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1、绿色化学方法第1页，本讲稿共76页绿色化学与催化技术环境友好的催化过程改变反应原料改变反应试剂改变反应溶剂生物技术其他技术Content第2页，本讲稿共76页1、催化剂的作用催化作用的定义：1976年IUPAC “催化作用是靠用极少而本身不被消耗的一种叫作催化剂的外加物质来加速化学反应的现象”催化剂的作用 加快反应速度，提高生产效率 提高选择性，控制反应方向或产物构成 缓和反应条件化学工业的基石化学工业中80%以上的反应过程都是催化过程，“没有催化剂，就没有现代化学工业”；尤其是化学品生产、燃料生产和环境保护。一、绿色化学与催化技术第3页，本讲稿共76页环境催化：尾气转化利用催化剂减少和消除发
2、电厂及汽车尾气中SOx、NOx的排放；改善反应条件，降低化学反应的能耗：减少CO2的排放；提高选择性：减少副产物和其他废物的排放；新反应途径：缩短反应步骤，提高原子经济性，减少副产物和其他废物的排放；消除有毒有害的反应原料、试剂的使用；淘汰有污染的反应过程；实现无溶剂反应，减少挥发性有机溶剂的使用。结论：催化过程是符合绿色化学要求的化学过程，在新的、不产生污染的合成途径中将继续发挥重要的作用。2、催化与环境保护第4页，本讲稿共76页（1）2005年之前催化燃烧实现催化燃烧技术的工业应用，达到无污染电能的生产；酶催化实现酶催化的石油馏分生物脱硫、脱氮和脱金属；手性催化普遍应用手性催化生产生物活性
3、分子；燃料电池迅速突破燃料电池技术，尤其是高效、廉价的燃料电池催化剂；固体酸烷基化用安全的固体酸替代HF和H2SO4的催化技术的工业化。3、催化技术的发展目标第5页，本讲稿共76页（1）2010年之前精细化工催化化学催化和生物催化相结合生产精细化学品和医药品的广泛应用；膜催化技术催化膜反应器广泛工业规模的应用；石油化工催化直接将烷烃官能团化用于工业生产；环境催化CO2应用于化学品生产；催化剂制备技术分子标记技术应用于普通和高选择性催化剂的制备。3、催化技术的发展目标第6页，本讲稿共76页（1）2040年之前外场作用下的催化技术光催化作用普遍应用于氢和化学品的生产；医疗催化技术小分子催化剂用作医
4、疗治疗剂；生物催化工程通过微生物和植物工程途径生产化学品和材料；材料科学无级高聚物取代金属和合金；人工酶催化合成酶催化剂应用于工业生产。3、催化技术的发展目标第7页，本讲稿共76页化石和矿物原料最终必须让位于可再生原料，才能实现人类的可持续发展和循环经济；生物资源和CO2是未来最现实的可再生资源；新的反应原料需要新的催化剂来活化高效、廉价的新催化剂是实现化工生产原料绿色化的技术基础。4、催化与化工原料的绿色化第8页，本讲稿共76页例子1：CO2重整反应，没有催化剂，反应很难实现 目前实现工业应用的技术瓶颈催化剂失活4、催化与化工原料的绿色化第9页，本讲稿共76页例子2：CO2一步法加氢直接制甲
5、醇以及碳酸二甲酯，没有催化剂，反应很难实现；实现工业应用的技术瓶颈催化剂的活性和选择性不够4、催化与化工原料的绿色化第10页，本讲稿共76页例子3：邻苯二酚的生产 传统的方法：苯和丙烯为原料4、催化与化工原料的绿色化缺点：以有毒的苯为原料；合成路线长，副产物多；使用了不安全的SO2。第11页，本讲稿共76页例子3：邻苯二酚的生产 新方法：酶催化法，密歇根大学K.M.Draths博士和J.W.Front教授，DNA重组技术改进的微生物催化剂4、催化与化工原料的绿色化优点：安全无毒、可再生的纤维素和淀粉水解制得的葡萄糖为原料；高选择性一步合成、副产物很少；条件温和；获得1998年美国总统绿色化学挑
6、战奖学术奖。第12页，本讲稿共76页例子4：己二酸的生产，尼龙66、聚酯纤维、增塑剂等的原料 传统的方法：苯为原料4、催化与化工原料的绿色化缺点：以有毒的苯为原料；HNO3催化剂腐蚀严重；高温高压反应，能耗高。第13页，本讲稿共76页例子3：己二酸的生产 新方法：酶催化法，密歇根大学K.M.Draths博士和J.W.Front教授，DNA重组技术改进的微生物催化剂4、催化与化工原料的绿色化优点：安全无毒、可再生的纤维素和淀粉水解制得的葡萄糖为原料；高选择性一步合成、副产物很少；条件温和；获得1998年美国总统绿色化学挑战奖学术奖。第14页，本讲稿共76页特效催化剂是实现新反应路线和过程的技术基
7、础；催化是实现高原子经济反应的关键。例1：环氧乙烷的合成传统方法：氯醇法，非催化法 2步法，原子利用率低（25%)，副产物多，腐蚀。5、催化与新反应路线新方法：乙烯催化氧化法 1步法，原子利用率高（100%)，副产物很少。第15页，本讲稿共76页例2：抗帕金森药Lazabemide的合成传统方法：2-甲基-5-乙基吡啶为原料 8步反应，总产率8%，副产物多，腐蚀，有机溶剂。新方法：2,5-二氯吡啶为原料 1步反应，原子利用率100%，产率65%5、催化与新反应路线第16页，本讲稿共76页例3：维生素D类似物的合成均相催化的特异性 在Pd催化下，可同时实现维生素D3的A环及与CD环的对接，得到-
8、钙化醇。5、催化与新反应路线DBA二亚苯基丙酮，RSitBuPh2,R=SitBuMe2第17页，本讲稿共76页6、催化与反应过程的改进对原有过程的催化剂进行改进，可以提高过程的效率或使过程对环境更友好。例1：乙醛的合成，乙烯催化氧化法 原催化剂：PdCl2和CuCl2水溶液 缺点：这一方法需要使用大量的催化剂，因此溶液中的Cl-浓度较大，导致有机氯化物副产物的生成。影响产品纯度、人类健康和环境。新催化剂：用钒的配合物代替CuCl2，催化剂PdCl2的用量大幅度降低，溶液中Cl-浓度降低至原来的1/1001/400，大大降低了生成有机氯化物的可能性。第18页，本讲稿共76页6、催化与反应过程的
9、改进例2：对苯二酚的合成 传统方法：一系列氧化-还原反应，生成大量的副产物（盐，废物），多次使用硫酸、盐酸等腐蚀性物质。第19页，本讲稿共76页6、催化与反应过程的改进例2：对苯二酚的合成 新方法：采用新的环境友好的催化剂，用分子氧氧化得到对苯二酚。优点：反应步骤减少，副产物少而且有用（丙酮），对环境友好程度大大提高。第20页，本讲稿共76页6、催化与反应过程的改进例2：对苯二酚的合成 最理想的过程：分子氧或晶格氧直接氧化法 关键：高活性、高选择性催化剂第21页，本讲稿共76页6、催化与反应过程的改进例3：羰基化合物的合成，醇类氧化法 传统的过程：三氧化铬、高锰酸钾氧化法，有机溶剂，金属盐和溶
10、剂污染。新过程：微波与催化剂共同作用，无溶剂合成第22页，本讲稿共76页二、环境友好催化过程1、一般原则总目标：高活性、高选择性、尽可能廉价，能取得最大的经济效益和环境效益。反应体系分析：原料的选择；热力学可行性最大平衡产率；最佳反应条件；原子经济性。工业化的可能性：反应、分离的可行性；工业化的技术经济性。第23页，本讲稿共76页1、一般原则催化剂的设计要素：活性；选择性；稳定性；寿命；可再生性；对人和环境的友好程度。催化剂的设计制备：催化材料的选择；制备方法的选择。第24页，本讲稿共76页2、分子氧氧化催化剂氧化反应化学品生产的常用反应：醇、醛、酸等的合成氧化剂的选择：分子氧最清洁的氧化剂，
11、反应条件受限，大力提倡；过氧化氢可接受的氧化剂，较昂贵，氧化产物水是环境可接受的副产物；臭氧可接受的氧化剂，氧化产物分子氧，特殊的处理方法和发生装置；催化剂中的晶格氧烃类选择性氧化，不受爆炸极限限制，易分离、控制氧化，环境友好催化技术；其他无机氧化剂次氯酸钠、次溴酸钠、硝酸、亚硫酸氢钾、三氧化铬、高锰酸钾、重铬酸钾等，大量废物（盐），环境污染，资源浪费。第25页，本讲稿共76页2、分子氧氧化催化剂氧化机理：反应机理的决定性作用 自由基机理Haber-Weiss机理，金属离子引发烷基过氧化物分解为自由基，按照自由基氧化机理进行，反应无选择性，应尽可能避免；配体氧化机理金属（催化剂）氧化与之配位的
12、配体物质（原料分子），然后还原态的金属与供氧体（氧）的末端氧反应，使金属恢复到氧化态；反应有选择性。氧化机理的选择：选择合适的催化剂 无催化反应：自由基氧化机理，无选择性 催化氧化：有可能实现配体氧化机理，选择性氧化第26页，本讲稿共76页2、分子氧氧化催化剂反应器的选择：氧化反应强放热反应，选择传热效果好的反应器；流化床反应器 传热好、温度容易控制、催化剂装卸方便。返混严重，造成选择性降低、分离困难。多管反应器设备复杂、温度难以控制、催化剂装卸困难。循环流化床反应器晶格氧氧化 控制氧化深度，提高选择性。膜反应器彻底将反应与催化剂再生分开，避免返混。第27页，本讲稿共76页二甲苯胺氧化循环流化
13、床反应器氧化-还原循环(Redox)：反应器中：CnHm+2OM CnHm-2O+H2O+2M 再生器中：2M+O2 2OM二甲苯胺氧化制间苯二甲腈 Diamond Shamrock 公司，1976年工业化第28页，本讲稿共76页二甲苯胺氧化循环流化床反应器间二甲苯氨氧化制间苯二甲腈反应工艺流程第29页，本讲稿共76页晶格氧氧化过程循环流化床反应器氧化-还原循环(Redox)：反应器（提升管）中：CnHm+2OM CnHm-2O+H2O+2M 再生器中：2M+O2 2OM丁烷氧化的循环流化床提升管反应器第30页，本讲稿共76页CFB提升管反应器的优点催化剂的还原和再氧化分开进行，便于发挥各自的
14、最佳操作条件；提升管反应器中无氧分子存在，而且避免了返混现象，提高选择性和时空收率；烃类进料浓度不受爆炸极限限制，可提高反应物浓度，有利于产物回收；可由空气代替纯氧，省去制氧的投资和操作费用。第31页，本讲稿共76页晶格氧氧化的问题问题：催化剂上的晶格氧浓度低，生产效率不高。例如：丁烷氧化，1kg催化剂在1次Redox循环中只能转化2g丁烷。原因:晶格氧催化氧化机理 1分子丁烷转化需要7个氧原子；在VPO催化剂上只有表面4层晶格氧可参与丁烷的氧化反应，体相晶格氧向表面扩散的速度很慢，当表面晶格氧消耗掉后，反应很快终止。解决方法:工艺上增加催化剂/丁烷进料比，即增加催化剂循环量；催化剂上研制表面
15、晶格氧浓度更高的催化剂。第32页，本讲稿共76页丁烷在VPO催化剂上的氧化机理第33页，本讲稿共76页3、设计新型金属配合物催化剂金属配合物：有机金属化合物优点：一般而言：均相催化,反应条件温和;高活性，高催化效率，催化剂用量极少（ppm数量级);高选择性。用途广泛氧化、加成、还原、脱除等缺点：价格昂贵，催化剂难分离回收；新发展:手性催化,立体选择性 生物活性化学品(药物)的合成第34页，本讲稿共76页手性金属配位化合物催化剂关键结构：合适的手性配位基团;适宜的中心金属;适宜的反应条件等。例子：抗感染药Naproxen的合成第35页，本讲稿共76页已工业应用的手性过渡金属配合物BINAP：2,
16、2-二（二苯基膦）-1,1-二萘手性过渡金属配合物反应工业应用时间RuBINAPRuBINAPRuBINAPRuBINAPCu S-thifbaseRhBINAP胺加氢反应生物碱异喹啉化萜烯醇加氢反应丙酮加氢反应链烯烃环醛化薄荷醇1991年1987年1987年1991年1985年1990年第36页，本讲稿共76页4、设计新型分子筛催化剂分子筛：晶型结构的硅铝酸盐、磷铝酸盐等 催化技术的革命性进步，环境友好的催化剂优点：开放、规整的晶体骨架结构;连通、规整的孔道结构，孔径0.32nm，高比表面积;表面强酸性（一般）或碱性（少见）。介孔分子筛规整的孔道结构，210nm。用途：催化酸碱催化反应，FC
17、C石油化工技术的革命；吸附净化与分离脱除杂质，分离第37页，本讲稿共76页（1）择形分子筛择形分子筛：ZSM-5、丝光沸石、SAPO-11等中孔或小孔分子筛；孔径小，0.40.6nm，分子的构型扩散控制区择形性：反应物择形只允许一定形状和大小（最小横截直径）的反应物分子扩散进入分子筛的孔道，进行反应；产物择形只允许一定形状和大小（最小横截直径）的产物分子扩散出分子筛的孔道，形成产物；过渡态择形只允许一定形状和大小（最小横截直径）的中间过渡态分子在分子筛的孔道内形成。第38页，本讲稿共76页分子筛择形性模型反应物择形产物择形过渡态择形第39页，本讲稿共76页择形分子筛例子1例1：甲苯选择性歧化甲
18、苯歧化反应第40页，本讲稿共76页择形分子筛例子2例2：-甲基萘烷基化 选择性烷基化生产2,6-二甲基萘，新型聚酯PEN的原料第41页，本讲稿共76页择形分子筛例子3例3：萘烷基化 选择性烷基化生产2,6-二异丙基基萘，新型聚酯PEN的原料第42页，本讲稿共76页择形分子筛例子3例3：萘烷基化催化剂孔径，nm2,6-异构体/2,7-异构体2,6-异构体，%SiO2-Al2O3L zeoliteB zeoliteC ModeniteZSM-56.07.00.710.730.700.551.00.81.02.7Not avaliable32223770-分子筛孔径对萘烷基化产物分布的影响第43页，
19、本讲稿共76页（2）手性分子筛-分子筛：螺旋形孔道，右旋和左旋外消旋体，手性模板剂合成右旋或左旋对映体；有可能通过水解和加成反应合成适宜结构的手性有机化合物；其他手性结构的NaZnPO4和NaCoPO4，三维螺旋形孔道的分子筛UCSB-7手型分子筛催化剂在分子筛孔道内键合上手性有机金属化合物：键合相手性Rh/USY，N-酰基脱氢苯丙氨酸的不对称加氢，对映体超量9495%；键合相手性Ni/USY，烯酮类化合物的不对称烷基化，对映体超量95%。第44页，本讲稿共76页三、改变反应原料原料选择的重要性：在很大程度上 决定反应类型或合成路线；决定合成路线的原子经济性和效率；决定过程的环境效应和对人体的
20、健康影响；原料价格和上游相关企业的生存。第45页，本讲稿共76页1、改变反应原料的一般原则（1）考虑原料本身的危险性无毒无害的原料：对人和环境无害 毒性；发生意外的可能性；对环境生态的影响；其他不友好的性质等。根据相关经验进行判断根据构效关系进行预测第46页，本讲稿共76页1、改变反应原料的一般原则（2）使用可再生资源石油、天然气、煤炭等化石资源：目前，90以上的有机化学品以石油为原料；化石原料生产有机化学品的能耗高；化石原料是有限的、不可再生的。可再生资源农业和生物资源 许多农产品，如玉米、马铃薯、大豆、糖类等可以转化成化学品，如纺织品和尼龙等 农业废物、生物质和非食物性生物制品含有大量木质
21、纤维素，通过转化后可以生产化学品第47页，本讲稿共76页2、生物质作为化工原料的利与弊（1）生物质作化工原料的优点与石油原料相比：结构多样性，具有特定的立体和光学结构，可以利用的生物活性：结构单元复杂，可以保留在最终产品中，减少副产物；含氧结构，减少了氧化带来的副反应和副产物；减少化石原料的消耗，有助于可持续发展；减少温室气体CO2的排放；缓解化石资源的地区分布不均衡的矛盾；比化石资源有更大的灵活性。第48页，本讲稿共76页2、生物质作为化工原料的利与弊（2）生物质作化工原料的缺点与石油原料相比：在经济上还不具备竞争力石化工业技术成熟、规模大、生产效率高，生物质化工利用刚刚起步，竞争力弱：与人
22、争食、产能不足大部分生物质是传统的食品来源，在人口激增、土地资源锐减的情况下，有限的土地资源难以承担生产粮食和化工原料的双重任务；例子：生物柴油，来自植物油脂，短时间内在中国难以大量使用生物质生产的季节性与化工生产的连续性的固有矛盾；生物质组成极其复杂，加工利用更加困难。第49页，本讲稿共76页四、改变反应试剂从原料到目标产物的过程中，可能有多条合成路线，每一合成步骤又需要一种或多种反应试剂。反应试剂选择的原则：对人类健康和环境无害：合成效率高、原子经济反应；尽可能降低废物排放；尽可能采用催化反应。第50页，本讲稿共76页四、改变反应试剂采取的措施（方法）：采用无毒无害的试剂代替有毒有害的试剂
23、，如：碳酸二甲酯取代光气和硫酸甲酯作甲基化试剂；借助外场（光、声、磁、电等）诱导取代试剂的使用；用催化氧化取代化学试剂氧化反应；用催化加氢取代化学试剂还原反应；反应试剂的负载化；例子：叔丁烷氧化为叔丁酮 传统方法：乙酸铜与过氧化氢水溶液中的氧化反应 新方法：硝酸铜负载在浸渍有过氧化氢的K10白土上第51页，本讲稿共76页SolventlessWaterSupercritical CO2Ionic liquids Water is undoubtedly the cleanest solvent on earth.It is important to recognize that there i
24、s no universal best solvent for all chemical processes.For example,water is commonly considered as a benign solvent for its non-toxicity and abundant natural occurrence,yet in the semiconductor industry,wastewater contaminated with trace amount of metals is a serious environmental problem.五、改变反应溶剂第5
25、2页，本讲稿共76页1、水作溶剂绿色化学要求：尽可能采用无害溶剂或无溶剂的反应水：最廉价、无毒无害、环境友好的溶剂 大部分有机物在水中的溶解度小，相当部分的有机物（或反应试剂、有机金属催化剂等）在水中不稳定第53页，本讲稿共76页水中可以进行的有机化学反应 Diels-Alder反应（加成反应）：烯丙基化、格氏加成、醇醛缩合、Michael加成、Mannich反应等 水中的铟催化：有机铟试剂催化的糖基缩合、偶联和还原反应 水中的自由基反应：自由基加成反应 水中的Lewis酸催化反应：叠氮化和碘化反应第54页，本讲稿共76页 DielsAlder and sigmatropic rearrang
26、ements Catalytic hydrogenations and hydroformylations Metal-mediated carboncarbon bond formations Water-tolerant Lewis acid catalysis Transition-metal catalyzed carboncarbon bond formations Radical reactions Various asymmetric carboncarbon bond formationsOrganic reactions in aqueous media第55页，本讲稿共76
27、页Keys to simplify catalyst recycling and product isolation by simple phase separationsto develop catalysts that are soluble in water;reactant and product have no or very little water solubility.To develop reactions with high atom efficiency.Low atom efficiency will lead to the accumulation of unwant
28、ed materials in the solution,which will eventually require the change and discharge of the catalyst solution.Catalyst recycling and product isolation via phase separation第56页，本讲稿共76页Examples:catalytic hydrogenations,hydroformylations,Wackers oxidation,some polymerization reactions.Catalyst recycling
29、 and product isolation via phase separation第57页，本讲稿共76页Hydrogenation,together with hydrocyanation,hydrosilylation,and hydrostannation,are useful transition metal-catalyzed reactions in organic synthesis.Key:catalyst-water-soluble phosphine ligandsEx1:by using RuCl2(TPPMS)2 and sodium formate as hydr
30、ogen donor,a variety of aromatic and a,b-unsaturated aldehydes were transformed to the corresponding saturated alcohols in aqueous solution.Catalytic hydrogenation第58页，本讲稿共76页The hydroformylation process is one of the most successful applications of aqueous medium catalysis in industrial manufacture
31、.Key:catalyst-preparation of water-soluble sulfonated phosphane ligands.The best known hydroformylation is Ruhrchemie/Rhone-Poulencs process that uses HRh(CO)(tppts)3 as catalyst.During the process,the loss of rhodium catalyst in the organic phase is negligible.Hydroformylation process第59页，本讲稿共76页Ru
32、hrchemie/Rhone-Poulencs hydroformylation processHydroformylation process第60页，本讲稿共76页The Wacker oxidation involves the oxidation of olefin with oxygen or air in water.In one example,ethylene is more than 99%converted to acetaldehyde when passed(together with the catalyst solution)once through a flow
33、reactor at moderate pressure and medium temperatures.The acetaldehyde formed distills off while releasing the aqueous solution containing the catalyst,which can be pumped back to the reactor and reused again.Wacker oxidation 第61页，本讲稿共76页Carboncarbon bond formation via CH activation in water is anoth
34、er potential clean process that can have both high atom efficiency and easy recycling of the catalyst solution.One example of such CH activationbased carboncarbon bond formation process is the addition of alkynes to imines.Enantioselective alkyneimine addition is also possible in water.Carboncarbon
35、bond formation 第62页，本讲稿共76页Enantioselective alkyneimine addition in waterCarboncarbon bond formation 第63页，本讲稿共76页水中的聚合反应水中的聚合反应 得益于水溶性金属配合物催化剂的突破性研究例子1：丙炔酸聚合得到顺式-反向聚炔丙酸钠，带电高聚物例子2：带电聚丙烯酰胺 Naclo化学品公司采用水溶性引发剂在水相中聚合生产出带电聚丙烯酰胺，这一技术获得1999年美国总统绿色化学挑战奖优新溶剂和反应条件奖。第64页，本讲稿共76页Synthesis of sialic acid in water
36、Higher carbon-sugar synthesis from carbohydrate第65页，本讲稿共76页2、离子液体离子液体：基本上由阳离子和阴离子组成的液体物质，如：氯化铝(III)和N-烷基吡啶翁或1,3-二烷基咪唑翁盐组成的离子液体。优点：温度范围大(-40300C)；对无机物、有机物和高分子的溶解度高；有Bronsted酸性、Franklin酸性和超强酸性；蒸汽压很小；有的不怕水；热稳定性好；相对便宜。离子液体中的化学反应：Diels-Alder加成反应、齐聚反应、聚合反应、烷基化反应、酰基化反应等第66页，本讲稿共76页3、超临界流体（1）超临界CO2最常用的超临界流体
37、：CO2。对大多数物质具有较大的溶解度，对水的溶解度很小，易于应用；不可燃、无毒、化学性质稳定、廉价易得，环境友好的溶剂。随温度和压力的变化，密度变化大，溶解度变化大超临界分离（萃取）的原理。（2）超临界流体的传递性质密度与液体相似，溶解度大，粘度是液体的近1/100，流动性好，传质速率快（比液体快几百倍）。第67页，本讲稿共76页3、超临界流体（3）超临界流体作为反应溶剂的优点可以通过调节压力大幅度调节超临界流体的性质，在“近似液体”和“近似气体”的大范围内实现性质可调，为化学反应的实现提供方面条件。密度、溶剂强度与液体接近，是很好的溶剂。密度、粘度、介电性等大范围方便可调，为控制化学反应和
38、选择性提供可能性。具有某些气体的优点，低粘度、高气体溶解度、高扩散系数等，对快速反应、气体的反应等扩散控制的反应十分有利。CO2难氧化，适宜于作为氧化反应的溶剂。超临界CO2的反应，可以开辟反应的新途径。第68页，本讲稿共76页3、超临界流体（4）超临界CO2作为反应溶剂的局限溶解能力的局限 非极性，高极性化合物不溶解；分子量大于400的大分子聚合物不溶解；盐类不溶解，不能用作离子间反应的溶剂；亲电性，不能用作Lewis碱反应物的溶剂。第69页，本讲稿共76页3、超临界流体（5）超临界CO2应用举例不对称加氢反应聚合反应环辛烯，开环复分解聚合第70页，本讲稿共76页3、超临界流体（5）超临界C
39、O2应用举例自由基反应氧化反应第71页，本讲稿共76页4、其他方法溶剂的固定化高分子溶剂 使用液体高分子或高分子溶液作溶剂无溶剂化 无溶剂反应通过催化剂、外场和反应条件的选择使反应在无溶剂的条件下进行。第72页，本讲稿共76页六、生物技术1、生物催化和仿生催化（1）酶催化和微生物催化水解反应：酯、酰胺、环氧化物、腈的水解；酯化反应；酰胺的合成；还原反应：酮、N-氧化物、过氧化物、亚砜、叠氮化物、双键的还原；氧化反应：羟基化、Baeyer-Villiger氧化、醇、醚、醛的氧化；CC键的形成：腈醇合成、醛醇缩合。第73页，本讲稿共76页六、生物技术1、生物催化和仿生催化（2）酶和微生物的固定化（
40、3）模拟酶2、生物转化 利用细菌、植物细胞、植物组织、动物等进行有机化合物的转化。第74页，本讲稿共76页七、其他方法1、化学反应的过程监控 化学反应过程的反应条件、物系组成的原位（在线）、实时检测与反应条件、进料情况的自动控制相结合，以保证有效地跟踪和控制化学反应的进行，使化学反应过程的危害性和危险性降低到最小程度。2、化工过程强化 通过强化化工生产过程的单元操作（加热、反应、分离）来缩小设备体积、提高效率、降低能耗、提高设备的可靠性和安全性，从而达到减少废物排放、改善环境效果。设备的改进：采用更高效的化工设备，包括反应设备、加热设备、传质和分离设备；第75页，本讲稿共76页七、其他方法2、化工过程强化工艺改进：采用各种反应-分离耦合技术，如：催化蒸馏、反应精馏、吸附精馏、膜反应技术等；外场技术：重力场、超声波、微波、光、磁场、电场、等离子体等；目的：避免有毒有害溶剂的使用；避免有毒有害的试剂的使用；避免高耗能、不安全的反应条件；提高反应和分离的效率，减少废物的排放。第76页，本讲稿共76页