绿色化学发展趋势

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第七章 绿色化学发展趋势第一节： 第一节： 第二节： 第二节： 第三节： 第三节： 第四节： 第四节： 第五节： 第五节： 不对称催化合成 酶催化和生物降解 分子氧的活化和高选择性氧化反应 清洁的能源 可再生资源的利用

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第一节： 第一节：不对称催化合成制造光学纯化合物的方法有 ： 化学合 拆分法，不对称化学合成法， 成 - 拆分法 ， 不对称化学合成法 ， 不对称催化 合成法和发酵法。 合成法和发酵法。 化学合成所得到的是外消旋化合物 所得到的是外消旋化合物， 化学合成所得到的是外消旋化合物，两 种对映体各占一半， 种对映体各占一半，因此必须经拆分才能得到 单一的对映体。这意味着有一半产物是无用的。 单一的对映体。这意味着有一半产物是无用的。 不对称化学合成较之一般化学合成法前 不对称化学合成较之一般化学合成法前 进了一大步， 进了一大步，它采用化学计量的手性试剂选择 性合成手性化合物，但由于手性试剂昂贵， 性合成手性化合物，但由于手性试剂昂贵，限 制了它在工业上的推广应用。 制了它在工业上的推广应用。

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不对称催化具有独特优势 ， 不对称催化 具有独特优势， 主要是 具有独特优势 由于它有“ 手性增殖” 手性放大” 由于它有 “ 手性增殖 ” 或 “ 手性放大 ” 作用， 作用 ， 即通过使用催化量的手性催化剂 可以立体选择性地生成大量手性化合物。 可以立体选择性地生成大量手性化合物 。 它和发酵 不同， 发酵不同 它和 发酵 不同 ， 不对称催化工艺不 局限于“ 生物” 类型的底物， 并且R 局限于 “ 生物 ” 类型的底物 ， 并且 R- 异 构体和S 异构体同样容易生成， 构体和 S- 异构体同样容易生成 ， 只要采 用不同构型的手性催化剂就可实现。 用不同构型的手性催化剂就可实现 。 不 对称催化也避免了发酵过程中产生的大 量失效营养媒介物的处理问题， 量失效营养媒介物的处理问题 ， 而且根 据现在应用于工业上的不对称催化过程 的生产效率看，它远高于发酵法。 的生产效率看，它远高于发酵法。

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单一对映体的手性化合物 的重要性不仅限于医药， 的重要性不仅限于医药，在 农药和光电新材料发展中， 农药和光电新材料发展中， 已经证明单一对映体的手性 化合物具有更高效率和更优 异性能， 异性能，因此越来越受到重 视。

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第二节： 第二节： 酶催化和生物降解分子生物技术还能用来加强工业过程 分子生物技术还能用来加强工业过程 催化剂使用的酶的性能 的性能， 催化剂使用的酶的性能，这同传统催化 技术是非常类似的。 技术是非常类似的。 酶和其他生物

系统在温和的温度、 酶和其他生物系统在温和的温度、压 力和pH值条件下， pH值条件下 力和pH值条件下，在稀水溶液中能很好 地工作。 地工作。 这些系统催化的反应是典型对环境友 好的，因为生成的副产物或废物很少。 好的，因为生成的副产物或废物很少

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通常， 通常，这些酶催化剂和由它们合成的 材料是生物可以降解的 生物可以降解的， 材料是生物可以降解的，因此不会长久存 在在环境中。 在在环境中。 这些反应是典型选择性的并有特别高 这些反应是典型选择性的并有特别高 的收率， 的收率，而且酶能够催化单一反应器中的 整个系列的反应，导致总收率的很大改进 整个系列的反应， 和高的位置特效性， 和高的位置特效性，以及大多数情况下 100%的手性合成 的手性合成。 100%的手性合成。 整个细胞催化的酶催化技术的改良使 用，用单种酶或复合酶催化的反应和化学 合成对于新的催化技术的发展都是很重要 的。

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第三节： 分子氧的活化和高选择 第三节： 性氧化反应 全世界生产的主要化学品中50 50% 全世界生产的主要化学品中 50% 以 上是和选择氧化过程有关的。 上是和选择氧化过程有关的。 包括：碳氢化合物氧化成含氧化合 包括： 物和含氧化合物的氧化转化。 物和含氧化合物的氧化转化。 现在有机化学品的制造大多是以石 油为原料， 油为原料 ， 而石油烃分子又都是处于 还原状态，因此通过氧化将它们转化 还原状态， 为带有不同含氧基团的有机化合物在 有机化学中占有重要的地位。 有机化学中占有重要的地位。

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氧化反应是有机反应中最难控制 氧化反应是有机反应中最难控制 反应方向的， 反应方向的 ， 它们往往在生成主产 物的同时， 生成许多副产物， 物的同时 ， 生成许多副产物 ， 这使 得氧化反应的选择性较低。 得氧化反应的选择性较低。 至今不少氧化反应仍然采用的是 化学计量的氧化剂， 化学计量的氧化剂 ， 特别是含重金 属的无机氧化物， 属的无机氧化物 ， 反应完成后还有 大量的残留物需要处理， 大量的残留物需要处理 ， 它们对环 境会造成严重污染。 境会造成严重污染。 因此发展新的高选择性氧化十分 重要[2]。

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绿色氧化过程应是采用无毒 绿色氧化过程 应是采用无毒 无害的催化剂， 无害的催化剂 ， 它应具有很高的 氧化选择性， 氧化选择性 ， 不产生或很少产生 副反应产物， 副反应产物 ， 达到尽可能高的原 子经济性。 子经济性。 氧化剂的要求是 对 氧化剂的要求 是 ， 它们参 与反应后不应有氧化剂分解的残 留有害物。 留有害物。 因此， 最好的氧化剂是氧 因此 ， 最好的氧

化剂是 氧 ， 其次是H 其次是H2O2。

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纯氧作氧化剂是重要发展方向， 纯氧作氧化剂是重要发展方向， 它大量减少了尾气排放量， 它大量减少了尾气排放量，从而减少 了随尾气带入大气的挥发性有机物造 成的污染。 成的污染。 因此新发展的氧化催化剂应是在 缓和条件下能活化分子氧， 缓和条件下能活化分子氧， 通过这种 活泼的催化氧化物种， 活泼的催化氧化物种，使反应物分子 高选择性转化为产物。 高选择性转化为产物。模拟酶氧化的 金属络合物和分子筛将成为氧化催化 剂的主要研究对象，它们将在开拓清 剂的主要研究对象， 洁的氧化工艺中发挥重要作用。 洁的氧化工艺中发挥重要作用。

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第四节： 第四节： 清洁的能源世界人口的持续增长， 世界人口的持续增长，能源和食品问 题将成为下世纪主要难题 传统燃料燃烧方式放出的化学能受热 力学第二定律的限制，只有一部分( 力学第二定律的限制，只有一部分(低于 40%)被转化为有用能， 40%)被转化为有用能，其余的能量则以种 种不可避免的方式损耗了， 种不可避免的方式损耗了，如活动部件之 间的摩擦消耗， 间的摩擦消耗，作为废热从烟囱和冷却塔 排放出等等。 排放出等等。

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发展燃料电池是一条重要出路 燃料电池直接将化学能转化为 电能没有任何机械和热的中间媒 介。燃料电池取决于不同用途， 其效率可高达90%。 靠这种高效率，以燃料电池技 术为基础的发电厂，比起普通发 电厂将消耗更少的燃料，同时相 应地减少了污染物的排放。

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燃料电池高转化效率的关键在于用催化 燃料电池高转化效率的关键在于用催化 关键在于用 来控制燃料与氧的反应， 剂来控制燃料与氧的反应，而此反应温度 高达1000 左右。 高达1000oC左右。 要在如此高的温度下维持长期运转， 要在如此高的温度下维持长期运转，还需 要解决一些 …… 此处隐藏：2492字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……