精細有機合成化學(xué)與工藝學(xué)

1、精細化工工藝學(xué) 2015習(xí)題課,綠色化學(xué)又稱環(huán)境無害化學(xué) (Environmentally Benign Chemistry) 環(huán)境友好化學(xué)(Environally Friendly Chemistry) 清潔化學(xué)(Clean Chemistry) 綠色化學(xué)即是用化學(xué)的技術(shù)和方法去減少或消滅那些對人類健康、社區(qū)安全、生態(tài)環(huán)境有害的原料、催化劑、溶劑和試劑、產(chǎn)物、副產(chǎn)物等的使用和產(chǎn)生。綠色化學(xué)的理想在于不再使用有毒、有害的物質(zhì)，不再產(chǎn)生廢物。不再處理廢物。它是一門從源頭上阻止污染的化學(xué)。,精細有機合成的主要原料有哪些？來源是怎樣的？在查閱文獻的基礎(chǔ)上寫出“二十一世紀能源與化工合成原料”小論文。

2、三烯：乙烯、丙烯、丁烯； 三苯：苯、甲苯、二甲苯； 甲烷，共七種原料來源于石油、煤和天然氣。 世界上約90%有機化工產(chǎn)品的原料來源于這七種原料！,新世紀國內(nèi)外精細化工工業(yè)的發(fā)展趨勢與特點有哪些？ 環(huán)境保護； 合成關(guān)鍵技術(shù)（催化技術(shù)和生物技術(shù)） 降低原材料消耗； 節(jié)約能源； 專用化技術(shù)與精細化工技術(shù)創(chuàng)新！,2. 以最合理合成工藝路線合成下列化合物。,1.,2.,3.,4. 苯酚 （1）早期：磺化堿熔法； （2）現(xiàn)在：異丙苯氧化酸解法； （3）其它：氯苯水解法；苯甲酸脫羧法等！,5.,3. 化學(xué)化工工程師必須具備的專業(yè)知識結(jié)構(gòu)及內(nèi)容有哪些？ 教材 2.2-2.19相關(guān)知識，在將來工作中學(xué)習(xí)補充！,

3、1. 合成下列化合物,第3章 鹵化反應(yīng),1.,2.,3.,4.,5.,6.,7.,8.,9.,10.,11.,2. 工業(yè)溴化反應(yīng)進行時，為什么常常需要加入氧化劑？通常選擇加入的氧化劑有哪些？ P106 3. 文獻查閱下列常見鹵化物的用途和工業(yè)合成方法？ 四氯化碳、氯乙酸、氯乙酰氯、對氯氯芐、2氯甲基吡啶、間氯硝基苯、對氯苯酚、鄰氯苯甲酸、2，6二氯甲苯、環(huán)氧氯丙烷、氟乙酸乙酯。,第4章 磺化 1. 以最合理的合成工藝路線合成下列化合物。（S 表示為磺酸基團）,1.,2.,3.,4.,5.,2某工廠生產(chǎn)2-萘磺酸，每批投萘400Kg，98%硫酸343Kg，160反應(yīng)2h，測得反應(yīng)液總酸度為26%

4、。此時2-萘磺酸的含量為68%，求： （1） 萘和硫酸的投料比。 （2） 68%的2-萘磺酸折算成硫酸的酸度是多少？ （3） 2-萘磺酸的收率？,解：（1）萘和硫酸的投料比為： 400 /128 / (343 98% / 98 ) = 0.911 : 1 (2) 2-萘磺酸相當(dāng)于硫酸的量為： （400+343） 68% / 2082 98 = 119 Kg 2-萘磺酸折算成硫酸的酸度為： 119 / 743 100% = 16% （3）2-萘磺酸的收率： Y = 743 68% / 208 / (400 / 128) 100% = 77%,3.某工廠生產(chǎn)1-萘磺酸，每批投萘400Kg，98%硫

5、酸325Kg，100反應(yīng)4h，測得反應(yīng)液總酸度為27%。此時1-萘磺酸的含量為73%。 求：（1）萘和硫酸的投料比。 （2）73%的1-萘磺酸折算成硫酸的酸度？ （3）1-萘磺酸的收率？,（1）萘和硫酸的投料比為： 400 /128 / (325 98% / 98 ) = 0.961 : 1 (2) 1-萘磺酸相當(dāng)于硫酸的量為： （400+325） 73% / 2082 98 = 124.7 Kg 2-萘磺酸折算成硫酸的酸度為： 124.7 / 725 100% = 17.2% （3）1-萘磺酸的收率： Y = 725 73% / 208 / (400 / 128) 100% = 81.4%,

6、4. 文獻查閱下列常見磺化物的用途和合成方法？ 間氨基苯磺酸、吐氏酸、對氯苯磺酰氯、2,4-氨基苯磺酸、氯磺酸乙酯、 2甲基5硝基苯磺酸、1萘磺酸、5磺酸基水楊酸。,第5章 硝化及亞硝化 甲苯一硝化時的D.V.S.值約為2.18，采用的為1.02，現(xiàn)有一S、56，N、26的混酸，問：（1）該混酸能否用于甲苯的一硝化？（2）1000Kg甲苯硝化時，所需此混酸的量？（3）若用97%的硝酸、98%的硫酸來配此混酸，則分別用酸多少？（4）該混酸組成的F.N.A.值?,解：（1） D.V.S.= S / (100-S-5/7N) = 2.20 因為 D.V.S. = 2.20 2.18 所以該混酸可以用

7、于甲苯的一硝化反應(yīng) （2） 混酸量=1000/92 1.02 63 / 26% = 2686.5 Kg （3） 設(shè)：分別用97%的硝酸、98%的硫酸 分別為A Kg、B Kg 則：97%A = 2686.5 26% A = 720.1 Kg 98%B = 2686.5 56% B = 1535.1 Kg （4） F.N.A. = D.V.S. /(1+ D.V.S.) 100% = 2.20 / 3.20 100% = 68.75%,2.由硝基苯混酸硝化制備間二硝基苯時，需要配制的混酸組成為H2SO4 72%（質(zhì)量，下同），HNO3 26% ，H2O 2% 的混酸6000Kg，問需要20% 的

8、發(fā)煙硫酸，85% 廢酸和98% 的硝酸各多少千克？,解：設(shè)需要20% 的發(fā)煙硫酸，85% 廢酸和98% 的硝酸分別為x、y、z （kg） 三種酸總質(zhì)量： x + y + z = 6000 硝酸的平衡：0.98 z = 6000 0.26 硫酸的平衡：（100% + 0.225 20%）x + 0.85 y = 6000 0.72 解上述三個聯(lián)立方程，得： x = 2938.6 kg ； y = 1469.6 kg ； z = 1591.8 kg,3. 已知萘進行二硝化反應(yīng)時所需的D.V.S.值為3.0，硝酸比值為2.2，相比為6.5。試計算：該二硝化反應(yīng)正常發(fā)生時應(yīng)選用的混酸組成為多少？（以1

9、Kgmol的萘為計算基準(zhǔn)）,解：以1kgmol的萘為計算基準(zhǔn)： 混酸量： m混= 1286.5= 832kg = m(HNO3) + m（H2SO4）+ m(H2O) 硝酸：m(HNO3)= 632.2= 138.6kg 硫酸：m（H2SO4）= D.V.S.( m(H2O) + 218) = 3 m(H2O) + 108 解式 、 得m（H2SO4）= 547kg；m(H2O) = 146.4 kg 故混酸組成為：硫酸：m（H2SO4） 100 / m混 = 65.75 % 硝酸：m(HNO3) 100 / m混 = 16.65 % 水：m(H2O) 100 / m混 = 17.60 %,4

10、. 文獻查閱下列常見的硝基物的用途和合成方法？ 3氯4氟苯胺、4氯3硝基苯磺酸、2，4，6三硝基甲苯、間二硝基苯、2，4二硝基氯苯、硝基甲烷、間硝基三氟甲苯。,第6章 還原 1. 某車間用22.5%Na2S水溶液還原對硝基甲苯，反應(yīng)式為 （1）若每批投98%的對硝基甲苯140Kg，Na2S的用量為理論量的1.2倍，求每批用22.5%Na2S水溶液多少Kg？ （2）產(chǎn)品經(jīng)干燥后得100Kg，從中取0.2253g用重氮法分析氨基物的含量,用0.1N NaNO2標(biāo)準(zhǔn)溶液20ml滴到終點,求產(chǎn)品純度？產(chǎn)品收率？,解：（1）設(shè)：需22.5%硫化鈉水溶液的量為A Kg A = 140 98% / 137

11、1.20 6/4 78 /22.5% = 624 Kg （2）產(chǎn)品純度： C = 0.1 20 107 / 0.2253 /1000 100% = 95 % 產(chǎn)品收率： Y = 100 95% / 107 100% = 88.8 %,2. 某工廠以Na2S.9H2O為還原劑將98%間二硝基苯500Kg還原制備間硝基苯胺，還原劑用量為理論用量的1.20倍，求：（1）還原劑Na2S.9H2O的用量？ （2）反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)水洗、重結(jié)晶、烘干得到335Kg，從中取0.2850g產(chǎn)品，用重氮法分析氨基物的含量，用0.1N NaNO2標(biāo)準(zhǔn)溶液20ml滴到終點，求產(chǎn)品純度?產(chǎn)品收率?,解：（1）Na2S.9H2

12、O用量為： 500 98% / 168 6/4 1.20 240 = 1260 Kg （2）產(chǎn)品純度： C = 0.1 20 138 / 0.2850 /1000 100% = 96.84 % 產(chǎn)品收率： Y = 335 96.84% / 138 / (500 98% / 168) 100% = 82.1 %,3. 文獻查閱下列常見氨基物的用途和合成方法？ 間硝基苯胺、1萘胺、4，4，二氨基二苯醚、對氨基乙酰苯胺、對氨基苯甲酸、間氯苯胺、對甲苯胺、4氯苯胺3磺酸，2，5二氯苯胺。,第7章 氧化反應(yīng) 1 解釋下列名詞： 自動氧化 阻化劑 誘導(dǎo)期,2 常用的工業(yè)氧化劑有哪些？各有何特點？ 3 文獻

13、查閱下列工業(yè)氧化產(chǎn)品的用途和合成方法？ 對氯苯甲酸、苯酚、環(huán)氧乙烷、富馬酸、乙二醛、順丁烯二酸酐、煙酸、 過氧乙酸、鄰苯二甲酸酐、環(huán)氧丙烷。,第8章 重氮化及重氮鹽的反應(yīng) 1.工業(yè)上重氮化反應(yīng)終點是如何確定的？ 終點： 芳胺消失，亞硝酸微過量。 終點測定方法： 淀粉、KI試紙立即變蘭。 特征反應(yīng)！ I2 + 淀粉 藍色染料！,2. 工業(yè)生產(chǎn)上偶合反應(yīng)終點是如何確定的？ （1）反應(yīng)終點：重氮鹽無，偶合物微過量。 （2）反應(yīng)終點測定：潤圈試驗，需反復(fù)多次檢查確定終點。,3. 舉例說明由重氮化合物經(jīng)轉(zhuǎn)化后得到哪些工業(yè)化產(chǎn)品和中間體？ 4. 文獻查閱下列化合物用途和合成方法！ 剛果紅、甲基橙、間氯苯酚

14、、 對氯苯磺酸。,第9章 氨解和胺化 1. 以最合理的合成工藝路線合成下列化合物。（S 表示為磺酸基團）,1.,2.,3.,4.,5.,6.,7.,2 文獻查閱下列氨基化合物的用途和合成方法？ 二甲基甲酰胺、2，4二硝基苯胺、乙醇胺系列產(chǎn)品、2萘胺、 水楊酰苯胺（87172）、對甲苯磺酰胺。,第10章 烴化 工業(yè)烴化反應(yīng)試劑有哪些？烴化反應(yīng)的主要特點有哪些？ 以最合理的合成工藝路線合成下列化合物。,1.,2. 見黑板！,3. A + B = 產(chǎn)物,4.,3文獻查閱下列烴基化合物的用途和合成方法？ 2，6二乙基苯胺、N,N-二甲基苯胺、N,N-二甲基十八胺、鄰甲氧基苯甲醛、 2甲氧基萘、對羥基苯甲醚。,第11章 ?；磻?yīng) 1. 工業(yè)?；磻?yīng)試劑有哪些？?；磻?yīng)的主要特點有哪些？ 2以最合理的合成工藝路線合成下列化合物。,1.,2.,3.,4. 見黑板！,3文獻查閱下列?；衔锏挠猛竞秃铣煞椒?？ 鄰氯乙酰苯胺、2，4二羥基苯乙酮、乙酸苯酯、氯甲酸苯酯、乙基苯基酮。,第12章 水解 苯酚的工業(yè)化合成路線有哪些？各有何特點？ 以最合理的合成工藝路線合成下列化合物。,1.,2.,3.,4.,5.,6.,7.,8.,9.,3工業(yè)酯化常用催化劑有哪些？各有何特點？ 4常見的工業(yè)化酯化方法有哪些？常用的提高反應(yīng)轉(zhuǎn)化率的方法有哪些？ 5. 文獻查閱下列酯化產(chǎn)品的用途和合成方法？