绿色化学在有机合成中的应用

仲 惟

（三门峡职业技术学院，河南三门峡 472000）

1 绿色化学概述

1.1 绿色化学内涵

绿色化学也被称为无害化学、清洁化学等。绿色化学中“绿色”是区分其和传统化学的关键点，绿色化学强调通过化学技术和方法来降低或者消除对人类安全、健康、生态环境等产生危害的原料、催化剂、试剂、产物、副产物等的生产和使用。但是绿色化学和环境治理又不同，绿色化学的理想是避免使用有毒有害物质，减少或者是消除废物生产，无需处理废物等。所以，绿色化学是真正从源头上阻止污染产生的学科。

1.2 绿色化学的重要性

化工工艺处理中，以往人们更多的是关注其经济效益，但是对于化工低污染问题没有引起重视，所以在化工快速发展中，向大气、水体、土壤等排放了很多有毒有害物质，导致生态环境污染加重，甚至造成了一些不可逆转的生态破坏问题，给人们的生存环境带来了极大的危害，威胁人类自身的健康和生活质量。数据统计显示，1993年，美国仅按照365种有毒物质排放估算，化学工业的排放量已经高达30亿磅。所以，加工费用中，还需要进行废物控制、处理和填埋等，需要开展环保监测，确定化工排放物质达标后排放到自然中，还增加了一些事故责任赔偿费用，导致生产成本不断增加。我国因为化学品销售带来的环保费用成本逐年增加，可见，基于环保、经济以及社会层面来看，化学工作在发展中需要承担的有毒有害物质的处理费用会降低其生产效益，从源头研究减少和消除污染的绿色化学十分必要。总体来看，绿色化学是目前国内外企业、政府、学术研究等工作中的重要内容之一。我国的生态环境污染问题也比较突出，近年来，因为生态环境问题导致的生产发展问题也越来越多，所以需要积极探索绿色化学的发展路径。当然，我国在发展研究绿色化学方面的经验还是比较少的，相对国外有一定的不足，相关研究和技术开发还处在探索阶段，我国实现绿色化学的目标依然任重而道远。

1.3 绿色化学研究的内容

绿色化学是相对于传统化学而言的，是对于传统化学思维方式的一种更新和挑战，所以，绿色化学研究也应该从反应原料、条件、转化方式等方面进行，要在传统化学反应基础上，研究环境友好型、资源节约型的化学反应方案，这种方案设计中，要体现以下几点设计原则。

（1）坚持使用无毒无害物质作为化学反应原材料。

（2）坚持利用可再生资源替代一次能源资源。

（3）加紧新型催化剂开发研究。

（4）不同反应介质研究。

（5）寻找新的转化方式。

（6）设计对人类健康以及生态环境安全有益的化学产品。

1.4 绿色化学工程发展趋势显著

目前，我国的科学技术研发进程不断加速，也推动了社会化学生产的加速进行，但是化工发展的同时带来的环境污染问题也备受关注，人们对于工业的绿色、环保、低碳发展要求不断提升，化工生产需要更多地使用无害材料，整体生产加工流程的无害化排放是确保化工生产顺利开展的重要基础，也是降低环境污染的必然要求。化学工程在发展中，必须要解决排放到空气和水中低污染物合理化处理，借助化学反应来对于其中的污染物进行去除，削弱其毒性。基于生态环境保护的需要，针对各个地区的化工企业都有相应的环境保护要求，化工环保的重视度不断提升，需要在绿色生产前提下不断加速化学工程发展，对于化工生产的过程进行监督，落实专门的负责人，制定责任追究制度等，这对于促进化学工程的有效开展，做好环境保护工作都至关重要。未来社会发展中，这种绿色化学工程的发展趋势将更为明显，相关化学工程在发展中，只有不断提升自身的环保生产和低碳发展水平，才有可能在激烈的竞争中生存下来。这是坚持可持续发展战略的基本要求，也是化学行业实现自身稳步发展的需要。

2 绿色化学在有机合成中的应用

2.1 选择无毒无害物质作为原材料实现有机合成

在绿色化学理念和技术指导下，进行新时期的化工生产，第一步就是要做好化工原材料的选择，确保预期的生态环保目标能够实现，就需要使用绿色环保材料作为化学反应原材料，尽可能选择无毒无害的物质作为原材料，这些材料必须是对环境不会产生污染或者是产生极少污染的。有机化学合成反应类型以及实际的工艺过程受到化学原料影响较大，绿色化学反应原料使用是防止化工生产对环境产生无害的重要基础和保障。如果化学原材料本身具有一定的毒性和危害性，在实验中或者是产品使用中必然存在一定的安全隐患。

传统的化工生产中，进行有机合成，使用的多为不可再生矿物资源，这样会导致一定的资源浪费，不适应当前资源短缺的社会发展需要。所以，在进行化学原材料的选择中，应该尽可能选择可再生资源，这样可以减少资源浪费，也能够降低有机合成物生产成本。如在进行芳香胺合成中，以往选择的化学反应原材料是氯代芳烃，这类物质的长期吸入，会让人体的健康受损，对于生产人员身体健康会产生一定威胁，所以，可以使用芳烃替代这种有害物质。

2.2 开发新型绿色催化剂实现有机合成

在多数化学合成反应中，都需要用到催化剂，这类物质添加能够让化学反应速度加快，促进化学反应在既定时间内达到理想效果。传统化学生产中，相关企业使用的催化剂多为液体的酸和碱，这类催化剂价格不高，容易获取，且使用中具有很好的催化性能。但是与此同时，这些催化剂的缺陷也是明显的，使用这类催化剂，会对实验和合成设备产生一定的腐蚀，对于环境也会产生一定的污染，可能会导致不良副反应出现，在合成后也会产生一定的残留物质，这些物质处理起来并不容易。绿色化学发展中，在有机合成生产上，可以开发一些新型的、绿色的、无污染的催化剂，改变酸碱催化剂对于环境可能造成的危害，防止对化学反应设备以及人体健康产生不利影响。目前在有机合成中应用的绿色新型无污染催化剂有分子筛催化剂、固体强酸、强碱催化剂等。

2.3 使用绿色溶剂实现有机合成

传统化学合成反应中，一般会使用有机溶剂作为反应介质，有机溶剂的优势是能够将有机化合物溶解在反应试剂中。但是有机溶剂自身也存在一定缺陷，因为大多数有机溶剂本身是有毒的物质，在进行化学有机合成中，也会产生一定的残留物质，这些物质也带有毒性，一般很难回收再利用，排放到自然环境中会造成一定的污染。且一部分有机溶剂本身是存在安全威胁的，在使用其参与化学有机合成中可能会产生爆炸，这对于实验者和生产者而言都是巨大的安全威胁，不容忽视。

在有机合成反应中，需要借助反应介质是肯定的，但是并不是一定需要使用溶剂，也可以使用水或者是超临界流体替代溶剂，这样可以避免使用有害有毒的有机溶剂，避免对生态环境产生危害，保护实验者和生产者的人身安全；此外，使用替代溶剂的物质也可以避免使用有机溶剂产生的实验废物，这样就无需对有机合成后的废物进行处理，减轻了工作量。现阶段，绿色溶剂主要有水、近临界流体溶剂、超临界流体溶剂等。但是更多的化学有机合成实验中，都是使用水作为反应介质，这种溶剂使用的成本更低，更易获取。

2.4 优化绿色有机合成物生产方式

相对于无机化学合成反应，有机化学合成反应后生成的产物对于环境可能会产生一定污染，一些农药的使用不仅污染空气，也会污染土壤，而使用绿色有机化学合成技术，就是要减少污染物排放，不断降低对环境的污染程度。所以，要通过绿色无毒无害反应原料使用，绿色催化剂、绿色溶剂等使用，减少污染产生，实现化学反应过程的绿色无害化。在一些生产工艺和条件不完善的情况下，需要确保有机化学合成反应中使用可循环再生工艺，这样可以确保生成的有机合成物质无毒无害，这样也能够有效降低污染物排放。

3 绿色化学在有机合成中的应用

随着科技发展和技术研发，化学工程的传统技术模式已经无法满足当前的化学生产需要了，进行技术研究和创新十分必要。在化学工程发展中，需要有先进的科学技术基础来支撑，为化学工程发展打造坚实平台；另一方面，也需要有专业的化工技术人员，为化学工程发展提供源源不断的动力支持，为相关科研项目提供智力支持，促进理论和实践结合，确保生产流程、技术设备的先进性。此外，在化学工程领域，国外的相关技术也值得借鉴学习，重视对现有化学工程技术的创新发展，研究化工方向，是促进化学工程发展的必然要求。在加大科研创新力度的基础上，相关化学工程企业要进一步优化自主管理、合理化建议和先进操作法等的管理工作，缩短审批流程，提高管理效率，以群众性技术创新工作为抓手，充分发挥基层创新联络员的桥梁纽带作用，组织员工积极参与。在生产实践中，打造出一批以基层员工为主的职工创新团队，形成协同创新的发展局面。要集中力量攻克现场技术难题，保障设备稳定运行、降低维修成本、创造知识产权，围绕安全生产、成本改善、节能减排、质量管理，定期开展创新成果发布，实现多地、多领域、全方位的科技成果共享，以创新促发展，推动化学工程发展综合效益实现，确保化学行业的可持续发展目标实现。

随着人们的生态环境保护理念不断深化，新时期化学工业发展也需要保持与时俱进，绿色化学是化学工业发展的必然趋势，所以要加强科技创新，发展循环经济，加快“两化”融合，优化人才梯队，研发生态产品，实施全球化战略，积极建设成为资源节约型、环境友好型、本质安全型的绿色企业。政府应严格控制不能达标排污企业，取缔、淘汰低小散及高能耗企业，借鉴国外合理的环保政策；由政府牵线搭桥，积极推动企业走出去，寻求合作机遇，在合作中把潜在资源变为现实资源，推动企业升级新突破。

4 结束语

有机合成是现代工业生产的重要方式之一，传统化学工业发展中，往往忽视了对生态环境的保护和对资源的节约，相关工作开展中存在一定问题，不符合可持续发展战略要求。新时期，要实现化学工业可持续发展，就需要转变观念和技术方法，绿色化学是化学工业发展的必然趋势，在有机合成中应用绿色化学技术，主要是通过绿色无毒无害反应原料使用，绿色催化剂、绿色溶剂等使用，减少污染产生，实现化学反应过程的绿色无害化。目前绿色化学工艺和技术在我国化工企业中的应用还没有得到有效推广，其中还存在一定的问题，如绿色化学发展成本高等，对此，需要进一步加大技术研发，促进技术应用成本不断降低，加速绿色化学在有机合成中的应用推广。这是现阶段化学工业发展的基本趋势，也是化学工业新时期转型发展的必然要求，需要把握技术发展优势，促进绿色化学发展综合效益实现。