i. ii. iii.
反应物中的所有原子都进入了目标产物溴代烷烃中，反应的原子利用率达到了100%没有副产物生成，即节约了资源又消除了副产物污染
? 6：试论计算机辅助绿色化学合成路线设计的必要性和方法。
答：在设计新的安全有效的合成路线时，既要考虑到产品的性能优良、价格低廉、又要使产生的废物和副产品最少，对环境无害，当然其难度可想而知。对一个结构较为复杂的分子进行逆合成分析时，第一步时可以找出N种合成方法，那么进行第
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二步搜索时就可找出N种方法，如此类推，到第五步时将有N种合成路线，如果一条一条地进行实验，要花许多的时间和经费，如果让人对这些合成路线进行取舍，也是不可能的。只有借助与计算机，赋予它某种“智能”，让其按我们指定的方法自动地比较所有可能的合成路线，随时排除不适合的路线以便找出最终的经济、不浪费资源、不污染环境的最佳合成路线。 方法： （1） 建立一个尽可能全的化学反应的资料库，对计算机进行训练，告诉并教会计算
机，哪些物质在一起在什么样的条件下会发生什么样的化学反应；
（2） 提出要求，即确定目标产物及可能采用的原料； （3） 让计算机找出能生产目标产物的反应及所需原料； （4） 以上一步的原料为目标产物再做搜寻，找出该目标产物的合成反应及原
料。??直到得出我们预定的原料；
（5） 比较各条可能的反应路线的经济技术性及环境效应，从中选出最佳途径。 ? 7：怎样在反应过程中使化学反应绿色化。
答：要在反应过程中使化学反应绿色化就要寻找新的转化方法：
一是催化等离子体方法、二是电化学方法、三是光化学及其他辐射方法
? 8：自选一条目前使用的有机化学合成路线，用绿色化学原理对其进行评价并设计一
条更佳的新路线。 答：略。
? 9：简述绿色化学12原则。
（1） 不让废物产生而不是让其产生后再处理； （2） 最有效地设计化学反应和过程，最大限度地提高原子经济性 重排反应 加成反应 取代反应 （3） 尽可能不使用、不产生对人类健康和环境有毒有害的物质 （4） 尽可能有效地设计功效卓著而又无毒无害的化学品
i. 设计更加安全的化学品是可能的 ii. 设计更加安全的化学品的方法 （5） 尽可能不适用用辅助物质，如须使用也应是无毒无害的
（一） 辅助物质面临的困境
1、 辅助物质面临的普遍使用 2、 溶剂问题
3、 溶剂对环境的影响
（二） 消除辅助物质危害的方法
1、 采用超临界流体 2、 非溶剂化 3、 水作溶剂
4、 固定化
（6） 在考虑环境和经济效益的同时，尽可能使低能耗最低
（一） 化学工业中能量的普遍使用
1、 预反应过程使用能量 2、 用热能加速化学反应 3、 用冷却方法控制反应 4、 分离需要的能量
（二） 新的能量利用方式
1、 微波 2、 声纳
3、 光化学反应和辐射促进化学反应
（三） 优化反应条件，使能耗最小
（7） 技术和经济上可行时应以再生资源为原料 （8） 应尽可能避免衍生反应
（一） 合成化学受到的挑战及目前的对策 （二） 保护基团 （三） 成盐 （四） 加上一个离去功能团
（9） 尽可能使用性能优异的催化剂
（10） 应设计功能终结后可降解为无害物质的化学品
（11） 应发展实时分析方法，以监控和避免有毒有害物质的生成 （12） 尽可能选用安全的化学物质，最大程度地减少化学事故发生 ? 10：试论分析化学在绿色化学发展中的作为。 答：这一问题受到如下原理的制约：“我们不能控制我们不能检测到的物质”。要完成这一使命，就需要精确可信的敏感元器件，监测器件和分析技术。同时，要满足绿色化学的需要，就需要发展在线的，与时间有关的分析技术。这样当有极少量有毒物质生成时就可反馈调节过程参数，以减少和消除这些物质的生成。另一关于分析化学应用的例子就是监测反应是否已进行完全。在许多情况下，要向反应体系连续加入反应试剂直到反应进行完全，如有实时的在线分析方法，就可避免因加入过量的试剂而造成废物的污染。 ? 11、生物柴油的化学核心是什么？
答：生物柴油(Biodiesel)是指以油料作物、野生油料植物和工程微藻等水生植物油脂以及动物油脂、餐饮垃圾油等为原料油通过酯交换工艺制成的可代替石化柴油的再生性柴油燃料。生物柴油是生物质能的一种，它是生物质利用热裂解等技术得到的一种长链脂肪酸的单烷基酯。生物柴油是含氧量极高的复杂有机成分的混合物，这些混合物主要是一些分子量大的有机物，几乎包括所有种类的含氧有机物，如：醚、酯、醛、酮、酚、有机酸、醇等。
? 12、生物质作为新的化学反应的原料面临哪些挑战？
答：基本的科学上的挑战：
（1） 木质素的结构和结构对其降解性的影响； （2） 定向地朝着我们需要的产品进行降解； （3） 富氧的分子的处理；
（4） 其中所含的一些杂质对降解参数和产物的分布，用可再生的原料
技术上的挑战： （1） 生物质的富集；
（2） （3） （4） （5） （6）
不同种类生物质和在不同地方生长的生物质的不同； 连续的操作 对混合物的操作 产品的浓缩和分离 如何有效地利用副产品
第三章 作业题答案
1、简答
人类避免有害化学品毒性的途径、生物放大（聚集）、化学品产生毒性的三要素、毒性载体（Toxicophore）和产毒结构（Toxicogenic）、Langmuir 电子等排同性质原理、软化学设计 答：（1） 人类避免有害化学品毒性的途径主要有： i. 让化学品不容易进入人的身体；
ii. 即使进入人体也不会影响生物化学和生理过程
（2） 生物富集（Bioaccumulation）和生物放大（Biomagnification）即随食物链向上一级进展，化学物质在组织中的浓度增大的现象；
（3）化学品产生毒性的三要素：接触致毒、生物吸收致毒、固有毒性致毒 （4）毒性载体（Toxicophore）：物质的固有毒性是只有毒化学物质引起正常的细胞性质改变的属性，通常由分子的部分结构引起，这部分结构通常称为“毒性载体”； （5）产毒结构（Toxicogenic）：有些物质没有直接的毒性，但由于其分子的特殊结构，它能在代谢过程中转化为有毒的物质，这种结构特征称为“产毒”结构； （6） Langmuir 电子等排同性质原理：具有检测分子和电子特征的物质不管其结构是否相似，通常都具有相似的物理性质和其他性质。Langmuir将这一现象称为电子等排同物理性质现象
（7） 软化学设计：它指的是，具有生理活性的、治疗上十分有用的，在人身体内完成治疗作用后很快转化为无毒物质的药物，也称为“后代谢设计”。 2、设计安全有效化学品的外部效应原则的主要内容有哪些? 答：“外部”效应原则，主要是指通过分子设计。改善分子的与其在环境中的分布、人和其他生物机体对它的吸收性质等重要物理化学性质，从而减少它的有害生物效应。通过分子结构设计，从而增大物质降解速率、降低物质的挥发性、减少分子在环境中的残留时间、减小物质在环境中转化为具体有害生物效应物质的可能性等均是重要的“外部”效应原则的例子。另外，通过分子设计，从而降低或妨碍人、动物、水生生物对物质的吸收也是“外部”效应原则要面对的问题。
3、设计安全有效化学品的内部效应原则的主要内容有那些? 答：“内部”效应原则通常包括分子设计以达到以下目标：增大生物解毒性，避免物质的直接毒性和间接生物毒性或生物活化。增大生物解毒性包括把分子设计为本身是亲水性的或很容易与葡萄糖醛酸、硫酸盐或氨基酸结合，从而加速其从泌尿系统或胆汗中排出。要避免物质的直接毒性，就要把物质分子设计成无毒无害类化合物，或在分子中引入一些无毒功能团。
4、肠胃、肺和皮肤吸收的特点有哪些？如何通过改变分子性质避免其被吸收？ 吸收方式 特点 如何避免吸收 肠胃 肠胃系统是有毒化学品进入人体致毒的主要途径。许多环境毒剂进入食物链，与事物一道被食入从而被肠胃系统吸收，空气中的读物则通过呼吸进入肠胃系统。影响肠胃系统的吸收的主要原因是肠胃的表面积和血液流动速度。肠胃系统的吸收表面积是最大的，其血液流动速度也较大。改变pH值可改变碱性物质和酸性物质的吸收程度。严重影响物质在肠胃系统中吸收程度的物理化学性质有：物质的状态、固体物质粒子的大小、物质的水溶性和油溶性、分解常数、相对分子质量、分子大小等。物质必须有相当大的水溶性，才能溶解成为其自由分子的形式。液态物质、被溶解了的物质比固态物质更容易被吸收。盐类物质均有很大的水溶性，因此比重性物质更容易被吸收，对固体物质而言，颗粒越小越容易被溶解而吸收。在肠胃系统吸收中，油溶性越好的物质就越容易被吸收。当然还要有一定的水溶性，仅溶于油而不溶于水的物质不容被肠胃系统吸收。物质的相对分子量越大就越不容易被吸收。 i. ii. iii. 肺气泡的细胞膜的厚度很薄，对物质的吸收很快 水溶性的物质吸收量很大 颗粒度小于等于1微米的固体物质很容易通过肺被吸收 改变PH、改变物质的水溶性和油溶性，增大物质的分子量 肺 减小物质的水溶性，增大物质的尺寸 皮肤 吸收血液流动速度小，且阻吸厚度很大。皮肤吸收的速度控制减少接触，步骤是物质分子穿越最上一层（角膜）的扩散过程。液体因通改变其油常在皮肤表面上铺展从而有更大的接触面积，故它比固体更容溶性 易被皮肤吸收，且油溶性好的物质通常更容易被皮肤吸收。但油溶性太好而水溶性差的物质也不容易被吸收。 5、 消除化学品毒性的Phase-I 反应和Phase-II反应的化学本质是什么？
答：人体代谢陌生化学物质的过程中要发生两类化学反应，分别叫做I相（Phase-I）反应和II相（Phase-II）反应。在I相反应中陌生化学物质通过氧化、还原和水解等过程转化为极性更大的代谢物、从而更容易溶解与水，因而更容易排泄。在II相化学反应中，内源代谢地物如葡萄糖酸盐、硫酸盐、乙酸盐或氨基酸与有毒陌生化学物质结合，生成水溶性更大的物质，从而更有利于排泄。
6、典型亲电性物质的结构特征有哪些？其引发的中毒化学反应主要有哪些？人体内细胞的哪些结构容易与亲电性物质发生中毒化学反应？
答：亲核部分包括：蛋白质的中半酰胺酸残基中的巯基；蛋白质中蛋氨酸（甲硫氨酸）中的硫原子；精氨酸和赖氨酸残基中的一级氨基，或蛋白质中的二级氨基；RNA和DNA中尿碱中的氨基。 中毒化学反应主要有： 亲电试剂 卤化物 α，β-不饱和羰基化合物及相关化合物 γ-二酮 环氧化合物 一般结构 R-X X=Cl,Br,I,F C=C-C=O C≡C-C=O C=C-C≡N C=C-S- RCOCH2CH2COR -CH——CH- 12亲核反应 取代反应 Michael加成反应 毒效 癌症 癌症，变种，肝中毒，肾中毒，血液中毒，神经中毒等 神经中毒 变种，睾丸损伤 生成Schift碱 加成反应
