历届美国总统绿色化学挑战奖总结.docx

1、历届美国总统绿色化学挑战奖总结美国总统绿色化学挑战奖一、美国总统绿色化学挑战奖1995年3月16日，美国宣布设立“总统绿色化学挑战奖,并于1996年在华盛顿国家科学院颁发了第一届奖项.美国“总统绿色化学挑战奖”分为新(变更）合成路线奖、新工艺奖(变更溶剂反应条件奖）、安全化学品设计奖、中小企业奖以及学术奖五个奖项。迄今为止已经颁发了16届.二、历届获奖情况简介1、更新合成路线奖年份获奖公司获奖内容1996Monsanto 公司不用 HCN 为原料 ,生产除草剂 氨基二乙酸钠1997BASF 与 Hoechst 合营公司消炎药(ibuprofen） 新工艺 ，原子利用率从40 升至80 1998

2、Flexsys America 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1999Lilly 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2000Roche Colorado 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2001Bayer 和Bayer AG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

3、稳定剂、肥料添加剂等2002Pfizer 公司开发了合成 Sertraline (重要药物 Zoloft 的有效成分) 的新工艺 ,将原有的三步变为一步 ,大大减少了污染 ，提高了工人的安全性2003SdChemie Inc公司固体氧化物催化剂合成的无废水工艺2004BristolMyers Squibb公司（简称BMS）开发成功了制备抗癌药Taxol主成分paclitaxel的绿色工艺2005Archer Daniels Midland Company(ADM）、Novozymes公司和MerckCo，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

4、 的活性成分 Aprepitanto2006Merck公司使用新的绿色途径合成氨基酸生产JanuviaTM药品中的活性成分2007俄勒冈州立大学 （CFP）的Kaichang Li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2008Battelle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 （H

5、 PPO ）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20122、改进溶剂和反应条件奖年份获奖公司获奖内容1996Dow 化学公司用 CO2 代替氟氯烃作苯乙烯泡沫塑料发泡剂1997Imation 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t1999Naclo Chem。 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2000Bayer Corp 。 Pitt

6、sburgh开发了两组分水性多羟基化合物涂膜技术2001Novozymes 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 %2002Cargill Dow LLC 公司开发了一种Nature Works PLA（聚乳酸) 的绿色生产工艺 ，产率高 ，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2003DuPont（杜邦）公司微生物法生产 1，3丙二醇2004Buchman Laboratories 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2005BASF

7、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)的汽车表面修整底漆2006Codexis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阿托伐他汀的关键手性中间体2007HIT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 H2O22008纳尔科(Nalco)公司开发了3D TRSASR技术来持续监控循环冷却水的状况,必要时加入化学药剂2009CEM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

8、 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）高性能聚合物有限公司创新了聚合物膜技术20123、设计更安全化学品奖年份获奖公司获奖内容1996Rohm 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)1997Albright 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）1998Rohm 和 Haas 公司开发二酰基肼杀虫剂（Confirm） ，除毛虫外对所有生物

9、无害1999Dow Agrosciences LLC（Dow Chem。 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2000Dow Agrosciences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2001PPG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2002Chemical Specialties 公司（CSI）采用环境友好的碱式四元铜盐（ACQ） 替代有毒害性的铬砷合剂（CCA） 作为木材防腐剂2003Sha

10、w Industries Inc公司“EcoWorx（tm)地毯片”，这是一种“从摇篮到摇篮”的产品2004Engelhard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,生产成本也比高性能颜料低2005Archer Daniels Midland 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- Archer RCTM2006S C JohnsonSon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2007Cargill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

11、泡沫聚氨酯2008陶氏益农（Dow AgroSciences)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2009ProcterGamble和Cook C.mpositesPolymers两家公司开发出一种名Chemp MPS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20124、小企业奖年份获奖公司获奖内容1996Donlar 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1997Legacy System 公司

12、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1998Pyrocool 技术公司推出 Pyrocool FEF 灭火剂和制冷剂 ，环境友好产品1999Biofine 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)2000Revlon 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2001EDEN 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Mess

13、enger 产品已由40 多种农作物证明有效2002SC Fluids 公司超临界 CO2 用于半导体工业中光致抗蚀剂的去除技术2003AgraQuest Inc公司一种高效、环境友好的生物杀真菌剂Serenade（r)2004Jeneil Biosurfactant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2005Metabolix,Inc公司利用生物技术制造天然塑料-聚羟基烷酸酯（PHA）2006Arkon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2007NovaSterilis公司将环境友好型的超临界二氧化碳技术用于高效医学灭菌并商业化2008SiGN

14、a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。2010LS9 Inc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 Renew able Petro leum TM 。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5、学术奖年份获奖者获奖内容1996Taxas A & 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

15、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1999Carnegie Mellon 大学 Collins 教授发展了一系列 Fe ( ） 配位化合物(TAML 活性剂） 增强过氧化氢的氧化能力低温下(55）活化 H2O2 漂白木桨2000Scripps 研究所的 Chihuey Wong 教授开发了不可逆的酶催化的酯转化反应 ，用于药品生产2001Tulane 大学 ，Chao2Jun Li (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2002Pittsburgh 大学 ,Eric

16、J 。 Beckman 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Richard A Gross温和、选择性聚合的新选择-脂肪酶催化聚合2004Georgia技术研究院的C。A。 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Robin DRogers一种使用离子液体溶解和加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Galen JSuppes教授利用甘油制备丙二醇和丙酮醇

17、单体2007Krische教授将传统有机金属试剂变为手性加氢催化剂，使加成反应在高手性选择性下进行，并生成了碳碳键2008美国密歇根州立大学的Robert EMaleczka，Jr与Milton RSmith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

18、塔芭芭拉分校Bruce HLipshutz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茅斯（RobertM。Weymouth）博士和加利福尼亚圣何塞的詹姆斯赫德里克（JamesL。Hedrick)博士他们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.三、历届获奖情况详细介绍1、绿色合成路线奖(Greener SyntheticPathways Award）20112011年绿色合成路线奖（Greener SyntheticPathways Award）授予日诺麦（Genomatica)公司.他们的创

19、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.其创新与价值: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.日诺麦提卡（Genomatica)公司正在与一些大企业合作，

20、实现微生物生产1,4􀀁丁二醇(BDO）工艺的市场化.大多数大宗化学产品(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。该公司宗旨是利用成本低、绿色环保的生物基化学产品，改进化学工业，实现对占有一万亿元市场的石油基工业化学产品的替代.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。Genomatica公司直接合成化学产品的工艺,减少了

21、副产品的生成.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.DowBASF催化剂使用的是 ZSM-5型分子筛，这种分子筛孔道直径为0

22、。5nm,其结构中钛原子取代了四面体配位环境中的百分之几的硅原子。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。与使用有机过氧化物相比,HPPO过程使用足够少的过氧化物，反应完成后，反应物全被转化。因此,省去了过氧化物的回用环节。新过程副产品只有水，省去了收集和纯化副产品，生产设备成本降低了5.HPPO 过程也具有较大的环境优点.与传统工艺比,它降低了70% 80%废水的生成，节省了35的能源消耗。 B

23、ASF 公司通过对大量 PO 生产过程的经济效益分析发现，HPPO过程生产成本最低,同时对环境的负面影响最小。2009第14届“美国总统绿色化学挑战奖”的“更绿色合成路线奖(Greener Synthetic Pathways Award）授予了伊士曼化学品公司，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，生产过程中不再需要使用强酸和可能存在危害的溶剂.该工艺还可以使用一些属于较为敏感型的原料如不饱和脂肪酸，因此，这种工艺可以生产出新的化妆品成分。生物酶催化作用甚至能够带来一些优良性能的产品，如，4一羟基醇和乙酸可以生产出一种特殊的酯,这种酯能够抑制酪氨酸酶

24、，而酪氨酸酶是合成黑色素的关键酶。因此,它能够有效地减少皮肤中的和传统的工艺相比，伊士曼公司开发的新工艺改善了产品的质量，提高了产率,有利于环境保护。20082008年美国总统绿色化学挑战奖的绿色合成路线奖（Greener Synthetic Pathways Award)颁给了Battelle公司。专家小组对此项研究的创新和价值评价是：在美国，激光打印机和复印机每年要消耗超过18.2万t（4亿磅）的墨粉。传统的墨粉以石油为原材料制成，墨粉与纸张融合得非常牢固，纸张使用后墨粉很难去除，因此纸张难以再利用。Battelle公司及其合伙人-AIR公司(The Advanced Image Reso

25、urces)和俄亥俄州大豆委员会（The Ohio Soybean Council），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.这种新的墨粉合成技术,能节省大量的能源并且实现纸纤维的回收再利用.2007早在20世纪40年代，复合木材材料工业已开始大量使用合成树脂胶黏剂-甲醛基胶黏剂，如苯酚一甲醛及尿素甲醛（urea-formaldehyde，UF）等胶黏剂。甲醛是一种致癌物质，且使用甲醛基胶黏剂木制品会向空气中释放甲醛;是使生产工人和消费者身体致癌的帮凶。蛋白质胶将人体中的肌肉与骨骼连接起来，受蛋白质胶这一性质的启发，俄勒冈州立大学 （CF

26、P）的Kaichang Li教授发明了一种新的环境友好的胶黏剂.这种胶黏剂是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；Hercules公司提供了固化剂组分。使用以大豆粉为原料的胶黏剂,生产的胶合木板具有价格竞争力；因再含有甲醛或使用甲醛而环境友好；强度和抗水性能上也优于用甲醛基胶黏剂。使用这项技术,在木制品的生产和家具的使用过程中，因无甲醛，提高了生产、居家和办公的室内空气质量，使得人类远离了甲醛的威胁.2006Merck公司因使用新的绿色途径合成-氨基酸生产JanuviaTM药品中的活性成分而获该奖项。专家小组对其创新与价值评论道：Merck公司发现了一种高度创新和有效催化

27、合成Sitagliptin的方法,这种具有革命性意义的合成方法使生产每克Sitagliptin可以少产生约220 g的废弃物,同时可以将总产量提高50。在今后生产JanuviaTM药物的过程中，Merck公司将至少减少l5万t废弃物，其中包括近5万t的水合废弃物。20052005年有两项成果荣获更新合成路线奖，它们分别是Archer Daniels Midland Company（ADM)和Novozymes公司的酶催化酯交换技术生产低游离脂肪酸油脂和MerckCo，Inc公司的重新设计、高效立体选择性合成药物Emend 的活性成分 Aprepitanto。ADM和Novozymes公司荣获更

28、新合成路线奖的成就为“通过Lipozyme酶催化酯交换反应生产的低游离脂肪酸油脂NovaLipidTM.食品及其配料工业所面临两个主要挑战，一是为公众提供健康的产品,二是开发环境友好的生产技术。目前，ADM和Novozymes正致力于使酶催化酯交换技术商业化，该技术不仅通过减少美国膳食中游离脂 肪酸对公众健康有巨大的实际效果，而且利用酯交换工艺通过减少污水排放产生了重大的环境效益。MerckCo，Inc公司荣获更新合成路线奖的成就为“重新设计、高效合成对化学疗法引起呕吐新疗法药物 Emend 的活性成分 Aprepitant”.针对化学疗法引起恶心、呕吐等症状，最常见的是癌症化疗伴生的副反应，

29、Emend 是一种新疗法药物。临床应用表明,在化学疗法期间和之后即刻使用，Emend 能减少恶心、呕吐。Aprepitant是Emend 的活性药物成分,它是一个具有挑战性的合成目标，其含有2个杂环和3个手性中心。2004变更合成路线奖得主为Bristol-Myers Squibb公司（简称BMS）,它开发成功了制备抗癌药Taxol主成分paclitaxel的绿色工艺。近年来BMS进一步研发出利用最新植物细胞发酵法得到paclitaxe来合成Taxol的绿色化学技术，方法是培养一特定的紫杉细胞愈合组织，直接萃取其中的paclitaxe,经色层分析法纯化与结晶分离而成.和半合成法相比，新工艺没有

30、化学转换，可免除6种中间产物的生成，也不需要使用树叶和树枝,不会产生固体废弃物.此外，新工艺免去l0种溶剂和6道干燥步骤,使能耗大大降低，同时也能确保Taxol可以稳定供应。2003荣获该奖的是Sd-Chemie Inc公司，其获奖成就为“固体氧化物催化剂合成的无废水工艺”.随着催化技术的进步，近来在减少污染方面取得了一些重要的成就，如氢等清洁能源的生产。但是，这些领域中所用催化剂的合成,经常伴随着废水和其他污染物(如NOx、SOx、含卤化合物等） 的大量排放.Sd-Chemic Inc公司一直致力于不断地开发和投资新的先进催化合成技术，这次他们成功地开发一个新的合成路线，事实证明其能够达到零

31、废水排放、零硝酸盐排放，并且没有或很少NOx释放。同时，新合成路线大大减少了水和能量的消耗。据估计,新技术每生产5000吨氧化物催化剂，可以减少大约 37。89万吨废水、1。43万 吨硝酸盐和3800吨NOx的排放。2002更新合成路线奖授予Pfizer公司，这是因为他们开发了合成Sertraline的新工艺,将原有的三步变为一步，大大减少了污染，提高了工人的安全性.Sertraline是重要药物Zoloft中的有效成分，而Zoloft是广为使用的一种治疗忧郁症的处方药.Pfizer在仔细研究每一个化学步骤之后，将绿色化学技术应用于Sertraline的合成过程。新工艺大大减少了污染，提高了工人和环境的安全性，在材料处理、节能、节水方面