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第1章 绪论 1

1.1 绿色化学的兴起 1

1.1.1 化学在人类生活中的作用 1

1.1.2 环境运动的演变 2

1.2 绿色化学的研究意义 9

1.2.1 绿色化学定义 9

1.2.2 如何理解绿色化学 10

1.2.3 绿色化学评估——原子经济性和E因子 11

1.2.4 主要研究内容 12

1.2.5 绿色化学的特点 18

1.2.6 绿色化学与传统化学的区别 19

参考文献 20

第2章 绿色化学十二条原则 22

2.1 引言 22

2.2 原子经济性与反应选择性 28

2.2.1 原子经济性的概念 28

2.2.2 提高反应原子经济性的途径 31

2.3 低毒化学合成方法 36

2.3.1 可再生原料或试剂的使用 36

2.3.2 绿色介质使用 39

2.4 催化反应 42

2.4.1 简介 42

2.4.2 高效催化剂设计 44

2.4.3 催化剂的循环利用 45

2.5 温和条件与能源使用效率 47

2.5.1 减少反应能量输入 47

2.5.2 提高能源使用效率 48

2.6 可生物降解产品设计 48

2.6.1 可生物降解产品设计基本原则 48

2.6.2 可降解产品取代传统不易降解产品 49

2.7 避免不必要的衍生化过程 50

2.8 设计安全的化学过程 52

2.8.1 设计安全过程的一般原则 52

2.8.2 防止事故发生的安全化学 53

2.8.3 建立实时监测技术 53

2.9 总结与展望 54

参考文献 54

第3章 绿色化学手段与方法 59

3.1 非传统反应物 59

3.2 非传统试剂 64

3.2.1 碳酸二甲酯 64

3.2.2 二氧化碳 66

3.2.3 有机电化学合成 69

3.2.4 光化学反应 71

3.3 非传统溶剂 73

3.3.1 水 73

3.3.2 超临界二氧化碳 76

3.3.3 离子液体 79

3.3.4 聚乙二醇 81

3.3.5 无溶剂反应 83

3.4 非传统目标分子 85

3.4.1 氟利昂替代品 85

3.4.2 绿色化学农药 86

3.4.3 其他绿色化学品 87

3.5 非传统催化剂 88

3.5.1 固体酸碱催化剂 88

3.5.2 离子液体 91

3.5.3 生物催化 93

3.5.4 相转移催化剂 94

3.6 在线分析化学 95

3.7 总结与展望 95

参考文献 96

第4章 绿色化学的评估方法 106

4.1 评估化学的影响 106

4.1.1 绿色化学评估的重要性 106

4.1.2 评估化学的内容和影响 107

4.1.3 评估化学方法的建立 109

4.1.4 绿色化学评估方案的设计 111

4.2 对人体与野生生物的毒性 113

4.2.1 对人体的毒性评估 113

4.2.2 对野生生物的毒性评估 115

4.3 对环境的影响 116

4.3.1 对全球和局部范围的环境影响 116

4.3.2 对环境影响的评估参数 117

4.3.3 对环境影响的评估模型 120

4.3.4 环境影响标准化基准和定量及定性评估策略 121

4.4 对原料的评估 125

4.4.1 原料资源的属性 125

4.4.2 化学原料对生态环境和人类健康的影响 126

4.4.3 化学原料对经济效益和社会生活的影响 127

4.4.4 化学原料的定性选择策略 129

4.4.5 原料资源可持续利用能力的定量评估方法 131

4.5 对化学反应类型的评估 134

4.5.1 化学反应类型及其评估方法 134

4.5.2 对化学反应的整体评价 140

4.6 化工生产过程的绿色化评估 141

4.6.1 原子经济性 141

4.6.2 环境因子 143

4.6.3 环境商 143

4.6.4 环境负担因子 144

4.6.5 生命周期评估 144

4.6.6 其他需要评估的因素 145

参考文献 145

第5章 绿色合成技术 148

5.1 均相催化反应 148

5.1.1 有机小分子催化 148

5.1.2 四氮铁配合物催化 155

5.1.3 以可溶树状聚合物或高聚合物为载体的催化剂 158

5.2 固相酸碱催化的设计与应用 162

5.2.1 固体酸碱催化剂的设计与种类 162

5.2.2 固体酸碱催化剂的应用 164

5.3 生物酶催化技术 167

5.3.1 生物酶催化的种类和特点 167

5.3.2 生物酶催化原理 168

5.3.3 生物酶催化的反应类型 169

5.4 超声波与微波技术 175

5.4.1 超声波技术的特点 175

5.4.2 超声波技术在有机合成中的应用 175

5.4.3 微波技术的特点 176

5.4.4 微波技术在有机合成中的应用 177

5.4.5 超声波与微波技术在有机合成中的应用 178

5.5 环境友好的反应介质与分离试剂 179

5.5.1 二氧化碳体系 179

5.5.2 水体系 185

5.5.3 离子液体体系 188

5.5.4 聚乙二醇体系 190

5.5.5 微乳体系 193

5.5.6 氟体系 195

5.6 精准有机合成反应 197

5.6.1 原子经济性反应 197

5.6.2 区域选择性反应 201

5.6.3 立体选择性反应 202

5.7 总结与展望 205

参考文献 205

第6章 设计安全化学品原理 221

6.1 毒性作用机理分析 224

6.1.1 新陈代谢产生有毒代谢物 225

6.1.2 化学物质产生毒性的机制 227

6.2 构效关系 232

6.2.1 化学品作用的分子基础 232

6.2.2 定量构效关系 238

6.2.3 定量构效关系应用实例 242

6.3 毒性的调控 245

6.3.1 通过分子修饰减少吸收 245

6.3.2 化合物理化性质与毒性关系 248

6.3.3 毒理学分析及相关分子设计 250

6.3.4 利用构效关系设计安全的化学品 259

6.3.5 利用等电排置换设计更加安全的化学品 262

6.3.6 基于多方位信息选择安全替代品 267

6.4 降低化学品对人类、环境和生态的危害 270

6.4.1 设计可降解化学品 270

6.4.2 降低化学品致癌性和致突变性 275

6.4.3 降低化学品生态毒性 279

6.5 辅助物质的使用 285

6.5.1 辅助物质的种类及毒性 285

6.5.2 降低辅助物质毒性的策略 287

6.6 总结与展望 289

参考文献 290

第7章 可再生资源的高效利用与可持续发展 301

7.1 绿色化学与可持续发展 301

7.1.1 绿色化学的概念及其基本原理 301

7.1.2 可持续发展的概念及其基本原则 301

7.2 可再生资源利用与环境影响 302

7.2.1 可再生资源的合理利用 303

7.2.2 可再生资源的利用与可能引发的环境问题 303

7.3 生物质转化利用 303

7.3.1 生物质的定义和特点 303

7.3.2 生物质的丰富多样性及应用 304

7.3.3 生物质的能源地位 307

7.3.4 生物质能转化利用技术 308

7.4 二氧化碳的利用 315

7.4.1 二氧化碳的分子结构和物化性能 315

7.4.2 二氧化碳作为碳氧资源化学固定为小分子化合物 317

7.4.3 二氧化碳作为碳氧资源化学固定为高分子材料 332

7.4.4 二氧化碳作为碳氧资源化学固定为能源化学品 335

7.5 水资源的利用 341

7.5.1 电解水制氢 341

7.5.2 光电化学分解水制氢 343

7.5.3 光催化分解水制氢 343

7.5.4 热化学循环制氢 344

7.5.5 光生物分解水制氢 345

7.6 太阳能利用 345

7.6.1 分解水制氢气 346

7.6.2 光催化还原二氧化碳 346

7.6.3 污水净化 347

7.7 可再生资源利用的展望 347

参考文献 348

第8章 绿色化学应用 353

8.1 绿色化学实例 353

8.1.1 绿色反应原料 353

8.1.2 绿色化学品 357

8.1.3 绿色反应条件 361

8.1.4 绿色合成路线 375

8.2 美国“总统绿色化学挑战奖”简介 378

参考文献 390

第9章 绿色化学的发展趋势 397

9.1 资源的可持续利用 397

9.1.1 传统化石能源的清洁高效利用 397

9.1.2 可再生能源的高效利用 399

9.1.3 替代性和可再生原料的利用 401

9.2 设计环境友好的合成方法 407

9.2.1 发展高效合成方法 407

9.2.2 发展“精准”化学合成方法 407

9.2.3 发展原子经济性反应 407

9.2.4 发展绿色合成技术 408

9.2.5 发展经济可行的合成反应 409

9.3 绿色化学工艺的设计与应用 410

9.4 绿色化学评价方法与应用 412

参考文献 414

中英文缩写对照 416