绿色有机合成

班级：应化08-3班 学号：2008302060 姓名：李娜

摘要：过去人们一味的追求利益最大化，使用了许多有毒、有害的原料，造成了非常大的环境污染。随着人们环保意识的增强，以及“绿色化学”这一主旨的提出，人们越来越重视反应的无害性。绿色有机合成，便是在传统的有机合成基础上使用无毒无害的原料，催化剂和溶剂，选择具有高选择性，高转化率，不生产或少生产对环境有害的副产物。从根本上消除或减少环境污染。

关键词：绿色化学；有机合成

1 前言

按照美国《绿色化学》(Green Chemistry)杂志的定义，绿色化学是指:在制造和应用化学产品时应有效利用(最好可再生)原料，消除废物和避免使用有毒的和危险的试剂和溶剂。

绿色合成的概念来自绿色化学(Green chemistry)，绿色化学又称环境友好化学(Environmental benign chemistry)，在其基础之上发展起来的技术又称为环境友好技术或清洁生产技术(Clean technology)。

化工工艺在当代社会发展中有着举足轻重的地位，但传统的化学工艺给环境带来了不可挽回的污染，威胁人类的健康和生存，化学工业能否生产出无害的化学品，能否有不产生废物的工艺，这便是绿色化学的主要工作。

2 绿色有机合成的具体方案

2.1 开发原子经济性反应

   原子经济性的概念是1991年美国著名有机化学家Trost提出的，所说的是原料分子中究竟有百分之几的原子转化成了产物。理想的原子经济反应是原料分子中的原子百分之百地转变成产物，而不产生副产物或废物，实现废物的“零排放”(Zero emission)。

原子利用率=（预期产物的分子量/反应物的原子量总和）×100%

原子利用率越高，反应产生的废弃物越少，对环境造成的污染也就越少。绿色有机合成应该是原子经济性的，即原料的原子100%转化成产物，不产生废弃物。如Diels-Alder反应就是一个原子经济性反应：

原子利用率=[82/（28+54）]×100%=100%

原子经济性反应有利于资源利用和环境保护。对于大宗基本有机原料的生产而言，选择原子经济反应十分重要。目前，在基本有机原料的生产中，有的已采用原子经济反应，如丙烯氢甲酰化制丁醛、甲醇羰基化制乙酸、乙烯或丙烯的聚合、丁二烯和氢氰酸合成己二腈等。另外，有的基本有机原料的生产所采用的反应，已由二步反应，改为一步的原子经济反应。如环氧乙烷的生产，原来通过氯醇法二步制备；研制出银催化剂后，改为乙烯直接氧化合成环氧乙烷的原子经济反应。近年来，开发新的原子经济反应已成为绿色化学研究的热点之一。

2.2 采用绿色原料

在现有的化学工艺中，或多或少的会用到一些有毒有害的原料，比如剧毒的光气、氢氰酸、氯仿、甲醛等，严重污染环境不说，还会危害人类的健康和安全，因此寻找无毒无害的原料代替原来的原料已成为一个重要任务。如碳酸二甲酯(非毒性)代替硫酸二甲酯(剧毒)硫酸二甲酯(CH3)2SO4：一种常用的甲基化试剂，有剧毒且具有致癌性。目前，在甲基化反应中，可用非毒性的碳酸二甲酯代替硫酸二甲酯(剧毒)。可用CO、CO2代替光气，如在碳酸二甲酯的合成反应中，完全可以用CO、CO2代替光气作为合成原料。

2.3 采用无毒、无害的溶剂

有机溶剂由于挥发性大、毒性大而成为有机合成工业的主要污染源，甚至一些卤代烃溶剂还会危害大气臭氧层，绿色有机合成应当不用或少用有机溶剂。

2.3.1 以超临界CO2作溶剂

温度和压力均在其临界点(31. 1 ℃,72. 8 atm) 之上的二氧化碳称为超临界二氧化碳1 超临界二氧化碳具有常规液态溶剂的密度和强度,气体的可压缩性,很高的传质速度等特点,而且无毒、价廉,不能燃烧和对环境友好。在超临界二氧化碳介质中进行有机合成,在一些情况下其效果优于普通有机溶剂,典型反应如二氧化碳催化氢化制甲酸,传统溶剂中为非均相反应,而临界二氧化碳(CS - CO2) 中,氢化为均相反应,而且原子利用率显著提高(高达100 %)。

2.3.2 以水作溶剂

有机化合物多数极性较低，水溶性很小，所以，多数有机合成反应都在有机溶剂中进行。然而，水是最廉价、无毒、环境友好的。因此，水相反应成为绿色有机合成的一个热点，而且研究结果表明，用水作溶剂在某些反应中，比有机相中反应可得到更高的产率或立体选择性。

2.4 采用绿色催化剂

催化剂是化学工业的基石1 化学工业上的重大变革、技术进步大多因新的催化材料或技术的产生而受影响1 可见,催化剂在有机合成中的作用非常重要,选择无毒无害的催化剂无疑是实现绿色合成的一条重要途径1 近年来,由于酶催化具有高效性、专一性及条件温和的特点,是较理想的绿色催化剂,从而被人们所重视。一些价廉易得、无污染、无腐蚀性的固体支持剂如沸石、分子筛、硅胶、石墨、树脂等广泛用作有机合成的催化剂，电催化、酶催化等也在有机合成中发挥越来越大的作用。

2.5 改善现有工艺

在对现有的一些合成反应中，对其生产工艺可以进行改进，实现绿色化。且三废的处理过程不应产生新的污染，这样才能实现减少或消除污染。更有实际意义的是绿色工艺的设计。化学工作者正是在探索污染物的防治、转化、处理及综合利用的途径，积极改革旧工艺，探寻无污染或低排放的“绿色”新工艺中发挥着重要作用。

3 结语

,绿色有机合成作为新的科学前沿已逐步形成,它不仅可以从源头上控制环境污染,更重要的是原料的利用率可以得到很大程度的提高。目前开发的绿色合成反应只占有机合成中的非常少的一部分。在一条合成路线上，绿色可能只是局部的，距绿色合成还有相当差距。绿色合成的真正发展需要对传统的、常规的合成化学方面进行全面的从观念上、理论上和合成技术上的发展和创新。当然这项工作是十分复杂而艰巨的，真正的发展还需要很长的路，绿色合成必将有很广的应用前景。

参考文献

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