2011年第 2期 化 学 教 育
2010年美国总统绿色化学挑战奖获奖成果与启示
闫蒙钢 韩竹红 吴本 富。
(1.安徽师范大学化学 与
材料
关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料
科学学院 芜湖 241000;2.安徽合肥市世纪阳光中学 230051)
摘要 介绍了2010年美国总统绿色化学挑战奖的获奖项 目:美国DOW 化学公司和德国BASF
公司共同获得了绿色合成路线奖;Merck& Co Inc公司和 Codexis Inc公司获得了绿色反应条件奖;
Clarke公司获得了绿色化学品设计奖,他们合成了一种改进型的多杀菌素;加州大学洛杉矶分校的
廖俊智教授领导的团队获得了学术奖;致力于可再生技术的石油公司LS9公司获得了小企业奖。
关键词 绿色化学挑战奖 绿色化学品 绿色合成路线 多杀菌素 环氧乙烷
2010年 6月 21日,美国总统绿色化学挑战奖
颁奖仪式在美国华盛顿特区举行。获奖的工业产品
和工艺的特点是 :更加环境友好、能源和资源消耗更
少、更为巧妙地运用化学的技术优势。本届共设立
了绿色合成路线奖、绿色反应条件奖、设计绿色化学
品奖、学术奖和小企业奖 5个奖项。
1 绿色合成路线奖
本届“绿色合成路线奖“授予了DOW 化学公司
和 BAsF公司,2公司共 同开发了 HPPO技术,即
利用过氧化氢生产环氧丙烷的环境友好创新工艺。
与环氧丙烷的传统生产方法相 比,该技术能够显著
减少废水的产生,且能耗更低,装置的建设投资也更
少 。
环氧乙烷(Po)是重要的有机合成原料之一,用
于制造乙二醇、合成洗涤剂、乳化剂、非离子型
表
关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf
面
活性剂、抗冻剂、增塑剂、润滑剂、杀虫剂以及用作仓
库熏蒸剂。
与常规技术相比 ,HPPO工艺具有独特的经济
和环境效益。采用 HPPO技术建设的 PO新装置
更为经济,这是因为:①建设所需投资大大节减;
②无需附加的基础设施,也无需将联产品推向市场,
因为该工艺仅产生 PO和水;③只需简单的原材料
一 体化,仅需采用过氧化氢和丙烯为原材料。新的
HPPO技术也改进了PO工业的生产环境,这是因
为:①与现有 PO技术相比,减少污水 7O ~8O ;
②与现有 PO技术相 比,减少能耗 35 ;③采用较
简单的原材料一体化,就实现了减少基础设施和设
备的目的,并且无关联产品。
2 绿色反应条件奖
本届“绿色反应条件奖”授予 了 Merck Co
Inc公司和 Codexis Inc公司,2家公司研制了一种
改进的转氨酶,使 2型糖尿病的治疗药物西他列汀
合成条件更符合绿色化学要求。
西他列汀是治疗 2型糖尿病的药物 JanuviaTM
的重要活性成分,世界需求量很高。目前的制造工
艺包括一个有效率的未受保护的烯胺的不对称催化
氢化。这个过程有其本身的优点但是也有不足之
处:立体选择性不足,需要一步结晶,高压,工艺成本
较高,需要专门生产设备以及铑催化剂。
Merck和 Codexis认为从原理上来讲,转氨酶
可以把前体酮直接转变为所需的手性胺,可以很好
地优化西他列汀的生产。Merck对可能的转氨酶进
行的测试未能找出对西他列汀酮有实际活性的酶。
Merck和 Codexis一起用对小分子具有轻微活性的
R一选择性转氨酶作用于模拟的西他列汀酮上的甲基
酮,发现了一个优化的、高效的制备西他列汀的方
法。Codexis进一步运用生物催化剂,用一个新的
合成路线来取代高压加氢路线。这一转氨酶在生物
催化活性方面有了 25000倍的改善,除此之外在此
过程中没有 S一对映体西他列汀形成。这种改善的
酶催化的过程不再需要高压加氢及金属(铑和铁)。
新的合成路线的优点还包括用现有设备产率达到
56 ,整体产量增加 10 ~13 ,整体副产物的产
生量减少 19 。
这种转氨酶被证明为由酮直接转变成 R一胺的
一 般工具,是重要的绿色合成方法之一,被美国化学
学会绿色化学研究所的药剂目录确定为关键的变革
之一 。
3 绿色化学品设计奖
本届“绿色化学品设计奖”授予了从事环境产品
及服务的克拉克(Clarke)公司,该公司开发的改进
型多杀菌素(Spinosad)可杀灭蚊子幼虫。
多杀菌素,1999年的“总统绿色化学挑战奖”得
主,是一种有效杀虫剂。但是,由于它在水中的不稳
定性,导致了它得不到更广泛的应用。
Clarke创建了一个基质,使得多杀菌素分子免
受水的影响并慢慢地释放它,允许多杀菌素剂型能
在水下维持长达 1 80天。这个基质是不溶性硫酸钙
化 学 教 育 2011年第 2期
和水形成的石膏和水溶性聚乙二醇(PEG)的黏合
物,用来 对不 同的杀虫剂释放 时期进行 微调。
Clarke公司生产的 Natular杀幼虫剂对消灭水牛环
境下的蚊子幼虫有着良好的效果。
Natular杀幼虫剂在有效 用率上低于传统的
合成杀幼虫剂 2--10倍。它的毒性比有机磷酸酯小
15倍,它不会长期存在于环境,对野生生物也没有
危害。它的制造过程避免了有害的材料和工艺。
NatularTM符合环境管理的最高标准,并给害虫综合
治理提供了一种新的选择。尤其是在间歇水的环境
下非常有用,如潮汐池和洪泛区。这些间歇潮湿的
地区为蚊子的滋生提供厂短期而友好的环境。这些
自然形成的短期水池使得传统的灭蚊变得网难。而
Natular杀幼虫剂可用于潮湿的条件,当水存在的时
候,它才能释放活性成分。
4 学术奖
本届“学术奖”授予了加州大学洛杉矶分校的廖
俊智教授领导的团队。他们利用生物技术,开发了
利用二氧化碳合成长链醇的方法,实现了二氧化碳
的循环利用。
长链醇,特别是 3~8碳原子的,可作为化工原
料和生物燃料,它们比乙醇有几个好处,包括更高的
能量密度,低吸湿性,降低蒸气压力而使得空气质量
更好。直接从二氧化碳或间接从碳水化合物高效生
物合成醇的路线将减少净碳排放量。遗憾的是,原
生生物不能合成这些长链醇。
廖博士,已研制出的微生物技术,从二氧化碳生
产出 3~8碳原子的醇。他的技术利用了高活性的
氨基酸生物合成途径。有了这项技术,廖教授和他
的小组已经从葡萄糖生产了高效率和特异性接近理
论产量的异丁醇。他们还转入光合微生物的途径,
直接从二氧化碳生产异丁醛和异丁醇。该技术有望
将太阳能和二氧化碳直接生物转化为化学原料。
如果每年有 600亿加仑的高级醇被用作化工原
料和燃料(取代 25 的汽油),廖博七的技术可以消
除的二氧化碳排放量或占美国总二氧化碳排放量的
8。3%。
5 小企业奖
本届“小企业奖”授予了可再生技术的石油公
司~ LS9,Inc.,他们利用牛物技术研制了可用作
燃料和化学品的产品:Renewable PetroleumTM。
那些被消费者迅速和广泛接受的最具潜力的可
再生、可扩展的石油燃料和化学制品是指那些既节
省石油成本,又与现有的石油分配和消费设备相匹
配的燃料和化学制品。I S9公司通过简单、高效、一
步发酵的过程,有效地生产了各种先进的生物燃料
和化学制品,并节省了成本,从而开辟了一个技术性
的平台。LS9公司建立了工业微生物工程,其原理
是在每个单一转换单元选择性地操作可发酵的糖转
变成烷烃、烯烃、脂肪醇、脂肪或酯。这一过程对最
终的燃料和化学制品的分子构成和工作特性进行精
确的遗传控制。LS9公司的技术是改变微生物脂肪
酸合成代谢为长链烃的自然效率。它结合新的生化
过程制造的由细胞分泌的微生物,使长链烃的中间
体转换成具体的成品油和化学品。该产品与水介质
的发酵培养基不互溶,形成轻微的有机相,同时对去
细胞催化剂无毒,并且很容易地通过离心过滤重新
获得。I s9公司正在积极开发用于烷烃(柴油、喷气
燃料、汽油)、醇类(表面活性剂)、酯(生物柴油、化工
中间体)、烯烃(润滑油、聚合物单体)、醛类(绝缘材
料、树脂)和脂肪酸(肥皂、化学中间体)生产的技术。
通过对每个产品的链长、饱和度和支化度的遗传控
制使具体产品的性能不同。与竞争性的生物燃料不
同的是,LS9开发的过程不需要任何金属催化剂。
LS9已成功地扩大了其在中试阶段生产超净柴
油的生产技术。超净柴油达到或超过了美国 A ’M
6751对路面车辆使用的所有规范。它消除了环境
污染物苯、硫及以石油为基础的柴油中的重金属。
LS9通过与宝洁的战略伙伴关系,运用这一技
术平台,以生产消费品所需的表面活性剂。LS9的
可再生产品的目标是通过快速的产品运用以便获得
广泛的环境效益。效率、支付能力以及产品的性能
都预示了I s9技术很好地成为了可持续燃料的关
键技术之一。
6 启示
通过上文可以看出,本届“总统绿色化学挑战
奖”的获奖项目与绿色化学、生物科学和生物技术密
切相关,特别是微生物技术。绿色化学从方法和技
术上给传统的化学工业带来了突破性的变化,这些
不断的深入发展对人类健康和生态环境具有积极的
推动作用。同时,这些项目的不断提出,可以看出当
代世界的化学工业正努力地朝着一条更清洁、更经
济和更健康的方向持续发展。
参 考 文 献
[1] Green Chemisty.http:// epa.go greenchemisty/index.html
[2] http:// sciencenet.cn/blog/user content.aspx?id=355224
[3] http://www.epa.gov/greenchemistry/pubs/2010一podcasts/
掉 grca
E4] 巴斯夫/陶氏化学公司 HPP()装置正式投产 .石油炼制与化
I:.2009,(5):70