第八章生物基精细化学品
生物炼制考试题回忆版
生物炼制考试题回忆版中文名称、分子结构式（20分）填空题（20分）生物炼制中的转化反应式简答（20分）1、生物炼制：以可再生的生物质为原料，经过生物、化学、物理方法或这几种方法集成的方法，生产一系列化学品、材料与能源的新型工业模式。
2、生物催化化学催化物理方法……燃料生物质热、电化学品材料生物合成平台生物炼制的原料和产品生物炼制原料：木质纤维素(纤维素、半纤维素、木质素）糖基化学品（淀粉、单糖、多糖）生物基油脂蛋白基材料……生物炼制产品：生物能源：燃料乙醇、生物柴油、微藻能源、生物制氢生物基材料：纤维、塑料、橡胶生物基化学品：大宗平台化合物和精细化学品3、木质纤维素的化学组成半乳糖二酸（1）纤维素的糖化作用1819年，法国植物化学家Henri Braconnot 发现帆布水解可得到与淀粉水解相同的糖。
（2）草酸1829年，锯屑和类似原料与KOH共热，可得到草酸。
（3）木炸药和硝化纤维1833年，Braconnot硝酸处理木质纤维或淀粉可形成一种可燃性化合物（木炸药，xyloidin）；1846年，瑞士巴塞尔的化学教授Christian Friedrich Schonbein开发了硝化纤维（火棉nitrocellulose）（4）纤维素1839年，法国糖厂经理Anselme Payen发现木材经硝酸和NaOH处理后可得到纤维素，并且在浓硫酸作用下可转换为D-葡萄糖。
（5）乙酰丙酸1840年，荷兰化学教授Gerardus Johannes Mulder 发现果糖和盐酸共沸可合成乙酰丙酸（Levulinic acid）。
（机理？）（8）木质纤维素1903年，英国科学家Edward John Bevan 和Charles Frederick Cross 认为木质纤维素为五大天然纤维素之一，木质素和纤维素之间通过化学键相连。
20世纪30年代末期出现了木质纤维原料一词(lignocellulose feedstock),1942年，美国的文献中开始使用木质纤维素这一术语。
《精细化学品制备》PPT课件
❖ ②精细化学品一般为非最终使用性产品，用途较广，专 用化学品的加工度高，为最终使用性产品，用途针对性 强；
❖ ③精细化学品大体是用一种方法或类似的方法制造的， 不同厂家的产品基本上没有差别，而专用化学品的制造， 各生产厂家互不相同，产品有差别，甚至完全不同；
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❖ ④精细化学品是按其所含的化学成分来销售 的，而专用化学品是按其功能销售的；
油田化学品就应用而成为热门产品。 ❖ 油田化学品指在石油、天然气的钻探、采输、水质处理及提
高采收率过程中所用的一类助剂，它的品种繁多，大部分属 于水溶性聚合物和表面活性剂。 ❖ ③70年代末随着电子工业的蓬勃发展，电子工业用试剂又成 了重点。1982年美国专用化学品销售额以农用化学品和油田 化学品为最高。
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分类
❖ 在化学工业的范围中，如果着眼于化工产品，则通 常包括：
无机化 工无机物
化工（据产品 基分本）有 高机 分化 子 工 化 基工 本聚有合机物化工原料
精细化 工精细化学品
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❖ 如果再考虑到原料来源和加工特点，还有石油化工、 煤化工、天然气化工、油页岩加工等，这些部门可 概括为燃料化工。
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❖ 例如：大宗产品（产量大、规格统一，且是通用的 产品）
❖ 如硫酸：最大消费者是化肥工业，用于制造磷酸、 过磷酸钙和硫酸铵。
精细化学品生产与应用技术
精细化学品生产与应用技术精细化学品是一种高附加值的化学品，主要应用于高新技术领域，包括新药研发、电子材料、高性能聚合物、化妆品等，是化学工业的重要组成部分。
随着人们对高品质、高性能化学品的需求不断提高，精细化学品的生产与应用技术也日益发展。
一、生产技术1、合成方法精细化学品的合成方法主要包括化学合成、生物合成、物理合成等多种方法。
其中，化学合成是主流，通过改变反应条件、催化剂种类和反应体系等方式，可实现不同的化学反应，得到不同的化学品。
2、分离提纯技术分离提纯是精细化学品生产过程中不可或缺的步骤。
分离技术包括传统的萃取、蒸馏、结晶等方法，和现代的超滤、逆渗透、离子交换等技术。
提纯技术则包括各种色谱、电泳、溶液晶体生长等方法。
选择合适的分离提纯技术，可提高产品纯度和收率。
3、过程控制技术精细化学品的合成过程需要严格控制反应条件，以保证产物的纯度、收率和品质。
过程控制技术主要包括自动化控制、在线监测、反应工程学等方面。
利用各种仪器设备和计算机控制系统，实现反应物的精确投加、反应条件的实时监测和调整，能够大大提高生产效率和产品品质。
二、应用技术1、新药研发精细化学品在新药研发中扮演着重要角色。
通过对化合物的结构和性质进行调整、修饰和改进，可开发出具有更好药效、更低毒性和更好耐受性的新型药物。
例如，在活性炭合成、氧化还原反应、环加成等方面，精细化学品的应用推动了众多新型药物的研制。
2、电子材料精细化学品在电子材料领域中的应用十分广泛。
例如，超纯碳化硅、氮化硅等陶瓷材料，是制造先进电子器件的重要基础材料；有机薄膜材料，则可用于制造柔性显示器、有机太阳能电池等新型器件。
此外，精细化学品还可用于制造光电设备和半导体材料，为电子技术的发展提供了强有力的支撑。
3、高性能聚合物高性能聚合物材料是一种重要的应用领域。
由于精细化学品能实现对反应特性、产物结构等方面的精确控制，因此可用于合成高性能聚合物材料。
例如，产业化的烷基苯基聚酰胺、芳纶、芳香玻璃等高性能聚合物材料中，均含有精细化学品。
精细化学品的概念和特点
精细化学品的概念和特点精细化学品的概念和特点精细化学品是指具有特定构造和性能的一类先进的分子结构材料，它们具有很高的功能性、工业性和应用前景。
精细化学品包括各种形式的有机物-无机化合物-复杂有机物以及生物分子等。
精细化学品的主要功能是作为活性助剂、有机合成原料、高分子纳米材料、润滑剂、溶剂和乳化剂，用于制造日用品、医药、农药、电子、电线电缆等产品。
一、精细化学品的概念精细化学品是指具有特定构造和性能的一类先进的分子结构材料，它们具有较高的功能性、工业性和应用前景。
最常见的精细化学品是有机物，它们可以根据用户的需要进行性能的调整和细胞结构的修改，它们的结构特点是分子结构中的多中心结构和分子表面上的特殊活性基团。
其他精细化学品还包括无机物、复杂有机物和生物分子等。
二、精细化学品的特点按其功能性的不同，精细化学品可分为活性助剂、有机合成原料、高分子纳米材料、润滑剂、溶剂和乳化剂等类别。
1、活性助剂活性助剂是一种具有活性的有机物，它们可以对各种有机物或无机物的反应过程进行协助，以提升产品的质量和性能。
活性助剂的主要功能是促进有机反应的进行，提高有机反应的活性，并可以调节细胞的合成速率、调节分子量和改善产品的性能。
2、有机合成原料有机合成原料是指以有机化合物为主要的有机物质，具有活性基团的多链烃。
有机合成原料具有反应性强、可控性好的特点，可用于复杂有机化合物的合成，如药物、染料、催化剂等。
3、高分子纳米材料高分子纳米材料是将高分子材料以纳米等级进行划分，并具有可控的分子表面特性的一类材料，它具有高结构密度、低吸湿性、高有机稳定性、低毒性等特点，可以用于医药、电子、电线电缆等领域。
4、润滑剂润滑剂是一种降低磨损和增加操作寿命的有机物，它具有极好的润滑性能、可控性好、无害性等特点，可以在传动设备、摩擦件和其他机械装备上使用。
5、溶剂溶剂是一种具有良好的溶解性和分散性的有机物，它可以用来处理各种有机物，如颜料、染料、涂料、塑料、橡胶、电子元器件、药物等。
精细化学品——医药ppt课件
第一部分 药物基础知识
五 药物代谢动力学
药物的体内过程。药物被人体吸收后进入血液循环，分布于各组织器官， 细胞间隙或细胞内，产生一系列相应的药物作用，同时人体对药物也进 行一系列生理处理过程，主要包括吸收、分布、代谢和排泄四个过程， 这也就是药物的体内过程。 吸收、分布和排泄通称为药物转运，即药物在体内位置的变化； 代谢则称为生物转化，即药物在体内化学结构发生改变。 这一体内过程是随时间而不断变化的动态过程，即药物在体内转运的同 时也发生了转化。药物对机体作用（或称效应）依赖于机体内药物浓度 的变化。
药品 包括：中药材、中药饮片、中成药、化学原料药及其 制剂、生物制品、放射性药品、血液制品和诊断药品等。
实际上，在国内药物与药品这两个名词常相互通用，在含 义上没有严格的区别，只不过药物的适用范围更广一些。 我国药品实行普通药品和特殊药品管理。
第一部分 药物基础知识
二 我国药物发展史上的几部著作 我国素称文明古国，向来以历史悠久、文化发达著称于世。在远古时 代，人们为了生存，在寻找食物时偶然发现了药物，于是就出现了一些 专门记载药物知识的书籍（也称本草）。 《神农本草经》： 成书于公元1-2世纪，收载药物365种，它把药物分为上、中、下“三 品”，是我国现存最早的药物学专著。 《神农本草经集注》： 汉陶弘景，收载药物730种，现存最早的本草残卷。 《新修本草》： 唐显庆2年编撰，收载药物850种，这是我国第一部由国家颁布发行的 药物学权威著作（也说是世界是最早的药典）。
第一部分 药物基础知识
四
药物效应动力学（药效学） 药物与机体间的相互影响，包括两个方面的内容： ⑴药物对机体的作用（含病原体）——在药理上 属药效学范畴（药物效应动力学）。 ⑵机体对药物的作用——在药理上属药代学范畴 （药物代谢动力学）。
精细化学品
2.2 常见的几种表面活性剂简称
• 十六烷基三乙基溴化铵 CTAB
• 聚乙二醇对异辛基苯基醚 曲拉通 x-100 Triton x-100
• 聚氧乙烯失水山梨醇单月桂酸酯 吐温-20 Tween-20
2.3 表面活性剂的作用 • 乳化作用
• 润湿作用
• 增溶作用
• 起泡作用
2.3 表面活性剂的作用
3.1 化妆品的分类
• • • • • • • 乳剂类：雪花膏、清洁蜜、营养霜、香脂 水剂类：香水、花露水 油剂类：发油、发蜡、浴油 表面活性剂类：洗发水、护发素、沐浴露 块状类：粉饼、胭脂 膏状类：唇膏、眼影膏 笔状类：眉笔
3.2 人体的皮肤
• 成人的皮肤总面积约为 1.5-2.0 m2 ，总重2.53.0 kg，平均厚度2 mm。
面活性剂分子都没有形成界面，通过这种方式部分的消
灭了两个相的界面，从而降低了表面张力和表面自由能。
2.1 表面活性剂的概念
两类结构与性能截然相反的分子碎片或基团以
化学键相连接，赋予了分子既亲水、又亲油，
但又不是整体亲水或亲油的特性。表面活性剂
的这种特有结构通常称之为“双亲结构”。 表
面活性剂分子因而也常被称作“双亲分子”。
性能的、需深度加工的、技术密集高和附加值高的化
学品。有时也称为专用化学品(specialty chemicals)。
• 精细化学品具有种类多、附加值高、工艺复杂、更新
快、应用性强等特点。
1.2 精细化学品的分类
医药 颜料 表面活性剂 增塑剂 食品添加剂 汽车化学品 兽药 油墨 洗涤剂 稳定剂 高分子凝聚剂 脂肪酸衍生物 农药 黏合剂 化妆品 塑料添加剂 杀菌防霉剂 稀土化合物 染料 催化剂 感光材料 石油添加剂 芳香防臭剂 电子材料 涂料 香料 橡胶助剂 饲料添加剂 纸化学品 精细陶瓷
第八章 生物基精细化学品
首先将大豆蛋白从油脂中分离。 从大豆蛋白质中可分离异黄酮、皂素、蛋白酶抑制剂等植物化学品。 粗豆油纯化过程可以得到植物化学品：脱胶—软磷脂，黏土脱色—叶绿
色，水蒸气蒸馏脱臭——1. 大豆和玉米加工过程 2. 大豆和玉米基植物化学品
（1）植物甾醇 （2）软磷脂 （3）类胡萝卜素 （4）植物雌激素 （5）皂素
国际与国内市场酶制剂销售额比例
其它
其它行业用酶 焙烤食品用酶
国际
洗涤剂用酶 洗涤剂用酶 纺织用酶 乳制品用酶 酿酒用酶 饲料用酶 焙烤食品用酶 其它行业用酶
国内
洗涤剂用酶
饲料用酶
酿酒用酶
乳制品用酶 纺织用酶
淀粉、酒精用酶
洗涤剂用酶
淀粉、酒精用酶
其它
关于作业
C4二酸（丁二酸、富马酸、苹果酸） 葡萄糖二酸 木糖醇\阿拉伯醇 不需要写出反应式的立体构型 反应催化剂不作要求 反应步骤要完整（尼龙合成，不是合成己二酸、） 反应结构式要写正确（甲基四氢呋喃，不需要注明中英文 名称 ） 完成优秀同学：吴凌天、韦敏、王震、陈希、童鹏
Rhodia 合成工艺
儿茶酚
可以葡萄糖为原料，通过微生物转化制备儿茶酚
（3）单萜（异戊二烯二聚体C10）
两种松萜可来自松树加工硫酸盐纤维素过程的副产物—— 天然硫酸盐松脂。 柠檬精油可从柑橘或柠檬皮中提取。
柠檬精油烷氧基化—固体酸催化
芳樟醇的半合成工艺
四元环不稳定
芳樟醇的化学合成工艺 （Roche、BASF、NHU、西南化工研究院）
分为高密度胆固醇和低密度胆固醇，前者对心血管有保护 作用，通常称之为“好胆固醇”，后者偏高，冠心病的危 险性就会增加，通常称之为“坏胆固醇”。血液中胆固醇 正常含量每单位在140-199毫克之间。
第八章生物基精细化学品ppt课件
异黄酮作用
改善肤质、缓解更年期不适： 抗衰老： 改善经期不适： 预防骨质疏松： 预防心血管疾病： 预防乳腺癌： 改善产后精神障碍 提高性生活质量。
（5）皂素（saponins）
皂素作用
皂素占大豆总质量的~6%。 与胆固醇结合，防止胆固醇在血液中的再吸附。 抑制脂肪在内脏中的堆积，控制肥胖。 与胆酸紧密结合，降低结肠癌的发病率。 清除肠道内的毒素和硬化物质。
低血浆中胆固醇含量，并提供充足的能提高感知能力的胆碱。
（3）类胡萝卜素（carotenoids）
叶黄素
Β-胡萝卜素 Β-玉米黄质素 黄体素 玉米黄素
类胡萝卜素作用
玉米中的色素主要是胡萝卜素和叶黄素，每千克玉米含 20-80mg。
类胡萝卜素是动物中维生素A的最直接来源，但叶黄素只 起色素作用，不是维生素A的前体；叶黄素可用于治疗眼 科疾病—斑疹恶化。
3.来源于其他生物质资源的精细化学品
（1）植物甾醇（phytosterols）
谷甾醇（大豆，60%）
菜油甾醇（大豆，20%）
Stigmasterol甾醇（大豆，20%）
胆固醇（cholesterol ）
胆固醇是动物组织细胞所不可缺少的重要物质，它不仅参 与形成细胞膜，而且是合成胆汁酸，维生素D以及甾体激 素的原料。
……
（六）蛋白酶抑制剂（protease inhibitors）
蛋白酶抑制剂占大豆蛋白总量的~6%，也存在玉米、水稻 等其他农作物中。
Bowman-Birk Inhibitor （BBI），相对分子量8000的多肽， 是有效的胰凝乳蛋白酶和胰岛素抑制剂；还可以用于辐生物基精细化学品
精细化学品主要内容
★1.精细化学品：指一些具有特定的应用性能，合成工艺中步骤繁多、反应复杂、产量小而产值高的产品。
例如：医药、化学试剂。
2.通用化工产品：指一些应用范围广泛，生产中化工技术要求很高，产量大的产品。
例如：石油化工中的塑料、合成纤维、橡胶等。
★3.精细化学品五大特点：①具有特定功能：应用的对象比较狭窄，专用性强而通用性弱。
如：医药、农药、化妆品、粘合剂、增塑剂等。
②大量采用复配技术：由于应用对象的特殊性，很难采用单一的化合物来满足要求，于是配方的研究成为决定性的因素。
如：合纤纺丝油剂、液体染料、洗涤剂③小批量、多品种，本身的用量不是很大。
如医药、染料、食品添加剂、粘合剂、洗衣粉④技术密集：投资较高，工艺流程长，单元反应多，原料复杂，中间过程控制要求严，技术保密性强、专利垄断性强。
⑤附加价值高，包括：利润、工人的工资、动力消耗以及技术开发费用。
4.精细化学品分类：（欧美）准商用(通用)化学品; 多功能、多用途化学品;最终用途化学品或直接上市化学品。
（中国）：农药；染料；涂料（包括油漆和油墨）；颜料；试剂和高纯物；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）；食品和饲料添加剂；黏合剂；催化剂和各种助剂；化学药品和日用化学品；功能高分子材料（感光材料等）。
★5.胶黏剂:胶粘剂是一种靠界面作用(化学力或物理力) 把各种固体材料牢固的粘接在一起的媒介物质，又叫粘接剂或胶合剂，简称为“胶”。
6★胶黏剂特点（优点）：能有效的应用于不同种类或不同形状材料之间的连接，能粘合用其他方法不能连接的物质，如粘接薄膜、纤维、小颗粒等。
应力分布面广，比采用机械连接易得到更轻、更牢固的组件，如可以采用夹心板（由蜂窝芯和薄的铝或镁）制造飞机的机翼、尾翼和机身，可以减轻飞机的重量、降低疲劳破坏的可能性。
通过交叉粘接能使各向异性材料的强度、重量比及尺寸稳定性得到改善，如木材本身不钧一且对水敏感，经交叉粘接后可变成不翘曲且耐水的层压板。
生物基精细化工政策
生物基精细化工政策的发展与展望
随着科技的进步和环保意识的提高，生物基精细化工产业已成为全球关注的焦点。
为了推动我国生物基精细化工产业的健康发展，政府制定了一系列相关政策。
一、政策背景
生物基精细化工是指以生物质资源为原料，通过生物技术和化学技术相结合的方式，生产高附加值、高性能的精细化学品。
这一领域的发展不仅可以缓解石油资源的压力，还可以降低环境污染，实现绿色可持续发展。
二、政策内容
1. 科技支持政策：国家鼓励科研机构和企业进行生物基精细化工的研发，提供资金支持和技术指导，推动科技创新。
2. 产业引导政策：政府通过调整产业结构，优化资源配置，引导和支持生物基精细化工产业的发展。
3. 环保监管政策：对生物基精细化工产品的生产和使用进行严格的环保监管，确保其在整个生命周期中的环境友好性。
4. 市场推广政策：政府通过各种方式推广生物基精细化工产品，提高其市场接受度。
三、政策效果
在政策的推动下，我国生物基精细化工产业取得了显著的成果。
许多科研项目取得突破，一批优秀的生物基精细化工企业崭露头角，产品的市场占有率逐年提升。
四、未来展望
随着全球对环保要求的不断提高，生物基精细化工产业将迎来更大的发展机遇。
我国政府将继续完善相关政策，进一步推动生物基精细化工产业的技术创新和市场拓展，使其成为我国经济发展的新动力。
总结，生物基精细化工是实现绿色可持续发展的重要途径，而政策的支持和引导则是推动其发展的重要保障。
我们期待在政策的引领下，我国的生物基精细化工产业能够取得更大的突破，为我国的经济社会发展做出更大的贡献。
基础生物化学第8-9章精品PPT课件
第一节蛋白质降解
• 蛋白酶种类
肽酶、蛋白酶（内肽酶）
蛋白酶种类及酶切位点
胰蛋白酶：Lys- 、 Arg-羧基形成的肽键 糜蛋白酶：Phe\Tyr\Trp等氨基酸羧基形成的肽键 弹性蛋白酶：Val\Leu\Ser\Ala等各种脂肪族氨基酸形成
的肽键
肽酶种类
氨肽酶 羧肽酶 二肽酶
方式，也是机体合成非必需氨基酸的重要途径
。通过此种方式并未产生游离的氨。
氨基酸
磷酸吡哆醛 转氨酶
谷氨酸
α-酮酸
磷酸吡哆胺
α-酮戊二酸
氧化脱氨基
谷氨酸脱氢酶
非氧化脱氨基
• 脱水脱氨基 • 还原脱氨基 • 水解脱氨基 • 脱硫氢基脱氨基 • 直接脱氨基
脱水脱氨基
Байду номын сангаас
还原脱氨基
水解脱氨基
脱硫氢基脱氨基
食物蛋白质
组织
分解
蛋白质
合成
体内合成氨基酸 (非必需氨基酸)
氨基酸 代谢库
尿素 氨
α-酮酸
酮体 氧化供能
糖
代谢转变
其它含氮化合物 (嘌呤、嘧啶等)
胺类
1、脱氨基
• 转氨基作用 • 脱氨基作用
氧化脱氨基 非氧化脱氨基 联合脱氨基
• 脱酰氨基作用
（谷氨酰胺酶、天冬酰胺酶）
转氨基作用
• 在转氨酶(transaminase)的作用下，某一 氨基酸去掉α-氨基生成相应的α-酮酸，而 另一种α-酮酸得到此氨基生成相应的氨基 酸的过程。
直接脱氨基
氨基酸酶
羧酸
联合脱氨基
1. 定义
• 两种脱氨基方式的联合作用，使氨基酸脱下α-氨基生成 α-酮酸的过程。联合脱氨基作用可在大多数组织细胞中 进行，是体内主要的脱氨基的方式。
膜分离技术(精细化学品分离提纯技术)
187.5 127.0 54.2 5.8
分离系数
106 36 7.2 3.2
可见：要实现有效分离，必须选择一个能优先溶解一种溶 质而排斥所有其他溶质的膜溶剂。
2.滴内化学反应型 （膜相中不含流动载体）
定义：若在溶质的接受相内添加与溶质能发生化学反应的 试剂，通过化学反应来促进溶质迁移的方 法叫滴内化学 反应型液膜法
8.2 渗析技术
渗析又叫透析。它是通过半透膜实现分离的。
半透膜：只允许某些分子透过（如水），而不允许另一些物 质（如生物大分子）透过的透气性薄膜。如：膀胱，肠膜。
渗析原理：渗析是使用具有一定孔径的半透膜，将待渗析的 样品与水（或低盐缓冲溶液）隔开。样品中的盐和分子直 径小于膜孔径的较小分子可以透过膜进入水一侧，而另一 侧的水也会透过膜进入样品液一侧。经过一段时间达到渗 透平衡后， 样品中盐的浓度和能透过膜的小分子的浓度 下降。此时可将水换成新鲜水，再进行第二次透析。经过 多次操作，样品中的盐和小分子物质基本上被除尽，而只 留下分子直径比膜孔径大无法穿过膜的物质在样品液中， 从而达到了分离的目的。
• 膜萃取（是膜技术与萃取过程相结合的新型膜分离技术，又称固定
膜界面萃取。膜萃取过程中，萃取剂与料液分别在膜两侧流动，传质 过程是在分隔两液相的微孔膜表面进行的，没有相分散行为发生。）
• 膜分相（利用多孔固体膜表面与乳浊液中两相的物化作用不同，其
中一相优先吸附在膜表面上，形成纯的液相层，在膜两侧极小压差作 用下，此相优先通过分相膜的孔，从而达到两相分离的目的。）
8.4 其他膜分离过程
• 膜蒸馏（在疏水性多孔膜的一侧与高温原料水溶液相接即暖层，而
在膜的另一侧则与低温冷壁相邻即冷层。正是借助这种相当于暖层与 冷层之间温度差的蒸气压差，促使暖侧产生的水蒸气通过膜的细孔， 再经扩散到冷侧的冷壁表面被凝缩下来，而液相水溶液由于多孔膜的 疏水作用无法透过膜被留在暖侧，从而达到与气相水分离的目的。）
生物质精细化学品
生物质精细化学品近年来，化石资源日趋紧张、生态环境日益恶化的现实制约着现代工业化经济进程。
通过开发新的化学、生物方法，以可再生生物资源为基础原料生产化学品、材料与能源的新型工业模式--生物炼制产业，成为可持续的化学工业和能源经济转变的重要手段。
一、生物质精细化学品应用越来越广泛生物基化学品泛指以生物质为原料，通过生物或化学方法生产的化学品，是该中心的重点研究方向之一。
利用生物质资源，发展生物质化工产业，成为化学工业可持续发展的必然趋势。
目前生物质化工在全球刚刚起步，世界各国都很重视该产业的发展。
化学工业是21世纪全球最大的制造行业之一。
目前包括石化、能源、冶金和水泥在内的重化工工业是美国、日本和欧洲发达国家最主要的盈利或创汇的工业，仍将高速发展20年左右。
重化工工业的发展，使全球化学工业面临越来越大的资源和环境压力，化解这些压力，生物质化工无疑成为未来发展方向。
后化石经济时代的物质生产必须依赖生物质来替代化石资源。
美国已提出2020年50%的有机化学品和材料将产自生物质原料。
开发生物质化工平台技术，促进生物质的有效利用，成为资源综合利用领域的研发热点。
据介绍，生物质化工平台技术一般包含生物质酸/酶水解生成可发酵糖技术；将可发酵糖转化为C1-C6平台化合物的生物转化技术；再把C1-C6平台化合物转化成现代化工技术和产品工程的工业成熟技术。
目前生物质化工原料主要有淀粉质原料、糖蜜类原料和木质纤维素原料等。
生物质精细化学品由于具有生产过程环境友好和产品可降解等特性，正得到越来越广泛的应用。
生物质原料精细化学品经过20余年的培育和发展，目前正逐步形成产业集群。
生物资源为原料制备的精细化学品种类繁多，在世界范围受到关注、可规模生产的主要有糖基生物质精细化学品、淀粉类精细化学品等，纤维素/半纤维素精细化学品、木质素精细化学品和油脂类精细化学品等的发展也很快。
1 变性淀粉淀粉是多糖家族中产量最大的一种，由其制备的各种助剂广泛应用于造纸、纺织、食品、饲料、医药、日化、石油化工等行业。
精细化学品合成PPT课件
表面活性剂合成
阴离子表面活性剂
如肥皂、十二烷基硫酸钠等，具有良好的去污和 发泡性能。
阳离子表面活性剂
如季铵盐类，具有杀菌、抗静电等作用，常用于 纺织、皮革等领域。
非离子表面活性剂
如聚氧乙烯醚类，具有低毒、低刺激性等特点， 常用于食品、化妆品等领域。
高分子材料合成
合成橡胶
如丁苯橡胶、聚氨酯橡胶等，广泛应用于轮 胎、减震材料等领域。
严格控制操作条件
如温度、压力、流量等，确保在安全范围内进行操作。
定期检查设备
确保设备无故障，处于良好状态，防止因设备问题引发事故。
事故应急处理
制定应急预案
针对可能发生的事故，制定相应的应急预案，包括应 急救援措施、人员疏散等。
配备应急器材
如灭火器、急救箱等，确保在事故发生时能够及时处 理。
进行应急演练
道，常用于食品、化妆品等领域。
药物中间体合成
抗生素中间体
如青霉素侧链、头孢菌素侧链等，是合成抗生素的重要原料。
解热镇痛药中间体
如布洛芬、对乙酰氨基酚的中间体等，可用于制备解热镇痛药。
抗肿瘤药物中间体
如紫杉醇、长春碱等中间体，可用于制备抗肿瘤药物。
03
精细化学品合成中的安全问题
化学品的危险性
01
研究者们正在开发能够利用可再生资源、降低能源消耗和 减少环境污染的合成方法，例如生物基合成、光合成的绿 色合成方法。
绿色溶剂和催化剂
使用环境友好的溶剂和催化剂是实现绿色合成的重要手段， 例如离子液体、水、生物质等。
未来发展方向与挑战
1 2 3
新的理论和方法
随着计算化学和理论化学的不断发展，未来的精 细化学品合成将更加依赖于理论指导和方法创新。
生物基化学品的合成与应用
生物基化学品的合成与应用在当今社会，随着对可持续发展的追求和对环境保护的重视，生物基化学品逐渐成为化学领域的研究热点。
生物基化学品是指利用生物质为原料，通过化学、生物或物理方法合成的化学品。
这些化学品在各个领域都有着广泛的应用，为解决能源危机、环境问题以及推动经济的可持续发展提供了新的途径。
生物质作为生物基化学品的原料来源，具有丰富性和可再生性的特点。
常见的生物质包括植物、农作物废弃物、木材以及微生物等。
与传统的化石资源相比，生物质的利用不仅能够减少对有限的化石燃料的依赖，还能够降低温室气体的排放，对缓解全球气候变化具有重要意义。
生物基化学品的合成方法多种多样，其中生物发酵和化学转化是两种主要的途径。
生物发酵是利用微生物的代谢过程将生物质转化为目标化学品。
例如，通过微生物发酵可以生产乙醇、丁醇等醇类物质，以及乳酸、琥珀酸等有机酸。
这种方法具有条件温和、选择性高的优点，但也存在着发酵周期长、产物浓度低等问题。
化学转化则是通过化学反应将生物质转化为化学品。
常见的化学转化方法包括水解、加氢、氧化等。
以纤维素为例，通过水解反应可以将其转化为葡萄糖，进一步通过化学催化可以合成一系列的化学品，如 5-羟甲基糠醛、乙酰丙酸等。
化学转化方法通常具有反应速度快、产物收率高的优点，但往往需要较高的反应温度和压力，并且可能需要使用催化剂。
在生物基化学品的众多应用中，生物塑料是一个重要的领域。
传统的塑料大多来源于石油，不仅难以降解，造成严重的环境污染，而且其生产过程消耗大量的能源。
而生物基塑料，如聚乳酸（PLA）、聚羟基脂肪酸酯（PHA）等，具有良好的可降解性和生物相容性。
它们可以在自然环境中较快地分解，减少塑料垃圾的堆积。
此外，生物基塑料在性能上与传统塑料相当，甚至在某些方面更具优势，因此在包装、医疗、农业等领域有着广阔的应用前景。
生物基化学品在能源领域也发挥着重要作用。
生物柴油作为一种清洁的可再生能源，是由植物油或动物脂肪与醇类通过酯交换反应制得。
第九章生物质平台精细化学品
9.1.3.4 经热裂解得到的生物产品
| 最接近于产业化的热裂解技术是高温裂解富含木质素 的木质纤维素，其产物可替代酚醛树脂中的酚。
| 酚醛树脂一般用于胶合板、纤维板的生产，也可应用 于建筑工业。
木质纤维素
酚醛树脂
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
9.1.3.5 生物复合材料
| 复合材料在某些方面代替了金属及木材，而生物基材 料有潜力替代复合材料中一种或几种成分，同时维持 或增强复合材料的性能。
举例
| ①糖和淀粉生产企业，利用植物原料，如糖用甜菜、 甘蔗、土豆、小麦和玉米等生产糖、葡萄糖、淀粉和 糖蜜等碳水化合物。
| ②油和脂肪加工企业：利用植物原料，如油菜子、大 豆、棕榈油、椰子等生产多种油脂化学中间体，如甘 油三酯、脂肪酸、脂肪醇以及甘油等。
| ③木材加工企业。尤其是纤维素和造纸工业，利用木 材生产纤维素、纤维素衍生物和木质素。
| 但由于各地石油资源的发现和石油炼制技术的发 展，到20世纪60年代，几乎所有的生物基产品都 已经被更经济的石油基产品所取代。
| 随着两次石油危机的发生以及越来越严重的环境 污染问题，尤其是全球环境变化所带来的严重后 果，催生了重新利用可再生生物质资源的研究热 潮。通过利用广泛的生物质资源将有效地避免化 石资源的短缺对世界经济的制约以及化石资源的 工业化利用所造成的严重污染，从而实现世界经 济的可持续发展。
第二个挑战是培养基成本 第三个挑战是副产物(co—products)的产量 第四个挑战是微生物能适应的pH值范围很窄
9.3.3 丁二酸的催化转化
| 丁二酸可以转化成许多日用化学品和精细化学品，主 要包括l，4—丁二醇(1，4-butanediol，BDO)、四氢 呋喃(tetrahydrofuran，THF)及γ-丁内酯(γbutyrolactone，GBL)等，这些产品可以通过催化加氢 制备，其方法与马来酸酐催化加氢类似。另一种潜在 的精细化学品是N-甲基吡咯烷酮(Nmethylpyrrolidinone，NMP)，可以由丁二酸二铵 (diammonium succinate，DAS)生产。
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β-胡萝卜素
有机合成：ROCHE、BASF，反式；wittig 反应，PPh3O不能回收； DSM发酵：反式；藻类、棕榈油中含大量顺式构型和α-胡萝卜素。
第八章生物基精细化学品
（4）植物雌激素（phytoestrogens）
染料木黄酮
异黄酮苷
每千克大豆蛋白含~40mg植物雌激素，主要是异黄酮类物 质—染料木黄酮和异黄酮苷。
第八章 生物基精细化学品
1. 大豆和玉米加工过程
2. 大豆和玉米基植物化学品
（1）植物甾醇 （2）软磷脂 （3）类胡萝卜素 （4）植物雌激素 （5）皂素 （6）蛋白酶抑制剂 （7）生育酚
3.来源于其他生物质资源的精细化学品
第八章生物基精细化学品
（1）植物甾醇（phytosterols）
谷甾醇（大豆，60%）
第八章生物基精细化学品
（2）软磷脂（lecithin）
软磷脂也称为磷脂酰胆碱。 在大豆油加工过程中，通过脱胶过程中粗豆油中分离得到。 软磷脂可用作乳化剂。 参与细胞膜的活动、脂肪运输、类胆碱的神经传递等，也可降
低血浆中胆固醇含量，并提供充足的能提高感知能力的胆碱。
第八章生物基精细化学品
（3）类胡萝卜素（carotenoids）
可降低乳腺癌和前列腺癌的发病率，染料木黄酮还可以降低 有害胆固醇的水平。
第八章生物基精细化学品
异黄酮作用
改善肤质、缓解更年期不适： 抗衰老： 改善经期不适： 预防骨质疏松： 预防心血管疾病： 预防乳腺癌： 改善产后精神障碍 提高性生活质量。
第八章生物基精细化学品
（5）皂素（saponins）
第八章生物基精细化学品
皂素作用
皂素占大豆总质量的~6%。 与胆固醇结合，防止胆固醇在血液中的再吸附。 抑制脂肪在内脏中的堆积，控制肥胖。 与胆酸紧密结合，降低结肠癌的发病率。 清除肠道内的毒素和硬化物质。
……
第八章生物基精细化学品
（六）蛋白酶抑制剂（protease inhibitors）
蛋白酶抑制剂占大豆蛋白总量的~6%，也存在玉米、水稻 等其他农作物中。
麸质粗粉
Hale Waihona Puke 胚芽麸质饲料玉米油
胚芽粗粉
第八章生物基精细化学品
大豆加工工艺
首先将大豆蛋白从油脂中分离。 从大豆蛋白质中可分离异黄酮、皂素、蛋白酶抑制剂等植物化学品。 粗豆油纯化过程可以得到植物化学品：脱胶—软磷脂，黏土脱色—叶绿 色，水蒸气蒸馏脱臭——甾醇和生育酚，精制—脂肪酸。
第八章生物基精细化学品
（25%），α-生育酚（12%）和β-生育酚（1%）。 玉米中主要是γ-生育酚和α-生育酚，每千克玉米油中~500-
1000mg 生育酚。 天然的维生素E是d- α-生育酚，合成维生素E是dl- α-生育酚。 ……
小麦胚芽
第八章生物基精细化学品
生育酚的结构式
维生素E（α-生育酚）
第八章生物基精细化学品
Bowman-Birk Inhibitor （BBI），相对分子量8000的多肽， 是有效的胰凝乳蛋白酶和胰岛素抑制剂；还可以用于辐射 保护药物。
α-淀粉酶抑制剂。 ……
第八章生物基精细化学品白芸豆
（七）生育酚（tocopherols）
天然抗氧化剂。 可从大豆油脱臭馏出物中分离得到。 大豆中含有的主要是γ-生育酚（62%），其次为δ-生育酚
叶黄素
Β-胡萝卜素 Β-玉米黄质素
第八章生物基精细化学品
黄体素 玉米黄素
类胡萝卜素作用
玉米中的色素主要是胡萝卜素和叶黄素，每千克玉米含2080mg。
类胡萝卜素是动物中维生素A的最直接来源，但叶黄素只起 色素作用，不是维生素A的前体；叶黄素可用于治疗眼科疾 病—斑疹恶化。
多烯结构，对光、热和空气不稳定，可用作抗氧化剂。
第八章 生物基精细化学品
1. 大豆和玉米加工过程 2. 大豆和玉米基植物化学品 3.来源于其他生物质资源的精细化学品
第八章生物基精细化学品
Product of Biorefinery
高值产品
生物基材料 + 植物化学品（phytochemicals）+ 高附加值发酵产品
第八章生物基精细化学品
玉米湿磨工艺
菜油甾醇（大豆，20%）
Stigmasterol甾醇（大豆，20%）
第八章生物基精细化学品
胆固醇（cholesterol ）
胆固醇是动物组织细胞所不可缺少的重要物质，它不仅参 与形成细胞膜，而且是合成胆汁酸，维生素D以及甾体激素 的原料。
分为高密度胆固醇和低密度胆固醇，前者对心血管有保护 作用，通常称之为“好胆固醇”，后者偏高，冠心病的危 险性就会增加，通常称之为“坏胆固醇”。血液中胆固醇 正常含量每单位在140-199毫克之间。
维生素E（α-生育酚）立体异构体的生物活性
第八章生物基精细化学品
天然维生素E
天然维生素E从天然植物油提取，对人体无副作用，可以长期服用。 合成VE是以石油化工副产物为原料制成，有化工中间产物（主环），
对人体健康存在潜在威胁，不适宜长期服用。 而且天然维E具有较高的生物活性，是合成维生素E的2倍，所以更容易
被人体吸收利用，其生物利用度为合成维生素E的2-8倍。 天然维生素E的抗氧化和抗衰老性能指标都数十倍于合成维生素E。 在欧美发达国家，天然维生素E几乎全部被用于人类保健品和药品生产，
而合成维生素E被逐渐禁止应用于人体食用，而只用于饲料加。
第八章生物基精细化学品
Synthesis of Vitamin E
第八章生物基精细化学品
植物甾醇的作用
自然界中胆固醇主要存在于动物性食物之中，植物中没有胆 固醇，但存在结构上与胆固醇十分相似的物质——植物甾醇。
植物甾醇无致动脉粥样硬化的作用，在肠粘膜，植物甾醇 （特别是谷甾醇）可以竞争性抑制胆固醇的吸收。
甾醇通过微生物发酵可以转化为重要的其他甾体：4-雄甾烯3,17-二、1,4-雄甾二烯3,17-二酮、睾丸激素等。
第八章生物基精细化学品
控制胆固醇（cholesterol ）
成年美国人25%胆固醇偏高。 高胆固醇食物：猪脑、动物内脏、蛋黄、鱿鱼、贝壳类、
奶油、黄油、羊肉、猪油、牛油等动物油脂中含有较多胆 固醇。而且，这些油脂中的饱和脂肪酸还可以促进肝脏合 成更多的胆固醇。 合理控制胆固醇饮食：多吃鱼、富含纤维食物、大豆制品， 摄入足量的维生素C和少吃高脂类食品。