背景：由于人口的快速增长、环境污染以及能源的过度消耗，导致了全球变暖加剧，因而节约能源、减少二氧化碳排放已经成为全世界大多数国家的共识。中国政府坚定不移地推进能源革命，通过加快低碳领域前沿技术研究，推广应用先进节能降碳技术，努力在2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和。这不仅是应对全球气候变化，推动经济结构转型升级的迫切需求，更是中国主动担当大国责任，推动构建人类命运共同体的迫切需要。大学生未来从事科学研究和工业生产，是实现“碳达峰”和“碳中和”目标的关键。因此，在实验教学中向学生宣传绿色化学的概念，增强学生的创新精神和环保意识，是一项非常重要和有意义的工作。

绿色化学也称为环境友好化学，是指在化学产品的制造和应用中有效使用原材料，减少或停止那些对人类健康、社区安全、生态环境有害的原料、催化剂、试剂、产物、副产物等的使用与产生。节约资源和保护环境，培养和谐可持续的生活方式是“绿色化学”的根本目标。在教学中讲授绿色化学知识不仅可以提高教学质量，还能够培养学生的创新精神和环保意识。

乙酸异戊酯的制备是一项经典的有机化学实验项目，乙酸和异戊醇在硫酸催化下发生酯化反应。酯化反应是可逆的，使用分水器将副产物水移出体系，从而促进平衡正向移动。这个教学实验具有鲜明的特色，不仅提高了学生对化学反应平衡原理的认识，还使学生掌握分水回流、蒸馏等基本操作，提高实践动手能力。然而实验后，学生精制的产品作为有机废液处置，白白浪费十分可惜。同样，在液相色谱教学实验中，流动相的甲醇作为的有机废液处置，成本也较高。

文章介绍了利用回收的乙酸异戊酯、甲醇设计的酯交换实验。乙酸异戊酯和甲醇在KOH存在下转化为异戊醇和乙酸甲酯，其中异戊醇作为反应原料重新应用于教学实验。通过这种方式，绿色化学实验与原始教学实验建立了一个循环，减少了有机废物的排放，提高了化学试剂的使用效率。

物料循环示意图

由于酯化和酯交换都是可逆的，学生完成这两个实验，对化学平衡原理有了更深的理解。在教学实验中，乙酸与异戊醇在硫酸的催化下反应生成乙酸异戊酯和水，使用Dean-Stark装置从反应系统中去除产物水以提高转化率。酯交换实验则通过分馏将低沸点的乙酸甲酯从反应系统中除去，同样促进了乙酸异戊酯向异戊醇的转化。这个绿色实验与教学实验形成了完美的对比，学生更直观地理解化学平衡原理，增强了应用所学知识解决实际问题的实践能力。

该实验经过多年实践，取得了良好的教学效果。2017年获得大连理工大学“TRIZ”创新方法大赛一等奖，2018年获得“卓越杯”化学新实验设计三等奖，2021年获得辽宁省首届化学实验创新设计竞赛一等奖。 

英文原题：Transesterification of isoamyl acetate - An experiment in green organic chemistry

https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.jchemed.1c01027

作者：谭大志，范文杰，吴绍维，张迪，莫琰