电子教案与课件:《精细有机合成》(第三版) 第七章 氧化 7.4
电子教案与课件:《精细有机合成》(第三版) 第三章 卤化 第五节
反应器 ➢ 无铁、铝等金属离子 ➢ 搪瓷、搪玻璃、镀银、镀镍
4.反应实例
• 氯化苄的生产
Cl2, >100℃
Cl2, >100℃, hν
Cl2, >100℃, hν
• 饱和烃的取代卤化:CH(4-n)Cln、氯化石蜡
• 烯烃α-氢的取代卤化
小结
芳环侧链α-氢的取代卤化是自由基反应, 应注意反应体系中无铁、铝等金属离子, 以避免芳环上亲电取代反应的发生。
精细有机合成
第3章:卤化
3.5 芳环侧链α-氢的取代卤化
1
反应历程
2
反应动力学
3
反应的主要影响因素
4
反应实例
芳环侧链α-氢的取代卤化
1.反应历程
芳环侧链α-氢的取代卤化
自由基 反应
链引发 链增长 链终止来自反应历程链引发
化学键
加热、光照、引发剂
Cl2 均裂
2Cl •
键能 (kJ/mol) 热裂解温(℃) 光离解波 (nm)
C-C, C-H, H-H
Cl-Cl Br-Br, I-I O-O, N-N, C-N=N-C
325 ~ 430 240 < 200
≥ 600 50 ~ 150
400 ~ 500
过氧化苯甲酰(126kJ/mol)
偶氮二异丁腈(130kJ/mol)
反应历程
链增长 链终止
C6H5CH3 + Cl • C6H5CH2 • + Cl2 C6H5CH3 + Cl •
甲苯侧链氯化时氯化液组成与氯化深度的关系
k2 / k1 ≈10-1 k3 / k2 ≈10-1
3.反应的主要影响因素
精细有机合成技术课程设计介绍课件
反应的优化和 放大
反应的安全性 和环保性
反应的工业化 和应用
反应的案例分 析和实践操作
反应的创新和 改进
反应的挑战和 前景
反应的交叉学 科应用
反应的实验设 计和数据分析
反应的文献检 索和报告撰写
实验操作演示
01
实验目的:掌握 精细有机合成技
术的基本操作
02
实验原理:介绍 精细有机合成技 术的基本原理和
的意见和建议
2
教师评价:教师 对课程设计的评
价和改进建议
3
同行评议:邀请 同行专家对课程 设计进行评议和
改进建议
4
持续改进:根据 反馈和评价,持 续改进课程设计,
提高教学质量
谢谢
提高学生创新 思维能力
培养创新思维
01
激发学生的创新意识,培 养创新精神
02
提高学生的创新实践能力, 培养解决问题的能力
03
培养学生的团队力, 提高自主解决问题的能力
课程设计内容
基本原理讲解
有机合成反应 的基本原理
反应机理和反 应条件
反应的选择性 和反应速率
提高生产效率, 降低生产成本
课程设计目标
掌握基本原理
01
了解精细 有机合成 技术的基 本原理和 概念
02
掌握有机 合成反应 的基本原 理和规律
03
学会设计 和优化有 机合成反 应路线
04
掌握有机 合成实验 的基本操 作技能和 注意事项
提高实践能力
培养学生动手 操作能力
提高学生解决 问题的能力
培养学生团队 协作能力
源转化
材料科学:新 材料研发、材
料合成
食品科学:食 品添加剂、食
精细合成单元反应与工艺第7章羟基化反应
近两年来,我国苯酚生产发展较块。2004年,上海 高桥石油化工公司新建的一套12.4万吨/年装置建成投 产,使我国苯酚总生产能力达到48.3万吨。2005年底, 随着哈尔滨华宇股份有限公司生产装置扩建到7.4万吨/ 年,我国苯酚总生产能力达到54万吨。其中,采用异 丙苯法的生产厂家有4家,总生产能力约为50.9万吨/年, 约占我国苯酚总生产能力的94.26%。
CH2CH2Cl
80~95℃ NaOH
CH2CH2OH
氯化物的水解工艺要点
1.氯化物不溶于水;搅拌和相转移催化剂 2.水解和消除反应的竞争;在发生取代反应时,
水解剂显示亲核性攻击碳原子;在发生消除反 应时,则水解剂取决于碱的性质接近β位氢原 子。因此,在进行取代反应时要求采用亲核性 相对较强的弱碱作水解剂,如Na2CO3;进行消 除反应则要求采用亲核性较弱的强碱,如 NaOH或Ca(OH)2。
NH 2
NaO 3S
H+
酸解
OH
NH 2
J酸
NaO 3S NaO 3S
NH2 SO 3Na
NaO
70 -80%NaOH 180 -270℃
NaO 3S
NH2
HO
H+
SO 3Na
酸解 NaO 3S
NH2 SO 3Na
H酸
OH NH2
HO 3S
γ-酸(6-氨基-4-羟基-萘-2-磺酸)
NH2 HO 3S
NH2
NaO3S
SO3H
23% NaOH 178~182℃ 0.6~0.7MPa,4h
~16% NaOH 228℃
3MPa,10h
OH NH2
NaO3S
SO3H
H酸单钠盐
精细有机合成与设计PPTPPT课件
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目 录
• 引言 • 精细有机合成基础知识 • 有机合成设计原理 • 常见有机合成反应 • 有机合成中的选择性控制 • 有机合成设计实践 • 有机合成中的绿色化学与可持续
发展
01 引言
课程背景
01
精细有机合成是化学领 域的重要分支,涉及复 杂有机化合物的合成和
固相合成
02
通过固相载体将有机分子连接起来,实现连续 化、高效的合成,减少溶剂使用和废物产生。
光化学合成
04
利用光化学反应进行有机合成,具有条件温和、 选择性高等优点,可以用于一些难以通过传统
方法合成的有机分子。
有机合成中的可持续发展策略与实践
优化合成路线
通过优化有机合成的路 线和方法,降低能耗、 减少废物产生,提高合
详细描述
取代反应是有机合成中常见的一类反应,通过将有机物分子中的某一基团替换为 另一基团,以改变有机物的结构。常见的取代反应包括烷烃的取代、芳烃的取代 、卤代烃的取代等。
加成反应
总结词
通过加成的方式将两个或多个有机物 结合在一起,生成新的有机物的反应。
详细描述
加成反应是有机合成中常用的反应类 型,通过将两个或多个有机物分子结 合在一起,生成新的有机物。常见的 加成反应包括烯烃的加成、炔烃的加 成、醛酮的加成等。
类型烷基化产物的选择性合成。
氧化还原反应中的选择性控制
02
在氧化还原反应中,可以通过选择合适的氧化剂或还原剂以及
反应条件,实现选择性控制。
环化反应中的选择性控制
03
通过选择合适的反应条件和催化剂,可以实现不同类型环化产
物的选择性合成。
06
《精细有机合成基础》PPT课件(2024版)
I: -CH3是斥电子基 使苯环上电子云密度
+C、+I同向,都使苯环上电子云 密度
15
有-I,无T: 如-N+(CH3)3、-CF3、-CCl3等 (1)使σ-配合物均不稳定,使苯环钝化; (2)使邻、对位取代产物更不稳定; (3)为间位定位基。
16
有-I,-T: 如-NO2、-CN、-COOH、-CHO等 (1)诱导效应与共轭效应作用一致; (2)则使苯环钝化; (3)间位定位基。
℃) 2.47
26
2.1 芳香族亲电取代的定位规律
4、亲电试剂的空间效应(P10 表2-3) 5、新取代基的空间效应 6、反应的可逆性
27
7、反应条件的影响
温度
(1)通常情况下,温度升高,亲电取代反应活性增 高,选择性下降。
混NO酸2 硝化
NO 2
NO 2
NO 2
+
+
NO 2
0℃ 5%
94%
NO 2 NO 2
-I:吸电子 +I:供电子 共轭效应(T):包括π-π共轭和p-π共轭。
-T:吸电子 +T:供电子
14
有+I,无T: 如-C2H5,-CH3 (1)使σ-配合物稳定,活化苯环;
(2)使H 邻、对位取代产物更稳定H ; (3)H 为C 邻H、对位定位基。 H C H
C: s-p超共轭 使苯环上电子云密度
四、苯环上已有两个取代基的定位规律
已有两个取代基为同一 类型定位基,且处于间 位,则定位作用一致。
已有两个取代基为同一 类型定位基,且处于邻、 对位,则定位作用不一 致——取决于定位能力 的强弱。
CH3
少量
COOH
CH3
主产物
精细有机合成教案
精细有机合成教案一、课程引入。
同学们!今天咱们要一起走进精细有机合成这个超级有趣的世界。
你们知道吗?我们身边好多神奇的东西都是通过精细有机合成弄出来的。
就比如说那些超级酷炫的药物,还有香喷喷的香水、色彩斑斓的染料等等。
精细有机合成就像是一个魔法世界,咱们今天就来当一回小魔法师,看看怎么把简单的有机物变成各种各样我们想要的宝贝。
二、精细有机合成的定义和重要性。
1. 定义。
简单来说呢,精细有机合成就是用一些特定的方法,把一些简单的有机化合物变成更复杂、更有用的有机化合物的过程。
就像是搭积木一样,咱们把小积木块(简单有机物)按照一定的规则和方法(合成反应),搭成一个超级酷的大城堡(目标有机化合物)。
2. 重要性。
这精细有机合成可太重要啦!如果没有它,咱们生病就没药吃啦,女生们就没有那些迷人的香水可用了,画家们也没有那么多漂亮的颜料画画了。
它就像一个幕后大英雄,默默地在各个领域发挥着巨大的作用。
比如说在医药领域,通过精细有机合成可以制造出治疗各种疾病的药物,从头疼脑热的小毛病到那些超级难治的大病,都离不开它。
三、精细有机合成反应类型。
1. 取代反应。
同学们,咱们先来说说这个取代反应。
这就好比是一场换座位的游戏。
比如说在一个教室里,原来坐在某个位置的同学(原子或者原子团)被另外一个同学(别的原子或者原子团)给挤走了,然后新同学就坐在了那个位置上。
比如说甲烷和氯气反应,甲烷里的氢原子就像坐在座位上的小朋友,被氯气里的氯原子一个一个地给替换掉了,最后就变成了一氯甲烷、二氯甲烷等各种产物。
是不是很有趣呢?2. 加成反应。
再来看加成反应,这个就像是两个小伙伴手拉手成为好朋友。
比如说乙烯和溴水的反应,乙烯分子就像一个孤单的小娃娃,它有一个不饱和的双键,就像两只小手在那里晃悠着,想找小伙伴拉手呢。
溴分子呢就像另外一个小娃娃,看到乙烯的小手就赶紧凑上去,两个分子就加成在一起,变成了1,2 二溴乙烷。
这个反应就像是给乙烯这个小娃娃穿上了一件漂亮的新衣服。
电子教案与课件:《精细有机合成》(第三版) 第二章 精细有机合成基础 2.7
链状聚乙二醇:H(OCH2CH2)nOH
聚醚 链状聚乙二醇二烷基醚:R(OCH2CH2)nOR
环状冠醚
O
O
O
K
O
O
O
MnO4-
4.用季铵盐作相转移催化剂的影响因素
季铵正离子的结构
1 为同时具有良好的亲油性和亲水性,四个烷基 总 碳数一般为15~25;
2 Q+和Nu-之间的中心距离应尽可能大,以使Nu有较高的反应活性。
CH3
2.相转移催化剂满足需求及工业化条件
相转移催化剂(PTC) 满足两个基本要求:
1 能将所需离子从水相或固相转移到有机相 2 有利于该离子的迅速反应
实现工业化的条件
1 用量少,效率高,自身不消耗或失去转移 特定离子的能力
2 制备简单,价格季铵盐和叔胺:R4N+X-、吡啶、三丁胺
> H- SO4 > C- H3COO > F-,OH- > SO42- > CO32- > PO43-
0.005~0.100mol季铵盐/mol有机反应物
小结
相转移催化可使两相不互溶的反应 物难以发生的反应转化为一相而容 易完成的反应。
目前最常用的季铵盐主要有: (C4H9)4N+HSO4- (TBAB) C6H5CH2N+(C2H5)3Cl- (BTEAC,TEBAC) (C6H17)3N+CH3Cl- (TOMAC)
季铵盐中阴离子的影响
O2N
ONO2
CH3
COO-
> ClO4- > I- >
> N- O2 >
>Cl-
NO2
SO3-
精细有机合成
第2章:精细有机合成理论基础
2.7 相转移催化
相转移催化概述
电子教案与课件:《精细有机合成》(第三版) 第八章 重氮化和重氮盐的反应 8.5
重氮盐还原为芳肼的过程
ArN2+X Na2SO3 -NaX ArN N SO3Na NaHSO3 Ar N NH SO3Na
+H2O -NaHSO4
重氮-N-磺酸钠
ArNHNH
SO3Na
+HCl+H2O -NaHSO4
芳肼磺酸钠
SO3Na
芳肼-N,N’- 磺酸钠
ArNHNH2 HCl
芳肼盐酸盐
重氮盐还原为芳肼实例
NHNH2
NHNH2 Cl
NHNH2 SO3H
NHNH2 Cl
Cl SO3H
NHNH2
H2C C CH3 OCO
NH2 (OC2H5)
(1) H2O (2) NH3
H2C C CH3
OC N N
( C2H5OH)
小结
重氮盐在酸性介质中用强还 原剂如亚硫酸盐和亚硫酸氢 盐1:1的混合物作用,还原 为芳肼。
精细有机合成
第8章:重氮化和重氮盐的反应
8.5 重氮盐还原为芳肼
重氮盐还原为芳肼
重氮盐在酸性介质中用强还原剂进行还原时,可以得到芳肼。
常用的还原剂是:亚硫酸盐和亚硫酸氢盐。
在亚硫酸盐和亚硫酸氢盐1:1的混合物的作用下,重氮盐可以
还原芳肼。
ArN2+X
Na2SO3:NaHSO3(1:1)
ArNHNH2
精细有机合成与工艺介绍课件
目录
01. 精细有机合成概述 02. 精细有机合成的基本原理 03. 精细有机合成的工艺流程 04. 精细有机合成的案例分析
精细有机合成的定义
STEP1
STEP2
STEP3
STEP4
精细有机合成是 指通过化学反应 将简单的有机化 合物转化为复杂 的有机化合物的 过程。
精细有机合成的 目标是生产具有 特定结构和性能 的有机化合物, 如药物、农药、 香料等。
反应釜的加热方式:根据 反应条件选择合适的加热 方式,如电加热、蒸汽加
热等。
反应釜的安全措施:设置 安全阀、压力表等安全装 置,以确保反应的安全进
行。
反应温度与压力的控制
反应温度:影 响反应速率和 产物选择性, 需要精确控制
反应压力:影 响反应速率和 产物收率,需 要精确控制
温度和压力的 调整:根据反 应类型和条件 进行优化
品的稳定性和功效。
实际生产案例
案例一:某制 药公司生产抗 肿瘤药物
案例二:某化 工公司生产高 性能有机材料
案例三:某食 品公司生产天 然色素
案例四:某化 妆品公司生产 高端护肤品
案例五:某生 物技术公司生 产生物制药
案例六:某环 保公司生产生 物降解材料
反应釜的选择与设计
反应釜的材质:根据反应 物的性质选择合适的材质, 如不锈钢、搪瓷、玻璃等。
反应釜的容量:根据反应 物的量选择合适的容选择合适的压力,以
保证反应顺利进行。
反应釜的搅拌方式:根据 反应物的性质和反应条件 选择合适的搅拌方式,如 机械搅拌、磁力搅拌等。
精细有机合 成可以提高 产品的质量 和性能,降 低生产成本, 提高企业的 竞争力。
精细有机合 成可以促进 环境保护, 减少污染, 实现可持续 发展。
《精细有机合成化学》课件
详细描述
天然产物全合成有助于深入理解生物分子的 结构和功能,并为药物设计和发现提供有价 值的先导化合物。全合成研究还可以促进新 反应和新方法的开发,提高合成的效率和选
择性。
功能材料和聚合物的合成
要点一
总结词
功能材料和聚合物的合成是精细有机合成化学在材料科学 领域的应用,旨在设计和制备具有特定性能和功能的新型 材料。
02 选择性控制可以通过选择合适的反应条件、催化 剂和试剂来实现。
03 掌握选择性控制技术有助于避免副反应,提高产 物的纯度和收率。
有机合成中的保护基团和脱保护基团
在有机合成中,为了保护某些 基团在反应中不受影响,常常 需要引入保护基团。
脱保护基团则是将保护基团去 除,恢复原有基团的反应。
正确使用保护基团和脱保护基 团可以有效提高有机合成的效 率和产物的纯度。
03
精细有机合成化学 中的重要反应
氧化反应
总结词
通过引入氧原子或氧基团来改变有机物的一种反应类型。
详细描述
氧化反应在精细有机合成中非常重要,可以通过引入氧原子或氧基团来改变有机 物的结构和性质。常见的氧化反应包括醇的氧化、醛的氧化和酮的氧化等。
还原反应
总结词
通过加氢或使用还原剂来还原有机物 的一种反应类型。
详细描述
还原反应在精细有机合成中也非常常 见,主要是通过加氢或使用还原剂来 将有机物还原为更简单的形式。常见 的还原反应包括醛的还原、羧酸的还 原等。
环化反应
总结词
通过有机物的自身反应,在分子内部形成环状结构的一种反应类型。
详细描述
环化反应在精细有机合成中具有重要意义,可以通过环化反应合成许多有用的化合物。常见的环化反应包括烯烃 的环氧化、炔烃的水合等。
精细有机合成化学及工艺学PPT课件
-
3
5.促进技术进步。 6.高经济效益
1.4 本书的讨论范围
有机化工产品:基本有机原料,有机中间体和有机产 品。 基本有机原料:指从石油,天然气或煤等天然资源经 过一次或次数较少的化学加工而制得的结构比较简单 的有机物,如乙烯,苯,甲苯等。 中间体:指将基本原料经进一步加工而制得的结构比 较复杂但还不具有特定用途的有机物,如甲醇,乙酸, 环氧乙烷等。 有机化工产品:指将有机中间体加工制得有特定用途 的有机物,如医药,塑料,合成橡胶等。
85%
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
-
17
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。
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。
-
11
(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
-
9
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
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。
第七章:酰化反应
O
R C L + Nu-H 酰化剂 被酰化物
O R C Nu + HL
L: X, OCOR, OH, OR', NHR Nu: R'O(O), R''NH(N), Ar(C)
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2019/8/19
——酰化
酰基指的是从含氧的无机酸和有机酸的分子中除
去一个或几个羟基后剩余的基团。
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2019/8/19
——酰化
三、胺类结构对反应的影响
无位阻胺>有位阻胺
胺类被酰化的相对反应活性: 脂胺>芳胺
伯胺>仲胺
脂 肪 胺 > 芳 胺因 为 R
N H 2 p -π 共 轭
即氨基氮原子上电子云密度越高,碱性越强,空间 位阻越小,胺被酰化的反应性越活泼。
O
OO
O
OO
HO-S-OH HO-S- -S-
HO-C-OH HO-C- -C-
O
OO
硫酸
硫酰基 砜基
O
O
碳酸
碳酰基 羰基
(羧基)
O
O
H-C-OH H-C-
甲酸 甲酰基(醛基)
CH3-C-OH CH3-C-
乙酸
乙酰基
O C
苯甲酰基
O S
苯磺酰基
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2019/8/19
CO
N CH CH2Ph
△
CO
COOH
如用环状酸酐酰化时,在低温下常生成单酰化产 物, 高温加热则可得双酰化亚胺
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NOH + 2H2O
小结1、不同化学氧化剂在不同 Nhomakorabea氧化 条件下的氧化能力是不同的。
2、双氧水是绿色氧化剂。
高锰酸钾和二氧化锰在不同pH下 氧化能力不同,具有一定选择性; 价格贵,有环境污染。
硝酸价廉, 对某些氧化反应选择性 好, 收率高, 工艺简单;有三废。
双氧水是温和氧化剂,反应变 成水,是环保型氧化剂。
3.化学氧化实例
苯二酚及环己酮肟的制备
OH + H2O2
TS-1
OH OH + H2O
O TS-1
精细有机合成
第7章:氧化
7.4 化学氧化概述
1
化学氧化剂的分类
2
化学氧化剂的缺点
3
化学氧化实例
化学氧化概述
1.化学氧化剂的分类
01
(非)金属元素高价化合物 (高锰酸钾、硝酸等)
02
无机高氧化合物(双氧水等)
03
富氧有机化合物(过氧乙酸等)
2.化学氧化剂的缺点
化学氧化主要缺点: 价格贵, 三废治理困难