绿色化学化学论文

绿色化学十二原则 一． It is better to prevent waste than to treat or clean up waste after it is formed.（不让废物产生而不是让其生成后再处理。） 制造和使用化学均有其正常成本，必须支付原料和试剂费用。化学的储存和处理费用也十分可观。实际成本=原料+试剂的费用+处理危险品的费用，最常见的废物之一就是未转化的原料和试剂。在可能情况下，应尽可能把污染消除在源头。 例1：异布洛芬的合成 英国诺丁汉州的布特公司开发了（U.S.patent. 3,385,886）早期异布洛芬合成法。过去四十年来，这一合成方法不仅生产了上千吨的异布洛芬，同时也伴生了几千吨的不希望的和不能循环使用的副产物.

Hoechst公司和Boots公司联合组成的BHC公司研制开发了新的异布洛芬的绿色合成路线: 优点：步骤短，废物少，效率高。 BHC公司的异布洛芬合成方法的研制成功，1997年赢得美国总统绿色化学挑战奖。 例2：聚天冬氨酸作阻垢剂 聚丙烯酸酯(PAC)是最常用的工业阻垢剂之一。PAC在晶体表面有很强的吸附作用，能附着在晶体的生长点上以阻止更多的不溶物沉积。 PAC还用作洗涤剂中的成分. PAC基本上是无毒的，但它不能被降解，这造成了在废水处理设施中必须经常清除PAC的问题。 Donlar公司已经开发出用多聚天冬氨酸(TPA)替代PAC的除垢剂。TPA可以被微生物降解，解决了PAC淤渣提取及填埋的问题。

聚天冬氨酸中，α-链节占30%，β-链节占70%，聚合反应中不用有机溶剂，基本不产生废物，因此对环境是无害的。TPA还用于油田生产中的防腐剂,以及农业生产中的营养吸收剂。 二． Synthetic methods should be designed to maximize the incorporation of all materials used in the process into the final product.（最有效地设计化学反应和过程，最大限度地提高院子经济性。） 从资源的有效利用、原子经济性方面考虑，应尽可能采用重排反应和加成反应，尽可能不采用取代反应和消去反应。 三． Wherever practicable, synthetic methodologies should be designed to use and generate substances that possess little or no toxicity to human health and the environment.（尽可能不使用、不产生对人类健康和环境有毒有害的物质。） 绿色化学的基础就是要尽可能减少危险品的使用。只有两种方法可避开被危险品伤害的危险：减少与危险品的接触或消除危险品的使用。 四． Chemical products should be designed to preserve efficacy of function while reducing toxicity.（尽可能有效地设计功效卓著而又无毒无害的化学品。） （一） 设计更加安全的化学品是可能的。通过分子结构有关知识，化学家能够比较准确地确定化合物的特性。根据构效关系（SAR），鉴别分子中什么因素有毒。 （二） 设计更加安全的化学品方法 （1） 已知毒性机理，改变和修饰该物质的结构。 （2） 不知道毒性的确切机理，设法除去分子中的“毒效”基团。 （3） 减少分子的“生物药效性”。 五． The use of auxiliary substances (e.g. solvents, separation agents) should be made unnecessary wherever possible and innocuous when used.（尽可能不使用辅助物质，如须使用也应无毒害。） （一） 辅助物质面临困境 （1） 辅助物质的普遍使用 （2） 溶剂问题，卤化物，如氯代甲烷、氯仿、全氯乙烯、四氯化碳等是普遍使用的溶剂，为致癌物。 （3） 溶剂对环境的影响，如臭氧层破坏、光化学烟雾。 （二） 消除辅助物质危害的方法 （1） 采用超临界流体 （2） 非溶剂化 （3） 水作溶剂 （4） 固定化 六． Energy requirements should be recognized for their environmental and economical impacts and should be minimized.（在考虑环境与经济效益的同时，尽可能使能耗最低。） （一） 化学工业中能量的普遍使用 （1） 预反应过程使用能量 （2） 用热能加速化学反应 （3） 用冷却方法控制反应 （4） 分离需要能量，如蒸馏、重结晶、超滤分离纯化 （二） 新的能量利用方式 （1） 微波 （2） 声纳（超声波 （3） 光化学反应（红外线、紫外线）和辐射促进化学反应 （4） 优化反应条件，使能耗最小 七．A raw material or feed stock should be renewable rather than depleting, wherever technically and economically practicable.（技术和经济上可行时应以可再生资源为原料。） 例1：GE可再生能源业务2004年在中国安装了第一台风机，目前已装机超过1300台，容量超过190万千瓦。天峰山龙泉风电场装机预计建成后年发电量52507.7万度，每年可节约标煤约17.33万吨，相应每年可减少因燃煤造成的废气排放，其中减少二氧化碳 36.38万吨，二氧化硫155.42万吨，氮氧化合物155.42万吨，烟尘46.63吨。此外，每年还可节约淡水132.54万立方米，并减少相应的废水排放和温排水。微观选址，优化风机的位置和数量，可提高整个风场的发电量达20%。 前沿空气动力学的应用，叶片比2MW机组的叶片还要轻，捕风效率更高，发电量更大。先进的荷载设计，每台风机的塔筒都比同级别机组的轻30%，大大节约了钢材。预制塔筒设计可以用集装箱运输，现场组装，非常适用于道路设施不完善、地形复杂多样的偏远风场。整个风场的智能控制，通过风况预测、风机之间的对话，提供更为高效的精确测算和运营维护，提升了设备运行稳定度和发电效率。 例2：英国公布“光伏发电战略”，重点扶持屋顶型光伏系统 英国能源与气候变化部部长格雷格·巴克(Greg Barker)于4月公布了“光伏发电战略”。按照该战略，英国将在工厂和超市等大型建筑物的屋顶及停车场设置光伏发电系统。 英国能源与气候变化部部长格雷格·巴克(Greg Barker)于4月公布了“光伏发电战略”。按照该战略，英国将在工厂和超市等大型建筑物的屋顶及停车场设置光伏发电系统。 巴克部长表示，英国光伏发电战略的首要目的是帮助光伏发电产业创造数十万个就业岗位。 关于英国政府的光伏发电战略，巴克部长强调称：“这在全球光伏发电领域是最领先、最具雄心的计划。” 该战略将重点发展方向由设在地面的大规模光伏发电系统转向了安装在屋顶上的光伏系统。 据推算，在英国全国的商业设施及工厂等大型建筑物的屋顶中，适合光伏发电的南向屋顶的面积共有25万公顷，英国政府将为在这些屋顶设置光伏发电系统提供支援。 另外，与该战略同步，英国教育部正在推行提高英国2.2万所学校的能源效率、以减少每年高达5亿英镑的能源支出的政策。 为了提高教育部这项政策的效果，将积极在学校屋顶设置光伏发电系统。（日经技术在线） 八． Unnecessary derivations (protection/deprotection, blocking group, temporary modification of physical /chemical processes)should be avoided whenever possible.（尽可能避免衍生反应。） 九． Catalytic reagent (as selective as possible) are superior to stoichiometric reagents.（尽可能使用性能优异的催化剂。） 催化剂具有以下作用：提高选择性；降低能耗。 十． Chemicals should be designed so that at the end of their function they do not persist in the environment and break down into innocuous degradation products.（应设计功能终结后可降解为无害物质化学品。） （一） 塑料在环境中的持久性 （二） 杀虫剂 （三） 像设计分子的其他功能一样，把降解作为一个功能加以设计。比如聚乳酸作为一次性包装材料。 （四） 生物降解性设计。比如引入特殊功能团促使其降解；降解产物的毒性。 例1：后代谢设计或软化学设计是指具有生理活性且疗效显著，但在人体完成治疗后很快转为无毒物质或易排泄的药物的设计。盐酸十六烷基吡啶一种有效的防腐剂，但对哺乳动物有严重毒性。老鼠口服实验发现半致死量LD50 = 108 mg/kg

通过分子修饰新分子侧链仍保持16个原子，但能很快代谢为毒性较小的吡啶、甲醛及十四碳酸等低毒物质，防腐性能不变。LD50＞4000mg/kg

例2