精细有机合成化学与工艺学第一章
精细化工第1章
化学工业行业范畴与产品分类
化学工业,是一个包含多个行业的工业部门。
按4类分: 原料工业 (煤、石油、天然气等) 无机化工 (酸、碱、盐) 有机化工 (合成材料、加工业) 合成工业 (制药、精细化工)
2020/6/28
按8类分:
石油炼制和裂解工业 煤焦化及煤焦油工业 有机合成工业 高分子工业 氯碱工业 制酸工业 肥料工业 精学品:以煤、石油、天然气、农 副产品为原料经简单加工而成的三烯、三 苯、一炔、一萘、三酸、二碱、盐类等。 ② 精细化工品:以通用化学品为原料,深 加工,高附加值,小批量,大利润,高纯 度的产品。
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精细化学品的定义国际上有二种。
一是欧美国家定义:U.S.A Doctor C.H.Kline 1974
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精细化学品—— 当今世界各国竞 相发展的重点和 热点!是我国在 本世纪调整大中 型企业产品结构 的发展战略重点 之一。
精细化工的诞生
1960’ 日本最先提出精细化学品的概念 1980’精细化工学会成立 1983年,我国框定精细化工的范围,并提 议建立精细化工专业 1986年,化工部提出了精细化工产品暂行 分类办法
世界上精细化学工业最发达的国家: 美国、德国和日本。
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精细化学品化学与精细化工
精细化学品化学——研究精细化学品的组成、 结构、性质、变化、制备及应用的科学。 精细化工——是“精细化学品生产工业”的简称 ,属化学工程学范畴。
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二、精细化学品的分类
精细化学品的分类,由于不同国家自身 的生产体制的不同而不同。 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。
《精细有机合成及工艺》思考题
《精细有机合成及工艺》思考题第一章绪论1、什么是精细化工产品?2、精细化工产品的特点有那些?3、我国化工部对精细化工产品共分几类?它们是什么?第二章精细化工工艺学基础及技术开发1、精细化工的生产有何特点?其研究的主要内容是什么?2、什么是合成路线?什么是工艺路线?什么是反应条件?什么是合成技术?什么是完成反应的方法?3、精细化工过程开发的一般可分为哪几个阶段?4、如何进行精细化工新产品的开发?一般可分为哪几个步骤?新产品的发展规律是什么?第三章表面活性剂1、什么是表面活性剂?是如何分类的?表面活性剂具有什么特点?其性质是什么?2、如何测定表面活性剂溶液的临界胶束浓度?3、表面活性剂的主要应用在哪几个方面?4、肥皂的生产方法有哪些?最基本的制皂方法是什么?其生产工艺操作可分为哪几步?5、今有下列几种可能获得的油脂:牛油、椰子油、棉籽油、棕榈油、硬化油,请根据所学设计一个适合生产制备高温(1-20号)、中温(21-40号)、低温(41-60号)洗衣皂的油脂配方?试计算皂化1千克上述配方的油脂需要氢氧化钠多少克? 若用20%NaOH(25℃、密度1.20)多少毫升才能完全皂化?经整理后的皂基各物质含量是:皂70%,水29%,其余杂质1%,则要制成53型的肥皂需要添加泡花碱多6、磺酸盐型阴离子表面活性剂的反应制备原理是什么?其原料有哪些?如何合成制备?其生产方法有哪些?请各举例说明其生产的工艺过程?7、硫酸酯盐型阴离子表面活性剂的反应制备原理是什么?其原料有哪些?如何合成制备?其生产方法有哪些?请各举例说明其生产的工艺过程?8、如何合成阳离子型表面活性剂,其反应原理是什么?9、请以油脂为主要原料合成:十八烷基二甲基苄基氯化铵、萨帕明A、索罗明A、阿苛维尔A、咪唑啉型等阳离子表面活性剂?(以反应方程式表示)10、如何合成非离子型表面活性剂,其反应原理是什么?11、如何测定聚氯乙烯醚型非离子表面活性剂的“浊点”温度?“浊点”所表示的意义是什么?12、如何合成两性表面活性剂,其反应原理是什么?13、可从哪几个方面来了解表面活性剂的性质与化学结构的关系?14、如何求算表面活性剂的H.L.B值?如何利用已知的H.L.B值的表面活性剂及E.H.L.B值的油脂来测定其它的未知E.H.L.B值的油脂及未知表面活性剂的H.L.B值?15、7%的Tween—60(14.9)和Arace—60(2.1)来乳化31.1%的矿物油(E.H.L.B值10.5)及17.5%的硬化油(10)试求出乳化剂的使用比例。
精细有机合成单元反应复习.docx
精细有机合成单元反应复习第一章精细有机合成基础知识要点一、取代基效应1、诱导效应1)因为成键原子的电负性差异而引起的电荷传递作用2)所有取代基都存在诱导效应,即诱导效应无处不在3)了解诱导效应强弱、方向是认识该效应的核心2、共辄效应1)了解共觇效应的类型、能够判断分子或屮间体是否存在共觇效应2)共辘效应影响的结果是因为电子离域或共享而使分子、活性中间体稳定。
如正离子、负离子或自由基都能够被共辘所稳定。
3)共轨效应方向受诱导影响如分析下面分子或活性中间体的共轨方向H2C^=C—C^=CH2H2C^=C—H3C—C CH—c—OC2H5H H H3、空间效应1)空间效应产生原因一般有两种:A因为取代基体积而产生的空间位阻;B因为分子的刚性结构或键角张力2)与诱导效应一样,所有分子都可能存在空间效应3)空间效应对分子或活性中间体的影响可能是起促进或阻碍作用二、有机反应历程1、脂肪族取代反应重点了解亲核取代反应的影响因素2、芳香族亲电取代了解一般反应历程、取代反应的定位是重点(包括多取代基存在下的取代反应、稠环的单取多取代)3、芳香族亲核取代了解影响亲核収代的影响因素特别是环上已有収代基存在下对亲核取代的活性影响三、溶剂1、了解溶剂的分类2、溶剂对反应活性的影响Huges-Ingold规则3、了解非质子传递性溶剂对亲核反应的影响例题:作为亲核试剂,卤素阴离子在一般极性溶剂屮亲核活性顺序如何?在非质子传递性溶剂中亲核性顺序又如何?试对此作出合理解释。
考占.P 八、、•1、収代基效应的判断:下面反应物或活性中间体存在共轨效应的是()2、极性溶剂对下面反应有活化作用的是()3、下面芳香族亲核取代反应活性最高的是()4、下面亲核试剂亲核性最强的是()5、下面自由基稳定性最好的是()6、在水中卤素阴离子亲核性顺序是:在DMF溶剂中亲核性顺序是:解释其原因?7本章习题28、芳香族亲电取代定位效应第二章卤代反应知识要点一、芳香族环上卤代反应1、亲电反应历程、酸催化反应或无需催化2、连串反应(即有多卤代反应),控制反应产物的关键是卤化反应深度3、反应有较弱的可逆性4、反应的一般条件:反应溶剂:反应物本体、有机溶剂、酸、水反应试剂:单质、次卤酸、NCS、NBS、HX+氧化剂反应活性:与反应物有关、与试剂有关、与溶剂有关主要反应:苯卤代、甲苯卤代、苯酚卤代、苯胺卤代5、碘代反应的特殊性二、不饱和桂的加成卤代1、加成反应活性都很高,在温和的条件下都能够实现加成2、加成方向马氏规则(本质上是取代基效应)3、加成试剂HX、X2、HOX4、共觇烯坯的加成1, 2■加成比1, 4■加成活性更高,所以反应可能首先生成1, 2■加成产物,但1, 4■加成产物稳定性更好,较高的反应温度或较反的反应时间,1, 4■加成产物可能会成为主要产物三、烯丙位或侧链的自由基卤代1、反应是自由基历程,反应条件光照或加热,引发剂能够促进反应2、当有多个位置可能被取代时,节位或烯丙位优先3、反应有多取代异构体,由卤化深度的控制4、侧链卤代吋,不能有过渡金属离子存在(即Lewis酸),否则可能有环上卤代发生5、烯丙位卤代反应的竞争是双键的加成,高温不会发生加成,但低温下反应,主要产物是加成产物四、疑基置换反应1、醇的置换卤代反应活性:短链〉长链、叔醇〉仲醇〉伯醇醇〉酚卤代试剂:浓HX酸-浓盐酸、浓蛍澳酸(HI不宜)含磷卤代试剂・PX3、PX5含硫卤代试剂-SOCb2、酚的置换卤代只能用强卤代试剂如PX3、PX.53、酸的卤代制备酰卤卤代试剂一般用SOCB、PX3五、拨基a—位卤代1、反应是指醛、酮、酸衍生物的。
精细化工工艺学第1章
第一章 绪论
1.7
第一章 绪论
精细化工工艺学的内涵
精细化工工艺学是指从初级原料、次级原料到精细化工产品的加工方法和过程。其方法和过程可 以采用化学反应,也可采用复配技术,但这些方法和过程应该是技术上可行的、工艺上先进的、 经济上合理的、环保上允许的。
化工生产过程主要由生产准备过程、化学反应过程、产品后处理过程所组成。除这三个主要 过程外,还包括分离与回收、检验、计量、包装、储运及公用工程(水、电、气、汽)等过 程。对于精细化工的生产,有时还包括精制加工和商品化部分。从生产的管理上,需要注意 生产操作人员、机械设备、各种原辅料、生产工艺及法规及生产环境。
第一章 绪论
1.3
第一章 绪论
广东省精细化工的发展
据广东省石油和化学工业协会统计数据,2009年广东省石油和化工现价工业产值为5855.16亿元,其中涂 料、油墨、颜料及类似产品产值为673.11亿元,专用化学品产值为545.60亿元,日用化工产值为720.27亿元。 2009年,广东省涂料产量达189.22万吨,占全国涂料总产量的20.8%,其中年销售额亿元以上的企业有20多家, 5家荣获“中国名牌产品”,9家荣获“中国驰名商标。 跨国公司已在广东省精细化工多领域布局,如在日用 化工领域主要有美国宝洁和美国安利,塑料助剂领域主 要有台湾联成和美国埃克森美孚,胶粘剂领域主要有美 国国民淀粉和美国富乐,涂料领域主要有英国ICI、日本 关西、日本立邦、荷兰阿克苏诺贝尔和德国巴斯夫,油 墨领域主要有日本东洋和法国高氏兄弟,表面活性剂领 域主要有美国科莱恩,润滑油添加剂领域主要有美国路 博润,工程塑料领域主要有韩国LG和沙特SABIC,饲料添 加剂领域主要有美国龙沙,食品添加剂领域主要有美国 诺威乐、荷兰普博雅、爱尔兰国际香料,电子化学品领 域主要有法国道达尔,造纸化学品领域主要有德国巴斯 夫
精细有机合成化学及工艺学
羰基可与亲核试剂发生缩合反应,生成醇、醚或酯类化合物;也可与亲电试剂发生加成反 应,生成烯烃或卤代烃类化合物。
羰基的α-卤代与α-氨基化
在羰基α位引入卤素或氨基,可生成α-卤代酮或α-氨基酮类化合物。常用的卤化剂有卤素、 N-卤代酰胺等,氨基化试剂有氨、胺类化合物等。
氨基官能团转化与合成策略
其他领域
此外,精细有机合成还在染料、香料、 涂料、食品添加剂等领域有着广泛的 应用。
02
基本原理与方法
有机合成反应类型及机理
亲电取代反应
亲电试剂进攻有机分子中的电 子云密度较大的部位,发生取 代反应。
消除反应
有机化合物在特定条件下失去 小分子,形成不饱和键。
亲核取代反应
涉及亲核试剂对有机化合物中 的离去基团进行攻击,形成新 的化学键。
大环化合物合成技术
01
线性合成策略
通过逐步增长碳链的方法合成大环化合物,如酰胺化、酯化等缩合反应
构建大环。
02
模板合成法
利用模板效应控制分子内成环反应,实现大环化合物的合成,如分子内
Diels-Alder反应、分子内Michael加成等。
03
片段连接法
将预先制备好的片段通过高效连接反应组合成大环化合物,如Suzuki偶
初始阶段
早期的有机合成主要依赖于天然产物的提取和分离,合成方法相对 简单。
发展阶段
随着有机化学理论的不断发展和合成方法的不断创新,精细有机合 成逐渐成为一个独立的学科领域。
成熟阶段
现代精细有机合成已经发展成为一个高度成熟的领域,合成方法和技 术不断更新和完善,能够合成出各种复杂结构和功能的有机化合物。
未来研究方向和挑战
复杂天然产物的全合成
精细有机合成及工艺学的学生温习提纲及作业
精细有机合成课程提纲及练习(供参考)第一章绪论1.说明以下名词无不同化学品、不同化学品、通用化学品、准通用化学品、精细化学品、专用化学品、有机合成、单元反映、合成线路2.石油、天然气的要紧成份。
第二章精细有机合成的理论基础1.亲电试剂、亲核试剂、芳香族π配合物与σ配合物的特点与关系。
2.芳香族亲电取代反映的机理、定位规律及应用。
3.脂肪族亲核取代反映的历程及阻碍因素。
第三章精细有机合成的工艺学基础1.了解并说明以下名词:合成线路、工艺线路、反映条件、合成技术、完成反映的方式;溶剂化作用、电子对受体、电子对给体、硬软酸碱原那么、电荷密度、离子原、离子体、Houghes-Ingold规那么;气固相接触催化反映、催化剂、催化剂的比表面、催化剂的选择性、催化剂的活性、催化剂的寿命、催化剂中毒;相转移催化。
2.反映转化率、选择性、理论收率、单程转化率和总专化率的计算。
3.间歇操作、持续操作的特点;理想混合型反映器、理想置换型反映器的特点4.非质子传递非极性溶剂、非质子传递极性溶剂、质子传递型溶剂的特点;如何用Houghes-Ingold规那么来预测溶剂对亲核取代反映的阻碍;非质子传递极性溶剂、质子传递型溶剂对亲核负离子亲核活性的阻碍。
5.固体催化剂的组成,各部份所起的作用;固体催化剂评判的指标;引发催化剂中毒的缘故及中毒的形式,催化剂的再生。
6.举例说明相转移催化的原理。
相转移催化的应用。
7.电解进程中阴极、阳极所发生的大体反映;工作电极、辅助电极;丙烯腈电解生成己二腈的反映顺序;电极界面的结构。
8.苯与氯反映制备一氯苯,100mol 苯消耗氯气105mol ,产物中有一氯苯92mol ,苯2mol 及其它一些副产物。
计算此反映中苯的转化率、生成一氯苯的选择性、一氯苯的收率。
9.利用卤素互换制备氟代烷反映, 此类反映在DMSO 中进行,反映速度比在甲醇中快107倍。
什么缘故?答: 卤素互换制备氟代烷反映,其反映进程可用下式表示:此反映是一个双分子的亲核取代反映,亲核试剂(或离子)的亲核能力越强,反映速度越快。
精细有机合成化学及工艺学
+ 2 NaOH
Cl
SO3Na
ONa + Na2SO3 + H2O
NO2
NO2
Na2SO3
NO2
NO2
芳环上其他取代基对反应的影响
Cl
NO2 Na2CO2,H2O,130℃ H2O,H
Cl
NO2 Na2CO2,H2O,100℃ H2O,H
OH
NO2
O2N
OH NO2
Cl
NO2
O2N
Na2CO2,H2O,温热
异构产物生成比率(%)
邻位
间位
对位
13
0.6
86
氯苯
35
0.94
64
溴苯
43
0.9
56
碘苯
45
1.3
54
邻/对
0.15 0.55 0.77 0.83
4.新取代基的空间效应
如表1 中,甲苯的C-烷基化中的叔丁基化,几乎没有邻位取代, 主要生成对位产物。
5.反应条件的影响
(1)温度的影响
CH3 34%
5.碱类
6.有机金属化合物中的烷基:RMgX RC CM 等
2.自由基试剂:含有未成对单电子的自由基或是在一定条件下可产生
自由基的化合物。
2.2亲电取代反应
通式:
R H+ Z
R Z + H+
或R H+ Z
Y
R Z +Y H
1.芳香族π配合物与σ配合物
CF3
CF3
CF3
+ HNO2F
BF3
[
-100℃
钝化。
(3)取代基具有负的诱导效应,且同苯环相连的原子没 有共用电子对,如
精细化工第一、二章绪论
化学工艺: 化学工艺(chemical technology)即化工生产技术,系指 将原料主要经过化学反应转变为产品的方法和过程,包括实 现这种转变的全部化学的和物理的措施。 化学工艺学研究的范畴:一般包括原料的选择和预处理;生 产方法的选择及方法原理;设备的作用、结构和操作;催化 剂的选择和使用;操作条件的影响和选定;流程组织;生产 控制;产品规格和副产物的分离与利用;能量的回收和利用; 对不同工艺路线和流程的技术经济评比等问题。 化学工程与化学工艺相结合,可以解决化工过程开发、装置 设计、操作原理及方法等方面的问题。
所得目的产物的重量
yw =
通入某反应物的重量
七、单程转化率和总转化率
对有循环物料的反应系统,单程转化率指原料一次通过反 应器时的转化率;总转化率指原料经过整个系统的转化率。 2.3 化学反应器
一、间歇操作和连续操作
间歇操作是将反应物料一次加入反应器中,经一定时间 完成特定的反应后,将产物从反应器中取出。 连续操作是将各种反应物按一定比例和恒定的速度连续 加入反应器中,同时以恒定的速度连续排出反应产物。
精细化工工艺学
教学内容:
精细化工的基本面貌、技术范畴、重要系列的精细 化工产品、基本原理、生产工艺、性能应用和发展趋势。
参考书:
宋启煌等《精细化工工艺学》,化学工业出版社,1995年; 李和平,葛虹,《精细化工工艺学》,科学出版社,1998年; 广东工学院精细化工教研室,《精细化工基本生产技术及其应 用》广东科技出版社,1995年; 刘程,《表面活性剂应用大全》,北京工业出版社,1994年;
三、精细化工与军工、高科技领域的关系 用于航空工业的特种黏合剂,如:巨型火箭上液态氢、 液态氧贮箱的粘接;人造卫星上太阳能电池的粘接;导弹 弹头的装配。生物陶瓷可被用作人工骨骼、关节、牙齿及 人造器官(心脏瓣膜、人造喉管),与生物体具有很好的 相容性、耐蚀、无毒、无刺激、有足够的机械强度。
精细化学品合成原理-第1章-绪论
2021/2/14
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三、学习的基本要求和目的
1、了解精细化工的特点和战略地位。 2、了解精细化工产业的历史与发展趋势。 3、掌握精细有机合成中最常有的11个有机单元反应。
(磺化、硝化、卤化、氧化、还原、烷基化(烃化)、 酰化、羟基化(水解)、氨解(氨基化)、缩合的反应原理 、影响因素、工艺设计 4、系统掌握精细化工的工艺技术。 (生产原理、工艺过程、三废治理、产品的用途等 ) 5、增强独立分析问题、解决问题的能力,使毕业后能具备从事
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➢与本课程有关内容的补充
一、本课程的特点
本课程属应用化学专业必选课,精细有机化工专业方 向,其先行课为无机化学、分析化学、有机化学、物理化 学、化工原理等。
通过本课程的学习,要求学生了解并掌握精细化学品 研究开发和生产过程中所涉及的重要单元反应的反应历程 、影响因素以及合成方法,具备进行精细有机化学品产品 设计、合成方法筛选等研究的初步能力。
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二、课程教学的基本要求
本课程的教学环节包括课堂讲授、学生自学、习题、答疑、 三次阶段性考核和期末考试。
要求学生掌握和了解精细化工产品合成一般原理,如11个有 机合成单元的反应历程、反应动力学、影响反应的因素等有 关化学理论及其有关生产工艺特点,学会并领悟分析问题、 解决问题的方法和技能,为继续学习相关课程奠定理论基础 ,为从事相应专业的工作提供必要的理论知识。
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生物分子荧光探针的应用
●生命科学研究 ● 医学诊断
生物芯片
– DNA芯片 – 蛋白质芯片
(最新整理)精细化学品化学绪论(第一章)
相转移催化技术是20世纪60年代末发展起来的新技术, 具有反应条件缓和、操作简便、反应时间短、产品收率高、 产品纯度高等突出优点,在化学工业中引起了普遍的重视, 其应用范围日益扩大。
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1.相转移催化原理
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2.相转移催化剂 (1)季鎓盐类相转移催化剂 (2)聚醚类相转移催化剂
化学型:精细化学品(如化学试剂)
精细化学品{
功能型:专用化学品(如洗发香波)
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通用化学品:产量大,无差别。三酸、二碱、 盐、乙醇、丙酮等
准(半、拟)通用化学品:产量大,有差别。 如塑料、合成纤维、合成橡胶 (一般)精细化学品:产量小,无差别。原 料医药、原料农药、原料染料等
专用化学品:产量小,有差别。医药制剂、
等特点。(包括三酸、二碱、三大合成材料塑料、
合成橡胶和合成纤维 )。
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§1-1 精细化学品的范围
2、精细化学产品(Fine Chemicals ): 能增进或赋予一种(类)产品以特定功能,或本
身具有特定功能的小批量、高纯度和高利润的化 学品。
对基本化学工业生产的初级或次级化学品进 行深入加工而取得的具有特定功能、特定用途、 小批量的系列产品
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电解有机合成的优点
■在许多场合具有高选择性和特异性 ■不需要使用价格较贵的氧化剂或还原剂 ■反应可在温和的条件下进行 ■节能 ■可以是无公害的清洁反应
(最新整理)精细化学品化学绪论(第一章)
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第一章 绪论
§1-1 精细化学品的范围
一、化工产品按用途分类
精细化工工艺学 第一章 绪论
其结果必然导致技术垄断性强、销售利润率高。
商品性强、市场竞争激烈
精细化学品种类繁多,商品性很强,用户对 商品的选择性很高,市场竞争非常激烈,因而 应用技术和技术服务是组织精细化工生产的两 个重要环节。国外所有精细化工企业极其重视 技术开发、技术应用、技术服务这些环节间的 协调,反映在人员配备比例上,技术开发、生 产经营(不包括工人)和产品销售(包括技术 服务)大体为2:1:3。 国外精细化工的研究开发费用:各种技术费 用占销售额8~10%,其中研究开发费30~40%, 应用开发费15~20%,市场开发及技术服务费 30~40%,工程技术服务费10~20%。可见市场开 发及技术服务占了很大比例。
1.1.4 Characteristic of fine chemical industry
(l)多品种小批量 (2)综合生产流程和多功能生产装置 (3)高技术密集度 (4)商品性强 、市场竞争激烈 (5)新产品开发周期长,费用高
(6)产品附加值高
产品附加值:产品产值中扣去原材料、税金、设备和厂房的 折旧费后剩余部分的价值,包括:利润、工人 的工资、动力消耗以及技术开发等费用。
反映:劳动力、技术利用情况以及利润是否高。
投资效率:(%)=(附加值/固定资产)×100% 基于以上特点精细化工一般适合乡镇企业生产。
据报导,投入石油化工原料50亿美元,产出脂肪烃、
芳烃等初级化学品仅为100亿美元;二次加工成烯烃、 乙二醇、对苯二甲酸和苯胺等有机中间体,则可产 出200亿美元;若再进一步加工成塑料、纤维和橡胶 等三大合成材料,其产出将上升到400亿美元;最后
制成农药配剂、医药品、纺织品、印刷品以及汽车
材料等精细化工产品,其总产出可达5300亿美元, 高出初级制品53倍,为投入的100多倍。可见,初级
精细有机合成原理与工艺思考题-化工02
精细有机合成原理与⼯艺思考题-化⼯02精细有机合成原理与⼯艺思考题第⼀章绪论1、衡量⼀个国家或地区化学⼯业发达程度和化⼯科技⽔平⾼低的重要标志是什么?2、什么叫精细化⼯产品(或精细化学品)?基本特点有哪些?3、精细化⼯的定义;精细化⼯的基本特点有哪些?4、化⼯产品⽣产过程的顺序是怎样的?5、化⼯⾏业类别有哪些?6、精细化⼯的产⽣和发展与什么有关?7、⽬前国外精细化⼯的发展趋势是什么?8、化学⼯业精细化率(精细化⼯率)是怎样定义的?它的标志性意义是什么?9、我国近期出台的《“⼗⼀五”化学⼯业科技发展纲要》将哪些精细化⼯领域列为“⼗⼀五”精细化⼯技术开发和产业化的重点?10、⾃2007年起我国将全⾯禁⽌哪5种⾼毒农药在农业上使⽤?11、我国建设的化⼯园区有哪些?12、中国精细化⼯发展⽐较先进的领域有哪些?举例说明。
13、中国精细化⼯⽣产中存在的问题主要有哪些?14、有机化⼯⽣产的起始原料和主要基础有机原料有哪些?15、精细化⼯专业技术⼈才应具备的素质有哪些?16、有机化⼯原料发展的三个阶段和两次转换各是什么?以农林副产品为原料⽣产的化⼯产品延续⾄今的主要有哪些?为什么能延续⾄今?17、煤化⼯的兴起与发展阶段主要包括哪⼏个⽅⾯?被称为“有机合成⼯业之母”的产品是什么?18、⽯油化⼯的兴起与发展经历了哪⼏个阶段?⽯油化⼯诞⽣的标志是什么?19、⼀个国家有机化⼯发展⽔平的标志是什么?20、⽯油烃裂解(⼄烯装置)可以得到哪些化⼯产品?21、单元反应的概念?最重要的单元反应有哪些?22、合成⽓的⽣产⽅法有哪些?何谓C1化学,C1化学的发展有何意义?合成⽓的定义是什么?23、⽣产糠醛的原料有哪些?糠醛的⽤途有哪些?24、⽯油芳烃⽣产的⽣产⼯艺主要有哪些?芳烃抽提中常⽤的溶剂有哪些?25、写出以下基本化⼯原料主要来⾃哪种资源?⑴甲烷;⑵⼀氧化碳;⑶⼄炔;⑷⼄烯;⑸ C18-C30直链烷烃;⑹苯;⑺萘;⑻ C12-C18直链脂肪酸。
精细有机化学品合成与工艺学
精细有机化学品的合成与工艺学第一章绪论1.1 精细化工的范畴生产精细化学品的工业,通称精细化学工业,简称精细化工。
所谓精细化学品,一般指的是批量小、纯度或质量要求高,而且利润高的化学品。
最早的精细化工行业,例如染料、医药、肥皂、油漆、农药等行业,在19世纪前就已出现。
随着科学技术的不断发展,一些新兴的精细化工行业正在不断出现。
例如,到1981年列入日本《精细化工年鉴》的精细化工行业共有34个即医药、兽药、农药、染料、涂料、有机颜料、油墨、催化剂、试剂、香料、粘合剂、表面活性剂、化妆品、感光材料、橡胶助剂、增塑剂、稳定剂、塑料添加剂、石油添加剂、饲料添加剂、食品添加剂、高分子凝聚剂、工业杀菌防霉剂、芳香防臭剂、纸浆及纸化学品、汽车化学品、脂肪酸及其衍生物、稀土金属化合物、电子材料、精密陶瓷、功能树脂、生命体化学品和化学促进生命物质等。
由此可见,精细化工的范畴相当广泛。
1.2 精细化工的特点精细化学品在量和质上的基本特点是小批量、多品种、特定功能和专用性质。
精细化学品的全生产过程除了化学合成(包括前处理和后处理)以外,还涉及到剂型(制剂)和商品化(标准化)两部分。
这就导致精细化工必然要具备以下特点:(1)高技术密集度因为精细化工涉及到各种化学的、物理的、生理的、技术的、经济的等多方面的要求和考虑。
(2)多品种例如,根据《染料索引》(Colour Index)1976年第三版的统计,共包括不同化学结构的染料品种5232入其中已公布化学结构的1536个。
主要国家经常生产的染料品在2000个以上。
(3)综合生产流程和多用途、多功能生产设备由于精细化工品种多、批量小,并经常更换和更新品种,为了取得高经济效益,目前许多工厂已采用上述措施。
(4)商品性强,市场竞争激烈。
(5)新品种开发成功率低、时间长、费用高。
(6)技术垄断性强、销售利润高、附加价值高。
1.3 精细化工在国民经济中的作用精细化工是国民经济中不可缺少的一个组成部分。
精细化工工艺学的习题和答案
精细化工第一章绪论1、简述精细化工的特点。
多品种、小批量、技术密集度高、综合生产流程和多功能生产装置、大量采用复配技术、投资少、附加值高、利润大。
精细化工的产值在化工总产值中的比重。
具有特定用途的功能性化学产品。
第二章表面活性剂□1、表面张力是一种能引起液体表面自动收缩的力,它的单位为mN/m。
垂直作用于液体表面单位长度与液面相切,使表面收缩的力。
3、表面张力是液体本身所具有的基本性质,温度升高,表面张力不变。
( × )(√)5、在常温常压下,乙醇、水银、水几种液体其表面张力大小排序为:水银>水>乙醇。
6、具有表面活性的物质都是表面活性剂。
( × )表面活性剂是这样一类物质,它能吸附在表(界)面上,在加入很少时即可显著改变表(界)面的物理化学性质(包括表面张力),从而产生一系列应用功能(如润湿、乳化、破乳、起泡、消泡、分散、絮凝、增溶等)。
8、表面活性剂的结构特点表现为具有亲油亲水双亲性的结构。
、表面活性剂按照亲水基团在水中能否解离分为离子型表面活性剂和非离子型表明活性剂。
10、根据表面活性剂解离后所带电荷类型分为:阳离子、阴离子、两性离子表面活性剂。
11、简述表面活性剂降低水表面张力的原理。
把表面活性剂加入到水中以后,由于它具有亲水亲油结构,它就会吸附于水的表面产生一定程度的定向排列:亲油基朝向疏水的空气,亲水基朝向水中,使原来的水/气界面变成了表面活性剂/气界面,从而降低表面张力。
12、描述胶束的结构。
胶束是表面活性剂在水中形成的一种自聚体结构。
这种结构表现为:表面活性剂的亲油基朝内聚居在一起形成一个疏水的内核,亲水基朝外形成一个亲水的外壳。
表面活性剂的这种结构使得表面活性剂能够稳定的存在于水中。
13、列举出表面活性剂的6种应用性能。
乳化,发泡,消泡,分散,增溶,润湿,洗涤,渗透,柔顺,抗静电,防水,缓蚀,杀菌。
当表面活性剂在水中达到一定浓度时,表面活性剂的两亲性结构会使表面活性剂分子在溶液内部发生自聚:疏水基团向里靠在一起形成内核,亲水基朝外与水接触以达到稳定存在状态。
精细有机合成化学与工艺学1-3章
未来30年,我国至少可发展20亿吨 生物能源,加上核能、水能、风能、 太阳能、地热能开发以及传统的化 石能源和发展各种节能技术
第二章 精细有机合成基础
1.芳香族亲电取代的定位规律 2.化学反应的计量学 3.化学反应器 4.精细有机合成中的溶剂效应 5.气—固相接触催化 6.相转移催化 7.均相配位催化 8.电解有机合成
(3)取代苯基具有吸电诱导效应
取代基有吸电诱导效应-I,而且
和苯环相连的原子没有未共有电 子对 例:—+NR3、—NO2、—CF3、— CN、—SO3H、—CHO、—COR等 它们使苯环钝化,而且是间位定 位基
2)已有取代基的定位效应
主要是:空间位阻作用 只有在已有取代基的电子效应相差不大时才能成立, 如果已有取代基的电子效应相差大时,则电子效应的差别 起主要作用。例如:卤原子所占空间增大时,邻/对比不 是减少,而是增大。 4种卤原子的电负性是F » Cl > Br > I 4种卤原子的吸电子效应是-IF>-ICl>-IBr>-II 吸电诱导效应-I对距离较近的邻位的影响比距离较远 的对位的影响大一些,因为-I钝化苯环,使一些取代基定 位到间位上 由以上原因得出:邻位异构产物的比例为氟苯<氯苯<溴苯 <碘苯
6)反应的可逆性
1 对于不可逆的亲电取代反应,电子效应 对定位起主导作用,即各异构产物的生成 比例主要取决于各异构物的δ 配合物中间 体的相对稳定性。 2 对于可逆反应(亲电取代反应),则是 空间效应对定位效应起主要作用,即各异 构产物的生成比例主要取决于各异构产物 之间的空间位阻和平衡关系。
第一章 精细化工现状与发展
第一章精细化工现状与发展(绪论)1.1 精细化工的内涵精细化工是化学工程的一个特殊的分支,是随着化学工业的发展,和精细(专用)化学品工业自身所具有的特点而从化学工业中分离出来的新兴行业(新兴学科)。
随着人们生活水平的提高,对生活质量,身体健康,精神文化,生存环境的要求的日益提高和科学技术的不断发展,精细化工的内涵也在不断外延,新的精细化学品行业在不断涌现,如植物生长调节剂,昆虫信息素,信息化学品,电子化学品等,这就使得精细化工与化学,生命科学,信息学和电子学等学科交叉甚多【1】,很难确定其准确的范畴。
一般而言,精细化工是精细化学工程的简称,是研究精细化学品的化学、工艺学及其应用性能的学科。
精细化学品就是那些具有特定功能或特定使用对象和特殊质量要求的化工产品。
精细化工首先是由日本引入的概念,以区别于化工,目前早已为亚洲各国所接受,与欧美的特种化学品和精细化学品相对应。
药品是针对某种疾病而使用的,要对症下药,所以是专用化学品;另外药品要有特殊的质量要求,除了纯度外对某些杂质,溶媒残留及其商品化过程均有严格要求,所以药品又是精细化学品。
沙利度胺(反应停)是一含有手性中心的止吐药,其R(+)异构体具有良好的止吐镇静作用;但其S(-)及其代谢产物却有极强的胚胎致畸作用,曾造成数千例肢畸胎的惨剧【2】。
青霉素及其半合抗在注射前要作皮试看是否过敏,而事实上造成过敏的元凶并非药品本身而是其中的杂质。
所以精细与专用在此是有特别重要的含意的。
再如松叶蜂性信息素作为现代生物农药可以用来控制松林中松叶蜂的虫口密度,而对其它昆虫没有作用【3】。
这种专用性或者说特异选择性无疑对环境保护和生态平衡均有重要意义。
抗氧剂,成核剂,光稳定剂,染料等传统精细化学品无不根据使用对象不同而选择不同类型的精细化学品。
1.2 精细化学品的范畴及在国民经济中的地位关于精细化学品的分类,每个国家和地区根据自身的生产体制和管理体制的不同而不同。
欧美将专用化学品按其使用性能分为三大类,每一大类又分为许多小类。
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含硫基团: -SO3H、-SO2Cl、-SO2NH2、-SO2NHR
含氧基团: -OH、-OR、-OAc -COH、-COR、-COOH、-COOR、-COCl、 -CONH2
烷基、酰基
1.3.2 精细有机合成的主要单元反应
卤化 磺化和硫酸酯化 硝化和亚硝化 还原和加氢 氧化 重氮化和重氮基
的转化
氨解和胺化 水解 烃化 酰化 缩合 环合 聚合
1.3.3 产品举例及合成路线综合评价
硝化
水解
NO2
还原
NH2
酰化
NHCOC3H
硝化
NHCOC3H
氯化
NHCOC3H Cl
NO2
NO2
SO3H
磺化
水解(碱熔)
氯化
Cl 气固相接触催化水解
C-烷化 硝化
高压液相碱性水解
CH(CH3)2 氧化
CH3 H3C C O OH
OH
脱羧 COOH
酸解 水解
NO2
还原
NH2 重氮化
N2+Cl-
氧化 CH3
合成工艺路线的选择依据
路线短 总收率最高 易于工业化生产 成本低,经济效益高 原料易得
思考题
什么是精细化工,精细化工的特点是什么? 什么是精细化学品,请列举五类主要的精
细化学品。 精细有机合成的主要单元反应有哪些?
(一般)精细化学品:产量小,无差别 专用化学品:产量小,有差别
精细化学品:
凡能增进或赋予一种(类)产品以特定的 功能或本身拥有特定的功能的小批量制造和应 用的、技术密集度高、附加值高、纯度高的化 学品。
1.2精细化学品的分类
精细化学品的分类: 农药、染料、涂料(含油漆、油墨)、颜料、 试剂和高纯物、信息用化学品、食品和饲料添 加剂、胶粘剂、催化剂和各种助剂、化工系统 生产的化学药品(原料药)和日用化学品、功 能高分子材料。(11类)
1.5 精细有机合成的原料资源
煤的加工 石油加工 天然气的利用 农、林、牧、渔副产品的利用
1.5.1 煤的加工
煤的炼焦:
粗苯
苯:50-70% 甲苯:12-22% 二甲苯:2-6%
煤焦油 萘、2-甲基萘、蒽、菲、芴、苊、 芘、苯酚、甲酚、二甲酚、氧芴、 硫芴、吡啶、咔唑等
煤的气化:
水煤气反应:氢 费-托反应:分子量较宽的烷烃或烯烃混合物
破坏加氢——煤的氢化 生产电石:乙炔
1.5.2 石油加工
催化重整:苯、甲苯、二甲苯 热裂解:乙烯、丙烯、丁二烯 催化裂化:多烷基苯、烷基萘 临氢脱烷基化:苯、萘
1.5.3 天然气的利用
甲烷、乙烷、烷和较高碳链的烷烃(其 中主要是甲烷)
可直接用于制备碳黑、乙炔、氢氰酸、各 种氯代甲烷、二硫化碳、甲醇、甲醛等
1.6 精细有机合成的单元反应
精细化学品的主要取代基 精细有机合成的主要单元反应 产品举例及合成路线的综合评定
1.6.1 精细化学品的主要取代基
主体结构 精细化学品
取代基
卤素:-Cl、-Br、-I、-F
含氮基团: -NO2、-NO -NH2、-NHR、-NR1R2 -NHCO-、-NH2OH、-N2+X-、-N=N-、-NHNH2 -CN
——《精细化工产品分类暂行规定》,1986年3月6日
1.3 精细化工的特点
技术密集度高 品种多,批量小 具有特定的功能 大量采用复配技术 附加价值和经济效益高 间歇生产,综合生产流程和多用途、多功
能生产设备
1.4 精细化工在国民经济中的作用
直接用作最终产品或其主要成分 增加或赋予各种材料以特性 满足人民的生活需要 促进新技术的进步 高经济效益
目标
1、掌握精细有机合成单元反应 2、目标化合物的合成路线设计 3、优化有机合成工艺
精细化工概述 精细有机合成的原料资源 精细有机合成的单元反应
1.1 精细化工和精细化学品
定义: 精细化工:
即精细化学工业,是生产精细化学品的工业。
通用化学品:产量大,无差别 半(拟)通用化学品:产量大,有差别
制合成气(CO和H2的混合物),进一步制 得甲醇、甲醛、高碳醇、正丁醛、甲酸、 乙酸、丙酸、丙烯酸、丙烯酸酯、人造石 油等
1.5.4 农、林、牧、渔副产品的利用
碳水化合物: 糖类、淀粉、糖类树胶——单糖 纤维素——己糖(葡萄糖)和戊糖(木糖)
脂肪和油类: 主要成分:甘油三羧酸酯 可获得化工原料:脂肪酸、脂肪族含氮化合 物、二聚酸、氨基酰胺和咪唑啉类、壬二酸 与壬酸、脂肪醇、环氧化合物、蓖麻醇酸、 甘油。
第1章 绪论
课程要求
学时:30学时 平时30%+期末考试70% 平时分(出勤+作业+课堂表现)
学科特点
1.内容丰富且不断发展 (染料、颜料、表面活性剂、香料、涂料、
农药、医药等) 2.实践性强
(相关实验、选课题、写论文) 3.与就业关系密切
学习方法
1.课堂讲授 2.查文献 3.讨论(第10周,加分)