提高原子经济性

3、 采用新合成原料 、
甲基丙烯酸甲脂（简称 ），一种重要的有机化工原 甲基丙烯酸甲脂（简称MMA），一种重要的有机化工原 ）， 其聚合物俗称有机玻璃。其工业生产方法是1932年 料，其聚合物俗称有机玻璃。其工业生产方法是 年 由英国帝国化学工业公司首先开发出来的丙酮-氰醇法。 由英国帝国化学工业公司首先开发出来的丙酮 氰醇法。 氰醇法 该法以丙酮、 该法以丙酮、HCN、甲 醇为原料，原子利用率为 、 醇为原料，原子利用率为47%， ， 因为使用剧毒的HCN和腐蚀性的硫酸，严重危害环境， 因为使用剧毒的 和腐蚀性的硫酸，严重危害环境， 和腐蚀性的硫酸 属于非环境友好的化学反应。 属于非环境友好的化学反应。 最近， 公司开发出了一种新工艺， 最近，Shell公司开发出了一种新工艺，以甲基乙炔、甲 公司开发出了一种新工艺 以甲基乙炔、 一氧化碳为原料，二价钯化合物作催化剂， 醇、一氧化碳为原料，二价钯化合物作催化剂，一步制得 MMA，原子利用率为 ，原子利用率为100%，反应选择性高达 ，反应选择性高达99.9%，单 ， 程转化率高达98.9%。具有很高的经济效益和环境效益。 程转化率高达 。具有很高的经济效益和环境效益。
提高原子经济性
08应化（一）班 应化（ 应化 王德婷
原子经济性的概念
• 过去，化学家们关心的是化学反应的高选择性、 过去，化学家们关心的是化学反应的高选择性、 高产率和速率， 高产率和速率，而常常忽视反应物分子中原子的 有效利用率问题。 有效利用率问题。因此化工生产中总要产生大量 的三废物质， 的三废物质，给整个生态环境造成了非常严重的 影响。 影响。 • 1991年，美国 大学的B.M.Trost教授首 年 美国Stanford大学的 大学的 教授首 次提出了反应的“原子经济性” 次提出了反应的“原子经济性”（Atom Economy）的概念。他认为高效的化学反应应最 ）的概念。 大限度地利用原料分子的每一个原子， 大限度地利用原料分子的每一个原子，使之结合 成目标产物。 成目标产物。
1、 开发新型催化剂 、
例如： 例如：环氧丙烷的生产 传统方法——氯醇法 传统方法 氯醇法
• • 2CH3-CH=CH2+2HClO CH3-CHOH-CH2Cl+CH3-CHCl-CH2OH CH3-CHOH-CH2CL+CH3-CHCL-CH2OH+Ca(OH)2
缺点： 缺点： 原子利用率低，仅为31%；消耗大量的石灰和氯 原子利用率低，仅为 ； 气，设备腐蚀和环境污染严重
钛硅分子筛（ 钛硅分子筛（TS-1）催化氧化法 ）
Ugine公司和 公司和Enichem公司开发了 公司开发了TS-1分子筛作催化剂的新工艺： 分子筛作催化剂的新工艺： 公司和 公司开发了 分子筛作催化剂的新工艺
新工艺的特点： 新工艺的特点： a. 反应条件温和。常压，40-50℃。 反应条件温和。常压， ℃ b.氧源安全易得（30%H2O2），转化率高（以H2O2计算为 氧源安全易得（ ），转化率高 转化率高（ 氧源安全易得 93%）。 ）。 c.选择性高达 选择性高达97%以上，原子利用率 以上， 选择性高达 以上 原子利用率76.3%。 。 d.仅联产水，是低能耗、无污染的绿色化工过程。 仅联产水， 仅联产水 是低能耗、无污染的绿色化工过程。 e.不足之处是 2O2成本高。 不足之处是H 成本高。 不足之处是
2、 简化合成步骤 、 布洛芬，非类固醇消炎剂， 布洛芬，非类固醇消炎剂，具有止痛消肿 的作用。原来的合成方法有六步， 的作用。原来的合成方法有六步，原料的 原子利用率为40.03%。 原子利用率为 。 德国BHC公司发明了新方法，只需三步反 公司发明了新方法， 德国 公司发明了新方法 应，原子利用率提高到77.44%。该公司因 原子利用率提高到 。 此获得1997年度美国“总统绿色化学挑战 年度美国“ 此获得 年度美国 的变更合成路线奖。 奖”的变更合成路线奖。
• 在一般的合成反应中 在一般的合成反应中: A + B = C + D 主产物 副产物 反应产生的副产物D往往是废物 往往是废物,因此可成为环 反应产生的副产物 往往是废物 因此可成为环 境的污染源。 境的污染源。 • 原子经济性反应 原子经济性反应: E+F=C 没有任何副产物生成。 没有任何副产物生成。
上述原子经济性概念可表述如下：
化工生产上常用的产率或收率用下式表示：
实际得到的目标产物数量 化学反应收率% = 理论目标产物数量 X100%
有机合成中常见反应的原子经济性
1、 、 2、 、 3、 、 4、 、 5、 、 化合反应 加成反应 重排反应 取代反应 消除反应
提高化ห้องสมุดไป่ตู้反应原子经济性的途径