精细有机合成化学与工艺学课件-第1章绪论.ppt
2023/10/30,课件,1,精细有机合成化学与工艺学教 学 课 件,主讲教师：张彩霞(江西理工大学）联系电话：,精细有机合成单元反应,课件,2,2023/10/30,本 课 程 教 学 计 划,1 绪论（1学时）2 精细有机合成基础（11学时）3 卤化反应（5学时）4 磺化、硫酸化反应（5学时）5 硝化和亚硝化反应（5学时）6 还原反应（4学时）7 氧化反应（3学时）8 重氮化和重氮盐的反应（2学时）,9 氨基化反应（4学时）10 烃化（5学时）11 酰化反应（5学时）12 水解反应（2学时）13 缩合反应（3学时）14 环合（2学时）习题课：2学时；复习：2学时（课外复习）；总学时：56,-SO3H,O-SO3H,-NO2,-X(F、Cl、Br、I),-NH2,-R,-COR,-OH,-NH2,课件,3,2023/10/30,参 考 资 料,姚蒙正主编，精细化工产品合成原理，中国石化出版社，2000年3月第二版；左识之主编，精细化工反应器及车间工艺设计，华东理工大学出版社，1996年11月第一版；杨春辉，郭亚军主编，精细化工过程与设备，哈尔滨工业大学出版社，2000年1月第一版；唐培堃主编，精细有机合成化学及工艺学学习指南，天津大学出版社，2003年9月第一版；陈荣业主编，有机合成工艺优化，化学工业出版社，2006年1月第二版；王利民等编著，精细有机合成工艺，化学工业出版社，2008年1月第一版。张铸勇主编，精细有机合成单元反应（第二版），华东理工大学出版社，2006年8月。,课件,4,2023/10/30,期 刊：,高等化学学报 化学学报化学通报催化学报有机化学精细化工化工新型材料化工进展现代化工应用化学,Journal of Organic ChemistryJournal of American Chemical SocietyOrganic letters,课件,5,2023/10/30,1.1 与本课程有关内容的补充,本课程属精细有机化工专业方向的专业基础课，其先行课为无机化学、分析化学、有机化学、物理化学、化工原理等。主要以 的合成为主。通过本课程的学习，要求学生对精细有机化工行业所涉及的有机合成单元反应、工艺过程及装备有所了解，课程内容主要包括精细有机合成工业基础、基本单元反应及后处理装备、精细有机合成与工艺最新进展和新的研究成果介绍。,一、本课程的特点,芳香族化合物,课件,6,2023/10/30,二、课程教学的基本要求,本课程的教学环节包括课堂讲授，学生自学，习题讨论课，习题，答疑，期末考试。通过上述基本教学步骤，要求学生掌握和了解精细化工产品合成一般原理，如磺化与硫酸盐化、硝化、卤化、还原、氨解、烷基化、酰基化、氧化、羟基化、缩合等11个有机合成单元的反应历程、反应动力学、影响反应的因素等有关化学理论及其有关生产工艺特点，学会并领悟分析问题、解决问题的方法和技能，为继续学习相关课程奠定理论基础，为从事相应专业的工作提供必要的理论知识。本课程课堂讲授（包括自学、讨论）54学时，习题课2学时，复习2学时。考试方式为闭卷考试，总评成绩：平时成绩占30%，期末考试占70%。,课件,7,2023/10/30,三、学习的基本要求和目的,1、了解精细化工的特点和战略地位。2、了解精细化工产业的历史与发展趋势。3、掌握精细有机合成中最常有的十个有机单元反应。（磺化、硝化、卤化、氧化、还原、烷基化（烃化）、酰化、羟基化（水解）、氨解（氨基化）、缩合的反应原理、影响因素、工艺设计）4、系统掌握精细化工的工艺技术。（生产原理、工艺过程、三废治理、产品的用途等）5、增强独立分析问题、解决问题的能力，使毕业后能具备从事精细化工产品的生产管理与新产品开发的能力。,课件,8,2023/10/30,产品举例及合成路线综合评价,课件,9,2023/10/30,课件,10,2023/10/30,四、有机合成（organicsynthesis）的概念,利用化学方法将单质、简单的无机物和有机物制备成比较复杂的有机物的过程。,基本有机合成工业,精细有机合成工业,包括从煤炭、石油、水和空气等原材料合成重要化学工业原料，如合成纤维、塑料和合成橡胶的原料，溶剂，增塑剂，汽油等，其产量几乎接近于钢铁的数量级。,包括从较简单的原料合成较复杂分子的化合物，如化学试剂、医药、农药、染料、香料和洗涤剂等。,有机化工产品按其所起作用和相互关系，大体上可分为三大类,基本有机原料中间体有机化工产品,指将基本原料经进一步化学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。,课件,11,2023/10/30,五、有机化合物的基本反应,1 加成反应,2 消除反应,3 取代反应,4 氧化还原反应,5 缩合反应,反应历程不同,亲电加成亲核加成自由基加成,（1）亲电加成：由亲电试剂的进攻而进行的加成反应。（2）亲核加成：由亲核试剂进攻而进行的加成反应。要求掌握亲核试剂的概念、亲核加成反应的历程、不同结构的羰基化合物进行亲核加成反应的活性顺序及影响反应活性的因素。（3）自由基加成；由自由基引发而进行的加成反应。,卤代烃脱卤化氢醇的消除反应,反应历程不同,亲电取代亲核取代自由基取代,课件,12,2023/10/30,六、有机反应试剂和中间体,1 反应试剂,（1）亲电试剂,亲电试剂是从基质上取走一对电子形成共价键的试剂，该试剂电子云密度较低，在反应中进攻其他的高电子云密度中心，具有亲电性，包括以下几类：1、正离子：NO2+、NO+、R+、R-C+=O、ArN2+、R4N+；2、含有可极化和已经极化共价键的分子：Cl2、Br2、HF、HCl、SO3、RCOCl、CO2等；3、含有可接受共用电子对的分子（含未饱和价电子层原子的分子）：AlCl3、FeCl3、BF3等；4、羰基的双键；5、卤代烷中的烷基：R-X。,课件,13,2023/10/30,（2）亲核试剂,把一对电子提供给基质上形成共价键的试剂。该类试剂具有较高的电子云密度，与其他分子作用时将进攻该分子的低电子云密度中心，具有亲核性，包括以下几类：1、负离子：OH-、RO-、ArO-、CN-；2、极性分子中的偶极负端：NH3、RNH2、RRNH、NH2OH、等；3、烯烃双键和芳环:CH2=CH2、C6H6等；4、还原剂；5、有机金属化合物中的烷基：RMgX、RCCR。,（3）自由剂试剂,含有未成对单电子的自由剂或是在一定条件下可产生自由基的化合物的试剂。,课件,14,2023/10/30,2 反应活性中间体,其它活性中间体有苯炔（）等。,主要活性中间体有：,课件,15,2023/10/30,1.2 精细化学品的释义,精细化学品:,凡能增进或赋予一种（类）产品以特定的功能或本身拥有特定的功能的小批量制造和应用的、技术密集度高、附加值高、纯度高的化学品。,课件,16,2023/10/30,通用化学品：产量大，无差别，如甲醇、乙醇、苯胺及苯酚等；,专用化学品：产量小，有差别,精细化学品：产量小，无差别,如染料、农药、表面活性剂等；,准通用化学品:产量大,有差别,如塑料、合成纤维、合成橡胶等；,无差别化学品：具有固定熔点或沸点，能以分子式或结构 式表示其结构。差别化学品。,课件,17,2023/10/30,我国对精细化工产品的分类（1986年）,(1)农药；(2)染料；(3)涂料(包括油漆和油墨)；(4)颜料；(5)试剂和高纯物；(6)信息用化学品(包括感光材料、磁性材料等能接受电磁波的化学品)；(7)食品和饲料添加剂；(8)粘合剂；(9)催化剂和各种助剂；(10)化学药品(原料药)和日用化学品；(11)功能高分子材料(包括功能膜、偏光材料等)。,课件,18,2023/10/30,1.4 精细化工的特点,1、产品具有特定多品种、小批量、更新换代快表面活性剂：家用、工业用、日常用化妆品类等，5000多个品种洗发精；化妆品:37大类，法国2000多个品牌药品成药：不同剂型；同类药不同品牌食品添加剂：染料：纺织中用量3-5%,种类1976达到5232个 涂料：树脂类分，18大类小批量是相对的十二烷基磺酸钠：年产10万吨阿司匹林（乙酰水杨酸）：年产万吨(Aspirin)朴热息痛：,课件,19,2023/10/30,2、综合生产流程和多功能生产装置 工艺流程长；间歇装置3、高技术密集度 研发投资高；流程长，单元反应多，中间控制严格4、高附加值和高利润率附加值和利润率5、大量应用复配技术应用对象特殊，单一物不能满足要求多剂型，复配复配技术：增效、改性、扩大应用范围6、独到的商业特性独家经营，技术保密重视市场调研、适应市场需求配有应用技术和技术服务,课件,20,2023/10/30,附加值和利润率,附加值产品从原材料开始加工到成品过程中实际增加的价值 产品产值（原材料、税金、设备及厂房折旧）利润工人劳动动力消耗技术开发费用等 如1978年日本化工各行业产值与附加价值统计：以氮肥附加价值为基数（100），石油化学品335.4，染料、有机颜料、环式中间体1219.2,塑料1213.2，合成纤维606,涂料，732.4，医药制剂，4078,农药，310.6，感光材料，589.4,表面活性剂，141.3利润率：评价其高低的标准：20%，高利润率,课件,21,2023/10/30,直接用作最终产品或其主要成分增加或赋予各种材料以特性满足人民的生活需要促进新技术的进步高经济效益,1.5 精细化工在国民经济中的作用,课件,22,2023/10/30,煤的加工石油加工天然气的利用农、林、牧、渔副产品的利用,1.6 精细有机合成的原料资源,课件,23,2023/10/30,煤的高温干馏（或称煤的炼焦）：,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,1.6.1 煤的加工,课件,24,2023/10/30,煤的气化：,生产电石：乙炔,煤在高温、常压或加压条件下与水蒸气、空气或两者的混合物相反应，得到水煤气、半水煤气或空气煤气。,课件,25,2023/10/30,催化重整：苯、甲苯、二甲苯热裂解：乙烯、丙烯、丁二烯催化裂化：多烷基苯、烷基萘临氢脱烷基化：苯、萘,1.6.2 石油加工,课件,26,2023/10/30,甲烷、乙烷、丙烷和较高碳链的烷烃（其中主要是甲烷）可直接用于制备碳黑、乙炔、氢氰酸、各种氯代甲烷、二硫化碳、甲醇、甲醛等制合成气（CO和H2的混合物），进一步制得甲醇、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,1.6.3 天然气的利用,课件,27,2023/10/30,碳水化合物：脂肪和油类：,主要成分：甘油三羧酸酯可获得化工原料：脂肪酸、脂肪族含氮化合物、二聚酸、氨基酰胺和咪唑啉类、壬二酸与壬酸、脂肪醇、环氧化合物、蓖麻醇酸、甘油。,糖类、淀粉、糖类树胶单糖纤维素己糖（葡萄糖）和戊糖（木糖）,1.6.4 农、林、牧、渔副产品的利用,课件,28,2023/10/30,思考题,什么是精细化工，精细化工的特点是什么？什么是精细化学品，请列举五类主要的精细化学品。精细化学品的原料来源主要有哪些？精细有机合成的主要单元反应有哪些？,
