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第1页/共94页huagong绿色有机合成第2页/共94页［教学内容］：18.1绿色化学18.2选择绿色合成原料或反应起始物18.3选择使用无毒无害的溶剂和助剂与无溶剂反应18.4选择原子经济性反应18.5合理选择合成反应技术第3页/共94页18章绿色有机合成18.1绿色化学18.1.1原子经济性反应18.1.2绿色化学的原理18.1.3绿色有机合成第4页/共94页 绿色化学概述 毫无疑问，化学对人类做出了巨大贡献，以至于我们每个人的衣食住行都与化学有关。可以说，是化学尤其是有机合成化学的发展和进步，在更大程度上提高了人类的生活质量，改变了人类的生活方式例如，药品的发展减轻了人类的病痛，延长了人类的寿命；农药、化肥的大力发展使人类得以增产增收，减轻了人口增长对食物需求的压力；聚合物技术的创新促进了制衣等日用产品和建筑材料以及电视、电话、计算机等高科技产品部件的更新换代。 第5页/共94页然而不可否认，传统的合成化学方认已经对整个人类赖以生存的生态环境造成了严重的污染和破坏，人类也正面临有史以来最严峻的环境危机。人口急增，资源消耗殆尽，大气污染，臭氧层破坏，全球变暖，海洋污染，土地退化和沙漠化，森林锐减，生物多样性减少，环境公害，有毒化学品和危险废物等都是威胁人类生存的环境问题。如此严重的问题，有机化学尤其是有机合成化学工业应负有主要责任。 第6页/共94页因为事实证明，苯胺曾经是合成柒料的重要中间体，但是它强烈的致癌作用当时并未认识到；酯化反应中使用的催化剂——无机酸的使用向环境排放了大量的有害废水；付-克反应中AlCl3等lewis催化剂的使用对设备腐蚀严重，对人身造成危害；有机反应使用的有机溶剂如苯、醚、氯仿等通常挥发性较大，它们是严重的大气污染源。近年来受到极大关注的环境污染元凶二噁英也是制备许多有用的工业助剂和农用化学品的副产物。诸如此类，有机合成化学工业带来的污染随处可见。 第7页/共94页以往解决污染问题的主要手段是治理、停产甚至关闭生产线，国家也曾因此花费了大量的人力、物力和财力。但是多年来治理污染的经验告诉人们，只注重末端治理的方法投资大、收效小。 到20世纪90年代，污染治理的观念才由末端治理升华到以预防为主，即防患于未然的理念。 第8页/共94页尤其是近年来，可持续发展的理念得到了社会、经济、环境等多方面的足够重视，化学家提出了与传统治理污染不同的“绿色化学”概念。绿色化学不是治理污染，而是防止污染产生的一种新观念。它是开发从源头解决污染问题的一门科学：对环境保护及社会的可持绞发展重有重大意义。 第9页/共94页 绿色化学的定义 绿色化学(green chemistry)又称为环境无害化学(enviromentally benign chemistry)、环境友好化学(enviromentally friendly chemistry)、清洁化学(clean chemistry)。绿色化学的定义是利用化学的技术和方法去减少或消灭那些对人体健康、社区安全、生态环境有害的原料、催化剂、溶剂和试剂、产物及副产物等的使用和生产。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。它是一门从源头上防止污染的化学，是一种能最大限度地从资源合理利用、环境保护及生态平衡等方面满足人类可持续发展的化学。因此，绿色化学的研究成果对解决环境问题是有根本意义的。 第10页/共94页 绿色化学的定义绿色化学的主要特点是原子经济性，也就是说，在获取新物质的转化过程中充分利用每个原料的原子，实现“零排放”。因此，它既可以充分利用资源，又不产生污染。传统化学向绿色化学的转变可以看做是化学从“粗放型”向“集约型”的转变。 第11页/共94页 绿色化学的定义绿色化学的核心问题是研究新反应体系，包括研究新合成方法和路线、寻找新的化学原料、探索新的反应条件、设汁和研制绿色产品等。从理论上讲，绿色化学要求通过对有关化学反应的热力学和动力学研究探索新兴化学键的形成和断裂的可能性及其选择性的调节与控制，发展新型化学反应和工艺过程，推动化学学科的发展。 第12页/共94页18.1.1 原子的经济性1.原子经济性的概念 原子经济性的概念是1991年美国著名有机化学家Trost提出的，他以原子利用率衡量反应的原子经济性： 原子利用率=（预期产物的分子量／反应物质 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越少。第13页/共94页它往往是废物，可成为环境的污染源　A　+ 　B 　= 　　C 　+　D 主产物 副产物　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的反应: 原子利用率=[ 82／(28+54)]×100