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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