原子经济反应实例目前,在基本有机化工原料的生产中,有不少已采用了原子经济反应,如乙烯直接氧化制备环氧乙烷、甲醇羰基化制备乙酸、催化法合成甲基丙烯酸、氢化法合成对苯二胺等反应都是原子经济反应。

1.环氧乙烷的生产

a.以前的合成方法,氯醇二步法,原子利用率为37.45％。

CH2CH2+HOClHOCH2—CH2ClHOCH2—CH2Cl+1/2Ca(OH)2CH2CH2O+1/2CaCl2+H2Ob.现在的合成方法,银催化乙烯直接氧化一步法,为加成反应,其原子利用率为100％。

CH2CH2+1/2O2AgCH2CH2O2.乙酸的合成

a.发酵法:

CH3CH2OHO2微生物CH3COOH+H2O

b.Kolbe合成法(1845年):

甲醇羰基化法(Monsanto合成法,1966年)CH3OH+CORh185℃CH3COOH3.甲基丙烯酸的合成

a.丙酮氰醇法,原子利用率为43％,而且需用剧毒的HCN,对环境有害。

催化法:

CH3C≡CH+CO+CH3OH［RSO3H］,50℃,1MPa［Pd(Ac)2L］CH2CCH3COOCH3这是近年Shell发展的新的合成方法,为加成反应,催化活性高,其原子利用率为100％,甲基丙烯酸的选择性达99％。这一实例也说明催化剂在减少废物排放中的关键作用。

4.对苯二胺的合成

由硝基苯合成对苯二胺,可以选择4条合成路线:

a.反应的原子利用率仅为10％。

NO2+6Fe+12HCl+(CH3CO)2O+HNO3NH2NH2+6FeCl2+2CH3COOH+4H2O

b.反应的原子利用率为36％。

NO2+6H2+(CH3CO)2O+HNO3NH2NH2+2CH3COOH+4H2Oc.反应的原子利用率为20％。

NO2+1/2O2+NH3+3Fe+6HClNH2NH2+3FeCl2+3H2Od.反应的原子利用率为67％。

NO2+1/2O2+NH3+3H2NH2NH2+3H2O路线d的原子利用率明显高于其他路线,是由硝基苯合成对苯二胺的原子经济性较好的路线,这正是孟山都公司合成对苯二胺的特色路线。

美国麻省理工学院S.J.Lippard教授曾说过:“化学最重要的是制造新物质,这就需要化学反应,需要有机合成。化学学科通过合成优美而对称的分子,赋予人们创造的艺术;化学以新方式重排原子的能力,赋予人们从事创造性劳动的机会,而这正是其他学科所不能媲美的。有机合成就是创造发明新的化合物,它需要绿色化学,需要原子经济性反应。”

绿色化学时代的到来,对合成化学提出了新的要求。这是一个严峻的挑战,同时也是一个良好的机遇。绿色化学的主战场是合成化学,强调反应的原子经济性和选择性,在绿色合成化学方面的研究将推动化学学科的进一步发展,同时也将为传统化学工业带来一场革命。