綠色化學在有機合成中的應用

仲 惟

（三門峽職業技術學院，河南三門峽 472000）

1 綠色化學概述

1.1 綠色化學內涵

綠色化學也被稱為無害化學、清潔化學等。綠色化學中“綠色”是區分其和傳統化學的關鍵點，綠色化學強調通過化學技術和方法來降低或者消除對人類安全、健康、生態環境等產生危害的原料、催化劑、試劑、產物、副產物等的生產和使用。但是綠色化學和環境治理又不同，綠色化學的理想是避免使用有毒有害物質，減少或者是消除廢物生產，無需處理廢物等。所以，綠色化學是真正從源頭上阻止污染產生的學科。

1.2 綠色化學的重要性

化工工藝處理中，以往人們更多的是關注其經濟效益，但是對于化工低污染問題沒有引起重視，所以在化工快速發展中，向大氣、水體、土壤等排放了很多有毒有害物質，導致生態環境污染加重，甚至造成了一些不可逆轉的生態破壞問題，給人們的生存環境帶來了極大的危害，威脅人類自身的健康和生活質量。數據統計顯示，1993年，美國僅按照365種有毒物質排放估算，化學工業的排放量已經高達30億磅。所以，加工費用中，還需要進行廢物控制、處理和填埋等，需要開展環保監測，確定化工排放物質達標后排放到自然中，還增加了一些事故責任賠償費用，導致生產成本不斷增加。我國因為化學品銷售帶來的環保費用成本逐年增加，可見，基于環保、經濟以及社會層面來看，化學工作在發展中需要承擔的有毒有害物質的處理費用會降低其生產效益，從源頭研究減少和消除污染的綠色化學十分必要。總體來看，綠色化學是目前國內外企業、政府、學術研究等工作中的重要內容之一。我國的生態環境污染問題也比較突出，近年來，因為生態環境問題導致的生產發展問題也越來越多，所以需要積極探索綠色化學的發展路徑。當然，我國在發展研究綠色化學方面的經驗還是比較少的，相對國外有一定的不足，相關研究和技術開發還處在探索階段，我國實現綠色化學的目標依然任重而道遠。

1.3 綠色化學研究的內容

綠色化學是相對于傳統化學而言的，是對于傳統化學思維方式的一種更新和挑戰，所以，綠色化學研究也應該從反應原料、條件、轉化方式等方面進行，要在傳統化學反應基礎上，研究環境友好型、資源節約型的化學反應方案，這種方案設計中，要體現以下幾點設計原則。

（1）堅持使用無毒無害物質作為化學反應原材料。

（2）堅持利用可再生資源替代一次能源資源。

（3）加緊新型催化劑開發研究。

（4）不同反應介質研究。

（5）尋找新的轉化方式。

（6）設計對人類健康以及生態環境安全有益的化學產品。

1.4 綠色化學工程發展趨勢顯著

目前，我國的科學技術研發進程不斷加速，也推動了社會化學生產的加速進行，但是化工發展的同時帶來的環境污染問題也備受關注，人們對于工業的綠色、環保、低碳發展要求不斷提升，化工生產需要更多地使用無害材料，整體生產加工流程的無害化排放是確保化工生產順利開展的重要基礎，也是降低環境污染的必然要求。化學工程在發展中，必須要解決排放到空氣和水中低污染物合理化處理，借助化學反應來對于其中的污染物進行去除，削弱其毒性。基于生態環境保護的需要，針對各個地區的化工企業都有相應的環境保護要求，化工環保的重視度不斷提升，需要在綠色生產前提下不斷加速化學工程發展，對于化工生產的過程進行監督，落實專門的負責人，制定責任追究制度等，這對于促進化學工程的有效開展，做好環境保護工作都至關重要。未來社會發展中，這種綠色化學工程的發展趨勢將更為明顯，相關化學工程在發展中，只有不斷提升自身的環保生產和低碳發展水平，才有可能在激烈的競爭中生存下來。這是堅持可持續發展戰略的基本要求，也是化學行業實現自身穩步發展的需要。

2 綠色化學在有機合成中的應用

2.1 選擇無毒無害物質作為原材料實現有機合成

在綠色化學理念和技術指導下，進行新時期的化工生產，第一步就是要做好化工原材料的選擇，確保預期的生態環保目標能夠實現，就需要使用綠色環保材料作為化學反應原材料，盡可能選擇無毒無害的物質作為原材料，這些材料必須是對環境不會產生污染或者是產生極少污染的。有機化學合成反應類型以及實際的工藝過程受到化學原料影響較大，綠色化學反應原料使用是防止化工生產對環境產生無害的重要基礎和保障。如果化學原材料本身具有一定的毒性和危害性，在實驗中或者是產品使用中必然存在一定的安全隱患。

傳統的化工生產中，進行有機合成，使用的多為不可再生礦物資源，這樣會導致一定的資源浪費，不適應當前資源短缺的社會發展需要。所以，在進行化學原材料的選擇中，應該盡可能選擇可再生資源，這樣可以減少資源浪費，也能夠降低有機合成物生產成本。如在進行芳香胺合成中，以往選擇的化學反應原材料是氯代芳烴，這類物質的長期吸入，會讓人體的健康受損，對于生產人員身體健康會產生一定威脅，所以，可以使用芳烴替代這種有害物質。

2.2 開發新型綠色催化劑實現有機合成

在多數化學合成反應中，都需要用到催化劑，這類物質添加能夠讓化學反應速度加快，促進化學反應在既定時間內達到理想效果。傳統化學生產中，相關企業使用的催化劑多為液體的酸和堿，這類催化劑價格不高，容易獲取，且使用中具有很好的催化性能。但是與此同時，這些催化劑的缺陷也是明顯的，使用這類催化劑，會對實驗和合成設備產生一定的腐蝕，對于環境也會產生一定的污染，可能會導致不良副反應出現，在合成后也會產生一定的殘留物質，這些物質處理起來并不容易。綠色化學發展中，在有機合成生產上，可以開發一些新型的、綠色的、無污染的催化劑，改變酸堿催化劑對于環境可能造成的危害，防止對化學反應設備以及人體健康產生不利影響。目前在有機合成中應用的綠色新型無污染催化劑有分子篩催化劑、固體強酸、強堿催化劑等。

2.3 使用綠色溶劑實現有機合成

傳統化學合成反應中，一般會使用有機溶劑作為反應介質，有機溶劑的優勢是能夠將有機化合物溶解在反應試劑中。但是有機溶劑自身也存在一定缺陷，因為大多數有機溶劑本身是有毒的物質，在進行化學有機合成中，也會產生一定的殘留物質，這些物質也帶有毒性，一般很難回收再利用，排放到自然環境中會造成一定的污染。且一部分有機溶劑本身是存在安全威脅的，在使用其參與化學有機合成中可能會產生爆炸，這對于實驗者和生產者而言都是巨大的安全威脅，不容忽視。

在有機合成反應中，需要借助反應介質是肯定的，但是并不是一定需要使用溶劑，也可以使用水或者是超臨界流體替代溶劑，這樣可以避免使用有害有毒的有機溶劑，避免對生態環境產生危害，保護實驗者和生產者的人身安全；此外，使用替代溶劑的物質也可以避免使用有機溶劑產生的實驗廢物，這樣就無需對有機合成后的廢物進行處理，減輕了工作量。現階段，綠色溶劑主要有水、近臨界流體溶劑、超臨界流體溶劑等。但是更多的化學有機合成實驗中，都是使用水作為反應介質，這種溶劑使用的成本更低，更易獲取。

2.4 優化綠色有機合成物生產方式

相對于無機化學合成反應，有機化學合成反應后生成的產物對于環境可能會產生一定污染，一些農藥的使用不僅污染空氣，也會污染土壤，而使用綠色有機化學合成技術，就是要減少污染物排放，不斷降低對環境的污染程度。所以，要通過綠色無毒無害反應原料使用，綠色催化劑、綠色溶劑等使用，減少污染產生，實現化學反應過程的綠色無害化。在一些生產工藝和條件不完善的情況下，需要確保有機化學合成反應中使用可循環再生工藝，這樣可以確保生成的有機合成物質無毒無害，這樣也能夠有效降低污染物排放。

3 綠色化學在有機合成中的應用

隨著科技發展和技術研發，化學工程的傳統技術模式已經無法滿足當前的化學生產需要了，進行技術研究和創新十分必要。在化學工程發展中，需要有先進的科學技術基礎來支撐，為化學工程發展打造堅實平臺；另一方面，也需要有專業的化工技術人員，為化學工程發展提供源源不斷的動力支持，為相關科研項目提供智力支持，促進理論和實踐結合，確保生產流程、技術設備的先進性。此外，在化學工程領域，國外的相關技術也值得借鑒學習，重視對現有化學工程技術的創新發展，研究化工方向，是促進化學工程發展的必然要求。在加大科研創新力度的基礎上，相關化學工程企業要進一步優化自主管理、合理化建議和先進操作法等的管理工作，縮短審批流程，提高管理效率，以群眾性技術創新工作為抓手，充分發揮基層創新聯絡員的橋梁紐帶作用，組織員工積極參與。在生產實踐中，打造出一批以基層員工為主的職工創新團隊，形成協同創新的發展局面。要集中力量攻克現場技術難題，保障設備穩定運行、降低維修成本、創造知識產權，圍繞安全生產、成本改善、節能減排、質量管理，定期開展創新成果發布，實現多地、多領域、全方位的科技成果共享，以創新促發展，推動化學工程發展綜合效益實現，確保化學行業的可持續發展目標實現。

隨著人們的生態環境保護理念不斷深化，新時期化學工業發展也需要保持與時俱進，綠色化學是化學工業發展的必然趨勢，所以要加強科技創新，發展循環經濟，加快“兩化”融合，優化人才梯隊，研發生態產品，實施全球化戰略，積極建設成為資源節約型、環境友好型、本質安全型的綠色企業。政府應嚴格控制不能達標排污企業，取締、淘汰低小散及高能耗企業，借鑒國外合理的環保政策；由政府牽線搭橋，積極推動企業走出去，尋求合作機遇，在合作中把潛在資源變為現實資源，推動企業升級新突破。

4 結束語

有機合成是現代工業生產的重要方式之一，傳統化學工業發展中，往往忽視了對生態環境的保護和對資源的節約，相關工作開展中存在一定問題，不符合可持續發展戰略要求。新時期，要實現化學工業可持續發展，就需要轉變觀念和技術方法，綠色化學是化學工業發展的必然趨勢，在有機合成中應用綠色化學技術，主要是通過綠色無毒無害反應原料使用，綠色催化劑、綠色溶劑等使用，減少污染產生，實現化學反應過程的綠色無害化。目前綠色化學工藝和技術在我國化工企業中的應用還沒有得到有效推廣，其中還存在一定的問題，如綠色化學發展成本高等，對此，需要進一步加大技術研發，促進技術應用成本不斷降低，加速綠色化學在有機合成中的應用推廣。這是現階段化學工業發展的基本趨勢，也是化學工業新時期轉型發展的必然要求，需要把握技術發展優勢，促進綠色化學發展綜合效益實現。