(化学与健康课件)11绿色化学与健康.ppt

11 绿色化学与健康
绿色化学
绿色化学起源
1990年,美国国会通过《污染预防法案》,提出“污染预防”,杜绝污染源,最好防止有毒化学物质危害办法就是从一开始就不生产有毒物质和形成废弃物。
此后,人们赋予这一新事物不同的名字:环境无害化学、清洁化学、原子经济学和绿色化学等。美国环保局率先在官方文件中正式采用“绿色化学”这个名称,以突出化学对环境的友好。
1995年3月16日,美国总统克林顿宣布设立绿色化学挑战奖计划,以推动社会各界进行化学污染预防和工业生态学研究,鼓励支持重大的创造性的科学技术突破,从根本上减少乃至杜绝化学污染源。
随后美国科学基金会和美国国家环保局提供专门基金资助绿色化学的研究,并于同年10月30日设立“总统绿色化学”挑战奖,以表彰在该领域有重大突破和成就的个人与单位。
绿色化学核心
1.“原子经济性”
“原子经济性”即充分利用反应物中的各个原子,因而既能充分利用资源,又能防止污染。
原子经济性的概念是1991年美国著名有机化学家Trost提出来的,用原子利用率衡量反应的原子经济性,为高效的有机合成应最大限度地利用原料分子的每一个原子,使之结合到目标分子中,达到零排放。原子利用率越高,反应产生的废弃物越少,对环境造成的污染也越少。
绿色化学核心
2.“5R”特色
绿色化学原则
(1)防止。防止产生废弃物要比产生后再去处理和净化好得多。
(2)讲原子经济。应该设计这样的合成程序,使反应过程中所用的物料能最大限度地进到终极产物中。
(3)较少有危害性的合成反应出现。无论如何要使用可以行得通的方法,使得设计合成程序只选用或产出对人体或环境毒性很小最好无毒的物质。
(4)设计要使所生成的化学产品是安全的。设计化学反应的生成物不仅具有所需的性能,还应具有最小的毒性。
(5)溶剂和辅料是较安全的。尽量不同辅料(如溶剂或析出剂),当不得已使用时,尽可能应是无害的。
(6)设计中能量的使用要讲效率。尽可能降低化学过程所需能量,还应考虑对环境和经济的效益。合成程序尽可能在大气环境的温度和压强下进行。
绿色化学原则
(7)用可以回收的原料。只要技术上、经济上是可行的,原料应能回收而不是使之变坏。
(8)尽量减少派生物。应尽可能避免或减少多余的衍生反应(用于保护基团或取消保护和短暂改变物理、化学过程),因为进行这些步骤需添加一些反应物同时也会产生废弃物。
(9)催化作用。催化剂(尽可能是具选择性的)比符合化学计量数的反应物更占优势。
(10)要设计降解。按设计生产的生成物,当其有效作用完成后,可以分解为无害的降解产物,在环境中不继续存在。
(11)防止污染进程能进行实时分析。需要不断发展分析方法,在实时分析、进程中监测,特别是对形成危害物质的控制上。
(12)特别是从化学反应的安全上防止事故发生。在化学过程中,反应物的选择应着眼于使包括释放、爆炸、着火等化学事故的可能性降至最低。
绿色化学任务

要从源头上消除污染,必须首先保证我们所需要的物质分子——目标分子是完全有效的。因此,绿色化学的一大关键任务就是设计安全有效的目标分子。
设计安全化学品就是利用分子结构与性能的关系和分子控制方法,获得最佳所需功能的分子,且分子的毒性最低。解决的途径有两个方面:
第一,进行分子设计,设计新的安全有效的目标分子。
第二,对已有的有效但不安全的分子进行重新设计,使这类分子保留其已有的功效,消除掉不安全的性质,得到改进过的安全有效的分子。
绿色化学任务

生产聚氨酯传统工艺是以胺和光气为原料来合成异氰酸酯:
RNH2+COCl2→RNCO+2HCl
RNCO+R′OH→RNHCO2R′
美国孟山都公司已经采用二氧化碳代替了光气,CO2与COCl2的不同在于CO2以氧原子代替了COCl2中的氯原子,但又保持了分子中含有CO的成分,所以CO2与胺反应,同样可以生成异氰酸酯:
RNH2+CO2→RNCO+H2O
RNCO+R′OH→RNHCO2R′
目前寻找更加安全的反应原料更是绿色化学研究的一项重要内容。
“原子经济”反应
美国著名有机化学家Trost在l991年首先提出了原子经济性的概念,即原料分子中究竟有百分之几的原子转化成了产物。理想的原子经济反应是原料分子中的原子百分之百地转变成、产物,不生副产物或废物。实现废物的“零排放”。对于大宗基本有机原料的生产来说,选择原子经济反应十分重要。近年来,开发新的原子经济反应已成为绿色化学研究的热点之一。比如针对钛硅分子筛催化反应体系,开发降低钛硅分子筛合成成本的技术,开发与反应匹