第八章绿色化学的基本原理与应用.doc

第八章 绿色化学的基本原理与应用 第二节 绿色化学的基本原理 教学目的与要求： 理解绿色化学的重要学术意义和实用价值； 掌握绿色化学的12条基本原理及其与绿色工程和工业生态学原理的相互关系； 明确绿色化学的主要研究方向，从实例中学习解决实际问题的思路，认识绿色化学在促进可持续发展方面的巨大作用。 教学重点、难点： 绿色化学的12条基本原理； 绿色化学的主要研究方向和应用。 教学方法及师生互动设计： 教学方法：讲授法； 师生互动设计：提问：12条原理的核心是什么 ？ 讨论：绿色化学的应用。 课堂练习、作业： 从绿色化学应用的12项原则中任选2项加以简单的论述。 本次课教学内容小结： 本章介绍新兴的交叉学科——绿色化学——的诞生和发展简史，讨论绿色化学的原理和应用。学习中要理解绿色化学的重要意义和实用价值，掌握绿色化学的12条原理及其与绿色工程和工业生态学原理的相互关系，明确绿色化学的主要研究方向，并从实例中学习运用绿色化学原理解决实际问题的思路，认识其在保护生态环境、促进可持续发展中的巨大作用。 教 学 内 容： 导入： “2007绿色中国年度人物” 一、绿色化学的12条原理及特点 （1）预防 ：预防比处理更好。 （2）原子经济性：设计时，应尽可能使材料都进入产品中。 (3) 无害（或少害）的化学合成：方法设计应对人和环境无毒或少毒。 （4）设计无危险的化学品：产品应设计为具备功能而毒性最小。 （5）安全的溶剂和助剂：所使用的辅助物质，使用时应是无害的。 （6）设计要讲求能效：加工过程节约能源，尽可能在室温和常压下进行。 （7）使用可再生的原料：技术和经济可行时，使用可再生原料。 （8）减少衍生物：因此步骤需添加额外试剂并可能产生废物。 (9) 催化作用：采用高选择性催化剂要更优越。 （10）设计要考虑降解：应使其功能终了时分解为无害的产物。 （11）为了预防污染进行实时分析：使其可进行实时的生产过程监测并在有害物质形成前予以控制。 （12）防止事故发生的固有安全化学：物质或形态的选择，尽可能减少释放、爆炸以及着火等事故的可能性。 绿色化学的12条原理相互关联，综合考虑。然而不易同时体现。实质上其核心精神是：在化学品的创造、应用乃至报废的整个过程中做到少废、无废和无毒、无害。 12条原理的相关阐述 ?1、非传统原材料 可再生原料或能源：大多数可再生能源归根到底都来自太阳，因此建立在可再生资源基础上的能源效益型经济被概称为“太阳能经济”。地球接受的全部太阳能超过目前人类能源总消耗能量的3万倍。 太阳能的利用方式主要可分为热利用、光化学利用。 热利用：太阳能热水器、太阳灶 光化学利用：电池，光伏系统，太阳能发电。 风能：在可再生能源中风能提供的电力仅次于水电。 地热能：地热资源在地球上的分布相当广泛，但很不均匀。利用地热需要解决地下有毒气体释放、结垢、腐蚀以及回灌等可能出现的问题。 生物质：今天，95%以上的有机化学品来自石油，但是，地球上的煤和石油是有限的和不可再生的。因此，如何利用生物质为原料生产人类需要的化学品就成为绿色有机合成的战略任务。很久以前，人类就懂得用淀粉发酵制酒，这是最古老的以生物质为原料的合成。1999年，美国的Biofine公司获得美国总统绿色化学挑战奖之小企业奖。他们的获奖项目是把废纤维转化成乙酰丙酸。 如由碳水化合物通过发酵制备的乙醇，被称为“绿色石油”。“沼气”。比如：广西，木薯。 用安全的原料代替氢氰酸：氢氰酸，剧毒。但氢氰酸是常用的化工原料，有机玻璃的单体-甲基丙烯酸甲酯传统的合成方法要以氢氰酸为原料。 2、非传统性溶剂 有机溶剂由于挥发性大、毒性大而成为有机合成工业的主要污染源，环境友好的有机合成应该尽量不用或少用有机溶剂。　　美国总统绿色化学挑战奖的奖项之一就是改进溶剂和反应条件奖。 超临界CO2作溶剂：31.1℃和7.38MPa。在萃取、分离、重结晶及合成反应中表现出特有的优越性。超临界CO2尤以临界温度及压力适中、无腐蚀、不燃烧、廉价无毒而得到广泛应用。 非对称烯烃加氢时得到一对旋光对映异构体，而合成的目标只是其中一个。临床上，旋光性药物往往一种对映体有效，另一种无效甚至有毒。 Burk小组以超临界CO2 作溶剂，提高不对称氢化的选择性。 有机物萃取 超临界CO2萃取与传统萃取工艺比较，具有萃取时间短、萃取费用少、萃取更彻底、可进行热敏感样品及痕量组分萃取等优点，特别适合于不稳定天然产物和生物活性物质的提取、分离，生产出近于完美的绿色产品。 以水作溶剂：有机化合物多数极性较低，水溶性很小，所以，多数有机合成反