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。
生物基化学品的合成与应用研究
生物基化学品的合成与应用研究在当今世界，随着对可持续发展和环境保护的日益重视，生物基化学品作为一种新型的绿色替代品，正逐渐引起人们的广泛关注。
生物基化学品是指利用生物质资源（如植物、微生物等）通过化学或生物转化过程合成的化学品。
与传统的基于化石燃料的化学品相比，生物基化学品具有可再生、低碳排放、环境友好等诸多优点，对于缓解能源危机、减少环境污染、实现化学工业的可持续发展具有重要意义。
生物基化学品的合成方法多种多样，其中最常见的包括生物发酵、生物催化和化学转化等。
生物发酵是利用微生物（如细菌、酵母等）在特定的条件下将生物质原料转化为目标化学品的过程。
例如，乙醇就是通过微生物发酵葡萄糖或淀粉等生物质原料生产的一种重要的生物基化学品。
乙醇不仅可以作为燃料，还可以用于合成其他化学品，如乙醛、乙酸乙酯等。
生物催化则是利用酶或微生物细胞作为催化剂，将生物质原料转化为目标化学品。
酶具有高效、专一的催化特性，能够在温和的条件下实现复杂的化学反应。
例如，利用脂肪酶催化油脂的水解和酯化反应，可以生产生物柴油等生物基化学品。
化学转化是通过化学方法将生物质原料转化为目标化学品。
例如，通过酸催化水解纤维素可以得到葡萄糖，进而通过化学合成可以生产乙二醇等化学品。
在生物基化学品的合成过程中，选择合适的生物质原料是至关重要的。
常见的生物质原料包括木质纤维素、淀粉、油脂、糖类等。
木质纤维素是地球上最丰富的生物质资源之一，主要由纤维素、半纤维素和木质素组成。
然而，由于木质纤维素的结构复杂，其转化利用存在一定的难度。
目前，研究人员正在致力于开发高效的预处理技术和催化体系，以提高木质纤维素的转化效率。
淀粉和糖类是较容易转化的生物质原料，可以通过发酵或化学转化等方法生产多种生物基化学品，如乙醇、乳酸、丁二酸等。
油脂则可以通过酯交换反应生产生物柴油，或者通过化学改性生产润滑油、表面活性剂等化学品。
生物基化学品的应用领域非常广泛。
在能源领域，生物柴油、生物乙醇等生物基燃料可以替代传统的石油燃料，减少温室气体排放，缓解能源危机。
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。
精细化学品化学教学大纲
《精细化学品化学》课程教学大纲课程名称: 精细化学品化学Fine Chemical一、课程内容理论部分:（一）绪论1.精细化学品与精细化工的概念2. 精细化学品与精细化工3. 精细化学品分类4. 精细化学品的生产特点及发展趋势（二）表面活性剂1. 表面活性剂简介2. 表面活性剂的作用原理3. 表面活性剂的功能与应用4. 常见表面活性剂简介（三）日用化学品1.护肤用化妆品2.美容用化妆品3.洗涤用化学品（四）食品添加剂1. 概述2. 食用色素3. 防腐剂4. 抗氧化剂5. 其它食品添加剂（五）香精与香料1.概述2.天然香料3.合成香料4.香精（六）染料与颜料1.概述2.染料3.功能染料4.有机颜料5.荧光增白剂（七）石油用化学品1. 概述2. 燃料油用添加剂3.开采石油用添加剂实验部分:实验一雪花膏的制备实验二十二烷基苯磺酸钠洗衣粉的制备二、大纲说明（一）课程的性质和任务《精细化学品化学》是应用化学专业本科生的选修课。
系统阐述各类精细化学品的定义, 分类, 制备方法, 构效关系等理论和方法的一门学科, 涉及有机合成, 无机材料, 分析分离技术, 物理化学, 生物学, 材料学等诸多学科专业, 具备学科的交叉及目标产品的商品化两大特征。
通过《精细化学品化学》这门课程的学习, 使学生基本掌握精细化工的范畴, 特点, 发展方向；了解部分常见精细化学品的分类、化学结构、合成化学、应用性能及范围；了解现代精细化工领域中所采用的新技术。
这门课程有助于学生学习和积累从事精细化工科研工作所需的知识和技能, 有助于培养学生综合运用知识、灵活解决实际问题的能力。
培养了能够从事精细化工教学、科研、生产应用等方面工作的专业人才。
（二）课程教学的基本要求通过本课程的教学工作, 使学生对精细化学工业的基本面貌、范畴、各系列主要产品、基本原理、性能、应用和发展趋势有一个比较全面的了解和掌握。
重点掌握典型的表面活性剂、化妆品、洗涤用品、香料香精、染料颜料、石油油田化学品的性质特点和制备工艺。
高中化学人教版(2019)必修第二册第八章第二节化学品的合理使用
增大剂量等。
问题2:抗酸药的药理作用是什么?胃酸过多的病人是否可以任意服用抗酸药?
提示:抗酸药治疗的主要机理是碱、盐与胃中多余胃酸(盐酸)反应,即中和过
多的胃酸;不可以任意服用,例如胃溃疡较重的病人不宜服用能产生CO2的抗酸
药,否则易导致胃穿孔。
解析:雨天追肥,化肥易随雨水流失;大量施用化肥,会造成土壤、水的污
染;固氮是把游离态的氮转化为化合态的氮,有些植物如豆科植物,可直
接在空气中进行固氮,而其他大部分植物不行;尿素进入水体会导致水体
富营养化,最终使水质恶化,形成“水华”现象。
化学
2.下列关于DDT的说法不正确的是(
B )
A.DDT能杀死有益的生物
(2)新型农药:有机氯农药、有机磷农药、氨基甲酸酯和拟除虫菊酯类农药等
高效、低毒、低残留 的有机合成农药。
化学
(3)施用农药对环境的影响
①破坏害虫与天敌之间的生态平衡;
②造成土壤和作物的农药残留超标;
③对大气、地表水和地下水的污染。
微点拨:施用化肥和农药是保障农作物增产、减少农作物损失的重要措施。
化学
探究2
了解常用药
问题3:阿司匹林的结构简式是什么?据其结构预测服用阿司匹林要注意什么
问题?
提示:阿司匹林结构简式为
;因为阿司匹林结构中含有羧基和酯基,
在使用时要注意不要和显酸性或碱性的药品同服,否则会降低疗效。
化学
问题 4:写出用水杨酸(
)与乙酸酐(
)合成阿司匹林的
化学方程式。
提示:
+
+
。
化学
普遍施用,但有机磷农药毒性强,施用不当易使人中毒。下面是两种有机磷
高一化学人教版必修第二册第八章 第二节 化学品的合理使用课件
(4)一般药物的用量,是经过严格的科学研究和大量的临床实验确定的。( )
(5)使用食品添加剂与提倡“绿色食品”相违背。
()
(6)含有食品添加剂的食品尽量少食用,以防中毒。
()
提示:(1)× (2)√ (3)× (4)√ (5)× (6)×
课堂合作探究
探究任务一 化肥、农药的合理施用及合理用药 【实验情境】 农业生产中如何使用农药和化肥?药物种类很多,如何合理用药?
②制备
【想一想】阿司匹林的制备属于什么反应类型? 提示:取代反应。
(3)不能滥用药物 大部分药物都有_毒__副__作用,应在医生指导下使用,不可滥用,滥用药物主要是 指非法获得及使用_受__管__制__药物、无医生处方长期服用_安__眠__药__或_镇__静__剂__、运 动员服用_兴__奋__剂__、服用_毒__品__等。
【情境·思考】 有人说,西药是人工合成药,有毒,不能随便吃;中药是天然的,无毒,多吃少吃 都没关系。你认为对吗? 提示:不管是中药还是西药,合成的还是天然的,都有毒。俗话说“是药三分毒”, 总之,要对症下药,按量服用,不可滥用。
学习任务二 安全使用食品添加剂 任务驱动: 在现代食品工业中,食品添加剂的使用满足了人们对食品多样性的需求,保证 了市场供应。你了解食品添加剂吗?
【解析】选C。冰毒是毒品,庆大霉素是药品,故A错误;海洛因是毒品,黄连霉素 是药品,故B错误;大麻、摇头丸都是毒品,故C正确;黄曲霉素有毒,但不是毒品,吗 啡是毒品,故D错误。
探究任务二 安全使用食品添加剂 【实验情境】 对于食品添加剂,有没有必要“谈虎色变”?是否需要“零容忍”?
【问题探究】 1.着色剂的作用有哪些?如何分类? 提示:着色剂是为了美化食品外观,使食品色泽更诱人;按来源分为食用天然色素 和食用合成色素。
第八章生物基精细化学品
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。
精细化学品化学
第1章 绪论
3.3 有机氟有机硅材料 氟树脂以其优异的耐温性、绝缘性、耐摩擦性、化学稳定性及润滑 性，正在成为现代化工业中许多关键技术不可缺少的材料。氟橡胶的耐 热、耐油、耐溶剂、耐强氧化剂等特性，以及良好的机械性能，使之在 军工、航天航空、汽车、石化等许多领域享有重要地位。 有机硅包括各种基团的硅油、硅橡胶、硅树脂和含硅低分子化合物。 它们有很好的耐高低温性能、电绝缘性，特别是介电性能不随温度变化 而剧烈变化；介电常数不随频率升高而增加；耐电弧、耐漏电、耐臭氧、 耐辐射、耐候、耐燃，是一种不可多得的材料。 3.4 膜的应用及制备 膜是一种二维材料，厚度在纳米到微米范围，但其性能优异，应用 广泛，备受关注。膜技术是当代新型高效分离技术，与传统技术相比， 具有高效、节能、易于控制、操作方便、便于放大等优势，用于各种领 域，形成了新兴的高技术产业。专家甚至把膜分离技术与设备的发展称 为“第三次工业革命”。反渗透、超滤、微滤和电渗析等是膜分离的主 要方法和手段。一些全新的膜过程，如膜蒸馏、膜萃取、膜反应、亲和 膜分离等，吸取了膜分离和传统分离方法的优点，是膜技术发展的主要 方向。纳米技术也为膜技术的发展推波助流。
09:08
第1章 绪论
3、 21 世纪高速发展的精细化工领域
3.1 生物化工 生物技术的发展重点在于生物催化工业化，使其成为切实的生产力。 生物催化转化条件温和、选择性高、催化剂制造成本低。生物催化的核 心是以酶为催化剂。酶催化反应速度比非酶催化一般要快106~1012 倍， 而催化剂用量仅为传统催化剂的0.001%~1%。酶催化一般在20~40℃、 常压、pH 5~8 的条件下进行，如此温和的条件使得传统催化易发生的分 解、异构、消旋和重排等副反应大为减少。酶除极少数化学反应不能催 化外，几乎能催化各种类型的化学反应，所以生物化工将会给化学工业 带来一次技术革命。 3.2 燃料清洁化与替代产品 目前，燃料的清洁化和替代品开发和研究主要集中在以下几个方面： ①采用电控直喷式汽油发动机和高性能三效催化转化器结合，大大降低 污染物排放。②发展加氢、萃取、吸附、催化、络合、生物等脱硫技术， 改善油品质量, 以保证汽车尾气三效转化器的活性，防止催化剂中毒。③ 采用甲醇、乙醇、二甲醚、合成油、生物柴油、烷基化油等替代产品补 充能源，逐步向氢燃料电池、太阳能方向迈进。
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
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。
第11章环境影响减缓对策和措施
第11章环境影响减缓对策和措施区域的开发建设势必会对区域内及其周边资源、环境产生一定的影响，因此在规划编制阶段应从宏观战略以及具体环境减缓措施两个方面提出环境保护要求，以预防环境问题的发生，使区域开发对环境的影响减小至最小，这也是规划环评所提倡的早期介入原则和预防原则的体现。
11.1环境保护对策和减缓措施建议11.1.1大气环境保护措施（1）采用集中供热，提高清洁能源利用率①采取措施，大力推广集中供热和清洁能源的使用，按期或早期完成园区规划远期集中供热率100%,燃气普及率100%的规划目标。
②在供热管网覆盖范围以外的锅炉、工业炉窑，推广使用天然气或电能等清洁能源；在金属加工等加工行业推广电窑炉。
③园区内禁止入驻燃煤锅炉、燃煤工业炉窑、煤气发生炉企业。
④鼓励利用公共建筑及工业园区屋顶等区域，推广应用分布式光伏发电系统;⑤积极推进城乡结合区天然气管网建设，实现取暖清洁化。
⑥在热力管网覆盖不到的地方，积极推广电供暖。
根据经济承受能力，推广使用蓄热式电锅炉、碳晶、发热电缆、电热膜、空气源热泵等电采暖设施，取代燃煤取暖。
⑦严格控制新增燃煤项目建设。
全面淘汰环保工艺简易、治污效果差的单一重力沉降室、旋风除尘器、多管除尘器、水膜除尘器、生物除尘等除尘设施，水洗法、简易碱法、简易氨法、生物脱硫等脱硫设施，湿法脱硝、微生物法等脱硝设施。
（2）优化调整能源消费结构强化锅炉整治，实行超低排放、低氮改造，降低二氧化硫、氮氧化物的排放量。
推进能源结构优化，加大非石化能源利用率，鼓励各工业企业使用天然气等清洁能源。
（3）强化大气污染物排污许可管理及时完成排污许可证审核发放工作，严格按照排污许可要求，对排污单位开展执法检查，禁止排污单位通过偷排、篡改或者伪造监测数据、以逃避现场检查为目的进行临时停产、非紧急情况下开户应急排放通道、不正常运行大气污染防治设施等方式，逃避监管，违规超标排放大气污染物。
（4）强化工业企业污染治理•加快产业结构调整，严格按照国家《产业结构调整指导目录（2019年本）等相关政策要求，不断优化产业布局，推进产业升级，从严控制重点行业高排放、高污染项目。
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。
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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。
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。
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。
（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。
龙脑烯醛
Bayer-Villiger氧化
如果用间氯过氧苯甲酸 或[Ti]/H2o2则主要产物为环氧化物
（4）生物碱
吗啡和可待因
吗啡最古老的生物碱，1805年德国药剂师从鸦片（太阳晒干 的罂粟乳胶（含吗啡20%））中分离出来。
两条合法的吗啡合成工艺
吗啡衍生物
（5）类固醇（steroid）
……
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 （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~5001000mg 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。 ……
（3）类胡萝卜素（carotenoids）
Β-胡萝卜素
Β-玉米黄质素
黄体素 叶黄素 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。 多烯结构，对光、热和空气不稳定，可用作抗氧化剂。
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。
……
（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；还可以用于辐射 保护药物。 α-淀粉酶抑制剂。
99.7%ee
（七）抗疟疾特效药—青蒿素
（八）抗禽流感药—达菲
物达菲的手性制造
抗禽流感药物（Tamiflu，商品名：达菲）
路线一：
八角
提取
莽草酸
化学合成
达菲
含量少，提取分离成本高
路线二： 微生物合成 化学合成
葡萄糖
莽草酸
达菲
可以规模生产，避开原有工艺专利
（九）酵母炼制精细化学品
生物反应
生物分离
Synthesis of Vitamin E
TMHQ
Lewis Acid, ZnCl2
IPL
(1)2,3,5-三甲基氢醌（TMHQ)的 合成
CH3 CH3 CH3
CH3
CH3
O2N
CH3 NO2
H2SO4
HO3S CH3 CH3 CH3
KNO3, H2SO4 HO3S
CH3 CH3 O
Sn, HCl
小麦胚芽
生育酚的结构式
维生素E（α-生育酚）
维生素E（α-生育酚）立体异构体的生物活性
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。
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。
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
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
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
玉米湿磨工艺
麸质粗粉 胚芽 麸质饲料
玉米油 胚芽粗粉
大豆加工工艺
O
OH
Al(i-OPr)3 MAA
脱氢橙花叔醇COL
法尼基丙酮FA
O
THF, Mg Pd-C, H2
Cl
植物酮PA
OH
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
产物精炼副产物—生物基精细化学品
植物油炼制过程中的植物甾醇、软磷脂、生育酚等。 制糖过程中的 甜菜碱、果胶和棉子糖。 从金鸡纳树皮中提取奎宁过程中的奎宁酸。
Na， NH3 甲基庚烯酮 脱氢芳樟醇
OH
(2)异植物醇（IPL）的合成 (Roche,BASF,西南化工研究院）
O
H2 Lindlar catalyst
OH
Al(i-OPr)3
OH
MAA 香叶基丙酮 GA
脱氢芳樟醇
芳樟醇FOL
Cl
OH
Al(i-OPr)3 MAA
THF,Mg 脱氢橙花叔醇COL
(2)异植物醇（IPL）的合成 (Roche,BASF,西南化工研究院）
其他名称：甾类化合物 定义：环戊烷多氢菲的衍生物。
种类繁多，包括固醇类、心糖苷配基、胆汁酸、肾上腺皮 质素、维生素D、性激素以及致癌烃类等。
人工合成的类固醇药物如抗炎剂（氢化泼尼松、地塞米
松），促进蛋白质合成的类固醇药物和口服避孕药等。
类固醇
（六）手性合成中的应用
L-脯氨酸、生物碱在aldol、michael addition 、催化氧 化等反应中的应用。
HCl.H2N
CH3 NH2 .HCl
Na2Cr2O7, H2SO4
CH3
O CH3 CH3
保险粉 C6H6
TM
(2)异植物醇（IPL）的合成 (Roche,BASF,西南化工研究院）
O OH OH
+ HC
CH
Lindlar catalyst
Al(i-PrO)3 CH3COCH2COOEt
O
HC
CH
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。
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。
龙虾和河虾中的壳聚糖和红色素。
羊毛提炼过程中的羊毛脂、羊毛脂醇和胆固醇。
（1）半合成制备抗癌药物紫杉醇
（2）香草醛
重要的香料，产量14000吨/年；香草豆中提取，但含量仅为1.5-2.0%。 香草豆市场动荡：2004年全球产量1975吨，2005年1275吨，2004年 60$/kg，2003年500$/kg。 挪威Borregaard公司通过化学氧化法从天然木质素合成香草醛，2000 吨/年，1吨树木可炼制4公斤。 两步酶法转化阿魏酸（3）制备香草醛，700$/kg，远高于化学合成的 价格10$/kg。