绿色化学考试重点整理

精品文档 1欢迎下载 第一章第一章 1 1 绿色化学 又称环境无害化学 环境友好化学 清洁化学 指的就是用化学的技术绿色化学 又称环境无害化学 环境友好化学 清洁化学 指的就是用化学的技术 和方法去减少或消灭那些对人类健康 社区安全 生态环境有害的原料 催化剂 溶和方法去减少或消灭那些对人类健康 社区安全 生态环境有害的原料 催化剂 溶 剂 产物 副产物等的使用和产生 剂 产物 副产物等的使用和产生 2 2 双十二规则双十二规则 前十二条原则 前十二条原则 1 1 预防 防止废物的产生比产生废物后进行处理为好 预防 防止废物的产生比产生废物后进行处理为好 2 2 原子 原子 经济性 设计的合成方法应当使工艺过程中所有的物质都用到最终的产品中去 经济性 设计的合成方法应当使工艺过程中所有的物质都用到最终的产品中去 3 3 低毒害化学合成 设计的合成方法中所采用的原料与生产的产物对人类与环境都应当低毒害化学合成 设计的合成方法中所采用的原料与生产的产物对人类与环境都应当 是低毒或无毒的 是低毒或无毒的 4 4 设计较安全的化合物 设计生产的产品性能要考虑限制其毒性 设计较安全的化合物 设计生产的产品性能要考虑限制其毒性 5 5 使用较安全的溶剂与助剂 如有可能就不用辅助物质 溶剂 分离试剂等 必 使用较安全的溶剂与助剂 如有可能就不用辅助物质 溶剂 分离试剂等 必 须用时也要用无毒的 须用时也要用无毒的 6 6 有节能效益的设计 化工过程的能耗必须节省 并且要考 有节能效益的设计 化工过程的能耗必须节省 并且要考 虑其对环境与经济的影响 如有可能 合成方法要在常温 常压下进行 虑其对环境与经济的影响 如有可能 合成方法要在常温 常压下进行 7 7 使用再 使用再 生资源作原料 使用可再生资源作为原料 而不是使用在技术与经济上可耗尽的原料 生资源作原料 使用可再生资源作为原料 而不是使用在技术与经济上可耗尽的原料 8 8 减少运用衍生物 如有可能 减少或避免运用生成衍生物的步骤 如用封闭基因 减少运用衍生物 如有可能 减少或避免运用生成衍生物的步骤 如用封闭基因 保护保护 脱保护 暂时修饰的物理脱保护 暂时修饰的物理 化学过程 因为这些步骤要用外加试剂并且可能产化学过程 因为这些步骤要用外加试剂并且可能产 生废弃物 生废弃物 9 9 催化反应 催化剂 选择性 优于计量反应试剂 催化反应 催化剂 选择性 优于计量反应试剂 1010 设计可降解 设计可降解 产物 化学产物应当设计成为在使用之后能降解成为无毒害的降解产物而不残存于环产物 化学产物应当设计成为在使用之后能降解成为无毒害的降解产物而不残存于环 境之中 境之中 1111 及时分析以防止污染 要进一步开发分析方法 使其可及时现场分析 及时分析以防止污染 要进一步开发分析方法 使其可及时现场分析 并且能够在有害物质生成之前就予以控制 并且能够在有害物质生成之前就予以控制 1212 采用本身安全 能防止发生意外的 采用本身安全 能防止发生意外的 化学品 在化学过程中 选用的物质以及该物质使用的形态 都必须能防止或减少隐化学品 在化学过程中 选用的物质以及该物质使用的形态 都必须能防止或减少隐 藏的意外 包括泄露 爆炸与火灾 事故发生 藏的意外 包括泄露 爆炸与火灾 事故发生 后十二规则 后十二规则 1 1 鉴别与量化副产物 鉴别与量化副产物 2 2 报道转化率 选择性与生产率 报道转化率 选择性与生产率 3 3 建立 建立 整个工艺的物料衡算 整个工艺的物料衡算 4 4 测定催化剂 溶剂在空气与废水中的损失 测定催化剂 溶剂在空气与废水中的损失 5 5 研究基础的 研究基础的 热化学 热化学 6 6 估算传热与传质的极限 估算传热与传质的极限 7 7 请化学或工艺工程师咨询 请化学或工艺工程师咨询 8 8 考虑全过程中 考虑全过程中 选择化学品与工艺的效益 选择化学品与工艺的效益 9 9 促进开发并应用可持续性量度 促进开发并应用可持续性量度 1010 量化和减用辅料与 量化和减用辅料与 其他投入 其他投入 1111 了解何种操作是安全的 并与减废要求保持一致 了解何种操作是安全的 并与减废要求保持一致 1212 监控 报道并 监控 报道并 减少实验室废物的排放减少实验室废物的排放 3 3 可持续发展 指满足当前需要而不削弱子孙后代满足其需要之能力的发展 而且可持续发展 指满足当前需要而不削弱子孙后代满足其需要之能力的发展 而且 绝不包括含侵犯国家主权的含义 绝不包括含侵犯国家主权的含义 第二章第二章 1 1 E E 因子 环境因子 指的每生产因子 环境因子 指的每生产 1 1 公斤产品所伴生的副 废 产物的数量 公斤产品所伴生的副 废 产物的数量 2 2 环境负担因子环境负担因子 简称简称 ELFELF 3 3 原子利用率计算方法 以所需产物的分子量除以所有反应产物的分子量 如果准确原子利用率计算方法 以所需产物的分子量除以所有反应产物的分子量 如果准确 的收率不清楚时 就以的收率不清楚时 就以 100100 为基础 作为理论上的比较 如 为基础 作为理论上的比较 如 制备环氧乙烷的方法 经典的氯乙烷路线 其原子利用率 制备环氧乙烷的方法 经典的氯乙烷路线 其原子利用率 C C2 2H H4 4 Cl Cl2 2 Ca OH Ca OH 2 2 C C2 2H H4 4O CaClO CaCl2 2 H H2 2O O 2828 7171 7474 4444 111111 1818 或或 得出量 投入量 得出量 ELF 原子利用率 25100 173 44 1811144 44 25 173 44 747128 44 原子利用率 精品文档 2欢迎下载 4 4 环境商环境商 EQEQ 它是环境因子与任一指定的不利商 它是环境因子与任一指定的不利商 Q Q 的乘积 的乘积 无毒的盐无毒的盐 NaClNaCl 与与 NH NH4 4 2 2SOSO4 4的的 Q Q 可定为可定为 1 1 那么重金属盐则根据其毒性的不同而定为 那么重金属盐则根据其毒性的不同而定为 100 1000100 1000 EQ EEQ E Q Q 第三章第三章 1 1 生物量 即再生资源 指不可再生的在人类的生产 生活 科教 交通 国防等各生物量 即再生资源 指不可再生的在人类的生产 生活 科教 交通 国防等各 项活动中被开发利用一次并报废后 还可反复回收加工再利用的物质资源 它包括以项活动中被开发利用一次并报废后 还可反复回收加工再利用的物质资源 它包括以 矿物为原料生产并报废的钢铁 有色金属 稀有金属 合金 无机非金属 塑料 橡矿物为原料生产并报废的钢铁 有色金属 稀有金属 合金 无机非金属 塑料 橡 胶 纤维 纸张 胶 纤维 纸张 2 2 托品酮仿生合成路线托品酮仿生合成路线 CHO CHO H2NMe COOH COOH O N Me O 此法不仅仅因为缩短了合成步骤 而且因为合成策略非常类似于托烷 此法不仅仅因为缩短了合成步骤 而且因为合成策略非常类似于托烷 tropanetropane 骨架 骨架 的生源路线 所以这个合成可以认为属于仿生合成范畴 的生源路线 所以这个合成可以认为属于仿生合成范畴 3 3 农业废弃物利用的基本方法 农业废弃物利用的基本方法 农农业业废废弃弃物物石石灰灰水水处处理理处处理理后后的的残残渣渣脂脂肪肪酸酸盐盐 饲饲料料 浓浓缩缩 热热解解 酸酸化化短短链链脂脂肪肪酸酸 酮酮 醇醇等等 发发酵酵 第四章第四章 1 1 甲基异氰酸酯光气与非光气合成方法甲基异氰酸酯光气与非光气合成方法 例例一一 甲甲基基异异氰氰酸酸酯酯是是用用光光气气与与甲甲胺胺反反应应而而得得的的 HClNCOCHNHCHCOCl2 3232 这个反应中用到毒性很大的光气 并有这个反应中用到毒性很大的光气 并有 HClHCl 释放出来 释放出来 杜邦公司研究出一条非光气合成甲基异氰酸酯的安全生产路线 在多端隔热反应器中 杜邦公司研究出一条非光气合成甲基异氰酸酯的安全生产路线 在多端隔热反应器中 以空气来氧化以空气来氧化 N N 甲酰甲基胺 甲酰甲基胺 323 HCONHCHCONHCH 90 精品文档 3欢迎下载 OHNCOCHOHCONHCH 2323 222 86 2 2 布洛芬合成工艺布洛芬合成工艺 Hoechst CelaneseHoechst Celanese 的化学家采用催化的逆合成分析 的化学家采用催化的逆合成分析 CatalyticCatalytic retroretro syntheticsynthetic analysisanalysis 方法 选择了原子利用率高的生产布洛芬的路线 方法 选择了原子利用率高的生产布洛芬的路线 O OH CO2H 化 化 化 化 化 3 3 生物催化法的优点生物催化法的优点 它们通常是在水介质中 常温常压下便可完成 比传统的化学反应步骤要少 一般无它们通常是在水介质中 常温常压下便可完成 比传统的化学反应步骤要少 一般无 需进行功能基的保护与脱保护 另一好处是有化学 位置 立体选择性 这些在化学需进行功能基的保护与脱保护 另一好处是有化学 位置 立体选择性 这些在化学 法中很难实现甚至是不可能达到的 法中很难实现甚至是不可能达到的 第五章第五章 1 1 常见的绿色溶剂常见的绿色溶剂 水 近邻界水 离子液体水 近邻界水 离子液体 2 2 近邻界水的特点 近邻界水的特点 与常态水一样 近邻界水也能够水合离子 但它也能溶解非极与常态水一样 近邻界水也能够水合离子 但它也能溶解非极 性的有机化合物 性的有机化合物 近邻界水的另一个特征是强化电离为近邻界水的另一个特征是强化电离为 H H 与与 OHOH 这有利于酸碱催化 这有利于酸碱催化 的反应 从的反应 从 25 25 到到 250 250 离解常数增加了三倍 离解常数增加了三倍 3 3 离子液体的特点 离子液体的特点 1 1 熔点低 作为溶剂能适应于 熔点低 作为溶剂能适应于 100 100 200 200 之间操作 熔点的之间操作 熔点的 高低由组成的离子调节 因此又可称为高低由组成的离子调节 因此又可称为 设计者的溶剂设计者的溶剂 2 2 蒸气压等于零 没有蒸气 蒸气压等于零 没有蒸气 压 从环保观点来看 就意味着无泄漏 不逸散 压 从环保观点来看 就意味着无泄漏 不逸散 3 3 从催化的角度来看 其优点在于 从催化的角度来看 其优点在于 溶解性独特 如溶解性独特 如 N N 取代反应中 催化剂溶解而产品不溶 因此可以自动地分出产品 取代反应中 催化剂溶解而产品不溶 因此可以自动地分出产品 不存在分离出均相催化剂的困难 不存在分离出均相催化剂的困难 4 4 不燃烧 不燃烧 第六章第六章 1 1 提高有机合成效率的相关技术 相转移催化技术 手性技术 电解合成技术 超声提高有机合成效率的相关技术 相转移催化技术 手性技术 电解合成技术 超声 波技术 微波技术波技术 微波技术 精品文档 4欢迎下载 2 Hydroxynaproxen2 Hydroxynaproxen 电解合成工艺电解合成工艺 CH3O O e CH3O O e 2CO2 H2O CH3O OH CH3O O 2C OCO2 CH3O HO2COH H3O Hydroxynaproxen desired product CH3O OH OH OCH3 Dimerization Byproduct 第七章第七章 1 1 生物技术 是利用生物体或其体系或该生物体的衍生物来制造人类所需要的各种产生物技术 是利用生物体或其体系或该生物体的衍生物来制造人类所需要的各种产 品的一门新型的跨学科的技术体系品的一门新型的跨学科的技术体系 2 2 生物工程的特点 生物工程的特点 高效和经济的特点 高效和经济的特点 清洁 低耗和可持续发展的特点 清洁 低耗和可持续发展的特点 可遗传 易扩散与自主扩展的特点 可遗传 易扩散与自主扩展的特点 对人类伦理和人性尊严有直接的影响 对人类伦理和人性尊严有直接的影响 3 3 模拟酶 就是从天然酶中拣选出起主导作用的一些因素 如活性中心结构 疏水微模拟酶 就是从天然酶中拣选出起主导作用的一些因素 如活性中心结构 疏水微 环境与底物的多种非共价键相互作用及其协同效应等 用以设计合成既能表现酶的优环境与底物的多种非共价键相互作用及其协同效应等 用以设计合成既能表现酶的优 异功能又比较简单 稳定得多的非蛋白质分子或分子集合体 异功能又比较简单 稳定得多的非蛋白质分子或分子集合体 4 4 化学酶 是一类催化作用像酶的催化作用那样 立体选择性和催化效率都很高 但化学酶 是一类催化作用像酶的催化作用那样 立体选择性和催化效率都很高 但 手性配体是通过化学方法合成得到的小分子而非蛋白质的催化剂 手性配体是通过化学方法合成得到的小分子而非蛋白质的催化剂 5 5 发酵工程 是通过现代技术手段 利用微生物的特殊功能生产有用的物质 或直接发酵工程 是通过现代技术手段 利用微生物的特殊功能生产有用的物质 或直接 将微生物应用于工业生产的一种技术体系 将微生物应用于工业生产的一种技术体系 第八章第八章 1 1 靛蓝各种生产工艺的评价靛蓝各种生产工艺的评价 经典方法经典方法 NH2 ClCH2CO2H NaOH NHCH2COOH 2NaNH2 KOH NaOH 化 化 N H ONa 化 化 N OH O N H 评价 缺点很多 原子利用率很低 而且伴生出大量的无机盐 评价 缺点很多 原子利用率很低 而且伴生出大量的无机盐 精品文档 5欢迎下载 催化法催化法 NH2 HOCH2CH2OH Ag Cat 化化 N H OH 2RO2H Mo CO 6 N H O O H N ROH H2O 评价 相比较经典法 其收率大大提高 最好时可达到评价 相比较经典法 其收率大大提高 最好时可达到 81 81 葡萄糖发酵法葡萄糖发酵法 N COOH NH2 H L Tryptophan Tryptophanase N H naphthalene dioxygenase N H OH OH N air N H OH O N 评价 是种可行的绿色路线 评价 是种可行的绿色路线 2 2 己二酸各种生产工艺的评价己二酸各种生产工艺的评价 硝酸氧化法制己二酸硝酸氧化法制己二酸 Ni Al2O3 H2 O OH Cu NH4VO3 60 HNO3 N2O HOOC COOH 评价 缺点 硝酸不好操作 过程中要生产评价 缺点 硝酸不好操作 过程中要生产 N N2 2O O 以及一定量的 以及一定量的 C5 C6C5 C6 二元酸 优点 二元酸 优点 二元酸的酯可以作为清洁溶剂以替代常用的氯烃 有害溶剂 因此 二元酸的酯可以作为清洁溶剂以替代常用的氯烃 有害溶剂 因此 C5 C6C5 C6 二元酸经二元酸经 酯化 蒸馏 分离出售 变副产为联产 一项措施解决了二个环境问题 酯化 蒸馏 分离出售 变副产为联产 一项措施解决了二个环境问题 H H2 2O O2 2氧化法制己二酸 氧化法制己二酸 精品文档 6欢迎下载 1 O 2 H2O OH OH O O OH O O O O H2O COOH COOH 评价 评价 以以 3030 H H2 2O O2 2为氧化剂兼溶剂 这是个环境相容性的试剂 不要氯烃作溶剂 也不为氧化剂兼溶剂 这是个环境相容性的试剂 不要氯烃作溶剂 也不 产生产生 N N2 2O O 只生成产物与水 只生成产物与水 比比 HNOHNO3 3法的反应条件温和 温度 压力均低 所以比硝酸法的反应条件温和 温度 压力均低 所以比硝酸 法法 绿化绿化 了一步 但还要用石油原料了一步 但还要用石油原料 苯 苯 Frost Frost 方法方法 O OH OH OH OHOH D glucose COOH O OH OH 3 dehydroshikimate COOH HO OH OH OH OH COOH COOH gallic acid gatechol adipic acid 评价 用生化方法处理生物资源 而且遵循生源合成的路线 在分子水平上架起了工农业评价 用生化方法处理生物资源 而且遵循生源合成的路线 在分子水平上架起了工农业 之间的桥梁 是真正绿色工艺 之间的桥梁 是真正绿色工艺 3 3 零排放 在由人类建立起来的经济社会里 一个企业的废弃物会成为另一个企业的原材零排放 在由人类建立起来的经济社会里 一个企业的废弃物会成为另一个企业的原材 料 如果把这个产业组合起来 那么 从整个社会来说 每个企业在生产活动中产生的废料 如果把这个产业组合起来 那么 从整个社会来说 每个企业在生产活动中产生的废 弃物将会成为弃物将会成为 零零 4 4 工业生态学 简称工业生态学 简称 IEIE 是一种通过减少原料消耗和改善生产程序以保护环境的新科学 是一种通过减少原料消耗和改善生产程序以保护环境的新科学 其基本特点是其基本特点是 没有废弃物 没有废弃物 第九章第九章 1 1 绿色化学的发展方向 一是开发的绿色化学的发展方向 一是开发的 原子经济性原子经济性 为基本原则的新化学反应过程 另一个为基本原则的新化学反应过程 另一个 是改进现有的化学工业 减少和消除污染 是改进现有的化学工业 减少和消除污染 2 2 我国绿色化学的研究战略 我国绿色化学的研究战略 突出强调绿色合成技术 方法和过程的研究 突出强调绿色合成技术 方法和过程的研究 重视 重视 发展可持续再生资源的利用和转化技术 发展可持续再生资源的利用和转化技术 加快解决矿物资源高效利用中的绿色化学问 加快解决矿物资源高效利用中的绿色化学问 题题 第十章第十章 1 1 绿色汽油添加剂 含有有机物 如乙醇 二甲醚 甲基叔丁基醚绿色汽油添加剂 含有有机物 如乙醇 二甲醚 甲基叔丁基醚 MTBE MTBE 甲基叔戊基醚 甲基叔戊基醚 TAME TAME 以及茂金属的化合物 如甲基环戊二烯三羰基锰等 以及茂金属的化合物 如甲基环戊二烯三羰基锰等 2 2 氯气消毒 漂白的危害 氯气对有机物的氯化作用 可能会生成有毒有机物 如氯仿氯气消毒 漂白的危害 氯气对有机物的氯化作用 可能