Dung môi như một công cụ Hóa học xanh: Như sự kết hợp của kiến thức về bản chất của một đặc tính nguy hiểm hóa học có khả năng thao tác các cấu trúc hóa học, hóa học có khả năng và kỹ năng để giảm thiểu những nguy hiểm. Lựa chọn các dung môi và điều kiện phản ứng: Lựa chọn một dung môi nên được không chỉ dựa trên bất kỳ mối nguy hiểm mà hóa chất này có thể có, mà còn về vấn đề môi trường mà việc sử dụng nó có thể làm trầm trọng thêmđộ ô nhiễm hiện có.
Trang 1TOPICS TO BE COVERED
• SOLVENT USAGE
• SOLVENTS EFFECTS & GREEN CHEMISTRY
• GREEN SOLVENTS & ITS DEFINITION
• ENVOIRMENTAL TOXOCOLOGY
• DETERMINATION OF TOXICITY
• GREEN SOLVENTS IN GREE CHEMISTRY
• APPLICATION OF GREEN SOLVENTS
1
Chủ đề
• SỬ DỤNG DUNG MÔI
• Ảnh hưởng của Dung môi & Hóa học xanh
• DUNG MÔI xanh & ĐỊNH NGHĨA
• Tính Độc MÔI TRƯỜNG
• XÁC ĐỊNH Độc tính
• Dung môi XANH Trong Hóa học xanh
• ÁP DỤNG DUNG MÔI XANH
1 SOLVENT USAGE
• Solvents are substances that are liquid during application
and will dissolve other substances,
which can be recovered unchanged on removal of the
solvent
• Research in green chemistry is making dramatic
achievements in the design of chemicals, chemical syntheses,
and chemical processes that are environmentally benign and
economically feasible
• The goal of green chemistry is to reduce the hazards
associated with products and processes
2
Sử dung dung môi
- Dung môi là chất lỏng trong ứng dụng sẽ hòa tan các chất khác, có thể được phục hồi
- Trong Nghiên cứu về hóa học xanh như là trong thiết kế hóa chất, hóa chất tổng hợp, và các quá trình hoá học thân thiện với môi trường và có tính khả thi về mặt kinh tế
- Mục tiêu của hóa học xanh là để giảm các nguy cơ liên quan đến sản phẩm và quy trình sản xuất
2
Widely used throughout the chemical industry
Reaction medium on laboratory and industrial scale
Extensively used in work-up and purification (usually more than for reaction medium)
Sample extraction and preparation (Spectroscopy)
Chromatography mobile phase (HPLC, TLC etc.)
Recrystallisation to purify compounds and prepare crystals suitable for analysis
3
* Sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp hóa chất:
+Hóa học tổng hợp
- Phản ứng phòng thí nghiệm và quy mô công nghiệp
- Sử dụng rộng rãi trong việc tinh chế (thường là nhiều hơn so với trung bình phản ứng)
- Hóa học phân tích chiết mẫu và chuẩn bị (Spectroscopy) Sắc ký pha động (HPLC, TLC, vv)
- Kết tinh Kết tinh để làm sạch các hợp chất và chuẩn bị tinh thể thích hợp cho phân tích
3
• Used much more widely than just synthetic
chemistry
• Coatings:
– Paints, adhesives
• Solvent usually removed by evaporation after application leaving coating behind
• Coating removal
• Cleaning
– E.g Dry cleaning – extensive use of perchloroethylene, a known cancer suspect
- Được sử dụng nhiều hơn rộng rãi hơn so với hóa học tổng hợp
- Lớp phủ ngoài:
+ Sơn, chất kết dính
* Dung môi thường bị loại bỏ bằng cách bốc hơi sau khi ứng dụng để lại đằng sau lớp phủ
* loại bỏ lớp phủ
- Làm sạch
* Ví dụ Trong Giặt khô - perchloroethylene được sử dụng rộng rãi , được biết như là tác nhân gây bệnh ung thư và ô nhiễm nguồn nước ngầm
Trang 2agent, which also contaminates groundwater supplies
• Extraction
– E.g Coffee decaffeination (benzene, CH2Cl2)
- Chiết xuất
Ví dụ khử caffeine (benzen, CH2Cl2)
• Solvents as a Green Chemistry Tool
Through a combination of knowledge of the nature of a
chemical’s hazardous properties with the ability to
manipulate the chemical’s structure, chemists possess the
ability and skill to mitigate the hazard
• Selection of Solvents and Reaction
Selection of a solvent should be based not only on any
hazards that the chemical may possess, but also on existing
environmental problems that its use may exacerbate
Dung môi như một công cụ Hóa học xanh:
-Như sự kết hợp của kiến thức về bản chất của một đặc tính nguy hiểm hóa học có khả năng thao tác các cấu trúc hóa học, hóa học có khả năng và kỹ năng để giảm thiểu những nguy hiểm
Lựa chọn các dung môi và điều kiện phản ứng:
- Lựa chọn một dung môi nên được không chỉ dựa trên bất kỳ mối nguy hiểm mà hóa chất này có thể
có, mà còn về vấn đề môi trường mà việc sử dụng
nó có thể làm trầm trọng thêmđộ ô nhiễm hiện có
In order to study the solvent effect we need an help of
conceptual basis such
as:-• Theories of molecular structures
• Concept of polarity
• Bulk properties
a) Dielectric constant
b) Density
Để nghiên cứu tác động dung môi chúng ta cần hiểu một số khái niệm như:
- Các lý thuyết về cấu trúc phân tử
- Khái niệm về phân cực
- tính chất phổ biến
Hằng số điện môi
Tỉ trọng
• GOALS OF GREEN
CHEMISTRY:-i To reduce hazards associated with product &
process, this is to maintain not only quality of life but
also technical achievements
ii Reduction of risk:
RISK= HAZARD × EXPOSURE
MỤC TIÊU HOÁ học xanh:
-Để giảm nguy cơ liên quan với sản phẩm và quy trình, điều này là để duy trì không chỉ chất lượng của cuộc sống nhưng cũng có thành tích kỹ thuật Giảm nguy cơ:
RỦI RO = NGUY HIỂM × TIẾP XÚC
What are “Green” Solvents ?
(for our applications)
• Not halogenated, flammable (< 100 oC),
non-hazardous, non-toxic
• Low /no VOC
• BP <200 oC
• Biodegradable, stable, recyclable
• Low water solubility (< 5 wt% in solvent)
Best choices are solvents derived from bio-diesel,
plant, natural products
Vậy Dung môi xanh là gì?
(Đối với các ứng dụng của bạn)
• Không halogen hóa, không cháy (<100oC), Không nguy hiểm, không độc hại
• Low / không có VOC
• BP <200oC
• phân hủy sinh học, ổn định, có thể tái chế
• độ tan trong nước thấp (<5% trọng lượng trong dung môi)
sự lựa chọn tốt nhất là dung môi có nguồn gốc từ dầu diesel sinh học, thảo mộc, các sản phẩm tự nhiên
DETERMINATION OF TOXICITY
• TOXIC
A solvent is considered to be toxic
oral LD50 < 50mg/kg
Dermal LD50< 200mg/kg
• CARCINOGENS & REPRODUCTIVE
Carcinogens are defined as those chemicals listed
in current edition of “annual report on
carcinogens”
XÁC ĐỊNH Độc tính
• CHẤT ĐỘC: - Một dung môi được coi là độc nếu: Qua miệng LD50<50mg / kg
Qua da LD50 <200 mg / kg
• Là chất gây ung thư và ảnh hưởng đến sinh sản:
- chất sinh ung thư được xác định là những hóa chất được liệt kê trong phiên bản hiện tại của "báo cáo hàng năm về chất gây ung thư"
• FLAMMIBILITY:
The solvent in should not be flammable
•Độ DỄ CHÁY: Các trong dung môi không phải là
dễ cháy Điểm flash của hóa chất nên được ở trên
Trang 3The flash point of chemical should be above
100ºF
• OZONE DEPLETION:
The solvent in use should not contain
CLASS-I/
CLASS-II ozone depleting substances listed in title
VI of clean air act
• TOXICITY TO AQUATIC LIFE: chemicals in use should
not have any effect on aquatic animals
100ºF
• phá hủy tầng OZONE : Các dung môi được sử dụng không đc phá thủng tầng ozone và gây hiệu ứng nhà kính
• gây độc đến thủy sinh: hóa chất sử dụng không nên có bất kỳ tác dụng trên động vật thủy sản
Water as a reaction medium
• One of the most obvious alternatives to VOCs
• Cheap, readily available, and plentiful
• Useful for certain types of reaction but limited
because of:
– Low solubility of organic substrates
– Compatibility with reagents
• Clean up of aqueous waste difficult
• Useful in biphasic processes in conjunction with
other solvents
Nước như một phương tiện phản ứng
- Một trong những lựa chọn thay thế rõ ràng nhất cho VOC
- Giá rẻ, sẵn có, và phong phú
- Hữu ích cho một số loại phản ứng nhưng bị giới hạn bởi:
độ hòa tan thấp của các chất hữu cơ Khả năng tương thích với thuốc thử
- Làm sạch các chất thải chứa nước khó khăn
- Hữu ích trong quá trình hai giai đoạn kết hợp với các dung môi khác
Carbon Dioxide
• Similar advantages to water
– Natural, cheap, plentiful (too much of it!)
– Available in >99.9% pure form, £70/$110 per
25kg
– By-product of brewing, ammonia synthesis,
combustion
• Already being adopted in a variety of commercial
processes (see later)
• Non-toxic and properties well understood
– asphyxiant at high concentrations
• Easily removed and recycled, and can be disposed of
with no net increase in global CO2
– Simple product isolation by evaporation, to
100% dryness
• No solvent effluent
• Potential for product processing (extraction, particle
formation, chromatography etc.)
• lợi thế tương tự như nước
- Tự nhiên, giá rẻ, dồi dào (! Quá nhiều của nó)
- Có sẵn trong> dạng tinh khiết 99,9%, £ 70 / $ 110 mỗi 25kg
- Nó được sinh ra trong Sản phẩm phụ của sản xuất bia, tổng hợp amoniac, đốt
• Đã được áp dụng trong một loạt các quy trình thương mại
• Không độc hại
- Ngạt ở nồng độ cao
• Dễ dàng loại bỏ và tái chế, và có thể được xử lý với sự không tăng trong CO2 toàn cầu
- Đơn giản cách ly sản phẩm bằng cách bốc hơi, để 100% khô
• Không có nước thải dung môi
• Khả năng xử lý sản phẩm (khai thác, hình thành hạt, sắc ký, vv)
Ionic liquids (IL’s)
• Typically consist of organic cation (often
ammonium or phosphonium salt) and inorganic
anion
• Usually only consider IL’s which are liquid at room
temperature
• Very low vapour pressure – attractive alternative to
VOCs.
-Thường bao gồm các cation hữu cơ (thường amoni
và phosphonium muối) và anion vô cơ
-Thông thường chỉ xem xét của IL đó là chất lỏng ở nhiệt độ phòng
-áp suất hơi rất thấp - thay thế hấp dẫn cho VOC
Ionic Liquids as Reaction Media
• Diels-Alder reactions
• Alkylation reactions
• Hydroformylation reactions
• Friedel Crafts reactions
• Pd-mediated C-C bond formation
Sử dụng Ion lỏng như là trong phản ứng : phản ứng Diels-Alder
phản ứng alkyl hóa phản ứng Hydroformylation phản ứng Friedel Thủ công mỹ nghệ hình thành liên kết Pd qua trung gian C-C anken polyme
1 Ethylmethylimidazolium
tetrafluoroborate, [emim][BF4]
•BF 4
-2.Choline chloride/Zinc chloride
ionic liquid N+
Me Me Me
OH
1 Ethylmethylimidazolium
tetrafluoroborate, [emim][BF4]
•BF 4
-2.Choline chloride/Zinc chloride
ionic liquid N+
Me Me Me
OH
Trang 4
-• Alkene polymerisation
• Biotransformations
chuyển hóa sinh học
Ethyl lactate – a renewable solvent
• Derived from processing corn
• Variety of lactate esters possible
• Renewable source (non-petrochemical)
• Attractive solvent properties
– Biodegradable,
– Easy to recycle,
– Non-corrosive,
– Non-carcinogenic
– Non-ozone depleting
– Good solvent for variety of processes
• Commonly used in the paint and coatings industry
– Potentially has many other applications
Ethyl lactate - một dung môi tái tạo
• Bắt nguồn từ ngô chế biến
• Các loại lactate este có thể
• nguồn tái tạo (không dầu)
• Tính dung môi hấp dẫn
- Phân hủy sinh học,
- Dễ dàng để tái chế,
- Không ăn mòn,
- Không gây ung thư
- Không làm suy giảm ôzôn
- Tốt dung môi cho nhiều quá trình
• Thường được sử dụng trong ngành công nghiệp sơn và chất phủ
- Có khả năng có nhiều ứng dụng khác
APPLICATION OF GREEN SOLVENTS
• New syntheses of Ibuprofen and Zoloft
• Integrated circuit production
• Removing Arsenic and Chromate from pressure
treated wood
• Many new pesticides
• New oxidants for bleaching paper and disinfecting
water
• Getting the lead out of automobile paints
• Recyclable carpeting
• Replacing VOCs and chlorinated solvents
• Biodegradable polymers from renewable resources
Ứng dụng
1,PP mới Tổng hợp của Ibuprofen và Zoloft
2, Sản xuất mạch tích hợp
3, Loại bỏ Asen và Cromat từ gỗ áp lực
4, SX Nhiều loại thuốc trừ sâu mới
5, Quá trình oxy hóa mới cho tẩy trắng giấy và khử trùng nước
6, Bắt đầu SX ra sơn của ô tô
7, Thảm tái chế
8, Thay thế các VOC và các dung môi clo
9, Sản xuất polyme phân hủy sinh học từ các nguồn tái tạo