绿色 化学 与 有机 合成 化学.doc

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1、绿色化学与有机合成化学众所周知，有机化学特别是有机合成化学是一门发展得比较完备的学科。在人类文明史上，它对提高人类的生活质量作出了巨大的贡献.然而，不可否认，"传统"的合成化学方法以及依其建立起来的"传统"合成化学工业，对整个人类赖以生存的生态环境造成了严重的污染和破坏。以往解决问题的主要手段是治理、停产、甚至关闭，人们为治理环境污染花费了大量的人力、物力和财力。20世纪90年代初，化学家提出了与传统的"治理污染"不同的"绿色化学"的概念，即如何从源头上减少、甚至消除污染的产生。通过研究和改进化学化工过程及相应的工

2、艺技术，从根本上降低、以至消除副产品或废弃物的生成，从而达到保护和改善环境的目的."绿色化学"的目标要求任何一个化学的活动，包括使用的化学原料、化学和化工过程、以及最终的产晶，对人类的健康和环境都应该是友好的。因而，绿色化学的研究成果对解决环境问题是有根本意义的。对于环境和化工生产的可持续发展也有着重要的意义。十几年来，关于绿色化学的概念、目标、基本原理和研究领域等已经迈步明确，初步形成了一个多学科交叉的新的研究领域。具体来说，绿色化学的基本原理可以有以下几个方面:1)防止污染的产生优于治理产生的污染;2)原子经济

3、性;3)只要可行，应尽量采用毒性小的化学合成路线:4)更安全的化学晶的设计应能保留其功效，但降低毒性;5)应尽可能避免使用辅助物质(如溶剂、分离剂等)，如用时应是无毒的;6)应考虑到能源消耗对环境和经济的影响，并应尽量少地使用能源;7)原料应是可再生的，而非将耗竭的;8)尽量避免不必要的衍生化步骤;9)催化性试剂(有尽可能好的选择性)优于当量性试剂;10)化工产品在完成其使命后，不应残留在环境中，而应能降解为无害的物质:11)分析方法必须进一步发展，以使在有害物质生成前能够进行即时的和在线跟踪及控制:12)在化学转

4、换过程中，所选用的物质和物质的形态应能尽可能地降低发生化学事故的可能性。1995年美国设立了总统绿色化学挑战奖，旨在奖励在创造性地研究、开发和应用绿色化学基本原理方面获得杰出成就的个人、集体或组织。共有五个奖项:学术奖(AcademicAward)、中小企业奖(SmallBusinessAward)、新合成路线奖(AlternativeSyntheticPathwaysAward)、新工艺奖(AlternativeSolvent/ReactionConditionsAward)和安全化学品设计奖(Designing

5、SaferChemicalsAward)。从设立的奖项和历届获奖的研究成果也可以大致了解绿色化学所涵盖的范围。从根本上说，绿色化学是要求化学家从一个崭新的角度来审视"传统"的化学研究和化工过程，并以"与环境友好"为基础和出发点提出新的化学问题，创造出新的化工技术。作为一个多学科交叉的新的研究领域，绿色化学尚有许多基本的科学问题需要深入研究。这里，仅就作者比较熟悉的绿色化学中的有机合成方面的问题提出看法，供大家参考和讨论。二、以绿色化学的原理审视和发展有机合成方法学1.原子经济性1991年，著名化学家B.M.Tros

6、t提出以"原于经济性"的观念来评估化学反应的效率，也就是，要考察有多少反应物分子进入到最后的产物分子。理想的"原子经济性"反应，应该是有100%的反应物转化到最终产物中，而没有副产物生成。显然，"原子经济性"的观念是绿色化学的基本原理之一。传统的有机合成化学比较重视反应产物的收率，而较多地忽略了副产物或废弃物的生成。例如，Wittig成烯反应是一个应用非常广泛的有机反应，但从绿色化学的角度来看，它生成了较多的副产物，"原子经济性"很差。在B.M.Trost提出"原予经济性"观念的初始并没有被学术界和工业界所接受和重

7、视。但是，经过多年的实践，许多化学家，包括一些企业界的人士都认识到"原子经济性"原则的重要性。B.M.Trost教授也因此获得了1998年美国总统绿色化学挑战奖学术奖。当然，目前真正属于高"原子经济性"的有机合成反应，特别是适于工业化生产的高"原子经济性"的有机合成反应还不多见。实现"原子经济性"的目标是一个长的过程。科学工作者应该自觉地用"原子经济性"的原则去审视已有的有机合成反应，井努力开发符合"原子经济性"原则的新反应。2.发展高选择性、高效的催化剂绿色化学所追求的目标是实现高选择性、高效的化学反应，极少的副

8、产物，实现"零排放"，继而达到高"原子经济性"的反应。显然，相对化学当量的反应，高选择性、高效的催化反应更符合绿色化学的基本要求。(1)催化的不对称合成反应获得单一手性分子的方法中，外消旋体的拆分是一个重要的途径。但是，理想的产率也只能达到50%;另一半异构体只能废弃，而可能对环境造成污染。从绿色化学的角度看，原子经济性是很差的。因此，对于合成单一的手性分子