《精細有機合成化學及工藝學》第1章緒論

1、1精細有機合成化學與工藝學精細有機合成化學與工藝學2本本 課課 程程 教教 學學 計計 劃劃1 1 緒論（緒論（1 1學時）學時）2 2 精細有機合成基礎（精細有機合成基礎（5 5學時）學時）3 3 鹵化反應（鹵化反應（3 3學時）學時）4 4 磺化、硫酸化反應（磺化、硫酸化反應（3 3學時）學時）5 5 硝化和亞硝化反應（硝化和亞硝化反應（3 3學時）學時）6 6 還原反應（還原反應（3 3學時）學時）7 7 氧化反應（氧化反應（2 2學時）學時）8 8 重氮化和重氮鹽的反應重氮化和重氮鹽的反應（2 2學時）學時） 9 9 氨基化反應（氨基化反應（2 2學時）學時）10 10 烴化（烴化（2

2、 2學時）學時）11 11 ?；磻；磻? 2學時）學時）12 12 水解反應（水解反應（2 2學時）學時）13 13 縮合反應（縮合反應（2 2學時）學時）14 14 環(huán)合環(huán)合 （2 2學時）學時）總學時：總學時：3434-SO3H, O-SO3H-NO2-X(F、Cl、Br、I)-NH2-R-COR-OH-NH23參參 考考 資資 料料 姚蒙正主編，姚蒙正主編，精細化工產(chǎn)品合成原理精細化工產(chǎn)品合成原理， 中國石化出版社，中國石化出版社，20002000年年3 3月第二版；月第二版； 左識之主編，左識之主編，精細化工反應器及車間工藝設計精細化工反應器及車間工藝設計， 華東理工大學出版

3、社，華東理工大學出版社，19961996年年1111月第一版；月第一版； 楊春輝，郭亞軍主編，楊春輝，郭亞軍主編，精細化工過程與設備精細化工過程與設備， 哈爾濱工業(yè)大學出版社，哈爾濱工業(yè)大學出版社，20002000年年1 1月第一版；月第一版； 唐培堃主編，唐培堃主編，精細有機合成化學及工藝學精細有機合成化學及工藝學學習指南，天津大學習指南，天津大學出版社，學出版社，20032003年年9 9月第一版；月第一版； 陳榮業(yè)主編，陳榮業(yè)主編，有機合成工藝優(yōu)化有機合成工藝優(yōu)化，化學工業(yè)出版社，化學工業(yè)出版社，20062006年年1 1月第二版；月第二版； 王利民等編著，王利民等編著，精細有機合成工藝

4、精細有機合成工藝，化學工業(yè)出版社，化學工業(yè)出版社，20082008年年1 1月第一版。月第一版。 張鑄勇主編，張鑄勇主編，精細有機合成單元反應精細有機合成單元反應（第二版），華東理工（第二版），華東理工大學出版社，大學出版社，20062006年年8 8月。月。41.1 1.1 與本課程有關(guān)內(nèi)容的補充與本課程有關(guān)內(nèi)容的補充本課程屬精細有機化工專業(yè)方向的專業(yè)基礎課，其先行課為本課程屬精細有機化工專業(yè)方向的專業(yè)基礎課，其先行課為無機化學、分析化學、有機化學、物理化學、化工原理等。無機化學、分析化學、有機化學、物理化學、化工原理等。 主要以主要以 的合成為主。的合成為主。 通過本課程的學習，要求學生對

5、精細有機化工行業(yè)所通過本課程的學習，要求學生對精細有機化工行業(yè)所涉及的涉及的有機合成單元反應、工藝過程及裝備有所了解有機合成單元反應、工藝過程及裝備有所了解，課，課程內(nèi)容主要包括精細有機合成工業(yè)基礎、基本單元反應及程內(nèi)容主要包括精細有機合成工業(yè)基礎、基本單元反應及后處理裝備、精細有機合成與工藝最新進展和新的研究成后處理裝備、精細有機合成與工藝最新進展和新的研究成果介紹。果介紹。一、本課程的特點一、本課程的特點芳香族化合物芳香族化合物5二、課程教學的基本要求二、課程教學的基本要求n本課程的教學環(huán)節(jié)包括課堂講授，學生自學，習題討論課，習本課程的教學環(huán)節(jié)包括課堂講授，學生自學，習題討論課，習題，答疑

6、，期末考試。通過上述基本教學步驟，要求學生掌握題，答疑，期末考試。通過上述基本教學步驟，要求學生掌握和了解精細化工產(chǎn)品合成一般原理，如磺化與硫酸鹽化、硝化、和了解精細化工產(chǎn)品合成一般原理，如磺化與硫酸鹽化、硝化、鹵化、還原、氨解、烷基化、?；?、氧化、羥基化、縮合等鹵化、還原、氨解、烷基化、?；?、氧化、羥基化、縮合等1111個有機合成單元的反應歷程、反應動力學、影響反應的因素個有機合成單元的反應歷程、反應動力學、影響反應的因素等有關(guān)化學理論及其有關(guān)生產(chǎn)工藝特點，學會并領悟分析問題、等有關(guān)化學理論及其有關(guān)生產(chǎn)工藝特點，學會并領悟分析問題、解決問題的方法和技能，為繼續(xù)學習相關(guān)課程奠定理論基礎，解

7、決問題的方法和技能，為繼續(xù)學習相關(guān)課程奠定理論基礎，為從事相應專業(yè)的工作提供必要的理論知識。為從事相應專業(yè)的工作提供必要的理論知識。n本課程課堂講授（包括自學、討論）本課程課堂講授（包括自學、討論）5454學時，復習學時，復習2 2學時?？荚噷W時?？荚嚪绞綖榉绞綖殚]卷考試閉卷考試，總評成績：平時成績占，總評成績：平時成績占30%30%，期末考試占，期末考試占70%70%。6三、學習的基本要求和目的三、學習的基本要求和目的1 1、了解精細化工的特點和戰(zhàn)略地位。、了解精細化工的特點和戰(zhàn)略地位。 2 2、了解精細化工產(chǎn)業(yè)的歷史與發(fā)展趨勢。、了解精細化工產(chǎn)業(yè)的歷史與發(fā)展趨勢。3 3、掌握精細有機合成中

8、最常有的十個有機單元反應。、掌握精細有機合成中最常有的十個有機單元反應。 （磺化、硝化、鹵化、氧化、還原、烷基化（烴化）、酰（磺化、硝化、鹵化、氧化、還原、烷基化（烴化）、?；?、羥基化（水解）、氨解（氨基化）、縮合的反應原理、化、羥基化（水解）、氨解（氨基化）、縮合的反應原理、影響因素、工藝設計）影響因素、工藝設計）4 4、系統(tǒng)掌握精細化工的工藝技術(shù)。、系統(tǒng)掌握精細化工的工藝技術(shù)。 （生產(chǎn)原理、工藝過程、三廢治理、產(chǎn)品的用途等（生產(chǎn)原理、工藝過程、三廢治理、產(chǎn)品的用途等 ） 5 5、增強獨立分析問題、解決問題的能力，使畢業(yè)后能具備從事、增強獨立分析問題、解決問題的能力，使畢業(yè)后能具備從事精細化

9、工產(chǎn)品的生產(chǎn)管理與新產(chǎn)品開發(fā)的能力。精細化工產(chǎn)品的生產(chǎn)管理與新產(chǎn)品開發(fā)的能力。 7ClC-烷化氧化酸解CH(CH3)2C OCH3H3COHOH磺化水解（堿熔）氯化氣固相接觸催化水解高壓液相堿性水解氧化脫羧硝化還原重氮化水解CH3SO3HCOOHNO2NH2N2+Cl-8四、有機合成四、有機合成（organic synthesis）的概念的概念 利用化學方法將單質(zhì)、簡單的無機物和有機物制備成比利用化學方法將單質(zhì)、簡單的無機物和有機物制備成比較復雜的有機物的過程。較復雜的有機物的過程?；居袡C合成工業(yè)基本有機合成工業(yè)精細有機合成工業(yè)精細有機合成工業(yè)包括從包括從煤炭、石油、水和空氣煤炭、石油、水和

10、空氣等原材料合等原材料合成重要化學工業(yè)原料，如合成纖維、塑料和合成重要化學工業(yè)原料，如合成纖維、塑料和合成橡膠的原料，溶劑，增塑劑，汽油等，其產(chǎn)成橡膠的原料，溶劑，增塑劑，汽油等，其產(chǎn)量幾乎接近于鋼鐵的數(shù)量級。量幾乎接近于鋼鐵的數(shù)量級。包括從較簡單的原料合成較復雜分子的化合物，包括從較簡單的原料合成較復雜分子的化合物，如化學試劑、醫(yī)藥、農(nóng)藥、染料、香料和洗滌劑如化學試劑、醫(yī)藥、農(nóng)藥、染料、香料和洗滌劑等。等。有機化工產(chǎn)品按其所起作用和相互關(guān)系，大體上可分為三大類有機化工產(chǎn)品按其所起作用和相互關(guān)系，大體上可分為三大類基本有機原料基本有機原料中間體中間體有機化工產(chǎn)品有機化工產(chǎn)品指將基本原料經(jīng)進一步

11、化學加工而制得的結(jié)構(gòu)指將基本原料經(jīng)進一步化學加工而制得的結(jié)構(gòu)比較復雜但還不具有特定用途的有機物。比較復雜但還不具有特定用途的有機物。9五、有機化合物的基本反應五、有機化合物的基本反應1 1 加成反應加成反應2 2 消除反應消除反應3 3 取代反應取代反應4 4 氧化還原反應氧化還原反應5 5 縮合反應縮合反應反應歷程不同親電加成親電加成親核加成親核加成自由基加成自由基加成（1 1）親電加成：由）親電加成：由親電試劑親電試劑的進攻而的進攻而進行的加成反應。進行的加成反應。（2 2）親核加成：由）親核加成：由親核試劑親核試劑進攻而進進攻而進行的加成反應。要求掌握親核試劑的概行的加成反應。要求掌握親

12、核試劑的概念、親核加成反應的歷程、不同結(jié)構(gòu)的念、親核加成反應的歷程、不同結(jié)構(gòu)的羰基化合物進行親核加成反應的活性順羰基化合物進行親核加成反應的活性順序及影響反應活性的因素。序及影響反應活性的因素。（3 3）自由基加成；由）自由基加成；由自由基自由基引發(fā)而進引發(fā)而進行的加成反應。行的加成反應。鹵代烴脫鹵化氫鹵代烴脫鹵化氫醇的消除反應醇的消除反應反應歷程不同親電取代親電取代親核取代親核取代自由基取代自由基取代10六、有機反應試劑和中間體六、有機反應試劑和中間體1 反應試劑反應試劑（1）親電試劑）親電試劑親電試劑親電試劑是從基質(zhì)上取走一對電子形成共價鍵的試劑，該試是從基質(zhì)上取走一對電子形成共價鍵的試劑

13、，該試劑電子云密度較低，在反應中進攻其他的高電子云密度中心，劑電子云密度較低，在反應中進攻其他的高電子云密度中心，具有親電性，包括以下幾類：具有親電性，包括以下幾類：1、正離子：、正離子：NO2+、NO+、R+、R-C+=O、ArN2+、R4N+；2、含有可極化和已經(jīng)極化共價鍵的分子：、含有可極化和已經(jīng)極化共價鍵的分子：Cl2、Br2、HF、HCl、SO3、RCOCl、CO2等；等；3、含有可接受共用電子對的分子（含未飽和價電子層原子、含有可接受共用電子對的分子（含未飽和價電子層原子的分子）：的分子）：AlCl3、FeCl3、BF3等；等；4、羰基的雙鍵；、羰基的雙鍵；5、鹵代烷中的烷基：、鹵

14、代烷中的烷基：R-X。11（2）親核試劑）親核試劑把一對電子提供給基質(zhì)上形成共價鍵的試劑。該類試劑具有把一對電子提供給基質(zhì)上形成共價鍵的試劑。該類試劑具有較高的電子云密度，與其他分子作用時將進攻該分子的低電較高的電子云密度，與其他分子作用時將進攻該分子的低電子云密度中心，具有親核性，包括以下幾類：子云密度中心，具有親核性，包括以下幾類：1、負離子：、負離子：OH-、RO- 、ArO- 、CN-；2、極性分子中的偶極負端：、極性分子中的偶極負端：NH3、RNH2、 RRNH、NH2OH、等；、等；3、烯烴雙鍵和芳環(huán)、烯烴雙鍵和芳環(huán):CH2=CH2、C6H6等；等；4、還原劑；、還原劑；5、有機金

15、屬化合物中的烷基：、有機金屬化合物中的烷基：RMgX、RCCR。（3）自由基試劑）自由基試劑含有未成對單電子的自由基或是在一定條件下可產(chǎn)生自由基含有未成對單電子的自由基或是在一定條件下可產(chǎn)生自由基化合物的試劑。化合物的試劑。122 2 反應活性中間體反應活性中間體其它活性中間體有苯炔（其它活性中間體有苯炔（ ）等）等。主要活性中間體有：主要活性中間體有：131.2 1.2 精細化學品的釋義精細化學品的釋義精細化學品精細化學品: 凡能增進或賦予一種（類）產(chǎn)品以特定的功能凡能增進或賦予一種（類）產(chǎn)品以特定的功能或本身擁有或本身擁有特定的功能特定的功能的的小批量小批量制造和應用的、制造和應用的、技術(shù)

16、密集度高、附加值高、純度高技術(shù)密集度高、附加值高、純度高的化學品。的化學品。14通用化學品通用化學品：產(chǎn)量大，無差別，如甲醇、乙醇、苯胺及苯酚等；：產(chǎn)量大，無差別，如甲醇、乙醇、苯胺及苯酚等；專用化學品專用化學品：產(chǎn)量小，有差別：產(chǎn)量小，有差別精細化學品精細化學品：產(chǎn)量小，無差別：產(chǎn)量小，無差別, ,如染料、農(nóng)藥、表面活性劑等；如染料、農(nóng)藥、表面活性劑等；準通用化學品準通用化學品: :產(chǎn)量大產(chǎn)量大, ,有差別有差別, ,如塑料、合成纖維、合成橡膠等；如塑料、合成纖維、合成橡膠等；無差別化學品無差別化學品：具有固定熔點或沸點，能以分子式或結(jié)構(gòu)：具有固定熔點或沸點，能以分子式或結(jié)構(gòu) 式表示其結(jié)構(gòu)。

17、式表示其結(jié)構(gòu)。差別化學品。差別化學品。塑料、合成纖維、合成橡膠塑料、合成纖維、合成橡膠15我國對精細化工產(chǎn)品的分類（1986年）n (1) (1)農(nóng)藥；農(nóng)藥；n (2)(2)染料；染料； n (3)(3)涂料涂料( (包括油漆和油墨包括油漆和油墨) )；n (4)(4)顏料；顏料；n (5)(5)試劑和高純物；試劑和高純物； n (6)(6)信息用化學品信息用化學品( (包括感光材料、磁性材料等能接受包括感光材料、磁性材料等能接受電磁波的化學品電磁波的化學品) )；n (7)(7)食品和飼料添加劑；食品和飼料添加劑；n (8)(8)粘合劑；粘合劑； n (9)(9)催化劑和各種助劑；催化劑和各

18、種助劑；n (10)(10)化學藥品化學藥品( (原料藥原料藥) )和日用化學品；和日用化學品；n (11)(11)功能高分子材料功能高分子材料( (包括功能膜、偏光材料等包括功能膜、偏光材料等) )。 161.4 精細化工的特點n1 1、產(chǎn)品具有特定多品種、小批量、更新?lián)Q代快、產(chǎn)品具有特定多品種、小批量、更新?lián)Q代快表面活性劑：家用、工業(yè)用、日常用化妝品類等，5000多個品種洗發(fā)精；化妝品:37大類，法國2000多個品牌藥品成藥：不同劑型；同類藥不同品牌食品添加劑：染料：紡織中用量3-5%,種類1976達到5232個 涂料：樹脂類分，18大類n小批量是相對的小批量是相對的十二烷基磺酸鈉：年產(chǎn)1

19、0萬噸阿司匹林（乙酰水楊酸）：年產(chǎn)萬噸(Aspirin)樸熱息痛：COOHOCOCH3OHNHCOCH317n2、綜合生產(chǎn)流程和多功能生產(chǎn)裝置、綜合生產(chǎn)流程和多功能生產(chǎn)裝置 工藝流程長；間歇裝置n3、高技術(shù)密集度、高技術(shù)密集度 研發(fā)投資高；流程長，單元反應多，中間控制嚴格n4、高附加值和高利潤率、高附加值和高利潤率n5、大量應用復配技術(shù)、大量應用復配技術(shù)應用對象特殊，單一物不能滿足要求多劑型，復配多劑型，復配復配技術(shù)：增效、改性、擴大應用范圍復配技術(shù)：增效、改性、擴大應用范圍n6、獨到的商業(yè)特性、獨到的商業(yè)特性獨家經(jīng)營，技術(shù)保密重視市場調(diào)研、適應市場需求配有應用技術(shù)和技術(shù)服務18附加值和利潤率

20、 n附加值產(chǎn)品從原材料開始加工到成品過程中實際增加的價值 產(chǎn)品產(chǎn)值（原材料、稅金、設備及廠房折舊） 利潤工人勞動動力消耗技術(shù)開發(fā)費用等 如1978年日本化工各行業(yè)產(chǎn)值與附加價值統(tǒng)計： 以氮肥附加價值為基數(shù)（100），石油化學品335.4，染料、有機顏料、環(huán)式中間體1219.2,塑料1213.2，合成纖維606,涂料，732.4，醫(yī)藥制劑，4078,農(nóng)藥，310.6，感光材料，589.4,表面活性劑，141.3利潤率：評價其高低的標準： 20%， 高利潤率19n直接用作最終產(chǎn)品或其主要成分直接用作最終產(chǎn)品或其主要成分n增加或賦予各種材料以特性增加或賦予各種材料以特性n滿足人民的生活需要滿足人民的

21、生活需要n促進新技術(shù)的進步促進新技術(shù)的進步n高經(jīng)濟效益高經(jīng)濟效益1.5 1.5 精細化工在國民經(jīng)濟中的作用精細化工在國民經(jīng)濟中的作用20n煤的加工煤的加工n石油加工石油加工n天然氣的利用天然氣的利用n農(nóng)、林、牧、漁副產(chǎn)品的利用農(nóng)、林、牧、漁副產(chǎn)品的利用1.6 1.6 精細有機合成的原料資源精細有機合成的原料資源21n煤的高溫干餾（或稱煤的煉焦）：煤的高溫干餾（或稱煤的煉焦）：萘、萘、2 2甲基萘、蒽、菲、芴、苊、甲基萘、蒽、菲、芴、苊、芘、苯酚、甲酚、二甲酚、氧芴、芘、苯酚、甲酚、二甲酚、氧芴、硫芴、吡啶、咔唑等硫芴、吡啶、咔唑等苯：苯：50507070甲苯：甲苯：12122222二甲苯：二甲苯：2 26 6 粗苯粗苯煤焦油煤焦油1.6.1 1.6.1 煤的加工煤的加工22n煤的氣化：煤的氣化：n生產(chǎn)電石：生產(chǎn)電石：乙炔乙炔 煤在高溫、常壓或加壓條件下與水蒸氣、煤在高溫、常壓或加壓條件下與水蒸氣、空氣或兩者的混合物相反應，得到水煤氣、半空氣或兩者的混合物相反應，得到水煤氣、半水煤氣或空氣煤氣。水煤氣或空氣煤氣。23n催化重整：催化重整：苯、甲苯、二甲苯苯、甲苯、二甲苯n熱裂解：熱裂解：乙烯、丙烯、丁二烯乙烯、丙烯、丁二烯n催化裂化：催化裂化：多烷基苯、烷基萘多烷基苯、烷基萘n臨氫脫烷