提高原子經(jīng)濟性

提高原子經(jīng)濟性08應(yīng)化（一）班原子經(jīng)濟性的概念過去，化學(xué)家們關(guān)心的是化學(xué)反應(yīng)的高選擇性、高產(chǎn)率和速率，而常常忽視反應(yīng)物分子中原子的有效利用率問題。因此化工生產(chǎn)中總要產(chǎn)生大量的三廢物質(zhì)，給整個生態(tài)環(huán)境造成了非常嚴重的影響。

1991年，美國Stanford大學(xué)的B.M.Trost教授首次提出了反應(yīng)的“原子經(jīng)濟性”（AtomEconomy）的概念。他認為高效的化學(xué)反應(yīng)應(yīng)最大限度地利用原料分子的每一個原子，使之結(jié)合成目標產(chǎn)物。在一般的合成反應(yīng)中:A+B=C+D

主產(chǎn)物副產(chǎn)物反應(yīng)產(chǎn)生的副產(chǎn)物D往往是廢物,因此可成為環(huán)境的污染源。原子經(jīng)濟性反應(yīng):E+F=C沒有任何副產(chǎn)物生成。上述原子經(jīng)濟性概念可表述如下：化工生產(chǎn)上常用的產(chǎn)率或收率用下式表示：有機合成中常見反應(yīng)的原子經(jīng)濟性1、化合反應(yīng)2、

加成反應(yīng)

3、

重排反應(yīng)

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取代反應(yīng)

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消除反應(yīng)提高化學(xué)反應(yīng)原子經(jīng)濟性的途徑

1、

開發(fā)新型催化劑

例如：環(huán)氧丙烷的生產(chǎn)傳統(tǒng)方法——氯醇法2CH3-CH=CH2+2HClO

CH3-CHOH-CH2Cl+CH3-CHCl-CH2OHCH3-CHOH-CH2CL+CH3-CHCL-CH2OH+Ca(OH)2

缺點：原子利用率低，僅為31%；消耗大量的石灰和氯氣，設(shè)備腐蝕和環(huán)境污染嚴重

鈦硅分子篩（TS-1）催化氧化法

Ugine公司和Enichem公司開發(fā)了TS-1分子篩作催化劑的新工藝：新工藝的特點：a.反應(yīng)條件溫和。常壓，40-50℃。b.氧源安全易得（30%H2O2），轉(zhuǎn)化率高（以H2O2計算為93%）。c.選擇性高達97%以上，原子利用率76.3%。d.僅聯(lián)產(chǎn)水，是低能耗、無污染的綠色化工過程。e.不足之處是H2O2成本高。2、

簡化合成步驟

布洛芬，非類固醇消炎劑，具有止痛消腫的作用。原來的合成方法有六步，原料的原子利用率為40.03%。德國BHC公司發(fā)明了新方法，只需三步反應(yīng)，原子利用率提高到77.44%。該公司因此獲得1997年度美國“總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎”的變更合成路線獎。3、

采用新合成原料

甲基丙烯酸甲脂（簡稱MMA），一種重要的有機化工原料，其聚合物俗稱有機玻璃。其工業(yè)生產(chǎn)方法是1932年由英國帝國化學(xué)工業(yè)公司首先開發(fā)出來的丙酮-氰醇法。該法以丙酮、HCN、甲醇為原料，原子利用率為47%，因為使用劇毒的HCN和腐蝕性的硫酸，嚴重危害環(huán)境，屬于非環(huán)境友好的化學(xué)反應(yīng)。最近，Shell公司開發(fā)出了一種新工藝，以甲基乙炔、甲醇、一氧化碳為原料，二價鈀化合物