清華大學(xué)精細(xì)化工合成第一章 緒論-201091

精細(xì)有機(jī)合成技術(shù)主講姬學(xué)亮1第一章總論

2主要內(nèi)容一、有機(jī)合成及精細(xì)有機(jī)合成二、精細(xì)化學(xué)品及精細(xì)化工三、精細(xì)有機(jī)合成的原料資源四、精細(xì)有機(jī)合成的單元反應(yīng)五、本課程的性質(zhì)、任務(wù)31.1有機(jī)合成及精細(xì)有機(jī)合成1.1.1什么是有機(jī)合成？是指利用有機(jī)反應(yīng)將簡(jiǎn)單的有機(jī)物和無(wú)機(jī)物作為原料，創(chuàng)造新的、更復(fù)雜、更有價(jià)值的有機(jī)化合物的過(guò)程。1.1.2有機(jī)合成的任務(wù)2001年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)得主日本名古屋大學(xué)教授野依良治博士說(shuō)過(guò)：“有機(jī)合成有兩個(gè)任務(wù)：一是實(shí)現(xiàn)有價(jià)值的已知化合物的高效生產(chǎn)；二是創(chuàng)造新的有價(jià)值的物質(zhì)與材料?！?/p>

41.1.3有機(jī)合成有兩個(gè)基本目的：實(shí)驗(yàn)室合成:為了合成一些特殊的、新的有機(jī)化合物，探索一些新的合成路線(xiàn)或研究其他理論問(wèn)題。工業(yè)合成：為了工業(yè)上大量生產(chǎn)。5工業(yè)有機(jī)合成一般可分為基本有機(jī)合成和精細(xì)有機(jī)合成兩大類(lèi)?；居袡C(jī)合成工業(yè)的任務(wù)：主要是利用化學(xué)方法將簡(jiǎn)單的、廉價(jià)易得的天然資源（如煤、石油、天然氣等），以及其初加工產(chǎn)品和副產(chǎn)品（電石、煤焦油等）合成為最基本的有機(jī)化工原料“三烯一炔”（乙烯、丙烯、丁二烯和乙炔）、“三苯一萘”（苯、甲苯、二甲苯和萘），然后再進(jìn)一步合成其他重要的有機(jī)化工原料如乙醇、甲醛、醋酸、丙酮及苯乙烯等．其特點(diǎn)多是在氣相催化下進(jìn)行的，且多為連續(xù)性的大規(guī)模生產(chǎn)，因此也稱(chēng)為重有機(jī)合成。6精細(xì)有機(jī)合成工業(yè)的任務(wù)主要是合成染料、藥物、農(nóng)藥、香料以及各種試劑、溶劑、添加劑等精細(xì)化學(xué)品。其特點(diǎn)是產(chǎn)量小、品種多、附加值高，而且一般多為間歇生產(chǎn)，操作比較復(fù)雜、細(xì)致。兩類(lèi)有機(jī)合成工業(yè)都是國(guó)計(jì)民生所必不可少的，沒(méi)有精細(xì)有機(jī)合成就不能滿(mǎn)足人民生活所必需的各種有機(jī)產(chǎn)品；而沒(méi)有基本有機(jī)合成就斷絕了精細(xì)有機(jī)合成所需要的工業(yè)原料。7化工產(chǎn)品通用化學(xué)品:是指一些應(yīng)用范圍廣泛，生產(chǎn)中化工技術(shù)要求高，產(chǎn)量大的產(chǎn)品

。精細(xì)化學(xué)品:是指一些具有特定應(yīng)用性能的、合成工藝中步驟繁多、反應(yīng)復(fù)雜、產(chǎn)量小而產(chǎn)值高的產(chǎn)品。1.2精細(xì)化學(xué)品及精細(xì)化工1.2.1什么是精細(xì)化學(xué)品？凡能增進(jìn)或賦予一種（類(lèi)）產(chǎn)品以特定的功能或本身?yè)碛刑囟ǖ墓δ艿男∨恐圃旌蛻?yīng)用的、技術(shù)密集度高、附加值高、純度高的化學(xué)品。精細(xì)化學(xué)品是化學(xué)工業(yè)中用來(lái)與通用化學(xué)品或大宗化學(xué)品相區(qū)分的一個(gè)專(zhuān)用術(shù)語(yǔ)。8

國(guó)外有一個(gè)統(tǒng)計(jì)，每投入價(jià)值100美元的石油化工原料，產(chǎn)出初級(jí)化學(xué)品價(jià)值為200美元，再產(chǎn)出有機(jī)中間體480美元和最終成品80美元；如果進(jìn)一步加工為塑料、合成橡膠和纖維以及清洗劑和化妝品，則可產(chǎn)生價(jià)值800美元的中間產(chǎn)品和價(jià)值540美元的最終產(chǎn)品；如再深一步加工成用戶(hù)直接使用的家庭耐用品、紡織品、鞋、汽車(chē)材料、書(shū)刊印刷物等，則總產(chǎn)值可達(dá)10600美元，也即比原來(lái)的100美元投入增值為106倍。9

①C18H37O(CH2CH2O)nH它屬于高碳醇聚醚，是常用的印染助劑。10②它屬于鄰苯二甲酸二烷基酯，是聚氯乙烯的優(yōu)良增塑劑。11③它屬于溴氨酸系列品種，是色澤鮮艷的藍(lán)色活性染料（活性艷蘭X—BR）。12④它屬于氨基甲酸酯類(lèi)系列品種（呋喃丹），是一種廣譜、低毒、高效的優(yōu)良?xì)⑾x(chóng)劑。13精細(xì)化工產(chǎn)品的附加價(jià)值與銷(xiāo)售額的比率在化學(xué)工業(yè)的各大部門(mén)中是最高的，而從整個(gè)精細(xì)化工工業(yè)的一些部門(mén)來(lái)看，附加價(jià)值最高的是醫(yī)藥。141.2.2什么是精細(xì)化工？生產(chǎn)精細(xì)化學(xué)品的工業(yè)。1.2.3精細(xì)化學(xué)品的分類(lèi)：農(nóng)藥、染料、涂料（含油漆、油墨）、顏料、試劑和高純物、信息用化學(xué)品、食品和飼料添加劑、膠粘劑、催化劑和各種助劑、化工系統(tǒng)生產(chǎn)的化學(xué)藥品（原料藥）和日用化學(xué)品、功能高分子材料。（11類(lèi)）——《精細(xì)化工產(chǎn)品分類(lèi)暫行規(guī)定》，1986年3月6日

151.3精細(xì)有機(jī)合成的原料資源煤的加工石油加工天然氣的利用農(nóng)、林、牧、漁副產(chǎn)品的利用161.3.1煤的加工煤的煉焦：萘、2－甲基萘、蒽、菲、芴、苊、芘、苯酚、甲酚、二甲酚、氧芴、硫芴、吡啶、咔唑等苯：50－70％甲苯：12－22％二甲苯：2－6％粗苯煤焦油17煤的氣化：水煤氣反應(yīng)：氫費(fèi)－托反應(yīng)：分子量較寬的烷烴或烯烴混合物181.3.2石油加工催化重整：苯、甲苯、二甲苯熱裂解：乙烯、丙烯、丁二烯催化裂化：多烷基苯、烷基萘臨氫脫烷基化：苯、萘

191.3.3天然氣的利用甲烷、乙烷、丙烷和較高碳鏈的烷烴（其中主要是甲烷）可直接用于制備碳黑、乙炔、氫氰酸、各種氯代甲烷、二硫化碳、甲醇、甲醛等制合成氣（CO和H2的混合物），進(jìn)一步制得甲醇、甲醛、高碳醇、正丁醛、甲酸、乙酸、丙酸、丙烯酸、丙烯酸酯、人造石油等201.3.4農(nóng)、林、牧、漁副產(chǎn)品的利用碳水化合物：糖類(lèi)、淀粉、糖類(lèi)樹(shù)膠——單糖纖維素——己糖（葡萄糖）和戊糖（木糖）

脂肪和油類(lèi)：主要成分：甘油三羧酸酯可獲得化工原料：脂肪酸、脂肪族含氮化合物、二聚酸、氨基酰胺和咪唑啉類(lèi)、壬二酸與壬酸、脂肪醇、環(huán)氧化合物、蓖麻醇酸、甘油。

211.4精細(xì)有機(jī)合成的單元反應(yīng)精細(xì)化學(xué)品的主要取代基精細(xì)有機(jī)合成的主要單元反應(yīng)產(chǎn)品舉例及合成路線(xiàn)的綜合評(píng)定221.4.1精細(xì)化學(xué)品的主要取代基

主體結(jié)構(gòu)精細(xì)化學(xué)品取代基23鹵素：-Cl、-Br、-I、-F含氮基團(tuán)：

-NO2、-NO-NH2、-NHR、-NR1R2-NHCO-、-NH2OH、-N2+X-、-N=N-、-NHNH2

-CN24含硫基團(tuán)：

-SO3H、-SO2Cl、-SO2NH2、-SO2NHR含氧基團(tuán)：

-OH、-OR、-OAc-COH、-COR、-COOH、-COOR、-COCl、-CONH2烷基、酰基251.4.2精細(xì)有機(jī)合成的主要單元反應(yīng)鹵化磺化和硫酸酯化硝化和亞硝化還原和加氫氧化重氮化和重氮基的轉(zhuǎn)化氨解和胺化水解烴化?；s合環(huán)合聚合261.4.3產(chǎn)品舉例及合成路線(xiàn)綜合評(píng)價(jià)2728合成工藝路線(xiàn)的選擇依據(jù)路線(xiàn)短總收率最高易于工業(yè)化生產(chǎn)成本低，經(jīng)濟(jì)效益高原料易得291.5本課程的性質(zhì)、任務(wù)《精細(xì)有機(jī)合成技術(shù)》是應(yīng)用化工技術(shù)專(zhuān)業(yè)的一門(mén)主干專(zhuān)業(yè)課程，是學(xué)生在學(xué)習(xí)了《有機(jī)化學(xué)》、《化工單元操作》等專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課之后必修的一門(mén)專(zhuān)業(yè)課程。本課程主要介紹精細(xì)化工產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中的最重要的十幾個(gè)單元反應(yīng)。

30重點(diǎn)學(xué)習(xí)內(nèi)容：基本原理、工藝方法、控制因素以及這些單元反應(yīng)在生產(chǎn)中的應(yīng)用；同時(shí)對(duì)有機(jī)合成反應(yīng)的基礎(chǔ)理論及精細(xì)有機(jī)合成的新方法、新技術(shù)及新工藝也作了適當(dāng)介紹；此外還