四川大学绿色化学习题答案省公开课一等奖全国示范课微课金奖课件

第一章作业一：简答温室效应及其与化学相关性，核冬天，光化学烟雾及其化学本质，生物多样性。气候变暖原因主要是大气中温室气体浓度升高。大气中CO2等各种温室气体对于来自太阳短波辐射吸收极少，却对地面反射长波辐射有强烈吸收，被“困住”这部分能量使得近地层温度上升，这就是所谓温室效应。1/72引发温室气体排放量增大原因包含自然界原因和人为原因。自然界原因主要就是动植物等呼吸、植物腐烂和动植物腐烂分解。不过近几十年来，因为人口急剧增加、工业迅猛发展、呼吸产生二氧化碳及煤炭、石油、天然气燃烧产生二氧化碳，远远超出了过去水平，人类在煮饭、照明、取暖、交通以及工业生产中排放了大量温室气体；而另首先，因为对森林乱砍乱伐，大量农田建成城市和工厂，破坏了植被，降低了将二氧化碳转化为有机物条件，再加上地表水域逐步缩小，降水量大大降低，降低了吸收溶解二氧化碳条件，破坏了二氧化碳生成与转化动态平衡，就使大气中二氧化碳含量逐年增加。可见当前人为原因已经成为引发温室气体含量增大主导原因。2/72有限核战争所产生烟尘会造成地球冷却假设，这个概念被称为“核冬天”。光化学烟雾主要就是氮氧化合物与烃类物质在紫外线照射下，经过一系列复杂反应后形成一个大气污染现象。化学本质：NO2→NO＋OO+CXHY→CXHYO.CXHYO.+O2→CXHYO3.CXHYO3.+CmHn→RCHO+R’CO+O2→O3ROO+NO2→ROONO23/72生物多样性是指地球上全部生物（包含植物、动物和微生物）以及其它物质组成综合体。它包含遗传多样性、物种多样性和生态系统多样性三个组成部分。4/72二：为何说化学是一门中心、实用、创造性学科？化学包括其它学科众多领域，化学原理和方法以及化学反应方面研究当前仍在主导其它学科。比如：材料科学：金属材料、无机材料、生物医学材料；生命科学：分子生物学（分子层次时→化学）；能源科学：石化工业、天然气化学工业、煤化学工业、核工业等；航空航天科学等，这些科学全部与化学亲密相关。5/72化学研究怎样开发和有效利用天然资源，以寻找一些未知有用化学品，比如利用天然资源制取大量化肥、农药、农膜、塑料、钢铁、水泥等产品和原料，并生产大量合成纤维和橡胶以满足农业和林业不足；化学研究怎样在陆地和海洋动植物中提取有用化学品；研究物质结构和功效之间关系，并将这些规律性认识反馈于化学合成中以服务于人类生产和生活。6/72化学之所以含有创造性，是因为化学一直在为人类设计开发研究新材料，比如在医药卫生和高分子材料方面。在药品方面，以往获取中药伎俩是靠上山采药，因为土地和植物资源限制，中药起源越来越有限；假如我们掌握了中药中有效成份构效关系，我们就能够依靠化学伎俩来合成有效药品。另外，伴随社会进步和工业发展，从天然资源中提取化学材料已不能满足人类生产和生活需要，所以，人们迫切需要开发新、有特殊用途材料，这就需要化学来合成新高分子材料，这个合成过程就是一项由无到有创造性工作。所以，人类衣食住行以及保持健康无一例外都离不开化学，化学与人类整个生活息息相关。7/72三：人类当前面临主要环境问题有哪些？造成这些困境原因是什么？这些经典环境问题包含：全球气候变暖、核冬天威胁、臭氧层破坏、光化学烟雾和大气污染、酸雨、生物多样性锐减、森林破坏以及土地荒漠化。8/72四；在人类面临健康问题面前，化学有何作为？9/72五：可连续发展观主要观点是什么，它与传统发展观有何差异？可连续发展观则强调经济与环境协调发展，追求人与自然友好。（一）、可连续发展思想强调是发展，把消除贫困看成是可连续发展一项不可缺乏条件（二）、可连续发展思想把环境保护作为发展过程一个主要组成部分，作为衡量发展质量、发展水平和发展程度客观标准之一。（三）、可连续发展思想强调代际（两代人）之间机会均等，指出，当代人享受正当环境权力（即在发展中合理利用资源和含有清洁、安全、舒适环境权力），后代人也应该一样享受。10/72（四）、可连续发展战略呼吁人们改变传统生成方式和消费方式，要求人们在生产时要少投入、多产出，在消费时要尽可能多利用、少排放。（五）、可连续发展要求人们必须彻底改变传统对待自然态度，建立起新道德和价值标准。传统发展观一味地追求GDP增加而不惜以污染环境为代价，是不利于人类社会繁衍和发展，是不可取；而可连续发展观强调了经济与环境协调发展，追求人与自然友好，是人类应该改变观念加以接收和实践。11/72六：你怎样对待化学学科在本世纪地位？七:你认为我国应怎样面对能源短缺?八:试论科学发展观与化学12/72讨论你认为绿色化学能实现从源头上消除污染吗？理论（起源、发展、目标、标准、方法）实际（结合我国国情、现实状况）当前存在主要问题13/72第二章作业题1：简答。绿色化学目标、化学工业造成危害、风险试剂、生物质种类、可再生资源、原子利用率、环境商、环境因子绿色化学目标：化学过程不产生污染，即将污染消除于其产生之前。化学工业造成危害：一些化学品不加节制滥用，化学工业向环境排放了大量污染物，给整个生态环境造成了严重影响，另外，化工生产中偶然事故也会对人类和环境造成突发性影响。风险试剂：对人类健康和环境含有直接或间接危害试剂。14/72生物质种类：主要有两类，淀粉和木质纤维素。可再生资源：在人类寿命尺度内可再生资源。原子利用率：原子利用率=目标产物量／按化学计量式所得全部产物量之和×100%=目标产物量／各反应物量之和×100%，用来衡量化学反应中，到底有多少反应物原子转变到了目标产物中。环境商：EQ=E×Q（E表示环境因子；Q表示依据废物在环境中行为给出废物对环境不友好程度），用来描述废物排放量和废物环境行为本质综合表现。环境因子：环境因子=废物质量／目标产物质量，用来衡量生产过程对环境影响程度。15/722：为何要大力发展绿色化学？①大力发展绿色化学是人类社会可连续发展必定要求。人类社会发展对环境和人类身心健康已经造成了巨大影响，我们既要为愈加美好生活而发展化学和化学工业，有不能让化学品生产过程和化学品破坏我们生活。绿色化学既能支撑经济发展又能满足环境要求，以确保可连续发展。②发展绿色化学是科学技术和经济发展需要。绿色化学含有很好潜力:寻求新原理和方法，发展新技术，以降低化学品显性成本和隐性成本。另外在一些行业，治理污染比生产成本还要大，所以必须要大力发展绿色化学。16/723：绿色化学及其与环境污染治理异同相同点：治理环境问题，共同改进人类生存环境。不一样点：绿色化学是从源头上消除污染，即将污染消除于其产生之前；环境污染治理是治理已经有污染，即先污染，再治理。17/724：什么是绿色化学品？怎样设计安全化学品。绿色化学品是指含有最正确使用功效，且分子毒性最低化学品。设计化学品是指利用分子结构和性能关系和分子控制方法，取得最正确所需功效分子，且分子毒性最低。设计安全化学品方法有：①假如了解某种化学品毒性机理及某种反应引发毒性，就能够改变和修饰该物质结构，使其制毒反应不至于发生，修饰后分子功效不变。②假如现有阶段还不了解毒性详细机理，仍能够关联分子化学结构和毒性，此时，要设法除去分子中毒效基团。③降低分子中生物药效性也是设计愈加有效地化学品方法之一。18/725：举例说明原子经济反应是不产生污染必要条件

证实B→A必要条件！要使化学反应尽可能最大程度利用资源、降低环境污染，仅仅采取原子经济反应还不能完全到达目标。原子经济反应是最大程度利用资源、最大程度降低污染必要条件，但不是充分条件。可能有一些化学反应，从计量式看，他是原子经济，但假如反应平衡转化率很低，而反应物与产物分离又有困难，反应物难于循环使用，那么这些未使用完反应物就会被看成废物排放到环境中，造成环境污染及资源浪费。也有一些反应，反应本身是原子经济，但两反应物还能同时发生其它平行反应，生成不需要副产物，这也会造成资源浪费和环境污染。19/726：试论计算机辅助绿色化学合成路线设计必要性和方法。在设计新安全有效合成路线时，既要考虑产品性能优良，价格低廉，又要使产品废物和副产物最少，对环境无害，利用计算机来辅助设计可减轻人脑劳动，只有借助计算机建立某种智能，让其按我们制订方法自动设计合成路线，随时排除不适合反应路线，找到不浪费资源，不污染环境理想合成路线。20/72方法：(1)建立一个尽可能全化学反应资源库，对计算机进行训练，指导计算机在哪种物质在一起在什么条件下会发生什么样化学反应。(2)提出要求，即确定目标产物和可采取原料(3)让计算机找出生产目标产物及所需原料(4)以上原料为目标再做搜索，找出该目标产物合成反应方法(5)比较各反应路线，找到最经济，对环境污染最小绿色化学反应路径21/727：怎样在反应过程中使化学反应绿色化

使一个反应绿色化，能够采取设计安全有效目标分子、寻找安全有效反应原料、寻找安全有效合成路线、寻找新转化方法和寻找安全有效反应条件等方法来实现。其中，在反应过程中使化学反应绿色化方法只有寻找新转化方法和寻找安全有效反应条件两种路径。在化学过程中要降低有毒有害物质使用，能够采取各种方法。如催化等离子体、电化学和光化学即其它辐射方法。寻找安全有效反应条件包含寻找安全有效催化剂（活性组分负载化、用固体酸代替液体酸）和寻找安全有效反应介质（采取超临界流体作为反应介质、水作溶剂两相催化法）。22/728：自选一条当前使用有机化学合成路线，用绿色化学原理对其进行评价并设计一条更佳新路线。23/729：简述绿色化学12标准。一：不让废物产生而不是让其生成后再处理二：最有效地设计化学反应和过程，最大程度地提升原子经济性三：尽可能不使用，不生产对人类健康和环境有毒有害物质四：尽可能有效设计功效卓著而又无毒无害化学品五：尽可能不使用辅助物质，如须使用也应是无毒无害六：在考虑环境和经济效益同时，尽可能使能耗最低24/72七：技术和经济上可行时应以可再生资源为原料八：应尽可能防止衍生反应九：尽可能使用性能优异催化剂十：应设计功效终止后可降解为无害物质化学品十一：应发展实时分析方法，以监控和防止有毒有害物质生成十二：尽可能选取安全化学物质，最大程度地降低化学事故发生25/7210：试论分析化学在绿色化学发展中作为

自从环境运动开始以来，分析化学家们已经在进行测定和检测环境方面工作。现在分析化学领域中一个重点是，开发在化学过程进行之中就能够预防或极度降低有害物质产生方法和技术。以绿色化学为目标在线分析化学发展是基于“假如不能测定就不能控制”这么一个前提。为了对化学过程施加影响，人们需要有准确和可信赖传感器、跟踪器和分析技术来测定反应过程中存在有害物质。26/72为了到达绿色化学目标，被开发分析技术既可用于在线分析也可用于即时分析。利用这些功效，能够对一个化学过程中有害副产品产生和副反应进行跟踪。当微量这些有毒物质被检测到以后，可能能够经过调整该过程一些参数以及时降低或消除这些物质形成。假如把传感器和过程控制系统直接连接起来，这种极度降低有害物过程很可能会实现自动化。应用在线分析化学一个例子是，跟踪反应过程以测定反应是否已完成。在许多情况下，化学过程需要不停地加入试剂知道反应完成为止。假如有一个即时在线检测器能让我们测定反应是否完成，那么就不需要加入更多过量试剂，从而就能够防止过量使用有可能会造成危害物质，所以这些危害物也不会进入到废物流里。27/7211、生物柴油化学关键是什么？生物柴油是指以油料作物、野生油料植物和工程微藻等水生植物油脂以及动物油脂、餐饮垃圾油等为原料油经过酯交换工艺制成可代替石化柴油再生性柴油燃料。生物柴油是生物质能一个，它是生物质利用热裂解等技术得到一个长链脂肪酸单烷基酯。生物柴油是含氧量极高复杂有机成份混合物，这些混合物主要是一些分子量大有机物，几乎包含全部种类含氧有机物，如：醚、酯、醛、酮、酚、有机酸、醇等。生物柴油化学关键是酯交换反应。因为它化学生产法是采取生物油脂与甲醇或乙醇等低碳醇，并使用氢氧化钠或甲醇钠作为触媒，在酸性或者碱性催化剂和高温下发生酯交换反应，生成对应脂肪酸甲酯或乙酯，再经洗涤干燥即得生物柴油。28/7212、生物质作为新化学反应原料面临哪些挑战？普通生物质都是由有机高分子或超分子组成，在有效利用他们之前，通常需要首先把他们降解为小分子，纤维素也可降解为葡萄糖，但纤维素常处于结晶状态且难溶于水，故难于水解。另外，纤维素中，葡萄糖单体之间是由β-1，4-苷键连接在一起，它比淀粉中α-1，4-苷键更难降解，故纤维素降解过程十分复杂，在自然生态系统中，不论是农作物秸秆还是动物胶原蛋白，其降解都是经过酶催化来进行，为了不破坏生态又提升降解反应速率，就需要找出每种木质素或动物胶原蛋白降解反应高效酶催化剂或仿酶催化剂，实现生物大分子选择性降解。鉴于以上情况，生物质作为新化学反应原料存在以下几个挑战：29/72

ThestructureofligninanditseffectonitsdegradationOrientateddegradationtoproducedirectlyusefulchemicalsHandlingandmanipulationofoxygen-richmoleculesTheeffectofimpuritiesonthedegenerationparametersanddistributionoftheproductsUsingofrenewablestartingmaterialFundamentalscientificchallenge:30/72TechnicalchallengesCollectionofbiomassVariationofcompositionsofdifferentkindsofbiomassandgrownfromdifferentareaoftheworldContinuousoperationHandlingofmixturesratherthanpurecompoundUpgradingandSeparationoftheproductsHowtouseeffectivelythebio-products31/72FundamentalScientificChallengesintheDevelopmentofBiomassEnergyTheconversionofsugartochemicalshydrationhydrogenationThestructureoflignin(木质素)andcellulose：

Chemicalstructure(composition)Stereo-structureSupermolecularstructureConversionwithhighselectivityHighcontentofoxygen/LackofHydrogen32/72TechnicalchallengesforbiomassconversionTroublesofbeingsolidBadheatandelectricityconductivity;treatmentofsolidotherthanfluids;difficultiestoexertchemicalalterationssuchascatalyticeffectonthesolidetc.VariationofcompositionandstructureDifficultiesforcollectionetc.33/72

第三章1、简答①人类防止有害化学品毒性路径：a.使有害化学品不进入机体；b.若无法防止其进入机体，则要求其对机体内正常生物化学和生理过程不产生有害影响；②生物放大（聚集）：指一些在自然界不能降解或难降解化学物质，在环境中经过食物链延长和营养级增加在生物体内逐层富集，浓度越来越大现象。③化学品产生毒性三要素：接触致毒、生物吸收致毒、物质固有毒性。34/72④毒性载体（Toxicophore）：物质固有毒性是指有毒化学物质引发正常细胞性质改变属性，通常由分子部分结构引发，这部分结构通常称为是“毒性载体”。产毒结构（Toxicogenic）：有些物质没有直接毒性，但因为其分子特殊结构，它能在代谢过程中转化为与有毒物质，这种结构特征称为“产毒结构”。⑤Langmuir电子等排同性质原理：含有相同数目标原子，相同数目标电子且电子排布方式相同物质和取代基，有相同电荷，也即电子等排物有相同物理性质和其它性质。⑥软化学设计：指对于含有生理活性、治疗上十分有用，在人身体内完成治疗作用后很快转化为无毒物质药品设计。35/722、设计安全有效化学品外部效应标准主要内容有哪些?主要是降低接触可能性。经过分子设计，从而增大降解速度、降低物质挥发性、降低分子在环境中残留时间，以及降低物质在环境中转化为有毒有害物质可能性等均是主要“外部”效应标准例子。a.与物质在环境中分布相关物理化学性质，如：挥发性、密度、熔点、水溶性、残留性、生物降解性（氧化反应性质、水解反应性质、光解反应性质、微生物降解性质）、转化为含有生物活性物质可能性、转化为无生物活性物质可能性；36/72b.与机体吸收相关物理化学性质，如：挥发性、油溶性、分子大小、降解性质（水解、pH影响、对消化酶敏感性）；c.对人、动物和水生生物吸收路径考虑，如：皮肤吸收、眼睛吸收、肺吸收、肠胃吸收、呼吸吸收或其它特定生物吸收路径；d.消除或降低不纯物，如：是否会产生不一样化学类别不纯物、是否会产生有毒或更毒物质、是否会产生有毒或更毒几何异构体、构象异构体和立体异构体等等。37/723、设计安全有效化学品内部效应标准主要内容有那些?内部效应标准主要是预防毒性。a.增大解毒功效，如：增大排泄可能性（选择亲水性化合物、增大物质分子与葡萄糖醛酸、硫酸盐、氨基酸结合可能性或使分子易于乙酰化）；增大可生物降解性，如：氧化反应、还原反应、水解反应。b.防止物质直接接触，如选择一类无毒物质，选择功效团（防止使用有毒功效团、让有毒结构在生物化学过程中消失、对有毒功效团进行屏蔽、改变有毒基团位置）；c.防止生物活化，如：不使用已知生物活化路径分子（强亲电性或亲核性基团、不饱和键、其它分子结构特征）；对可生物活化结构进行屏蔽等等。38/724、肠胃、肺和皮肤吸收特点有哪些？怎样经过改变分子性质防止其被吸收？肠胃吸收：影响其吸收主要原因是指肠胃表面积以及血液流动速度。肠胃吸收表面积是最大，其血液流动速度是次大，改变pH值也能够改变碱性物质和酸性物质吸收程度，酸性物质主要在小肠中吸收，碱性物质主要在大肠中吸收，影响物质吸收物理化学性质主要有：物质状态、固体物质粒子大小、物质水溶性和油溶性、分解常数、相对分子质量、分子大小等。液态物质、被溶解物质比固态物质更轻易吸收。油溶性越好物质越轻易吸收，当然还需要有一定得水溶性，全溶于油而不溶于水物质不易被肠胃系统吸收。39/72肺吸收：肺功效主要是吸收氧气和排出二氧化碳，从支气管到肺气泡这一段器官连续不停重复呼吸产生很大吸收表面积，肺还能接收来自心脏血液，肺这些特征是其对氧气和其它物质吸收都很快，因为肺气泡细胞膜太薄，物质要仅需血液路径很短，数秒内物质可由肺转入血液，所以，水溶性物质吸收量很大，颗粒度小于等于1微米固体物质也很轻易经过肺被吸收，2-5微米颗粒则会残留在支气管内，可能与粘液一起被去除，大于5微米颗粒则经常残留在鼻咽中而不被吸收，但这些微粒也可能转移到肠胃系统而在此吸收。40/72皮肤吸收：皮肤是接触和吸收主要器官，有毒化学物质经过皮肤被吸收，它就必须经过生皮7层细胞膜才能进行血液和毛细血管，皮肤吸收速度控制步骤是物质分子穿越最上层扩散过程。液体因通常在皮肤表面上铺展从而有更大接触面积，故它比固体物质更轻易被皮肤吸收，而且油溶性很好物质通常更轻易被皮肤吸收，但油溶性太好而水溶性不好物质也不轻易被吸收，这是因为，这么分子即使很轻易穿越角膜，不过不易穿过余下6层细胞膜。41/72改变分子性质来防止有毒物质吸收：降低肠胃吸收：(1)经过分子修饰，增大其颗粒度或使用保持非离子化形式，可降低其入口从而被肠胃系统吸收可能性；(2)经过分子修饰，增大其油溶性同时降低其水溶性，也能降低其入口而被肠胃吸收可能性；(3)设计修饰该物质分子，使其相对分子质量大于500，熔点高于150度（对非离子物质）或处于固态而不是液态，也是降低其入口而被肠胃吸收方法；(4)利用各种取代基联合作用，使分子在pH小于等于2时强离子化，其极性变得太强，因而不能穿越脂肪膜，也可大大降低其吸收；(5)含有硫酸根分子难于穿越生物膜，且含有良好水溶性，所以，即使发生部分吸收也易于排泄，这么也就降低了毒性。42/72降低肺吸收：（1）设计分子使其挥发性降低，即具备更低蒸气压、更高沸点，就可降低与该类物质接触时吸入可能性；（2）设计分子使其含有很低水溶性（或更高油溶性），或含有更高熔点（>150摄氏度），或使其颗粒大于5微米，就能够降低肺吸收。降低皮肤吸收：（1）液体比固体更易被皮肤吸收，设计分子使其为固体而不是液体能够降低皮肤吸收可能性；(2）设计分子使其含有更大极性或含有离子性（比如一个酸钠盐、胺盐酸盐等），或含有更大水溶性而无油溶性能够降低皮肤吸收可能性；(3)增大颗粒度或相对分子质量及分子大小也可降低皮肤吸收可能性。43/725、消除化学品毒性Phase-I反应和Phase-II反应化学本质是什么？在Phase-I反应中，陌生化学物质经过氧化、还原和水解等过程转化成极性更大代谢物，更轻易溶解于水，因而更轻易排泄。在Phase-II反应中内源代谢底物如葡萄糖酸盐、硫酸盐、乙酸盐或氨基酸与有毒陌生化学物质结合，生成水溶性更大物质，从而更有利于排泄。44/726、经典亲电性物质结构特征有哪些？其引发中毒化学反应主要有哪些？人体内细胞哪些结构轻易与亲电性物质发生中毒化学反应？亲电试剂普通结构亲核反应毒效卤代烃R-XX=Cl,Br,I,F取代反应癌症、粒性白细胞降低症α，β-不饱和羰基化合物及相关化合物C=C—C=OC≡C－C＝0C＝C－C≡NC=C-S-Michael加成反应癌症、变种、肝中毒、肾中毒、血液中毒、神经中毒等

γ–二酮R1COCH2CH2COR2生成Schift碱神经中毒环氧化合物加成反应变种、睾丸损伤异氰酸酯-N=C=O-N=C=S加成反应癌症、变种、免疫系统中毒45/72人体内轻易与亲电性物质发生中毒化学反应细胞结构有：亲电性物质或代谢后形成亲电性物质都会与细胞大分子如DNA、RNA、酶、蛋白质中半酰胺酸残基中巯基；蛋白质中蛋氨酸（甲硫氨酸）中硫原子；精氨酸和赖氨酸残基中一级氨基，或蛋白质中二级氨基，如组氨酸；RNA和DNA中尿碱中氨基。这种不可逆共价相互作用会严重影响细胞大分子功效，可引发各种毒性效果，包含癌症、肝中毒、血液中毒、肾中毒、生殖系统中毒、发育系统中毒等等。46/727、常见电子等排物有哪些？1–H,F2–COOH,-SO2NH-3-OH,=NH24–CH3,-SH,-Cl5–CH2-,-NH-,-O-,-S-,-SiH2-6–N=,-CH=,-S-7环结构中CH=CH-,-S-,-O-,-NH-8–COO-,-CONH-,-COCH2-47/728、举例说明用无毒无害物质取代有毒有害物质主要性和可能性48/729、某化合物结构以下，指出其可能引发中毒反应

①异氰酸酯-N=C=O，引发加成反应，造成癌症、变种、免疫系统中毒；②-Cl，引发取代反应，造成癌症；③-苯基，引发血液中毒甚至白血病，致癌；④-CN，“毒性载体”，它对甲状腺有毒，可妨碍甲状腺合成甲状腺荷尔蒙能力，引发甲状腺功效减退。49/72

第四章作业题

1.由碳、硅元素化学性质，试讨论用硅取代碳可行性及硅取代物优点？

①硅和碳都是4A族元素，在化学性质上有相同性。与同族其它元素一样，硅和碳都是4价元素，能形成四面体结构，能与碳形成稳定化学键。②硅取代碳后形成衍生物是无毒，尤其是与同族锗、锡、铅衍生物对比。所以，硅是唯一一个能用作等电排置换元素。③硅是自然界存量丰富、价格低廉，且能够各种形式出现元素。4.硅取代碳后形成衍生物能够增大其降解性等对环境友好性能。50/722.用辛醇-水分配系数表征有毒化学品毒性普通准则是什么？

辛醇-水分配系数（logP）是用来描述物质油溶性，也用来估价有机化学品对水生生物毒性物理化学性质，logP通常能与生物活性很好联络起来，TSCA库中有许多单个化学品logP数据。普通来说，对于仅表现出麻醉型非离子有机化合物，在logP小于等于5时，其致死性和慢性毒性均会随油溶性呈指数增大；当logP>5时，毒性随油溶性呈指数降低，所以对生物活性降低；logP在5-8之间时，长久接触这类非离子型有机化合物展现慢性毒性；logP大于等于8时，长久接触也不表现出毒性，因为此时水溶性很差，化学品变得没有生物活性。51/72也有一些麻醉型毒物如脂肪醇、氯代苯、丙酮、二硫化物和一些“反应性”化学品如丙烯酸盐、酯等，在logP=6时仍是剧毒。还有一些“反应性”化学品如脂肪胺、表面活性剂等，则到logP>8时仍表现出剧毒。

另首先，logP很小化学品因为没有足够油溶性，因而不能进入水生生物细胞膜，故没有生物活性，毒性很小，比如，相对分子质量小于200，logP小于等于2物质对水生生物毒性很小，其LC50>100mg/L.52/72所以，对于麻醉致毒化学品，当logP>8或logP<2时，对其水生生物毒性较小。所以，我们在设计化学品时候，可使其相对分子质量小于200且logP<2，或者logP>8而不论其相对分子质量，就可取得对水生生物无毒化学品。要降低logP，可在分子中引入极性基团如羧基、醇羟基或其它水溶性基团。另首先也可经过引入亲脂性基团如卤素、芳环、烷基等以增大logP。53/723.除了辛醇-水分配系数，还有那些性质能够表征有毒化学品毒性？

水溶性、解离常数（pKa）、相对分子质量、胺氮百分数等。54/724.从分子量、分子体积角度看，应该怎样设计愈加安全化学品？

降低物质毒性方法还有就是设计出一个新原物质类似物，且其相对分子质量比“原物质”大。假如分子全部其它性质均保持不变而仅是相对分子质量增大，其对水生生物毒性就会降低。普通来说，相对分子质量增大，毒性就会降低。相对分子质量大到1000后，其对水生生物毒性就可忽略，因为这么大分子不能扩散经过水生生物呼吸膜。

55/72化学物质对水生生物毒性也随其分子体积增大而降低，这也是因为体积大分子不易穿过水生生物呼吸膜。普通来说，相对分子质量大于1000聚合物体积也较大，另外一些横截直径大于1纳米分子不易在水生生物呼吸器官中扩散和穿越。对于一些分子质量小于1000物质，能够经过对其重新设计，以增大其最小横截直径(大于1nm)以减小毒性。56/725.可降解化合物在化学结构和物理性质上有何特点？1）含有水解酶潜在作用位物质会增大其生物降解能力（比如胺、酯）；2）在分子中引入以羟基、醛基、羧基形式存在氧会增大其生物降解性；3）存在未取代直链烷烃（尤其是大于4个碳直链）和苯环时，因为可受氧化酶进攻，因而可增大其生物降解能力；4）水中溶解度大物质更轻易生物降解5）相对低取代化合物。57/726.常见可降解和不可降解基团有哪些？

不可降解基团有：卤代物，尤其是氯化物和氟化物支链物质。尤其是季碳和季氮或是极度分支物质，如三聚或四聚丙烯硝基，亚硝基，偶氮基，芳胺基多环残基（比如多环芳香烃或稠环芳烃PAHS），尤其是超出三元多环稠环或芳烃杂环残基，比如吡啶环脂肪族醚键高取代化合物比低取代化合物更不易降解√可降解基团有：1）酯、胺

2）羟基、醛基、羧基

3）未取代直链烷烃和苯环58/727.依据染料基团特征，有机染料可分为几类？设计对水生生物愈加安全染料化学品要遵照怎样标准？

有机染料可分为五类：中性染料（非离子型染料），阴离子染料（带负电染料或酸染料），两性染料（分子中同时含有正电荷基团和负电荷基团）、阳离子染料（带正电荷）以及金属化酸性染料。要设计对水生生物愈加安全染料化学品要遵照以下标准：负离子数大于正离子数（电荷数）；磺酸基优于羧酸基；尽可能使相对分子质量大于1000；尽可能增大分子最小横截直径。59/72第五章

1. 什么是催化剂?为何说催化剂在绿色化学中有十分主要意义?答：催化剂不但能加紧热力学上可能进行反应速率，同时催化剂还能有选择性地加紧各种热力学上可能进行反应中某一个反应，选择性地生成某一特定目标产物，即催化剂可控制反应产物化学物种选择性。另外，催化剂还能够在反应中起到控制产物立体规整性作用。对于绿色化学而言，催化可从各个方面满足绿色化学要求。不论是酶催化还是传统化学催化反应，通常可令其所需要能量更低，转化更为有效，这么能够降低反应所需能耗，降低副产物、共生物和其它废物生成。当前，催化剂在绿色化学中，对于改进环境、新原料活化、以及降低反应过程污染等方面作出了贡献。60/722. 相比于传统氧化剂，哪些是新型绿色氧化剂？他们各有什么特点？答：分子氧，H2O2，N2O，O3，晶格氧61/723. 依据绿色化学观点，怎样改变反应溶剂？各有何特点？

答：利用绿色化学研究可实现完成相同反应但利用无害溶剂系统或无溶剂系统。能够防止传统合成化学中因挥发性有机溶剂使用带来污染。水溶液系统——尽可能使用水作溶剂而不要采取有机溶剂，可使用水溶有机金属络合物和表面活性剂，使水－有机相界面上形成胶束，增大底物和催化剂局部浓度，提升底物转化率和目标产物选择性；离子溶液——可操作温度范围广，因而可进行各种动力学控制；对大量无机物、有机物和高分子化合物都有较大溶解度，因而所需反应器体积不大；表现出弱酸或强酸性；62/72蒸气压很小，几乎观察不到；对水敏感但有并不怕遇水，甚至能与水共同使用，故易用于工业应用；热稳定性很好；相对廉价且易于制备；高分子溶液——以挥发性有机溶剂为单体，使其发生聚合形成高分子溶液，能够单独使用，也可用于高级烃类稀释后使用。经过过滤等即可分离回收高分子溶剂，防治了挥发性有机溶剂因为挥发造成环境污染；无溶剂化——不使用溶剂，彻底处理溶剂污染最正确方法，可采取微波与催化剂结合共同实现反应发生；超临界流体——能够经过压力改变，在“像气相”和“像液相”之间调整流体性质，这么能够更加好实现化学反应。63/724.以萘与丙烯发生烷基化反应为例说明催化剂结构对反应选择性巨大影响。5.简述反应原料主要性及绿色化学对反应原料选择标准。主要性——一个化学品合成所采取反应类型或其合成路线在很大程度上取决于所选取原料，原料一经选定，就必须要选择一些反应类型。原料对合成路线效率、过程环境效应和人类健康都有着极大影响。选择标准——原料本身生产者、原料保留和运输过程中操作管理者、原料在使用过程中加工者见面临多大危险，是在选择原料时要加以考虑。64/72A:考虑原料本身危险性在选择原料时，必须考虑它是否对人对环境是无害，是否含有比如毒性、发生意外事故可能性，是否会破坏生态环境，是否含有其它不友好性质等。B:使用可再生资源考虑到化石资源面临枯竭危险，故应降低对这类资源依赖。农业资源和生物资源是很好替换品。65/726．化石资源作为化学化工原料有何优点？生物质作为化学化工原料又有何优点？

答：生物质优点——A生物质可给出结构多样产品材料，通常含有特定立体结构和光学特征结构，使用者可在合成中利用这些已经有结构原因。B生物质结构单元通常比原有结构单元复杂，如能在最终产品中利用这种结构单元复杂性，则能够降低副产物生成。C