1996至美国绿色化学总统挑战奖0001.docx

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1996至美国绿色化学总统挑战奖0001

绿色化工原理与方法作业

S151101037张娟

1•美国“总统绿色化学挑战奖”分为哪几种奖项？

迄今已颁发了几

届？

美国“总统绿色化学挑战奖”分为绿色合成路线奖、绿色反应条件（变更溶剂反应条件

奖）、绿色化学品设计、小企业奖以及学术奖五个奖项。

迄今为止已经颁发了20届。

2•对历届“总统绿色化学挑战奖”的总结。

绿色合成路径奖

年份

获奖公司

获奖内容

1996

Monsanto公司

不用HCN为原料，生产除草剂一一氨基二乙酸钠

1997

BASF与Hoechst合营公司

消炎药（ibuprofen）新工艺，

原子利用率从40%升至80%

1998

FlexsysAmerica橡胶制品公司

4-氨基二苯胺（4-ADPA）新

工艺，用苯胺与硝基苯直接合成，不需加入氯或溴作氧化剂

1999

Lilly实验室

抗痉挛药（anticonvulsion）新

工艺，避免了大量溶剂使用和污染物产生，采用生物酶固定化催化剂

2000

RocheColorado公司

抗病毒药（gallcicloui）新工艺，将反应物和中间产物数量从22种降低至11种，气体排放减少66%，固体废物减少89%，4/5中间产物可循环利用

2001

Bayer和BayerAG公司

可生物降解的螯合剂

氨基二琥珀酸盐，100%无废物释放，用作助洗剂、漂白稳定剂、肥料添加剂等

2002

Pfizer公司

开发了合成Sertraline（重要药物Zoloft的有效成分）的新工艺，将原有的三步变为

步，大大减少了污染，提冋了工人的安全性

2003

Sid-ChemieInc.公司

固体氧化物催化剂合成的无废水工艺

2004

Bristol-MyersSquibb公司（简

开发成功了制备抗癌药Taxol

称BMS）

主成分paclitaxel的绿色工艺

2005

ArcherDanielsMidlandCompany（ADM）、Novozymes公司和Merck&Co.,Inc.公司

酶催化酯交换技术生产低游离脂肪酸油脂和重新设计、高效立体选择性合成药物

Emend的活性成分

Aprepitanto

2006

Merck公司

使用新的绿色途径合成3-氨

基酸生产JanuviaTM药品中的

活性成分

2007

俄勒冈州立大学（CFP）的

KaichangLi教授

对自然界大量存在的、可再生的大豆蛋白中的部分氨基酸进行改性，发明了一种新的环境友好的胶黏剂

2008

Battelle公司

合成了一种以大豆为原料的墨粉，其性能与传统墨粉相比没有任何差别，最重要的是墨粉容易从纸张上脱除

2009

伊士曼化学品公司

该公司开发了一种无需溶剂的生物催化工艺来生产化妆品和个人护理产品所需的酯类组分

2010

美国陶氏化学公司和德国巴斯夫公司

他们共同研发了利用过氧化氢作为氧化剂制备环氧丙烷的新路线（HPPO）

2011

日诺麦提卡（Genomatica）公司

以更低的成本利用可再生原

料生产基础化学产品

2012

克迪科思公司

研发出一种更加咼效、安全的绿色化学方法生产辛伐他汀药物，用于治疗心血管疾病

2013

LifeTechnologiesCorporation

Safe,Sustainable

Chemistriesforthe

ManufacturingofPCR

Reagents

2014

TheSolbergCompanyof

GreenBay

开发一种使用表面活性剂和

糖的更安全的泡沫

2015

LanzaTech公司

发展了一种微生物发酵方法

将CO、CO2转化为乙醇、2,3-

丁二醇等重要燃料

绿色反应条件（改进溶剂和反应条件奖）

年份

获奖公司

获奖内容

1996

Dow化学公司

用CO2代替氟氯烃作苯乙烯泡沫塑料发泡剂

1997

Imation公司（明尼苏达州）

发明光热法曝光胶片，显影

只需加热，称Dryview技

术，不需化学显影、定影

1998

阿贡国家实验室

高效高选择性乳酸酯工艺，可代替各种溶剂用量的80%,目前美国此类溶剂用量为

380万t

1999

NacloChem.Co.

开发带电聚丙烯酰胺的水基生产过程，用于废水处理除去悬浮固体及污染物

2000

BayerCorp.Pittsburgh

开发了两组分水性多羟基化合物涂膜技术

2001

Novozymes公司

利用果胶裂解酶进行棉纤维

润湿脱脂Biopreparation工

艺，纺织厂节水30%〜50%

2002

CargillDowLLC公司

开发了一种NatureWorks

PLA（聚乳酸）的绿色牛产工艺，产率咼，不用有机溶剂。

PLA可降解，由可再生资源制备，可替代传统的石化制品

2003

DuPont（杜邦）公司

微生物法生产1,3-丙二醇

2004

BuchmanLaboratories

International公司

酵素Optimyze的创新技术去除由回收纸制再生纸过程中常遇到的粘着物”

2005

BASF公司

推动环保-效益共同进步的一种可紫外光（UV）固化的、单组分、低挥发性有机物（VOC）的汽车表面修整底漆

2006

Codexis公司

通过3种生物催化剂的直接优化来生产立普妥的活性成分一一阿托伐他汀的关键手性中间体

2007

HIT公司

开发被称为NxCatTM的技术，使用钯-铂金催化剂可高效使氧气和氢气反应直接生成

H2O2

2008

纳尔科（Nalco）公司

开发了3DTRSASR技术来持续监控循环冷却水的状况，必要时加入化学药剂

2009

CEM公司

该公司发明了一种用于食品分析过程中快速蛋白质自动检测方法，这种方法减少了有毒试剂和能源的使用。

2010

默克公司和克迪科斯公司

两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

2011

科腾（Kraton）咼性能聚合物有限公司

创新了聚合物膜技术

2012

氰特工业公司

研发MAXHT“拜耳法”阻垢剂产品技术

2013

TheDowChemicalCompany

开发出EVOQUE预复合聚合物技术

2014

QDVision,Inc.

研发了一种使LED更有效照明和显示的途径，并且能减小环境影响和减少浪费

2015

Soltex公司

通过BF3与醇的络合，将其固定在氧化铝载体上，有效地解决了传统的合成方法中出现的问题

绿色化学品设计（设计更安全化学品奖）

年份

获奖公司

获奖内容

1996

Rohm&Haas公司

环境友好海洋生物防腐剂，

用于船舶表面防海洋动植物

附着选出4,5-二氯2-正辛基4-异噻唑啉-3-酮（DC01）代替三丁基氧化锡

（TBTO）

1997

Albright&wilson公司（弗

吉尼亚州）

开发四羟甲基硫酸磷（THPS）杀生物药剂，它有良性毒理，选择毒性（对人体毒性小）

1998

Rohm和Haas公司

开发二酰基肼杀虫剂

（Confirm），除毛虫外对所有

生物无害

1999

DowAgrosciencesLLC

（DowChem.CO子公司）

开发Spinosad高选择性，环境友好杀虫剂，对毛虫、苍蝇有害，而不影响益虫，环境中不累积，不挥发

2000

DowAgrosciences

开发hexaflum白蚁诱饵，抑制昆虫角质素合成，使其

在脱皮时死亡，为低害杀虫剂

2001

PPG工业集团

把阳离子电沉积油漆用于汽车工业，用钇（在地壳中比铅丰富）代替铅、铬、镍而抗腐蚀性强

2002

ChemicalSpecialties公司（CSI）

米用环境友好的碱式四兀铜盐（ACQ）替代有毒害性的铬砷合剂（CCA）作为木材防腐

剂

2003

ShawIndustriesInc.公司

“EcoWorx（tm地毯片”，这是

一种从摇篮到摇篮”的产品

2004

Engelhard公司

推出Rightfit系列颜料还具有良好的分散性、尺寸稳定性、热稳定性及彼此相容性等优点，生产成本也比咼性能颜料低

2005

ArcherDanielsMidland

Company公司

一种可减少乳胶涂料挥发性有机物的、非挥发性的、反应性聚结剂——ArcherRCTM

2006

SCJohnson&Son公司

开发的绿色清单”可用来评定产品中各个组分对环境和人体健康的影响程度

2007

Cargill公司

以植物油为基础制备BiOHTM系列多元醇，成功地制备具有良好柔韧性的泡沫聚氨酯

2008

陶氏益农（DowAgroSciences）

公司

开发了一种绿色化学合成法来生产新的杀虫剂，即

Spinetoram杀虫剂

2009

Procter&Gamble和CookC。

mposites&Polymers两家公司

开发出一种名ChempMPS的涂料配方

2010

克拉克公司

他们合成了一种改进型的多杀菌素，针对蚊子幼虫的灭杀非常有效。

2011

美国宣伟（Sherwin-Williams）

公司

贡献在于水性丙烯酸醇酸树脂合成技术

2012

巴克曼公司

研发的应用于造纸工业的纤维改性酶技术可以提高纸的强度和质量，而不需要添加化学品或增加能源消耗，还可以令造纸业增加再生纸的比例

2013

Cargill,Inc.

开发了植物油为原料的变压器油，其产品更不易燃、毒性更低

2014

TheSolbergCompany

RE-HEALINGFoam

Concentrates-EffectiveHalogen-FreeFirefighting研发出了一种浓缩无卤泡沫

2015

HybridCoatingTechnologies和NanotechIndustries公

司

用环状碳酸酯和胺替代传统的异氰酸酯和多醇，合成聚氨酯涂料和绝缘泡沫

小企业奖

年份

获奖公司

获奖内容

1996

Donlar公司

开发2种生产热聚天门冬氨酸代替聚丙烯酸，它可被生物降解

1997

LegacySystem公司

开发冷却臭氧过程，除硅晶片上有机物，清洁蚀刻电路板，代替溶剂清洗

1998

Pyrocool技术公司

推出PyrocoolFEF灭火剂和制冷剂，环境友好产品

1999

Biofine公司

废纤维素转化成乙酰丙酸新技术，用于处理造纸废物、垃圾、废纸、废木材，产率

可达70%〜90%，可代替双酚A用于高分子材料（双酚A破坏内分泌系统）

2000

Revlon公司

发明Enbirogluv玻璃印花技术，原料不含重金属，成分有生物降解性，美观耐久

2001

EDEN生物子公司

Harpin（无毒性蛋白质）技术，用于激发植物自然分泌

防御系统，抗病虫害，已批准使用的Messenger产品已由40多种农作物证明有效

2002

SCFluids公司

超临界CO2用于半导体工

业中光致抗蚀剂的去除技术

2003

AgraQuestInc.公司

一种咼效、环境友好的生物杀

真菌剂Sere,nade（r）

2004

JeneilBiosurfactant公司

以低成本商业化生产一系列低毒性的天然表面活性剂产品

2005

Metabolix,Inc.公司

利用生物技术制造天然塑料――聚羟基烷酸酯（PHA）

2006

Arkon咨询与NuPro技术公司

在苯胺印刷工业中使用环境安全并易回收的溶剂

2007

NovaSterilis公司

将环境友好型的超临界二氧化碳技术用于咼效医学火菌并商业化

2008

SiGNa化学公司

开发了一种包埋技术来稳定这类碱金属

2009

绿色能源系统公司

开发了新的将植物糖类转换成常规碳氢燃料的绿色合成路线。

2010

LS9Inc

他们利用生物技术研制了可用作用做燃料和化学品的产

品RenewablePetroleum

TM

o

2011

生物琥珀（BioAmber）公司

生物基琥珀酸的一体化生产及其下游应用

2012

Elevanee可再生科学公司

研发出一种生产咼性能绿色专用化学品的低成本技术

2013

法拉第公司

开发了低毒性的三价铬生产高性能铬涂层加工技术

2014

AmyrisIne.

确认工程酵母可再生燃料替代石油柴油

2015

Renmatix公司

公司用超临界水将植物纤维的水解为糖，为进一步生产生物柴油和化学品提供了原料

学术奖

年份

获奖者

获奖内容

1996

TaxasA&M大学M.Holtzapple教授

把废生物质转化为饲料、化学品与燃料（用石灰水或高压低温液氨处理纤维素，使其膨

化，再酶降解）

1997

北卡罗来纳大学J.M.

Desimone教授

开发能溶于CO2的表面活性剂，用于微电子和光谱清洗

1998

斯坦福大学,Trost教授

创立原子经济”概念

1999

CarnegieMellon大学

Collins教授

发展了一系列Fe（川）配位化合物（TAML活性剂）增强过氧化氢的氧化能力低温下

（55C）活化H2O2漂白木桨

2000

Scripps研究所的ChihueyWong教授

开发了不可逆的酶催化的酯转化反应，用于药品生产

2001

Tulane大学，Chao2JunLi（李朝军）教授

发展了准自然”催化作用，开发在空气和水中应用的过渡金属催化剂，用于以水为溶剂的多种合成反应

2002

Pittsburgh大学,ErieJ.Beekman教授

建立了一种简单的模式，可以用来筛选能以低压CO2做溶剂的有机物质，从而拓宽CO2的应用领域

2003

纽约布鲁克林的技术大学的

RichardAGross

温和、选择性聚合的新选择-脂肪酶催化聚合

2004

Georgia技术研究院的CA

Eckert和C.L.Loitta

以一系列崭新、环境友好并且可调的溶剂如超临界二氧化碳、近临界水及二氧化碳膨胀液体等取代传统化学溶剂

2005

阿拉巴马州大学的教授

一种使用离子液体溶解和加

RobinD.Rogers

工纤维素为高级材料的平台策略

2006

密苏里州-哥伦比亚大学

GalenJ.Suppes教授

利用甘油制备丙二醇和丙酮醇单体

2007

Krische教授

将传统有机金属试剂变为手性加氢催化剂，使加成反应在咼手性选择性下进行，并生成了碳碳键

2008

美国密歇根州立大学的

RobertE.Maleczka,Jr.与

MiltonR.Smith教授

开发出了复杂硼酸酯类化合物的合成反应新技术

2009

美国卡耐基〜梅隆大学的一位教授

他研发成功一种使用铜催化剂和环境友好型还原剂的聚合工艺，该工艺使用抗坏血酸（维生素C）作为还原剂，需要较少的催化剂，为采用更绿色的方法合成先进的高分子材料打开了大门。

2010

了加州大学洛杉分校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。

2011

加州大学圣塔芭芭拉分校

BruceHLipshutz教授

贡献在于争取结束对有机溶剂的依赖

2012

斯坦福大学的罗勃特•韦斯

（RobertM.Weymouth）博士和加利福尼亚圣何塞的詹姆斯•赫德里克

（JamesL.Hedrick）博士

研发的有机催化技术可以去除塑料生产过程中的有害金属，生产出更加安全的终端产品，有利于塑料瓶的回收利用，可大量减少塑料垃圾

康奈尔大学的杰弗里•科茨

（GeoffreyW.Coates）博士

研发的可降解聚合物合成技术，以二氧化碳和一氧化碳为原料合成可降解塑料制品

2013

特拉华洲大学RichardP.

Wool教授

从事可持续大分子聚合物与复合材料的优化设计，发展了

TFT理论

2014

ProfessorShannonStahl,

Universityof

Wisconsin-Madison.

发现一种方法来安全有效地使用在通常用于制造药物的工序氧代替危险化学品

2015

科罗拉多州立大学的

EugeneY.-X.Chen教授

设计的氮杂环卡兵类有机小分子催化剂在无金属催化的条件下实现了HMF的自身缩合以及二甲基丙烯酸酯的聚合反应

气候变化奖

时Sr忖呎

2015

Algenol公司

开发出了基因增强的蓝藻（cyanobacteria）菌株，可以

在阳光和盐水的条件下咼效地将空气和工业废气中的

CO2转化为乙醇和生物油等燃料

3•对历届“总统绿色化学挑战奖”的各获奖项目的内容、原因和重要

意义进行详细评述。

气候变化奖

20152015年新增的“气候变化奖”由Algenol公司获得。

工业废气中含有大量CO2如

何高效利用CO2并将其转化为有价值的燃料一直

是化学家研究的重要课题。

Algenol公司开发出了基因增强的蓝藻（cyanobacteria）菌株，

可以在阳光和盐水的条件下高效地将空气和工业废气中的CO2转化为乙醇和生物油等燃料。

该工艺中盐水可以从海水获取，不依赖粮食作物为原料，降低了燃料生产成本，并显著地减

少碳排放。

（1）绿色合成路线奖（GreenerSyntheticPathwaysAward）

2015该奖项授予了LanzaTech公司，该公司发展了一种微生物发酵方法将CO、CO2转

化为乙醇、2,3-丁二醇等重要燃料。

2,3丁二醇是一种极具价值的液体燃料，其燃烧值为

27198J/g。

2,3丁二醇以被轻松转换成丁烯、丁二烯和甲乙酮等中间物，这些中间物被用于生产碳氢燃料以及聚合物、合成橡胶、塑料和纺织品等多种化学品。

LanzaTech公司的微生

物发酵方法将将COCO2转化为乙醇、2,3-丁二醇等重要燃料相较于以天然气、煤、石油等为原料的传统工艺，新方法的实施可以将温室气体的排放减少到70%左右。

2014该奖项授予了TheSolbergCompanyofGreenBay，他们开发一种使用表面活性

剂和糖的更安全的泡沫。

传统的灭火泡沫中含有水分，不宜用于扑救遇水发生燃烧或爆炸的物质（如钾、钠、电石等）；对于电器火灾，要在切断电源后才能使用泡沫灭火器。

该泡沫相较于传统泡沫的生物累积性和毒性更加安全，其生物降解性和生物相容性好。

世界上最大

的石油和天然气公司之一将使用这一泡沫来对抗燃料火灾和泄漏。

该产品效果更好，更安全，

工业和保护我们的健康和环境的双赢。

20132013年的“绿色合成奖”由陶氏化学获得。

该公司开发出了EVOQU预复合聚合物

技术。

该技术能取代钛白粉，或者使钛白粉遮盖功能得到加强。

该技术有助于改进涂料中钛

白粉颗粒的分布状况与光散射效率，提高钛白粉的遮盖力，并将涂料配方中钛白粉用量降低

20%以更少的成本达到同样甚至更好的效果。

该技术还同时具备改善涂料耐污性、耐腐蚀性等阻隔性能。

这项技术将显著降低能源消耗、NOx和SOx的排放量以及减少赤潮。

20122012年的绿色合成路线奖授予了加利福尼亚州Redwood城的克迪科思公司以及加

利福尼亚大学的一位博士生。

他们研发出一种更加高效、安全的绿色化学方法生产辛伐他汀药物，用于治疗心血管疾病。

辛伐他汀是洛伐他汀的半合成衍生物，传统的生产工艺是以洛伐他汀为原料，经化学合成得到辛伐他汀。

洛伐他汀的直接甲基化方法已成为目前生产上使用最多的工艺路线。

化学合成工艺的不足之处乃在于化学法合成过程中，反应条件苛刻，副

反应多，产品分离纯化难度大以及来自环保和劳动保护的压力。

而该公司开发的方法从很大

程度上可以解决一些以上问题。

20112011年绿色合成路线奖（GreenerSyntheticPathwaysAward）授予日诺麦

（Genomatica）公司。

其创新贡献在于以更低成本利用可再生原料生产基础化学产品。

1,4-

丁二醇（BDO）是大宗化工基础原料之一，用于合成许多常见聚合物，如氨纶。

日诺麦提卡

（Genomatica）公司利用先进的基因工程，研发了一种使糖类在发酵过程中生成1,4-丁二醇

（BDO）的微生物。

此外，与以天然气为原料生产1,4-丁二醇（BDO）相比,日诺麦提卡（Genomatica）公司利用这种微生物大规模生产1,4-丁二醇（BDO）的成本非常低廉，能耗减少

60%,二氧化碳排放量减少70%

大多数化学产品（包括单体在内）都以天然气或石油为原料。

日诺麦提卡（Genomatica）

公司开发出一种利用可再生物质生产化学原料和中间体的工艺，可再生物质有糖类、微生物

和合成气，此工艺正在逐步实现可持续的商业化生产。

Genomatica公司的技术，不仅从源头使

原料和中间体实现环保，也使得下游产品制造商无需改变传统工艺条件，就可以生产出数以

千计的绿色产品。

2010该奖项授予了美国陶氏（Dow）化学公司和德国巴斯夫（BASF）公司。

他们共同研发

了利用过氧化氢作为氧化剂制备环氧丙烷的新路线（HPPO）。

环氧丙烷（PO）是世界上用量最

大的工业化学品之一，也是合成许多工业品的原料之一，如去污剂、脂肪族聚氨酯、溶冰剂、

食品添加剂、个人护理用品等。

传统生产环氧丙烷的路线中产生许多副产品，还有大量废物。

Dow化学公司和BASF公司共同研发了利用过氧化氢作为氧化剂制备环氧丙烷的新路线,消

除了大多数废物的产生，极大降低了水和能源的使用量。

HPPO工艺产率高，副产品仅有水。

Dow-BASF催化剂使用的是ZSM-5型分子筛，利用这种催化剂，使得过氧化氢和丙烷几乎可以一步合成环氧丙烷。

丙烷与过氧化氢环氧化的反应在固定床反应器中进行，以甲醇为溶剂，

反应的温度和压力比较温和。

该反应的特点是"两高"-同时具有高的丙烷转化率和高的环氧

丙烷产率，过氧化氢被全部转化为产品。

与使用有机过氧化