大學的永續化學教學
劉廣定
國立臺灣大學化學系 ktliu@ntu.edu.tw
摘 要
永續化學是促成與建立永續發展之主要因素，但相關之教育在臺灣的教育體 系中卻遭忽視。本文將強調其重要性，並介紹作者在臺灣大學所開「永續化學概 論」選修課之內容綱要，及講授二年級「有機化學（乙）」時插入永續化學相關 教材之條目，供化學教育界同仁參考。
關鍵詞：永續化學，化學教學，有機化學
[中華民國第四屆化學教育學術研討會論文，94 年五月 27 日，靜宜大學]
緒 言
「永續發展」（sustainable development），據1987 年聯合國「世界環境與發展 委員會（WCED）」報告書之定義是：「能滿足當代所需但不損及後代滿足其所 需之發展」。是近年來國際上形成之一重要思潮，也是追求的方向。維持永續世 界有：「人口、能源、氣候變遷、資源枯竭、糧食供應、環境毒物」六大問題，皆與 化學有關。故「永續化學」之觀念於茲而生。1998 年國際經濟合作及發展組織
（OECD）主辦之研習會（workshop），乃以「發明、設計和利用化學產品與化 學製程，以減少或消除有害物質之使用與生產。」為「永續化學」（Sustainable chemistry 或 green chemistry）的定義。也可說是藉化學之功能，促成人類的永續 發展。1999 年六月國際純粹及應用化學會（IUPAC）與 OECD 於在巴黎的聯席 會議中則擬定了「永續化學計畫」（Sustainable Chemistry Project）的五個優先推 展項目：
一、永續化學的研究與發展
二、獎勵與表彰在永續化學之成就 三、有關永續化學資訊之交流
四、引導與支持相關永續化學之各類活動 五、永續化學之教育
所以2000 年的美國化學會會長 D. H. Busch 曾說：“Green Chemistry”
represents the pillars that hold up our sustainable future. It is imperative to teach the value of green chemistry to tomorrow’s chemists.”，而永續化學教育之重要也由此 可見。
對永續化學而言，筆者是個「後知後覺」者。約自 1999 年起，在幾種新期刊 中發現有關微波照射、離子性液體、無溶劑反應、超臨界流體二氧化碳等新實驗 方法的論文日益增多，但皆屬零星知識，個人還沒有一個整體概念。2001 年七 月赴美國奧瑞岡大學化學系參加為期四天的「永續化學教育研習會」，會後並赴 波特蘭市聆聽一天的相關討論會，纔對永續化學約略有了全盤認識。也體認了其 重要性。返台後探詢及查閱資料而知在台灣的有關應用研究並不深入，學界觀點 亦嫌陳舊，教育界人士能正確了解其重要性者更幾為闕如。
永續化學教育
永續化學之有關教育範圍包括：
一、介紹永續化學的觀念給中學生
二、介紹永續化學的原則給選讀普化、有機和物化等的大學生 三、介紹永續化學的觀念給非主修科技學門的大學生與研究生
四、研究生之跨學域研習，如企業與化學、教育學與化學、法律學與化學、社會學 與化學等
五、研究生之永續發展化學專題研究 故知極富拓展之空間與機會。
自上世紀末起，歐、美、大陸等地已開始重視永續化學教育。例如國際化學 會（IUPAC）與義大利「化學和環境之大學聯盟」（INCA）1998 年在義大利合 辦”Green Chemistry Summer School”，至今（2005）年已將是第八屆。本世紀 起，不但許多科技強國對永續化學教育之推展積極、研發興盛，且有些國家已開 始引入中學及大學教育。筆者2001 年及 2002 年曾向高中新課程總綱規劃小組 及對幾所大學化學相關學系建議。也在2002 年中國化學會年會中發表「大學階 段永續化學實驗芻議」一文，但以人微言輕，聽者不肯採信。然連泰國都曾與美 國化學會合作，2002 年五月即在曼谷舉辦過一次 Green Chemistry Workshop。
臺灣的化學教育界顯然已脫離現實!
近年來除有關「永續化學」之專門教科書外，也有數種學生用書出版。例如 美國化學會、德國化學會和英國皇家化學會合作，為中學生及大一學生寫的讀物 Green Chemistry：for 16-19 year old students (2001) 與 Green Chemistry：for 14-16 year old students (2004)。美國奧瑞岡大學化學系專門設計給大二有機實驗用的課 本 K. M. Doxsee and J. E. Hutchison, Green Organic Chemistry, Strategies, Tools and Laboratory Experiments, Thomson/Brooks/Cole, 2004。也有含此主題的高中教 材如美國化學會編Chemistry in the Community, Fourth Edition, 2002；大一通識性 普通化學課本如美國化學會編Chemistry in Context, Fourth Edition, 2003 及 J. W.
Hill and D. K. Kolb, Chemistry for Changing Times, Ninth Edition, 2001; Tenth Edition, 2004, Printice-Hall 等均是。然美國出版之流行大二有機化學課本中，據 筆 者 所 知 僅 T. W. G. Solomons and C. B. Fryhle, Organic Chemistry, Eithgh Edition, 2003, Wiley 內含幾頁有關永續化學之課題。
永續化學概論
筆者為在「永續化學」教育方面貢獻棉薄之力，乃向台大化學系要求，於九 十學年度第二學期（2002 年春季）開二學分「永續化學概論」課(課號 223 U0960)，供已修過普通化學（甲、乙種均可）及有機化學（甲、乙、丙種均可）
學生選修。九十二學年度第二學期（2004 年春季）修訂內容，又開課一次。選修 者各有大學部學生及研究生共十餘位。其課程綱要如下：
第一次 課程綱要
1. 永續發展觀念
2. 天然資源，化學廢棄物及有害化學品 3. 永續化學之形成
4. 永續化學十二原則
5. 研究發展的新想法和新做法 6. 永續化學製程之成功實例 7. 永續專題: (1) 無溶劑反應 (2) 微波爐反應
(3) 超臨界流體二氧化碳之利用 (4) 水溶液反應
(5) 酵素觸媒反應 (6) 其他
8. 永續化學教育
使用教材包括講義，參考書及近年期刊資料。
第二次 課程綱要
1. 永續發展觀念與永續化學之形成 2. 永續化學與工程之原則
3. 研究發展的課題、新想法和新做法 4. 永續化學製程之工業應用實例 5. 專題舉隅: (1) 觸媒與溶劑
(2) 無溶劑反應及微波反應 (3) 超臨界流體之利用 (4) 水溶液反應
(5) 離子性液體中之反應 6. 永續化學教育
使用教材包括（1）教科書：M. Lancaster, “Green Chemistry, An
Introduction”(RSC, 2002), 1, 2, 4, 5, 9 等章。（2）講義，參考書及近年期刊資料。
「有機化學」中的永續化學相關教材
另為向修讀有機化學的學生介紹「永續化學」的觀念，乃對九十二學年度
（2003-2004 年）和九十三學年度（2004-2005 年）台灣大學農業化學系二 年級學生講授「有機化學」時，兩度適當插入永續化學的多項相關教材。這兩年 用的教科書為K. P. C. Vollhardt and N. E. Schore, Organic Chemistry, Structure and Function, Fourth Edition, 2003, Wiley，但授課章節與教科書稍有出入。所插 入永續化學相關教材之條目如下
1. 有機化學簡介 碳循環與永續發展 3. 烷烴之反應
（1）有機反應引介，(a) 微波及超音波下的反應；(b) 超臨界流體二氧化碳
中之反應 (c) 無溶劑反應 (d) 永續化學反應原則
（2）鹵烷之用途，及對臭氧層及全球暖化的影響 8. 醇之性質，製備，及合成策略
(1) 醇之氧化；符合環保的方法
(2) 有機合成原則；原子經濟觀
12. 烯烴的反應
(1) 用過氧化氫的環氧化反應 (2) 鄰二羥化反應之永續化學方法 (3) 氧化斷鍵之永續化學方法 14. 失定位 π 鍵
(1) Diels-Alder 反應：水溶液反應，微波反應 16. 苯衍生物之親電性取代反應：取代基效應
(1) 親電性芳環取代反應的永續化學方法 17. 醛與酮
(1) 醛與酮的製備；永續化學方法
(2) 羰基縮合反應之永續化學方法
(3) Baeyer–Villiger 氧化反應之永續化學方法 20. 羧酸衍生物
(1) 鹵醯的永續化學替代物；乙酸三氟乙酸酐 (2) 酯化反應之永續化學方法
(3) 聚酯和聚醯胺：傳統製法與永續化學製法 (4) 從脂肪素製代用燃料
21. 胺及衍生物
(1) 天然胺酸的聚合物 22. 烷苯，酚和苯胺之化學 (1) 一些反應之永續化學方法 24. 醣類
(1) 以葡萄糖為起始物的永續化學合成
這部分內容曾於 2005 年三月 15 日在美國加州聖地牙哥舉行之 229 屆美國 化學會年會化學教育組發表(CHED1334)。
