(完整版)绿色化学与生物催化-2014讲解

绿色化学的定义及其核心内容概述及解释说明1. 引言：1.1 概述绿色化学作为一种新兴的科学理念和方法，旨在通过最小化或消除对环境的危害，实现高效、可持续的化学反应和过程。

它注重资源的有效利用和废物的减少，以及对人类健康和生态系统安全的保护。

绿色化学关注的不仅是产品开发过程中各个环节的绿色改进，更重要的是将这种理念贯穿于整个化学产业链中。

1.2 文章结构本文主要分为五个部分进行论述，首先介绍了引言部分，接着阐述了绿色化学的定义及其背景起源。

接下来将详细讨论绿色化学的核心内容，包括原料选择与设计、反应条件优化与改进以及废物处理与资源回收利用等方面。

然后会探讨绿色化学在不同领域中的应用情况，包括化工行业、能源领域以及材料科学与工程领域。

最后，在结论部分总结了绿色化学的重要性和影响力，并对未来发展方向和挑战进行了展望。

1.3 目的本文旨在介绍和解释绿色化学的定义及其核心内容，并探讨其在不同领域中的应用情况。

通过对绿色化学的深入了解，可以更好地认识到它对环境保护和可持续发展的重要性，以及在实践中所面临的挑战。

同时，本文也希望能够为各个领域从事研究和应用的人员提供一定的参考和借鉴，促进绿色化学理念在工业界的广泛推广与应用。

2. 绿色化学的定义2.1 定义解释绿色化学是一种以最大限度减少环境污染、降低对可持续资源的需求、提高产品能源效率和安全性为目标的新型化学范式。

它旨在通过设计和开发环境友好型化学反应、原料和产品，推动可持续发展和生态平衡。

绿色化学强调的是整个生命周期的可持续性，包括原材料选择、合成过程优化、废物处理与资源回收利用。

2.2 背景和起源绿色化学的概念最早于1990年由美国化学家Paul T. Anastas和John C. Warner提出，并于2001年正式被美国化学会（ACS）采纳并广泛传播。

绿色化学的起源是为了回应传统化工行业带来的巨大环境压力及其对人类健康和生态系统造成的威胁。

这一新颖理念促使科学家们重新思考传统有机合成方法，优先考虑可再生资源利用、无毒无害物质使用以及工艺条件优化。

新型生物催化剂在绿色化学合成中的应用近年来，随着环境保护和可持续发展的重要性日益凸显，绿色化学的概念在许多领域受到广泛关注。

绿色化学追求使用环境友好的化学方法和催化剂来替代传统的污染性化学合成过程。

在这一背景下，新型生物催化剂成为了一个备受研究关注的领域。

本文将聚焦于新型生物催化剂在绿色化学合成中的应用。

一、生物催化剂的概念及特点生物催化剂是指生物体内的酶或微生物，它们具备高效、选择性和绿色环保的特点。

与传统的化学催化剂相比，生物催化剂具有以下优势：首先，生物催化剂可以在温和的条件下完成反应，能够避免高温和高压对环境和催化剂的损害，从而减少能源和原料的消耗。

其次，生物催化剂具有很高的反应选择性，可以以极高的产率和纯度合成目标产品，避免了副反应和废旧产物的生成，降低了废物处理的成本。

另外，生物催化剂可与其他反应物或催化剂进行相对容易的回收和再利用。

这种可重复使用的特性使得生物催化剂成为一种经济高效的选择。

二、新型生物催化剂的分类和应用新型生物催化剂主要包括酶和微生物两大类，下面将对其进行分类并探讨其在绿色化学合成中的应用。

1. 酶类生物催化剂酶是一类高效的生物催化剂，可以催化多种化学反应，在绿色化学合成中具有广泛的应用潜力。

(1) 氧化还原酶的应用氧化还原酶是一类能够催化氧化还原反应的酶，如过氧化物酶和双氧水酶等。

这些酶在有机合成中可以替代传统的有毒氧化剂，例如磷酸铃和高价金属氧化剂。

通过催化氧化还原反应，这些酶能够高效、选择性地合成目标化合物。

(2) 转移酶的应用转移酶是一类能够催化化学物质转移反应的酶，如酰基转移酶和甲基转移酶等。

这些酶在合成有机化合物时能够替代传统的有毒试剂，例如有机氧化剂和有机卤化物。

通过催化转移反应，这些酶可以高效、选择性地合成特定的功能化合物。

2. 微生物类生物催化剂除了酶类生物催化剂之外，微生物也具备优异的催化能力，可以在绿色化学合成中发挥重要作用。

(1) 细菌的应用细菌是一类常见的微生物催化剂，具有广泛的应用潜力。

目录1 绿色化学呼唤生物催化 (1)2 生物催化在绿色化学中的的应用 (2)3 生物催化在药物合成中的应用 (7)4 生物催化在天然产物修饰中的应用 (9)4.1卤化反应 (9)4.2大环化作用 (10)4.3糖基化作用 (11)5 结语 (12)参考文献 (13)1 绿色化学呼唤生物催化绿色化学又称环境无害化学、环境友好化学、清洁化学。

它是指在生产过程中不用或少用对人类健康、社区安全、生态环境有害的原料、催化剂、溶剂和试剂，同时在生产过程中不产生有毒有害的副产物、废物和产品。

绿色化学着重于分子水平上的可持续发展(即通过采用更优化的路线从源头提高化学过程的效率)．比起消除固有有害物质的环境保护措施。

绿色化学能产生更大的环境优势。

在降低生产消耗的同时也提高化学过程的效率。

其中一条重要的途径就是了解自然界是如何合成各种化学物质的。

即研究生物体如何通过基因编码的各种酶催化合成各种物质，在这种生物催化过程中酶是有效的合成工具，既可以合成各种分子。

包括氧气、氨气、甲烷等简单的分子和葡萄糖等碳水化合物，也可合成青霉素等抗生素、青蒿素等抗疟疾药物、紫杉醇等抗癌症药物，还可合成生物质(能再生的有机物质，包括农产品及农业废料、木材及木材废料、动物废料、城镇垃圾及水生植物)的主要成分——纤维素、木质素。

随着大规模基因测序技术、生物信息学和高通量筛选技术的发展．目前分析基因序列和发现新酶的速度是十几年前无法想象的。

宏基因组学和序列挖掘的方法大大缩短了新酶发现的周期。

利用宏基因组学的方法，可从不可培养的微生物样品中直接抽提DNA，然后进行克隆表达和功能筛选，它克服了许多特殊微生物不可人工培养的障碍，大大提高了发现新酶的可能性。

由于公布的基因库数据迅速增长，序列挖掘的方法变得越来越吸引人，即通过比对已知酶的序列来发现具有类似序列的新酶。

随着功能基因组研究的深入，已能够找到催化剂的功能基因，它所表达的酶催化剂能在完全“绿色”的溶剂(水)中表现出高度的区域选择性(即对底物分子不同位置的相同基团具有识别作用)、立体选择性(即对底物分子的不同立体异构体具有辨别功能)，并且反应条件温和、高效节能。