精细有机合成单元反应与合成设计第一章详解演示文稿

精细化工的特点
（1）高技术密集度。 （2）多品种。 （3）综合生产流程和多用途、多功能生产设备。 （4）商品性强。 （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。
精细化工在国民经济中的作用
（1）直接用作最终产品或它的主要成分 （2）增加或赋予各种材料以特性 （3）增进和保障农、林、牧、渔业的丰产丰收 （4）丰富人民生活 （5）促进技术进步 （6）高经济效益
均裂生成的单电子原子或原子团叫做自由基或游离基。
AB
H Cl Cl hv
H C H + Cl
H
A +B
Cl + Cl H
H Cl + H C
H
自由基反应
自由基反应又称游离基反应，是精细有机合 成中一类较重要的反应。
常用的产生自由基方法有三种：热离解法、 光离解法和电子转移法。
1.热离解法
化合物受热到一定温度发生热离解，产生游离 基。不同化合物的热离解所需温度不同。
精细有机合成单元反应与合成 设计第一章详解演示文稿
优选精细有机合成单元反应与 合成设计第一章
0 前言
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。
医药、农药、染料、涂料、颜料、香料、粘合剂、表面活 性剂、化妆品、助剂、食品添加剂、功能树脂和化学促进 生命物质等。
消除反应可以根据被消除原子或原子团位
置不同，分为β-消除和α-消除等。
重排反应也可以分为许多类。
键的断裂——均裂和异裂
有机物在发生化学反应时，总是伴随着共价键的断 裂的生成。共价键的断裂有两种方式均裂和异裂。 一、共价键的均裂
两原子间的共用电子对平均分配，两原子各保留一
个电子。共价键的这种断裂方式称键的均裂。
4 农林牧渔副产品的利用
含糖或淀粉的农副产品经水解可以得到各种单糖，例如葡 萄糖、果糖等。如果用适当的微生物酶进行发酵，可分别 得到乙醇、丙酮/丁醇、丁酸、葡萄糖酸和醋酸等。 从含纤维素的农副产品经水解可以得到己糖和戊糖。己糖 经发酵可得到乙醇，戊糖经水解可得到糠醛。 从含油的动植物可以得到各种动物油和植物油。它们也是 有用的化工原料。油脂经水解可以得到甘油和各种脂肪酸。 另外，从某些动植物还可以提取药物、香料、食品添加剂 以及制备它们的中间体。
例如苯酚的合成路线很多，其中在工业生产上 曾经采用过的合成路线至少有以下五个，它们各有 优缺点。
磺化
SO3H
水解（Hale Waihona Puke Baidu熔）
氯化
气相接触催化水解
Cl
OH
C-烷化
高压液相碱性水解
CH3 C H 氧化
CH3
分酸解性重排
CH3 O
C O OH CH3
氧化 -脱羧
CH3 氧化
C OH
精细有机合成的原料资源 精细有机合成的原料资源主要是煤、石油、天然气和农副产 品。分别扼要叙述如下： 1．煤的加工 煤的主要成分是碳。煤的成分非常复杂，除了碳、碳氢化合 物以外，还有含氧以及少量含硫、含氯化合物。另外还含有一些 无机矿物质。 煤的加工主要有四种方式，即（1）炼焦，（2）气化，（3） 生产电石，（4）破坏加氢。其中与精细有机合成有密切关系的是 炼焦副产品的回收，因为它可以提供多种芳香族原料。
第一章 有机合成反应理论
精细有机合成反应按照进行方式不 同，从形式上可以分为取代反应、加成 反应、消除反应，以及其他重排反应等。 每一种反应又可以分为若干种类。
第一章 有机合成反应理论
取代反应根据反应试剂性质和反应物分子 中碳-氢键断裂方式不同，分为亲电取代、亲核 取代和游离基取代反应。
加成反应根据加成的基本途径不同，可以 分为亲电加成、亲核加成、游离基加成和环加 成。
2. 石油加工
（1）催化重整 重整的最初目的是将重整原料 油和直馏汽油里的一部分环烷烃和烷烃转变为芳烃， 以提高汽油的辛烷值。是制取苯、甲苯和二甲苯等芳 烃的重要方法之一。
汽油重整主要采用含铂催化剂的铂重整法。 （2）热裂解 （3）催化裂化 （4）临氢脱烷基化
3 天然气的利用
天然气是埋藏在地下的可燃性气体，它的主 要成分是甲烷。天然气可直接用来制炭黑、乙炔、 氢氰酸（氨氧化法）、各种氯代甲烷、二硫化碳、 甲醇、甲醛等产品。另外，天然气也可先制成合 成气（CO+H2的混合气体），一氧化碳经各种羰 基合成反应可制得甲醇、高碳醇、正丁醛、甲酸、 乙酸、丙酸、丙烯酸、丙烯酸酯和人造石油等化 工产品。
Cl2 100℃ 以上 2Cl
(CH3)4Pb 600℃ 以上 Pb
4CH3
含有弱键的化合物裂解所需温度低些，例如含 有 O-O 键的过氧化二苯甲酰及偶氮二异丁腈都是常 用的引发剂。
本课程所讨论内容
精细有机合成的单元反应
从分子结构来看，它们大多数是在脂链、脂环、芳环或 杂环上含有一个或几个取代基的衍生物。其中最主要的 取代基有： （1）-Cl、-Br、-I、-P等。 （2）-SO3H、-SO2Cl、-SO2NH2、-SO2NHR等 （3）-NO2、-NO。 （4）-NH2、-NHR、-NHA r、-NH2OH等 （5）-N2+Cl、-N2+HSO4ˉ； （6）-OH、-OR、-OAr, -OAc等； （7）-R。例如-CH3、-C2H5、-CH(CH3)2等；
为了在有机分子中引入或形成上述取代基，以及 为了形成杂环和新的碳环，所采用的化学反应叫做单 元反应或单元作业。最重要的单元反应有：
磺化、硫酸化反应 卤化反应 氨解反应 酰化反应 羟基化反应 缩合反应
硝化反应 还原反应 烷基化反应 氧化反应 酯化反应
上述单元反应可以归纳为三种类型：
第一类是有机分子中碳原于上的氢被各种取代基 所取代的反应，例如卤化、磺化、硝化和亚硝化、 C-酰化、C-烃化等。 第二类是碳原子上的取代基转变为另一种取代基 的反应，例如硝基还原为氨基等。
第三类是在有机分子中形成杂环或新的碳环的反 应即环合反应。
上述三类反应之间有密切的联系： 第一类反应常常为后两类反应准备条件。 进行第二类反应时所形成的取代基的位置常常 就是上一步进行第一类反应所引入的取代基的 位置。 而第三类反应也需要由碳原子上的取代基来提 供C、N、O、S等原子来形成杂环或新的碳环。