精细化学品合成

四、精细化学品合成的发展
精细化学品领域的出现主要起源于20世纪70年代。 1977年及1979年两次石油危机的冲击，造成工业发 达国家提出化工产品应由通用化学品转向以技术密 集、产量小、品种多，产品附加值高的精细化学品 转移其精细化学品产值占整体化工产品产值的比率 (即精细化工率)已达到55一65%。 我国在20世纪末时染料产量已居世界第一、农药产 量居世界第二、涂料产量居世界第六、配合饲料产 量居世界第二。但我国在高新技术，如信息工程、 生命科学、环境工程等方面有关的精细化学品的开 发与发达国家相比还有很大差距，精细化工水平仍 有待进一步提高。
6．含氮化合物 腈：
RX O + NaCN A l2 O 3 360 oC RCN NH2 R CN
A. 乙腈
R
O
B. 丙烯腈
+ O 工 业：
P 2O5 H 3C
H CN
NH 2
HO C H 2C H 2 C N
CH 3 CN
-H 2 O C H2=C H C N
+
HC N
C uC l/N H 4C l
（1）发现功能结构 （2）设计类似结构，合成大量新化合物 （3）初步性能实验，挑出性能最佳化合物 （4）毒性实验。急性、慢性、口服、皮下注射。对 象：小白鼠、大白鼠；毒性标准DL50；内：毒 性、致畸、致癌等 （5）放大实验，临床（雇佣人） （6）工业设计，流程、成本、污染等。
八 基本合成原料及中间体
SOCl 2
R C H 2C O C l
八 基本合成原料及中间体
B. 醇转化 溴：
P B r 3 /H B r RC H2OH 碘 ： R C H 2O H 氟 ： R C H 2C l HF R C H 2F R C H2B r R C H 2 C O 2H
SOCl2
R C H 2C O C l
二、精细化学品合成的含义
有机合成正朝着高选择性，原子经济性和环境保护型三大趋势发 展。 化学反应的选择性包括：化学选择性，区域选择性和立体选择性。 化学选择性(chemoselectivity)表示不同官能团或处于不同化学环 境中的相同官能团,在不利用保护或活化基团时区别反应的能力, 或一个官能团在同一反应体系中可能生成不同官能团产物的控制 情况； 区域选择性表示在一个不对称的官能团（产生两个不等同的反应 部位）的底物上反应，试剂进攻的两个可能部位及生成结构异构 体的选择情况； 立体选择性又分成两类：一是相对立体化学或非对映选择性 （diastereoselectivity）的控制，第二类是绝对构型或对映选择性 （enantioselectivity）的控制。
六、精细化学品合成的任务
(10)检查有没有遗漏的问题; (11)重复以上分析步骤，给出所有可能的合成路线 (12)给各条路线评分。
（2）CICLOPS程序--演绎型的合成设计
六、精细化工合成的任务
4.为合成理论合成:
5.为应用合成
七 精细化学品中药物的筛选
药物的筛选过程：
CH2
H OCl
HO C H 2C H 2C l
H2O
H O C H 2C H 2O H
(3) (4)
OH C lC H 2 C H 2 C l C H2O + C O + H2O HO C H2C O2M e H 2 /N i
H O C H 2C H 2 O H H 2S O 4 15 0~ 250 o C TM . HO C H2C O2H C H 3OH
五、绿色化学与精细化学品合成
绿色化学品应有两个特征:(1)产品本身必须不会 引起健康问题和环境污染，包括不会对野生生物、 有益昆虫或植物造成损害;（2）当产品被使用完 后，应该能够再循环，或易于在环境中降解为无 害物质。 1.选择无毒无害的化学原料； 2.生物质的利用 3.注意产品的绿色化
八 基本合成原料及中间体
5．醛酮
OH H3C OH CH 3 CH O CH 3 CH 2 OH CH 3 CHO
A. 乙醛 （易聚合，40%水合物）
O2 C H 3 C H 2 C H 2 OH C H 2= C H 2 + C O + H 2 H 3C C H 3 C H 2 C HO 1 00~200 C CH 3C H2C H O （工业）
第一章 绪 论
二、精细化学品合成的含义
原子经济性的概念是Trost在1991年提出的概念。 在合成设计中，如何经济地利用原子，避免用保护基或 离去基团。 这样设计的合成方法就不会有废物而是环境友好的。 原子经济型反应的两个显著优点： 一是最大限度利用原料；二是最大限度减少废物生成。
第一章 绪 论
2NH3
N H 2C H 2C H 2N H 2 泡 沫
-H 2
聚 合
聚 苯 乙 烯
双 聚
C H 3C H = C H C H 3 （工 业 ） 羧 基 化 反 应
C O 2 + H 2O
C H 3C H 2C O O H
八 基本合成原料及中间体
B. 丙烯 热裂产物 烯烃α位活泼生成CH2=CHCH2Br C. 丁烯 丁二烯 聚合做合成橡胶，氯丁、丁苯、丁氰橡胶 D. 异戊二烯 合成固醇类化合物
C. 异丙醇 D. 异辛醇 由丙烯水化制得，可用于制丙酮。 常用的长链醇
OH B: 2C H 3 C H 2 C H 2 C H O C H 2OH H 2 /N i CH O A l2 O 3 -H 2 O C HO
八 基本合成原料及中间体
E. 丙烯醇
O
聚丙烯醇
粘合剂
L i 3P O 4 2 50~ 350 o C C H 2= C H C H 2 O H
o
Cu O 200~21 0 C
o
C H 3C H2C H O
OH
C. 丙烯醛
K H S O 4 , 140 oC OH
300 oC
HO
K 2 S O4
C H 2 = C H C HO
CH 3 CH=CH 2 + O 2
H2O
CH 2=C HCH O
300~350 oC CH 2 O + C H 3 CH O Li3 PO 4 C H 2 =CH CHO
1．烷烃，天然气，焦炉气，石油主要做原料、燃料； 2．烯烃 A. 乙烯 天然气，石油裂解
聚 合 聚 乙 烯
H OC l
H O C H 2C H 2 C l 表 面 活 性 剂 聚 合
[O ] O H 2O H+
H2O
H O C H 2 C H 2O H 工 业 乙 醇
H O -(C H 2 C H 2 O ) n -H
C H 2 = C HC N
六、精细化学品合成的任务
2.组合化学技术的应用
1） Kagan及Mikami等已经成功将组合化学用于不对称催化反应的 开发；
2）应用组合化学合成一系列化合物，提供具有多样性的化合物库， 以展示有机合成方法学的能力及发展新型先导化合物。
六、精细化工合成的任务
3.计算化学的应用 （1）LHASA系统 检索型的合成设计 (1)简化目标分子的结构复杂程度; (2)找出合成子; (3)生成等价合成子; (4)加入控制合成子; (5)切开合成子，生成前级产物 (前体); (6)找出切开合成子对应的具体反应; (7)把得到的前体当作新的目标分子，继续重复上述过程; (8)一直分析到适当的原料为止; (9)排除结构不合理的前体;
O
H OC C H 2 CH 2 CHO
八 基本合成原料及中间体
G 糠醛
O H 2 O /O H O [H ] C H 2O H O [O ] C OO H CHO O HO HO CHO
40% H OA c/H 2 O O CH 2O 八 基本合成原料及中间体
精细化学品合成
主讲：张成路 辽 宁 师 范 大 学
第一章 精细化学品合成概论
第一章 精细化学品合成概论
一、精细化学品合成与有机化学 二、精细化学品合成的含义 “一种理想的（最终是实效的）合成指的是 用简单的、安全的、环境友好的、资源有效 的操作，快速、定量地把价廉、易得的起始 原料转化为天然或设计的目标分子。”
六、精细化学品合成的任务
1.合成方法学研究。 包括从化学原理入手，发展新概念、新反应、新试剂、新 方法，发展高选择性、高效、高原子经济型反应、以及 环境友好介质中的、实用的、“理想的”合成方法。 1）采用多位点反应
2)利用新型金属参与的反应 3)利用有机催化剂催化的反应 4)采用水相或离子液作为反应介质进行反应
三、精细化学品的分类
欧美 将专用化学品按其使用性能分为三大类: (1)准商用 (通用)化学品;(2)多功能、多用途化学品; (3)最终用途化学品或直接上市化学品。 “联合国经济合作及发展组织”将专用化学品细分为47类。 日本 “化学工业统计月报”和“工业统计表”，1993年将精细化学品分为32 个门类。 中国 原化学工业部1986年将精细化工产品划分为11个产品类别： (1)农药;(2)染料;(3)涂料 (包括油漆和油墨);(4)颜料; (5)试剂和高纯物; (6)信息用化学品(包括感光材料、磁性材料等能接受电磁波的化学品); (7)食品和饲料添加剂;(8)粘合剂; (9)催化剂和各种助剂; (10)(化工系统生产的)化学药品(原料药)和日用化学品; (11)(高分子聚合物中的)功能高分子材料 (包括功能膜、偏光材料等)。
C H 3C H 2 O H
八 基本合成原料及中间体
NH 3 O H O C H 2 C H 2N H 2 (H O C H 2 C H 2 ) 2 N H (H O C H 2 C H 2 ) 3 N C lC H 2 C H 2 C l -H C l C H2=C H C l 聚 合 PVC
C l2
八 基本合成原料及中间体
D. 丙炔醛
HC C C H 2 OH O2 HC CC HO
E. 乙二醛
OH H 2C H 2C OH
OH R R1 H+ OH O H H 2 O/OH O R O O R1
CuO/O 2
C HO C HO
H NO 3 CH 3 CH O
CH O CH O
F. 丁二醛
OH
H2O
TM .
八 基本合成原料及中间体
F. 丙炔醇
HC CH + C H 2O Cu C CH
2
HC HO H 2 C C
C CH 2 O H CC H 2 OH
40% 40%
E.乙二醇
(1)
O
可聚合为醚（防冻剂）（表面活性剂）
H 2O H O C H 2C H 2 O H
(2)
H 2C
Cl 2 Cl
-H Cl
+ HC l Cl
B. 醇转化 氯： C H 3 CH 2 CH 2 C H 2 OH
Z n C l 2/H C l
C H 3C H 2 CH 2C H 2 C l
对复杂的醇，为保证转化率高，用亚硫酰氯
S O Cl2 R CH2O H R CH2Cl R C H 2C O 2H
工业合成：
Cat. + 2CH 2 O O O Cat. -CH 2 O -H 2 O
实验室合成：
O + OH N a /N H 3 Pt/P bS O 4 H2
A l2 O 3 OH
八 基本合成原料及中间体
3. 卤代烷 A. 直接卤化（自由基反应）
CH 3 CH 2 CH 2 CH 3 Cl 2 CH 3C H 2 CH 2C H 2 Cl 产 率 低 ， 副 产 物 极 多 ， 低 浓 度 Cl 2
C H 2 = C H -C H O
OH 400 o C , M gO H OCl Cl
C H 2 =C H C H 2 O H
+ (C H 3 ) 2 C O
用 于 甘 油 生 产 OH H2O B:
C H 2 =C H C H 2 O H
OH
TM .
[O ] C H 2= C H C H 2O H
PI 3
R C H 2I
八 基本合成原料及中间体
4. 醇 A. 乙醇 淀粉发酵得乙醇，用于配制各种酒；工业 乙醇由乙烯水化制得。 B. 丁醇
OH 40% NaO H 2 C H 3 CH O C H 2O H CHO C HO 丁烯 醛 CH O 巴豆醛
H 2 /N i
80% 20%
八 基本合成原料及中间体