第04章绿色化学的主要内容.ppt

第四章
绿色化学的主要内容
如果用下图反应式表达一个化学反应(制造过程),则“绿色化学原则”体现为:
①单一反应的原子利用率(原子经济性)的最大化,理想值为100%,即没有副产物(By-product);
②目标产物(Product)的绿色化;
③反应原料(Material)、反应试剂(Reagent)的绿色化;
④反应溶剂(Solvent)、催化剂(Catalyst)、实验手段等反应条件的绿色化。
第一节反应经济化
第二节原料绿色化
第三节试剂绿色化
第四节产品绿色化
第五节条件温和化
第六节溶剂绿色化
第七节催化剂绿色化
第八节能量绿色化
第九节过程绿色化
第十节在线检测= 保护
绿色化学的内容
本章思考题
1、重排反应
2、加成反应
3、取代反应
4、消除反应
5、环加成反应
第一节反应经济化
一、常见有机合成反应类型的原子经济性分析:
根据定义,重排反应是构成同一分子的原子的重新组合。
因此,它必然是一个100%的原子经济性的反应,其中所有的反应物都被融合到产物之中。
以Claisen重排反应为例——原子利用率100%
1、重排反应
第四章绿色化学的主要内容/ 第一节反应经济化/一、常见有机合成反应类型的原子经济性分析
加成反应是把反应物的各个部分完全加进到另一物质中,如环化加成、烯烃与溴加成。
因此,它们是原子经济的。例如,烯烃与溴的加成反应:
2、加成反应
第四章绿色化学的主要内容/ 第一节反应经济化/一、常见有机合成反应类型的原子经济性分析
当进行取代反应时,进攻基团取代一个离去基团,该离去基团必然会成为该反应的一个副产品,因为它没有被结合到最终产物中,从而降低了该转化过程的原子经济性。
该反应的具体的非原子经济性程度是由所用的特定试剂和反应物而定的。
3、取代反应(上)
例1:苯酚钠与碘代烷的反应——副产物碘化钠(NaI)
第四章绿色化学的主要内容/ 第一节反应经济化/一、常见有机合成反应类型的原子经济性分析
例2:苯与乙酰氯的反应——付氏酰基化反应
3、取代反应(中)
第四章绿色化学的主要内容/ 第一节反应经济化/一、常见有机合成反应类型的原子经济性分析
该反应中有副产物氯化氢(HCl)生成,故原子利用率被降低了。氯化氢是一种刺激性的气体,溶于水即盐酸。
同时,催化剂三氯化铝(AlCl3)反应过程中也易于吸潮、水解产生酸性气体氯化氢,反应后处理时产生大量的酸性废水。因此,该具有重要应用价值的反应,存在着多处的绿色化学不足。
例3:Wittig反应在有机合成中有重要的应用,虽然Wittig在1979年因此而获得了诺贝尔奖,但Wittig反应在今天却不符合绿色化学的要求。
在下图中,为了利用原料276份质量中的14份质量,产生了278份质量的“废物”,总反应的原子利用率仅26%。
3、取代反应(下)
第四章绿色化学的主要内容/ 第一节反应经济化/一、常见有机合成反应类型的原子经济性分析
4、消除反应(上)
消除反应能过减少原子数目而使反应物转化成最终产物。在这种情况下,所用的任何试剂(如果没有成为产物的一部分)以及被消除掉的原子都成了废物。
因此,这类反应是所有的基本合成转化反应中内在的最不原子经济的一类反应。
例1:2-丁醇的消除反应
第四章绿色化学的主要内容/ 第一节反应经济化/一、常见有机合成反应类型的原子经济性分析