atom Economy)的概念【6】并因此获得了1998年美国“总统绿色化学挑战奖”中的学术奖。
他认为高效的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(如完全的加成反应：CBA→+)，达到零排放。
即原料中的原子得到了100％的利用，没有任何副产物。
原子经济性可以用原子利用率衡量：原子利用率=物分子的质量反应中所使用全部反应被利用原子的质量合成中，原子的利用率越高，其原子经济性越高，副产物或废物的排放量就越低，而化工生产常用的产率或收率为：产率或收率=品所应得产品的质量理论上原料变为目的产目的产品的质量可以看出：原子经济性与产率或收率是两个不同的概念，前者是从原料分子中原子被利用的水平来看化学反应，后者则从传统宏观量上来看化学反应。
显然：人们一直用来评价合成过程效率的产率指数，无法体现最终产品以外的其他产品的使用与产生。
往往会出现这样的情况，一个合成路线的产率为100％，但却生成了比所需产品更多的废物。
这是因为产率的计算是基于单位物质的量的原料所生产的产品物质的量的数。
原子经济性反应是现代有机合成中应当遵循的基本原则之一。
因此，提高反应的原子利用率成为有机合成中的挑战性课题之一。
在设计有机合成路线时不仅仅要考虑单步反应自身的原子经济性，还需要考虑反应原料是否简单易得，合成步骤是否优化，定量反应还是催化反应等等其他因素的影响。
只有综合考虑各种因素的影响，才能够让一个反应更加有效，更加具有原子经济性。
美国Stanford大学的Wender教授对理想的合成作了完整的定义：一个理想的(最终是实施的)合成是指用简单的、安全的、环境友好的、资源有效的操作，快速、定量地把价廉、易得的起始原料转化为天然或设计的目标分子【7】。
原子经济性反应有两个显著的优点：①最大限度地利用了原料；②最大限度地减少了废物的排放，减少了环境污染。
随着社会的可持续发展及其所涉及的生态、环境、资源、经济等方面的问题，愈来愈成为国际社会关注的焦点。
因此探索具有原子经济性的反应必将成为当今合成策略设计的一个重要组成部分。
3 有机合成中的原子经济性有机合成在绿色化学中有着十分重要的地位。
所以在绿色化学中如何发展有机合成是关键性的问题之一。
3.1 重排反应重排反应（rearrangement reaction）是分子的碳骨架发生重排生成结构异构体的化学反应，是有机反应中的一大类。
重排反应通常涉及取代基由一个原子转移到同一个分子中的另一个原子上的过程。
重排反应广泛应用于合成染料和合成药物中，同时也是理想的原子经济反应。
如：Beckmann 重排、Claisen 重排、FischerHePP重排、Fries 重排、Wolf 重排等等，它们的原子利用率均达到100％。
3.2 加成反应两个或多个分子互相作用，生成一个加成产物的反应称为加成反应(addition reaction)。
加成反应可以是离子型的，自由基型的和协同的。
离子型加成反应是化学键异裂引起的，分为亲电加成(electrophilic addition)和亲核加成(nucleophilic addition)。
同时由于这类反应几乎没有副产物，所以原子经济性很高。
其通式为：CBA→+。
3.2.1 亲核加成反应亲核加成反应是由亲核试剂与底物发生的加成反应。
反应发生在碳氧双键、碳氮叁键、碳碳叁键等等不饱和的化学键上。
最有代表性的反应是醛或酮的羰基与格氏试剂加成的反应。
其他重要的亲核加成反应有：麦克尔加成、醇醛加成/缩合、Mukaiyama 反应等等。
3.2.2 亲电加成反应亲电加成反应是烯烃的加成反应，又叫马氏加成，由马可尼科夫规则而得名：“烯烃与氢卤酸的加成，氢加在氢多的碳上”。
广义的亲电加成亲反应是由任何亲电试剂与底物发生的加成反应。
在烯烃的亲电加成反应过程中，氢正离子首先进攻双键（这一步是定速步骤），生成一个碳正离子，然后卤素负离子再进攻碳负离子生成产物。
立体化学研究发现，后续的卤素负离子的进攻是从与氢离子相反的方向发生的，也就是反式加成。
3.2.3 环加成反应此反应属于协同反应的范畴，常见的有狄尔斯-阿德尔反应。
如1,3 - 丁二烯和乙烯在催化剂下进行环聚合反应，并且产率很高[8]。
3.3 取代反应其取代反应是反应物分子中的原子或基团被它原子或基团所取代的反应，包括烷基化反应(甲基化、氯甲基化、羟甲基化等)、芳基化、酰化(甲酰化、乙酰化、苯甲酰化、胺类酰化等)，以及磺化和砷化等反应。
其通式为：A-B+C-D → A-C+B-D。
在取代反应中，一个原子或基团被另一个原子或基团取代，由于被取代下来的原子或基团没有被引入到目标产物，所以正常情况下，取代反应的原子经济性要比加成反应和重排反应低。