精细化工催化过程中绿色化学指标的系统评估与应用研究

本研究针对可持续工业化学过程的需求，提出了一套适用于多种催化工艺的绿色指标评价体系。研究人员通过三种物料回收情景分析，证实提高回收率可显著提升工艺可持续性，重点评估了原子经济性(AE)、反应收率(?)、化学计量因子(SF)、物料回收参数(MRP)及反应质量效率(RME)等核心指标，并创新性采用径向五边形图进行可视化分析。案例研究表明，树枝状沸石d-ZSM-5/4d催化单萜环氧化物生物质转化展现出优异绿色特性（RME=0.63），为精细化工绿色化提供了重要参考。

　　

随着全球对可持续化学工业需求的激增，如何量化评估化工过程的绿色程度成为关键科学问题。传统精细化工存在资源利用率低、废弃物产生量大等痛点，亟需建立普适性评价体系。在此背景下，一项发表于《Sustainable Chemistry and Pharmacy》的研究创新性地构建了催化工艺绿色指标系统分析方法。

研究团队采用多案例对比法，通过径向五边形图可视化技术整合五项核心指标（AE、?、SF、MRP、RME），重点考察了K–Sn–H–Y-30脱铝沸石催化R-(+)-柠檬烯环氧化、Sn₄
Y₃₀
EIM催化异戊烯醇环化合成florol、以及d-ZSM-5/4d沸石催化二氢香芹酮合成三个典型反应体系。

绿色指标系统构建
开发了包含原子经济性(Atom Economy, AE)和反应质量效率(Reaction Mass Efficiency, RME)的五维评价模型，通过1/SF（化学计量因子倒数）量化原料利用率，MRP反映物料回收效果。

柠檬烯环氧化过程
K–Sn–H–Y-30沸石催化体系显示AE达0.89，但RME仅0.415，表明尽管原子利用率较高，整体质量效率仍有提升空间。

Florol合成工艺
Sn₄
Y₃₀
EIM催化剂实现完美原子经济性（AE=1.0），但1/SF=0.33提示过量试剂使用问题，最终RME降至0.233。

二氢香芹酮绿色合成
树枝状沸石d-ZSM-5/4d展现卓越性能（AE=1.0，1/SF=1.0，RME=0.63），其三维孔道结构显著提升单萜环氧化物转化效率，成为生物质增值研究的标杆案例。

该研究突破性地将多维绿色指标整合为直观的图形化工具，揭示物料回收对可持续性的决定性影响。特别是d-ZSM-5/4d催化体系的优异表现，为设计新一代环境友好催化剂提供了范式。这项成果不仅建立了精细化工绿色度量化标准，更通过可视化方法助力科研人员快速优化工艺路线，推动化学工业向循环经济模式转型。