綠色化學(xué)

GreenChemistry

第一章綠色化學(xué)的起源

化學(xué)新領(lǐng)域———綠色化學(xué)，治理環(huán)境污染旨在實(shí)現(xiàn)人類的可持續(xù)發(fā)展，而可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略技術(shù)上的實(shí)現(xiàn)，主要是通過綠色化學(xué)。綠色化學(xué)又稱環(huán)境無害化學(xué)，在其基礎(chǔ)上發(fā)展的技術(shù)稱環(huán)境友好技術(shù)或潔凈技術(shù)(C1eanTechnology)。

一、全球環(huán)境問題日趨嚴(yán)峻

全球環(huán)境問題日趨嚴(yán)峻全球十大環(huán)境問題1/3哺乳動(dòng)物面臨滅絕

20％淡水魚瀕臨滅絕

9％樹種面臨滅絕

50％珊瑚退化

80％原始森林遭到破壞

20％人口難以獲得安全飲用水

2/3人口面臨供水困難大氣污染臭氧層破壞全球變暖

海洋污染淡水資源緊張和污染

森林銳減土地退化和沙漠化

生物多樣性減少

環(huán)境公害垃圾圍城

綠色化學(xué)是針對(duì)傳統(tǒng)的化學(xué)工業(yè)對(duì)環(huán)境造成的化學(xué)污染，由美國(guó)科學(xué)家首先提出來的一個(gè)與環(huán)境保護(hù)密切相關(guān)的新學(xué)科。。她曾被先后命名為“清潔化學(xué)”、“環(huán)境良性化學(xué)”、“原子經(jīng)濟(jì)學(xué)”等。“綠色化學(xué)”是近幾年來出現(xiàn)的一個(gè)“新化學(xué)嬰兒”。美國(guó)1990年通過了污染預(yù)防法（PollutionPreventionActof1990）。它促進(jìn)美國(guó)環(huán)保局于1991年建立了綠色化學(xué)規(guī)劃。1994年8月于美國(guó)華盛頓市召開的208屆美國(guó)化學(xué)會(huì)全國(guó)年會(huì)環(huán)境化學(xué)分會(huì)，首次以“綠色化學(xué)”為主題。1997年5月在美國(guó)先是由工業(yè)界、學(xué)術(shù)界、國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等聯(lián)合在互聯(lián)網(wǎng)上組成了一個(gè)虛擬非盈利組織，以后演變建立了世界第一個(gè)綠色化學(xué)研究院（GreenChemistryInstitute,GCI）。同年6月在美國(guó)首都召開了第一屆綠色化學(xué)和工程年會(huì)。1999年初，英國(guó)皇家化學(xué)會(huì)創(chuàng)辦了國(guó)際性的

“GreenChemistry”學(xué)術(shù)刊物。二、綠色化學(xué)發(fā)展階段

綠色化學(xué)在我國(guó)的興起：1995年，中國(guó)科學(xué)院化學(xué)部的院士們提出以“綠色化學(xué)與技術(shù)——推進(jìn)化工生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展的途徑”作為重要的科研選題。1997年，舉辦了以“可持續(xù)發(fā)展問題對(duì)科學(xué)的挑戰(zhàn)——綠色化學(xué)”為主題的香山科學(xué)會(huì)議。1999年底又在北京九華山莊舉行了以“綠色化學(xué)基本科學(xué)問題”為主題的21世紀(jì)核心科學(xué)問題論壇。并且，在國(guó)家科技部的支持下，已在中國(guó)科技大學(xué)和四川大學(xué)組建了綠色化學(xué)研究中心。綠色化學(xué)，是指利用化學(xué)原理在化學(xué)品的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和應(yīng)用中消除或減少有毒有害物質(zhì)的使用和產(chǎn)生，設(shè)計(jì)研究沒有或只有盡可能少的環(huán)境負(fù)作用、在技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上可行的產(chǎn)品和化學(xué)過程，是在始端實(shí)現(xiàn)污染預(yù)防的科學(xué)手段。

二、綠色化學(xué)的主要特點(diǎn)

是“原子經(jīng)濟(jì)性”，即在獲取新物質(zhì)的轉(zhuǎn)化過程中，既要將原料的中的每一原子都轉(zhuǎn)換成產(chǎn)品，充分利用資源，又不產(chǎn)生任何廢物和副產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)廢物的“零排放”。

三、綠色化學(xué)應(yīng)用的原則

﹡

防止環(huán)境污染；

﹡

提高原子經(jīng)濟(jì)性；

﹡

盡量減少化學(xué)合成中的有毒原料、產(chǎn)物；

﹡

設(shè)計(jì)安全的化學(xué)品；

﹡

新型催化劑的開發(fā)；

﹡

以降低環(huán)境污染為宗旨的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際分析；

﹡

原料的再利用；

﹡

減少官能團(tuán)的引入；

﹡

使用安全的溶劑和助劑；

﹡

產(chǎn)物的易降解性；

﹡

提高能源經(jīng)濟(jì)性；

﹡

防止生產(chǎn)事故的安全生產(chǎn)工藝。四、綠色化學(xué)研究的中心問題①原料的綠色化，即采用無毒、無害原料，利用可再生能源。②化學(xué)反應(yīng)綠色化，即在無毒無害的反應(yīng)條件下進(jìn)行,在獲取新物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)中，充分利用參與反應(yīng)的每個(gè)原料原子，實(shí)現(xiàn)零排放。③產(chǎn)品的綠色化，即生產(chǎn)無毒無害，有利于保護(hù)環(huán)境和人類安全的環(huán)境友好產(chǎn)品。綠色化學(xué)研究的內(nèi)容蘊(yùn)藏在化工過程的四個(gè)基本要素中，即目標(biāo)分子或最終產(chǎn)品、原材料或起始物、轉(zhuǎn)換反應(yīng)試劑及反應(yīng)條件。評(píng)價(jià)一個(gè)化工過程是否符合綠色化學(xué)的要求，需要將它們聯(lián)系起來，全盤考慮。五、綠色化學(xué)的核心

利用化學(xué)知識(shí)和技術(shù)預(yù)防污染，從源頭消除污染。

它的核心內(nèi)涵是在反應(yīng)過程和化工生產(chǎn)中，盡量減少或徹底消除使用和生產(chǎn)有害物質(zhì)。綠色化學(xué)的戰(zhàn)略任務(wù)

用生物質(zhì)作化工原料

六、綠色化學(xué)的目標(biāo)綠色化學(xué)化工的目標(biāo)是尋找充分利用原材料和能源的在各個(gè)環(huán)節(jié)中都凈化和無污染的反應(yīng)途徑和工藝。第二章

綠色有機(jī)合成第一節(jié)原子經(jīng)濟(jì)性一、原子經(jīng)濟(jì)性的概念

原子經(jīng)濟(jì)性的概念是1991年美國(guó)著名有機(jī)化學(xué)家斯坦福大學(xué)BarryTrost教授提出的，這是一個(gè)關(guān)于有多少反應(yīng)物轉(zhuǎn)變?yōu)樽罱K產(chǎn)物的概念，它是考查在反應(yīng)物中的原子有多少嵌并入期望的產(chǎn)物中，有多少變成了廢棄的副產(chǎn)物。他以原子利用率衡量反應(yīng)的原子經(jīng)濟(jì)性：

原子利用率越高，反應(yīng)產(chǎn)生的廢棄物越少，對(duì)環(huán)境造成的污染也越少。

在一般的有機(jī)合成反應(yīng)中：

A

+B

=

C

+

D

主產(chǎn)物副產(chǎn)物

反應(yīng)產(chǎn)生的副產(chǎn)物D往往是廢物，因此可成為環(huán)境的污染源。

綠色有機(jī)合成應(yīng)該是原子經(jīng)濟(jì)性的，即原料的原子100%轉(zhuǎn)化成產(chǎn)物，不產(chǎn)生廢棄物。如Diels-Alder反應(yīng)就是一個(gè)原子經(jīng)濟(jì)性的反應(yīng)：

原子利用率=[82／(28+54)]×100%=100%然而，在Witting反應(yīng)中：

原料溴化甲基三苯基膦分子中，僅利用了CH2,即356份質(zhì)量的原料只利用了14份，還產(chǎn)生了80份廢物溴化氫和278份廢物氧化三苯基膦，這是原子很不經(jīng)濟(jì)的反應(yīng)，也是環(huán)境不友好的反應(yīng)。

因此，在設(shè)計(jì)合成路線時(shí)，如何經(jīng)濟(jì)地利用原子，避免用保護(hù)基或離去基團(tuán)，是綠色合成的首要任務(wù)。環(huán)氧丙烷是一種重要的有機(jī)化工原料，在丙烯衍生物中是產(chǎn)量?jī)H次于聚丙烯和丙烯睛的第三大品種，主要應(yīng)用于制取聚氨酯所用的多元醇和丙二醇，用以生產(chǎn)塑料等；還可作為溶劑使用。比較環(huán)氧丙烷的生產(chǎn)新舊工藝的原子利用率。原子利用率44%新生產(chǎn)工藝原子利用率76%

第二節(jié)綠色的原料

在有機(jī)合成反應(yīng)中,有許多原料是有毒的甚至是劇毒的,如光氣、氫氰酸、硫酸二甲酯等，大量使用這些原料將危害從業(yè)人員的身體，并對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。

因此，綠色有機(jī)合成的一個(gè)重要任務(wù)是采用無毒無害的或低毒的原料代替毒性大的原料。一、

用碳酸二甲酯代替硫酸二甲酯硫酸二甲酯是一種常用的甲基化試劑，但有劇毒且具有致癌性。目前，在甲基化反應(yīng)中，可用非毒性的碳酸二甲酯代替硫酸二甲酯。二、

用CO、CO2代替光氣光氣是一種劇毒的氣體，曾在軍事上用作化學(xué)武器。但它是合成碳酸二甲酯、異氰酸酯、氨基甲酸酯等重要工業(yè)原料的試劑。1碳酸二甲酯的合成

目前，碳酸二甲酯的工業(yè)生產(chǎn)中，已可用CO代替光氣，與CH3OH和O2在銅催化下制得。以CO2為原料合成碳酸二甲酯的方法正在研究中。

2、氨基甲酸酯的合成

氨基甲酸酯是毒性較低的農(nóng)藥，也是重要的中間體，傳統(tǒng)工藝以胺和光氣合成。用CO2和胺反應(yīng)直接生成異氰酸酯和氨基甲酸酯。三、

用安全的原料代替氫氰酸氫氰酸（HCN）沸點(diǎn)為25.7℃，在室溫下是液體或氣體，劇毒，空氣中最高容許濃度為0.3毫克/立方米,當(dāng)濃度達(dá)到300毫克/立方米時(shí),可使人立即死亡。但氫氰酸是常用的化工原料，有機(jī)玻璃的單體-甲基丙烯酸甲酯和晴綸的單體-丙烯晴傳統(tǒng)的合成方法要以氫氰酸為原料。反應(yīng)以氫氰酸為原料，經(jīng)三個(gè)步驟得甲基丙烯酸甲酯，第二步反應(yīng)的副產(chǎn)物也是氫氰酸，因此是環(huán)境不友好的。

美國(guó)殼牌公司用丙炔-鈀催化甲氧碳基化合成甲基丙烯酸甲酯

新合成路線避免使用氫氰酸和濃硫酸，且原子利用率達(dá)到100%，是環(huán)境友好的。四、

以CO2為原料的有機(jī)合成

由于以煤和石油為主要能源的現(xiàn)代工業(yè)的高速發(fā)展，使大氣中CO2迅速增加，其結(jié)果是造成地球的溫室效應(yīng)，隨之而來的是南極冰川融化、海平面升高，這是21世紀(jì)面臨的嚴(yán)重的環(huán)境問題之一。其次，有機(jī)合成工業(yè)多以石油為基本原料，而地球上石油的儲(chǔ)藏量是有限的。所以，若能以CO2作為有機(jī)合成的碳源，將是一舉兩得。1、CO2為原料合成甲醇、乙醇不少化學(xué)家致力于CO2的利用，探索以CO2為原料催化合成甲醇、乙醇的方法：CO2加氫時(shí)，上述三個(gè)反應(yīng)同時(shí)進(jìn)行。但在相同條件下，以釕和鎳為催化劑，生成較高產(chǎn)率的甲烷；而以鉑和鈀為催化劑，生成較高產(chǎn)率的甲醇。

2、CO2催化氫化合成甲酸及其衍生物CO2催化氫化合成甲酸及其衍生物是一種利用CO2為有機(jī)合成原料的有效途徑。在超臨界CO2中溶入H2、一種三級(jí)胺以及催化劑如RuCl2[P(CH3)3]4和促進(jìn)添加劑如水、甲醇等，能快速、有選擇性、高產(chǎn)率地產(chǎn)生甲酸:

如在反應(yīng)物中添加醇或一級(jí)胺、二級(jí)胺，還能有效地生成酯或酰胺。

3、CO2催化氫化制低碳烴

中科院成都有機(jī)所陳棟梁等，研究了在微波等離子體下，CO2催化氫化制甲烷和C2烴，其中甲烷和乙炔是主要產(chǎn)物。隨微波輸入功率的增加和(H)/(CO)的減少，產(chǎn)物中乙炔的比率增加。實(shí)驗(yàn)證明以CO2催化氫化制低碳烴是可行的。

4、CO2高分子的合成

近20多年來，CO2已逐漸被開發(fā)成一種高分子合成的單體，在合適的條件下，CO2可固定于高分子單體上，得到各種縮聚或加聚產(chǎn)物。

CO2作單體的反應(yīng)，關(guān)鍵是要有合適的催化劑。陳立班等研制成含鋅的高分子負(fù)載雙金屬催化劑（PBM），不經(jīng)過高耗能的反應(yīng)，可從CO2與環(huán)氧化物共聚制備系列脂肪族聚碳酸酯；Supper等發(fā)展了高活性的氟化鋅催化劑，合成了CO2與氧化環(huán)己烯（CHO）的共聚物；Cheng等發(fā)現(xiàn)了CO2與CHO共聚最具活性的含鋅催化劑，且反應(yīng)條件溫和，對(duì)CHO均聚無活性

此外，CO2與烯類單體形成環(huán)內(nèi)酯，與乙烯醚或二烯烴生成低分子量的聚酯，與環(huán)硫化物、環(huán)氮化物也能形成相應(yīng)的共聚物。五

以生物質(zhì)為原料的有機(jī)合成今天，95%以上的有機(jī)化學(xué)品來自石油，但是，地球上的煤和石油是有限的和不可再生的。因此，如何利用生物質(zhì)為原料生產(chǎn)人類需要的化學(xué)品就成為綠色有機(jī)合成的戰(zhàn)略任務(wù)。

地球上最多的生物質(zhì)是木質(zhì)纖維素，如農(nóng)作物的稻桿、麥桿、高粱桿、玉米桿等，單中國(guó)每年就有15億噸，其中除少量用于造紙外，大部分都燒掉，既污染環(huán)境又造成浪費(fèi)。如果能把它們轉(zhuǎn)化成化學(xué)品，可制取2～3億噸乙醇、8000萬噸糠醛和3億噸木質(zhì)素，創(chuàng)造數(shù)百億元的價(jià)值，既保護(hù)環(huán)境又造福社會(huì)。例1用生物物質(zhì)制造汽車燃料——乙醇谷物發(fā)酵酒精燃料用更廉價(jià)的纖維素用更先進(jìn)的工藝以谷物淀粉為原料的發(fā)酵法制造酒精，是一門具有4000-5000年的古老工藝，而酒精作為機(jī)動(dòng)車燃料的潛力多年來已為人所知。目前酒精作為機(jī)動(dòng)車燃料主要還是摻入汽油中，與汽油混合使用。酒精可作為機(jī)動(dòng)車燃料已成為不爭(zhēng)的事實(shí)。但傳統(tǒng)的發(fā)酵工藝，以谷物為原料，原料成本高，且利用率低，能耗很大，因此酒精產(chǎn)品成本較高。要想將其大規(guī)模用于機(jī)動(dòng)車燃料還必須降低成本。降低成本的辦法有二，其一是利用基因工程改進(jìn)酵母的性能以提高過程效率，其二是采用更為廉價(jià)的纖維素原料。例2用生物物質(zhì)制造天然氣有機(jī)垃圾發(fā)酵沼氣

天然氣有時(shí)也稱為沼氣，其主要成分是甲烷，目前廣泛用作發(fā)電廠和家庭用燃料，部分天然氣還用作化工原料。盡管目前天然氣資源儲(chǔ)量多于石油，但其儲(chǔ)量也是有限的，估計(jì)如以天然氣為人類的主要能源，充其量也只能使用100年。另外，天然氣儲(chǔ)量分布不均，而輸送設(shè)備建設(shè)投資巨大，因此開發(fā)生物質(zhì)資源制備天然氣技術(shù)具有重大意義。1999年，美國(guó)的Biofine公司獲得美國(guó)總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)之小企業(yè)獎(jiǎng)。他們的獲獎(jiǎng)項(xiàng)目是把廢纖維轉(zhuǎn)化成乙酰丙酸。

反應(yīng)的原料可以是造紙廢物、城市固體垃圾、不可循環(huán)使用的廢紙、廢木材和農(nóng)業(yè)殘留物，用稀硫酸在200～220℃處理15分鐘，產(chǎn)率可達(dá)70%～90%，同時(shí)可得有價(jià)值的副產(chǎn)品甲酸和糠醛。

第三節(jié)溶劑的革命

有機(jī)溶劑由于揮發(fā)性大、毒性大而成為有機(jī)合成工業(yè)的主要污染源，環(huán)境友好的有機(jī)合成應(yīng)該盡量不用或少用有機(jī)溶劑。

美國(guó)總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)的獎(jiǎng)項(xiàng)之一就是改進(jìn)溶劑和反應(yīng)條件獎(jiǎng)。

一、

超臨界CO2作溶劑

超臨界流體是指處于超臨界溫度及壓力下的流體，它介于氣態(tài)和液態(tài)之間，密度接近于液體而粘度與擴(kuò)散系數(shù)接近于氣體，因而在萃取、分離、重結(jié)晶及合成反應(yīng)中表現(xiàn)出特有的優(yōu)越性。超臨界CO2尤以臨界溫度及壓力適中、無腐蝕、不燃燒、廉價(jià)無毒而得到廣泛應(yīng)用。

1、超臨界CO2在有機(jī)物萃取中的應(yīng)用

超臨界CO2萃取與傳統(tǒng)萃取工藝比較，具有萃取時(shí)間短、萃取費(fèi)用少、萃取更徹底、可進(jìn)行熱敏感樣品及痕量組分萃取等優(yōu)點(diǎn)，特別適合于不穩(wěn)定天然產(chǎn)物和生物活性物質(zhì)的提取、分離，生產(chǎn)出近于完美的綠色產(chǎn)品。

超臨界萃取的應(yīng)用

應(yīng)用范圍應(yīng)用類別醫(yī)藥工業(yè)

中草藥有效成分的提取、分離，藥品原料的濃縮、精制食品工業(yè)啤酒花、動(dòng)植物油、咖啡因、植物色素的提取化妝品香料工業(yè)天然香料、合成香料的分離和精制，化妝品原料的萃取2、超臨界CO2用作有機(jī)合成的溶劑

非對(duì)稱烯烴加氫時(shí)得到一對(duì)旋光對(duì)映異構(gòu)體，而合成的目標(biāo)只是其中一個(gè)。臨床上，旋光性藥物往往一種對(duì)映體有效，另一種無效甚至有毒。所以，合成出消旋的藥物不但原子利用率低，而且由于對(duì)映體的物理、化學(xué)性質(zhì)非常接近，其分離、提純非常困難。由此，旋光選擇性在制藥工業(yè)中顯得特別重要。

Burk小組以超臨界CO2

作溶劑，提高不對(duì)稱氫化的選擇性。

1992年，首次報(bào)道了以超臨界CO2

作溶劑，AIBN為引發(fā)劑，進(jìn)行1，1-二氫全氟代辛基丙烯酸酯的自由基均聚，得到了分子量達(dá)27萬的聚合物，開創(chuàng)了超臨界CO2高分子合成的先河。目前，以超臨界CO2作介質(zhì)的聚合反應(yīng)的研究越來越多。

以超臨界CO2

作介質(zhì)的聚合反應(yīng)反應(yīng)方式反應(yīng)體系相對(duì)分子質(zhì)量溶液聚合均聚

FOA

共聚

FOA+MMAFOA+St2.7×105分散聚合共聚

MMA2.7×105沉淀聚合自由基型丙烯酸

離子型異丁烯1.5×105乳液聚合丙烯酰胺7.1×106

二、

以水作溶劑

有機(jī)化合物多數(shù)極性較低，水溶性很小，所以，多數(shù)有機(jī)合成反應(yīng)都在有機(jī)溶劑中進(jìn)行。然而，水無疑是最廉價(jià)、無毒、環(huán)境友好的。因此，水相反應(yīng)成為綠色有機(jī)合成的一個(gè)熱點(diǎn)，而且研究結(jié)果表明，用水作溶劑在某些反應(yīng)中，比有機(jī)相中反應(yīng)可得到更高的產(chǎn)率或立體選擇性。

1980年發(fā)現(xiàn)，環(huán)戊二烯與甲基乙烯酮的環(huán)加成反應(yīng)，以水為溶劑比異辛烷為溶劑快700倍。

又發(fā)現(xiàn)在環(huán)加成反應(yīng)中，以水為溶劑可提高反應(yīng)速率和選擇性。該反應(yīng)以水為溶劑在高溫劇烈攪拌，可獲得理想的結(jié)果，比用苯作溶劑既縮短反應(yīng)時(shí)間又提高了產(chǎn)率和選擇性。

2000年，T.A.Bryson報(bào)道以甲酸鈉為還原劑，在250～350℃，約1300Psi,以水為溶劑，不需要其他共溶劑或催化劑，可把醛和一些酮還原成醇。

反應(yīng)只需要簡(jiǎn)單的裝置就可完成，副產(chǎn)物是CO2和H2O或NaOH,因此是環(huán)境友好的。而以環(huán)己烯或環(huán)己二烯為還原劑在醇-水混合溶劑中把醛還原成醇，則產(chǎn)生毒性大的副產(chǎn)物苯，且產(chǎn)物分離困難，是環(huán)境不友好的。

如醛在酮存在下，用四丁基銨氰硼化氫在酸性HMPA或NaBH(S′Bu)3中，可極好地還原，但副產(chǎn)物對(duì)環(huán)境有害。而以水為溶劑，用3摩爾量的甲酸鈉還原醛和酮

反應(yīng)結(jié)束后，只需把有機(jī)物與水分離，蒸餾可得產(chǎn)物。

三、固相合成

水相反應(yīng)避免了有機(jī)溶劑對(duì)環(huán)境的污染，但在工業(yè)生產(chǎn)中，廢水若處理不當(dāng)仍會(huì)產(chǎn)生環(huán)境問題。

固相反應(yīng)則是在無溶劑的條件下反應(yīng)，能在源頭上阻止污染物。目前研究成功的固相反應(yīng)，顯示了節(jié)省能源、無爆燃性等優(yōu)點(diǎn)，且產(chǎn)率高、工藝過程簡(jiǎn)單，某些反應(yīng)還具有立體選擇性。

長(zhǎng)期以來，人們一直認(rèn)為固體間的化學(xué)反應(yīng)必須在溶劑相中進(jìn)行，直到環(huán)境的惡化給地球帶來的災(zāi)難到了如此嚴(yán)重的地步，才反過來尋求環(huán)境友好的合成方法。

1、氧化還原反應(yīng)

1988年．Toda等研究一些酮的Baeyer-Villiger氧化反應(yīng)

發(fā)現(xiàn)在固相比在氯仿溶液中反應(yīng)速度更快、產(chǎn)率更高,既節(jié)省了溶劑，又避免了氯仿對(duì)環(huán)境的污染。酮的還原則可將粉末狀酮與10摩爾量的硼氫化鈉混合研磨后，在固相反應(yīng)，產(chǎn)物收率100%，而且還具有立體專一性。其他固相反應(yīng)包括雜環(huán)脫氫、烯烴環(huán)氧化臭氧化、醇氧化、硫醚氧化、酚氧化等；固相還原包括醌、酯、醛和環(huán)氧丙烷還原成醇，烯炔還原成烷，硝基、疊氮化合物還原成胺等都相當(dāng)成功。

2、偶聯(lián)反應(yīng)

β-萘酚在FeCl3的作用下，偶聯(lián)成2，2-二羥基-1，1-聯(lián)萘。

反應(yīng)在液相進(jìn)行，收率低又伴隨副產(chǎn)物醌的生成；但采用固相反應(yīng)，以FeCl3·6H2O為氧化劑，在50℃反應(yīng)2小時(shí)，再經(jīng)稀HCl洗滌，便可得到產(chǎn)物，產(chǎn)率為95%。

又如，芳香醛與Zn-ZnCl2的還原偶聯(lián)反應(yīng)：

在固相反應(yīng)比在50%四氫呋喃水溶液中產(chǎn)率有較大的提高。反應(yīng)伴隨副產(chǎn)物

的生成，而芳香酮的固相偶聯(lián)只生成α-二醇。

3、縮合反應(yīng)

芳香醛與芳香胺研磨混合，在室溫或低溫下反應(yīng)，可得到相應(yīng)的喜夫堿。喜夫堿與已存在的過渡金屬醋酸鹽作用，幾乎定量地生成喜夫堿配合物，實(shí)現(xiàn)配合物的自組裝合成。室溫下研磨苯乙酮、對(duì)甲基苯甲醛和NaOH糊狀物，5分鐘變成黃色固體，純化后得4-甲基查爾酮。4、環(huán)化反應(yīng)1996年，RajagopalD.等報(bào)道以固相Hajos-Parrish環(huán)化反應(yīng)，以(S)-脯氨酸誘導(dǎo)的1，3-環(huán)己二酮非對(duì)稱化，得到了重要的旋光性合成構(gòu)件。

BeatriceRuhland等則在固相條件下成功實(shí)現(xiàn)了（3+2）環(huán)加成，制得具有重要藥效基團(tuán)的β-內(nèi)酰胺。

固相合成方法便成為有機(jī)合成的一個(gè)焦點(diǎn)，在組合化學(xué)中，為篩選高效的醫(yī)藥、農(nóng)藥、催化劑等作出巨大的貢獻(xiàn)。

第四節(jié)綠色催化劑

在有機(jī)合成中，很多反應(yīng)都要用到催化劑。催化劑的存在使反應(yīng)能在較溫和的條件下進(jìn)行：如降低溫度、壓力，加快反應(yīng)速度，增加轉(zhuǎn)化率，提高選擇性等。因此，催化劑在有機(jī)合成工業(yè)中起著舉足輕重的作用。傳統(tǒng)的催化劑多為重金屬，反應(yīng)結(jié)束后，催化劑的再生、循環(huán)使用，或多次使用后失去活性需要丟棄，將對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染；一些強(qiáng)酸強(qiáng)堿型催化劑則會(huì)造成對(duì)設(shè)備的腐蝕，以及反應(yīng)結(jié)束后產(chǎn)物水洗形成大量的污水，也是環(huán)境不友好的。所以，綠色有機(jī)合成的另一個(gè)任務(wù)是研究、開發(fā)更加高效的、高選擇性的、環(huán)境友好的催化劑。

一、分子篩催化劑分子篩是一種多功能的催化劑，它可作為酸性催化劑，對(duì)反應(yīng)原料和產(chǎn)物也有篩分作用。最初的分子篩是天然沸石，即Si和Al組成的晶體化合物；目前，分子篩還可以是雜原子分子篩，可以由P,B,Ti等和Si或Al組成，已廣泛用于石油化工和精細(xì)化工生產(chǎn)中。

1、在萘的烷基化反應(yīng)中

以絲光沸石為催化劑，不但可以避免傳統(tǒng)催化劑AlCl3或磷酸對(duì)環(huán)境的污染，而且還可以取代傳統(tǒng)的磷酸或AlCl3,使2，6-和2，7-二羧基萘異構(gòu)體的比例從1:1提高到2.9:1。

2、ZSM-5分子篩催化

直接把苯氣相氧化成苯酚。

產(chǎn)率可達(dá)99%，副產(chǎn)物是無毒害的氮?dú)狻Ｅf工藝以異丙苯氧化成過氧化異丙苯，再經(jīng)過酸水解成苯酚和丙酮，不但原子利用率低，而且產(chǎn)生大量含酚和含鹽的廢水。

3、鈦硅分子篩催化劑鈦硅分子篩催化劑以及化學(xué)修飾的無機(jī)介孔材料，由于具有良好的熱穩(wěn)定性而成為新研究熱點(diǎn)。如環(huán)氧丙烷的生產(chǎn)，傳統(tǒng)工藝為：

反應(yīng)不僅以有毒的氯氣為原料，而且還伴生大量的氯化鈣廢水。

以鈦硅分子篩為催化劑，丙烯與H2O2可經(jīng)一步反應(yīng)生成環(huán)氧丙烷：

由于生成的副產(chǎn)物是水，因此不會(huì)污染環(huán)境。二、石墨催化劑

石墨具有良好的熱穩(wěn)定性、膨脹性、層狀結(jié)構(gòu)及允許外來分子嵌入，已成功地用作取代、加成、重排和氧化還原等的催化劑。

1、雙烯加成

以石墨為支持劑，在微波作用下，Diels-Alder反應(yīng)比傳統(tǒng)反應(yīng)條件溫和，速度快，產(chǎn)率和立體選擇性高。2、還原反應(yīng)

芳香族、脂肪族硝基化合物，在石墨催化下，用水合肼作還原劑，幾乎定量生成相應(yīng)的胺。

三、電催化

電催化的有機(jī)合成由于不使用化學(xué)試劑作催化劑、不需要在高溫高壓下進(jìn)行反應(yīng)，所以不存在催化劑對(duì)環(huán)境的污染，生產(chǎn)過程也相對(duì)比較安全。

自由基環(huán)化的傳統(tǒng)方法是使用三丁基錫烷作催化劑，有機(jī)錫是有毒的試劑，而且反應(yīng)過程原子利用率低。采用維生素B12催化的電還原法：可在溫和、中性的條件下實(shí)現(xiàn)自由基環(huán)化。

環(huán)氧丙烷的生產(chǎn)：國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的生產(chǎn)技術(shù)是從國(guó)外引進(jìn)的氯酸法。使用有毒氣體氯氣和腐蝕性原料，并生成大量廢水廢渣。

使用電催化法，利用水在陽(yáng)極產(chǎn)生活性氧直接使丙烯環(huán)氧化，可在常溫常壓下進(jìn)行，不產(chǎn)生廢棄物，實(shí)現(xiàn)零排放，是清潔生產(chǎn)過程。四、手性催化

在醫(yī)藥工業(yè)生產(chǎn)中，合成旋光純的產(chǎn)品是化學(xué)家們苦苦追求的目標(biāo)。手性催化劑的作用是使反應(yīng)朝目標(biāo)產(chǎn)物轉(zhuǎn)化，直接合成旋光純的化合物，或目標(biāo)產(chǎn)物占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。如布洛芬的生產(chǎn)：

傳統(tǒng)工藝得到的是混合物，而以S-銠催化劑催化，可得96%旋光純S-布洛芬。

Monsate公司合成手性耐普生達(dá)，第一步為電催化氧化，第二步為酸催化脫水，第三步手性催化得98.5%旋光純度的S-耐普生達(dá)。

五、酶催化和仿酶催化

1、酶催化

酶催化是最古老的催化方法也是最先進(jìn)的催化方法。古時(shí)候，人類就懂得用發(fā)酵的方法制酒:

淀粉→葡萄糖→酒酶催化反應(yīng)一向以高效、高專一性、條件溫和、環(huán)境友好而獲得世人矚目。

1996年美國(guó)總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)把學(xué)術(shù)獎(jiǎng)授予A&M大學(xué)的Holtzapple教授，獎(jiǎng)勵(lì)他發(fā)明了一套用石灰處理和細(xì)菌發(fā)酵等簡(jiǎn)單技術(shù)，把廢生物質(zhì)轉(zhuǎn)化成動(dòng)物飼料、工業(yè)試劑和燃料。

最近，美國(guó)能源部組織的新原料計(jì)劃發(fā)展了一個(gè)有效地把木質(zhì)纖維素的三個(gè)組分分離開的方法，得到的純凈纖維素能夠十分有效地轉(zhuǎn)化成葡萄糖，再用細(xì)菌或酶把葡萄糖催化轉(zhuǎn)化成酒精和其他化學(xué)品。

維生素C是人體必需的一種維生素和抗氧劑，在醫(yī)藥工業(yè)和食品工業(yè)有很大的市場(chǎng)，它的前體2-酮基-L-古龍酸（2-KLG）也是從葡萄糖發(fā)酵制得的。2-KLG原來采用“萊氏法”或改良的二步發(fā)酵法。近年來，各國(guó)生物學(xué)家不斷探索和研究,構(gòu)建基因工程菌，實(shí)現(xiàn)葡萄糖一步發(fā)酵直接生產(chǎn)2-KLG。

2、

仿酶催化

由于天然酶來源有限、難于提純、敏感易變，實(shí)際應(yīng)用尚有不少困難。開發(fā)具有與天然酶功能相似甚至更優(yōu)越的人工酶已成為當(dāng)代化學(xué)與仿生科技領(lǐng)域的重要課題之一。

模擬酶，就是從天然酶中挑選出起主導(dǎo)作用的一些因素，如：活性中心結(jié)構(gòu)、疏水微環(huán)境、與底物的多種非共價(jià)鍵相互作用及其協(xié)同效應(yīng)等，用以設(shè)計(jì)合成既能表現(xiàn)酶的優(yōu)異功能又比酶簡(jiǎn)單、穩(wěn)定得多的非蛋白質(zhì)分子或分子集合體，模擬酶對(duì)底物的識(shí)別、結(jié)合及催化作用，開發(fā)具有綠色化學(xué)特點(diǎn)的新合成反應(yīng)或方法。

（1）水解酶和醛縮酶的模擬α-胰凝乳蛋白酶是一種蛋白質(zhì)水解酶，具有包結(jié)底物的疏水性環(huán)狀結(jié)合部位，催化部位中含有57-組氨酸咪唑基、102-天冬氨酸羧基及195-絲氨酸羥基，三者共同織成“電荷中繼系統(tǒng)”在催化底物水解時(shí)起著關(guān)鍵作用。近年、模擬α-胰凝乳蛋白酶等水解酶的研究進(jìn)展迅速，取得一些重要結(jié)果。R．Breslow等合成的橋聯(lián)環(huán)糊精與Cu2+的絡(luò)合物在中性條件下催化一些雙疏水部位的水解反應(yīng)速率比無催化劑時(shí)提高1.8×104～2.2×105倍。

（2）模擬酪氨酸酶

傳統(tǒng)化學(xué)方法難以實(shí)現(xiàn)酚類化合物高選擇性鄰位氧化反應(yīng)。然而，酪氨酸酶在生物體內(nèi)卻能高效、高選擇性實(shí)現(xiàn)單酚的鄰位羥化以及氧化鄰二酚為鄰二醌。

模擬酪氨酸酶這些優(yōu)異功能，謝如剛等開發(fā)了酚類化合物的咪唑甲基化新方法，設(shè)計(jì)合成了一系列含多個(gè)咪唑基的雙核銅酶模型物，并成功地實(shí)現(xiàn)了模型物在室溫下對(duì)氧氣的絡(luò)合、活化和催化苯偶姻生成二苯基乙二酮的反應(yīng)，以及催化羧酸酯和磷酸酯的水解反應(yīng)。

用于酪氨酸酶雙活性的模擬，催化2，4-二叔丁基苯酚的鄰位氧化，以高產(chǎn)率、高選擇性制得3，5-二叔丁基鄰苯二酚。用于雌甾的鄰位羥化制備傳統(tǒng)化學(xué)方法難于制備的2-羥基雌甾也獲得較好結(jié)果。

第五節(jié)優(yōu)新合成路線

一、

更新合成路線

1999年，美國(guó)總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎(jiǎng)把“更新合成路線獎(jiǎng)”授予Lilly研究實(shí)驗(yàn)室，獎(jiǎng)勵(lì)他們?cè)O(shè)計(jì)出更有效的、更少?gòu)U棄物的合成方法制備抗痙攣藥LY300164。

LY300164原來的合成路線需要使用大量有機(jī)溶劑、產(chǎn)生含鉻污染物，并經(jīng)過一個(gè)效率低的還原過程。

新合成路線每生產(chǎn)100公斤L(fēng)Y300164，避免了3.4萬升有機(jī)溶劑的使用和300公斤含鉻污染物的產(chǎn)生。此外，新路線使原來的6個(gè)中間體減少為3個(gè)，減少工作人員對(duì)有害化學(xué)品的接觸,降低成本，并使產(chǎn)率從16%提高到55%。

二、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)合成路線

優(yōu)新合成路線包括采用無毒無害的原料，盡量不用或少用有機(jī)溶劑，溫和的反應(yīng)條件，環(huán)境友好的清潔工藝，盡量少的合成步驟，較低的成本和較高的收得率等，難度很大。1969年，美國(guó)開發(fā)了第一個(gè)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)合成路線的程序。多年來，經(jīng)科學(xué)家們潛心研究，已編制成不少程序。美國(guó)環(huán)境保護(hù)署（EPA）設(shè)計(jì)了全世界首個(gè)綠色化學(xué)專家系統(tǒng)（GreenChemistryExpertSystem）程序，在EPA的主頁(yè)上提供免費(fèi)下載。1、設(shè)計(jì)方法簡(jiǎn)介

按合成路線的設(shè)計(jì)方法，計(jì)算機(jī)輔助的有機(jī)合成可分為：經(jīng)驗(yàn)型：先建立一個(gè)已知的數(shù)據(jù)庫(kù)，模擬化學(xué)家的思維過程，包括化合物性質(zhì)、反應(yīng)限制條件、反應(yīng)條件、熱力學(xué)數(shù)據(jù)等，再根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)中的記錄對(duì)反應(yīng)進(jìn)行評(píng)估和選擇。

非經(jīng)驗(yàn)型：將問題推理化和形式化，對(duì)已歸納成若干類的化學(xué)反應(yīng)建立一定的數(shù)學(xué)模型使程序簡(jiǎn)化，便于計(jì)算機(jī)處理。此法目前只具理論上的意義。

按合成路線設(shè)計(jì)的推理機(jī)制可分：反合成型：是在Corey提出的合成子方法的思路上，建立一數(shù)據(jù)庫(kù)，使其對(duì)輸入的目標(biāo)分子進(jìn)行變換，而得到新的目標(biāo)分子，如此連續(xù)前推，直到其前體為可行的原料。合成型：是通過給定的起始原料向目標(biāo)分子推進(jìn)以得出合成路線。雙向型：推理則把原料和產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)式都輸入計(jì)算機(jī)，然后雙向推理，找出最短最佳合成路線。

2、

應(yīng)用

M.Medou等根據(jù)DMP323與蛋白酶HIV-1活性部分的相互作用，推測(cè)并證明功能基與DMP323互補(bǔ)的環(huán)肟也有相同的靜電作用。接著，根據(jù)硫原子是亞甲基電子等排體的概念，認(rèn)為以苯硫基取代芐基衍生出的化合物應(yīng)具有相同的活性。他們依照環(huán)肟的水解反應(yīng)，用計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)并合成了新穎的七元環(huán)α-苯硫基肟1、2、3，并用實(shí)驗(yàn)證實(shí)它們?cè)贛T4細(xì)胞上強(qiáng)烈的抗HIV活性。化合物的抗HIV活性達(dá)到EC50=0.5微米。

由于計(jì)算機(jī)特有的龐大數(shù)據(jù)庫(kù)和邏輯推理功能，對(duì)有機(jī)合成路線的設(shè)計(jì)提供極好的指導(dǎo)，所以，用計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)合成路線比傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)更容易、成功率也更高，當(dāng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（包括分子設(shè)計(jì)、催化劑設(shè)計(jì)、合成路線設(shè)計(jì)）與組合化學(xué)相結(jié)合的時(shí)候，尤其能顯示出優(yōu)越性。

然而，由于數(shù)據(jù)庫(kù)中反應(yīng)數(shù)目很多，ORAC有15萬個(gè)反應(yīng)，每個(gè)反應(yīng)占內(nèi)存4.3KB,REASS有18萬個(gè)反應(yīng)，每個(gè)反應(yīng)占內(nèi)存2.0KB，所以目前還難以在小型計(jì)算機(jī)上運(yùn)行，因而限制了它的應(yīng)用。

第六節(jié)組合化學(xué)

1988年Furk等首先提出組合化學(xué)(CombinatorialChemistry)的概念，但直到1991年在一次專門會(huì)議上才正式使用這一名詞。1994年，美國(guó)化學(xué)文摘（CA）設(shè)立組合化學(xué)主題。1995年專業(yè)性期刊“MolecularDiversity(分子多樣性)”應(yīng)運(yùn)而生，1996年其影響因子高達(dá)6.000(同年,J.Am.Chem.Soc.為5.948,J.Org.Chem.為3.722)。

目前，美國(guó)及歐洲一些國(guó)家相繼成立組合化學(xué)公司，專門進(jìn)行定向靶標(biāo)的組合化合物庫(kù)的合成，已取得一定的成果。據(jù)1998年不完全統(tǒng)計(jì)，與組合化學(xué)有關(guān)的專利發(fā)明已有174項(xiàng)，1997年市場(chǎng)總營(yíng)業(yè)額為2.76億美元。一、組合化學(xué)的定義

組合化學(xué)是一門將化學(xué)合成、組合理論、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)及機(jī)器人結(jié)合為一體的技術(shù)。它根據(jù)組合原理在短時(shí)間內(nèi)將不同構(gòu)建模塊以共價(jià)鍵系統(tǒng)地、反復(fù)地進(jìn)行連接，從而產(chǎn)生大批的分子多樣性群體，形成化合物庫(kù)(Compound-Library)；然后，運(yùn)用組合原理，以巧妙的手段對(duì)化合物庫(kù)進(jìn)行篩選、優(yōu)化，得到可能的有目標(biāo)性能的化合物結(jié)構(gòu)的科學(xué)。

二、組合化學(xué)的特點(diǎn)

組合化學(xué)與傳統(tǒng)合成有顯著的不同。傳統(tǒng)合成方法每次只合成一個(gè)化合物；組合合成用一個(gè)構(gòu)建模塊的n個(gè)單元與另一個(gè)構(gòu)建模塊的n個(gè)單元同時(shí)進(jìn)行一步反應(yīng)，得到n×n個(gè)化合物；若進(jìn)行m步反應(yīng)，則得到（n×n）m個(gè)化合物。有人作過統(tǒng)計(jì)，一個(gè)化學(xué)家用組合化學(xué)方法在2～6周的工作量，十個(gè)化學(xué)家用傳統(tǒng)合成方法要花費(fèi)一年的時(shí)間才能完成。所以，組合化學(xué)大幅度提高了新化合物的合成和篩選效率，減少了時(shí)間和資金的消耗，成為20世紀(jì)末化學(xué)研究的一個(gè)熱點(diǎn)。三、組合化學(xué)合成技術(shù)

組合化學(xué)合成包括化合物庫(kù)的制備、庫(kù)成分的檢測(cè)及目標(biāo)化合物的篩選三個(gè)步驟。化合物庫(kù)的制備包括固相合成和液相合成兩種技術(shù)，一般模塊的制備以液相合成為主，而庫(kù)的建立以固相合成為主。

固相技術(shù)液相技術(shù)優(yōu)點(diǎn)純化簡(jiǎn)單，過濾即達(dá)純化目的，反應(yīng)物可過量，反應(yīng)完全；合成方法可實(shí)現(xiàn)多設(shè)計(jì)；操作過程易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化反應(yīng)條件成熟，不需調(diào)整；無多余步驟；適用范圍寬缺點(diǎn)發(fā)展不完善；反應(yīng)中，連接和切鏈?zhǔn)嵌嘤嗖襟E；載體與鏈接的范圍有限反應(yīng)物不能過量；反應(yīng)可能不完全；純化困難；不易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化1、

多針同步合成

多針同步合成是固相合成的基本方法。將96只帶有載體針的小棒固定在同一塊板上，其位置與96孔滴度板相對(duì)應(yīng)，然后在96個(gè)孔中分別加入不同的反應(yīng)物及試劑，即可同步合成96個(gè)樣品。

Dewitt等對(duì)此法進(jìn)行改進(jìn)，

在玻璃管的上端加一個(gè)硅橡膠墊片，可用注射器加樣，管的外面有一個(gè)列管式夾層，可對(duì)反應(yīng)物加熱或冷卻。

他們以此裝置合成40個(gè)乙酰脲衍生物和具有生理活性的1，4-苯并二氮卓衍生物。

2、混合-分離隨機(jī)合成法

1991年Lam等報(bào)道了以樹脂為載體，進(jìn)行隨機(jī)合成，可以同步合成上百萬個(gè)分子，并提出一珠一肽的概念。首先將19種保護(hù)的天然氨基酸分別連在樹脂上，混合脫除保護(hù)，再分成19份分別與19種保護(hù)氨基的氨基酸進(jìn)行偶聯(lián)反應(yīng)，可以得到19×19種連在樹脂上的二肽，如此進(jìn)行五次，可合成出195=2,476,099種連在樹脂上的側(cè)鏈保護(hù)的五肽，脫除側(cè)鏈保護(hù)但不從樹脂上切下，可得到由近2.5萬連在樹脂上的不同肽段的五肽組成的肽庫(kù)。此法保證同一樹脂上的肽段序列是相同的，即“一珠一肽”。

Lam等用該法合成的五肽庫(kù)對(duì)抗β-內(nèi)啡肽的單克隆抗體進(jìn)行了親和性研究，找到天然抗原位點(diǎn)肽的六個(gè)有效類似物，還用該肽庫(kù)進(jìn)行了結(jié)合抗生蛋白鏈菌素的研究，找到一些有結(jié)合作用的肽段。

一珠一肽法的優(yōu)點(diǎn)是可以同步合成大量的化合物，并可對(duì)多種受體進(jìn)行篩選，但只適合于合成能微量測(cè)定的樣品，如多肽和寡核苷酸，應(yīng)用范圍不廣。

3

、編碼確定結(jié)構(gòu)的同步合成

編碼確定結(jié)構(gòu)的同步合成法在同步合成時(shí)，引入另一個(gè)容易合成且在合成后可以通過微量分析測(cè)定結(jié)構(gòu)的分子，以該分子作為密碼來確定與其同時(shí)合成的目標(biāo)分子的結(jié)構(gòu)。

Mikolaiev等在1993年報(bào)道了選擇編碼合成方法，即在一個(gè)樹脂上合成一個(gè)非肽類化合物或其它不可測(cè)序的化合物時(shí)，在其上合成一個(gè)作為編碼用的多肽。

該法常用含多功能團(tuán)的化合物如Lys等作為目標(biāo)分子與編碼分子的連接點(diǎn)，每一個(gè)氨基酸代表目標(biāo)分子中的一個(gè)組成部分，在混合-分離合成法中，每安裝一個(gè)構(gòu)建模塊，就向目標(biāo)分子的編碼臂上偶聯(lián)一個(gè)代表該構(gòu)建模塊的氨基酸，合成并測(cè)定活性后，活性分子結(jié)構(gòu)可以通過測(cè)定同一樹脂珠上多肽的序列而給出。

四、應(yīng)用1

、新材料的開發(fā)

近十年來，已報(bào)道許多以組合化學(xué)方法開發(fā)的新材料，如抗磁材料、磷光材料、介電材料、鐵電材料、半導(dǎo)體、催化劑、沸石和聚合物及復(fù)合材料等。

2、

催化劑篩選

催化劑傳統(tǒng)的篩選法是試湊法，工作量大，效率不高。目前，科學(xué)家們用各種方法設(shè)計(jì)和建立了催化劑庫(kù)，對(duì)催化劑進(jìn)行快速篩選，已取得不少成果。

美國(guó)開發(fā)一種自動(dòng)制備并檢測(cè)沸石分子篩的系統(tǒng)，每個(gè)式樣板有8～19個(gè)反應(yīng)室（150-300微升），每次可同時(shí)試驗(yàn)六塊板，產(chǎn)品用離心方法回收，最后形成的組合庫(kù)用X-射線散射技術(shù)檢測(cè)或用電子顯微鏡篩選，僅消耗很少試劑就取得很多數(shù)據(jù)。

由于催化反應(yīng)是放熱反應(yīng)，有活性的催化劑可紅外成相。科學(xué)家利用紅外熱譜儀對(duì)載有3000多個(gè)潛在催化劑庫(kù)的聚合物珠進(jìn)行篩選，找出兩個(gè)活性有機(jī)化合物作為親核酰化的有效催化劑。加州大學(xué)發(fā)展了一基于激光的方法,以快速篩選環(huán)己烯脫氫成苯的固相催化劑庫(kù),篩選出由80%鉑、10%鈀和10%銦組成的三元混合物，比庫(kù)中其他成員生成的苯多。66個(gè)成員庫(kù)使用全自動(dòng)裝置制備，制備和篩選只需兩天半時(shí)間。3、

新藥物的合成與篩選

迄今為止，組合化學(xué)最多的應(yīng)用是新藥物的設(shè)計(jì)、合成和篩選方面。美國(guó)及歐洲已涌現(xiàn)一批組合化學(xué)公司，杜邦制藥公司的研究者將組合化學(xué)（隨機(jī)設(shè)計(jì)，合理篩選）與合理藥物設(shè)計(jì)（合理設(shè)計(jì)，隨機(jī)篩選）兩種不同的方法聯(lián)用設(shè)計(jì)合成了新奇的膠原酶抑制劑，能夠抑制引起癌轉(zhuǎn)移和關(guān)節(jié)炎的膠原酶,這些工作有利于獲得更加有效的抑制癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移和治療關(guān)節(jié)炎的新藥。

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、新農(nóng)藥的合成和篩選

近十年來，組合化學(xué)法結(jié)合高通量的篩選，大大加快農(nóng)藥研究開發(fā)的速度，如艾格福公司每年可合成5萬個(gè)新化合物；諾華公司目前的篩選能力是每年10萬個(gè)新化合物；捷利康公司1995～1997年，化合物的篩選能力從每年1萬個(gè)提高到10萬個(gè)，1998年為12萬個(gè)，2000年為20萬個(gè)。

JohnJ.Parlow利用分子反應(yīng)活性的互補(bǔ)性/分子識(shí)別技術(shù)（CMR/R）平行合成具有除草活性的取代雜環(huán)酰胺化合物，生物試驗(yàn)結(jié)果表明化合物3有一定的除草活性。將化合物3分成兩部分。先對(duì)A部分的雜環(huán)進(jìn)行改造，改變環(huán)上的原子和取代基，得到56個(gè)化合物，但生物試驗(yàn)表明它們的活性不如3大；接著對(duì)B部分進(jìn)行改造，以不同的取代基取代苯環(huán)C或D的不同部位，得到68個(gè)化合物，生物試驗(yàn)表明化合物4的生物活性是化合物3的4倍。

化合物3化合物421世紀(jì)是綠色化學(xué)的世紀(jì)。綠色化學(xué)要求將原子重新巧妙組合，實(shí)現(xiàn)零排放的原子經(jīng)濟(jì)反應(yīng)，生產(chǎn)環(huán)境友好產(chǎn)品。所以，組合化學(xué)是實(shí)現(xiàn)綠色化學(xué)的必經(jīng)之路。

霧霾華北地區(qū)——北京

北京嚴(yán)重霧霾，北大校園里的雕塑被戴上了口罩長(zhǎng)達(dá)10日的霧霾天導(dǎo)致河北省空氣污染嚴(yán)重，該省氣象臺(tái)13日16時(shí)發(fā)布最高級(jí)別的霾橙色預(yù)警信號(hào)。該省大部分設(shè)區(qū)市已連續(xù)8天嚴(yán)重污染，空氣質(zhì)量指數(shù)甚至已達(dá)到或超過500的測(cè)量上限。持續(xù)霧霾天致呼吸道、心腦血管疾病發(fā)病率激增。

2013年11月2日，山東濟(jì)南遭受霧霾天氣污染，能見度極低。俯瞰大明湖全景，如同白紙一張。對(duì)比近日碧空如洗的大明湖，有著天壤之別的反差。受霧霾天氣影響，空氣質(zhì)量污染加重，PM值逼近極值，能見度不足1000米。華東地區(qū)華中地區(qū)——河南華中地區(qū)——湖南城市煙霧災(zāi)害：城市上空的煙霧酸雨毀壞的森林留下一片枯死景象。在中國(guó)南方重酸雨區(qū)，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)一些森林衰亡現(xiàn)象。重慶南山1800公頃馬尾松林死亡率達(dá)46％；四川峨眉金頂冷衫死亡率達(dá)40％，四川奉節(jié)縣芳草壩林場(chǎng)6000多公頃華山松有96％已經(jīng)死亡。

受酸雨污染的水稻

湖泊酸化致使魚類死亡。這種情況可能會(huì)導(dǎo)致水中生物大量滅絕

南極臭氧洞：南極上空00年9月3日的臭氧層空洞面積達(dá)到2830萬平方公里，相當(dāng)于美國(guó)國(guó)土面積的3倍。

這是美國(guó)航空航天局用衛(wèi)星測(cè)繪出的南極臭氧層空洞，左圖是2001年9月24日的臭氧層空洞圖像，雖然只有一個(gè)，但其面積比北美洲還大。右圖是02年9月24日的圖像，科學(xué)家首次發(fā)現(xiàn)臭氧層空洞居然一分為二，但總面積比去年減少了40%，科學(xué)家認(rèn)為這要?dú)w因于南極洲氣溫的上升大氣溫室效應(yīng)溫室效應(yīng)”加劇導(dǎo)致

①地球表面溫度上升，因而地球兩極冰山和冰川開始融化，會(huì)使海平面上升，最終可能會(huì)使沿海城市和農(nóng)田被淹沒。②氣候變暖也會(huì)引起海洋溫度升高，將促使強(qiáng)烈的熱帶風(fēng)暴形成。③全球氣候的變化，必將破壞生態(tài)平衡，土地干旱，沙漠化面積增大。④地球上的病蟲害增加，并可能導(dǎo)致全球疾病流行。冰山在不斷融化,科學(xué)家預(yù)測(cè)百年后極地外最大冰蓋可能消失飛機(jī)下的極北大地，六月底，雪差不多融盡了位于安第斯山脈的貝利托莫雷諾冰川是世界上最壯觀的冰川，水面上方浮著一堵高達(dá)70米的“冰墻”，綿延30公里，總面積達(dá)到257平方公里。在這里，旅行者可以呼吸到冰川時(shí)代的氣息。2004年3月13日，冰墻的一側(cè)出現(xiàn)了倒塌，這是16年來的第一次崩塌。

人類溫室效應(yīng)作怪亞馬遜河

原始森林不再原始

由多國(guó)科學(xué)家組成的國(guó)際研究小組在英國(guó)最近一期的《自然》雜志上發(fā)表研究報(bào)告稱，全球變暖將導(dǎo)致世界上四分之一的陸地動(dòng)植物，即100多萬個(gè)物種將在未來50年之內(nèi)滅絕，這必將對(duì)人類的生存造成災(zāi)難性的影響。

建國(guó)初期森林面積：1.25×104km2，覆蓋率13%；

可利用草原約3.1×104km2占國(guó)土面積的40%,居世界第四位。被毀滅的林區(qū)被沙丘包圍的村莊沙進(jìn)人退

2002年11月16日，“威望”號(hào)油輪泄漏的燃油漂浮在西班牙西北方的海面，西班牙加利西亞地區(qū)在世界上享有盛名的度假海灘遭受著威脅。載有7.7萬噸燃油的“威望”號(hào)油輪發(fā)生的泄漏事故成為當(dāng)年最重大的環(huán)境災(zāi)難。2002年11月18日，一只滿身油污的海鷗在西班牙北部拉科魯尼亞接受全身清理。人類活動(dòng)使近海區(qū)的氮和磷增加50%-200%；過量營(yíng)養(yǎng)物導(dǎo)致沿海藻類大量生長(zhǎng)；波羅的海、北海、黑海、東中國(guó)海等出現(xiàn)赤潮。海洋污染導(dǎo)致赤潮頻繁發(fā)生，破壞了紅樹林、珊瑚礁、海草，使近海魚蝦銳減，漁業(yè)損失慘重。

2002年1月30日南非愛蘭茲海灣50噸龍蝦因赤潮自殺水體環(huán)境污染嚴(yán)重2001年全國(guó)廢污水排放總量626億噸（不包括火電直流冷卻水），其中工業(yè)廢水占62%，生活污水占38%。其中有90%未經(jīng)處理直接排入河流、湖泊中，造成水體嚴(yán)重污染。甘肅白銀市市郊分布著八九家有色金屬企業(yè)，大量污水從這里流向黃河

寧夏固原市原州區(qū)城郊的黃河支流清水河，如今“清水”已變成污水，散發(fā)出令人難以忍受的惡臭。

被污染的清水河水面一片漆黑。

呈現(xiàn)墨綠色的劣五類水從這里長(zhǎng)年排向黃河寶雞蔡家坡和陽(yáng)平鎮(zhèn)交界處的渭河河段，幾個(gè)大型企業(yè)的排污點(diǎn)。

寶雞市陳倉(cāng)區(qū)陽(yáng)平鎮(zhèn)野寺村靠近渭河的土地，被磷肥廠排出的污水染成紫紅色。排污使渭河成為一條“黑河”。

咸陽(yáng)市渭河橋，同樣是黑漆漆的河水、刺鼻的臭味