淺析綠色化學(xué)在有機(jī)化學(xué)化工中的應(yīng)用

李冬春

摘 要：近些年來，伴隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展進(jìn)步，工業(yè)行業(yè)領(lǐng)域規(guī)模逐漸擴(kuò)大，促使人們自身的環(huán)境保護(hù)意識(shí)得到提升?；て髽I(yè)在日常生產(chǎn)過程中，常常會(huì)排放各類不同的化工垃圾，進(jìn)而對(duì)自然環(huán)境造成不可挽回的污染。而綠色化學(xué)能夠從根源上有效解決化工企業(yè)對(duì)自然環(huán)境的污染。與此同時(shí)，在保護(hù)環(huán)境的基礎(chǔ)上降低企業(yè)的生產(chǎn)成本，保證企業(yè)獲得最大化的經(jīng)濟(jì)效益。鑒于此，本文主要針對(duì)綠色化學(xué)在有機(jī)化學(xué)化工中的應(yīng)用進(jìn)行深入的探討說明。

關(guān)鍵詞：綠色化學(xué);有機(jī);化學(xué)化工

0 引言

化學(xué)作為自然學(xué)科領(lǐng)域的重要組成部分，與人們?nèi)粘Ｉ钣兄懿豢煞值年P(guān)聯(lián)。但是，化學(xué)為人們生活提供便利快捷的同時(shí)，還會(huì)產(chǎn)生大量的有害物質(zhì)，對(duì)自然環(huán)境產(chǎn)生污染，甚至?xí)?duì)人類生存環(huán)境和身體健康構(gòu)成嚴(yán)重威脅。面臨日益嚴(yán)峻的環(huán)境污染問題，促使綠色化學(xué)應(yīng)運(yùn)而生，并且在化學(xué)化工行業(yè)領(lǐng)域得到廣泛運(yùn)用，從而將化學(xué)對(duì)人類產(chǎn)生的危害降到最低。由此可見，綠色化學(xué)在未來發(fā)展道路上具有廣闊的發(fā)展空間，因此，需要對(duì)綠色化學(xué)在有機(jī)化學(xué)化工中的應(yīng)用加強(qiáng)深入研究。

1 綠色化學(xué)的基本含義

近年來，綠色化學(xué)備受社會(huì)和人們的關(guān)注，并且得到一致認(rèn)可。所謂的綠色化學(xué)，其實(shí)主要是指一種對(duì)環(huán)境無害且在化學(xué)化工應(yīng)用過程中對(duì)環(huán)境造成污染最小的一種化學(xué)。換言之，化學(xué)化工生產(chǎn)體系在實(shí)際運(yùn)行過程中，需要堅(jiān)持綠色環(huán)保管理原則，環(huán)保型產(chǎn)品研發(fā)要緊緊圍繞無危害、無污染、無影響力進(jìn)行研制，促使化工產(chǎn)品設(shè)計(jì)效果得到有效提升，進(jìn)而為技術(shù)層面和經(jīng)基層面監(jiān)管奠定良好基礎(chǔ)，從而真正提升管理工作效率。由此可見，在有機(jī)化學(xué)化工過程中應(yīng)用綠色化學(xué)，必須嚴(yán)格按照合成化學(xué)物質(zhì)、催化以及檢測(cè)等多項(xiàng)項(xiàng)目流程進(jìn)行產(chǎn)品處理，對(duì)此，每道工序需要加大監(jiān)督和管理力度，做到具體問題具體分析，貫徹落實(shí)相關(guān)工作內(nèi)容。

2 綠色化學(xué)在有機(jī)化學(xué)化工中的應(yīng)用

為了確保綠色化學(xué)發(fā)展目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)，需要根據(jù)有機(jī)化學(xué)領(lǐng)域發(fā)展的實(shí)際情況，貫徹落實(shí)生態(tài)化理念以及應(yīng)用機(jī)制?，F(xiàn)階段，化學(xué)領(lǐng)域主要使用綠色化學(xué)原料、綠色催化劑以及綠色溶劑等，這樣不僅能夠有效提升有機(jī)化學(xué)化工研究工作的工作水平，還可以大大提升整體應(yīng)用的效率。

2.1 綠色原料

在真正實(shí)現(xiàn)綠色化學(xué)的整個(gè)過程中，需要對(duì)生產(chǎn)原料的綠色化問題進(jìn)行綜合考慮，從而為綠色有機(jī)合成發(fā)展奠定良好基礎(chǔ)。例如，我國(guó)在有機(jī)化學(xué)化工合成過程中，主要使用石油化工原料進(jìn)行生產(chǎn)，如果使用綠色生物原料代替石油化工原料，則是對(duì)綠色化學(xué)理念的充分體現(xiàn)，同時(shí)能夠?yàn)槲覈?guó)自然環(huán)境提供有效的保護(hù)屏障。通常情況下，生物原料主要是指纖維素和淀粉結(jié)合而成的一種新型生產(chǎn)原料，而淀粉在化學(xué)反應(yīng)過程中極易轉(zhuǎn)變成葡萄糖，纖維素在木質(zhì)素以及結(jié)晶的影響下，憑借纖維素酶轉(zhuǎn)變成葡萄糖。在化學(xué)化工過程中一旦獲得葡萄糖，可以直接將其作為原料，并且在相應(yīng)酶的作用下，獲得相應(yīng)的已二酸，以此取代利用苯獲得已二酸的方式。由于苯這種物質(zhì)危害人們的身體健康，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致人們致癌。因此，在科學(xué)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)條件允許的情況下，在有機(jī)化學(xué)化工合成的整個(gè)過程中，使用原料的去苯化，不僅能夠保護(hù)自然環(huán)境，還可以保證人類的生命安全，是綠色化學(xué)大力開展的重要目標(biāo)。

2.2 綠色催化劑

綠色化學(xué)在化學(xué)反應(yīng)的整個(gè)過程中，要求反應(yīng)速度快，并且化學(xué)反應(yīng)完成之后所產(chǎn)生的副產(chǎn)物最小化，從而真正實(shí)現(xiàn)化學(xué)化工排放量降低，甚至達(dá)到零排放。綠色化學(xué)與傳統(tǒng)的化學(xué)反應(yīng)對(duì)比而言，由于綠化化學(xué)本身具有高效且選擇性多樣的催化方式，與我國(guó)開展綠色化學(xué)的實(shí)際需求相符合。與此同時(shí)，原子經(jīng)濟(jì)作為綠色化學(xué)快速發(fā)展的核心內(nèi)容，要求在化學(xué)反應(yīng)的整個(gè)過程中，對(duì)于參與反應(yīng)中的全部原子都要出現(xiàn)在反應(yīng)物中。另外，在反應(yīng)過程中，不會(huì)出現(xiàn)廢棄物。加成反應(yīng)、重排反應(yīng)、化合反應(yīng)等部分常見的反應(yīng)均屬于原子經(jīng)濟(jì)性反應(yīng)的一種。

2.2.1 催化不對(duì)稱

催化不對(duì)稱合成作為有機(jī)化學(xué)化工合成反應(yīng)中的重要合成方式之一，起著至關(guān)重要的作用，并且催化不對(duì)稱合成方式得到社會(huì)大眾的廣泛關(guān)注，對(duì)其加大研究開發(fā)力度。在有機(jī)化學(xué)化工反應(yīng)過程中合理運(yùn)用不對(duì)稱催化方式，既可以從反應(yīng)過程中獲得農(nóng)藥領(lǐng)域中所需求的中間物品以及一些其他精細(xì)化工，還可以在反應(yīng)的整個(gè)過程中，獲得綠色合成技術(shù)，進(jìn)而對(duì)自然環(huán)境和人類生活提供保護(hù)。比如，氫酯化反應(yīng)、酶催化反應(yīng)、氫硅烷反應(yīng)等諸多反應(yīng)均屬于催化不對(duì)稱反應(yīng)。

2.2.2 新型催化反應(yīng)

現(xiàn)階段，我國(guó)在進(jìn)行有機(jī)化學(xué)化工的整個(gè)過程中，主要使用堿和液體酸兩種催化劑類型進(jìn)行有機(jī)合成，這兩種催化劑類型本身具有催化效率高且經(jīng)濟(jì)成本低的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)。但是，堿和液體酸除了本身具有的高效和物美價(jià)廉的優(yōu)勢(shì)之外，在反應(yīng)過程中會(huì)對(duì)設(shè)備造成腐蝕損壞，不僅如此，堿和液體酸兩種催化劑在使用過程中還會(huì)對(duì)自然環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重的污染，在反應(yīng)過程中往往會(huì)發(fā)生一些副反應(yīng)，造成工作完成之后還需要面臨一些難以處理或復(fù)雜繁瑣的副反應(yīng)等諸多問題現(xiàn)象。為了有效緩解上述問題現(xiàn)象，需要對(duì)綠色催化劑加大研發(fā)力度。近幾年，我國(guó)在綠色催化劑研究方面取得一定的成績(jī)，獲得分子篩催化劑和相轉(zhuǎn)移催化劑等多種綠色催化劑，這些綠色催化劑不僅具有高效、無害的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)，其自身的實(shí)用價(jià)值也比較高。

2.3 綠色溶劑

2.3.1 水溶劑的合理運(yùn)用

在自然界領(lǐng)域內(nèi)，由于水本身具有無污染、無毒且成本低廉的優(yōu)勢(shì)，促使其成為有機(jī)化學(xué)化工中一種最基本、最豐富的溶劑。在開展有機(jī)化學(xué)化工的過程中，如果在水中進(jìn)行有機(jī)反應(yīng)實(shí)驗(yàn)，則表明該實(shí)驗(yàn)操作安全簡(jiǎn)單，不存在易燃、易爆的安全危害。普通類型的有機(jī)化學(xué)化工合成反應(yīng)，可以根據(jù)實(shí)際情況，將其中的去保護(hù)合成、官能團(tuán)保護(hù)進(jìn)行相應(yīng)的省略，以此對(duì)化學(xué)合成操作步驟進(jìn)行簡(jiǎn)化，促使試驗(yàn)溶劑與預(yù)期效果相符合。與此同時(shí)，在有機(jī)化學(xué)化工合成過程中，有機(jī)金屬反應(yīng)是其化學(xué)合成的重要成果之一，尤其是有機(jī)銦試劑的產(chǎn)生。有機(jī)銦試劑在碳水化合物形成相應(yīng)碳鍵時(shí)，該試劑本身的官能團(tuán)無法對(duì)其實(shí)施相應(yīng)的保護(hù)措施，但是在普通的合成過程中，會(huì)選擇使用保護(hù)劑進(jìn)行保護(hù)，而通過這種方式進(jìn)行合成，不僅會(huì)增加化工化學(xué)的合成反應(yīng)步驟，還會(huì)造成原材料、能量過度消耗，致使廢棄物排放量大大增加。

2.3.2 離子液體溶劑

離子液體溶劑其實(shí)是指在適宜的溫度或者是較低的溫度條件下，由相關(guān)元素的無機(jī)陰離子和有機(jī)陽離子組合而成的一種液體狀態(tài)的鹽。通常情況下，離子液體溶劑的適應(yīng)溫度范圍相對(duì)比較廣，并且該溶劑具有制造成本低、溶解度較強(qiáng)、循環(huán)再利用以及易回收等優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)，不僅得到社會(huì)大眾的關(guān)注和認(rèn)可，而且在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域汗液中得到普遍應(yīng)用。例如，如果要在以往的溶劑環(huán)境中利用烯烴以及芳烴完成烷基化反應(yīng)，這是極難完成的一項(xiàng)工作內(nèi)容，但是在離子液體溶劑環(huán)境中，通過適當(dāng)?shù)拇呋瘎┓磻?yīng)作用，及時(shí)是在普通的室溫情況下，也能夠有效完成烷基反應(yīng)，提升生產(chǎn)效率?，F(xiàn)階段，隨著綠色溶劑的不斷發(fā)展進(jìn)步，氧化還原反應(yīng)、烯烴氫化反應(yīng)、偶聯(lián)反應(yīng)以及酶促反應(yīng)等大部分化學(xué)反應(yīng)都可以在離子液體中順利完成。除了上述的水和離子液體溶劑之外，超臨界流體等部分物質(zhì)也可以作為綠色溶劑進(jìn)行使用。

3 結(jié)語

綜上所述，伴隨著綠色化學(xué)理念的提出和大力推廣，促使化工化學(xué)生產(chǎn)過程中引發(fā)的環(huán)境污染問題得到有效改善，進(jìn)而促使經(jīng)濟(jì)和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展。同時(shí)，綠色化學(xué)作為資源節(jié)約型社會(huì)的重要組成部分，具有極其重要的意義。為了保證綠色化學(xué)在有機(jī)化學(xué)化工中得到合理運(yùn)用，化工領(lǐng)域行業(yè)需要結(jié)合實(shí)際情況，貫徹落實(shí)綠色化學(xué)理念，在化學(xué)化工生產(chǎn)過程中廣泛運(yùn)用綠色化工原料、綠色催化劑以及綠色溶劑等，從而保證有機(jī)化學(xué)化工正常有序發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]李水清，趙春.有機(jī)化學(xué)合成實(shí)驗(yàn)半微量化的研究與探索[J].廣州化工，2019，47（22）：143-144+147.

[2]宋青云，王欣悅，李慧敏，周雨晨，等.有機(jī)化學(xué)化工中綠色化學(xué)的應(yīng)用[J].化工設(shè)計(jì)通訊，2019，45（04）： 196+242.

[3]李東芳，李強(qiáng).有機(jī)化學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行綠色化的重要性及實(shí)施途徑[J].教育現(xiàn)代化，2018，5（45）：241-242.