绿色合成
原子生成其他副产物。
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(3)无害化学合成(1ess hazardous chemical cynthesis) 无害化学合成是设计只采用和生产低毒或无毒化学品
的合成，由于危险来自于危害性和暴露性两个方面，减少
或消除任一方面都可降低危险性。避免暴露固然可行，但 降低毒性的生产才是根本的办法。因此，只要可能，应尽 量采用毒性小的合成路线。
多方面的足够重视，化学家提出了与传统治理污染不同的 “绿色化学”概念。 绿色化学不是治理污染，而是防止污染产生的一种新观念。 它是开发从源头解决污染问题的一门科学：对.1
绿色化学的定义
绿色化学(green chemistry)又称为环境无害化学 (enviromentally benign chemistry)、环境友好化学 (enviromentally friendly chemistry)、清洁化学(clean chemistry)。
O
a
HO N
N
MgX
O HCHO HN
b
O
MgX N
O X
HO N
O
HN
HO
ROOC ROOC
ROOC
COOR COOR
HO
O N H O
O N H O O
O
N
OH
O
O
O
O
O
O
O
O
H O O OH H OH
O O
H O H
2 HCHO NaC CNa
O O
HO HO
O
O
O
O
a
CHO
O
OH
b
O
O
O
绿色化学的定义是利用化学的技术和方法去减少或消灭那些对
人体健康、社区安全、生态环境有害的原料、催化剂、溶剂 和试剂、产物及副产物等的使用和生产。 绿色化学的理想在于不再使用有毒、有害的物质，不再产生废 物，不再处理废物。它是一门从源头上防止污染的化学。
1.2 绿色化学原理
基本原理和原则： (1)防止污染(prevention)优于治理污染 防止污染的产生而不是在污染产生后再进行治理。近 20年间，用于化学和化工过程的后处理以及废物处置费用占 化学产品成本的比重越来越大。利用绿色化学的方法就可减 少或消除污染，从而减免了因治理污染所带来的费用支出，
(12)防止意外事故的安全工艺(inherently safer chemistry for accident prevention) 化学过程中所选用的物质及其形态应做到将意外事故的可能性
降到最低，其中包括泄漏、爆炸和火灾。 19
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2
2.1
有机合成反应的原子经济性
原子经济性 (Atom economy)
4.2 设计新的合成路线
设计新的合成路线来缩短和简化合成步骤，反应的 原子利用率就会大大提高。 如布洛芬的合成:
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原子利用率： 40．04％
原子利用率： 77．44％
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4.3 采用新的合成原料
例甲基丙烯酸甲酯的合成：
原子利用率仅有47％。
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(7)使用可再生原料(usc of renewable feedstocks)
可再生（更新)原料一般是指各种生物质（biomass)原料， 包括草类、木本植物、农作物和森林残余物。其他在有限 时间内可再生的物质也属于可再生资源。太阳能也可看做 是一种可持续能源。而枯竭原料主要是指化石燃料(fossil
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3.1 重排反应
重排反应(rearrangement reaction)是构成反应物分 子的原子通过改变相互的位置、连接以及键的形成方式从而 产生一个新分子的反应。
原子利用率达100％，原子经济性反应
3.2 加成反应
加成反应(addition reaction)是不饱和分子与其他分子 相互加成合成新分子反应。通式为：
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品是绿色化学的要求。
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(11)预防污染中的实时分析（real-time analysis for pollution prevention) 开发出非常实用的实时分析方法，实现在线监测，对有害物质 的生成做到提前控制。过量试剂的使用可通过监测反应过程实
现最小；还可通过在线监测调节反应条件，控制副产物的生成。
fuel)。
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(8)尽量避免不必要的衍生步骤
在设计一个化合物的合成路线时，常常使用导向和保护的
方法，待反应结束后再除去导向基和保护基。显然，这些 步骤是合成过程中多余的衍生步骤，不仅消耗资源，而且 必然产生废物。因此，在合成中应最大限度地避免衍生步 骤，以降低原料消耗和环境污染。
=
被利用原子的质量 反应中所使用全部反应物原子的质量
×100 ％
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2.2
原子经济性
原子经济性反应往往是指100％的原子利用率的
反应。若不是原子经济反应则可计算它的原子利
用率。
常用的产率的含义是：
产率%=(所得目标产品的实际质量/目标产品的理论
质量)x100 两种评估标准，才能使合成反应更有效、更“绿色化”。
+
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原子利用率达100％，原子经济性反应
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3.3
取代反应
取代反应(substitution reactin)是有机分子中原子或 基团被其他原子或基团取代的反应。被取代基团不再出现在 目标产物中，而是作为废物被排放。因此，取代反应不是原 子经济性反应。例如 :
设计时精心考虑和选择离去基团，使其对外境无害
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(4)设计安全化学品(design safer chemicals)
任何物质的分子结构与其性能之间都存在着内在的联系，尤 其在毒性作用机理以及分子结构的表征与控制方面快速发展 的今天，安全化学品的设计已成为可能。安全化学品的设计 目标是使所设计的产品在具有最大的期望功能与性质的同时 把它们的毒性降到最低限度。
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3.6 氧化还原反应
例如：
副产物多，原子经济性很差，是化学工业环境污染最严重的 反应之—。
从绿色化学角度看，电化学氧化还原比化学氧化还原更好一些。 但总的来说，在设计合成路线时应尽量避免氧化还原反应。
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4 提高化学反应原子经济性的途径
原子经济性，即原料分子中究竟有百分之几的原子转化到
产物中去了。理想的原子经济性反应是原料分子中的原子百 分之百地变成期望的产物，同时不需要其他试剂或仅需要无 损耗的促进剂。用下列反应表示原子经济性反应：
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2.2
原子利用率
原子利用率是原子经济性的衍生，含义基本相同。在有
些著作中两者是相同概念，但也有一些把两个概念在表述上 做了区分。原子利用率(Atom unti1ization，简称为AU)表述 为：
传统的合成化学造成了严重的污染和破坏
苯胺 合成柒料的重要中间体，但强烈的致癌作用
酯化反应中使用的催化剂——无机酸
付-克反应中AlCl3等lewis催化剂的使用对设备腐蚀严重
有机溶剂如苯、醚、氯仿等是严重的大气污染源。
环境污染元凶二噁英也是制备许多有用的工业助剂和农用化学品
的副产物。
性始终是烃类选择氧化研究中最具挑战性的难题。
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烃类晶格氧选择氧化：即用可还原的金属氧化物的晶格氧 作为烃类氧化的氧化剂，按还原—氧化模式，采用循环流化 床提升管反应器，在提升管反应器中烃分子与催化剂的晶格
氧反应生成氧化产物，失去晶格氧的催化剂被输送到再生器
以往解决污染问题的主要手段是治理、停产甚至关闭生产线， 国家也曾因此花费了大量的人力、物力和财力。但是多年来
治理污染的经验告诉人们，只注重末端治理的方法投资大、
收效小。 到20世纪90年代，污染治理的观念才由末端治理升华到以预 防为主，即防患于未然的理念。
绿色化学
近年来，可持续发展的理念得到了社会、经济、环境等
OH
O H
CH3CHO
?
绿色有机合成
前言
1 2 绿色化学 有机合成反应的原子经济性
3
4 5
有机合成中常见反应的原子经济性
提高化学反应原子经济性的途径 实现绿色合成的方法、技术与途径
前言
化学对人类做出了巨大贡献，以至于我们每个人的衣食
住行都与化学有关。 药品的发展减轻了人类的病痛，延长了人类的寿命； 农药、化肥的大力发展使人类得以增产增收，减轻了人口增 长对食物需求的压力； 聚合物技术的创新促进了制衣等日用产品和建筑材料以及电 视、电话、计算机等高科技产品部件的更新换代。
烷的原子经济反应。
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5.2 提高烃类氧化反应的选择性
烃类选择性氧化在石油化工中占有极其重要
的地位。烃类氧化反应不仅原子利用率很低，而
且其选择性是各类催化反应中最低的，这不仅造 成资源浪费和环境污染，而且给产品的分离和纯 化带来很大困难，使投资和生产成本大幅度上升。 所以，控制氧化反应深度、提高目标产物的选择
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3.4
消除反应
消除反应是在有机分子中除去两个原子或基团而
生成不饱和化合物的反应。其通式为：
