美国绿色化学挑战对美标型钢的影响-美标型钢厂家

美国绿色化学挑战对美标型钢的影响

2021-10-26

美国总统绿色化学挑战(The Presidential Green Chemistry Challenge，PGCC)奖项的设置旨在认识和发扬具有广泛适用性的创新化工工艺技术，我国对美国总统绿色化学挑战奖关注程度非常高。2018年该奖项因故没有颁奖，2019年奖项名称改为绿色化学挑战奖(GCC）。自1996年颁奖以来，迄今为止已颁奖23次，获奖项目达到118项。2021年颁布的绿色化学挑战奖，属于第25届，共5个奖项，包括绿色合成路线奖、绿色反应条件奖、设计绿色化学品奖、小企业奖和学术奖。美标型钢对2021年绿色化学挑战奖获奖项目的创新与价值进行了介绍和分析。

1 绿色合成路线奖

2021年绿色合成路线奖（Greener Synthetic Pathways Award）授予默克公司 (Merck & Co., Inc.)。他们的创新贡献在于合成了吉法匹生柠檬酸盐（Gefapixant Citrate）。

创新与价值：默克公司的工艺研究和开发团队开发了一种绿色、可持续的商业生产工艺，用于合成治疗难治性和原因不明性慢性咳嗽的试验药物——吉法匹生柠檬酸盐（Gefapixant Citrate）。这一创新的商业生产工艺可降低成本，减少浪费，有望在全球范围得到推广。

慢性咳嗽是一种严重且经常未被诊断的疾病，据估计，全球有5%到10%的成年人患有慢性咳嗽。吉法匹生（Gefapixant）是嘌呤能受体 P2X3 的拮抗剂。在第三阶段试验中，与安慰剂相比，每天2次服用 45 mg吉法匹生的成年患者24h内咳嗽频率的统计学数据显著降低。吉法匹生的*初生产路线涉及许多步骤，工艺质量密度（PMI）高是其显著特点。PMI是衡量生物制药生产过程效率的一种方法。尽管*初的工艺质量密度（PMI=366）适合商业生产，但默克公司研发团队认为仍有提升的空间。

默克公司应用绿色化学技术合成了吉法匹生柠檬酸盐（Gefapixant Citrate），*终开发出一种绿色、可持续的商业生产工艺，商品原料的PMI为88，比*初的工艺提高了4倍多。这一过程中的关键创新是：(1)两步法高效合成甲氧基苯酚；(2)混合流动间歇法合成二氨基嘧啶的新工艺；(3)简化的磺酰胺直接合成工艺；(4) 一种新颖而稳定的盐复分解方法，以高生产率始终如一地保证盐形态专一性。默克公司的生产工艺还显著提高了产量，使原材料成本降低为原来的六分之一。此外，烷基化步骤涉及高度危险化学品，已被取代，次生产工艺成为一个更安全和更强大的商业生产工艺。默克还实现了工艺节能，减少了二氧化碳和一氧化碳的排放。

可持续发展过程的关键是开发智能PMI工具，该工具设定了理想的PMI目标，以不断激发合成方法的创新。这一工具帮助默克公司的科学家找到了从商品化学品到活性药物成分的*直接和可持续的途径。默克公司提出的绿色化学原理与智能PMI相结合的方法在制药*域有着广泛的应用前景。

2 绿色反应条件奖

2021年绿色化学挑战奖的绿色反应条件奖（Greener Reaction Conditions Award）授予百时美施贵宝公司（Bristol Myers Squibb Company），贡献在于其开发的5种可持续试剂。

创新与价值：百时美施贵宝化学工艺开发团队已经开发出一种新的、可持续的试剂。他们的工作表明，化学*域的创新进步带来了更高的效率和更环保的工艺。这些试剂也易于被其他人使用，并广泛适用于多种体系。

百时美开发了5种相互兼容的试剂。试剂是添加到系统中引起化学反应的化合物或混合物，百时美创建的试剂可溶解磷酸二酯、二硫代磷酸酯、同手性和外消旋硫代磷酸酯、同手性膦酸酯和手性叔膦，这些试剂可用于固相合成。固相合成是1种广泛应用的方法，分子与固体载体材料结合，在一次反应中逐步合成。Bristol-Myers技术的一个关键要素是在固相合成中使用磷试剂，而不是传统的氧化反应。使用磷可减少所需的试剂和溶剂量，并提高试剂和中间产品的稳定性，从而带来显着的环境效益。磷试剂增强的空气和湿度耐久稳定性，消除了对昂贵技术和专门运输及储存的需要。此外，这些试剂合成源于柠檬烯，柠檬烯可从废弃物柑橘皮中得到。

这些新试剂用途广泛，可以用于化学和生物的各个*域。例如，这些试剂允许快速合成与用于研究疾病（如 COVID-19）的化学催化剂和生物探针相关的产品。

3 设计绿色化学品奖

2021年绿色化学挑战奖的设计绿色化学品奖（Designing Greener Chemicals Award）授予Colonial Chemical公司，他们开发了Suga®Boost表面活性剂。

Colonial Chemical公司因开发 Suga®Boost 表面活性剂混合物而受到广泛关注，该表面活性剂混合物是1种比传统清洁表面活性剂更环保的化学品。具体来说，Suga®Boost表面活性剂合成消耗更少的能量、可生物降解、原料来自植物基材料，其性能显示出具有替代含有EO的表面活性剂（如SLES和APEs）的潜力。

传统清洁剂中使用的多种表面活性剂合成原料源于石油，合成工艺能耗高，环境毒性影响大，这些表面活性剂也被广泛用于洗涤剂和表面清洁剂中。清洁剂中经常发现的一类化学物质是烷基酚乙氧基化合物（APEs）。美国环境保护署（U.S.EnvironmentalProtectionAgency）已确认这类化学品对水生生物有毒，因为它们在软体动物、土壤和沉积物中具有生物累积性。此外，APEs可以模拟天然激素并诱导水生和陆地生物的内分泌紊乱。

Colonial Chemical公司发现，功能化烷基多糖苷 (APG) 表面活性剂的混合物可提供与APE相同或更*的清洁性能，同时避免与水生毒性、内分泌干扰和致癌杂质相关的环境问题。Suga®Boost 表面活性剂是具有磺酸盐、磷酸盐、季铵盐、甘氨酸盐和柠檬酸盐等官能团的APG衍生物混合物。用于合成APG的原料之一脂肪醇是由天然原料成分葡萄糖和棕榈的衍生化合物。所得到的APG又与 Colonial公司制造的功能化剂反应以完成APG功能化衍生物的合成。功能化试剂和功能化APG（以及所有Suga®Boost 混合物）都是在中等温度的水中合成，不产生废气与废水（水的所有元素被充分利用，进入其他产物结构中）。Suga®Boost 混合物在生物降解时不会产生有毒物质。另外，它们不含已知的致癌物质，不会引起内分泌紊乱。*后，Suga®Boost合成过程能耗更低，合成、分离纯化过程完全采取水作为溶剂。

这些功能化的 APG 表面活性剂有可能取代含 EO表面活性剂，后者目前在北美、甚至全球都在使用。此外，Suga®Boost 及其基础化学物质有可能扩展应用到擦拭产品、消毒清洁剂、洗碗、地毯清洁和织物护理中。

4 小企业奖

2021年绿色化学挑战奖的小企业奖（Small Business Award）授予XploSafe 有限责任公司，他们开发了新型吸附剂PhosRox。

XploSafe 因制造新型吸附剂PhosRox而受到广泛关注，这是一种*特的材料，能够同时从废水和其他受污染的水中捕获氨、磷酸盐和硝酸盐，然后用作缓释肥料。

水系统中过量的氮和磷会导致富营养化，这是一个普遍且影响巨大的环境问题。富营养化始于不受控制的藻类生长，它通过降低水中溶解氧的量来破坏自然生态系统。这会导致水质下降、食物资源减少以及栖息地生物链的整体崩溃。此外，当动物和人类食用受污染的鱼或水甚至吸入水滴时，这些藻华可能对动物和人类造成伤害。

PhosRox 同时从水生系统中去除氨、磷酸盐和硝酸盐，并将其变成可用作肥料的颗粒。这种颗粒是一种由各种金属氧化物（可以吸附各种营养物质）组合起来形成的多孔陶瓷材料。吸附硝酸盐是通过印迹机理实现混合，由此形成含有硝酸根离子的凝胶，然后煅烧成陶瓷材料，形成具有正确形状和排列的金属离子的核心，以吸附硝酸盐。合成PhosRox的前体凝胶形成过程中产生副产品硝酸钾水溶液。硝酸钾或硝石可直接用于制造缓释肥料，对环境能量影响降低。由于它通过回收养分来降低对人造肥料的依赖，因此与行业标准的生物和化学处理解决方案相比，该技术具有可持续的成本和效用*势。该技术还将帮助废水处理运营商提高达标排放效率，并通过销售富含营养的肥料增加收入。此外，当将吸附剂添加到农业土壤中时，它不仅会缓慢释放植物养分，而且在未来几年可以提高土壤的养分保持能力，防止流域肥料流失。

用Hydra Water Technologies（从XploSafe 衍生出来的技术）制造 PhosRox。在家庭水族馆、水池、游泳池和水景等其他环境中使用PhosRox的可能性正在评估中。

5 学术奖

2021年绿色化学挑战奖的学术奖（Academic Award）授予克莱姆森大学，其贡献在于非异氰酸酯聚氨酯(NIPU)泡沫的研发。

创新与价值：由克莱姆森大学Srikanth Pilla教授*导的团队创造的**基于木质素的非异氰酸酯聚氨酯(NIPU)泡沫获得认可。这项新技术取代了传统的聚氨酯泡沫塑料，聚氨酯泡沫是工业上*常用的塑料之一。传统的聚氨酯泡沫通常由二异氰酸酯制成，这是1种已知的致癌物质，在其制造过程中对健康安全有显着影响。基于木质素的NIPU泡沫具有与传统聚氨酯泡沫相同的机械性能，在使用寿命结束时需要进行专门的化学回收设计。克莱姆森大学的创新直接使用木质素而绕过分馏和纯化步骤。克莱姆森团队首先利用有机碳酸盐作为试剂，制造出1种活性的碳化木质素前体。有机碳酸酯的应用创造了一个*特的机会，可以通过制造“分子拉链”来分解聚合物结构并再生木质素。这些拉链分解了泡沫的结构，回收了木质素。回收的木质素可以便捷地用于制造新的NIPU泡沫。在多个合成步骤中使用的催化剂（如碳酸钾）的循环利用能力也增强了工艺的可持续性。整个生产工艺真正创新在于使用无毒和****生物基试剂形成反应性前体。过去，使用环氧丙烷和添加二异氰酸酯的羟丙基化将木质素制成反应性前体，以模拟常规聚氨酯泡沫的合成。相反，这项工作中使用的固化剂来自植物油，是一种减少环境影响的选择。

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