綠色化學摘要?——2007年美國總統綠色化學挑戰獎獲獎介紹，我來為大家科普一下關于綠色化學摘要?下面希望有你要的答案，我們一起來看看吧!

綠色化學摘要

——2007年美國總統綠色化學挑戰獎獲獎介紹

　　在過去的12 年,總統挑戰獎獲獎項目的實施已經消除了4216 萬噸的有毒化學品和有機溶劑,節約了2217萬噸水,以及少排放超過1514萬噸的二氧化碳。本文介紹了 2007 年第十二屆美國總統綠色化學挑戰獎的獲獎項目及其創新與價值。

1 學術獎

學術獎授予德州大學奧斯汀分校(University of Texas at Austin)的Michael J.Krische教授,他因發展了具有完善原子經濟性和選擇性的以氫為媒介的C-C鍵構建方法而獲此殊榮。

專家小組對此項研究的創新和價值評價是：化學研究的基本特征之一是在碳原子之間創造C-C化學鍵。目前工業上經常采用的生産C-C鍵的方法在形成C-C鍵的同時産生大量的廢物。Krische教授發展了一種全新的化學反應類型，這種反應通過金屬催化劑作用并以氫為媒介在碳碳之間形成化學鍵。這種新的反應類型可以将簡單的化學品轉化為更複雜的化合物，如藥物中間體、殺蟲劑以及其他重要的化學品等,且隻生成很少的廢物。

　　以氫為媒介的還原反應稱為“加氫反應”，是工業上最廣泛采用的催化方法之一。加氫反應是形成碳-氫（C－H )鍵的常用方法。Michael J. Krische教授及其同事共同發展了一類可以形成C－C鍵的加氫反應。在這些金屬催化的反應中，兩種或多種有機分子和氫結合形成單個的、更複雜的産品。因為反應物中的所有原子都出現在最終産物中,因此,Krische教授開發的C－C 鍵加氫合成方法從源頭消除了污染。

　　在Krische教授工作之前,以氫為媒介的C－C鍵合成反應幾乎完全限于對CO加工應用領域,例如CO的烯烴氫甲酰化(1938)和費托合成反應(1923)。這些最早的以氫為媒介的C－C鍵合成反應目前已經實現了大規模的工業應用。盡管這些反應如此重要,但是長期以來沒有研究人對與C－C鍵合成相關的加氫反應進行系統研究。僅有的一些零星研究觸及到C－C耦合合成的加氫方法。可以說,這個領域近70年幾乎無人問津。

　　Krische教授的氫介質耦合過程在羰基和亞胺基加成反應中避免了使用已有的有機金屬試劑如格利雅(Grignard)和吉爾曼(Gilman)試劑。通常這些有機金屬試劑具有很高的反應活性，而且對潮濕很敏感，有時産生火花，暴露于空氣中容易自燃。Krische教授開發的耦合反應通過使用催化劑避免了傳統有機金屬試劑可能帶來的危險。而且,該過程使用手性加氫催化劑,使耦合反應高選擇性地生成了C－C 鍵。

　　催化加氫反應已經發現了100 多年,它的效率、原子經濟性以及成本已經經過時間的檢驗。通過開發C－C鍵合成的加氫方法,Krische教授在化學的最基本的催化過程中拓展了一片嶄新的廣闊領域。Krische教授開發的C－C合成加氫方法引導化學家們高選擇性地制備更複雜的有機分子，消除了有毒原料和有害廢物。該技術的商業應用可以消除大量有害化學品的使用,從而使裝置和工人更為安全，使工廠可以實施一些利用傳統試劑太過危險的化學轉化過程。

2 小企業獎

　　NovaSterilis公司因為開發了使用超臨界二氧化碳、環境友好的醫用殺菌技術而獲此獎項。

　　專家小組對此項研究的創新和價值評價是：為了保證萬無一失,在移植手術中對于生物組織的消毒是很嚴格的。目前移植技術常采用乙撐氧或C射線來消毒，但是這兩種消毒技術不是有毒就是存在安全問題。NovaSterilis公司發明了一種新的消毒技術。這種消毒技術使用二氧化碳和雙氧水的混合物為大量的精細生物原料如移植組織、疫苗以及生物基聚合物消毒。他們開發的Nova2200消毒器既沒有用到危險的乙撐氧,也沒有使用C射線。醫學常用的任何常規消毒辦法都不能很好地消毒脆弱的生物材料。對于這些生物材料的消毒是很嚴格的,因為如果消毒不好,來自組織庫的受污染的捐贈組織器官會使被移植者感染并可能導緻嚴重的疾病。同時,最常使用的兩種消毒劑(乙撐氧或 C射線 )也會引起中毒和安全問題。乙撐氧是一種可揮發、易自燃的反應性氣體,也是一種誘變緻癌物。乙撐氧會殘留在被消毒的材料上,從而增加中毒的危險; 而C射線則具有相當高的穿透力, 對于所有的細胞都是緻命的。無論是乙撐氧還是C射線都不能保證在不破壞物理完整性的情況下消毒成包的生物制品。

　 NovaSterilis公司,一個位于美國紐約伊薩卡(Ithaca)的私立生物技術公司,成功地開發了一種效果良好并且環境友好的消毒技術并實現了商業化應用。該技術采用超臨界二氧化碳消毒脆弱的生物材料。NovaSterilis公司首先獲得了生物可降解聚合物的細菌滅活專利許可,該專利所有人為麻省理工學院的Robert S. Langer教授和他領導的研究團隊,然後，NovaSterilis公司通過改進、擴展并優化該技術以殺死最頑固的細菌内孢子。他們開發的超臨界二氧化碳技術采用低溫和循環變化的中壓,同時加入少量水和一種過氧化物(過氧乙酸)。他們開發的Nova2200消毒器可以在很短的時間内(<1h)殺死大量細菌包括細菌内孢子。目前,雖然細菌滅活的機理尚不是很清楚, 但是并沒有明顯的細菌細胞溶菌作用或細菌蛋白質的大規模的降解。

　　新技術适用于敏感的生物材料,而且對于各種重要的生物材料是有效的,這些材料包括:(a)用于移植的肌骨骼同種異體移植物組織(如人體骨骼、腱、皮膚以及心髒瓣膜);(b)生物可降解聚合物以及用于醫療的相關設備、工具和藥物;(c)藥物輸送系統;(d）保持高抗原性的全細胞疫苗。除了作為綠色化學技術外,超臨界二氧化碳殺菌技術可以達到終極殺菌,也就是說,可以對完整包裝的最終産品殺菌。相對于傳統防腐劑過程殺菌,終端殺菌可以實現更安全的無菌保證。雙層袋裝組織的殺菌技術,使人們可以直接将包裝的終端殺菌的肌骨骼組織從組織庫運送到手術現場,外科手術人員可以立即打開使用。NovaSterilis公司的專利技術可廣泛應 用于組織庫和其他生物介質、生物制劑、醫療設備、 藥物以及疫苗工業。2006年底,NovaSterilis公司向組織庫銷售了多套消毒單元。

3 更綠色合成路線獎

　　美國俄勒岡州立大學的Kaichang Li教授、哥倫比亞Forest産品公司和Hercules公司聯合開發了環境友好的木材加工粘合劑，并獲得商業應用,從而獲得了更綠色合成路線獎。

　　專家小組對此項研究的創新和價值評價是：用于生産木材夾合闆及其他木材複合闆的粘合劑通常含有有毒的甲醛。俄勒岡州立大學的Kaichang Li教授、哥倫比亞Forest産品公司和Hercules公司聯合開發了一種替代粘合劑。這種粘合劑主要成分是大豆蛋白。這種環境友好的粘結劑比現有傳統粘合劑強度更高,成本更具優勢。2006年,哥倫比亞Forest産品公司使用這種新型的、大豆蛋白基的粘合劑代替了超過2.1萬t的傳統甲醛基粘合劑。

　　自1940年以來,木材複合闆加工工業一直使用合成樹脂粘結劑将一張張木材薄闆粘到一起形成複合木材,如夾闆、刨花闆、纖維闆等。工業上使用最頻繁的甲醛基粘合劑包括苯酚甲醛、脲醛樹脂。甲醛是一類緻癌物質,對人體非常有害。在制造和使用甲醛基樹脂粘合的複合木材過程中, 會将甲醛釋放到空氣中,這對工人和用戶都是危險的。

　　俄勒岡州立大學的Li教授和他領導的研究團隊從“蚌類使用蛋白質粘附在岩石上”這一自然現象中獲得靈感，認識到蛋白質的這種獨特性質，從而發明了一種基于資源豐富、可循環再生的大豆蛋白的環境友好木材粘合劑。Li教授将一些氨基酸加入到大豆蛋白中,使其更類似于蚌類所用的粘結蛋白質。Hercules公司提供了一種關鍵固化劑和将其應用到夾闆商業生産中的專門技術。俄勒岡州立大學、哥倫比亞 orest産品公司(CFP)和Hercules公司聯合将這種大豆基的粘合劑商業化,以制造成本更具優勢、用于家具内部件的夾闆和刨花闆。大豆基的粘合劑不含甲醛, 也不使用甲醛作為原材料。與夾闆中常使用的UF樹脂相比,此類粘合劑環境友好,成本更低,具有更好的強度和耐水性能。2006年,所有CFP夾闆生産廠都采用了大豆基粘合劑,代替了超過2.1萬t的傳統甲醛基粘合劑,使每個CFP工廠排放的有毒氣體污染物(HAPs)減少了50%到90%。這種新型的CFP夾闆商品名稱是PureBondTM。預計2007年,CFP将在它的刨花闆加工廠中更換掉UF粘合劑,同時,他們正在尋求與其他工廠合作,以使這項技術獲得更廣泛的應用。

　　該技術的應用,使制造家具、廚房櫥櫃的工廠,其他複合木材原料的用戶及家具用戶都有了性能良好的、無甲醛的替代品,從而使家庭和辦公室室内空氣質量得到顯著提高。該技術是可以代替有毒UF樹脂的第一代成本低廉、環境友好粘合劑的典型代表,可以大大提高美國複合木材公司的全球競争力。該技術也為供過于求的大豆粉開辟了一個全新的應用市場,給生産大豆的農戶也帶來了直接經濟效益。

４ 更綠色反應條件獎

　　更綠色反應條件獎授予了Headwaters Technology Innovation(HTI)公司,該公司開發了一種用選擇性納米催化技術直接合成雙氧水的合成路線。

　　專家小組對此項研究的創新和價值評價是：雙氧水是一種環境友好的氧化劑,它可以替代氯及含氯漂白劑和氧化劑。但雙氧水的生産成本比較昂貴,目前的制造方法要用到危險化學品。HTI公司開發了一種先進的金屬催化劑,直接用氫和氧合成雙氧水,不使用有毒化學品,産品的唯一副産物是水。HTI公司的這項新技術已完成中試,并和Degussa AG合作建立了雙氧水生産裝置。

　　雙氧水( H2 O2 ) 是一種清潔、通用、環境友好的氧化劑,可用于代替目前許多制造過程中使用的對環境有害的氯化氧化劑。但目前生産雙氧水的過程複雜、昂貴、能耗大,而且要用到含有幾種有毒化學品的蒽醌工作液。這種工作液在催化劑作用下加氫還原,形成氫蒽醌, 然後再與氧反應釋放出雙氧水。雙氧水通過十分耗能的反向汽提塔移出,然後通過真空蒸餾提濃。工作液可以循環使用。但是,該過程會副産大量無任何利用價值的苯醌及衍生物廢液,這些廢料需處理合格後才能排放到環境中去。

　　HTI公司開發了一種直接用氫和氧合成雙氧水的高效催化技術。這項稱作NxCatTM 的創新技術使用一種钯-鉑催化劑,消除了目前工藝中的所有有害的反應條件和化學品,不産生任何不理想的副産物。該催化劑可以更高效地生産雙氧水, 大大降低了能耗。該技術使用無毒、可循環使用的原料,不産生任何有毒廢料。

　　NxCatTM催化劑的特點是它具有精确控制的表面形貌可生産出高性能的聚氨酯泡沫。這些泡沫氣味小,顔面形貌。HTI公司設計制造了一系列控制催化劑晶體結構、粒徑、組成、分散度及穩定性的模闆劑和底物。該催化劑具有均一的4nm 形體尺寸,可以确保在空氣中的氫氣體積分數低于 4%(即低于氫氣的燃燒極限)時仍具有高的産品收率。同時,雙氧水的選擇性也達100%。

　　NxCatTM技術是一種簡單、商業可行的雙氧水制備過程，與著名的雙氧水催化劑公司Degussa AG 合作, HTI成功地證明了NxCatTM技術,并于2006年建成示範工廠。示範工廠允許合作夥伴收集必須的數據以設計工業裝置,并計劃于2009年實現商業生産。NxCatTM過程可以大大降低雙氧水的生産成本,提高它作為工業氧化劑的市場份額。若不是價格昂貴,雙氧水完全可以取代市場上使用更頻繁、有毒得多的氯化氧化劑。與傳統雙氧水生産技術相比, NxCatTM技術具有生産效率更高、環境更友好、不産生廢物以及投資更低的優點。

5 設計更綠色化學品獎

　　Cargill公司因開發了BiOHTM多羟基化合物而獲得了設計更綠色化學品獎。

專家小組對此項研究的創新和價值評價是:用于家具或床上用品的泡沫材料是由人工合成原料聚亞胺酯制造而來。用于制備聚亞胺酯泡沫材料的單體材料之一就是“多羟基化合物”。多羟基化合物通常從石油産品獲得,而Cargill公司的BiOHTM多羟基化合物通過可再生的生物質資源植物油制備。用BiOHTM 多羟基化合物制備的泡沫完全可與由傳統多羟基化合物制備的泡沫媲美。結果,每使用454t的BiOHTM多羟基化合物,節約近318t原油。此外,Cargill公司開發的制備過程可以節約23% 的能量消耗,并減少36% 的二氧化碳排放。 多羟基化合物是聚氨酯軟質泡沫材料的主要成分,過去,聚亞胺酯主要從石油基多羟基化合物制備。用生物質多羟基化合物代替傳統方法制備多羟基化合物的思路不是全新的,但是過去研究的生物質多羟基化合物在性能、顔色、質量、堅固性以及氣味方面都較差,限制了它們的應用。而且,早期開發的生物質多羟基化合物化學反應性很差,所制備的泡沫材料的性能很不理想。

　　Cargill公司成功地開發了幾種應用于聚亞胺酯的生物質多羟基化合物,包括技術上最難實現的聚氨酯軟泡。Cargill公司将不飽和植物油中的碳碳雙鍵轉化為環氧化物的衍生物,然後在比較溫和的溫度和常壓下,将這些衍生物進一步轉化為多羟基化合物。BiOHTM多羟基化合物具有良好的反應性和結合能力,可生産出高性能的聚氨酯泡沫。這些泡沫氣味小,顔色輕,達到了全新的标準。含有BiOHTM多羟基化合物的泡沫在不添加紫外線穩定劑的情況下也能更長時間地保持白色。它們的性能也超過了隻含有石油基多羟基化合物的泡沫。對用于家具和床具的更大的塊狀泡沫,BiOH 5000型多羟基化合物也可以提供更大的可成型尺寸範圍,從而提高舒适度,使密度和承重能力更均勻;在制備象汽車坐墊、頭架等鑄造泡沫方面,與傳統多羟基化合物相比,BiOH2100型多羟基化合物可以提高承重能力或硬度。

　　與傳統的多羟基化合物相比, BiOHTM多羟基化合物的應用減少了對環境的影響。BiOHTM多羟基化合物利用了植物通過光合作用從空氣中獲得的碳原子。BiOHTM多羟基化合物中的所有碳原子都是在短期固定的,而傳統的多羟基化合物中的碳則來自長期形成的石油産品。BiOHTM多羟基化合物使工廠的原料供應有了更多選擇,可以有效減輕由于石油供應和石油價格不确定性所帶來的影響。Carg ill公司是第一家在軟泡沫市場大規模商業化應用生物基多羟基化合物的公司。配方設計師現在可以在軟泡沫制備中使用生物 基多羟基化合物,而産品性能不會改變。頂級的北 美多羟基化合物用戶選擇BiOHTM多羟基化合物, 就是對Cargill公司成就的肯定。

更多精彩资讯请关注tft每日頭條，我们将持续为您更新最新资讯!