精細(xì)化學(xué)品化學(xué)課件(第一章)

精細(xì)化學(xué)品化學(xué)任課教師李建章E-mail:lyl63@手機(jī)67101)2023/2/11課程安排學(xué)時數(shù)：30學(xué)時、十五次課教學(xué)內(nèi)容：第一章緒論第二章鹵化第三章磺化與硫酸鹽化第四章硝化第五章氧化第六章還原第七章烷化與?；?第八章酯化及水解考試安排：平時成績(考勤、作業(yè))40%，理論考試60%2023/2/12平時成績40%=15%考勤、25%作業(yè)考勤15%=缺席1次課扣1分，無故缺席5次課取消考試資格。作業(yè)25%=缺席1次作業(yè)扣3分，本學(xué)期共8次作業(yè)。考試內(nèi)容：1、講授PPT內(nèi)容

2、課后作業(yè)考試題型：完成反應(yīng)式、計算題、填充題、判斷題、合成題、問答題

年級總?cè)藬?shù)補(bǔ)考人數(shù)重修人數(shù)2009級6118102010級571442023/2/13實驗安排1、地點：第二實驗樓422實驗室

2、實驗時間：星期四上午：2011級1班星期五下午：2011級2班

3、要求

(1)做好預(yù)習(xí)記錄

(2)按指定指定位置做實驗

4、實驗項目安排（見附件）共7個2023/2/14教材與參考書唐培堃等《精細(xì)有機(jī)合成化學(xué)與工藝學(xué)》，化學(xué)工業(yè)出版社，2010年，北京沈永嘉，《精細(xì)化學(xué)品化學(xué)》，高等教育出版社，2007年，北京蔣登高等《精細(xì)有機(jī)合成反應(yīng)及工藝》，化學(xué)工業(yè)出版社，2006年，北京薛敘明等，《精細(xì)有機(jī)合成技術(shù)》，化工出版社，2008年11月，北京。2023/2/15第一章緒論§1-1

精細(xì)化學(xué)品的范圍1、通用化學(xué)品：指從廉價、易得的天然資源(如煤、石油、天然氣和農(nóng)副產(chǎn)品)等開始，經(jīng)一次或數(shù)次化學(xué)加工而制成的最基本的化工原料，具有應(yīng)用范圍廣、生產(chǎn)中化工技術(shù)要求高、產(chǎn)量大而附加價值低等特點。(包括三酸、二堿、三大合成材料塑料、合成橡膠和合成纖維

)。一、化工產(chǎn)品分類----按用途2023/2/16§1-1

精細(xì)化學(xué)品的范圍對基本化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)的初級或次級化學(xué)品進(jìn)行深入加工而取得的具有特定功能、特定用途、小批量的系列產(chǎn)品

化學(xué)型：精細(xì)化學(xué)品（如化學(xué)試劑）精細(xì)化學(xué)品{

功能型：專用化學(xué)品（如洗發(fā)香波）2、精細(xì)化學(xué)產(chǎn)品(FineChemicals

)：能增進(jìn)或賦予一種(類)產(chǎn)品以特定功能，或本身具有特定功能的小批量、高純度和高利潤的化學(xué)品。2023/2/17通用化學(xué)品：產(chǎn)量大，無差別。三酸、二堿、鹽、乙醇、丙酮等專用化學(xué)品：產(chǎn)量小，有差別。醫(yī)藥制劑、農(nóng)藥制劑等（一般）精細(xì)化學(xué)品：產(chǎn)量小，無差別。原料醫(yī)藥、原料農(nóng)藥、原料染料等準(zhǔn)（半、擬）通用化學(xué)品：產(chǎn)量大，有差別。如塑料、合成纖維、合成橡膠2023/2/18§1-1

精細(xì)化學(xué)品的范圍通用化學(xué)品精細(xì)化學(xué)品原料廉價、易得的天然資源(煤、石油等)通用化學(xué)品加工一次或數(shù)次化學(xué)加工步驟繁多，反應(yīng)復(fù)雜產(chǎn)品特點技術(shù)要求高，產(chǎn)量大，附加價值低

產(chǎn)量小，產(chǎn)值高，純度高，特定的應(yīng)用性能通用化學(xué)品與精細(xì)化學(xué)品的比較2023/2/19§1-1精細(xì)化學(xué)品的范圍1986年，我國化工部“關(guān)于精細(xì)化工產(chǎn)品分類的暫行規(guī)定和有關(guān)事項的通知”中明確規(guī)定精細(xì)化工產(chǎn)品包括11個產(chǎn)品類別：(1)農(nóng)藥(2)染料(3)涂料(包括油漆及油墨)

(4)顏料(5)試劑和高純物(6)粘合劑(7)食品和飼料添加劑

(8)催化劑和各種助劑

(9)化工系統(tǒng)生產(chǎn)的藥品(原藥)和日用化學(xué)品

(10)功能高分子材料(包括功能膜、偏光材料等)

(11)信息用化學(xué)品二、精細(xì)化學(xué)品的分類2023/2/110§1-1

精細(xì)化學(xué)品的范圍按屬性可將精細(xì)化學(xué)品劃分為：

無機(jī)精細(xì)化學(xué)品和有機(jī)精細(xì)化學(xué)品§1-2精細(xì)化學(xué)品的特點一、概述(基本概況）1、精細(xì)化學(xué)品在量和質(zhì)上的基本特征：

小批量、多品種、具有特定功能、專用性質(zhì)

2、精細(xì)化學(xué)品生產(chǎn)過程：

化學(xué)合成分離提純劑型加工商品化2023/2/111二、精細(xì)化學(xué)品的特點§1-2

精細(xì)化學(xué)品的特點1、小批量、多品種，大量采用復(fù)配技術(shù)每種精細(xì)學(xué)品都有一定的應(yīng)用范圍，以滿足社會的不同需要。它們不可能象基本化工產(chǎn)品那樣大批量生產(chǎn)，而是有針對性地生產(chǎn)各種特殊功能的專用化工產(chǎn)品。采用復(fù)配技術(shù)所制成的商品，具有對精細(xì)化學(xué)品增效、改性和擴(kuò)大應(yīng)用范圍等功能，其性能往往超過結(jié)構(gòu)單一的產(chǎn)品。2023/2/1122、采用綜合生產(chǎn)流程和多功能生產(chǎn)裝置§1-2

精細(xì)化學(xué)品的特點精細(xì)化學(xué)品由基本原料出發(fā)，經(jīng)深度加工制得，因而一般生產(chǎn)流程長，工序多。而其“小批量、多品種”的特點，決定了精細(xì)化學(xué)品的生產(chǎn)通常以間歇反應(yīng)為主。精細(xì)化學(xué)品品種繁多，但從合成角度看，其合成單元有十幾個，且同系列化學(xué)品采用的設(shè)備有很多相似之處。故近年來廣泛采用多品種綜合生產(chǎn)流程，設(shè)計和制作用途廣、功能多的生產(chǎn)裝置，以適應(yīng)精細(xì)化學(xué)品多品種、小批量的特點。2023/2/113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2023/2/114§1-2

精細(xì)化學(xué)品的特點3、生產(chǎn)工藝精細(xì)、技術(shù)密集度高（為什么?)精細(xì)化工是綜合性較強(qiáng)的技術(shù)密集型工業(yè)。這首先表現(xiàn)在5個方面：

（1）生產(chǎn)過程中的工藝流程長、單元反應(yīng)多、原料復(fù)雜、中間過程控制要求嚴(yán)格；（2）涉及到多領(lǐng)域、多學(xué)科的理論知識和專業(yè)技能。其中包括多步合成、分離技術(shù)、分析測試、性能篩選、復(fù)配技術(shù)、劑型研制、商品化加工、應(yīng)用開發(fā)和技術(shù)服務(wù)等。2023/2/115（3）研究開發(fā)新品種的投資高、成功率低、時間長和耗資較大，開發(fā)一種新藥需5-10年，耗資5000萬以上。（4）產(chǎn)品的更新?lián)Q代快，市場壽命短，技術(shù)專利性強(qiáng)和市場競爭激烈。（5）情報密集、信息快。一旦有新的需求，就必須按照新的要求重新設(shè)計產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，或?qū)υ械幕瘜W(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)；同時，大量的基礎(chǔ)研究工作產(chǎn)生的新化學(xué)品也不斷需要尋找新的用途?！?-2

精細(xì)化學(xué)品的特點2023/2/116§1-2

精細(xì)化學(xué)品的特點4、商業(yè)性強(qiáng)精細(xì)化學(xué)品商品繁多，用戶對商品的選擇性很高，市場競爭十分激烈。因而在大力搞好新產(chǎn)品、新技術(shù)開發(fā)的同時，還需花更大的力量去研究產(chǎn)品的應(yīng)用技術(shù)服務(wù)，以便不斷開拓市場，提高市場信譽(yù)。5、經(jīng)濟(jì)效益高(1)投資效益高2023/2/117§1-2

精細(xì)化學(xué)品的特點在總體上，化學(xué)工業(yè)屬于資本型工業(yè)，資本密集度高。但精細(xì)化工生產(chǎn)設(shè)備的投資僅為石油化工投資平均指數(shù)0.3~0.5，化肥工業(yè)的0.2~0.3。故其投資少，效益高。(2)利潤率高

一般來說，1美元石油化工原料加工成合成材料，可增值8美元；如果加工成精細(xì)化學(xué)品，則可增值到100美元以上。2023/2/118§1-2

精細(xì)化學(xué)品的特點(3)附加價值高

隨著對通用化學(xué)品的深度加工和產(chǎn)物的精細(xì)化，商品的附加價值率急劇增長。(日本）行業(yè)1965年1975年1985年ABABAB精細(xì)化工514647513350無機(jī)化工563755396535石油化工553551427120平均543950456036A----原材料費率、B-----附加價值率2023/2/119§1-3

精細(xì)化工在國民經(jīng)濟(jì)中的作用及發(fā)展模式精細(xì)化學(xué)品所具有的鮮明特點，使它成為國民經(jīng)濟(jì)中不可缺少的一個重要組成部分。*它直接用作最終產(chǎn)品；*作為醫(yī)藥、獸藥、農(nóng)藥、染料、顏料和香料等的主要成分；*絕大多數(shù)是用作輔助原料或材料出現(xiàn)在生產(chǎn)和生活兩大類物質(zhì)資料中。一、精細(xì)化工迅速發(fā)展的主要原因（為什么?)2023/2/120*增加和保障農(nóng)、林、牧業(yè)等的豐產(chǎn)豐收：選種、育種、病蟲害防治等借助某些精細(xì)化學(xué)品的作用來完成*豐富人民生活：保障和增進(jìn)人類健康，為人們生活提供豐富多彩的衣食住行離不開精細(xì)化學(xué)品。*促進(jìn)其他行業(yè)技術(shù)進(jìn)步：產(chǎn)品的升級換代。*高經(jīng)濟(jì)效益：精細(xì)化工產(chǎn)值率在50%左右。精細(xì)化工（產(chǎn)值）率＝精細(xì)化工產(chǎn)品的總值全部化工產(chǎn)品的總值×100％2023/2/121國別19711972197319741975197619771980~1985日本44.144.445.347.951.549.950.855~58德國35.5----51.544.0----≈53美國--37.237.840.536.936.8≈40≈50表1-2

發(fā)達(dá)國家精細(xì)化工產(chǎn)值占化學(xué)工業(yè)的比例（%）精細(xì)化學(xué)工業(yè)迅速發(fā)展的主要原因在于：2023/2/1221、需求：科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及人民生活水平的提高，迫切要求加快精細(xì)化工的發(fā)展，以便提供各種性能優(yōu)異、用途廣泛的精細(xì)化學(xué)品。

2、原料與技術(shù)：工業(yè)發(fā)達(dá)國家的石油化工已發(fā)展到相當(dāng)規(guī)模，并具有技術(shù)優(yōu)勢，能為精細(xì)化學(xué)品的發(fā)展提供充足的原料/中間體和技術(shù)條件。3、市場導(dǎo)向:一些工業(yè)發(fā)達(dá)國家通用化學(xué)品的產(chǎn)量已能滿足需要，為了進(jìn)一步開發(fā)新產(chǎn)品，開拓新市場，從而轉(zhuǎn)向發(fā)展精細(xì)化學(xué)品。2023/2/1235、產(chǎn)業(yè)需求：新材料、新功能元件、生物工程等新一代產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)技術(shù)與精細(xì)化工有著非常密切的關(guān)系，也要求精細(xì)化學(xué)品迅速發(fā)展。4、面臨資源限制:資源缺乏的工業(yè)發(fā)達(dá)國家，面臨著“能源危機(jī)”的沖擊，不得不改變化工產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，將其戰(zhàn)略重點由石油化工轉(zhuǎn)向省資源、省能源、附加價值高和技術(shù)密集的精細(xì)化工，以便用技術(shù)優(yōu)勢彌補(bǔ)資源劣勢。2023/2/124精細(xì)化工的發(fā)展趨勢發(fā)展原料工業(yè)重視基礎(chǔ)產(chǎn)品加強(qiáng)應(yīng)用研究優(yōu)化復(fù)配技術(shù)重視劑型改造開拓新興領(lǐng)域2023/2/125精細(xì)化工的發(fā)展戰(zhàn)略精細(xì)化工反映了一個國家發(fā)達(dá)水平及綜合能力與發(fā)達(dá)國家相比，我們?nèi)杂休^大一段差距。我國的煤炭、石油和天然氣資源豐富，為發(fā)展精細(xì)化工提供了充足的原料來源。發(fā)展模式：

1、以某種原料為基礎(chǔ)，發(fā)展系列化產(chǎn)品。

2、以某種技術(shù)為基礎(chǔ)，發(fā)展系列化產(chǎn)品。

3、針對某一應(yīng)用領(lǐng)域，發(fā)展系列化產(chǎn)品。三、精細(xì)化工的發(fā)展模式2023/2/1261、以某種原料為基礎(chǔ)，發(fā)展系列化產(chǎn)品。乙烯是一種非常重要的化工原料，在由相應(yīng)的石油餾分裂解制乙烯的過程中，將聯(lián)產(chǎn)得到大量C4烴、C5烴、C9烴、C10烴，為發(fā)展精細(xì)化工提供了豐富的有機(jī)原料。如何利用好這一部分資源、對于降低乙烯成本、獲得高附加值產(chǎn)品、增加經(jīng)濟(jì)效益，具有重要意義。以C5烴餾分的利用為例：由它出發(fā)可以制得一系列重要精細(xì)化工產(chǎn)品，包括碳五脂肪族樹脂、碳五脂環(huán)族樹脂、異戊二烯、環(huán)戊二烯、間戊二烯、戊烷、異戊烷、異戊烯、正戊烯、環(huán)戊烯等上百種精細(xì)化工產(chǎn)品。2023/2/1272、以某種技術(shù)為基礎(chǔ)，發(fā)展系列化產(chǎn)品比如，以羰基合成技術(shù)為基礎(chǔ)，由各種烯烴出發(fā)合成一系列脂肪醇：由丙烯合成正丁醇、異丁醇；由庚烯合成異辛醇、由壬烯合成癸醇、由十二烯合成十三醇等。以染料的生產(chǎn)為例，按照應(yīng)用對象和方法的不同，可將染料進(jìn)一步分成還原染料、分散染料、活性染料等系列產(chǎn)品。3、針對某一應(yīng)用領(lǐng)域，發(fā)展系列化產(chǎn)品2023/2/128采用何種模式，要因地制宜。只有把市場、原料和技術(shù)有機(jī)結(jié)合，綜合考慮，才能使自己的產(chǎn)品立于不敗之地。同時，由于精細(xì)化工產(chǎn)品在國外一般不出售專利技術(shù)，我們要依靠自己的努力，開發(fā)有自主知識產(chǎn)權(quán)的精細(xì)化工產(chǎn)品專利技術(shù)?！?-4新型精細(xì)有機(jī)合成技術(shù)一、相轉(zhuǎn)移催化技術(shù)2023/2/129在有機(jī)合成中非均相體系時，處于不同相的反應(yīng)物之間彼此不能接觸，從而使反應(yīng)效果不佳或根本不反應(yīng)。此時，若在反應(yīng)體系中加入少量“相轉(zhuǎn)移催化劑”（phasetransfercatalysis，簡稱PTC）使兩反應(yīng)物轉(zhuǎn)移到同一相中，便可使反應(yīng)順利進(jìn)行。這種反應(yīng)就稱為相轉(zhuǎn)移催化反應(yīng)。相轉(zhuǎn)移催化技術(shù)是20世紀(jì)60年代末發(fā)展起來的新技術(shù)，具有反應(yīng)條件緩和、操作簡便、反應(yīng)時間短、產(chǎn)品收率高、產(chǎn)品純度高等突出優(yōu)點，在化學(xué)工業(yè)中引起了普遍的重視，其應(yīng)用范圍日益擴(kuò)大。2023/2/1301．相轉(zhuǎn)移催化原理2023/2/1312．相轉(zhuǎn)移催化劑（1）季鎓鹽類相轉(zhuǎn)移催化劑（2）聚醚類相轉(zhuǎn)移催化劑2023/2/132二、酶催化技術(shù)三、微波有機(jī)合成技術(shù)2023/2/133微波是頻率在300MHz～300GHz范圍內(nèi)的電磁波，其波長在0.1～100cm之間。物質(zhì)與微波相互作用導(dǎo)致的熱效應(yīng)和其他特殊的效應(yīng)，使反應(yīng)速度明顯加快，反應(yīng)時間明顯縮短，有利于提高反應(yīng)產(chǎn)物的收率和質(zhì)量。四、有機(jī)聲化學(xué)合成技術(shù)采用超聲波促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)。主要提出兩種歷程，即超聲空化作用歷程和游離基歷程。2023/2/134五、光有機(jī)合成優(yōu)點（1）可合成許多用熱化學(xué)反應(yīng)不能合成的有機(jī)化合物；（2）具有高的立體專一性；（3）產(chǎn)品多樣性；（4）受溫度的影響不大；（5）化學(xué)反應(yīng)容易控制。缺點（1）副反應(yīng)多；（2）能耗大；（3）需要特殊的反應(yīng)器。2023/2/135六、電解有機(jī)合成技術(shù)電解有機(jī)合成可分為直接法、間接法和成對法三種類型。應(yīng)用（1）芳環(huán)側(cè)鏈α-氫的光引發(fā)取代鹵化；（2）苯的光引發(fā)環(huán)上加成氯化制六六六；（3）芳環(huán)上硝基的光引發(fā)置換氯化；（4）鏈烷烴的光引發(fā)磺氧化；（5）鏈烷烴的光引發(fā)磺氯化。2023/2/136電解有機(jī)合成的優(yōu)點■在許多場合具有高選擇性和特異性■不需要使用價格較貴的氧化劑或還原劑■反應(yīng)可在溫和的條件下進(jìn)行■節(jié)能電解有機(jī)合成是無公害的清潔反應(yīng)電解有機(jī)合成的局限性■電解裝置復(fù)雜，專用性強(qiáng)，普適性差；■影響因素較多，最佳條件的選擇和電化學(xué)工程技術(shù)的處理比較復(fù)雜■對于空氣氧化或