6 原子经济反应

2009 1 6原子经济反应 2009 2 6 1原子经济性 原子经济性的概念可用原子利用率 AtomUtilization AU 来表示 原子经济性 1991年 美国Stanford大学的B M Trost教授首次提出了反应的 原子经济性 AtomEconomy 的概念 他认为高效的化学反应应最大限度地利用原料分子的每一个原子 使之结合成目标产物 2009 3 计算由乙烯制备环氧乙烷反应的原子利用率 1 经典方法二步法CH2 CH2 Cl2 H2O ClCH2CH2OH HClClCH2CH2OH Ca OH 2 HCl C2H4O CaCl2 2H2O C2H4 Cl2 Ca OH 2 C2H4O CaCl2 H2O28717444 2 新方法一步法 2009 4 Witing反应是一个精细合成中非常有用的反应 Witing因此于1979年获得诺贝尔化学奖 Witing反应过程为 2009 5 6 1 2E 因子的概念 其中废弃物是指预期产物以外的任何副产物 常见的废弃物有无机盐如氯化钠 硫酸钠 硫酸镁等 重金属化合物和各种反应中间体 实际E 因子除理论的副产物外 还有由于化学平衡转化率小于100 造成的废弃物 为充分利用某一昂贵的反应物 而加入的大量过量的另一反应 分离产物时中和等操作步骤 加入的酸碱等物 同一产物的不同旋光异构体 分离效果不完全造成的产物的流失 分离过程加入的溶剂等 2009 6 几个行业的环境因子 可以看出 产品越精细复杂 E值越大 这是因为产品越复杂 生产步骤越多 原子利用率越低的缘故 2009 7 6 1 3原子经济性或E 因子概念的局限 6 2有机合成中各种反应的原子经济性分析 6 2 1分子间结构互变或异构化的重排反应克莱森重排 烯醇或酚的烯丙基醚当加热到一定温度时 可发生分子内重排 苯酚的烯丙基醚在200 时 不用催化剂顺利的重排 2009 8 比克曼重排 酮污转化为酰胺 6 2 2加成反应 CH2 CH2 HBrCH3CH2Br 2009 9 6 2 3取代反应 A B C D A C B D 例如丙酸乙脂与甲胺的取代反应 6 2 4消除反应 2009 10 6 3提高化学反应原子经济性的途径及反应实例 1 采用新合成原料提高反应的原子经济性 2009 11 2 开发新催化材料提高化学反应原子经济性 TS 1分子筛催化有机氧化反应 环氧丙烷的生产 原子利用率76 3 氯醇法 2009 12 新型过渡金属配合物催化剂 环加成反应 烯炔偶联反应 2009 13 3 新合成路线提高反应原子经济性 Boots公司的Brown方法合成布洛芬 镇静 止痛药 原子经济性 40 2009 14 BHC公司新发明的绿色方法 原子经济性 99 获1997年美国总统 绿色化学挑战奖 简单 2009 15 抗帕金森药物Lazabemide的绿色合成 2009 16 己二晴的生产 以前的合成方法 DuPont公司的新方法 其原子利用率为100 乙酸合成 Kolbe合成法 甲醇羰基化法 原子利用率100 2009 17 6 4化工生产的 零排放 磷铵副产磷石膏制硫酸联产水泥新技术 将磷铵 硫酸 水泥三套生产装置有机地排列组合为一体 形成绿色环保产业链 1 磷铵部分 硫酸 水泥部分 2009 18 6 5原子经济反应的发展与未来 合成效率 一是选择性 一是原子经济性 有机合成 依靠催化剂 解决选择性和原子经济性 有机合成优化和设计 计算机辅助分子设计 组合化学 2009 19 思考题1什么是原子经济性 以一个化学反应为例