朱艷秋

1 對(duì)“1，2—二溴乙烷的合成”實(shí)驗(yàn)綠色化方法的分析與闡述

1.1 采用無毒無害的原料

1，2—二溴乙烷傳統(tǒng)的合成反應(yīng)中，原料溴可揮發(fā)為有毒的氣體，強(qiáng)烈刺激咽喉、上呼吸道，直接導(dǎo)致流淚， 聲音嘶啞甚至失聲，而且溴還是劇毒，強(qiáng)腐蝕性化學(xué)品，因而根據(jù)綠色化學(xué)的原理，我們要研究尋找無毒無害的替代品即過吡啶氫溴酸鹽來替代溴，它是一種無毒，不易燃燒的紅棕色溴化絡(luò)合物.改變反應(yīng)原料的一般原則之一是考慮原料本身的危險(xiǎn)性，看是否對(duì)人對(duì)環(huán)境有害;是否具有比如毒性，發(fā)生意外事故的可能性;是否破壞生態(tài)環(huán)境;是否具有其他不友好性質(zhì)等

1.2 采用無毒無害的溶劑

1，2—二溴乙烷傳統(tǒng)的合成反應(yīng)中，由于溴易溶于四氯化碳，我們不得不用四氯化碳做溶劑，但四氯化碳也是有毒試劑，而據(jù)綠色化學(xué)的原理，我們?nèi)砸芯繉ふ覠o毒無害的替代品，而由于選用了很好的溴化劑過吡啶氫溴酸鹽，其是易溶于水的溴化絡(luò)合物，經(jīng)實(shí)驗(yàn)綜合分析，選用無毒無害的綠色溶劑乙醇來代替有毒有害的四氯化碳溶劑。由上述實(shí)驗(yàn)分析，我們已經(jīng)知道在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中我們經(jīng)常要考慮“選用什么樣的試劑”這樣一個(gè)問題，當(dāng)然我們也可以進(jìn)一步考慮這樣一個(gè)問題：“反應(yīng)必須要使用溶劑嗎”。有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中常用的溶劑大多都是揮發(fā)性的有機(jī)物，對(duì)人的健康，環(huán)境有很大的污染，所以可以用完全相同反應(yīng)的無毒無害溶劑或無溶劑的方法來實(shí)現(xiàn)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的綠色化。據(jù)統(tǒng)計(jì)現(xiàn)在采用下面幾種行之有效的方法：

1.2.1 水溶液

水由于價(jià)格低廉，無毒，不易燃燒，不易爆炸，在有機(jī)合成反應(yīng)中，可以省略許多如官能團(tuán)的保護(hù)和保護(hù)基團(tuán)等合成步驟，所以應(yīng)盡量使用水做溶劑而不采用有機(jī)溶劑。而水溶液作溶劑的烯烴復(fù)分解反應(yīng)正被應(yīng)用在綠色化學(xué)上和化學(xué)生物的親水酶作用物，例如蛋白質(zhì)和多糖。

1.2.2 離子溶液

離子液體作為一種“綠色”溶劑或催化劑在有機(jī)合成中發(fā)揮了獨(dú)特的作用，首先，離子液體作為溶劑為化學(xué)反應(yīng)提供了不同于傳統(tǒng)分子溶劑的環(huán)境，它可以改變反應(yīng)的機(jī)理，使催化劑的活性、穩(wěn)定性更好，選擇性、轉(zhuǎn)化率更高;其次，溶解在離子液體中的催化劑，具有均相催化效率高，多相催化易分離的優(yōu)點(diǎn)，產(chǎn)物的分離可以用傾析、萃取和蒸餾等方法;再者因離子液體無蒸氣壓，液相溫度范圍寬，使得分離易于進(jìn)行。因此，對(duì)于許多有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)，如低聚反應(yīng)，聚合反應(yīng)，烷基化反應(yīng)，酰基化反應(yīng)來說，離子溶液是良好的溶劑。

1.2.3 無溶劑化

徹底解決溶劑污染的最佳方法當(dāng)然就是完全不使用溶劑。例如使用環(huán)境友好催化劑與微波作用相結(jié)合的方法。

1.2.4 超臨界流體

當(dāng)達(dá)到臨界點(diǎn)時(shí)氣液界面消失，體系的性質(zhì)變得均一，不在分為氣體和液體。據(jù)了解，目前應(yīng)用最廣的就是超臨界二氧化碳，由于其對(duì)多數(shù)物質(zhì)具有較大的溶解度，而水在二氧化碳中的溶解度卻很小，這些性質(zhì)使得在近臨界或超臨界二氧化碳中分離有機(jī)物和水十分方便。

1.3 采用無毒無害的催化劑

1，2—二溴乙烷的合成反應(yīng)中，四氯化碳同時(shí)也是催化劑，同樣由于它是有毒催化劑，我們尋找到無毒無害的綠色催化劑乙醇來代替四氯化碳。而催化劑的選擇需要從許多方面考慮，如反應(yīng)的可行性，最大平衡產(chǎn)率，要求的最佳反應(yīng)條件，可選用的原料，反應(yīng)的原子經(jīng)濟(jì)性，在實(shí)際使用中可能會(huì)遇到的問題，催化劑的經(jīng)濟(jì)性，催化反應(yīng)的經(jīng)濟(jì)性等。據(jù)了解目前人們從以下幾個(gè)方面設(shè)計(jì)開發(fā)新的催化劑：首先，設(shè)計(jì)和開發(fā)新型分子氧氧化催化劑;其次，設(shè)計(jì)新型金屬配合物催化劑;最后設(shè)計(jì)新型分子篩催化劑。

1.4 采用固體酸

此方法提出兩類催化劑：一類是強(qiáng)酸性離子交換樹脂作催化劑，這類離子交換樹脂均含有可被陽(yáng)離子交換的氫質(zhì)子，屬?gòu)?qiáng)酸性。常用的有酚磺酸樹脂以及磺化聚苯乙烯樹脂，雖然此類催化劑具有酸性強(qiáng)、易分離、無碳化現(xiàn)象、脫水性強(qiáng)及可循環(huán)利用等優(yōu)點(diǎn)，但此類催化劑的價(jià)格比較昂貴，用于實(shí)驗(yàn)，成本太高。另一類催化劑是非酸性催化劑，這類催化劑是近年發(fā)展起來的一個(gè)新方向，優(yōu)點(diǎn)是沒有腐蝕性，產(chǎn)品質(zhì)量好、色澤淺、副反應(yīng)少，而且成本較低。 因此此類催化劑完全符合綠色化學(xué)：不再使用有毒、有害的物質(zhì)、不再產(chǎn)生廢棄物、無需處理廢棄物，從源頭上消除污染，實(shí)行環(huán)境友好的要求。對(duì)于實(shí)驗(yàn)不用擔(dān)心由于操作失誤而引起硫酸灼傷等事故的發(fā)生了。

1.5 妥善處理化學(xué)實(shí)驗(yàn)的廢棄物，減少污染物的排放

1，2—二溴乙烷合成的綠色反應(yīng)中，如果過吡啶氫溴酸鹽過量，可能會(huì)使廢液呈黃色，雖然過吡啶氫溴酸鹽無毒，但仍要對(duì)廢液進(jìn)行無害化處理，我們采用加入碳酸氫鈉的方法中和至無色，即可達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。所以必須對(duì)實(shí)驗(yàn)的廢棄物進(jìn)行分門別類處理， 使其對(duì)環(huán)境的危害性減小到最低， 達(dá)到零排放， 實(shí)現(xiàn)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的綠色化：

第一，溶劑的循環(huán)使用與產(chǎn)物回收

第二，廢液處理的化學(xué)法

有機(jī)廢液、廢渣可用焚燒、深埋、氧化分解、溶劑萃取及水解法等。鹵代烴可使其生成鹵化銀沉淀; 胺酚類化合物毒性大可先用濃硝酸氧化， 再進(jìn)一步處理; 烴及其含氧衍生物先用強(qiáng)氧化性酸處理， 再用堿中和后排放。

第三，廢舊儀器的再利用

實(shí)驗(yàn)過程中總會(huì)出現(xiàn)一些破損的儀器， 如果隨意丟棄無形中就增加了棄物的產(chǎn)生， 有些器具經(jīng)過加工還可重新使用。例如破損的玻璃電極經(jīng)過修復(fù)可以充當(dāng)銀電極; 破裂的蒸發(fā)皿、坩堝可以用做沸石;塑料的氨水及雙氧水瓶可改裝成洗瓶; 滴管損壞的滴瓶可改裝成盛放固體指示劑的器皿等。

第四，綠色植物可以吸收實(shí)驗(yàn)中的廢棄物

實(shí)驗(yàn)教學(xué)綠色化的研究， 僅只是作了一些局部的探索性的研究與實(shí)踐。今后我們化學(xué)教師在工作中仍然會(huì)圍繞“綠色化學(xué)”這條主線， 不斷的進(jìn)行探索和實(shí)踐， 承擔(dān)起“實(shí)驗(yàn)綠色化”教育這一義不容辭的責(zé)任， 為人類賴以生存的環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展做出應(yīng)有的努力。

（作者單位：四川省米易中學(xué)校）