在传统的专用化学品合成中,使用的反应介质、分离和配方中使用的熔剂,绝大部分是挥发性的有机溶剂。这些有机溶剂在使用过程中有的会引起地面的形成,有的会造成污染,严重破坏生态不境,限制这类溶剂的使用是绿色化学重要的研究方向。开发与应用对人和环境无毒、无危险性的原材料和转化反应的试剂是绿色化学的重要环节。化学反应方式许多专用化学品的合成往往涉及多步骤的分离反应,改变化学合成的方式无疑是绿色的重要组成部分。采用近年来发展起来的一釜多步串联反应和釜多组分反应就是一类绿色化学反应方式。反应条件从绿色化学的观点出发,改善反应条件应从改变溶剂和合理使用催化剂两方面着手。
解决的办法有采用无溶剂化反应、以水为溶剂及以超临界流体(scf)为溶剂等。无溶剂化反应可在固态或液态(熔融状态或常态)进行,没有废弃物产生,甲基丙烯酸酯的本体聚合就不无溶剂的聚合的工业化过程的重要例子。以水为溶剂的优点是,来源最为丰富、无毒、价廉、使用安全、不危害环境,但不能忽略可能产生大量污水的问题。用超临界流体作溶剂,特别是采用超临界二氧化碳流体作溶剂是目前最为活跃的研究课题。超临界流体是指处于超临界温度及超临界压力下的流体,是一种介于气态与液态之间的流体状态,其密度接近于液体,而粘度接近气体,因而既具有常规液体态溶剂的溶解度,又具有很高的传质速度和很大的可压缩性。流体的密度、溶剂的溶解度和粘度等性能均可由压力和温度的变化来调节。其中,超临界二氧化碳流体以其临界压力和温度适中、来源广泛、价廉无毒等优点而得到广泛应用。最近,burk等人以超临界二氧化碳流体为溶剂提高催化不对称氢化反应的对映选择性就是一种绿色化学合成的方式。
采用各种形式的化学催化和生物催化是实现原子经济性反应的重要途径。应用催化方法还可实现普通方法不能进行的反应,缩短合成步骤。但是,许多传统的酸、碱催化剂会严重腐蚀设备,危害人身健康及社会安全,产生的废渣不废液给环境带来严重的污染(如无水三氯化铝催化剂在生产lt酰化产物的同时会带来3t对环境有害的酸性富铝废弃物和蒸气),所以,开发绿色催化剂或环境友好催化剂也是绿色化不研究的热点之一。比较成功的例子是,在合成药物中间体对一氯二苯甲酮的傅氏酰化反应中,以e—virocatsepzg取代传统的al鄄cl3,催化剂用量减少到原来的1/10,废物hcl的排放量减少了3/4,而产率达到70%。
剂追求绿色化
从可持续发展战略出发,根本绿色化学的概念,绿色化无疑是21世纪水处理剂发展的中心战略。水处理剂的绿色化,水处理剂生产用原材料和转化试剂的绿色化,水处理剂生产反应方式的绿色化,水处理剂生产反应条件的绿色化已经成为自然科学的学科前沿和重点研究开发方向。