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采用绿色生产工艺 1 目录 优化工艺条件 改进操作方法 采用新技术 重新设计少污染或无污染的生产工艺 2 绿色工艺的定义 绿色工艺是指在产品加工过程中尽量节约能源 减少污染 绿色工艺与清洁生产密不可分 绿色工艺主要还应从技术入手 尽量研究和采用物料和能源消耗少 废弃物少 对环境污染小的工艺方案 如现在的精确成形 干式切削 准干式切削 生产废物再利用 快速原型制造等都是绿色工艺的新技术 3 一 重新设计少污染或无污染的生产工艺 在重新设计药品的生产工艺时应尽可能选用无毒或低毒的原辅材料来代替有毒或剧毒的原辅材料 以降低或消除污染物的毒性 例如在霉毒素的合成中 原来采用氯化高汞作催化剂制备异丙醇铝 后改用三氯化铝代替氯化高汞作催化剂 从而彻底解决了令人棘手的汞污染问题 2Al 6 CH3 2CHOH催化剂2Al CH3 2CHO 3 3H2 4 设计无污染的绿色生产工艺是消除环境污染的根本措施 简化合成步骤 可以减少污染物的种类和数量 从而减轻处理系统的负担 有利于环境保护 例1 布洛芬的合成原来使用Darzens合成路线 从原料异丁苯到成品需六步反应 原料 异丁苯 5 布洛芬的合成 6 生产布洛芬的新方法 1 优点 反应只需三步废物量可减少37 7 例2 苯甲醛的合成 传统是合成路线是以甲苯为原料通过亚苄基二氯水解而得到 选择适当的条件进行甲醛侧链氯化 得到以亚苄基二氯为主的产物 再经水解 精馏等步骤而得到苯甲醛 缺点 生产过程中将产生大量需要治理的废水 且由于伴随光和热的大量氯气参与反应 对环境产生污染因此对环境造成严重污染 8 间接电氧法制备苯甲醛 基本原理 在电解槽中将Mn2 电解氧化成Mn3 然后将Mn3 与甲苯在槽外反应器中定向生成苯甲醛 同时Mn3 被还原成Mn2 经油水分离后 水相返回电解槽电解氧化 油相经精馏分出苯甲醛后返回反应器 优点 闭路循环 无污染物排放反应方程式如下 9 例3 聚碳酸酯的合成 在合成化学过程中 尽可能不使用和不生产对人体健康和环境有害的物质 这是绿色化学的一条重要原则 聚碳酸酯的传统合成方法采用光气与苯酚反应产生碳酸二苯酯 进而和双酚A进行酯交换 再缩聚成聚碳酸酯 缺点 光气属剧毒物质 对人体健康和环境有害 10 聚碳酸酯合成的新方法 美国 日本等国都积极开发不用光气合成聚碳酸酯的绿色技术 采用碳酸二甲酯取代光气与苯酚反应 生成碳酸二苯酯 然后与双酚A进行酯交换 再缩聚反应生成高分子聚碳酸酯 并在1993年建成非光气法生产聚碳酸酯的工业装置 优点 新法采用的碳酸二甲酯属环境友好化学品 原料中无游离氯 也不需要溶剂 因而产品质量好 特别适合于制备光学材料 生产过程中产生的甲醇可回收利用制备碳酸二甲酯 苯酚也可以循环使用 从而构成原料的封闭循环 没有废弃物排放到环境中 11 12 2020 1 7 13 二 优化工艺条件 工艺参数 不仅会影响产品收率 而且会影响污染物的种类和数量 1 2 原料纯度投料比反应时间反应温度反应压力溶剂PH值 14 工艺条件的优化工艺条件影响产品收率以及污染物的种类和数量优化工艺条件是减少或消除污染的一个重要手段做到工艺条件的优化必须统筹兼顾 既要使反应完全 又要使原料不致过量 15 例如 乙酰苯胺的硝化反应 原工艺要求将乙酰苯胺溶于硫酸中 再将混酸进行硝化反应 后经研究发现 乙酰苯胺硫酸溶液中的硫酸浓度已足够高 混酸中的硫酸可以省去 优点 节约原料 硫酸 减轻污染物处理负担 16 三 改进操作方法 减少或消除污染物的形成 例如 诺氟沙星合成中对氯硝基苯氟化反应原工艺采用二甲基亚砜作溶剂 由于DMSO的沸点和产物对氟硝基苯的沸点接近 难以直接用精馏方法分离 需采用水蒸气蒸馏才能获得对氟硝基苯 因而不可避免地产生一部分废水 新工艺采用高沸点的环丁砜作溶剂 反应液除去无机盐后 可直接精馏获得对氟硝基苯 避免了废水的生成 17 对氯硝基苯氟化反应 原工艺 新工艺 18 四 采用新技术 2 3 19 例 铁粉还原硝基氧化吡啶制备4 氨基吡啶 原工艺反应中需消耗大量的溶剂醋酸 并产生较多的废水和废渣 现采用催化加氢还原技术 优点是 简化工艺操作 消除环境污染 原工艺 新工艺 20 例 苯乙酸的合成 苯乙酸是合成药物的重要中间体 目前工艺上仍以苯乙腈水解来制备 而苯乙腈又是由苄氯和氢氰酸反应来合成的 现在通过苄氯羰化合成苯乙酸已经获得成功 优点 经济避免使用剧毒的氰化物 减少对环境的危害 21 文献 1 贡长生 单自兴等编著 绿色精细化工导论 北京 化学工业出版社 20052 赵临襄 化学制药工艺学 北京 中国医药科技出版社 20033 闵恩泽 吴巍 程时标等 绿