精细高分子pp第一章 绪论ppt课件

1 河南科技大学化工与制药学院吕本莲 精化合成原理 2 学时数 40学时教学内容 第一部分 基本知识 自学 第二部分 单元反应 课本 考试安排 平时成绩 考勤 作业 20 期末考试80 3 参考书 唐培堃 精细有机合成化学及工艺学 化学工业出版社 2006年 北京李和平 葛虹 精细化工工艺学 科学出版社 1998年 北京曾繁涤 精细化工产品及工艺学 化工出版社 1997年 北京 4 第一章绪论第二章精细有机合成基础第三章卤化第四章磺化和硫酸化第五章硝化和亚硝化第六章还原 5 第七章氧化第八章重氮化和重氮盐的反应第九章烃化第十章酰化第十一章水解第十二章缩合 6 第一章绪论 1 1精细化学品的释义1 2精细化学品的分类1 3精细化工的特点1 4精细化工在国民经济中的作用1 5精细有机合成的原料资源 返回 9 1 1精细化学品的释义 关于精细化学品的释义 国际上有三种说法 传统释义 产量小 纯度高的化工产品 欧美各国释义 返回 10 日本的释义 具有高附加值 技术密集型 设备投资少 多品种 小批量生产的化学品 我国原则上采用日本对精细化学品的释义 11 1 2精细化学品的分类 我国精细化工产品包括11个产品类别 1 农药 2 染料 3 涂料 4 颜料 5 试剂和高纯物 返回 12 6 信息用化学品 包括感光材料 磁性材料等 7 食品和饲料 8 粘合剂 9 催化剂和各种助剂 10 化学药品和日用化学品 11 功能高分子材料 13 1 3精细化工的特点 1 除了化学合成反应 前处理和后处理外 还常常涉及剂型制备和商品化才得到最终商品 2 生产规模小 生产流程大多为间歇操作的液相反应 常采用多品种综合生产流程或单元反应流程 3 固定投资少 资金产出率高 返回 14 4 产品质量要求高 知识密集度高 产品更新换代快 寿命短 研究 开发难度大 费用高 5 在生产工艺 技术和配方等方面都有很大的改进余地 生产稳定期短 需要不断地进行技术改进 6 商品性强 市场竞争激烈 因此市场调查和预测非常重要 15 1 4精细化工在国民经济中的作用 1 直接用作最终产品或它们的主要成分 如医药 染料 香料 味精 糖精等 2 增加或赋予各种材料以特征 如塑料中的增塑剂 稳定剂等 3 增进和保障农 林 牧 渔业的丰产丰收 如选种 浸种 育秧等都需要借助精细化学品的作用来完成 4 丰富人民生活 5 渗入其他行业 促进技术进步 更新换代 6 高经济效益 返回 16 精细化工是当今化学工业中最具活力的新兴领域之一 是新材料的重要组成部分 精细化工产品种类多 附加值高 用途广 产业关联度大 直接服务于国民经济的诸多行业和高新技术产业的各个领域 大力发展精细化工已成为世界各国调整化学工业结构 提升化学工业产业能级和扩大经济效益的战略重点 精细化工率的高低已经成为衡量一个国家或地区化学工业发达程度和化工科技水平高低的重要标志 17 精细化工率 美国精细化工率20世纪70年代为40 80年代增至45 90年代已超过53 日本已达57 目前 这些国家的精细化率已达到60 70 我国精细化工率1990的只有25 1995年增至32 2004年已上升到45 预计2010年提高到60 18 1 5精细有机合成的原料资源 精细有机合成的原料资源是煤 石油 天然气和动植物 1 5 1煤煤的主要成分是碳 其次是氢 此外还有氧 硫和氮等其他元素 它们以结构复杂的芳环 杂环或脂环的化合物存在 煤通过高温干馏 气化或生产电石提供化工原料 返回 19 1 煤的高温干馏 2 煤的气化 20 1 5 2石油石油的主要成分是烷烃 环烷烃和少量芳烃 石油经常压和减压蒸馏可得直馏汽油 煤油 轻柴油 重柴油和润滑油等馏分 提供化工原料的石油加工过程主要是催化重整和热裂解 21 1 催化重整将沸程为60 165 的轻汽油馏分或石脑油馏分在480 510 2 3MPa氢压和含铂的催化剂存在下使原油中的一部分环烷烃和烷烃转化为芳烃的过程 重整汽油可作为高辛烷值汽油 也可经分离得到苯 甲苯和二甲苯 2 烃类的裂解其主要目的是制取乙烯 同时可得到丙烯 丁二烯以及苯 甲苯和二甲苯 返回 22 3 芳烃生产新技术在石油芳烃中 苯 对二甲苯和邻二甲苯的需要量很大 而甲苯 间二甲苯和C9芳烃的需要量很少 利用甲苯脱烷基制苯 甲苯歧化制备苯和二甲苯 二甲苯的异构化等技术 4 石油萘 5 石油蜡C9 C18为主要成分的液蜡和以C18 C30为主要成分的固态蜡 都是重要的化工原料 23 1 5 3天然气主要成分为甲烷 油型天然气含C2以上的烃约5 煤型天然气约含C2以上的烃20 25 天然气中甲烷中重要的化工原料 C2以上的烃的混合物可用作燃料 热裂解或生产芳烃的原料 返回 24 1 5 4动植物原料 1 含糖或淀粉的农副产品经水解可得到各种单糖 2 含油的动植物可以得到各种动物油和植物油 25 本课程所讨论内容 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 1 基本有机原料 2 有机中间体 3 有机产品 所谓基本有机原料 指的是从石油 天然气或煤等天然资源经过一次或次数较少的化学加工而制得的结构比较简单的有机物 例如 脂肪族的乙烯 丙烯 乙炔 一氧化碳 芳香族的苯 甲苯 二甲苯 萘和蒽等十余种 26 所谓中间体 指的是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 例如 脂肪族的甲醇 乙醇 乙酸 乙醛 丙酮 丙烯腈 环氧乙烷 氯乙烷 氯乙酸 甲胺 二甲胺等 芳香族的异丙苯 苯酚 氯苯 硝基苯 苯胺 2 萘酚等 所谓有机化工产品 指的是将有机中间体再经过化学加工而制得的有特定用途的有机物 例如 医药 农药 染料 合成纤维 塑料 合成橡胶以及其他各种精细化学品等 它们都是与广大消费者或使用部门直接见面的有机化工产品 27 本课程主要讨论用于制备精细化学品 特别是它的中间体所涉及的主要单元反应及其理论基础和工艺学基础 精细化学品及其中间体虽然品种繁多 但是从分子结构来看 它们大多数是在脂链 脂环 芳环或杂环上含有一个或几个取代基的衍生物 其中最主要的取代基有 28 1 C1 Br I P等 2 SO3H SO2C1 SO2NH2 SO2NHR等 R表示烷基或芳基 3 NO2 NO 4 NH2 NHAlk NH Alk Alk NHAr NHAc NH2OH等 Alk表示烷基 Ar表示芳基 Ac表示酰基 5 N2 C1 N2 HSO4 6 OH OAlk OAr OAc等 29 7 Alk例如 CH3 C2H5 CH CH3 2等 8 等为了在有机分子中引入或形成上述取代基 以及为了形成杂环和新的碳环 所采用的化学反应叫做单元反应或单元作业 最重要的单元反应有 30 1 卤化 2 磺化和硫酸酯化 3 硝化和亚硝化 4 还原和加氢 5 重氮化和重氮基的转化 6 氨解和胺化 7 烃化 8 酰化 9 氧化 10 水解 11 缩合 12 环合 13 聚合 31 由此可见 精细化学品及其中间体虽然品种非常多 但是其合成过程所涉及的单元反应只有十几种 考虑到同一单元反应具有许多共同的特点 因此按单元反应来分章讨论 有利于掌握精细有机合成所涉及的单元反应的一般规律 应该指出 关于单元反应的分类和名称在各种书刊中并不完全相同 本课程将按照上述分类法进行讨论 32 上述单元反应可以归纳为三种类型 第一类是有机分子中碳原于上的氢被各种取代基所取代的反应 例如卤化 磺化 硝化和亚硝化 C 酰化 C 烃化等 第二类是碳原子上的取代基转变为另一种取代基的反应 例如硝基的还原为氨基等 第三类是在有机分子中形成杂环或新的碳环的反应即环合反应 33 上述三类反应之间有密切的联系 第一类反应常常为后两类反应准备条件 进行第二类反应时所形成的取代基的位置常常就是上一步进行第一类反应所引入的取代基的位置 而第三类反应也需要由碳原子上的取代基来提供C N O S等原子来形成杂环或新的碳环 34 同一个精细化学品或中间体 有时可以用几个不同的合成路线或者用几个不同的单元反应来制备 例如苯酚的合成路线很多 其中在工业生产上曾经采用过的合成路线至少有以下五个 它们各有优缺点 35 当制备在分子中含有多个取代基的中间体或精细化学品时 合成路线的合理选择就更为重要 36 1800 从天然香料中分离出