精細(xì)化學(xué)品化學(xué)課件第一章

1、2020/10/7,1,精細(xì)化學(xué)品化學(xué),任課教師 李建章 E-mail: 手機(jī)(67101),2020/10/7,2,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%,2020/10/7,3,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PP

2、T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,2020/10/7,4,實(shí)驗(yàn)安排 1、地點(diǎn)：第二實(shí)驗(yàn)樓422實(shí)驗(yàn)室 2、實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn) 4、實(shí)驗(yàn)項目安排（見附件）共7個,2020/10/7,5,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

3、年11月，北京。,2020/10/7,6,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(diǎn)。(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,2020/10/7,7,1-1 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）,

4、2、精細(xì)化學(xué)產(chǎn)品(Fine Chemicals )： 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。,2020/10/7,8,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,2020/10/7,9,1-1 精細(xì)化學(xué)品的范圍,通用化學(xué)品與精細(xì)化學(xué)品的比較,2020/10/7,10,1-1 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)

5、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,2020/10/7,11,1-1 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(diǎn),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

6、生產(chǎn)過程： 化學(xué)合成 分離提純劑型加工 商品化,2020/10/7,12,二、精細(xì)化學(xué)品的特點(diǎn),1-2 精細(xì)化學(xué)品的特點(diǎn),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。,2020/10/7,13,2、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(diǎn),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(diǎn)，決

7、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(diǎn)。,2020/10/7,14,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 酰化 縮合 環(huán)合 聚合,2020/10/7,15,1-2 精細(xì)化學(xué)品的特點(diǎn),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

8、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。,2020/10/7,16,（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。,1-2 精細(xì)化學(xué)品的

9、特點(diǎn),2020/10/7,17,1-2 精細(xì)化學(xué)品的特點(diǎn),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,2020/10/7,18,1-2 精細(xì)化學(xué)品的特點(diǎn),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)0.30.5，化肥工業(yè)的0.20.3。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1

10、00美元以上。,2020/10/7,19,1-2 精細(xì)化學(xué)品的特點(diǎn),(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）,A-原材料費(fèi)率、B-附加價值率,2020/10/7,20,1-3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(diǎn)，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?),2020/10/7,21,*增加和保障農(nóng)、林、牧業(yè)等的豐產(chǎn)豐收

11、：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,100,2020/10/7,22,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：,2020/10/7,23,1、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

12、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。,2020/10/7,24,5、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(diǎn)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。,2020/10/7,25,精細(xì)化

13、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,2020/10/7,26,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,2020/10/7,27,1、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

14、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。,2020/10/7,28,2、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

15、，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,2020/10/7,29,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)。,1-4 新型精細(xì)有機(jī)合成技術(shù),一、相轉(zhuǎn)移催化技術(shù),2020/10/7,30,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”（phase transfer catalysi

16、s，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(diǎn)，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。,2020/10/7,31,1相轉(zhuǎn)移催化原理,2020/10/7,32,2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,2020/10/7,33,二、酶催化技術(shù),三、微波有機(jī)合成技術(shù),2020/10/7,34,微波是頻率在300MHz300GHz范圍內(nèi)的電磁波，其波長在0.1100cm之間。,物質(zhì)與微波相互

17、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。,2020/10/7,35,五、光有機(jī)合成,優(yōu)點(diǎn) （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(diǎn) （1）副反應(yīng)多； （2）能耗大； （3）需要特殊的反應(yīng)器。,2020/10/7,36,六、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-氫的光

18、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。,2020/10/7,37,電解有機(jī)合成的優(yōu)點(diǎn),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 對于空氣氧化或氫氣還原反應(yīng)競爭力差； 電量消耗大； 常常需要使用有機(jī)溶劑，使工藝過程復(fù)雜化,2020/10/7,38,不同工業(yè)部門生產(chǎn)中的廢物排放量,制藥、精細(xì)化工更需開發(fā)原子經(jīng)濟(jì)反應(yīng),1-5 精細(xì)化工產(chǎn)品生產(chǎn)中的三廢治理與環(huán)境保護(hù),2020/10/7,39,首先，樹立環(huán)保意識，絕不能以犧牲環(huán)境為代價，片面追求高利潤。2004年3月2日，發(fā)生在四川沱江污染事件曾造成轟動，根據(jù)不完全統(tǒng)計，沱江污染約造成人民幣3億元的損失，要恢復(fù)生態(tài)則需5-10年時間。,精細(xì)化工產(chǎn)品特別是精細(xì)有機(jī)化工產(chǎn)品的合成步驟較多，總收率相對較低。生產(chǎn)1噸精細(xì)化工產(chǎn)品往往需要10倍以上的有機(jī)、無機(jī)原料和試劑因此，其“三廢”量極大，對環(huán)境構(gòu)成