New Methodologies and Techniques for a Sustainable Organic Chemistry pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Mordini, Alessandro (EDT)/ Faigl, Ference (EDT)

出品人:

页数:348

译者:

出版时间:

价格:1922.00 元

装帧:

isbn号码:9781402067914

丛书系列:

图书标签:

• Organic Chemistry
• Sustainable Chemistry
• Green Chemistry
• Methodology
• Techniques
• Synthesis
• Catalysis
• Environmental Chemistry
• Chemical Reactions
• Organic Synthesis

绿色化学的未来：创新方法与可持续实践 本书并非《New Methodologies and Techniques for a Sustainable Organic Chemistry》的续篇或替代品，而是聚焦于当前化学研究领域一个更宏大、更具前瞻性的图景——即如何通过根本性的方法创新和工程化突破，实现化学工业和实验室操作的彻底可持续转型。 --- 第一部分：超越传统——原子经济性与反应介质的革命 本书深入探讨了当前有机合成方法学中亟待解决的核心挑战：如何最大化原子利用率并彻底消除或替换有害溶剂和试剂。我们着重介绍了那些被主流教科书和现有综述因过于前沿或技术壁垒过高而略去的前沿策略。 1.1 超越催化：从计量到本征激活 传统催化依赖于引入外部物种（如金属或酶）来降低能垒。本书则将焦点转移到本征反应活化的研究，即如何通过精确的物理刺激（如超声、光场、电场或压力）直接调控反应物的电子结构，使其在无需传统催化剂的情况下，高效地进行转化。 机械化学合成的深度解析： 我们详尽分析了高能球磨、研磨等固态反应技术如何通过局部高能输入，实现惰性键的断裂与重组。重点讨论了如何在机械力场下精确控制产物的对映选择性和区域选择性，这对于药物化学和精细化工至关重要。我们展示了如何设计特殊的反应容器和研磨介质，以应对放大生产中的热点和混合不均问题。 电化学合成的精细调控： 区别于传统的电解，本书关注无电解质或微量电解质的电化学合成。探讨了如何通过精确控制电极材料、表面形貌以及电流密度，实现对自由基和离子中间体的实时、非侵入式调控，从而避免了传统氧化剂和还原剂带来的副产物负担。 1.2 溶剂革命：反应介质的再定义 溶剂占据了化工过程中极大的环境足迹。本书摒弃了对“绿色替代溶剂”的常规讨论（如水、超临界二氧化碳），转而探索那些彻底颠覆传统液相反应概念的新型介质。 离子液体与深共熔溶剂（DESs）的工程应用： 重点分析了如何利用DESs的结构可设计性，使其不仅作为溶剂，还能作为反应的自催化剂或模板。书中收录了利用定制化DESs体系，成功实现高难度C-H键活化转化的案例，这些转化在传统有机溶剂中几乎不可能实现。 气相和固相的集成化反应设计： 探讨了如何设计多相催化反应器，使得气相反应物能够在固态反应床上，通过精确控制气体分压和温度梯度，实现近乎无溶剂的高效转化。 --- 第二部分：生物催化与合成生物学的交汇点 可持续化学的未来必然与生命科学深度融合。本书超越了对已发现酶的简单应用，聚焦于如何工程化生命系统以执行非天然的化学转化。 2.1 酶的“非自然”进化：定向进化与基因组编辑 我们详细剖析了利用高通量筛选技术和计算模拟，指导蛋白质（酶）的定向进化过程，使其能够催化目前已知的、对环境不友好的传统有机反应。 C-C键的酶促构建： 重点展示了如何设计具有环化或串联反应能力的仿生酶，以在温和条件下构建复杂天然产物和新型药物骨架中的关键手性中心。这部分内容详细阐述了酶活性位点的重塑对底物兼容性和立体选择性的影响机制。 脱羧反应的酶驱动机制： 探讨了如何利用酶学方法，实现此前主要依赖高温或强酸强碱的脱羧反应，极大地提高了精细化学品合成的安全性与效率。 2.2 合成生物学驱动的化学品生产 本书将视角拉伸至整个生物制造链条，探讨如何通过代谢工程，将微生物（如酵母、大肠杆菌）从简单的生物质转化器，升级为定制化的化学工厂。 非天然氨基酸和聚合物的细胞工厂： 介绍如何通过引入全新的代谢途径，使细胞能够生产出自然界中不存在的高价值化学砌块或高性能生物基聚合物前体。我们特别关注如何解决这些异源代谢路径在工业规模发酵中的产率和稳定性问题。 “从头合成”与生物-化学耦合： 讨论了如何将化学合成的优势（如快速构建复杂骨架）与生物合成的优势（如高选择性和环境友好性）相结合，形成高效的“化学-生物耦合反应串联”，实现复杂分子的模块化构建。 --- 第三部分：工业流程的数字化与智能化转型 可持续性不仅是反应本身，更是整个生产过程的管理与优化。本书探讨了如何利用信息技术，实现化学流程的自适应与预测性控制。 3.1 连续流化学与过程强化（Process Intensification） 我们深入研究了如何将间歇式反应转移到微反应器和连续流系统中，并着重分析了这对安全性和可持续性的革命性影响。 快速混合与热量转移的优化： 详细对比了管式反应器、微通道反应器在处理高放热或爆炸性反应时的优势，并提供了实际案例中实现毫秒级混合的工程解决方案。 多功能一体化系统： 探讨了如何将合成、分离（如膜分离、萃取）和纯化步骤集成到一个连续流平台中，实现“一站式”化学品生产，极大减少中间物料的储存和转移需求。 3.2 人工智能在反应发现与优化中的应用 本书超越了简单的“机器学习预测产率”的层面，关注AI在“新化学空间探索”中的作用。 逆向合成规划（Retrosynthesis Planning）的深度学习： 重点分析了如何利用图神经网络（GNNs）来评估和生成具有高原子经济性和低环境影响的全新合成路线，特别是那些依赖于非传统试剂或反应条件的路线。 自动化实验室（Self-Driving Labs）： 介绍了如何结合机器人技术和实时数据分析，建立能够自主设计、执行、分析并迭代实验的系统，从而以远超人力的速度发现最优化的绿色反应条件。 --- 本书旨在为化学家、化学工程师以及致力于环境友好型工业转型的政策制定者提供一个全面而深入的视角。它强调的不是修补现有流程，而是通过颠覆性的方法论创新，构建一个真正可持续、高效且对环境负责任的化学未来。

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