有机化学在生活的应用

摘要：大气环境跟随工业的发展日益恶化，引起温室效应，生活生产废弃物等一系列的问题，对生存环境构成了威胁，这些问题向有机化学提出了挑战。

关键词：有机化学；环境问题；可持续性发展

为了使人类社会可持续发展，有机化学的重要任务之一就是要研究如何节约和充分利用不可再生的资源；开发和研究新的可再生资源，来代替不可再生的资源，使人类社会的生产和生活进入可持续发展的良性循环。21世纪提出的“绿色化学”概念，要求利用可再生的原料生产化学产品，在生产的同时不产生有毒气体和有害物质，对环境没有污染，实行清洁生产；努力实现为社会提供有益无害的化学产品的目标。现在地球上的可再生资源丰富多彩，为人类提供了各种物质。但是，农业、林业、副产品的综合利用远远没有达到应有的水平。例如，植物纤维每年生产出来的有上千亿吨，而为人类利用的仅占1.5%。我国吉林等省用玉米生产燃料乙醇、玉米秸秆餐具、玉米淀粉可降解塑料等产品已成规模，也有用豆渣制取大豆蛋白纤维、用玉米芯生产糖醛等化学品的成熟技术等等，但是，但是麦秸和稻草等的利用仍未解决，仅有5%的秸秆用于造纸，大量的秸秆被废弃，甚至焚烧而污染大气。如何充分利用这些可再生的资源是目前需要研究的重大课题。工厂和实验室常以有机溶剂进行萃取操作或作为有机反应的介质，这些溶剂不仅易燃易爆，而且还会对环境和人体造成毒害。多年来人们一直在寻求对环境、人体无毒又安全的绿色溶剂。20世纪60年代，人们发现超临界流体对有机物的溶解力很强，其中临界二氧化碳流体就是一例，它具有无毒、无残留、惰性、价廉、可以循环使用的优点。近20年来，超临界二氧化碳流体作为萃取溶剂所进行的萃取研究，涵盖了药品、食品、香料、化工等行业。在超临界流体中进行卤代、加氢、氧化、聚合等有机反应的研究也已初见成果。今后，超临界流体有望部分取代挥发性的有机溶剂，从而消除溶剂的残留以及对环境的污染。

有机反应往往产生副产物和废弃物，对环境造成污染。将原料分子中的原子百分之百地转化为产物，实现零排放是化学家的理想，这就是“原子经济性”。现在有的反应的原子利用率已经达到100%，一个经典的例子就是环氧乙烷的生产。原工艺使用的氯乙醇法，要用氯气并产生大量氯化钙，原子利用率只有25%；现在用银催化氧化乙烯，原子利用率达100%。提高有机反应的原子利用率应从选择新原料、采用新型催化剂、改用新的反应线路等方面不断地探索。按照可持续发展要求，有机化学还有许多要研究和解决的问题。从反应原料到反应产品，从反应条件到反应路线，将原来依赖矿物资源转变为开发生物质资源的新路线。玉米及玉米核的综合利用：1）玉米的化学组成主要为淀粉（质量分数约70%）、蛋白质（约10%）、油脂（约5%）和纤维素（约10%）。玉米经侵泡、破碎、分离提取后，可以得到淀粉、玉米油、玉米蛋白、玉米纤维等初加工产品。2）玉米的初加工产品经过深加工后，还可以得到2000多种产品。例如，淀粉可以加工为变性淀粉、淀粉糖、淀粉高分子材料、淀粉发酵产品等。淀粉发酵产品是以淀粉或淀粉水解的葡萄糖等为原料，经发酵转化成为多种有机产品，是化工、医药、食品等工业的重要原料，其中淀粉发酵生产的乙醇，现在已经推广为汽车的清洁燃料-乙醇汽油。3）玉米核（或称玉米芯）的主要成分是多缩戊糖，与稀硫酸在加热加压下反应，可以制得糖醛。糖醛是重要的化工原料，具有广泛的用途。糖醛与苯酚在酸或碱催化下缩聚成酚醛树脂，可用作砂轮、砂纸、纱布的粘合剂；糖醛的氧化产物己二酸和顺丁烯二酸酐分别是合成锦纶纤维和不饱和聚酯的重要单体；由糖醛的还原产物糖醇生产的糖醇树脂，可作耐腐蚀的玻璃纤维增强塑料和防火泡沫塑料；糖醛还是合成香料、药物、燃料等的原料。看到有机化学的发展史，不禁令我们叹为观止，其实，随着有机化学的发展，它的成果正不断渗透到我们生活的各个领域。同样，有机化学在材料、能源、人类健康、环境保护、国防科技等很多领域里，在推动科学技术的发展，社会各个方面的进步，提高人类的生活水平，改善人类居住环境的过程中，有机化学已经展现其他学科不具备的高度开创性和解决重大问题的巨大能力。随着社会的巨大进步，科技的飞速发展，人类创造力的不断增强和提高，有机化学渐渐发展成为一门内容丰富多彩、涵盖各个方面、充满活力的学科，并对人类生活的各个方面产生重要的影响。在今天的物质生活中，存在几千万中形形的物质，有天然存在的，也有人工及合成的。可以说有机化合物在我们的生活中无处不在。例如，食品、医药、香料、有机肥料、炸药、塑料、合成橡胶和合成纤维等。对于征服疾病如白血病、控制遗传病、延长人类寿命将起到巨大作用。

我国人民在有机化合物应用上有着悠久的历史，早在几千年前，神农尝百草并撰写了著作《百草经》，那时候就已经开始实际应用有机化合物。周朝已设“酰人”和“染人”等官职专门负责酿酒、制醋、生产染料等。由此可见，有机化学对人们生活的影响从古至今意义都很重大。进入21世纪，随着社会的飞速发展和数学、物理学等相关自然科学一系列研究成果的出现，有机化学也取得了极大的发展。关于有机化学结构理论的正式确立和有机反应机理的进一步研究，使人们对有机反应有了新的认识以及控制能力。现在，人类不但能深入、广泛地认识自然界里存在的绝大部分物质的内部结构，而且还能用人工方法逐一地合成它们。有机化学正在走向新的辉煌。生命科学与有机化学也有密切的联系，如果说21世纪是生命科学绽放光彩的时代，那么有机化学的发展同样也是光辉灿烂的。有机化学的发展，会为人们揭示生物学和生命科学的奥秘提供有力的基础，在不破坏环境的前提下生产出更多的食品、医药、香料、有机肥料、炸药、塑料、合成橡胶和合成纤维等等。在能源探寻、材料科学、人类健康、环境保护、国防等领域里，在推动科学技术飞速发展、社会巨大进步、提高人类生活水平、改善人类生存环境的过程中，有机化学已经显现出它的优势和解决重大问题的巨大能力。

作者：余梦蓝 单位：永城职业学院