基于绿色化学理念的有机合成化学发展

基于绿色化学理念的有机合成化学发展

刘晓非

(呼伦贝尔学院，内蒙古呼伦贝尔市，021008）

摘要：有机合成化学在现代社会的发展中起着重要作用，尤其是在合成材料的研发与应用、化合物的发现与研究、农药的设计等方面，不仅为人们降低了疾病所带来的痛苦，也是人们的生活变得更加舒适、便利。但是，进入新世纪以来各种化学污染物对人类健康和全球环境的危害日益凸显。随着可持续发展战略的持续推进，绿色环保理念逐渐深入人心，人们对现代有机合成化学工业发展的要求越来越高，绿色化学的应用成为当前有机合成化学发展的必然趋势。绿色化学是一种注重降低或消除化学合成过程中对环境和人类健康的危害的化学方法。本文研究基于绿色化学理念的有机合成化学的发展，探索绿色化学理念在有机合成中的应用，为有机合成化学工业的发展提供借鉴和参考。

关键词：绿色化学；有机合成；催化反应

有机合成化学是研究有机物的结构和性质、合成与制备、功能和作用的一门学科。在过往的工业发展中，有机化学对环境造成了一定程度的污染。将绿色化学理念运用于有机合成过程中，改善有机合成技术，降低其对环境的污染程度是当前化学工业研究工作的重点。基于绿色化学理念的有机合成化学发展是指在有机化学合成领域中，遵循绿色化学的原则和方法，开发和应用更加环保、高效、可持续的合成方法和技术。例如，基于各种有害废弃物的产生，通过选择绿色的合成材料或提高资源的利用率，从源头上减少废弃物的产生；基于溶剂和溶剂替代物的研究，寻找更环保的反应介质；基于生物催化和酶催化的方法，利用天然酶催化合成有机物等。

一、绿色化学

（一）绿色化学的概念

绿色化学是以最大程度降低或消除对环境和人类健康的危害为目标，研究更加环保、有效的有机合成方法。它注重消耗较少的资源和能源、生成较少或无废弃物，提高化学合成过程的低毒性和高效性，同时强调使用可再生资源并降低对有限资源的依赖程度。绿色化学尊重自然环境，在化学合成和产品设计中，更关注其是否具备可持续性和环境友好性。绿色化学追求的目标是实现更安全、更环保、更经济、更可持续的化学品和过程。

（二）绿色化学的意义和价值

随着化工行业的快速发展，有毒有害物质在空气、水、土壤等的大量排放，所造成的污染也随之增加，并已造成不可逆转的问题，对环境造成破坏，对人类生活环境造成极大的损害，对人的健康和生活质量造成威胁[1]。在中国，与化学品销售有关的环保成本正在逐年增加。从环境、经济和社会的角度可以看出，化工厂在发展过程中要承担消除有毒有害物质的成本，会降低其生产效率，为了减少和消除污染，从一开始就要追求绿色化学。总的来说，绿色化学是当前国内外企业、政府和科研机构工作的重要内容。在中国，环境和污染问题也在不断恶化，近年来与环境和生态问题相关的生产和发展问题也越来越多，因此我们必须积极探索发展绿色化学的途径。当然，与其他国家相比，中国在绿色化学研究和发展方面的经验还比较有限，存在一些差距，相关科技发展还处于研究阶段，无关还没有实现绿色化学的目标，基于绿色化学的有机合成化工行业发展任重而道远。

（三）绿色化学理念的内容

在有机合成化学中，绿色化学的理念包括以下几个方面：一是原子经济性，优化合成路线，确保原料的利用率和产出物的纯度，减少废弃物的产生，降低资源消耗和污染物排放。二是高效能源的利用，传统的有机合成方式包括高压、高温等，会对人体和环境再来较大的危害。绿色化学使用低温、低压、低催化剂负荷等条件，减少能源的消耗和对环境的负荷。三是尽量做到无毒无害，设计和开发无毒或低毒的合成试剂，并减少或避免使用有毒物质[2]。四是实现废物减量化，传统的有机合成化学往往会产生大量的废弃物，给环境带来较大的负担，通过合成方法的优化和催化剂的设计，减少废弃物的产生，并有效地处理废弃物。五是实现可再生资源的利用，以往的合成原料多为天然气、石油等不可再生资源，绿色化学研究开发利用可再生资源的合成方法，减少对有限资源的依赖。

二、基于绿色化学理念的有机合成化学发展策略

（一）从原料选择的角度来说，采用无毒、无害的原材料

首先，采用无毒、无害或者低毒、低害的原料，替代毒性大、危害严重的原料。绿色有机合成首先需要考虑的是要做到合成原料的绿色化问题，这是从源头上解决化学污染问题的重要手段[3]。在化学反应过程中，将初始原料替换为对人类健康和环境污染较小的物质，可以使化学合成反应过程更加安全。从目前的化工生产来看，盐酸、氢氰酸等危险性较高、有毒性的物质仍然在大量使用，这不仅造成环境的污染和恶化，也严重威胁着人们的生命健康。因此，必须要加大对环境无害、无毒的新型原料的研究力度。其次，尽量使用再生资源或产业废弃物替代原生资源。据研究显示，通过对产品进行再制造不仅可节省70%-98%的新材料使用，还可减少79%—99%的碳排放。提高资源的利用率和再生资源的利用程度，是实现经济社会可持续发展的重要保障。

（二）从生产过程中使用剂的选择来说，采用无毒、无害的溶剂

化工生产过程中造成污染问题的来源不仅是原料，也来自大量溶剂的使用。在有机合成过程中，最常使用的反应介质是有机溶剂，而且随着化工业和农业的迅速发展，有机溶剂的使用逐渐增多。虽然有机溶剂的使用可以提高化合物的溶解度，提高生产效率，但是同时有机溶剂也有巨大的毒性，且难以回收利用而对环境造成极大的负担。要解决有机溶剂使用所带来的问题，需要研究使用其他无毒无害的溶剂用于化工生产[4]。可以选择水作为溶剂，水是自然界中含量最丰富的溶剂，具有无毒、无害、无污染等优势，与现代绿色化学的理念高度契合。用水作为有机反应溶剂，一方面，水本身可以电离出大量的H+和OH-，对某些有机物质可以起到酸碱催化作用；另一方面，虽然在水中的大量有机物的溶解度都比较小，但反应冷却到室温时，可以析出反应产物或使其分层，使后续的处理过程相对简便。因此，化工行业需要加大对水相反应的研究，进一步揭示水相有机反应的相关规律，为实现水相反应的工业化打下坚实的基础。

（三）从化学反应的辅助剂角度来说，采用无毒、无害的催化剂

基于绿色化学理念，选择无毒、高效的催化剂，不仅能够提高资源的利用率，减少废弃物的产生，促进生态环境的可持续发展。当前有研究显示，约90%以上的化工反应中需要使用催化剂来提高反应效率。传统的催化剂多为酸或碱，虽然这类催化剂价格低廉、催化性能较强，但是同时也有很大的缺陷，不仅具有强烈的腐蚀性，在使用过程中使机械设备产生一定的腐蚀而减少使用寿命；而且可能会在反应中产生不良反应，生成一些难以处理的残留物质，造成环境污染等问题[5]。因此，化工行业需要研究开发一些无毒无害的催化剂，来降低传统酸碱催化剂造成的危害。目前，应用较多的新型绿色催化剂包括固体超强酸催化剂、分子筛催化剂、杂多化合物催化剂等。

结语

人们应当清楚认识到有机化学是一把双刃剑，在提高人们生活质量的同时也造成了一些危害和污染，人们必须采取措施来解决相关问题。实现化工行业的可持续发展，将绿色化学理念融入有机合成中至关重要，这不仅是现代化工行业发展的总体趋势，也是新时期化工行业实现绿色转型的必然要求。

参考文献

[1]仲惟.绿色化学在有机合成中的应用[J].化工设计通讯,2022,48(11):76-78.

[2]陈大来.绿色化学在有机合成中的应用[J].广东化工,2019,46(16):97+96.

[3]王哲,陈渭园.精细化工实验改革之路——引入绿色化学理论与有机合成技术[J].化工管理,2014(06):98.

[4]陈倩.浅谈绿色化学与有机合成[J].科技信息,2013(06):178-179.

[5]刘洋,曾庆乐,唐红艳等.绿色化学试剂过氧化氢在有机合成中的应用研究进展[J].有机化学,2011,31(07):986-996.

 第一作者简介：刘晓非（1982.7-）内蒙古呼伦贝尔市人，学历：本科职称：实验师，专业研究方向：有机化学专业有机合成方向