1996至美国绿色化学总统挑战奖.docx

1、1996至美国绿色化学总统挑战奖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 Amer

2、ica 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、漂白稳定剂、肥料添加

3、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2003Sd-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

4、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 PPO

5、 )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2013Life Technologies CorporationSafe, Sustainable Chemistries for the Manufacturing of PCR Reagents2014The Solberg Company of Green Bay开发一种使用表面活性剂和糖的更安全的泡沫2015LanzaTech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

6、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 . Pittsburgh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

7、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(VO

8、C)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 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(Krato

9、n)高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2013The Dow Chemical Company开发出EVOQUE预复合聚合物技术2014QD Vision, 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-

10、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 ,

11、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2003Shaw 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 C

12、ompany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 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(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

13、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, 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2014The Solberg CompanyRE-HEALING Foam ConcentratesEffective Halogen-Free Firefighting研发出了一种浓缩无卤泡沫2015HybridCoatin

14、gTechnologies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

15、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

16、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

17、及其下游应用2012Elevance可再生科学公司研发出一种生产高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 Inc.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 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

18、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 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 ,

19、Eric 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

20、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。20

21、11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（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

22、2014Professor Shannon Stahl, University of 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宾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

23、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、

24、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 Company 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

25、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。2013 2013年的“绿色合成奖”由陶氏化学获得。该公司开发出了EVOQUE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

26、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

27、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

28、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

29、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

30、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。 BASF 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，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