1、设计安全无毒化学品的一般原则是什么？
答：（1）具有所要求的使用功能，对人类和环境无害。
a.不能进入机体；
b.对机体的生物化学和生理过程不产生有害的影响。
2）分子释放于环境后的行为或释放后结构的变化。
在空气、水、油中的分散性和在环境中可能引发的直接和间接的有害效应。
3）2个关系：分子结构与功能的关系；分子的结构与生物效能的关系。
2、设计安全无毒化学品的外部和内部效应原则是什么？
答：（1）外部（external）效应原则－物质分子与人、动物、生物和植物机体减少接触的可能性。
2）内部（internal）效应原则－物质分子对人、动物、生物和植物机体产生和预防中毒的可能性。
3、设计安全无毒化学品的外部效应原则主要包括哪几个方面？
答：（1）与物质在环境中的分布相关的物理化学性质－尽可能减少在环境中的扩散和分布。
挥发性，小/密度，大/熔点，高；水溶性，小/脂溶性，大；残留性，小/生物降解性，大；氧化/水解/光解/微生物降解有毒转化－转化为具有生物活性（毒性）物质的可能性，尽量避免。无毒转化－转化为无生物活性物质的可能性，越大越好。
2）与机体吸收有关的物理化学性质－尽可能降低机体吸收的可能性。
挥发性，小；油溶性，大；分子大小，大；降解性质，大；水解，容易ph值的影响，大对消化酶的敏感性，大。
3）对人、动物和水生生物吸收途径的考虑－尽可能减少生物体吸收的可能性。
**吸收；眼睛吸收；肺吸收；肠胃系统吸收；呼吸系统吸收；其他特定生物的吸收途径。
4）消除或减少不纯物－尽可能减少杂质造成的毒性。
不同化学类别的不纯物；有毒或更毒的同系物；有毒或更毒的几何异构体、构象异构体和立体异构体。
4、设计安全无毒化学品的内部效应原则主要包括哪几个方面？
答：（1）增大解毒性能－尽可能提高在生物体内的无毒代谢和转化。
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、氨基酸结合的可能性，或使分子易于乙酰化；其他相关考虑。增大可生物降解性；氧化/还原/水解。
2）避免物质的直接毒性－尽可能降低本征毒性。
选择一类无毒的物质；选择功能团；避免使用有毒功能团；让有毒结构在生物化学过程中消去；对有毒功能团进行结构屏蔽；改变有毒基团的位置。
3）避免生物活化－尽可能避免生物代谢和转化的增毒效应。
不使用已知生物活化途径的分子；强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结构屏蔽。
5、设计安全有效化学品的方法主要有哪几种？
答：（1）毒理学分析及相关分子设计。
2）利用构效关系设计安全的化学品。
3）利用基团贡献法构筑构效关系。
4）利用等电排置换设计更加安全的化学品。
5）用有相同功效而无毒的物质替代有毒有害物质。
6）消除有毒辅助物质的使用
6、化学品的致毒途径和根源。
答：三种致毒途径：化学品的毒性与其进入人体的途径有关：
1）接触（exposure）致毒；
2）生物吸收致毒；
3）物质的固有毒性致毒。
产生毒性的根源：分子中的部分结构（基团）－毒性载体（toxicophore）－与细胞生物分子活性位的相互作用。
7、化学品的吸收、分散和代谢。
答：（1）吸收：化学品从接触处进入血液的过程。
肠胃系统吸收；肺吸收；**吸收。人体的细胞膜－脂类物质；人体的血液－水性溶液；人体的肠（胃）液－水溶性溶液。
有毒化学品易吸收的条件：良好的水溶性和脂溶性。
影响吸收和膜渗透的物理化学和生物化学因素。
2）分散：有毒物质吸收进入人体后在体内的扩散过程。
决定于血液流动速度和从毛细血管向器官的扩散速度。通常很快。几秒～几分钟。
有毒物质吸收后主要集中于心脏、肝、肾、大脑等器官。
3）代谢：人体把吸收的物质转化为水溶性更大、更容易排泄的物质的酶催化过程（metabolism或biotransformation）。代谢是人体固有的把有潜在的毒性的物质转化为排泄物质的防御机制。
8、含有那些化学结构的物质毒性较大？
答：（1）亲电性物质；（2）含烯醇式结构的化合物；（3）末端含有不饱和键的烯烃和炔烃；（4）代谢过程中容易生成自由基的化学品。
9、等电排置换设计。
答：电子等排同物理性质现象：具有特征的分子结构和电子特征的物质，不管其结构是否相似，通常具有相似的物理性质和其他性质，langmuir称之为电子等排同物理性质现象。
电子等排物：是这样一些物质和基团，他们由于有相同数目的原子、相同数目的电子且电子的排布方式相同，因而有相同的电荷。
电子等排的化合物可能具有相似的生物活性；通过等电排结构的置换，可能给某化合物赋予某些生物活性，增强或降低某些方面的生物活性。
10、从互联网上查阅安全有效化学品设计原理的应用例子，并写出介绍。
答：1 利用构效关系设计安全的化学品。
devito对腈基毒性进行了广泛的研究，他报道了如何评估一个特定官能团的毒性大小顺序。了解这一顺序后，人们就可以应用这些资料来设计安仝的化学品。了解毒物结构和毒性关系后，改进合成路线就可制得毒性低的产品。
他所描述的原则可普遍应用于研究任何一类化合物。
devito通过研究有机腈毒性的构效关系说明：α-羟基异构体的毒性比β-羟基异构体的要大得多。产生毒性的机理是由于α-羟基丙腈更易发生消去反应释放出hcn而造成的（如图2所示）。
图1 α、羟基丙腈图2 消去反应。
由于这种释放过程取决于α-碳上取代基的性质，消去反应可以被加快或减慢。据此可设计新的丙腈化合物，使hcn不易消去，这样合成的丙腈化合物就是更为安全的。
2 利用等电排置换设计更加安全的化学品。
等电排置换是设计更加安全的化学品的有效方法之一。例如，对于一些有毒有机物质而言，有时其中的一个碳被硅取代后，不仅可以大大降低其毒性，而且还可以增大其可降解性等对环境友好的性能。
从化学上看，用硅作为碳的等电排原子是再自然不过的了。因为碳和硅都是4a族元素，因此，在化学性质上有相似性。与同簇的其他元素一样，硅和碳都是4价金属，能形成四面体结构，能与碳形成稳定化学键。
虽然，目前对硅酮移置物尚有争论，但一般来说，硅取代碳后形成的衍生物是无毒的，尤其是与同族的锗、锡、铅的衍生物相比。因此，硅是唯一一个能用作对碳作等电排置换的元素。另外，硅是在自然界存量丰富、价廉，且可以各种形式出现的元素。
有机硅化合物的一个引人入胜之处在于其si-c键的环境特性，在自然界中直今还没有发现c-si键化合物。这是因为，在自然界中si-o键太强，因而即使存在有有机硅化合物，其存在时间也是有限的。
1）ddt的硅取代物。
尽管ddt对哺乳动物来说相对比较安全，但由于它对其他物种有毒性，同时会在环境中长期存在，因此，不得不放弃这一重要杀虫剂的使用。在设计ddt的硅等电排取代物中，设计了如下所示的ddd类硅烷类物质。它( ddd)在环境中的存留时间会短一些，因为硅烷在体内和环境中均会由于si -h键的氧化而变得不稳定。
图3 ddt和ddd
2）有机硅杀真菌剂。
meberg及其合作者制备了一系列硅取代**类化合物，为杀真菌剂的开发开辟了一条新的途径。其中一个，氟苯代硅**(flusilazole)对谷类防真菌特别有效，已是目前商用的主要谷类防真菌剂。氟苯代硅**与其他防真菌剂（非硅取代物）一样，对甾醇的合成有生物抑制作用。
其一级代谢产物为硅醇，硅醇生物活性很小，同时由于它处于更高的氧化态，因而容易进一步降解。
图4 氟苯代硅**代谢过程。
3 消除有毒辅助物质的使用。
方法有改变配方、使用无毒无害的溶剂、使用水作溶剂或者不适用溶剂等。水作为溶剂有许多优点：价廉易得，安全可靠(不会燃烧和**) 而且无毒。
在有机反应中可省略反应物的保护和脱保护的合成步骤 ,通过简单的相分离，即可得到产物。而进行以有机溶剂为介质的反应时 ,产物的分离往往耗能较大，且有大量有机溶剂排放。若采用水相有机反应有意想不到的化学选择性，能大大减少副产物的生成。
1）以水为溶剂，将醛或酮还原成醇。
2023年，报道以甲酸钠为还原剂，在250～350℃，以水为溶剂，不需要其他共溶剂或催化剂，可把醛和一些酮还原成醇。反应只需要简单的装置就可完成，副产物是co2和h2o或naoh，因此是环境友好的。而以环己烯或环己二烯为还原剂在醇-水混合溶剂中把醛还原成醇，则产生毒性大的副产物苯，且产物分离困难，是环境不友好的。
2）不用有机溶剂而让化学反应完全在水中进行。
在这一技术领域，东京大学教授小林修的研究处于世界前列。他利用路易斯酸作催化剂，在水中完成化学反应，生成物的产率高达90％。
3）在水中和空气中进行过渡金属介入和催化的有机反应。
2023年度美国**绿色化学挑战奖的学术奖授予了美国tulane大学的李朝军教授。李朝军在设计和发展在水中和空气中进行的过渡金属介入和催化的有机反应方面取得了一系列引人瞩目的、富于创新性的成果。
李朝军教授发展的水相催化的有机反应，在药物、精细化学品、石油化学品和农业化学品的合成，以及高聚物和塑料的合成等方面都有广阔的应用前景。李朝军教授的创新性研究为传统上只能在惰性气体和有机溶剂中进行的有机合成反应开辟了一个崭新的领域。
4）水基过程生产带电聚丙烯酰胺。
2023年美国**绿色化学奖授予了naclo chemical co.，该公司发展了一种水基过程生产带电聚丙烯酰胺而获得**绿色挑战奖的改进溶剂和反应条件奖。这些水溶的高分子通常用于造纸工业、加工应用和废水处理。
高分子可以帮助把污水(如造纸厂排出的污水) 中的悬浮固体和污染物除去。
传统上，这些高分子是以干粉或者油包水乳状液的形式生产和**的。粉末形式具有接触毒害并且在生产和使用中很昂贵。乳状液是由高分子、水和油在表面活性剂稳定下形成的。
油包水乳状液把大量烃类溶剂和表面活性剂引入环境， 而高分子本身并不需要这些组分来发挥自己的作用。
naclo过程消除了使用有机溶剂和表面活性剂，因为它生成了一个水基高分子颗粒分散体而不是乳状液。水溶性高分子单体可以溶解在硫酸铵水溶液中(一种己内酰胺生产中的副产品)，然后利用一个水溶性自由基引发剂使其聚合。一种高分子分散剂加入到体系中以阻止高分子链增长时发生絮凝聚结。
液体中含有较高的盐浓度以保持高分子不被溶解。
5）不使用溶剂的生物催化技术，生产用于化妆品和个人护理产品的配料——酯类物质。
绿色化学作业第2章
第二章作业。1 简述化学工业与现代社会的关系。答 1 化学工业与制药 今天制药已成为化学工业的重要行业。手性化合物的催化合成，2001年nobel prize 化学奖 2 化学工业与农业 使粮食 蔬菜丰收，满足了人口增长的需求，化学的作用解决了人类生存难题。化肥 农药也成为化学工业的重要行业。3 化...
高一化学第3章
1 元素的存在形式有两种 游离态和化合态。1 钠镁铝只以化合态形式存在 钠元素的主要存在形式是氯化钠，镁元素的存在形式有菱镁矿，铝元素的存在形式有铝土矿。2 铁元素有两种存在形式 游离态的陨铁和化合态的铁矿石。2 金属单质的用途 1 利用钠元素的特征焰色 黄色 制高压钠灯，高压钠灯的透雾力强，可以做...
九年级化学第3章 第4章练习
九年级化学第3章 第4章练习姓名。可能用到的相对原子质量 o 16 c 12 h 1 ca 40 一 选择题 1 10题每题只有一个正确的选项，11 15题有1个或2个正确的选项 1 下列实验能够直接用于验证质量守恒定律的是 2 月球土壤含有大量氦3原子，它可能成为未来核能的重要原料。氦3原子核内有...