最新精细有机合成化学及工艺学
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
精细有机合成化学以及工艺学 第六章 硝化以及亚硝化
15
6.3.6硝化副反应 （1）主要的硝化副反应：氧化、去烃基、置换、 脱羧、开环、聚合等。其中氧化影响最大，生成 硝基酚。 （2）烷基苯硝化时，硝化液颜色发黑变暗，说明 硝酸用量不足或硝化温度过高。 因 为 形 成 了 络 合 物 （C6H5CH3· 2ONOSO3H· 2SO4）。 3H 破坏方法：45～55℃时补加HNO3或混酸 （3）大多数副反应，与体系中存在的氮的氧化物 有关。
－8
1.210
－8
10
结论：苯环上有给电子基，硝化反应速度快，产物 主要是邻、对位 苯环上有吸电子基，硝化速度减慢，产物主要 是间位。 2.芳烃硝化异构产物 带有吸电子的取代芳烃硝化邻位异构体 的生成量比对位异构体多。原因是硝基易同 邻位取代基中带负电荷的原子形成络合物。
CHO 19 72 9 1.3 COOH 18.5 80.5 2.2 CN 17.1 80.7 1 NO 2 9 90 8.2 40.8 NO 2 51 OCH 3
F . N . A. D.V .S . 1 F . N . A. D.V .S . F . N . A. 100 % 1 D.V .S .
22
6.4.2 混算配制 配酸工艺：水、硫酸、硝酸如何混合？ 先将浓硫酸先缓慢、后渐快加入到水中， 在40度以下先慢后快加入硝酸。
23
6.4.3硝化操作
（4）非均相混酸硝化
被硝化物和硝化产物在反应温度下都呈液态，且 难溶于混酸时，常采用非均相的混酸硝化。这时 需剧烈搅拌，使有机相充分地分散到酸相中以完 成硝化反应。
（5）有机溶剂中硝化
可避免大量使用硫酸作溶剂。 （6）气相硝化 NO2与苯于80～190℃通过分子筛处理便转化为 硝基苯。
5
6.2硝化理论解释
精细有机合成化学与工艺学课件水解
加压碱熔
2、用浓碱液得常压碱熔
应用领域:萘系得某些多磺酸、氨基和羟基多磺酸可用70％ 一80％苛性钠溶液进行常压碱熔。反应温度就是常压下碱液 得沸点(180℃一270 ℃)。此法可使萘系多磺酸中得一个磺 基被羟基置换,而氨基和其她磺基则不受影响。
表 苛性钠水溶液在常压下的沸点
浓度，%
14.53 23.08 26.21 33.77 37.58
HO N Cl
HO
C
Cl
HONH2 HCl ,Na2CO3, r.t.
d
NH C Cl
12、3 芳磺酸及其盐类得水解
芳磺酸得酸性水解 芳磺酸盐得碱性水解——碱熔
12、3、1 芳磺酸得酸性水解
Ar SO3H + H2O
Ar H + H2SO4
12、3、2 芳磺酸盐得碱性水解——碱 熔
芳磺酸盐在高温下与熔融苛性碱作用,使磺 基被羟基所置换得水解反应叫做碱熔。
12、4、2氨基得碱性水解
在磺基碱熔时,如果提高碱熔温度,可以使萘环上1位得磺基 和8位氨基同时被羟基所置换。此法只用于变色酸得制备:
HO3S HO3S
NH2 16%NaOH,228℃,2.8MPa
反应10h,然后酸析 SO3H
HO3S
OH OH
变色酸
SO3H
12、4、3氨基用亚硫酸氢钠水 解
该方法主要适用于容易互变异构为亚胺式,并且和亚硫酸氢钠 形成加成物得萘系胺类衍生物得水解。
SO3NHa4NO3S NaO3S
NH2
SO3Na
SO3H
23%NaOH
熔17融8～N1a8O2H℃
NaO HO
NH2
ONa
0.6-302.70M℃Pa,4h
精细有机合成化学与工艺学_天津大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年
精细有机合成化学与工艺学_天津大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.含有有两个或两个以上强吸电基的芳胺属于碱性很弱的芳胺，重氮化时一般需要使用浓硫酸作为无机酸参考答案:正确2.在气-固相临氢接触催化胺化氢化中，主要使用铜-鎳催化剂，其中铜主要是催化醇的脱氢生成醛或酮，镍主要是催化烯亚胺的加氢生成胺参考答案:正确3.气固相催化氧化需要被氧化物和产物都要有足够的热稳定性参考答案:正确4.芳香族亲电取代反应的历程是经过σ络合物中间产物的两步历程，但是σ络合物的生成并不是控制步骤参考答案:错误5.氧酰化反应又叫做酯化反应参考答案:正确6.烯烃的硫酸酯化是亲电加成反应历程参考答案:正确7.使用三聚氯氰进行N-酰化反应，三个氯均可被取代，且反应速率类似，不易控制反应条件得到一酰化产物参考答案:错误8.使用羧酸与酸酐进行的N-酰化反应类似，都是可逆反应参考答案:错误9.间异丙基甲苯在进行空气液相氧化时，反应可以选择性的发生在异丙基生成叔碳过氧化氢物参考答案:正确10.还原反应也可以指在有机分子中增加氢或减少氧的反应，或者兼而有之的反应参考答案:正确11.在使用硫化碱还原间二硝基苯时，可以得到部分还原产物即间硝基苯胺，而铁粉则容易使间二硝基苯发生完全还原，而不易得到间硝基苯胺参考答案:正确12.苯酚是精细化工的基本原料参考答案:错误13.芳烃用溴素作为溴化剂进行溴化时，常常向反应液中加入氧化剂，目的是将产生的HBr氧化成Br2而充分利用参考答案:正确14.芳环上发生亲电取代反应时，所有第一类取代基都使芳环上电子云密度增大，使芳环活化参考答案:错误15.芳烃用稀硝酸硝化时，反应质点是参考答案:NO正离子16.芳烃氯化生产中要控制原料中的水的含量小于参考答案:0.04 %17.芳烃磺化反应，为了抑制磺化生成砜副反应时,常常加入的添加剂是参考答案:NaSO4_NaHSO418.空气液相氧化时自由基的反应历程，其包括三个阶段为参考答案:链的引发_链的传递_链的终止19.芳胺用亚硫酸氢钠的水解也叫Bucherer反应参考答案:正确20.铁粉还原时，向在水介质中的被还原物与铁粉混合物加入酸的目的是为了清洁铁粉参考答案:错误21.芳烃用氯磺酸磺化时，芳烃与氯磺酸的摩尔比是1:5时，生产的产物是参考答案:芳磺酰氯22.芳环不易直接进行取代氟化，常采用的方法是置换氟化参考答案:正确23.苯酚氯化制备高纯度的2,6-二氯苯酚时，常采用的方法是将反应产物进行多次精馏分离提纯参考答案:错误24.甲苯侧链氯化制备氯化苄时要控制后处理无水操作，否则产物容易水解参考答案:正确25.芳磺酸盐碱熔的特点包括参考答案:三废治理负担大_工艺落后，劳动强度大，工作环境差_不易连续化生产_方法简单，工艺成熟，对设备要求不高26.芳环上的C-烷化反应是连串的不可逆反应参考答案:错误27.甲苯高温磺化，生成邻对位磺化产物，因为甲基是第一位定位基参考答案:错误28.使用卤代烃的芳环上的C-烷化反应是酸催化的付氏烷基化反应，该反应的特点包括参考答案:烷基化反应的质点会发生异构化_易生成待支链的烷基取代基_连串_可逆29.芳烃的亲电取代反应，难易程度为：蒽醌＞萘＞苯参考答案:错误30.所有溶液中，溶剂和溶质之间的相互作用力均存在氢键缔合作用的专一性力参考答案:错误31.叔卤代烃水解成醇的反应，按照Houghes-Ingold规则，极性溶剂对反应有利参考答案:正确32.芳烃上引入-SO3H不仅可增加水溶性，还可以辅助定位或提高反应活性参考答案:正确33.α-烯烃用SO3 的取代磺化是游离基反应历程参考答案:错误34.某些有机物在室温下在空气中不适用催化剂也能发生缓慢氧化参考答案:正确35.精细有机合成的原料资源是煤、石油、天然气和动植物参考答案:正确36.芳磺酸在酸性条件下的水解反应机理是（）参考答案:亲电取代反应37.氯苯是精细化工基本原料参考答案:错误38.醇的氨解的主要工业方法有参考答案:气-固相临氢接触催化胺化氢化法_气-固相接触催化脱水氨解法_高压液相氨解法39.一般钾盐都比钠盐贵，然而四氢硼钾比四氢硼钠的价格更便宜参考答案:正确40.下列芳胺碱性最强的的是参考答案:对甲氧基苯胺41.分子内环合从反应机理上分类包括参考答案:亲核反应_亲电反应_自由基反应42.重氮化时无机酸的用量需要过量，其作用是为了参考答案:产生亚硝酸_溶解芳胺_抑制副反应如重氮氨基化合物的生成43.酚类的氨解方法一般有三种方法包括参考答案:气相氨解法_萘系布赫勒(Bucherer)反应，_液相氨解法44.常用的酰化剂包括参考答案:酰氯_羧酸酯_酸酐_羧酸45.用羧酸的酯化反应是可逆反应，提高酯的收率的方法包括参考答案:从反应混合物中蒸出酯_从反应混合物中蒸出水_用过量的低级醇46.将醇和酚制成钠盐或钾盐，可提高与卤代烃的反应活性参考答案:正确47.环合反应既能形成新的碳环也能形成含杂原子的环参考答案:正确48.在使用稀盐酸和亚硝酸钠进行重氮化时，加入少量的溴化钠或溴化钾能够提高重氮化反映的速率参考答案:正确49.在进行重氮化时，使用不同无机酸会形成不同的活泼质点，最活泼的活性质点是使用浓硫酸时生成的亚硝基正离子参考答案:正确50.重氮基水解反应用于制备苯酚时，不能使用重氮盐酸盐作为原料参考答案:正确51.醇羟基非常活泼,所以醇的氨解能够在较温和的室温下进行参考答案:错误52.环氧烷类的加成胺化的反应速率随着环氧烷类碳原子数的增加而降低,即环氧乙烷 >环氧丙烷>环氧丁烷参考答案:正确53.芳磺酸既可在酸性条件下水解，也可以在碱性条件下水解，水解产物相同参考答案:错误54.带有供电取代基的芳磺酸盐碱熔一般采取熔融碱的常压高温碱熔法参考答案:正确55.用卤代烷作烷化剂的N-烷化反应不可逆，是连串反应参考答案:正确56.以酰氯为酰化剂，使用三氯化铝为催化剂的C-酰化反应，催化剂只需要使用催化的量即原料摩尔量的5%-10%即可参考答案:错误57.用环氧乙烷作烷化剂的N-烷化反应是连串反应，反应不容易控制在一烷基化产品阶段参考答案:正确58.芳香族伯胺与亚硝酸作用生成重氮盐，而脂肪族的伯胺与亚硝酸不反应参考答案:错误59.氨解反应底物易发生水解副反应时可以使用液氨作氨解剂参考答案:正确60.过渡性N-酰化时需考虑的因素包括参考答案:酰化剂价格低廉_酰氨基对下一步反应具有良好的效果_酰化反应容易进行，收率高，质量好_酰氨基易水解61.一般来说芳磺酸盐的碱熔方法包括参考答案:熔融碱的常压高温碱熔法_碱溶液的中温碱熔法62.芳环上氨基的水解包括参考答案:酸性条件水解_亚硫酸氢盐水溶液的水解_碱性水解63.芳香族卤化物使用氨水做氨解剂时一般使用过量氨解剂，其作用是参考答案:降低反应生成的氯化铵在高温时对不锈钢材料的腐蚀作用_改善反应物的流动性_抑制生成二芳基仲胺和酚的副反应64.气-固相临氢接触催化胺化氢化反应的步骤包括参考答案:醇的脱氢生成醛(或酮)_羟基胺的脱水_醛(或酮)的加成胺化_烯亚胺的加氢65.影响重氮化反应的速率的因素包括参考答案:无机酸浓度_无机酸性质_芳胺碱性66.从基本原料出发合成精细化学品，路线越短成本一定越低、路线越合理。
精细有机合成化学与工艺学 9 氨基化
氨基化
(Amination)
概述 氨基化剂 羟基的氨解 卤基的氨解 其他氨基化反应
9.1 概述
定义 反应的目的
9.1.1 定义
氨基化包括氨解和胺化。 有机化合物与氨发生复分解而生成伯胺的反 应，叫做氨解反应。
R Y + NH3 R NH2 + HY
R＝烷基、芳基；Y＝OH, Cl, SO3H, NO2
NaOH 碱熔
ONa
H+ 酸化
OH
发烟硫酸 低温磺化
SO3H OH
NH3,NH4HSO3 氨解
SO3H NH2
吐氏酸
SO3H NH2
发烟硫酸 二磺化
HO3S
SO3H NH2
H+ 水解
HO3S
NH2
SO3H NaOH 碱熔 H+ 酸化 OH HO3S NH2
SO3H
J-酸
OH
SO3H 发烟硫酸，70~80 C 二磺化 HO3S G酸 OH + KO3S SO3K
3 H2N O
9.5.4 芳环上硝基的氨解
O NO 2 O NH 2
O
O
硫化碱还原法 硝基氨解法
9.5.5 芳环上氢的直接胺化
用羟胺的亲核胺化
NO 2 NH 2OH 碱 性 水 介 质 NH 2 NO 2
NH 2 NC CN NH 2OH 二 乙 二 醇 ， NaOH NO 2 NO 2 NC CN
腐蚀
NH4X
温度 温度升高→反应速度加快 氧化副反应速度加快； NH3的溶解度降低，反应压力增加。 搅拌 非均相反应，加速搅拌有利于传质。
9.4.2.4 重要实例
(完整版)精细有机合成化学与工艺学唐培堃冯亚青答案
课后习题答案
一氯化
一磺化 一硝化
反应剂
CL 2 /FeCl 3
浓硫酸 HNO 3 -H 2 SO 4 混酸
反应历程 环上亲电取代 环上亲电取代 环上亲电取代 反应热力学 不可逆 可逆 不可逆 反应动力学 K 2 /K 1
约 10 -1 约 10 -3
约 10 -7
反应剂 / 苯 摩尔比
约 0.25/1 苯蒸汽 1/7 ；液苯 2/1
（ 0.95~1.02 ） /1
物料状态 液相均相
苯蒸汽，气 - 液非均相
液苯，液 - 液非均相
液 - 液非均相 反应器
塔式绝热沸腾氯化器，不需搅拌 苯蒸汽：深槽式 液苯：锅式
锅式或环式需强烈搅拌和冷却
操作方式
并流连续 苯蒸汽：鼓泡，间歇 液苯：间歇回流 多锅或多环串联
并流联系。
精细有机合成化学与工艺学唐培堃冯亚青答案
课后习题答案2-1李摆正离子CT卓于大分子所构成的软酸.它客易与大分于或大原干所构成的软緘相结合.以下ffl隔子被Q*从水相梅取到有机相时T从易到难的次洋是：C6H3o->r>Br->cr, CH3Q->F-2-2从理论匕讲，应该用菲质子传運、强扱性有机寤札最合适的瀋剂是二甲基亚碉。
优点足：常压沸点189V;反应可在常压进行；具商较好的电子对给电性，屋良好的离子化涪剂「对金耀正离子有良好的榕刑化作用•对氟化钾有较好的潜解性.使F”成为活泼的裸负离子帚低秦卒缺点是：爆蚱下限2.6% （悻积人张炸上隈28$嵋（^）：在常压蕉堀时会部分发生甘解.有时会发生康炸。
N,N•二甲墓甲St胺对金8»正离予也有良好的洛剂牝作用，但是它常压沸点只有153X：,如需在190~200匸反应，琥需翼在高压釜中带压操作，不方便*环丁讽的抉点尼：虽然也足强扱性非质子传遏治虬但不是好的离子化溶剂，对羸化钾的谙解度小”优点是；常压沸序高达胡7・3弋，闪点166C,热穆定性好，可使反应在常压235-245t r®tTf反应克毕后*可先过滤除去尢韶分无机盐’然后驗压At 懈，先蒸出反应产物对昭基氛葦（常压沸点Z04^205t >和未反应的对硝着氯苯（常压稱点242C）,再回收环丁狠“N-甲基毗略規IH（常压務点204-2O6T2）的觥点是,虽然也是軽极性非质子传逼溶礼但無电于对给体性不显著，也不是好的离子化涪笊.对氛化钾落解度小.不宜单歿用作上述反应的幡剂。
忧点是；鷄稳定性好，闪点95V.燃点M6V,可用于混督藩剂°在二甲基亚血申据合适■的N-甲墓吐喀烷團・配成谨合帶刑，可缓解二甲基亜碘在高沮回源时的爆坤危险性。
关于相转移催化剂.李锈盐中的节基三乙基孰化鞍价廉易得，如果在190-200V 时季铁盐不穂定*可改用链状棄乙二壽或其单烷基■（开对于本反应也可■不用相转移催牝剂'3-6因为生成的产物2.6•二氯-4-硝基苯胺在水外质中很难再引入第三个氯基妨3-10分别写出如下。
精细有机合成化学及工艺学
精细有机合成化学及工艺学1. 精细有机合成化学有机合成化学是化学的一个分支领域，主要是研究有机物的合成方法、合成反应机理、合成原料等。
而精细有机合成化学则是有机合成化学的一个重要分支，它研究的是更加复杂的有机分子的合成方法以及高效的制备技术。
1.1 精细有机合成化学的概念精细有机合成化学指的是合成更加复杂的有机化合物的方法，例如生物活性分子、药物分子、天然产物等。
它不仅需要充分了解化学反应的机理，还需要考虑反应的条件、催化剂的选择以及中间体的稳定性等因素，从而使得反应具有高效、高收率、高纯度等特点。
1.2 精细有机合成化学的原则在精细有机合成化学中，以下原则是非常重要的：•合成路线的选择。
在合成复杂有机分子的过程中，由于反应底物的复杂性和特殊性，合成路线的选择是非常重要的。
需要进行多次的尝试和改进，找到最优的合成路线。
•反应条件的优化。
精细有机合成化学涉及到多个反应步骤，需要对反应条件进行优化，例如温度、压力、溶剂的选择等，以保证反应的效率和产率。
•保护基团的选择。
在有机化合物合成中，由于末端基团的敏感性，需要采用保护基团以防止它们在反应过程中受到损伤或者分解。
•催化剂的选择和使用。
精细有机合成化学中催化剂的选择和使用非常重要，可以大大提高反应的效率和速率，以及降低反应的温度和压力等。
2. 精细有机合成工艺学精细有机合成工艺学是精细有机合成化学的实践应用，主要研究有机化合物的制备工艺，包括生产过程的设计、合成路线的开发、分离和纯化技术等，以实现工业化大规模生产。
2.1 精细有机合成工艺学的应用领域精细有机合成工艺学广泛应用于生产中，包括制药、农药、色素、涂料、环保材料等领域。
•制药领域。
精细有机合成工艺学在药物合成中亦有突出作用。
现代药物的设计和化学合成往往需要使用多步、多中间体和多催化剂等工艺，因此精细有机合成工艺学在药物生产中显得格外重要。
•农药领域。
在农药的研发和生产中，精细有机合成工艺学也扮演了重要角色。
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
精细有机合成化学与工艺学答案
精细有机合成化学与工艺学答案【篇一：精细有机合成化学及工艺学期末复习资料】ss=txt>1. 写出制备2，6-二氯苯胺的其他合成路线的反应式。
2. 制clt酸时，将920kg甲苯用2880kg100%硫酸进行一磺化，然后通入710kg氯气进行氯化，试计算以下数据并进行讨论。
（1）h2so4/c7h7摩尔比；（2）磺化后∏值；（3）磺化后总酸度；（4）cl2/c7h7摩尔比；（5）氯化后总酸度。
13.写出由十二烷基苯用不同方法制十二烷基苯磺酸钠时的主要磺化方法和分离方法，并进行对比。
4.写出由环氧乙烷制备2-氨基乙基磺酸钠的几个合成路线和各步反应的名称。
25.常见杂环化合物结构式及其名称。
345【篇二：精细有机合成化学及工艺学复习参考题】ass=txt>精细化学品：“凡能增进或赋予一种（类）产品以特定功能，或本身具有特定功能的小批量或高纯度化学品”。
精细化学品的特点：①产品功能性强（专用性）②批量小③品种多④利润率高⑤更新换代快精细化工：“生产精细化学品的工业”。
“它属于一类化工产品的生产行业” 。
精细化工的特点：①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大量应用复配技术⑤新产品开发周期长，费用高⑥商品性强、市场竞争激烈2、新领域精细化学品的类别。
食品添加剂、饲料添加剂、电子化学品、造纸化学品、塑料助剂、皮革化学品、表面活性剂、水处理剂等。
3、精细化率的定义、我国目前的精细化率。
精细化工率（精细化率）?精细化工产品的总值?100%化工产品的总值精细化率是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。
我国目前的精细化率为45%。
4、世界精细化工的发展趋势。
发达国家新领域精细化工发展迅速、重视化境友好绿色精细化学品和超高功能及超高附加值产品，发展绿色化生产与生物工程技术。
传统精细化工向发展中国家转移。
5、我国精细化工的现状与存在的主要问题。
●我国精细化工产品的自我供应能力已有了大幅度的提升，传统精细化工产品不仅自给有余，而且大量出口；新领域精细化工产品的整体市场自给率达到70%左右。
精细有机合成化学以及工艺学 第四章 卤化
卤
化
脂烃及芳环侧链的取代氯化影响因素
（3） 氯化深度的影响
自由基取代是一连串反应。产物组成随氯化深度而变化。氯化 深度越大，多氯化物产率越高。 若目的产物为一氯化物，则应严格控制反应的氯化深度或原料 比例 。
卤
化
脂烃及芳环侧链的取代氯化
3、氯化苄的生产
甲苯的侧链氯化可制取一氯苄、二氯苄、三氯苄。反 应式见P.110.式(4-83)、(4－84)、(4－85)。
卤
化
脂烃及芳环侧链的取代氯化影响因素
引发条件及温度的影响
b. 高温引发：
分子的热离解能越高，需要的温度越高。 如氯化，氯分子的热离解能238.6KJ/mol，引发温度>100℃， 液相氯化：一般氯化温度在100～150℃。 气相氯化：>250℃，甲烷氯化则需500℃以上。 卤素分子离解所需能量见表4－5。（P.109.）
但该法容易引发副反应，如亲电取代反应。 前二法（热、光）常用。
卤
化
脂烃及芳环侧链的取代氯化反应历程
（2）反应链的传递
RH + X. → R. + HX R. + X2 → RX + X.
见P.108.。一个自由基可传递成千上万次。 （3）反应链的终止 自由基不会无休止的传递，碰到某些偶然因素会终止。如碰 到器壁、碰到抑止剂(阻化剂)（如氧气或其它杂质等不活泼质 点），就会使反应链终止。见P.109.的反应。
卤
化
芳环上的取代卤化反应
6、芳环上的溴化和碘化
历程、催化剂与氯化一样。 特点：与氯相比，溴价格贵，碘更贵，因资源量少。为充分利 用溴或碘，反应过程中通常要加入氧化剂，使生成的卤化氢再 氧化成卤素，得以充分利用。常用的氧化剂有：次氯酸钠、氯 酸钠、双氧水或氯气。如 2HBr + NaOCl Br2 + NaCl + H2O
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。
精细有机合成化学与工艺学课件--第13章缩合
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42
13-3-7 含亚甲基活泼氢化合物与卤烷的C烷化反应
说明： 1、当亚甲基上有两个活泼氢时，可以在亚甲基上依次引入一个或两个烷基。 2、在引入两个不同的烷基时，应先引入高碳的伯烷基，在引入低碳的伯烷基。 或先引入伯烷基，后引入仲烷基。 3、如果要引入两个仲烷基，可使用活性较高的氰乙酸乙酯，C-烷化后再将-CN 基转化位-COOC2H5。
醛酮交叉缩合既可以生成β-羟基醛，又可以β-羟基酮，不易得到单一产物。然而， 不含α氢的甲醛或苯甲醛与对称酮缩合时，则能得到单一产物。
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13-1（5）：苯甲醛与丙酮通过缩合、消除脱水以及加氢还原可以制得哪 些主要产品？以反应式表示。
答：丙 脱 子形成 碳离子：
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羰基的加成缩合
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13-2 羟醛缩合反应
一、羟醛 (Aldol）缩合反应
含有α-氢的醛或酮，在碱或酸的催化下生成β-羟基醛或β-羟基酮类化合物的反应。 β-羟基醛或酮经脱水消除便成α,β-不饱和醛或酮。
高级醛得到β-羟基醛后，更容易失水：
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酮的羟醛缩合反应比醛困难：
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13-3-3酯酯(Claisen）缩合 指的是酯的亚甲基活泼α-H在强碱性催化剂作用下，脱质子形成负离子，然 后与另一分子酯的羰基碳原子发生亲核加成，并进一步脱烷氧基而生成β-酮 酸酯的反应。 总称为克莱森缩合反应。
反应机理
-Claisen酯缩合反应
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本章作业
《精细有机合成化学及工艺学》第3章卤化
－X(－Cl)
亲核置换 －NH
2,－OH,－F,－OR,－OAr
OH
Cl
δ+
OH
OCH 3
OCH3 NH3
NH 2
7
三 卤化剂
按照反应类型分类
（1）氯化剂：Cl2、HCl+氧化剂、HCl+空气、HCl
分子态氯价格低廉、量大，氯化多 （2）溴化剂：Br2、HBr+氧化剂、N-溴代酰胺 分子态溴价格贵，用于含溴精细化学品 （3）碘化剂：I2、Icl
[Cl+ •FeCl4-]
FeCl3 + HCl
Cl+＋FeCl4-
14
(2) 以硫酸或碘为催化剂
H2SO4 H+ + Cl2 I2 + Cl2 ICl I+ + Cl2 H+ + HSO4HCl + Cl+ 2ICl (红棕色液体) I+ + ClICl + Cl+
备注：适应无水状态下 或在浓硫酸介质中用氯 气的氯化。
本节主要内容：
反应历程
反应动力学及氯化深度 芳环取代氯化反应的影响 因素 芳环取代氯化反应实例
13
一、反应历程和催化剂的选择
1、反应历程
Cl
+ Cl 2
Fe
慢
H Cl
+ HCl
+ + Cl
. .. + . . . .
快
Cl
+ H+
(1) 以FeCl3为催化剂 Cl2 ＋ FeCl3
FeCl4- + H+
精细有机合成化学及工艺学课件
基于数据的有机合成优化与预测模型
数据驱动的模型构建 利用大数据技术，整合大量的实验数据，构建基于数据的有机 合成优化与预测模型。
模型验证与应用 对构建的模型进行验证，确保其准确性和可靠性，并将其应用 于实际的有机合成中。
数据挖掘与洞察 通过对实验数据的挖掘与分析，发现新的反应规律和优化策略， 推动有机合成技术的发展。
有机废弃物的处理与资源化利用
要点一
总结词
要点二
详细描述
有机废弃物的处理与资源化利用是实现有机合成可持 续发展的重要环节。
有机废弃物主要包括反应剩余物、副产物、废催化剂 等。这些废弃物往往难以处理，对环境造成污染。因 此，开发有效的废弃物处理和资源化利用技术对于实 现有机合成的可持续发展至关重要。例如，可以通过 催化剂的回收和再利用，反应剩余物的转化，以及副 产物的综合利用等方式，将有机废弃物转化为有价值 的资源。
05
有机合成中的计算化学与 人工智能技术
计算化学在有机合成中的应用
分子模型与模 拟
利用量子化学、分子力学等方法，构建目标 分子的模型，预测其性质、反应性等。
反应机理研究
通过计算化学手段揭示化学反应的微观过程，理解 反应的速率和选择性，优化反应条件和催化剂设计。
药物设计与筛选
通过计算化学方法，模拟药物与靶标分子的 相互作用，预测药物的活性与副作用，进行 新药设计与筛选。
还原反应
选择合适的还原剂和溶剂，控制反应 温度和时间，确保还原产物稳定且易 于分离。
酰胺化反应
选择合适的酸和胺，控制反应温度和 时间，优化催化剂的种类和用量，提 高产物的收率和纯度。
工艺优化与放大生产
小试工艺优化
在小规模反应条件下，对合成工艺进行优化，提高目 标产物的收率和纯度。
精细有机合成化学与工艺学第五章 还原反应
（3）电解还原法
有机化合物从电解槽的阴极上获得电子而 完成的还原反应。
电解
2 H2C
CH
CN
NC(CH2)4CN
5.2催化氢化的反应类型
1. 氢化和氢解 氢化：键断裂与氢加成形成饱和键。 氢解：反应物分子中 键断裂与氢结合，产物分 解成两部分氢化物 例：氢化
①
C
O
CH2OH
H2,Ni
CH3CHO
14
概 述
5.1.2 还原反应的分类
还原反应分类 通常有两种分类形式，即
I. 根据官能团反应前后变化，大致可分为六大类：
2、碳-氧双键的还原； a、羰基化合物的还原；如醛羰基还原为醇羟基 或甲基，酮羰基还原为醇羟基或次甲基。 b、羧酸及其衍生物的还原；如羧基还原为醇羟 基，羧酸酯还原为两个醇。羧酰氯基还原为醛基
3.催化氢化（工艺）
液相氢化：氢化在液相介质中进行，是气－液 －固多相反应。 气相氢化：氢化在气态下进行，是气－固相反 应。
4.催化氢化的特点
优点：反应易控制，产品纯度高，三废少。 缺点：加压设备来完成反应，安全措施要求严格， 反应需使用催化剂。
5.2.1液相催化氢化
1.催化氢化的基本过程 反应物分子向催化剂表面的扩散； 反应物分子在催化剂表面吸附（物理和化学吸 附），形成活化络合物； 络合物在催化剂表面进行化学反应； 产物分子由催化剂表面解吸； 产物分子由催化剂表面向介质扩散，离开催化 剂表面。 扩散-吸附-反应-解吸-扩散
有机还原剂： 烷基铝（异丙醇铝、叔丁醇铝），HCHO，葡萄糖
概 述
5.1.2 还原反应的分类
还原反应分类 通常有两种分类形式，即
I. 根据官能团反应前后变化，大致可分为六大类：
精细有机合成化学与工艺学第9章氨基化
125℃,5h
NH2
SO3H
190℃,4h
OH
J酸
2024/10/13
26
9.3 卤素的氨解 9.3.1卤代芳烃的氨解（芳环上卤基的氨解）
Cl
NH2 Cl
NH2
200～230℃，7MPa
液氨，NaNH2
30% NH3, 0.1molCu+
-33℃
Cl
NH2
170～190℃，3MPa
NO2
30% NH3
-H2O 脱水
CH3 CH
NH
+H2 加氢
CH3CH2NH2
2024/10/13
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•仲胺的生成
H OH
CH3CH2NH2
+CH3CHO 加成胺化
CH3CH2
N
CH
CH3 -H2O CH3CH2-N=CHCH3 +H2 (CH3CH2)2NH
•叔胺的生成
(CH3CH2)2NH
+CH3CHO 加成胺化
碱的形式
按苯炔历程进行 亲核试剂
注意：邻位氢原子是生成苯炔中间体的必要因素。
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卤代芳烃氨解反应的基本特征：
1、芳环上电子云密度越低，反应越容易进行；芳环上的吸电子基 团越强，离去基团越容易离去，反应越容易进行； 2、卤素不同，反应活性不同。 3、吸电基团会使芳环上电子云密度减小，且主要影响邻、对位； 4、卤代芳烃上吸电基团较弱时反应难于进行，必须借助于催化剂 才能进行，催化剂多用不同价态的铜。
(CH3CH2)2
N
OH CH CH3 -H2O (CH3CH2)2-N-CH=CH2 +H2 (CH3CH2)3N
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5%
10%
15%
硝 化
环 上 的 氯 化
低 温 磺 化
当萘环上已有了一个第一类取代基时，新取代基进入它的同环， 如已有取代基在α位，则新取代基进入它的邻位或对位，并且常常以其
中一个位置为主。
ONa
OH
+ CO2
羧 化
CO O Na
NH2
NH2
+
N NCl
NN
当已有取代基是第二类定位基，新取代基通常进入没 有取代基的另一环上，并且主要是α位取代。
2.两类定位基
第一类定位基：
- O - N ( C H 3 ) 2 - N H 2 - O H - O C H 3 - N H C O C H 3 - O C O C H 3- F - C l- B r- I - C H 3 - C H 2 C l - C H 2 C O O H - C H 2 F 等
（1）当两个取代基属于同一类型，并处于间位，其定位作用是一致
的
CH3
COOH
次要
CH3 主要
COOH
（2）当两个取代基属于不同类型并处于邻位或对位时，其定位作 用也是一致的。
CH3 硝 化
CH3
NO2
Cl CN
硝 化
Cl CN
NO2
NO2
NO2
（3）当两个取代基属于不同类型并处于间位时，其 定位作用就是不一致的，这时新取代基进入第一类定 位基的邻位或对位。
表 1 单烷基苯一硝基化时异构产物比率
烷基苯
甲苯 乙苯 异丙苯 叔丁苯
异构产物生成比率（%）
邻位
间位
对位
61.4
1.6
37.0
45.9
3.3
50.8
28.0
4.5
67.5
10.0
6.8
83.2
邻/对
1.66 0.90 0.41 0.12
3.亲电试剂的极性效应
表2 四种卤代苯一硝化时异构产物比率
卤代苯 氟苯
SO3H
NO2
SO3H
SO3H
硝化
+
NO2
习题练习一
2.3 亲核取代反应
通式： R H+Z
RZ+ H
或 RH+Z Y
RZ+HY
1.脂肪族亲核取代反应历程 （1）双分子历程（SN2）
N u+RX
[N u RC l] 过 度 态
N u R+X
O H +
C C l
慢 [HO C C l]
H O C
（2）单分子历程（SN1）
CH3 2%
25%
41% 丙烯，AlCl3, 0℃
65-70%
28-30% 丙烯，AlCl3, 110℃
（2）催化剂的影响： 催化剂可改变亲电试剂的极性效应和
空间效应。
（3）介质的影响：主要是介质酸度的影响，如乙酰苯胺的
硝化，用乙酐比用硫酸作介质将生成更多的邻位异构体。
6.已有两个取代基的定位规律
R S O 3 > I > B rO H > - N H 2
亲核试剂的影响
大多亲核试剂的亲核能力与其碱性的强弱是一致的
C 2 H 5 O > O H > C 6 H 5 O > C 2 H 5 S > H 2 O
1.影响定位的主要因素：芳环已有一个或几个取代基，若 再引入新取代基时，其进入的位置和反应进行的速度， 主要取决于以下因素：
（1）已有取代基的性质，包括极性效应和空间效应，如 果已有几个取代基，则决定于它们的性质和相对位置。
（2）亲电试剂的性质，也包括极性效应和空间效应。
（3）反应的条件，主要是温度，催化剂和溶剂的影响。
第二定位基：
- N （ C H 3 ） 3- C F 3 - N O 2 - C N - S O 3 H- C O O H- C H O- C O O C H 3 - C O C H 3 - C O N H 2- N H 3 - C C l3 等
3.苯环的定位规律
（1）已有取代基的定位规律
Z
Z
H
H
精细有机合成化学及工 艺学
第一章 绪论
1.1 精细化工的范畴
精细化工：生产精细化学品的工业。 精细化学品：一般指批量小，纯度或质量要求高，而且润高的化学
品
涂料
颜料
试剂和高 纯物
农药
染料
信息用化 催化剂和各
学品
种助剂
食品和饲 料添加剂
功能高 分子材 料
日用化 学品
胶粘 剂
2.芳香族亲电取代定位规律
邻 位 共 振 结 构 [
E
E
Z
H ]
E
Z
Z
Z
对 位 共 振 结 构 [
H
E
H
E
] HE
Z
Z
Z
间 位 共 振 结 构[
H E
H E
H E
（1）取代基只有正的诱导效应（+I），如烷基，可使 苯环活化，且是邻，对定位。其中甲基还具有超共轭 效应，其活化作用大于其它烷基。
（2）取代基中同苯环相连的原子具有未共用电子对， 如 -O -NR2 -OH -F -C l 等，其未共用电 子对和苯环形成正的共轭效应（+T或+C），它们是邻， 对定位，同时它们也具有诱导效应，如氨基和羟基， 其（+T）大于（-I），所以它们使苯环活化。对于卤素， 其正的共轭效应小于负的诱导效应，所以使苯环稍稍 钝化。
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%
（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
- N （ C H 3 ） 3- C F 3 - N O 2 - C N - S O 3 H- C O O H- C H O- C O O C H 3 - C O C H 3
- C O N H 2- N H 3- C C l3 等 其中 某些取代基除诱导效应外，还 有负的共轭效应，它们使苯环钝化，是间位取代。 （2）已有取代基的空间效应
NHCOCH3
NHCOCH3
硝化
COOH
COOH
NO2
（4）当两个取代基属于同一类型并处于邻位或对位， 则新取代基进入的位置决定于定位能力较强的取代基。
CH3
CH3
硝化
O2N
NHCOCH3
NHCOCH3
4.萘环的定位规律
萘环的α位通常比β位活波，亲电试剂一般比较容易进入萘环的
α位。
95%
90%
85%
R X 慢 R + X R +N u
R N u
R
R
RCC l 慢 RC+ X
R
R
R R RC + H 2 O快RCO H + H
R
R
2.反应的影响因素
作用物结构的影响 SN2历程：伯卤烷 > 仲卤烷 > 叔卤烷 SN1历程：伯卤烷 < 仲卤烷 < 叔卤烷 被取代基的影响 离去基团L接受电子的能力越强越易离去，也有利于亲核取代反 应的进行。