1、v一：简 答v 温室效应及其与化学的相关性，核冬天，光化学烟雾及其化学本质，生物多样性。v气候变暖的原因主要是大气中温室气体浓度升高。大气中CO2等多种温室气体对于来自太阳的短波辐射吸收很少，却对地面反射的长波辐射有强烈吸收，被“困住”的这部分能量使得近地层温度上升，这就是所谓的温室效应。v引起温室气体排放量增大的原因包括自然界的因引起温室气体排放量增大的原因包括自然界的因素和人为的因素。素和人为的因素。v自然界因素主要就是动植物等的呼吸、植物腐烂自然界因素主要就是动植物等的呼吸、植物腐烂和动植物腐烂分解。和动植物腐烂分解。v但是近几十年来，由于人口急剧增加、工业迅猛但是近几十年来，由于人口急
2、剧增加、工业迅猛发展、呼吸产生的二氧化碳及煤炭、石油、天然发展、呼吸产生的二氧化碳及煤炭、石油、天然气燃烧产生的二氧化碳，远远超过了过去的水平，气燃烧产生的二氧化碳，远远超过了过去的水平，人类在煮饭、照明、取暖、交通以及工业生产中人类在煮饭、照明、取暖、交通以及工业生产中排放了大量的温室气体；而另一方面，由于对森排放了大量的温室气体；而另一方面，由于对森林乱砍乱伐，大量农田建成城市和工厂，破坏了林乱砍乱伐，大量农田建成城市和工厂，破坏了植被，减少了将二氧化碳转化为有机物的条件，植被，减少了将二氧化碳转化为有机物的条件，再加上地表水域逐渐缩小，降水量大大降低，减再加上地表水域逐渐缩小，降水量大大
3、降低，减少了吸收溶解二氧化碳的条件，破坏了二氧化碳少了吸收溶解二氧化碳的条件，破坏了二氧化碳生成与转化的动态平衡，就使大气中的二氧化碳生成与转化的动态平衡，就使大气中的二氧化碳含量逐年增加。可见目前人为因素已经成为引起含量逐年增加。可见目前人为因素已经成为引起温室气体含量增大的主导因素。温室气体含量增大的主导因素。v有限的核战争所产生的烟尘会导致地球冷却的假设，这个概念被称为“核冬天”。v光化学烟雾主要就是氮氧化合物与烃类物质在紫外线照射下，经过一系列复杂反应后形成的一种大气污染现象。化学本质：v生物多样性是指地球上所有生物（包括植物、动物和微生物）以及其他物质构成的综合体。它包括遗传的多样性
4、、物种多样性和生态系统多样性三个组成部分。v二：为什么说化学是一门中心的、实用的、创造二：为什么说化学是一门中心的、实用的、创造性的学科？性的学科？v化学涉及其他学科的众多领域，化学的原理和方化学涉及其他学科的众多领域，化学的原理和方法以及化学反应方面的研究目前仍在主导其他学法以及化学反应方面的研究目前仍在主导其他学科。比如：材料科学：金属材料、无机材料、生科。比如：材料科学：金属材料、无机材料、生物医学材料；生命科学：分子生物学（分子层次物医学材料；生命科学：分子生物学（分子层次时时化学）；能源科学：石化工业、天然气化学化学）；能源科学：石化工业、天然气化学工业、煤化学工业、核工业等；航空航
5、天科学等，工业、煤化学工业、核工业等；航空航天科学等，这些科学全部与化学密切相关。这些科学全部与化学密切相关。v化学研究如何开发和有效利用天然资源，化学研究如何开发和有效利用天然资源，以寻找一些未知的有用化学品，比如利用以寻找一些未知的有用化学品，比如利用天然资源制取大量化肥、农药、农膜、塑天然资源制取大量化肥、农药、农膜、塑料、钢铁、水泥等产品和原料，并生产大料、钢铁、水泥等产品和原料，并生产大量的合成纤维和橡胶以满足农业和林业的量的合成纤维和橡胶以满足农业和林业的不足；化学研究如何在陆地和海洋动植物不足；化学研究如何在陆地和海洋动植物中提取有用的化学品；研究物质的结构和中提取有用的化学品；
6、研究物质的结构和功能之间的关系，并将这些规律性认识反功能之间的关系，并将这些规律性认识反馈于化学合成中以服务于人类的生产和生馈于化学合成中以服务于人类的生产和生活。活。v化学之所以具有创造性，是因为化学一直在为人化学之所以具有创造性，是因为化学一直在为人类设计开发研究新材料，比如在医药卫生和高分类设计开发研究新材料，比如在医药卫生和高分子材料方面。在药物方面，以往获取中药的手段子材料方面。在药物方面，以往获取中药的手段是靠上山采药，由于土地和植物资源的限制，中是靠上山采药，由于土地和植物资源的限制，中药的来源越来越有限；如果我们掌握了中药中有药的来源越来越有限；如果我们掌握了中药中有效成分的构
7、效关系，我们就可以依靠化学手段来效成分的构效关系，我们就可以依靠化学手段来合成有效的药物。另外，随着社会的进步和工业合成有效的药物。另外，随着社会的进步和工业的发展，从天然资源中提取的化学材料已不能满的发展，从天然资源中提取的化学材料已不能满足人类生产和生活的需要，因此，人们迫切需要足人类生产和生活的需要，因此，人们迫切需要开发新的、有特殊用途的材料，这就需要化学来开发新的、有特殊用途的材料，这就需要化学来合成新的高分子材料，这个合成过程就是一项由合成新的高分子材料，这个合成过程就是一项由无到有创造性的工作。无到有创造性的工作。v因此，人类的衣食住行以及保持健康无一例外都因此，人类的衣食住行以
8、及保持健康无一例外都离不开化学，化学与人类的整个生活息息相关。离不开化学，化学与人类的整个生活息息相关。v三：人类目前面临的主要环境问题有哪些？造成这些困境的原因是什么？v这些典型的环境问题包括：全球气候变暖、核冬天的威胁、臭氧层破坏、光化学烟雾和大气污染、酸雨、生物多样性锐减、森林的破坏以及土地荒漠化。v四；在人类面临的健康问题面前，化学有何作为？v五：可持续发展观的主要观点是什么，它与传统五：可持续发展观的主要观点是什么，它与传统的发展观有何差异？的发展观有何差异？v 可持续发展观则强调经济与环境的协调发展，可持续发展观则强调经济与环境的协调发展，v追求人与自然的和谐。追求人与自然的和谐。
9、v（一）、可持续发展思想强调的是发展，把消除（一）、可持续发展思想强调的是发展，把消除贫困当作是可持续发展的一项不可缺少的条件贫困当作是可持续发展的一项不可缺少的条件（二）、可持续发展思想把环境保护作为发展过（二）、可持续发展思想把环境保护作为发展过程的一个重要组成部分，作为衡量发展质量、发程的一个重要组成部分，作为衡量发展质量、发展水平和发展程度的客观标准之一。展水平和发展程度的客观标准之一。v（三）、可持续发展思想强调代际（两代人）之（三）、可持续发展思想强调代际（两代人）之间的机会均等，指出，当代人享有的正当环境权间的机会均等，指出，当代人享有的正当环境权力（即在发展中合理利用资源和具有
10、清洁、安全、力（即在发展中合理利用资源和具有清洁、安全、舒适环境的权力），后代人也应该同样享有。舒适环境的权力），后代人也应该同样享有。v（四）、可持续发展战略呼吁人们改变传统的生（四）、可持续发展战略呼吁人们改变传统的生成方式和消费方式，要求人们在生产时要少投入、成方式和消费方式，要求人们在生产时要少投入、多产出，在消费时要尽量多利用、少排放。多产出，在消费时要尽量多利用、少排放。v（五）、可持续发展要求人们必须彻底改变传统（五）、可持续发展要求人们必须彻底改变传统的对待自然的态度，建立起新的道德和价值标准。的对待自然的态度，建立起新的道德和价值标准。v传统发展观一味地追求传统发展观一味地追
11、求GDP的增长而不惜以污的增长而不惜以污染环境为代价，是不利于人类社会的繁衍和发展染环境为代价，是不利于人类社会的繁衍和发展的，是不可取的的，是不可取的 ；而可持续发展观强调了经济；而可持续发展观强调了经济与环境的协调发展，追求人与自然的和谐与环境的协调发展，追求人与自然的和谐 ，是，是人类应该改变观念加以接受和实践的。人类应该改变观念加以接受和实践的。v六：你怎样看待化学学科在本世纪的地位？六：你怎样看待化学学科在本世纪的地位？v七七: 你认为我国应怎样面对能源短缺你认为我国应怎样面对能源短缺?v八八: 试论科学发展观与化学试论科学发展观与化学v你认为绿色化学能实现从源头上消除你认为绿色化学
12、能实现从源头上消除污染吗？污染吗？v理论（起源、发展、目标、原则、方法）理论（起源、发展、目标、原则、方法）v实际（结合我国国情、现状）实际（结合我国国情、现状）v目前存在的主要问题目前存在的主要问题v1：简答。：简答。v绿色化学的目标、化学工业造成的危害、风险试剂、绿色化学的目标、化学工业造成的危害、风险试剂、生物质的种类、可再生资源、原子利用率、环境商、生物质的种类、可再生资源、原子利用率、环境商、环境因子环境因子v绿色化学的目标：化学过程不产生污染，即将污染绿色化学的目标：化学过程不产生污染，即将污染消除于其产生之前。消除于其产生之前。v化学工业造成的危害：一些化学品不加节制的滥用，化学
13、工业造成的危害：一些化学品不加节制的滥用，化学工业向环境排放了大量的污染物，给整个生态化学工业向环境排放了大量的污染物，给整个生态环境造成了严重的影响，另外，化工生产中的偶然环境造成了严重的影响，另外，化工生产中的偶然事故也会对人类和环境造成突发性的影响。事故也会对人类和环境造成突发性的影响。v风险试剂：对人类健康和环境具有直接或间接危害风险试剂：对人类健康和环境具有直接或间接危害的试剂。的试剂。v生物质的种类：主要有两类，淀粉和木质纤维素。生物质的种类：主要有两类，淀粉和木质纤维素。v可再生资源：在人类的寿命尺度内可再生的资源。可再生资源：在人类的寿命尺度内可再生的资源。v原子利用率：原子利
14、用率原子利用率：原子利用率=目标产物的量按化学计目标产物的量按化学计量式所得所有产物的量之和量式所得所有产物的量之和100% =目标产物的量目标产物的量 各反应物的量之和各反应物的量之和100%，用来衡量化学反应中，用来衡量化学反应中，到底有多少反应物的原子转变到了目标产物中。到底有多少反应物的原子转变到了目标产物中。v环境商：环境商：EQ=EQ（E表示环境因子；表示环境因子；Q表示根据废表示根据废物在环境中的行为给出的废物对环境的不友好程度），物在环境中的行为给出的废物对环境的不友好程度），用来描述废物排放量和废物的环境行为本质的综合表用来描述废物排放量和废物的环境行为本质的综合表现。现。v
15、环境因子：环境因子环境因子：环境因子=废物质量目标产物质量，用废物质量目标产物质量，用来衡量生产过程对环境的影响程度。来衡量生产过程对环境的影响程度。v大力发展绿色化学是人类社会可持续发展的必然大力发展绿色化学是人类社会可持续发展的必然要求。人类社会的发展对环境和人类的身心健康已要求。人类社会的发展对环境和人类的身心健康已经造成了巨大的影响，我们既要为更加美好的生活经造成了巨大的影响，我们既要为更加美好的生活而发展化学和化学工业，有不能让化学品生产过程而发展化学和化学工业，有不能让化学品生产过程和化学品破坏我们的生活。绿色化学既能支撑经济和化学品破坏我们的生活。绿色化学既能支撑经济发展又能满足
16、环境的要求，以保证可持续发展。发展又能满足环境的要求，以保证可持续发展。v发展绿色化学是科学技术和经济发展的需要。绿发展绿色化学是科学技术和经济发展的需要。绿色化学具有很好的潜力色化学具有很好的潜力:寻求新的原理和方法，发展寻求新的原理和方法，发展新的技术，以降低化学品的显性成本和隐性成本。新的技术，以降低化学品的显性成本和隐性成本。另外在一些行业，治理污染比生产成本还要大，所另外在一些行业，治理污染比生产成本还要大，所以必须要大力发展绿色化学。以必须要大力发展绿色化学。v相同点：治理环境问题，共同改善人类的生存环境。v不同点：绿色化学是从源头上消除污染，即将污染消除于其产生之前；环境污染治理
17、是治理已有的污染，即先污染，再治理。v绿色化学品是指具有最佳的使用功能，且分子的毒性绿色化学品是指具有最佳的使用功能，且分子的毒性最低的化学品。最低的化学品。v 设计化学品是指利用分子结构和性能的关系和分子设计化学品是指利用分子结构和性能的关系和分子控制方法，获得最佳的所需功能的分子，且分子毒性控制方法，获得最佳的所需功能的分子，且分子毒性最低。最低。v设计安全的化学品的方法有：设计安全的化学品的方法有：v如果了解某种化学品的毒性机理及某种反应引发的如果了解某种化学品的毒性机理及某种反应引发的毒性，就可以改变和修饰该物质的结构，使其制毒反毒性，就可以改变和修饰该物质的结构，使其制毒反应不至于发
18、生，修饰后分子功能不变。应不至于发生，修饰后分子功能不变。v如果现有阶段还不了解毒性的具体机理，仍可以关如果现有阶段还不了解毒性的具体机理，仍可以关联分子的化学结构和毒性，此时，要设法除去分子中联分子的化学结构和毒性，此时，要设法除去分子中的毒效基团。的毒效基团。v减少分子中的生物药效性也是设计更加有效地化学减少分子中的生物药效性也是设计更加有效地化学品的方法之一。品的方法之一。v证明证明BA 必要条件！必要条件！v要使化学反应尽可能最大限度的利用资源、减少环要使化学反应尽可能最大限度的利用资源、减少环境污染，仅仅采用原子经济反应还不能完全达到目境污染，仅仅采用原子经济反应还不能完全达到目的。
19、原子经济反应是最大限度利用资源、最大限度的。原子经济反应是最大限度利用资源、最大限度减少污染的必要条件，但不是充分条件。可能有一减少污染的必要条件，但不是充分条件。可能有一些化学反应，从计量式看，他是原子经济的，但如些化学反应，从计量式看，他是原子经济的，但如果反应平衡转化率很低，而反应物与产物分离又有果反应平衡转化率很低，而反应物与产物分离又有困难，反应物难于循环使用，那么这些未使用完的困难，反应物难于循环使用，那么这些未使用完的反应物就会被当作废物排放到环境中，造成环境污反应物就会被当作废物排放到环境中，造成环境污染及资源的浪费。也有一些反应，反应本身是原子染及资源的浪费。也有一些反应，反
20、应本身是原子经济的，但两反应物还能同时发生其他平行反应，经济的，但两反应物还能同时发生其他平行反应，生成不需要的副产物，这也会造成资源浪费和环境生成不需要的副产物，这也会造成资源浪费和环境污染。污染。v在设计新的安全有效的合成路线时，既要在设计新的安全有效的合成路线时，既要考虑产品的性能优良，价格低廉，又要使考虑产品的性能优良，价格低廉，又要使产品的废物和副产物最少，对环境无害，产品的废物和副产物最少，对环境无害，利用计算机来辅助设计可减轻人脑劳动，利用计算机来辅助设计可减轻人脑劳动，只有借助计算机建立某种智能，让其按我只有借助计算机建立某种智能，让其按我们制定的方法自动的设计合成路线，随时们
21、制定的方法自动的设计合成路线，随时排除不适合的反应路线，找到不浪费资源，排除不适合的反应路线，找到不浪费资源，不污染环境的理想合成路线。不污染环境的理想合成路线。 v方法：方法：v(1)建立一个尽可能全的化学反应资源库，对计建立一个尽可能全的化学反应资源库，对计算机进行训练，指导计算机在哪种物质在一起在算机进行训练，指导计算机在哪种物质在一起在什么条件下会发生什么样的化学反应。什么条件下会发生什么样的化学反应。v(2)提出要求，即确定目标产物和可采用的原料提出要求，即确定目标产物和可采用的原料v(3)让计算机找出生产目标产物及所需原料让计算机找出生产目标产物及所需原料v(4)以上原料为目标再做
22、搜索，找出该目标产物以上原料为目标再做搜索，找出该目标产物合成的反应方法合成的反应方法v(5)比较各反应路线，找到最经济，对环境污染比较各反应路线，找到最经济，对环境污染最小的绿色化学反应途径最小的绿色化学反应途径v使一个反应绿色化，可以采用设计安全有效的目标分使一个反应绿色化，可以采用设计安全有效的目标分子、寻找安全有效的反应原料、寻找安全有效的合成子、寻找安全有效的反应原料、寻找安全有效的合成路线、寻找新的转化方法和寻找安全有效的反应条件路线、寻找新的转化方法和寻找安全有效的反应条件等方法来实现。等方法来实现。v其中，在反应过程中使化学反应绿色化的方法只有寻其中，在反应过程中使化学反应绿色
23、化的方法只有寻找新的转化方法和寻找安全有效的反应条件两种途径。找新的转化方法和寻找安全有效的反应条件两种途径。v在化学过程中要减少有毒有害物质的使用，可以采用在化学过程中要减少有毒有害物质的使用，可以采用多种方法。如催化等离子体、电化学和光化学即其他多种方法。如催化等离子体、电化学和光化学即其他辐射方法。寻找安全有效的反应条件包括寻找安全有辐射方法。寻找安全有效的反应条件包括寻找安全有效的催化剂（活性组分的负载化、用固体酸代替液体效的催化剂（活性组分的负载化、用固体酸代替液体酸）和寻找安全有效的反应介质（采用超临界流体作酸）和寻找安全有效的反应介质（采用超临界流体作为反应介质、水作溶剂的两相催
24、化法）。为反应介质、水作溶剂的两相催化法）。v一：不让废物产生而不是让其生成后再处理一：不让废物产生而不是让其生成后再处理v二：最有效地设计化学反应和过程，最大限度地二：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提高原子经济性v三：尽可能不使用，不生产对人类健康和环境有三：尽可能不使用，不生产对人类健康和环境有毒有害的物质毒有害的物质v四：尽可能有效的设计功效卓著而又无毒无害的四：尽可能有效的设计功效卓著而又无毒无害的化学品化学品v五：尽可能不使用辅助物质，如须使用也应是无五：尽可能不使用辅助物质，如须使用也应是无毒无害的毒无害的v六：在考虑环境和经济效益的同时，尽可能使能六：在考虑
25、环境和经济效益的同时，尽可能使能耗最低耗最低v七：技术和经济上可行时应以可再生资源为原料七：技术和经济上可行时应以可再生资源为原料v八：应尽可能避免衍生反应八：应尽可能避免衍生反应v九：尽可能使用性能优异的催化剂九：尽可能使用性能优异的催化剂v十：应设计功能终结后可降解为无害物质的化学十：应设计功能终结后可降解为无害物质的化学品品v十一：应发展实时分析方法，以监控和避免有毒十一：应发展实时分析方法，以监控和避免有毒有害物质的生成有害物质的生成v十二：尽可能选用安全的化学物质，最大程度地十二：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减少化学事故发生v自从环境运动开始以来，分析化学家们
26、已自从环境运动开始以来，分析化学家们已经在进行测定和检测环境方面的工作。现经在进行测定和检测环境方面的工作。现在分析化学领域中的一个重点是，开发在在分析化学领域中的一个重点是，开发在化学过程的进行之中就能够防止或极度降化学过程的进行之中就能够防止或极度降低有害物质产生的方法和技术。以绿色化低有害物质产生的方法和技术。以绿色化学为目的的在线分析化学的发展是基于学为目的的在线分析化学的发展是基于“如果不能测定就不能控制如果不能测定就不能控制”这样一个前这样一个前提。为了对化学过程施加影响，人们需要提。为了对化学过程施加影响，人们需要有准确和可信赖的传感器、跟踪器和分析有准确和可信赖的传感器、跟踪器
27、和分析技术来测定反应过程中存在的有害物质。技术来测定反应过程中存在的有害物质。v为了达到绿色化学的目的，被开发的分析技术既可用于为了达到绿色化学的目的，被开发的分析技术既可用于在线分析也可用于即时分析。利用这些功能，可以对一在线分析也可用于即时分析。利用这些功能，可以对一个化学过程中有害副产品的产生和副反应进行跟踪。当个化学过程中有害副产品的产生和副反应进行跟踪。当微量的这些有毒物质被检测到以后，也许能够通过调节微量的这些有毒物质被检测到以后，也许能够通过调节该过程的一些参数以及时减少或消除这些物质的形成。该过程的一些参数以及时减少或消除这些物质的形成。如果把传感器和过程控制系统直接连接起来，
28、这种极度如果把传感器和过程控制系统直接连接起来，这种极度降低有害物的过程很可能会实现自动化。降低有害物的过程很可能会实现自动化。v应用在线分析化学的一个例子是，跟踪反应过程以测定应用在线分析化学的一个例子是，跟踪反应过程以测定反应是否已完成。在许多情况下，化学过程需要不断地反应是否已完成。在许多情况下，化学过程需要不断地加入试剂知道反应完成为止。如果有一个即时在线的检加入试剂知道反应完成为止。如果有一个即时在线的检测器能让我们测定反应是否完成，那么就不需要加入更测器能让我们测定反应是否完成，那么就不需要加入更多的过量试剂，从而就能够避免过量使用有可能会造成多的过量试剂，从而就能够避免过量使用有
29、可能会造成危害的物质，因此这些危害物也不会进入到废物流里。危害的物质，因此这些危害物也不会进入到废物流里。v生物柴油是指以油料作物、野生油料植物和工程微藻生物柴油是指以油料作物、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。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
30、分的混合物，这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、有有种类的含氧有机物，如：醚、酯、醛、酮、酚、有机酸、醇等。机酸、醇等。v 生物柴油的化学核心是酯交换反应。因为它的化学生物柴油的化学核心是酯交换反应。因为它的化学生产法是采用生物油脂与甲醇或乙醇等低碳醇，并使生产法是采用生物油脂与甲醇或乙醇等低碳醇，并使用氢氧化钠或甲醇钠作为触媒，在酸性或者碱性催化用氢氧化钠或甲醇钠作为触媒，在酸性或者碱性催化剂和高温下发生酯交换反应，生成相应的脂肪酸甲酯剂和高温下
31、发生酯交换反应，生成相应的脂肪酸甲酯或乙酯，再经洗涤干燥即得生物柴油。或乙酯，再经洗涤干燥即得生物柴油。 v一般生物质都是由有机高分子或超分子组成的，在有效利用他们之前，通常需要首先把他们降解为小分子，纤维素也可降解为葡萄糖，但纤维素常处于结晶状态且难溶于水，故难于水解。另外，纤维素中，葡萄糖单体之间是由-1，4-苷键连接在一起的，它比淀粉中的-1，4-苷键更难降解，故纤维素的降解过程十分复杂，在自然生态系统中，无论是农作物秸秆还是动物胶原蛋白，其降解都是通过酶催化来进行的，为了不破坏生态又提高降解反应速率，就需要找出每种木质素或动物胶原蛋白降解反应的高效酶催化剂或仿酶催化剂，实现生物大分子的
32、选择性降解。鉴于以上情况，生物质作为新的化学反应的原料存在以下几个挑战： The structure of lignin and its effect on its degradation Orientated degradation to produce directly useful chemicalsHandling and manipulation of oxygen-rich moleculesThe effect of impurities on the degeneration parameters and distribution of the productsFundamen
33、tal scientific challenge:v Collection of biomass v Variation of compositions of different kinds of biomass and grown from different area of the worldv Continuous operationv Handling of mixtures rather than pure compoundv Upgrading and Separation of the productsv How to use effectively the bio-produc
34、tsvThe conversion of sugar to chemicals hydration hydrogenation vThe structure of lignin(木质素) and cellulose：v Chemical structure(composition)v Stereo-structurev Super molecular structurev Conversion with high selectivity v High content of oxygen / Lack of Hydrogen vTroubles of being solid Bad heat a
35、nd electricity conductivity; treatment of solid other than fluids; difficulties to exert chemical alterations such as catalytic effect on the solid etc. v Variation of composition and structurev Difficulties for collection v etc.v1、简答、简答v 人类避免有害化学品毒性的途径：人类避免有害化学品毒性的途径：va.使有害化学品不进入机体；使有害化学品不进入机体；vb.若
36、无法避免其进入机体，则要求其对机体内正常若无法避免其进入机体，则要求其对机体内正常的生物化学和生理过程不产生有害的影响；的生物化学和生理过程不产生有害的影响；v 生物放大（聚集）：指某些在自然界不能降解生物放大（聚集）：指某些在自然界不能降解或难降解的化学物质，在环境中通过或难降解的化学物质，在环境中通过食物链食物链的延长的延长和营养级的增加在生物体内逐级富集，浓度越来越和营养级的增加在生物体内逐级富集，浓度越来越大的现象。大的现象。v 化学品产生毒性的三要素：接触致毒、生物吸化学品产生毒性的三要素：接触致毒、生物吸收致毒、物质的固有毒性。收致毒、物质的固有毒性。v毒性载体（毒性载体（Toxi
37、cophore）：物质的固有毒性是指）：物质的固有毒性是指有毒化学物质引起正常细胞性质改变的属性，通常由有毒化学物质引起正常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是分子的部分结构引起，这部分结构通常称为是“毒性毒性载体载体”。v产毒结构（产毒结构（Toxicogenic）：有些物质没有直接的毒）：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性，但由于其分子的特殊结构，它能在代谢过程中转化为与有毒的物质，这种结构特征称为化为与有毒的物质，这种结构特征称为“产毒结构产毒结构”。vLangmuir 电子等排同性质原理：具有相同数目的电子等排同性质原理：
38、具有相同数目的原子，相同数目的电子且电子的排布方式相同的物质原子，相同数目的电子且电子的排布方式相同的物质和取代基，有相同电荷，也即电子等排物有相似的物和取代基，有相同电荷，也即电子等排物有相似的物理性质和其他性质。理性质和其他性质。v 软化学设计：指对于具有生理活性的、治疗上十分软化学设计：指对于具有生理活性的、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的设计。物质的药物的设计。v主要是减少接触的可能性。通过分子设计，从而主要是减少接触的可能性。通过分子设计，从而增大降解速度、降低物质的挥发性、减少分子在增大降解速度、降低
39、物质的挥发性、减少分子在环境中的残留时间，以及减少物质在环境中转化环境中的残留时间，以及减少物质在环境中转化为有毒有害物质的可能性等均是重要的为有毒有害物质的可能性等均是重要的“外部外部”效应原则的例子。效应原则的例子。va. 与物质在环境中的分布相关的物理化学性质，与物质在环境中的分布相关的物理化学性质，如：挥发性、密度、熔点、水溶性、残留性、生如：挥发性、密度、熔点、水溶性、残留性、生物降解性（氧化反应性质、水解反应性质、光解物降解性（氧化反应性质、水解反应性质、光解反应性质、微生物降解性质）、转化为具有生物反应性质、微生物降解性质）、转化为具有生物活性物质的可能性、转化为无生物活性物质的
40、可活性物质的可能性、转化为无生物活性物质的可能性；能性；vb. 与机体吸收有关的物理化学性质，如：挥与机体吸收有关的物理化学性质，如：挥发性、油溶性、分子大小、降解性质（水解、发性、油溶性、分子大小、降解性质（水解、pH的影响、对消化酶的敏感性）；的影响、对消化酶的敏感性）；vc. 对人、动物和水生生物吸收途径的考虑，对人、动物和水生生物吸收途径的考虑，如：皮肤吸收、眼睛吸收、肺吸收、肠胃吸如：皮肤吸收、眼睛吸收、肺吸收、肠胃吸收、呼吸吸收或其他特定生物吸收途径；收、呼吸吸收或其他特定生物吸收途径；vd. 消除或减少不纯物，如：是否会产生不同消除或减少不纯物，如：是否会产生不同化学类别的不纯物
41、、是否会产生有毒或更毒化学类别的不纯物、是否会产生有毒或更毒的物质、是否会产生有毒或更毒的几何异构的物质、是否会产生有毒或更毒的几何异构体、构象异构体和立体异构体等等。体、构象异构体和立体异构体等等。v内部效应原则主要是预防毒性。内部效应原则主要是预防毒性。va. 增大解毒功能，如：增大排泄的可能性（选择亲增大解毒功能，如：增大排泄的可能性（选择亲水性化合物、增大物质分子与葡萄糖醛酸、硫酸盐、水性化合物、增大物质分子与葡萄糖醛酸、硫酸盐、氨基酸结合的可能性或使分子易于乙酰化）；增大氨基酸结合的可能性或使分子易于乙酰化）；增大可生物降解性，如：氧化反应、还原反应、水解反可生物降解性，如：氧化反应
42、、还原反应、水解反应。应。vb. 避免物质的直接接触，如选择一类无毒的物质，避免物质的直接接触，如选择一类无毒的物质，选择功能团（避免使用有毒功能团、让有毒结构在选择功能团（避免使用有毒功能团、让有毒结构在生物化学过程中消失、对有毒功能团进行屏蔽、改生物化学过程中消失、对有毒功能团进行屏蔽、改变有毒基团的位置）；变有毒基团的位置）；vc. 避免生物活化，如：不使用已知生物活化途径的避免生物活化，如：不使用已知生物活化途径的分子（强的亲电性或亲核性基团、不饱和键、其他分子（强的亲电性或亲核性基团、不饱和键、其他分子结构特征）；对可生物活化的结构进行屏蔽等分子结构特征）；对可生物活化的结构进行屏蔽
43、等等。等。v肠胃吸收：影响其吸收的主要因素是指肠胃的表肠胃吸收：影响其吸收的主要因素是指肠胃的表面积以及血液流动速度。肠胃吸收的表面积是最面积以及血液流动速度。肠胃吸收的表面积是最大的，其血液流动速度是次大的，改变大的，其血液流动速度是次大的，改变pH值也值也可以改变碱性物质和酸性物质的吸收程度，酸性可以改变碱性物质和酸性物质的吸收程度，酸性物质主要在小肠中吸收，碱性物质主要在大肠中物质主要在小肠中吸收，碱性物质主要在大肠中吸收，影响物质吸收的物理化学性质主要有：物吸收，影响物质吸收的物理化学性质主要有：物质的状态、固体物质粒子的大小、物质的水溶性质的状态、固体物质粒子的大小、物质的水溶性和油
44、溶性、分解常数、相对分子质量、分子大小和油溶性、分解常数、相对分子质量、分子大小等。液态物质、被溶解的物质比固态物质更容易等。液态物质、被溶解的物质比固态物质更容易吸收。油溶性越好的物质越容易吸收，当然还需吸收。油溶性越好的物质越容易吸收，当然还需要有一定得水溶性，全溶于油而不溶于水的物质要有一定得水溶性，全溶于油而不溶于水的物质不易被肠胃系统吸收。不易被肠胃系统吸收。 v肺吸收：肺的功能主要是吸收氧气和排出二氧化肺吸收：肺的功能主要是吸收氧气和排出二氧化碳，从支气管到肺气泡这一段器官连续不断的重碳，从支气管到肺气泡这一段器官连续不断的重复呼吸产生很大的吸收表面积，肺还能接受来自复呼吸产生很大
45、的吸收表面积，肺还能接受来自心脏的血液，肺的这些特征是其对氧气和其他物心脏的血液，肺的这些特征是其对氧气和其他物质的吸收都很快，由于肺气泡细胞膜太薄，物质质的吸收都很快，由于肺气泡细胞膜太薄，物质要仅需血液的路径很短，数秒内物质可由肺转入要仅需血液的路径很短，数秒内物质可由肺转入血液，因此，水溶性的物质的吸收量很大，颗粒血液，因此，水溶性的物质的吸收量很大，颗粒度小于等于度小于等于1微米的固体物质也很容易通过肺被微米的固体物质也很容易通过肺被吸收，吸收，2-5微米的颗粒则会残留在支气管内，可微米的颗粒则会残留在支气管内，可能与粘液一起被清除，大于能与粘液一起被清除，大于5微米的颗粒则常常微米的
46、颗粒则常常残留在鼻咽中而不被吸收，但这些微粒也可能转残留在鼻咽中而不被吸收，但这些微粒也可能转移到肠胃系统而在此吸收。移到肠胃系统而在此吸收。v皮肤吸收：皮肤是接触和吸收的重要器官，有毒皮肤吸收：皮肤是接触和吸收的重要器官，有毒化学物质通过皮肤被吸收，它就必须通过生皮的化学物质通过皮肤被吸收，它就必须通过生皮的7层细胞膜才能进行血液和毛细血管，皮肤吸收层细胞膜才能进行血液和毛细血管，皮肤吸收的速度控制步骤是物质分子穿越最上层的扩散过的速度控制步骤是物质分子穿越最上层的扩散过程。液体因通常在皮肤表面上铺展从而有更大的程。液体因通常在皮肤表面上铺展从而有更大的接触面积，故它比固体物质更容易被皮肤吸
47、收，接触面积，故它比固体物质更容易被皮肤吸收，而且油溶性很好的物质通常更容易被皮肤吸收，而且油溶性很好的物质通常更容易被皮肤吸收，但油溶性太好而水溶性不好的物质也不容易被吸但油溶性太好而水溶性不好的物质也不容易被吸收，这是因为，这样的分子虽然很容易穿越角膜，收，这是因为，这样的分子虽然很容易穿越角膜，但是不易穿过余下的但是不易穿过余下的6层细胞膜。层细胞膜。v改变分子的性质来避免有毒物质的吸收：改变分子的性质来避免有毒物质的吸收：v减少肠胃吸收：减少肠胃吸收：v(1)通过分子修饰，增大其颗粒度或使用保持非离子化形式，可通过分子修饰，增大其颗粒度或使用保持非离子化形式，可降低其入口从而被肠胃系统
48、吸收的可能性；降低其入口从而被肠胃系统吸收的可能性；(2)通过分子修饰，通过分子修饰，增大其油溶性同时减少其水溶性，也能降低其入口而被肠胃吸增大其油溶性同时减少其水溶性，也能降低其入口而被肠胃吸收的可能性；收的可能性；v(3)设计修饰该物质分子，使其相对分子质量大于设计修饰该物质分子，使其相对分子质量大于500，熔点高，熔点高于于150度（对非离子物质）或处于固态而不是液态，也是减少度（对非离子物质）或处于固态而不是液态，也是减少其入口而被肠胃吸收的方法；其入口而被肠胃吸收的方法；v(4)利用多种取代基联合作用，使分子在利用多种取代基联合作用，使分子在pH小于等于小于等于2时强离子时强离子化，
49、其极性变得太强，因而不能穿越脂肪膜，也可大大降低其化，其极性变得太强，因而不能穿越脂肪膜，也可大大降低其吸收；吸收；v(5)含有硫酸根的分子难于穿越生物膜，且具有良好的水溶性，含有硫酸根的分子难于穿越生物膜，且具有良好的水溶性，因此，即使发生部分吸收也易于排泄，这样也就降低了毒性。因此，即使发生部分吸收也易于排泄，这样也就降低了毒性。v减少肺吸收：减少肺吸收：v（1）设计分子使其挥发性降低，即具备更低的蒸气）设计分子使其挥发性降低，即具备更低的蒸气压、更高的沸点，就可减少与该类物质接触时吸入的压、更高的沸点，就可减少与该类物质接触时吸入的可能性；可能性；v（2）设计分子使其具有很低的水溶性（或
50、更高的油）设计分子使其具有很低的水溶性（或更高的油溶性），或具有更高的熔点（溶性），或具有更高的熔点（150摄氏度），或使其摄氏度），或使其颗粒大于颗粒大于5微米，就可以减少肺的吸收。微米，就可以减少肺的吸收。v减少皮肤吸收：减少皮肤吸收：v（1）液体比固体更易被皮肤吸收，设计分子使其为）液体比固体更易被皮肤吸收，设计分子使其为固体而不是液体可以减少皮肤吸收的可能性；固体而不是液体可以减少皮肤吸收的可能性；v(2）设计分子使其具有更大的极性或具有离子性（比）设计分子使其具有更大的极性或具有离子性（比如一种酸的钠盐、胺的盐酸盐等），或具有更大的水如一种酸的钠盐、胺的盐酸盐等），或具有更大的水溶性
