有机化学教学与环境保护

JournalofShaoguanUniversity(NaturalScience)

Jun.2001Vol.22　No.6

第22卷　第6期

有机化学教学与环境保护

阙邦骝

(韶关学院化学系,广东韶关512005)摘要:从提高环保意识的角度出发,对《有机化学》教学内容提出一点修改意见,并指出《有机化学》教材内容的取舍,应重视环保因素.关键词:环境保护;教学研究;有机化学中图分类号:O62　文献标识码:A　　文章编号:1007-5348(2001)06-0086-04

自从化学工业发展煤焦油加工工业和石油化学工业以来,许多新型的工业有机物如塑料、人造橡胶、合成纤维、医药、农药等给人类的文明带来了新的光彩,同时促进了国民经济的发展.但与此平行的是这些有机物及其生产过程中产生的“三废”对环境的污染也日益加剧,对人类健康带来了严重的威胁.展望二十一世纪,为了保持国民经济的持续发展,为了保护人类生存的环境,必须协调好经济增长和降低污染、保护环境二者的关系.提倡和推行绿色化工,已成为世界各国科学家和工程师所研究的重点之一.目前环境保护、降低污染已从治标转向治本.为此在《有机化学》课程的讲授、教材内容的选用时,必须增加环境保护、绿色化工等方面的知识,尤其是使学生在进行合成设计时,能够充分地考虑环保因素,这样也就将教学内容与当前的发展较好地结合起来了.1　在各类重要化合物的介绍方面

目前使用的《有机化学》教材中讲到某一大类有机化合物时,都会列举一些重要的化合物,以及它们的合成方法.在作这方面的介绍时,应与环境保护、绿色化工结合起来,并指出这些合成方法与环境保护的关系,一些国家采用的环保对策,以及为了实现这些产品符合绿色化工进行的科学研究状况.

比如,乙醛的重要的醛酮类化合物之一,以往不少的教材中,介绍了几种合成乙醛的方法,其中之一是以汞盐为催化剂将乙炔水合成乙醛[1].但未涉及汞盐的污染及又难处理这方面的介绍.而实际上,这一方法在德国工业化后,一度曾成为乙醛生产的主要方法,该反应温度70℃～90℃,要求不高、单程转化率可达到95%,但由于汞盐的污染又难处理这一致命缺点,这种方法现在在发达国家已几乎全部被淘汰.这些在讲授中应作补充性介绍.

又如,草酸是重要的二元羧酸,它可直接应用于许多领域.国外草酸工业生产工艺主要有甲酸钠法、碳水化合物氧化法、乙二醇氧化法和一氧化碳偶联法.国内主要采用甲酸

收稿日期:2000-12-05

作者简介:阙邦骝(1949-),男,浙江松阳人,韶关学院化学系副教授,主要从事化学化工的教学与研究.

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钠法[2].以往教材主要介绍甲酸钠法,值得注意的是未强调该法对环境污染的严重性.实际上据报道,甲酸钠法工艺流程长,难以连续化生产,并生成大量副产物(如硫酸钠)易造成环境污染需要处理.若采用甲酸钠法之一的铅化法,则此过程不可避免地要排出少量铅盐(废水中草酸铅含量一般为8～15mg/L),污染环境.由于成本和环境问题,近年来一些国家,采取了停产或限产,需求由进口满足的对策.比如美国原有5家工厂生产草酸,自70年代至1982年各装置先后全部停产,日本有两家生产公司生产能力共118万t/a,现仅限产约9kt/a.国内一些单位也已开始实验甲酸钠法之一的钙法,中国科学院福建物质结构研究所现已完成一氧化碳偶联制取草酸的100t/a规模的中间试验(一氧化碳偶联生产草酸工艺具有催化体系单一、活性高、选择性好、易于回收、产品纯度高,生产过程连续化、污染少的特点).2　在有机合成的介绍方面有机合成或合成设计是基础有机化学教学中的重要内容之一,是许多合成方案确定的思想基础,在一开始学习的时候,就接受到绿色化工、环境保护意识的教育,将会在往后的设计中体现出来.以往,最佳的合成路线标准一般认为应该具备“三个尽可能”,即原料尽可能易得,步骤尽可能少,产率尽可能高[3].即在有机合成工作中,对拟采用的多种方法是以此标准进行评价和比较,从而确定一条最佳的合成设计.这一标准强调转化率、节能、合成成本等.但在今天对有机化工污染的治理不但要治标更要治本,因此上述标准应增加一条:尽可能减少副产物,最好无副产物生成和“三废”(废液、废渣、废气)的排放.

比如,丙烯氢甲酰化制丁醛,甲醇羰化制醋酸这些路是制备丁醛、醋酸的最佳合成路线,它们具有原子经济反应的高选择性和对环境的友好性[4].原子经济反应,即全部反应物分子生成目的产物分子的反应,现已代替了一些传统的催化氧化路线.如乙烯氧化制乙醛,再经羟醛缩合制丁醇、辛醇的路线;乙烯二步氧化制醋酸路线.这些在介绍时应作补充,并说明这些路线的更替,其中绿色化工、环境保护是重要因素之一.3　在有机化合物的性质介绍方面

在通常的《有机化学》教材中,一般是先介绍有机化合物的化学性质,而在此基础上再介绍有机反应和有机物的合成.因此在教材内容的选取时,应考虑将在有机合成中要介绍的属原子经济反应的相关的有机化合物的性质方面的内容选入.即在介绍有关性质时尽可能作一定程度的介绍,这样在学习合成方法时,有一定基础,它们有些曾被考虑过被选取介绍,但有些在通常教材中没有介绍,应进行补充.

比如,在介绍烯烃的性质应补充烯烃的氢甲酰化反应,即烯烃与合成气(CO/H2)在钴催化剂存在和加温加压下,转化为比原料烯多一个碳原子的醛.

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・88・韶关学院学报(自然科学版)2001年

在介绍炔烃的性质时应补充Reppe反应[5].即:乙炔在Ni催化剂存在及加压条件下与CO作用,生成不安定的环丙烯酮(Cyelepropenone)中间产物,后者与含活性氢化合物(如醇、水、酸、胺、硫醇等)作用,产生多种有用的产物,反应通式如下:

在介绍有机化合物的性质时,要注意介绍它们中哪些性质对环境保护不利,哪些性质对环境保护有利,以及哪些性质有利于对“三废”的处理.

有机化合物的生物可降解性是与环境保护和“三废”处理有重要关系.生物可降解性高的造成环境污染要比生物可降解性低的小,“三废”处理要容易些.现在提倡使用可降解一次性饭盒就是例证.然而,有机化合物的生物可降解性,与其来源和化学结构又有密切关系.在教学中扼要介绍有关方面的知识是非常必要的.

比如:(1)凡天然存在的有机化合物,极大部分是具有生物可降解性的.(2)烃类化合物包括脂肪烃、芳香烃、烯烃、炔烃等,其生物可降解性较差,介于生物可降解性和生物不可降解性之间.(3)在分子中引入双键或三键会降低其生物可降解性.(4)分子中卤素原子越多或在同一个碳原子上卤素原子个数越多,生物可降解性越差,毒性也越大.(5)醛、酮、酸、酯、酚、醌、酰胺、腈类化合物等均为容易降解的化合物[6].

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在有机化学教学中,有机化合物的毒性多数都作了介绍,而其生物可降解性的介绍比较少,应该补充上去.

有机化合物的吸附性、亲油性,对在处理含油废水方面已有较广泛的应用,这些也可在教学中进行介绍.参考文献:

[1]谷亨杰,等1有机化学[M]1北京:高等教育出版社,199013341[2]谷亨杰,等1有机化学[M]1北京:高等教育出版社,199013671

[3]冯金城,等1有机化学学习及解题指导[M]1北京:科学出版社,199912991[4]殷元骐1羰基合成化学[M]1北京:化学工业出版社,19961201[5]顾可权1重要有机化学反应[M]1上海:科学技术出版社,198416171[6]乌锡康1有机化工废水治理技术[M]1北京:化学工业出版社,1999141

OrganicChemistryTeachingandEnvironmentalProtection

QUEBang2liu

(DepartmentofChemistry,ShaoguanUniversity,Shaoguan512005,China)

Abstract:Putsforwardsomerevisingadvicesontheteachingcontentsoforganicchemistryfromtheangleofenhancingenvironmentalawareness.Theenvironmentalprotectionfactorsshouldbepaidgreatattentiontoinchoosingteachingmaterialsoforganicchemistry.Keywords:environmentalprotection;teachingstudy;organicchemistry

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