1绪论精细有机合成化学

1 精细有机合成精细有机合成 陈启凡陈启凡 化工学院化工系化工学院化工系2教学计划教学计划 （理论总学时（理论总学时4848学时）学时）第一章第一章 绪论绪论 1学学时时第二章第二章 精细有机合成基础精细有机合成基础 7学时学时第三章第三章 卤化卤化 6学学时时第四章第四章 磺化和硫酸化磺化和硫酸化 4学学时时第五章第五章 硝化和亚硝化硝化和亚硝化 4学时学时第六章第六章 还原还原 4学学时时第七章第七章 氧化氧化 2学学时时第八章第八章 重氮化和重氮盐的反应重氮化和重氮盐的反应 4学时学时第九章第九章 氨基化氨基化 4学学时时第十章第十章 烃化烃化 4学学时时第十一章第十一章 酰化酰化 4学学时时第十二章第十二章 水解水解 4学学时时3课程使用的教材与教学参考书课程使用的教材与教学参考书n课程使用的教材课程使用的教材 精细有机合成学与工艺学唐培堃 冯亚青主编（第二版），化学工业出版社n教学参考书教学参考书1.精细有机合成反应及工艺，蒋登高等主编，化学工业出版社2.精细有机合成原理与工艺，陈金龙主编，中国轻工业出版社3.精细化工产品的合成及应用，程侣柏等编译(第四版），大连工学院出版社4.药物合成反应，闻韧主编（第二版），化学工业出版社 4其他参考资料其他参考资料n数据库数据库 1.中文期刊全文数据库 2.维普全文数据库 3.中国博硕士学位论文全文数据库 4.Springer电子期刊全文数据库n杂志类杂志类 1高等学校化学学报；2化工学报；3化学学报；4化学通报；5中国科学B辑，化学；6化学进展；7应用化学；8化工进展；9精细化工；10化学试剂；11有机化学；12中国化学快报；13化学研究与应用；14染料化学 15.合成化学5第第1 1章章 绪论绪论6n精细化学品的释义精细化学品的释义n精细化学品的分类精细化学品的分类n精细化工的特点精细化工的特点n精细化工在国民经济中的作用精细化工在国民经济中的作用n精细有机合成的原料资源精细有机合成的原料资源n本书的编写体系和讨论范围本书的编写体系和讨论范围71.1.传统的释义：传统的释义：产量小、纯度高的化工产品。产量小、纯度高的化工产品。2.2.美国克林教授提出的释义：美国克林教授提出的释义：1.1 1.1 精细化学品的释义精细化学品的释义通用化学品通用化学品：产量大，：产量大，无差别。乙醇、硝基苯、苯胺无差别。乙醇、硝基苯、苯胺准通用化学品准通用化学品：产量大，：产量大，差别。塑料、合成纤维、橡胶差别。塑料、合成纤维、橡胶精细化学品精细化学品：产量小，：产量小，无差别。原料医药、染料、农药无差别。原料医药、染料、农药专用化学品专用化学品：产量小，：产量小，差别。医药、农药制剂、商品染料差别。医药、农药制剂、商品染料无差别化学品无差别化学品差别化学品差别化学品83.3.日日本本的的释释义义：高高附附加加值值、技技术术密密集集型型、设设备备投资少、多品种、小批量生产的化学品。投资少、多品种、小批量生产的化学品。中国原则上采用日本对精细化学品的释义。即中国原则上采用日本对精细化学品的释义。即把克林教授释义的精细化学品和专用化学品统把克林教授释义的精细化学品和专用化学品统称为精细化学品。称为精细化学品。91.1.欧美按使用性能分欧美按使用性能分三三大类大类 2.2.联联合合国国经经济济合合作作及及发发展展组组织织将将专专用用化化学学品品细细分分为为4747类。类。3.3.日日本本“化化学学工工业业统统计计月月报报”和和“工工业业统统计计表表”，19931993年将精细化学品分为年将精细化学品分为3232个门类。个门类。1.2 1.2 精细化学品的分类精细化学品的分类准商用（通用）化学品准商用（通用）化学品 多功能、多用途化学品多功能、多用途化学品最终用途化学品或直接上市化学品最终用途化学品或直接上市化学品10 4.4.中国化学工业部分中国化学工业部分1111类类 农药、染料、涂料（含油漆、油墨）、颜料、农药、染料、涂料（含油漆、油墨）、颜料、试剂和高纯物、信息用化学品、食品和饲料试剂和高纯物、信息用化学品、食品和饲料添加剂、黏合剂、催化剂和各种助剂、化工添加剂、黏合剂、催化剂和各种助剂、化工系统生产的化学药品（原料药）和日用化学系统生产的化学药品（原料药）和日用化学品、功能高分子材料。品、功能高分子材料。精细化工产品分类暂行规定精细化工产品分类暂行规定，1986年年3月月6日日 111.3 1.3 精细化工的特点精细化工的特点 精细化工精细化工（fine chemical)即精细化学工即精细化学工业，是生产业，是生产精细化学品精细化学品的工业。的工业。12n小批量、品种多。小批量、品种多。生产规模小，多为间歇操作的液相反应，常采用多生产规模小，多为间歇操作的液相反应，常采用多品种的综合生产流程或单元反应流程。品种的综合生产流程或单元反应流程。n附加价值和经济效益高。附加价值和经济效益高。n产品质量要求高，知识和技术密集度高。产品质量要求高，知识和技术密集度高。n产品更新换代快、寿命短。产品更新换代快、寿命短。研究开发难度大、费用高研究开发难度大、费用高n商品性强，市场竞争激烈。商品性强，市场竞争激烈。应用技术和技术服务重要。应用技术和技术服务重要。13n直接用作最终产品或其主要成分直接用作最终产品或其主要成分n增加或赋予各种材料以特性增加或赋予各种材料以特性n增加和保障农、林、牧、渔业的丰产丰收增加和保障农、林、牧、渔业的丰产丰收n丰富人民生活丰富人民生活n促进其他行业技术进步促进其他行业技术进步n高经济效益高经济效益1.4 1.4 精细化工在国民经济中的作用精细化工在国民经济中的作用14精细化工（产值）率精细化工（产值）率 精细化工产品的总值精细化工产品的总值全部化工产品的总值全部化工产品的总值10010015n发展原料工业发展原料工业n重视基础产品重视基础产品n加强应用研究加强应用研究n优化复配技术优化复配技术n重视剂型改造重视剂型改造n开拓新兴领域开拓新兴领域精细化工的发展趋势精细化工的发展趋势161.5 1.5 精细有机合成的原料资源精细有机合成的原料资源n煤煤n石油石油n天然气天然气n动植物原料动植物原料171.5.1 1.5.1 煤煤n煤的高温干馏：煤的高温干馏：萘、甲基萘、蒽、菲、芴、苊、芘、萘、甲基萘、蒽、菲、芴、苊、芘、苯酚、甲酚、二甲酚、氧芴、硫芴、苯酚、甲酚、二甲酚、氧芴、硫芴、吡啶、甲基吡啶、咔唑、喹啉等吡啶、甲基吡啶、咔唑、喹啉等苯：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：18n煤的气化：煤的气化：水煤气反应：氢、一氧化碳、甲烷水煤气反应：氢、一氧化碳、甲烷 191.5.2 1.5.2 石油石油n催化重整：催化重整：环烷烃重整为芳烃，如：苯、甲苯、环烷烃重整为芳烃，如：苯、甲苯、二甲苯二甲苯n烃类热裂解：烃类热裂解：高碳烷烃转化为低碳烯烃或芳烃高碳烷烃转化为低碳烯烃或芳烃如：乙烯、丙烯、丁二烯、苯、甲苯、二甲苯如：乙烯、丙烯、丁二烯、苯、甲苯、二甲苯n芳烃生产新技术：芳烃生产新技术：甲苯脱烷基制苯、甲苯歧化甲苯脱烷基制苯、甲苯歧化制苯和二甲苯、二甲苯的异构化制苯和二甲苯、二甲苯的异构化n石油萘：石油萘：将烷基萘脱烷基转化为石油萘将烷基萘脱烷基转化为石油萘n石油蜡：石油蜡：用分子筛技术得到液蜡（用分子筛技术得到液蜡（C C9 9-C-C1818)和固和固蜡蜡(C(C1818-C-C3030)201.5.3 1.5.3 天然气天然气n甲烷、乙烷、丙烷和较高碳链的甲烷、乙烷、丙烷和较高碳链的烷烃烷烃（其中（其中主要是甲烷）主要是甲烷）n可可直接直接用于制备碳黑、乙炔、氢氰酸、各种用于制备碳黑、乙炔、氢氰酸、各种氯代甲烷、二硫化碳、甲醇、甲醛等氯代甲烷、二硫化碳、甲醇、甲醛等n制制合成气合成气（COCO和和H H2 2的混合物），进一步制得的混合物），进一步制得甲醇、甲醛、高碳醇、正丁醛、甲酸、乙甲醇、甲醛、高碳醇、正丁醛、甲酸、乙酸、丙酸、丙烯酸、丙烯酸酯、人造石油酸、丙酸、丙烯酸、丙烯酸酯、人造石油等等211.5.4 1.5.4 动植物原料动植物原料n碳水化合物：碳水化合物：n脂肪和油类：脂肪和油类：主要成分主要成分：甘油三羧酸酯：甘油三羧酸酯可获得化工原料可获得化工原料：脂肪酸、脂肪族含氮化合：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、与壬酸、脂肪醇、环氧化合物、蓖麻醇酸、甘油。甘油。糖类、淀粉、糖类树胶糖类、淀粉、糖类树胶单糖单糖纤维素纤维素己糖己糖（葡萄糖）和（葡萄糖）和戊糖戊糖（木糖）（木糖）微生物发酵可制备醇、酮、酸化合物。微生物发酵可制备醇、酮、酸化合物。221.6 1.6 本书的编写体系和讨论范围本书的编写体系和讨论范围n精细化学品的结构精细化学品的结构n精细有机合成的主要单元反应精细有机合成的主要单元反应n本书的主要体系和内容本书的主要体系和内容n精细化学品合成路线的综合评定精细化学品合成路线的综合评定231.6.1 1.6.1 精细化学品的结构精细化学品的结构 主体结构主体结构精细化学品精细化学品 取代基取代基脂链脂链脂环脂环芳环芳环杂环杂环24n卤素：卤素：-Cl、-Br、-I、-Fn含氮基团：含氮基团：-NO2、-NO -NH2、-NHR、-NR1R2 -NHCO-、-NH2OH、-N2+X-、-N=N-、-NHNH2 -CN主要取代基主要取代基25n含硫基团：含硫基团：-SO3H、-SO2Cl、-SO2NH2、-SO2NHRn烷基、酰基烷基、酰基n含氧基团：含氧基团：-OH、-OR、-OAc -COH、-COR、-COOH、-COOR、-COCl、-CONH2261.6.2 1.6.2 精细有机合成的主要单元反应精细有机合成的主要单元反应n卤化n磺化和硫酸酯化n硝化和亚硝化n还原和加氢n氧化n重氮化和重氮基的转化n氨解和胺化n水解n烃化n酰化n缩合n环合n聚合27单元反应可归纳为三种类型单元反应可归纳为三种类型n第第一一类类是是有有机机分分子子中中碳碳原原子子上上的的氢氢被被各各种种取取代代基基所所取取代代。如如卤卤化化、磺磺化化、硝硝化化和和亚亚硝硝化化、C-C-酰酰化化、C-C-烃化等。烃化等。n第第二二类类是是碳碳原原子子上上的的取取代代基基转转变变为为另另一一种种取取代代基基。如如还还原原、氧氧化化、氨氨解解、重重氮氮基基的的转转化化、水水解解、N-N-酰化、酰化、O-O-酰化、酰化、N-N-烃化、烃化、O-O-烃化等。烃化等。n第三类是有机分子中形成新的碳碳键、新的碳环第三类是有机分子中形成新的碳碳键、新的碳环或杂环。或杂环。如缩合、环合、聚合等。如缩合、环合、聚合等。281.6.3 1.6.3 本书的主要体系和内容本书的主要体系和内容n绪论n精细有机合成基础n卤化n磺化和硫酸化n硝化和亚硝化n还原n氧化n重氮化和重氮盐的反应n 氨基化n 烃化n 酰化n 水解n 缩合n 环合291.6.4 1.6.4 精细化学品合成路线的综合评价精细化学品合成路线的综合评价3031合成工艺路线的选择依据合成工艺路线的选择依据n路线短路线短n总收率最高总收率最高n易于工业化生产易于工业化生产n成本低，经济效益高成本低，经济效益高n原料易得原料易得32思考题思考题n什么是精细化学品？什么是精细化学品？n精细化工产品有哪些特点？精细化工产品有哪些特点？n精细化学品的原料来源主要有哪些？精细化学品的原料来源主要有哪些？n精细有机合成的主要单元反应有哪些？精细有机合成的主要单元反应有哪些？