第七章绿色化学发展趋势

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,第七,章,章,绿,绿色,化,化学,发,发展,趋,趋势,第一,节,节：,不,不,对,对称,催,催化,合,合成,第二,节,节：,酶,酶,催,催化,和,和生,物,物降,解,解,第三,节,节：,分,分,子,子氧,的,的活,化,化和,高,高选,择,择性,氧,氧化,反,反应,第四,节,节：,清,清,洁,洁的,能,能源,第五,节,节：,可,可,再,再生,资,资源,的,的利,用,用,第一,节,节：,不,不对,称,称催,化,化合,成,成,制造,光,光学,纯,纯化,合,合物,的,的方,法,法有,：,：化学,合,合成-拆,分,分法,，,，不,对,对称,化,化学,合,合成,法,法，,不,不对,称,称催,化,化合,成,成法,和,和发,酵,酵法,。,。,化学,合,合成所得,到,到的,是,是外,消,消旋,化,化合,物,物，,两,两种,对,对映,体,体各,占,占一,半,半，,因,因此,必,必须,经,经拆,分,分才,能,能得,到,到单,一,一的,对,对映,体,体。,这,这意,味,味着,有,有一,半,半产,物,物是,无,无用,的,的。,不对,称,称化,学,学合,成,成较之,一,一般,化,化学,合,合成,法,法前,进,进了,一,一大,步,步，,它,它采,用,用化,学,学计,量,量的,手,手性,试,试剂,选,选择,性,性合,成,成手,性,性化,合,合物,，,，但,由,由于,手,手性,试,试剂,昂,昂贵,，,，限,制,制了,它,它在,工,工业,上,上的,推,推广,应,应用,。,。,不对,称,称催,化,化具有,独,独特,优,优势,，,，主,要,要是,由,由于,它,它有,“,“手,性,性增,殖,殖”,或,或“,手,手性,放,放大,”,”作,用,用，,即,即通,过,过使,用,用催,化,化量,的,的手,性,性催,化,化剂,可,可以,立,立体,选,选择,性,性地,生,生成,大,大量,手,手性,化,化合,物,物。,它和发酵不同,，,，不,对,对称,催,催化,工,工艺,不,不局,限,限于,“,“生,物,物”,类,类型,的,的底,物,物，,并,并且R-,异,异构,体,体和S-,异,异构,体,体同,样,样容,易,易生,成,成，,只,只要,采,采用,不,不同,构,构型,的,的手,性,性催,化,化剂,就,就可,实,实现,。,。不,对,对称,催,催化,也,也避,免,免了,发,发酵,过,过程,中,中产,生,生的,大,大量,失,失效,营,营养,媒,媒介,物,物的,处,处理,问,问题,，,，而,且,且根,据,据现,在,在应,用,用于,工,工业,上,上的,不,不对,称,称催,化,化过,程,程的,生,生产,效,效率,看,看，,它,它远,高,高于,发,发酵,法,法。,单一,对,对映,体,体的,手,手性,化,化合,物,物的,重,重要,性,性不,仅,仅限,于,于医,药,药，,在,在农,药,药和,光,光电,新,新材,料,料发,展,展中,，,，已,经,经证,明,明单,一,一对,映,映体,的,的手,性,性化,合,合物,具,具有,更,更高,效,效率,和,和更,优,优异,性,性能,，,，因,此,此越,来,来越,受,受到,重,重视,。,。,第二,节,节：,酶,酶,催,催化,和,和生,物,物降,解,解,分子,生,生物,技,技术,还,还能,用,用来,加,加强工业,过,过程,催,催化,剂,剂使,用,用的,酶,酶的性,能,能，,这,这同,传,传统,催,催化,技,技术,是,是非,常,常类,似,似的,。,。,酶和,其,其他,生,生物,系,系统,在,在温,和,和的,温,温度,、,、压,力,力和pH,值,值条,件,件下,，,，在,稀,稀水,溶,溶液,中,中能,很,很好,地,地工,作,作。,这些,系,系统,催,催化,的,的反,应,应是,典,典型,对,对环,境,境友,好,好的,，,，因,为,为生,成,成的,副,副产,物,物或,废,废物,很,很少,。,通常,，,，这,些,些酶,催,催化,剂,剂和,由,由它,们,们合,成,成的,材,材料,是,是生物,可,可以,降,降解,的,的，因此,不,不会,长,长久,存,存在,在,在环,境,境中,。,。,这些,反,反应,是,是典,型,型选,择,择性,的,的并,有,有特,别,别高的,收,收率,，,，而且,酶,酶能,够,够催,化,化单,一,一反,应,应器,中,中的,整,整个,系,系列,的,的反,应,应，,导,导致,总,总收,率,率的,很,很大,改,改进,和,和高,的,的位,置,置特,效,效性,，,，以,及,及大,多,多数,情,情况,下,下100%,的,的手,性,性合,成,成。,整个,细,细胞,催,催化,的,的酶,催,催化,技,技术,的,的改,良,良使,用,用，,用,用单,种,种酶,或,或复,合,合酶,催,催化,的,的反,应,应和,化,化学,合,合成,对,对于,新,新的,催,催化,技,技术,的,的发,展,展都,是,是很,重,重要,的,的。,第三,节,节：,分,分,子,子氧,的,的活,化,化和,高,高选,择,择,性,性,氧,氧化,反,反应,全世,界,界生,产,产的,主,主要,化,化学,品,品中50%以,上,上是,和,和选,择,择氧,化,化过,程,程有,关,关的,。,。,包括,：,：碳,氢,氢化,合,合物,氧,氧化,成,成含,氧,氧化,合,合物,和,和含,氧,氧化,合,合物,的,的氧,化,化转,化,化。,现在,有,有机,化,化学,品,品的,制,制造,大,大多,是,是以,石,石油,为,为原,料,料，,而,而石,油,油烃,分,分子,又,又都,是,是处,于,于还,原,原状,态,态，,因,因此,通,通过,氧,氧化,将,将它,们,们转,化,化为,带,带有,不,不同,含,含氧,基,基团,的,的有,机,机化,合,合物,在,在有,机,机化,学,学中,占,占有,重,重要,的,的地,位,位。,氧化,反,反应,是,是有,机,机反,应,应中最难,控,控制反应,方,方向,的,的，,它,它们,往,往往,在,在生,成,成主,产,产物,的,的同,时,时，,生,生成,许,许多,副,副产,物,物，,这,这使,得,得氧,化,化反,应,应的,选,选择,性,性较,低,低。,至今,不,不少,氧,氧化,反,反应,仍,仍然,采,采用,的,的是化学,计,计量,的,的氧,化,化剂,，,，特别,是,是含,重,重金,属,属的,无,无机,氧,氧化,物,物，,反,反应,完,完成,后,后还,有,有大,量,量的,残,残留,物,物需,要,要处,理,理，,它,它们,对,对环,境,境会,造,造成,严,严重,污,污染,。,。,因此,发,发展,新,新的,高,高选,择,择性,氧,氧化,十,十分,重,重要,2,。,绿色,氧,氧化,过,过程应是,采,采用,无,无毒,无,无害,的,的催,化,化剂,，,，它,应,应具,有,有很,高,高的,氧,氧化,选,选择,性,性，,不,不产,生,生或,很,很少,产,产生,副,副反,应,应产,物,物，,达,达到,尽,尽可,能,能高,的,的原,子,子经,济,济性,。,。,对氧化,剂,剂的,要,要求是，,它,它们,参,参与,反,反应,后,后不,应,应有,氧,氧化,剂,剂分,解,解的,残,残留,有,有害,物,物。,因此,，,，最,好,好的,氧,氧化,剂,剂是氧，其,次,次是H,2,O,2,。,纯氧,作,作氧,化,化剂,是,是重,要,要发,展,展方,向,向，,它,它大,量,量减,少,少了,尾,尾气,排,排放,量,量，,从,从而,减,减少,了,了随,尾,尾气,带,带入,大,大气,的,的挥,发,发性,有,有机,物,物造,成,成的,污,污染,。,。,因此,新,新发,展,展的,氧,氧化,催,催化,剂,剂应,是,是在,缓,缓和,条,条件,下,下能,活,活化,分,分子,氧,氧，,通,通过,这,这种,活,活泼,的,的催,化,化氧,化,化物,种,种，,使,使反,应,应物,分,分子,高,高选,择,择性,转,转化,为,为产,物,物。,模,模拟,酶,酶氧,化,化的,金,金属,络,络合,物,物和,分,分子,筛,筛将,成,成为,氧,氧化,催,催化,剂,剂的,主,主要,研,研究,对,对象,，,，它,们,们将,在,在开,拓,拓清,洁,洁的,氧,氧化,工,工艺,中,中发,挥,挥重,要,要作,用,用。,第四,节,节：,清,清,洁,洁的,能,能源,世界,人,人口,的,的持,续,续增,长,长，,能,能源,和,和食,品,品问,题,题将,成,成为,下,下世,纪,纪主,要,要难,题,题,传统,燃,燃料,燃,燃烧,方,方式,放,放出,的,的化,学,学能,受,受热,力,力学,第,第二,定,定律,的,的限,制,制，,只,只有,一,一部,分,分（,低,低于40%）,被,被转,化,化为,有,有用,能,能，,其,其余,的,的能,量,量则,以,以种,种,种不,可,可避,免,免的,方,方式,损,损耗,了,了，,如,如活,动,动部,件,件之,间,间的,摩,摩擦,消,消耗,，,，作,为,为废,热,热从,烟,烟囱,和,和冷,却,却塔,排,排放,出,出等,等,等。,发展,燃,燃料,电,电池,是,是一,条,条重,要,要出,路,路,燃料,电,电池直接将化,学,学能转化为电,能,能没,有,有任,何,何机,械,械和,热,热的,中,中间,媒,媒介,。,。燃,料,料电,池,池取,决,决于,不,不同,用,用途,，,，其效率,可,可高,达,达90%,。,。,靠这,种,种高,效,效率,，,，以,燃,燃料,电,电池,技,技术,为,为基,础,础的,发,发电,厂,厂，,比,比起,普,普通,发,发电,厂,厂将消耗,更,更少,的,的燃,料,料，同时,相,相应,地,地减少,了,了污,染,染物,的,的排,放,放。,燃料电,池,池高转,化,化效率,的,的关键在于用催化剂来控制,燃,燃料与,氧,氧的反,应,应，而,此,此反应,温,温度高,达,达1000,o,C左右,。,。,要在如,此,此高的,温,温度下,维,维持长,期,期运转,，,，还需,要,要解决,一,一些技,术,术障碍,，,，包括,：,：,在高温,下,下催化,剂,剂不被,破,破坏的,方,方法，,避,避免陶,瓷,瓷结构,的,的破裂,和,和泄漏,设计在,足,足够小,的,的体积,内,内能传,导,导充足,的,的氧离,子,子的陶,瓷,瓷材料,等,等。,氢,气,气,燃,燃,料,料,氢气由,于,于燃料,热,热效高,，,，而且,产,产物为,水,水，因,此,此被认,为,为是未,来,来最理,想,想的高效清,洁,洁能源,氢气燃,料,料电池,早,早已研究成,功,功，而且用,它,它驱动,的,的汽车,已,已问世,。,。,但由于,氢,氢气成本较,高,高，无论烃,类,类制氢,或,或电解,制,制氢作,为,为燃料,使,使用，,都,都缺乏,竞,竞争力,。,。,廉价获,取,取氢的,方,方法研,究,究,生物制,氢,氢技术,：,：,以制糖,废,废液，,纤,纤维素,废,废液和,污,污泥废,液,液为原,料,料，采,用,用微生,物,物培养,法,法制取,氢,氢是很,有,有希望,的,的途径,，,，其关键是保持,氢,氢化酶,的,的稳定,性,性，以,便,便能采,用,用通常,发,发酵法,连,连续生,产,产制氢,的,的技术,。,。,国外的,研,研究：,主要集,中,中于固,定,定化微生物,制,制氢技术，,现,现在已,发,发现以聚丙烯,酰,酰胺将氢产,生,生菌丁,酸,酸梭菌,包,包埋固定化,，,，可用于,由,由葡萄,糖,糖发酵,生,生产氢,。,。,最近又,发,发现用琼脂固,定,定化，生产氢,的,的速度,是,是聚丙,烯,烯酰胺,固,固定化,菌,菌种的,三,三倍。,利用这,种,种固定,化,化氢产,生,生菌，,可,可以用,工,工业废,水,水中的,有,有机物,有,有效地,生,生产氢,。,。,国内：,以厌氧,活,活性污,泥,泥为原,料,料的有,机,机废水发酵法,制,制氢技术研,究,究取得,了,了重要,突,突破，,已,已实现,中,中试规,模,模连续,非,非固定,菌,菌生物,制,制氢，,生,生产成,本,本据称,已,已低于,电,电解法,制,制氢。,贮氢材,料,料的研,究,究,贮氢材,料,料