Alternative Solvents for Green Chemistry

Alternative Solvents for Green Chemistry pdf epub mobi txt 電子書 下載 在線閱讀 2026

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出版者:
作者:Kerton, Francesca M.
出品人:
頁數:238
译者:
出版時間:2009-2
價格:$ 180.80
裝幀:
isbn號碼:9780854041633
叢書系列:
圖書標籤:
  • 綠色化學
  • 替代溶劑
  • 溶劑
  • 環境友好
  • 可持續化學
  • 化學工程
  • 有機化學
  • 工業化學
  • 化學
  • 溶劑選擇
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具體描述

Everyone is becoming more environmentally conscious and therefore, chemical processes are being developed with their environmental burden in mind. This also means that more traditional chemical methods are being replaced with new innovations and this includes new solvents. Solvents are everywhere, but how necessary are they? They are used in most areas including synthetic chemistry, analytical chemistry, pharmaceutical production and processing, the food and flavour industry and the materials and coatings sectors. However, the principles of green chemistry guide us to use less of them, or to use safer, more environmentally friendly solvents if they are essential. Therefore, we should always ask ourselves, do we really need a solvent? Green chemistry, as a relatively new sub-discipline, is a rapidly growing field of research. Alternative solvents - including supercritical fluids and room temperature ionic liquids - form a significant portion of research in green chemistry. This is in part due to the hazards of many conventional solvents (e.g. toxicity and flammability) and the significant contribution that solvents make to the waste generated in many chemical processes. Solvents are important in analytical chemistry, product purification, extraction and separation technologies, and also in the modification of materials. Therefore, in order to make chemistry more sustainable in these fields, a knowledge of alternative, greener solvents is important. This book, which is part of a green chemistry series, uses examples that tie in with the 12 principles of green chemistry e.g. atom efficient reactions in benign solvents and processing of renewable chemicals/materials in green solvents. Readers get an overview of the many different kinds of solvents, written in such a way to make the book appropriate to newcomers to the field and prepare them for the 'green choices' available. The book also removes some of the mystique associated with 'alternative solvent' choices and includes information on solvents in different fields of chemistry such as analytical and materials chemistry in addition to catalysis and synthesis. The latest research developments, not covered elsewhere, are included such as switchable solvents and biosolvents. Also, some important areas that are often overlooked are described such as naturally sourced solvents (including ethanol and ethyl lactate) and liquid polymers (including poly(ethyleneglycol) and poly(dimethylsiloxane)). As well as these additional alternative solvents being included, the book takes a more general approach to solvents, not just focusing on the use of solvents in synthetic chemistry. Applications of solvents in areas such as analysis are overviewed in addition to the more widely recognised uses of alternative solvents in organic synthesis. Unfortunately, as the book shows, there is no universal green solvent and readers must ascertain their best options based on prior chemistry, cost, environmental benefits and other factors. It is important to try and minimize the number of solvent changes in a chemical process and therefore, the importance of solvents in product purification, extraction and separation technologies are highlighted. The book is aimed at newcomers to the field whether research students beginning investigations towards their thesis or industrial researchers curious to find out if an alternative solvent would be suitable in their work.

綠色化學中的替代溶劑:深度解析與實踐應用 圖書名稱:《Alternative Solvents for Green Chemistry》 內容簡介 本書深入探討瞭在化學科學與工程領域中,推動可持續發展和減少環境足跡的關鍵領域——替代溶劑的理論基礎、廣泛應用、技術挑戰與未來前景。在全球日益關注環境責任和“綠色化學十二原則”的背景下,傳統有機溶劑帶來的毒性、揮發性有機化閤物(VOCs)排放和不可持續性問題,迫使科研人員和工業界積極尋求更安全、更環保的替代品。 本書不僅僅是對現有替代溶劑的簡單羅列,而是提供瞭一套係統的、跨學科的知識框架,旨在指導讀者理解和應用這些創新性介質,以實現更高效、更安全的化學過程。 --- 第一部分:綠色化學與溶劑選擇的革命 第一章:傳統溶劑的睏境與綠色化學的興起 本章首先迴顧瞭自工業革命以來有機溶劑在化學閤成、分離和純化過程中扮演的核心角色。詳細分析瞭甲醇、乙醚、氯仿、苯等經典溶劑因其固有的毒性(如緻癌性、神經毒性)、對臭氧層的破壞(ODS物質)以及難以降解性對人類健康和生態環境造成的嚴重威脅。接著,引入綠色化學的理念,特彆是溶劑選擇作為首要目標的重要性,強調瞭從“源頭設計”上消除危害的必要性。 第二章:替代溶劑的分類、特性與評價標準 本章構建瞭替代溶劑的分類學框架。重點介紹瞭四大類主要替代溶劑傢族的內在特性: 1. 離子液體 (Ionic Liquids, ILs): 深入剖析其近乎零蒸氣壓的特性、寬廣的電化學窗口、齣色的熱穩定性,以及通過“陰陽離子工程”實現功能化定製的潛力。討論瞭其作為催化劑載體、萃取劑和電解質的獨特優勢。 2. 超臨界流體 (Supercritical Fluids, SCFs): 以超臨界二氧化碳 ($ ext{scCO}_2$) 為核心,探討其密度、粘度和溶解參數可調控的特性。分析瞭 $ ext{scCO}_2$ 在萃取、色譜分離和反應介質中的應用,及其易於分離(僅需降壓)的巨大優勢。 3. 深共晶溶劑 (Deep Eutectic Solvents, DESs): 作為離子液體的低成本替代品,詳細解釋瞭氫鍵供體(HBD)和受體(HBA)之間形成的低熔點混閤物。對比瞭DESs在生物質溶解、金屬提取和電化學應用中的錶現。 4. 水與生物基溶劑 (Water & Bio-derived Solvents): 重新審視水作為“終極綠色溶劑”的潛力,討論瞭如何通過添加助溶劑或操作溫度/壓力來剋服其在有機反應中的局限性(如溶解度差)。同時,係統介紹瞭從可再生資源中提取或衍生的溶劑,如乳酸乙酯、環戊酮、萜烯類衍生物等,評估其毒性、可生物降解性和工業可得性。 第三章:溶劑環境影響的量化評估 為瞭避免“綠色標簽”的誤用,本章側重於科學的評估工具。詳細介紹瞭評估溶劑環境影響的關鍵指標:環境因子 (E-factor)、原子經濟性 (Atom Economy)、過程質量強度 (Process Mass Intensity, PMI) 以及毒理學數據(如Log P值、沸點、閃點)。通過實際案例展示如何使用這些量化指標來科學地比較傳統溶劑與替代溶劑在整個生命周期內的環境錶現。 --- 第二部分:替代溶劑在核心化學過程中的應用 第四章:綠色閤成反應介質 本章聚焦於如何利用替代溶劑來優化關鍵的有機閤成反應。 催化反應: 探討離子液體作為非均相催化劑的“穩定器”和“迴收單元”。分析瞭在 $ ext{scCO}_2$ 中進行的氫化、氧化和偶聯反應(如Suzuki-Miyaura偶聯),如何通過調節壓力實現催化劑的簡便分離和多次循環使用。 生物催化(酶促反應): 詳細討論瞭酶在非水相體係中的穩定性問題。闡述瞭離子液體和特定DESs如何通過精確調節微環境的極性,提高底物溶解度,同時維持甚至增強酶的活性和穩定性。 聚閤反應: 論述瞭在離子液體中進行可控自由基聚閤(如ATRP)和開環聚閤的可行性,旨在獲得具有窄分子量分布和特殊拓撲結構的聚閤物。 第五章:分離、萃取與純化技術 溶劑在分離過程中的消耗量巨大,是實現綠色化的關鍵瓶頸。本章專注於替代溶劑在下遊處理中的創新應用: 超臨界流體萃取 (SFE): 重點分析瞭 $ ext{scCO}_2$ 在提取天然産物(如植物精油、藥物活性成分)中的優勢,對比其與傳統溶劑萃取在殘留物和純度上的差異。 離子液體與DESs在液-液萃取中的應用: 探討瞭利用ILs對特定目標物(如稀有金屬離子、芳香族化閤物、生物分子)的“分子識彆”能力,實現高效的選擇性分離。討論瞭如何通過改變ILs的結構來優化分配係數。 綠色色譜法: 介紹瞭使用水相或超臨界流體作為流動相的色譜技術,顯著減少瞭高毒性有機洗脫劑的使用。 第六章:能源與材料科學中的新介質 本章拓展瞭替代溶劑在麵嚮未來技術中的作用: 電化學應用: 離子液體作為非揮發性、高離子電導率的電解質,在鋰離子電池、超級電容器和燃料電池中的應用潛力。分析瞭其在提高器件安全性和工作溫度範圍上的貢獻。 生物質轉化: 深入研究瞭某些特定的離子液體(如氯代膽堿基ILs)和DESs在溶解和預處理木質縴維素中的關鍵作用,為生物燃料和生物基化學品的生産開闢瞭道路。 --- 第三部分:工業化挑戰與未來展望 第七章:工業化規模放大的障礙與解決方案 盡管實驗室研究成果顯著,但替代溶劑的廣泛應用仍麵臨實際的工程挑戰。本章具體分析瞭: 成本與可得性: 離子液體和功能化DESs的高昂閤成成本和規模化生産的復雜性。 腐蝕性與設備兼容性: 某些離子液體對標準反應器材料(如不銹鋼)的腐蝕問題。 迴收與純化: 盡管許多替代溶劑具有低揮發性,但其在復雜的反應混閤物中進行高效、低能耗迴收的工藝開發仍是難題。 第八章:安全、毒理學與可持續性循環 本章迴歸到對“綠色”的嚴格審視。詳細評估瞭替代溶劑的生物纍積性和長期生態毒性,強調瞭僅僅因為低揮發性而不能斷定其絕對安全。探討瞭溶劑的生命周期管理(LCA),以及如何設計易於生物降解或可完全循環利用的新型溶劑係統,確保化學過程的可持續性閉環。 第九章:展望未來:智能溶劑與反應工程 總結瞭下一代溶劑的設計趨勢,包括響應性溶劑(如對光、溫度或 $ ext{pH}$ 敏感的溶劑)以及在微反應器技術中應用替代溶劑的潛力,以實現更精細的過程控製和更高的安全裕度。 --- 本書特色: 本書融閤瞭化學、化學工程和環境科學的前沿研究成果,配有大量實例數據圖錶和工業案例分析,旨在成為化學閤成、過程工程、藥物化學及材料科學領域研究人員、工程師和政策製定者的權威參考手冊。讀者將獲得一套全麵的工具箱,用以在實踐中係統地設計和實施更綠色的化學轉化。

作者簡介

目錄資訊

讀後感

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用戶評價

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這本書的實用性簡直超齣瞭我的預期,它不僅僅停留在“應該怎麼做”的層麵,而是給齣瞭“具體怎麼做”的路綫圖。我尤其關注瞭其中關於溶劑迴收與再利用的章節,這通常是綠色化學中一個容易被忽視的“灰色地帶”。作者詳盡地對比瞭不同替代溶劑在蒸餾、膜分離和萃取等迴收技術下的錶現,並提供瞭不同迴收效率下的成本效益分析模型。這對於我們實驗室在設計新工藝時進行經濟性評估至關重要。此外,書中還收錄瞭大量最新的專利和前沿研究的引文,這使得本書的參考價值極高,幾乎可以作為我未來五年研究方嚮的文獻綜述基礎。當我對比書中對某些新型離子液體的描述和我的初步實驗結果時,發現書中對熱穩定性的預測極其精準,這大大節省瞭我大量試錯的時間。總而言之,這本書的價值不在於它教給你多少已知的知識,而在於它如何構建一個思維框架,讓你能夠係統性地、批判性地評估和選擇下一代反應介質。對於任何想在可持續化學領域做齣實際突破的人來說,這都是一本必備的工具箱。

评分☆☆☆☆☆

我必須得說,這本書在視覺呈現上達到瞭一個令人難以置信的高度。它不僅僅是信息的載體,更是一件具有美感的作品。不同於以往的化學專著那種單調的黑白文本,這本書大量使用瞭高質量的彩圖,尤其是關於分子間作用力模型的模擬圖,那些五彩斑斕的電子雲分布和精確到皮米的分子間距,讓人仿佛能“看見”化學反應正在發生。我注意到作者對字體和字號的選擇也非常考究,即便是長達數頁的公式推導,也保持瞭極佳的易讀性。有一處關於生物基溶劑溶解度的三維熱力學圖錶,色彩的漸變處理得極為柔和而準確,即使是第一次接觸這類數據圖錶的讀者,也能迅速把握溶解度的變化趨勢。這種對細節的執著追求,反映瞭作者本人對“完美”工藝的極緻嚮往。這本書在設計上所投入的資源和心力,無疑為它作為一本裏程碑式著作的地位提供瞭堅實的物質基礎,它讓枯燥的學術內容變得賞心悅目,實屬難得。

评分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計得非常專業,那種深邃的藍色調和簡潔的版式,一下子就抓住瞭我的眼球。我本來對“替代溶劑”這個聽起來有點枯燥的領域不太感冒,但這本書的標題——《Alternative Solvents for Green Chemistry》——卻帶著一種引人入勝的承諾感,仿佛在說:“你以為化學就隻有那些老掉牙的溶劑嗎?大錯特錯!” 拿到書後,我首先翻閱瞭目錄,發現它涵蓋瞭從超臨界流體到離子液體,再到深共晶溶劑的廣泛主題。我特彆留意瞭關於生物可降解性聚閤物閤成中應用的部分,那一段的摘要描述得極其生動,提到如何用一種新型的生物基溶劑取代瞭傳統的、高毒性的二甲基甲酰胺(DMF),這讓我立刻對接下來的內容充滿瞭期待。這本書的排版非常清晰,圖錶和化學結構式的繪製精度極高,即便是一些復雜的反應機理圖,也能一目瞭然。作者在引言中用瞭很大的篇幅來強調可持續性在現代化學工業中的核心地位,這不僅僅是一本技術手冊,更像是一份麵嚮未來的行動指南。我尤其欣賞它對曆史背景的梳理,沒有急於拋齣新技術,而是先讓讀者理解為什麼需要這些替代方案,這種循序漸進的敘述方式,讓讀者能更深層次地理解“綠色化學”的真正含義和緊迫性。

评分☆☆☆☆☆

這本書的敘事節奏把握得非常到位,它巧妙地平衡瞭理論的深度與可讀性之間的關係。開篇部分如同電影的慢鏡頭推進,精心構建瞭二十世紀化學工業對環境造成影響的宏大背景,讓讀者産生一種強烈的代入感和責任感。但當進入核心技術討論時,節奏陡然加快,數據和公式如瀑布般傾瀉而下,這要求讀者必須保持高度集中的注意力。有趣的是,作者似乎非常瞭解讀者的疲勞點,總是在連續閱讀瞭幾個復雜的相平衡圖錶後,突然插入一段關於某項技術突破如何改變瞭某個傳統行業的軼事,這種張弛有度的處理方式,極大地提升瞭閱讀的耐受性。特彆是關於水作為“萬能溶劑”的重新審視那一章,作者沒有盲目地歌頌水,而是細緻地分析瞭水在某些非極性反應中的局限性,並提齣瞭利用錶麵活性劑或微乳液來剋服這些障礙的巧妙設計,這種辯證的視角,讓我對“綠色”這個概念有瞭更成熟的理解——綠色不是教條,而是最優化的權衡。

评分☆☆☆☆☆

這本書的內容深度和廣度著實讓人驚喜,它絕對不是那種浮於錶麵的科普讀物,而是真正深入到瞭理論核心。我花瞭整整一個周末研讀瞭關於CO2作為反應介質的那幾章,作者對超臨界流體動力學和熱力學性質的講解細緻入微,簡直是教科書級彆的嚴謹。他沒有停留在“二氧化碳是安全的”這種淺顯論斷上,而是詳細分析瞭壓力、溫度對反應選擇性和産率的精確影響麯綫,這對於在實驗室做實驗的科研人員來說,簡直是寶貴的財富。更讓我佩服的是,作者在討論新溶劑體係時,總能穿插實際的工業案例——比如在藥物中間體製備中,如何通過調控深共晶溶劑的組分比例,實現瞭對傳統有機閤成路綫的顛覆性改進。我感覺自己不是在讀一本學術專著,而是在聽一位資深行業專傢在娓娓道來他的“秘密武器庫”。語言風格方麵,雖然技術性很強,但作者在關鍵轉摺點會插入一些富有洞察力的評論,這些評論像是燈塔一樣,指引著讀者穿越復雜的化學術語迷霧。閱讀體驗流暢且充滿智力上的滿足感,每次閤上書本,都感覺自己的知識邊界又嚮外拓寬瞭一圈。

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