1996至美国绿色化学总统挑战奖0001.docx

1、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1996Monsanto 公司不用HCN为原料，生产除 草剂一一氨基二乙酸钠1997BASF与 Hoechst合营公司消炎药(ibuprofen)新工艺 ，原子利用率从40 %升至80 %1998Flexsys Ameri

2、ca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(an tic on vulsi on)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、漂白稳 定剂、肥料添

3、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，将原有的三步变为步，大大减少了污染，提冋 了工人的安全性2003Sid-Chemie Inc.公司固体氧化物催化剂合成的无 废水工艺2004Bristol-Myers Squibb 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2005Archer Dani els Midla nd Company(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

4、合成药物Eme nd 的活性成分Aprepita nto2006Merck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

5、利用过氧化 氢作为氧化剂制备环氧丙烷 的新路线（H 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2013Life Tech no logies Corporati onSafe, Susta in ableChemistries for theManu facturi ng of PCRReage nts2014The Solberg Compa ny ofGree n Bay开发一种使用表面活性剂和糖的更安全的泡沫2015Lan zaTech

6、 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 . Pittsbur

7、gh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 WorksPLA（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2003DuP ont（杜邦）公司微生物法生产1,3-丙二醇2004Buchma n LaboratoriesInternational 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

8、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 分一一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

9、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MAX HT “拜耳法”阻 垢剂产品技术2013The Dow Chemical Compa ny开发出EVOQUE预复合聚合 物技术2014QD Visio n, 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2015Soltex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19

10、96Rohm & 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(Co nfirm)，除毛虫外对所有生物无害1999Dow Agroscie nces LLC(Dow Chem. CO 子公司)开发Spi no sad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

11、累积，不挥发2000Dow Agroscie nces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)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2003Shaw In dustries 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

12、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2005Archer Dani els Midla ndCompa ny 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 RC TM2006S C Johnson&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2007Cargill 公司以植物油为基础制备 BiOH TM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(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

13、2009Procter&Gamble 和 Cook C。 mposites&Polymers 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2013Cargill, I nc.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2014The Solberg Com

14、pa nyRE-HEALING FoamConcen trates -Effective Halogen-Free Firefighting 研 发出了一种浓缩无卤泡沫2015Hybrid Coati ng Tech no logies 和 Nano tech In dustries 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1998Pyroco

15、ol技术公司推出 Pyrocool FEF灭火剂 和制冷剂，环境友好产品1999Biofi ne 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)2000Revlo n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 Messenger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

16、致抗蚀剂的去除技术2003AgraQuest Inc . 公司一种咼效、环境友好的生物杀真菌剂 Sere, nade(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 化碳技术用于咼效医学火菌 并商业化2008SiGNa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

17、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 leumTMo2011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2012Eleva nee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2014Amyris Ine.确认工程酵母可再生燃料替 代石油柴油2015Renmatix 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

18、奖 内 容1996Taxas A & M 大学 M. Holtz apple 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.Desim one 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1999Carnegie Mello n 大学Colli ns 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（55 C ）活化H2O2漂白木桨2000Scripps 研究所的 Chihuey Wong教授开发了

19、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,Erie J . 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 CAEckert 和 C.L. Loitta以一系列崭新、环境友好并且 可调的

20、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Robin D . 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Galen J. Suppes 教授利用甘油制备丙二醇和丙酮 醇单体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 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Robert E. Maleczka , Jr.与Milt on R . 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

21、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斯(Robert M. Weymouth )博士 和加利福尼亚圣何塞的詹姆 斯 赫德里克(James L. Hedrick)博士研发的有机催化技术可以去 除塑料生

22、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(Geoffrey W. 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Richard P.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2014Professor Shannon Stahl,Un iversity ofWisc onsin-Madis on.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Eugene Y.-X. C

23、hen 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 2015Algenol 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2015 2015 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

24、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(Greener Synthetic Pathways Award )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

25、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 CO CO2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 The Solberg Compa ny of Green Bay ，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

26、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。2013 2013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。2012 2012年的绿色合成路线奖授

27、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。2011 2011年绿色合成路线奖(Greener Synthetic Pathways Award)授予

28、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 (Gen

29、omatica)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