綠色化學(xué)作為前沿交叉學(xué)科，不僅傳承化學(xué)的理論與方法，而且在觀念上創(chuàng)新發(fā)展，要求利用化學(xué)原理從源頭上消除污染，合理使用資源，開發(fā)環(huán)境友好的技術(shù)與清潔工藝，設(shè)計安全、可生物降解的產(chǎn)品，貢獻于可持續(xù)發(fā)展。本書以綠色化學(xué)前沿科學(xué)發(fā)展為基礎(chǔ)，圍繞綠色化學(xué)十二條原則，闡述了綠色化學(xué)的定義、基本原理，以實例分別介紹了綠色化學(xué)的內(nèi)涵、評估原則、原子經(jīng)濟性反應(yīng)設(shè)計、無毒無害的化學(xué)合成及發(fā)展趨勢等內(nèi)容。全書以綠色化學(xué)原理與評估方法為基礎(chǔ)，就如何設(shè)計綠色化學(xué)反應(yīng)展開論述，主要包含綠色化學(xué)手段、綠色化學(xué)的評估方法、基于綠色化學(xué)原理的環(huán)境友好合成技術(shù)、設(shè)計安全化學(xué)品原理、可再生資源的高效利用及工業(yè)實際應(yīng)用，層次清晰，集科學(xué)性、應(yīng)用性、時效性于一體。
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目錄
總序
前言
第1章 緒論 1
1.1 綠色化學(xué)的興起 1
1.1.1 化學(xué)在人類生活中的作用 1
1.1.2 環(huán)境運動的演變 2
1.2 綠色化學(xué)的研究意義 9
1.2.1 綠色化學(xué)定義 9
1.2.2 如何理解綠色化學(xué) 10
1.2.3 綠色化學(xué)評估——原子經(jīng)濟性和E因子 11
1.2.4 主要研究內(nèi)容 12
1.2.5 綠色化學(xué)的特點 18
1.2.6 綠色化學(xué)與傳統(tǒng)化學(xué)的區(qū)別 19
參考文獻 20
第2章 綠色化學(xué)十二條原則 22
2.1 引言 22
2.2 原子經(jīng)濟性與反應(yīng)選擇性 28
2.2.1 原子經(jīng)濟性的概念 28
2.2.2 提高反應(yīng)原子經(jīng)濟性的途徑 31
2.3 低毒化學(xué)合成方法 36
2.3.1 可再生原料或試劑的使用 36
2.3.2 綠色介質(zhì)使用 39
2.4 催化反應(yīng) 42
2.4.1 簡介 42
2.4.2 高效催化劑設(shè)計 44
2.4.3 催化劑的循環(huán)利用 45
2.5 溫和條件與能源使用效率 47
2.5.1 減少反應(yīng)能量輸入 47
2.5.2 提高能源使用效率 48
2.6 可生物降解產(chǎn)品設(shè)計 48
2.6.1 可生物降解產(chǎn)品設(shè)計基本原則 48
2.6.2 可降解產(chǎn)品取代傳統(tǒng)不易降解產(chǎn)品 49
2.7 避免不必要的衍生化過程 50
2.8 設(shè)計安全的化學(xué)過程 52
2.8.1 設(shè)計安全過程的一般原則 52
2.8.2 防止事故發(fā)生的安全化學(xué) 53
2.8.3 建立實時監(jiān)測技術(shù) 53
2.9 總結(jié)與展望 54
參考文獻 54
第3章 綠色化學(xué)手段與方法 59
3.1 非傳統(tǒng)反應(yīng)物 59
3.2 非傳統(tǒng)試劑 64
3.2.1 碳酸二甲酯 64
3.2.2 二氧化碳 66
3.2.3 有機電化學(xué)合成 69
3.2.4 光化學(xué)反應(yīng) 71
3.3 非傳統(tǒng)溶劑 73
3.3.1 水 73
3.3.2 超臨界二氧化碳 76
3.3.3 離子液體 79
3.3.4 聚乙二醇 81
3.3.5 無溶劑反應(yīng) 83
3.4 非傳統(tǒng)目標(biāo)分子 85
3.4.1 氟利昂替代品 85
3.4.2 綠色化學(xué)農(nóng)藥 86
3.4.3 其他綠色化學(xué)品 87
3.5 非傳統(tǒng)催化劑 88
3.5.1 固體酸堿催化劑 88
3.5.2 離子液體 91
3.5.3 生物催化 93
3.5.4 相轉(zhuǎn)移催化劑 94
3.6 在線分析化學(xué) 95
3.7 總結(jié)與展望 95
參考文獻 96
第4章 綠色化學(xué)的評估方法 106
4.1 評估化學(xué)的影響 106
4.1.1 綠色化學(xué)評估的重要性 106
4.1.2 評估化學(xué)的內(nèi)容和影響 107
4.1.3 評估化學(xué)方法的建立 109
4.1.4 綠色化學(xué)評估方案的設(shè)計 111
4.2 對人體與野生生物的毒性 113
4.2.1 對人體的毒性評估 113
4.2.2 對野生生物的毒性評估 115
4.3 對環(huán)境的影響 116
4.3.1 對全球和局部范圍的環(huán)境影響 116
4.3.2 對環(huán)境影響的評估參數(shù) 117
4.3.3 對環(huán)境影響的評估模型 120
4.3.4 環(huán)境影響標(biāo)準(zhǔn)化基準(zhǔn)和定量及定性評估策略 121
4.4 對原料的評估 125
4.4.1 原料資源的屬性 125
4.4.2 化學(xué)原料對生態(tài)環(huán)境和人類健康的影響 126
4.4.3 化學(xué)原料對經(jīng)濟效益和社會生活的影響 127
4.4.4 化學(xué)原料的定性選擇策略 129
4.4.5 原料資源可持續(xù)利用能力的定量評估方法 131
4.5 對化學(xué)反應(yīng)類型的評估 134
4.5.1 化學(xué)反應(yīng)類型及其評估方法 134
4.5.2 對化學(xué)反應(yīng)的整體評價 140
4.6 化工生產(chǎn)過程的綠色化評估 141
4.6.1 原子經(jīng)濟性 141
4.6.2 環(huán)境因子 143
4.6.3 環(huán)境商 143
4.6.4 環(huán)境負擔(dān)因子 144
4.6.5 生命周期評估 144
4.6.6 其他需要評估的因素 145
參考文獻 145
第5章 綠色合成技術(shù) 148
5.1 均相催化反應(yīng) 148
5.1.1 有機小分子催化 148
5.1.2 四氮鐵配合物催化 155
5.1.3 以可溶樹狀聚合物或高聚合物為載體的催化劑 158
5.2 固相酸堿催化的設(shè)計與應(yīng)用 162
5.2.1 固體酸堿催化劑的設(shè)計與種類 162
5.2.2 固體酸堿催化劑的應(yīng)用 164
5.3 生物酶催化技術(shù) 167
5.3.1 生物酶催化的種類和特點 167
5.3.2 生物酶催化原理 168
5.3.3 生物酶催化的反應(yīng)類型 169
5.4 超聲波與微波技術(shù) 175
5.4.1 超聲波技術(shù)的特點 175
5.4.2 超聲波技術(shù)在有機合成中的應(yīng)用 175
5.4.3 微波技術(shù)的特點 176
5.4.4 微波技術(shù)在有機合成中的應(yīng)用 177
5.4.5 超聲波與微波技術(shù)在有機合成中的應(yīng)用 178
5.5 環(huán)境友好的反應(yīng)介質(zhì)與分離試劑 179
5.5.1 二氧化碳體系 179
5.5.2 水體系 185
5.5.3 離子液體體系 188
5.5.4 聚乙二醇體系 190
5.5.5 微乳體系 193
5.5.6 氟體系 195
5.6 精準(zhǔn)有機合成反應(yīng) 197
5.6.1 原子經(jīng)濟性反應(yīng) 197
5.6.2 區(qū)域選擇性反應(yīng) 201
5.6.3 立體選擇性反應(yīng) 202
5.7 總結(jié)與展望 205
參考文獻 205
第6章 設(shè)計安全化學(xué)品原理 221
6.1 毒性作用機理分析 224
6.1.1 新陳代謝產(chǎn)生有毒代謝物 225
6.1.2 化學(xué)物質(zhì)產(chǎn)生毒性的機制 227
6.2 構(gòu)效關(guān)系 232
6.2.1 化學(xué)品作用的分子基礎(chǔ) 232
6.2.2 定量構(gòu)效關(guān)系 238
6.2.3 定量構(gòu)效關(guān)系應(yīng)用實例 242
6.3 毒性的調(diào)控 245
6.3.1 通過分子修飾減少吸收 245
6.3.2 化合物理化性質(zhì)與毒性關(guān)系 248
6.3.3 毒理學(xué)分析及相關(guān)分子設(shè)計 250
6.3.4 利用構(gòu)效關(guān)系設(shè)計安全的化學(xué)品 259
6.3.5 利用等電排置換設(shè)計更加安全的化學(xué)品 262
6.3.6 基于多方位信息選擇安全替代品 267
6.4 降低化學(xué)品對人類、環(huán)境和生態(tài)的危害 270
6.4.1 設(shè)計可降解化學(xué)品 270
6.4.2 降低化學(xué)品致癌性和致突變性 275
6.4.3 降低化學(xué)品生態(tài)毒性 279
6.5 輔助物質(zhì)的使用 285
6.5.1 輔助物質(zhì)的種類及毒性 285
6.5.2 降低輔助物質(zhì)毒性的策略 287
6.6 總結(jié)與展望 289
參考文獻 290
第7章 可再生資源的高效利用與可持續(xù)發(fā)展 301
7.1 綠色化學(xué)與可持續(xù)發(fā)展 301
7.1.1 綠色化學(xué)的概念及其基本原理 301
7.1.2 可持續(xù)發(fā)展的概念及其基本原則 301
7.2 可再生資源利用與環(huán)境影響 302
7.2.1 可再生資源的合理利用 303
7.2.2 可再生資源的利用與可能引發(fā)的環(huán)境問題 303
7.3 生物質(zhì)轉(zhuǎn)化利用 303
7.3.1 生物質(zhì)的定義和特點 303
7.3.2 生物質(zhì)的豐富多樣性及應(yīng)用 304
7.3.3 生物質(zhì)的能源地位 307
7.3.4 生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化利用技術(shù) 308
7.4 二氧化碳的利用 315
7.4.1 二氧化碳的分子結(jié)構(gòu)和物化性能 315
7.4.2 二氧化碳作為碳氧資源化學(xué)固定為小分子化合物 317
7.4.3 二氧化碳作為碳氧資源化學(xué)固定為高分子材料 332
7.4.4 二氧化碳作為碳氧資源化學(xué)固定為能源化學(xué)品 335
7.5 水資源的利用 341
7.5.1 電解水制氫 341
7.5.2 光電化學(xué)分解水制氫 343
7.5.3 光催化分解水制氫 343
7.5.4 熱化學(xué)循環(huán)制氫 344
7.5.5 光生物分解水制氫 345
7.6 太陽能利用 345
7.6.1 分解水制氫氣 346
7.6.2 光催化還原二氧化碳 346
7.6.3 污水凈化 347
7.7 可再生資源利用的展望 347
參考文獻 348
第8章 綠色化學(xué)應(yīng)用 353
8.1 綠色化學(xué)實例 353
8.1.1 綠色反應(yīng)原料 353
8.1.2 綠色化學(xué)品 357
8.1.3 綠色反應(yīng)條件 361
8.1.4 綠色合成路線 375
8.2 美國“總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎”簡介 378
參考文獻 390
第9章 綠色化學(xué)的發(fā)展趨勢 397
9.1 資源的可持續(xù)利用 397
9.1.1 傳統(tǒng)化石能源的清潔高效利用 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 設(shè)計環(huán)境友好的合成方法 407
9.2.1 發(fā)展高效合成方法 407
9.2.2 發(fā)展“精準(zhǔn)”化學(xué)合成方法 407
9.2.3 發(fā)展原子經(jīng)濟性反應(yīng) 407
9.2.4 發(fā)展綠色合成技術(shù) 408
9.2.5 發(fā)展經(jīng)濟可行的合成反應(yīng) 409
9.3 綠色化學(xué)工藝的設(shè)計與應(yīng)用 410
9.4 綠色化學(xué)評價方法與應(yīng)用 412
參考文獻 414
中英文縮寫對照 416
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