绿色化学系列报道
致远
“绿色化学”概念及实现途径
    “绿色化学”（Green Chemistry）是20世纪90年代兴起的一门
学科，较为一致的定义是：利用化学的技术和方法减少或消灭对人体
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产生。“绿色化学”的理想是不使用有毒、有害
物质，不产生废物，因而不需要处理废物。它是一门从源头防止污染
的化学，是1种最大限度从资源合理利用、环境保护及生态平衡等方
面满足人类可持续发展的化学，是化学中的1个综合学科和重要分
支。
    “绿色化学”中的反应物及反应过程应具有以下特点：采用无毒、
无害的原料；在无毒、无害的反应条件(催化剂、溶剂)下进行；具有
原子经济性，即反应具有高选择性，极少副产物，甚至实现“零排放”；
产品环境友好。
一、研究内容
1.设计或重新设计对人类健康和环境更安全的化合物
    这是“绿色化学”的关键部分。可定义为利用化学结构-活性关
系和分子改造，达到效能和毒性之间的最优结果。“绿色化学”的“更
安全”概念不仅是对人类健康的影响，还包括化合物整个生命周期中
对生态环境、动物、水生生物和植物的影响；除了直接影响外，还要
考虑间接影响——转化产物或代谢物的毒性。
2.研究、变换基本原料和起始化合物
    用对人类健康和环境危害小的物质为起始原料，设计实现某一化
学过程，使化学过程更为安全。
3.研究新的合成转换反应和新试剂
    用更为良性的化合物取代有毒试剂，以实现某一特定的化学转换
或发展新反应，以减少乃至消除有毒物质。
4.研究反应条件
    虽然反应条件(温度、压力、时间、物料平衡、溶剂等等)对整个
合成路线的总环境效应不像对能源消耗的多少那么容易评价，但仍有
明显的影响，特别是反应方式和反应介质。
二、研究热点
1.开发原子经济反应
    理想的原子经济反应指原料分子中的原子百分之百地转化为反应
产物。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。
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。据统计，用
催化过程生产的各类有机化学品中，催化选择氧化生产的产品约占
25%。烃类选择性氧化为强放热反应，目的产物大多是热力学上不稳
定的中间化合物，在反应条件下很容易被进一步深度氧化为二氧化碳
和水，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，提高目的产物的选择性始终
是烃类选择氧化研究中最具挑战性的难题。
3.采用无毒、无害的原料
    为了人类健康和社区安全，需要用无毒无害的原料代替它们来生
产所需的化工产品。
4.采用无毒、无害的催化剂
    目前烃类的烷基化反应一般使用氢氟酸、硫酸、三氯化铝等液体
酸催化剂，这些液体催化剂的共同缺点是，对设备的腐蚀严重、对人
身危害和产生废渣、污染环境。为了保护环境，多年来国外正从分子
筛、杂多酸、超强酸等新催化材料中大力开发固体酸烷基化催化剂。
5.采用无毒、无害的溶剂
    大量与化学品制造相关的污染问题不仅来源于原料和产品，而且
源自于其制造过程中使用的物质，最常见的是在反应介质、分离和配
方中使用的溶剂。当前广泛使用的溶剂为挥发性有机化合物(VOC)，
使用过程中会引起地面臭氧的形成，或引起水源污染，这类溶剂的使
用需要加以限制。采用无毒无害的溶剂代替挥发性有机化合物作溶剂
已成为“绿色化学”的重要研究方向。
6.采用生物技术从可再生资源合成化学品
    生物技术在发展绿色技术和资源利用方面均有十分重要的意义。
首先是在有机化合物原料和来源上，采用生物量(Biomass)代替当前
广泛使用的石油是1个长远的发展方向。另外，以酶或产酶微生物作
为催化剂，反应条件温和，设备简单，选择性好，副反应少，产品性
质优良，不产生新的污染。因此，酶将取代许多现有化学催化剂。
7.环境友好产品   
8.计算机辅助的“绿色化学”设计
    20多年前，Corey和Bemohn就开始探索用计算机辅助设计有机
合成过程。现在这个领域已经越来越成熟。
9.有机电化学合成方法
    有机电合成化学是一门迅速成长的新兴学科，它以电子代替传统
化学合成中大量使用的氧化剂和还原剂，通过电极反应界面的设计，
可实现结合光-电-催化于一体的原子经济反应，既节约资源，又环境
友好。