有機(jī)化學(xué)化工中綠色化學(xué)的應(yīng)用探析

王斌

摘 要：隨著我國社會(huì)水平的提高，工業(yè)建設(shè)的發(fā)展，人們對(duì)于環(huán)境的保護(hù)意識(shí)也越來越強(qiáng)。在化工企業(yè)的日常生產(chǎn)中，經(jīng)常會(huì)由于各類化工垃圾的排放而對(duì)環(huán)境造成極大的污染。而綠色化學(xué)就是針對(duì)此種情況而生的一種從源頭解決化工污染問題的新理念，同時(shí)還能夠在保護(hù)環(huán)境的同時(shí)使企業(yè)有效減少生產(chǎn)升本，獲取更多的經(jīng)濟(jì)利益。在本文中，將就有機(jī)化學(xué)化工中綠色化學(xué)的應(yīng)用進(jìn)行一定的探析。

關(guān)鍵詞：有機(jī)化學(xué)化工；綠色化學(xué)；應(yīng)用探析

1 引言

化學(xué)是現(xiàn)今人們生活中必不可少的重要學(xué)科，其產(chǎn)生的各項(xiàng)發(fā)明以及用品都為人們的生活作出了很大的貢獻(xiàn)。而就在化學(xué)為人們帶來便利的同時(shí)，其在生產(chǎn)過程中排放的有害物質(zhì)以及化學(xué)廢品也對(duì)我國自然環(huán)境以及人民健康都帶來了嚴(yán)重的隱患。而就在這種嚴(yán)峻的形式中，綠色化學(xué)的概念出現(xiàn)在了人們的面前，其能夠在正常發(fā)揮化學(xué)自身作用的同時(shí)將化學(xué)對(duì)于人身以及環(huán)境所造成的威脅降至最低。正是由于綠色化學(xué)的這種全新理念以及巨大潛力，也使得其成為了我國目前的熱點(diǎn)之一。

2 綠色化學(xué)的概念

綠色化學(xué)，也可以稱為環(huán)境無害化學(xué)，其存在的意義就是在設(shè)計(jì)生產(chǎn)化學(xué)用品的過程中避免對(duì)環(huán)境造成危害，并保證設(shè)計(jì)出的化學(xué)產(chǎn)品無論是在經(jīng)濟(jì)上還是技術(shù)上都可以實(shí)施的一個(gè)過程，其具體分為對(duì)于化學(xué)物質(zhì)的合成、催化、檢測等等環(huán)節(jié)。近年來，世界各方對(duì)于綠色化學(xué)都作出了一定的研究，并以綠色化學(xué)原料、綠色溶劑、綠色催化劑等方面積極開展綠色化學(xué)的研究。

3 綠色化學(xué)在有機(jī)化工中的應(yīng)用

在對(duì)綠色化學(xué)概念具有一定的了解后可以知道，如果想真正的使一個(gè)有機(jī)化學(xué)合成都實(shí)現(xiàn)綠色化，其同許多方面以及因素間都會(huì)存在很大的聯(lián)系。在有機(jī)化學(xué)合成過程中，首先需要研究的就是所使用的化工原料是否能夠更加綠色，而當(dāng)對(duì)化學(xué)原料確定之后，則應(yīng)當(dāng)對(duì)以往的反應(yīng)流程進(jìn)行細(xì)致的觀察分析，研究生產(chǎn)流程是否合理、是否還存在更為綠色、環(huán)保的生產(chǎn)流程。而在這個(gè)過程中，對(duì)于在化工反應(yīng)中所必須用到的催化劑以及溶劑等方面因素也應(yīng)當(dāng)盡可能的保持其綠色化，從而保障化工反應(yīng)的“全綠色”化進(jìn)展。

3.1 綠色原料

在實(shí)現(xiàn)綠色化學(xué)的過程中，首先需要面對(duì)的問題就是原料的綠色化，其也正是我們實(shí)現(xiàn)綠色有機(jī)合成的基礎(chǔ)。比如在我國的有機(jī)化工合成中，所使用的生產(chǎn)原料通常都是石油化工原料，而將其有效的替換為綠色生物原料，則是在綠色化學(xué)理念中的重要方式，也是對(duì)我國環(huán)境起到保護(hù)作用的重要途徑。對(duì)于生物原料而言，其主要由纖維素以及淀粉兩大部分所組成，其中，淀粉在化學(xué)反應(yīng)中較為容易轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟?，而纖維素則能夠在木質(zhì)素以及結(jié)晶的作用下，通過纖維素酶來將其以一種間接的方式轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟?。而?dāng)我們獲得葡萄糖之后，則能夠以其作為原料，通過相應(yīng)酶的作用獲得己二酸，從而通過這種方式代替以往利用笨獲得己二酸的方式。因?yàn)槲覀冎?，笨是一種對(duì)人體有害的物質(zhì)，有很大的致癌幾率，所以在技術(shù)以及經(jīng)濟(jì)的保證下，在有機(jī)合成的過程中實(shí)現(xiàn)使用原料的去笨化，則能夠起到起到很好的保護(hù)環(huán)境以及保護(hù)人類健康的作用，也正是我國開展綠色化學(xué)的一個(gè)重要目標(biāo)。

3.2 綠色催化劑

在綠色化學(xué)中，要求在化學(xué)反應(yīng)中應(yīng)當(dāng)具有高效的反應(yīng)速度，并且當(dāng)化學(xué)反應(yīng)完畢后應(yīng)當(dāng)?shù)玫奖M可能少的副產(chǎn)物，從而最終實(shí)現(xiàn)少排放甚至零排放，并以此作為現(xiàn)今社會(huì)提倡的原子經(jīng)濟(jì)特征。而同傳統(tǒng)的化學(xué)反應(yīng)相比，這種具有高效、多選擇性的催化方式也能夠很好的符合我國開展綠色化學(xué)的需求。而在其中，原子經(jīng)濟(jì)則是我國開展綠色化學(xué)的一個(gè)核心理念，其主要強(qiáng)調(diào)的是在化學(xué)反應(yīng)過程中，應(yīng)當(dāng)將所有參與到反應(yīng)中的原子都能夠出現(xiàn)在反應(yīng)物中，并在反應(yīng)的過程中不會(huì)出現(xiàn)廢棄物，而部分常見反應(yīng)如加成反應(yīng)、重排反應(yīng)以及化合反應(yīng)等都屬于原子經(jīng)濟(jì)性反應(yīng)。

3.2.1 催化不對(duì)稱

在有機(jī)合成反應(yīng)中，催化不對(duì)稱合成也是一種行之有效的合成方式，而這種催化不對(duì)稱方式也在我國成為了一個(gè)人們廣泛研究的特點(diǎn)。通過不對(duì)稱催化方式的應(yīng)用，不僅能夠在反應(yīng)的過程中獲得一些在其它精細(xì)化工以及農(nóng)藥領(lǐng)域中所需求的中間物品，還能夠在反應(yīng)的過程中獲得對(duì)環(huán)境、人類友好的綠色合成技術(shù)，例如我們經(jīng)常開展的氫酯化反應(yīng)、酶催化以及氫硅烷化反應(yīng)等都屬于催化不對(duì)稱反應(yīng)。

3.2.2 新型催化反應(yīng)

目前，堿和液體酸是我國在進(jìn)行有機(jī)合成過程中經(jīng)常會(huì)使用到的催化劑類型，且這兩者都具備高催化效率以及低成本的優(yōu)點(diǎn)，受到了人們的廣泛應(yīng)用。而與此同時(shí)，這兩者在具備高效、低廉優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)卻存在著對(duì)設(shè)備高腐蝕性的缺點(diǎn)，使我們?cè)趯?duì)其使用過程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)較大的環(huán)境污染，且其在反應(yīng)的過程中經(jīng)常會(huì)伴隨大量的副反應(yīng)，使我們?cè)谕瓿晒ぷ骱蠼?jīng)常會(huì)出現(xiàn)問題難以處理、副反應(yīng)繁雜等問題。而為了使這種缺點(diǎn)得到良好的克服，就需要我們應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)綠色催化劑的研究力度。目前，我國在這方面已經(jīng)具備了一定的成果，并獲得了分子篩催化劑以及相轉(zhuǎn)移催化劑等綠色催化劑，并且都具有高效、無害的特點(diǎn)，具有很高的實(shí)用價(jià)值。

3.3 綠色溶劑

3.3.1 水溶劑的應(yīng)用

在自然界中，水是一種最為基本、也是非常豐富的一種溶劑，并且具有無污染、無毒、成本低廉的優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)我們開展化學(xué)有機(jī)反應(yīng)時(shí)，當(dāng)實(shí)驗(yàn)環(huán)境保持在水中進(jìn)行會(huì)更加安全簡單，也不會(huì)存在像其它溶劑介質(zhì)具有易燃、易爆的安全威脅。在普通類型的有機(jī)合成過程中，我們可以大膽的將其中的去保護(hù)合成以及官能團(tuán)保護(hù)都適當(dāng)省略，從而更加簡化了合成的操作步驟，是一種非常理想的試驗(yàn)溶劑。同時(shí)，有機(jī)金屬反應(yīng)在有機(jī)合成中也是我國化學(xué)合成一個(gè)重要成果，有機(jī)銦試劑就是在這種情況中產(chǎn)生的一個(gè)較為成功的案例。這種試劑存在的最大特點(diǎn)就是當(dāng)碳水化合物形成相應(yīng)碳鍵時(shí)，其自身具備的官能團(tuán)不需要對(duì)其采取保護(hù)，而在一般合成過程中都會(huì)使用保護(hù)基，也城市為了獲得更好的選擇性，而如果僅僅通過一種方式或者沒有選擇性的方式來進(jìn)行，就只會(huì)平白的增加反應(yīng)步驟，并且的消耗更多原料、能量的同時(shí)增加了廢棄物的排放。

3.3.2 離子液體溶劑

所謂離子液體溶劑，就是指在溫度適宜以及溫度較低的情況下，處于液體的狀態(tài)的鹽可以由相關(guān)元素的無機(jī)陰離子以及有機(jī)陽離子這兩大部分組成。通常來說，其能夠適應(yīng)的溫度范圍非常廣，同時(shí)還具有制造成本地、溶解度強(qiáng)、能夠循環(huán)利用、易于回收的優(yōu)點(diǎn)，被化學(xué)界認(rèn)為是一種非常理想的溶劑，并在世界范圍的工業(yè)生產(chǎn)中獲得了廣泛的應(yīng)用。比如在以往溶劑環(huán)境中，我們通過芳烴以及烯烴來進(jìn)行烷基化反應(yīng)是不可能完成的，而在例子液體溶劑中，則能夠在適當(dāng)催化劑的作用之下保證此反應(yīng)在普通室溫中就能夠良好的發(fā)生，并且獲得較好的生產(chǎn)率。目前，部分反應(yīng)如氧化還原反應(yīng)、烯烴氫化反應(yīng)、偶聯(lián)反應(yīng)、 氫甲?；磻?yīng)以及酶促反應(yīng)都能夠在離子液體中順利的完成。而在水以及離子溶劑之外，部分物質(zhì)如超臨界流體也可以作為綠色溶劑使用，目前，臨界二氧化碳是人們研究較多的溶劑之一，其由于自身具有的安全性、無毒性而受到人們的廣泛關(guān)注，具有較好的研究意義。

4 結(jié)束語

總的來說，在我國目前號(hào)召可持續(xù)發(fā)展、綠色經(jīng)濟(jì)的背景下，開展綠色化學(xué)具有重要的意義。在上文中，我們對(duì)于綠色化學(xué)中重要的綠色材料、綠色溶劑以及綠色催化劑的應(yīng)用進(jìn)行了一定的分析與探討，需要我們?cè)趯?shí)際生產(chǎn)中進(jìn)一步掌握應(yīng)用方式，從而有效的推動(dòng)我國綠色化學(xué)發(fā)展的進(jìn)程。