美国总统绿色化学奖.doc

美国总统绿色化学奖摘要：简述了绿色化学奖设立的原因及标准，介绍了2004-2010获奖人物及得奖原因，通过对2009年绿色合成路线奖得主伊土曼公司的简单评述，总结了绿色化学的研究进展。引言： 该奖设立于1 995年，以奖励在创建更清洁、更便宜、更敏捷 的化学工业中获重大突破的个人、团体和组织。总统绿色化学奖是对把绿色化学原则运用到化学设计、制造、使用中的已经或能够被工业界利用，以达到预防污染目的的基础技术和创新技术的承认。 所谓绿色化学技术是指将绿色化学的基本观念应用于化学研究、化工制备以及化学品的利用等方面。绿色化学的基本观念是在9O年代初提出来的，它有别于传统的环境污染治理的方法，而是从源头上减少，甚至消除环境污染的产生。因此绿色化学方面的成就对于环境保护来说具有根本意义。总统绿色化学奖每年对5个个人和组织进行奖励。共有5个奖项：学术奖、中小企业奖、优化合成路线奖、优化合成条件奖和安全化学品设计奖。由来自美国政府、环保局、美国科学院、美国化学会、美国国家基金委员会等世界水平专家评选产生。 评选依据下列标准：1获提名的技术必须是绿色化学计划中的项目。2获提名的技术有益于人体健康，有助于环境保护。该技术必须具备：a减少毒性(急性和慢性)，减少疾病和伤害，减少火灾和爆炸的可能性减少排放物，减少危险物的运输，或在生产过程中减少污染物的使用：b提供自然资源的利用率，如使用可再生原料：c增加生物的多样性。3技术能够被大量的化学生产厂商、产品用户和社会广泛使用。获提名的技术必须具备：a实现绿色化学的可行性：b对现有环境问题的补救：c具有向其他设备、地区和工业转移的特性。4获提名的技术具有创新性和科学性a创新性(技术以前未被使用)：b科学性(技术经得住科学的检验新的制造方式有坚实的科学基础)。评审小组将依据上述标准，对提名的技术进行评定。申请人列明技术的特点有助于专家小组的评定并增加获奖的可能性。这些特征包括提名技术同现有技术的比较、毒性数据、减少的危险物的数量、在商业中的应用范围、其他有益于人类健康和环境保护的数据等。1 最近获奖人物介绍1.1 2004年绿色化学奖得主2004年美国总统绿色化学奖的获奖得主为：Bristol-Myers Squibb 公司(BMS)，该公司利用植物细胞发酵（PPEF）和萃取技术，开发了一种生产Taxol制品的绿色合成路线而获得更新合成路线奖；Buckman Laboratones International 公司，他们开发了一种旨在改善纸再生过程的酶技术Optimyze，获得变更溶剂/反应条件奖；Engelhard公司，他们开发了一系列环境友好的Rightfit偶像颜料，获得设计安全化学品奖；学术奖得主是乔治亚理工学院的Eckert教授和Liotta教授，他们研究出一种环境友好性质可调的溶剂，实现了反应、分离一体化；Jeneil表面活性剂公司研究出一种天然的、低毒性的生物表面活性剂鼠李糖脂产品，用于代替传统的表面活性剂而得到小企业奖。1.2 2005年绿色化学奖得主 这次的获奖得主是： Archer Daniels Midland 和Novozymes 公司，他们联合利用一种特殊的脂肪酶Lipozyme R ，通过酶法酯交换反应，从植物油制取低反式脂肪和油脂含量的制品；Merck 公司设计的Aprepitant (神经激肽- 1 拮抗剂) 新合成路线，这2个项目获得了更新合成路线奖。变更溶剂/ 反应条件奖授予了BASF 公司，他们开发了一种紫外光可固化的、单组分、低挥发性有机物的汽车修补底漆。Archer Daniels Midland 公司，开发一种非挥发性、反应活性的聚结剂，大大降低了乳胶涂料中挥发性有机物而获得了设计安全化学品奖。Alabama 大学的Rogers 教授获得了学术奖。他建立了一种用离子液体溶解和处理纤维素制备新型材料的平台策略。小企业奖颁发给了Metabolix 公司，奖励他们成功地利用生物技术合成天然塑料。1.3 2006年绿色化学奖得主 这次的获奖得主：Merck 公司，他们开发出一条由氨基酸制备JanuviaTM的活性成分的新颖的绿色合成路线，从而获得绿色合成路线奖；Codexis 公司，他们采用先进的基因技术开发了一种酶基过程，获得了绿色反应条件奖；S. C.Johnson &Son 公司，他们研发出了Greenlist TM系统，该系统用来评估其产品中各成分对环境和人类健康的影响，并指导消费品配方的改进，获得了设计绿色化学品奖；Arkon 和NuPro 技术公司，他们联合开发了苯胺印刷工业中对环境安全的溶剂和循环利用方法，获得小企业奖；Missouri-Columbia 大学的Galen J .Suppes 教授获得了学术奖，以奖励他从天然丙三醇合成出生物基的丙二醇和多元醇的单体。1.4 2007年绿色化学奖得主 这次的获奖得主：美国德州大学奥斯汀分校(University of Texas atAustin)的Michael J. Krische教授因发展了具有完善原子经济性和选择性的以氢为媒介的CC键构建方法而荣获学术奖；NovaSterilis公司，开发了使用超临界二氧化碳、环境友好的医用杀菌技术而获小企业奖； 美国俄勒冈州立大学(Oregon State University)的Kaichang L i教授、哥伦比亚Forest产品公司和Hercules公司，他们联合开发了环境友好的木材加工粘合剂而获得更绿色合成路线奖； Headwaters TechnologyInnovation公司，开发一种用选择性纳米催化技术直接合成双氧水的合成路线而荣获更绿色反应条件奖；Cargill Incorporated公司，开发了BiOHTM多羟基化合物而荣获设计更绿色化学品奖。1.5 2008年绿色化学奖得主 这次的获奖得主：密歇根州立大学的Maleczka教授与Smith教授，他们开发了一种新的化学合成方法，由碳氢化合物直接生成烷基硼酸酯，反应条件温和且产生废物最小，获得了学术奖；美国SiGNa公司，他们开发的新技术使高活性碱金属的储存、运输和处理过程更加安全，获得了小企业奖；Battelle公司和Advanced Image Resources (A IR)公司，他们合成了一种生物基墨粉，获得了绿色合成路线奖，这种新技术节省大量的石油资源并有利于纸纤维的回收利用；纳尔科(Nalco)公司他们开发了3D TRASAR冷却水监测和控制系统，该技术节省水和能源，减少了水处理药剂用量，降低了外排水对环境的影响，因而获得了绿色反应条件奖；美国陶氏益农公司(Dow AgroSciences)，他们研发的生物杀虫剂(多杀菌素嘧菌环胺) ，优于现有的杀虫剂，有明显环境效益和社会效益，因而获得了绿色化学品设计奖。1.6 2009年绿色化学奖得主 这次的获奖得主：伊斯曼化学公司，他们开发了节省能源同时避免强酸和有机溶剂的生化工艺，能把源于植物的脂肪酸转化为长链酯类，从而用于化妆品和个人护理用品，获得绿色合成路线奖；美国培安，他们根据iTAG标注化学原理开发出快速测定蛋白质的分析仪器，该蛋白质检测仪不需高温和有害化学物质，即可准确测定蛋白质，被授予绿色反应条件奖；宝洁公司和美国堪萨斯州的Cook复合材料与聚合物公司，他们分别开发出ChempolMPS醇酸树脂技术，该技术使用Sefose油作为复合溶剂，减少了油性涂料及油漆中的挥发性有机化合物，因此被授予绿色化学品设计奖；Virent能源系统公司，他们开发出以植物糖、淀粉、或纤维素为原料制造碳氢化合物燃料的BioForming催化转化工艺，在低能耗条件下能将糖、淀粉或植物纤维制成汽油、柴油和航空燃料，因而被授予小企业奖。卡内基梅隆大学的KrzysztofMatyjaszewski教授，他开发了原子转移自由基聚合技术，用少量铜催化剂，以及环保型还原剂或自由基引发剂合成了先进的高分子材料，因而被授予年度学术奖。1.7 2010年绿色化学奖得主 2010年的各奖项获奖者：James C. Liao， University of California， Los Angeles， and Easel Biotechnologies， Costa Mesa， Calif，获得Academic Award（CO2在生物合成中循环利用）；LS9， South San Francisco，获得Small Business Award（可再生石化燃料和化学品的微生物生产）；Dow Chemical and BASF，获得Greener Synthetic Pathways Award（利用H2O2的环氧丙烷环境友好创新生产）；Merck & Co。 and Codexis，获得Greener Reaction Conditions Award（利用新型转氨酶的型糖尿病药物sitagliptin的更加绿色化加工）；Clarke， Roselle， Ill，获得Designing Greener Chemicals Award（NatularTM杀虫剂：采用多杀菌素Spinosad作为下一代的蚊子幼虫控制方法）。2 2009年绿色合成路线奖得主伊土曼公司 伊士曼化工公司因其在绿色生物催化方面的重大突破获得了美国最高环境保护奖之一的绿色化学奖。2009年度的总统绿色化学奖由美国环境保护局代表白宫方面颁发以此表彰把绿色化学理念融入到化学产品设计、制造和应用的工业技术。伊士曼绿色生物催化技术是在各种严格控制的条件下通过酶来制造酯同时避免了传统制作工序所需要的强酸和高温条件。其创新与价值在于：酯类是化妆品和个人护理产品中的一种重要组分。它的制备通常需要强酸和有害溶剂，能耗高，反应条件苛刻。伊斯曼化学公司的新方法是用固定化酶来生产酯，既节省了能源，又避免了强酸和有机溶剂的使用。伊斯曼化学公司的这种用天然原材料生产酯的温和方法，是前所未有的。对数以千计的产品来说，酯都是必不可少的基础原料。北美的化妆品和个人护理产品制造业每年都要消耗约5 0 0 0 0 吨的酯 其用途多种多样 包括制造润肤剂、乳化剂和其他特殊性能成分。虽然作为基础原料， 酶并不是非常稳定， 但伊士曼的“温和”生产过程还是可以减少能量的消耗， 并制造出高质量的产品。其绿色生物催化技术不需要使用溶剂 同时也基本不会产生副产品， 这也缩减了生产所需的步骤。这是伊士曼的杰出的技术团队取得的又一个重要荣誉伊士曼公司C E O 杰姆- 罗吉斯说道，“这种表彰无疑是对我们努力的一种最好证明 可持续的生产技术和产品的成功研发就是对我们长期投资的回报。” 早在2005年，伊斯曼化学公司的科学家们就开始研究用生化酶作为催化剂来生产化妆品中所需的酯。目前，伊斯曼化学公司已经利用适宜温度下酶催化时的酯化作用，人工合成了多种酯。这种酯化作用不会产生以往酯化反应生成的低级醇副产物，也没有以往催化剂酸中的水等副产品，从而获得了较高的酯转化率。该工艺温和的合成条件，不会生成可能改变颜色和气味的不受欢迎的副产品。而固定化酶，如脂肪酶，可以通过过滤等方法轻易去除。用酶作催化剂，反应温度较低，大大降低了副产品的生成，提高了产量，节约了能源。 伊斯曼化学公司的该生产工艺，还可以使用某些敏感的原料，它们通常含有不饱和脂肪酸，在传统的酯化反应中不能使用。因此，伊斯曼化学公司能制造出前所未有的配料。该公司通过合成不同的醇和酸，已生产出几百种新酯。该生物催化法甚至还可以生产出新的具有特别优越性能的产品。例如，用4-对羟基苯甲醇和乙酸可以合成两种酯，其中反应发生在苯环上的能得到一种特殊的酯，它对在黑色素合成中起关键作用的酪氨酸酶有抑制作用，因此，这种酯能减缓皮肤色素沉着，进而改善肤质。 伊斯曼化学公司的生物催化工艺，每生产1 kg产品可以节省10 L 以上的有机溶剂。生产出的酯的纯度完全可以避免后续反应。早期生命影响评价证明，伊斯曼化学公司的工艺极大地改善了传统工艺，尤其是在能源使用方面。可以说，与传统化学合成工艺相比，该工艺提高了产品质量、产量，降低了生产成本，减少了环境污染。 目前，诸多高级化妆品公司都在评估伊斯曼化学公司生产的新酯，其中包括从米糠油中提炼的润肤酯、甘油酯乳化剂和能够抗衰老的新原料。绿色化学，也被称为可持续化学，是指尽量避免化学品及化学品生产过程给人体和环境带来负面影响。绿色化学的内容包括节能减排以及设计更安全的产品和生产流程。伊士曼绿色生物催化技术将会为化妆品及个人护理产品行业提供全新的绿色、可持续、自然环保的原材料。3 绿色化学研究进展绿色化学又称绿色技术、环境无害化学、环境友好化学、清洁化学，绿色化学即是用化学及其它技术和方法减少或消除那些对人类健康、生态环境有害的原料、催化剂、溶剂、试剂、产物、副产物等的使用和产生的化学。绿色化学是更高层次的化学，它的主要特点是“原子经济性”，即在获得物质的转化过程中充分利用每个原料原子，实现“零排放”，因此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作是化学从“粗放型”向“集约型”的转变。绿色化学可以变废为宝，使经济效益大幅度提高。 目前绿色化学的研究重点是：(1)设计或重新设计对人类健康和环境更安全的化合物，这是绿色化学的关键部分；(2)探求新的、更安全的、对环境更友好的化学合成路线和生产工艺，这可从研究、变换基本原料和起始化合物以及引入新试剂人手；f3)改善化学反应条件，降低对人类健康和环境的危害，减少废弃物的产生和排放。 绿色化学化研究所追求的目标是：淘汰有毒原材料，探求新的合成路线，采用无污染的反应途径和工艺，能最大限度地减少“三废”，并实行“原材料遴选 产品生成 产品使用 循环再利用”全过程控制绿色化学技术的发展和应用不但能提高生产效率和优化产品，而且能提高资源和能源的利用率，减轻污染负荷，从而大幅度提高生产的社会和经济效益因此，绿色化学与技术的推广应用使环境经济性(而不再仅是经济性)成为技术创新的主要推动力近十多年来，绿色化学在生物质的利用、原子经济性工艺设计等诸多领域取得了一系列研究成果。4 结论绿色化学已成为当今化学发展的主要方向。在绿色化学研究中，应充分利用可再生资源生物质，其中以生物质为原料、酶为催化剂，生产有机化合物，因其条件温和、设备简单、选择性好、无污染，已成为绿色化学研究的重点之一，有良好的开发前景利用原子经济反应进行绿色设计，采用无毒、无害的原料和环境友好或可循环使用的新材料等研究，以及对能源工业中汽油的催化降烯烃和造纸工业中的催化氧化降解法研究，均取得了可喜的进展，并对环境保护将产生有益的、深远的影响。参考文