精细有机单元反应

1、精细有机单元反应,2,第1章 绪论,精细化工的含义 精细化工的特点 精细化工在国民经济中的作用 精细有机合成的原料资源 精细有机合成单元反应,3,1.1 精细化工的含义,精细化工产品（Fine Chemicals）:具有特定的应用功能、合成工艺中步骤繁多、产量小而纯度高的产品. 通用化工产品（HeavyChemicals）:以天然资源(煤、石油、天然气、矿物、农副产品等)为基本原料，经过简单加工而制成的大吨位，附加价值率与利润率较低，应用范围较广的化工产品。,4,精细化工产品与通用化工产品的本质不同,社会对化工产品的理想要求:高功能，易于加工。 通用化工产品: “易加工性” . 精细化工产品:

2、 “功能性”.,5,精细化学品的分类：,1.农药;2.染料;3.涂料（含油漆、油墨）;4.颜料;5.试剂和高纯物;6.信息用化学品;7食品和饲料添加剂;8.胶粘剂;9.催化剂和各种助剂;10.化工系统生产的化学药品（原料药）日用化学品;11.功能高分子材料。,精细化工产品分类暂行规定 1986年3月6日,6,催化剂和各种助剂,催化剂、印染助剂、塑料助剂、橡胶助剂、水处理剂、纤维抽丝用油剂、有机提取剂、高分子聚合物添加剂、机械和冶金用助剂、油品添加剂、炭黑（橡胶制品补强剂）、吸附剂、电子工业专用化学品、纸张用添加剂、其他助剂。（20小类）,7,催化剂和各种助剂,催化剂：炼油用催化剂、石油化工用催

3、化剂、有机化工用催化剂、合成氨用催化剂、硫酸用催化剂、环保用催化剂、其他催化剂。 印染助剂：扩散剂、固色剂、匀染剂、涂料印花助剂、树脂整理剂、柔软剂、抗静电剂、防水剂、防火阻燃剂等。 塑料助剂：增塑剂、稳定剂、发泡剂、塑料用阻燃剂等。 橡胶助剂：促进剂、防老剂、塑解剂、再生胶活化剂等。,8,食品添加剂,（1）防腐剂 （2）抗氧化剂 （3）发色剂 （4）漂白剂 （5）酸味剂 （6）凝固剂 （7）疏松剂 （8）增稠剂 （9）消泡剂 （10）甜味剂 （11）着色剂 （12）乳化剂 （13）品质改良剂 （14）抗结剂 （15）增味剂 （16）酶制剂 （17）被膜剂 （18）发泡剂 （19）保鲜剂 （2

4、0）香料 （21）营养强化剂 （22）其他添加剂 我国食品添加剂使用卫生标准,9,1.2 精细化工的特点,小批量，多品种 综合生产流程和多功能生产装置 高技术密集度 大量采用复配技术 附加价值和经济效益高,10,多品种、小批量,染料 (1)色谱齐全 (2) 应用范围广 纤维、塑料、金属等 (3)其他功能性用途 药物:毫克/人(成片、颗粒、丸、溶液或针剂); 香精:毫克/公斤; 造纸化学品和皮革化学品:1-4 ; 相对于大化工,11,多品种、小批量,洗涤用品 -肥皂 洗衣皂,高级增白洗衣皂,香皂,富脂皂,美容皂,香药皂,中草药香皂,透明皂,半透明皂,老人皂,儿童香皂,复合皂,去油皂,复合皂粉,液

5、体皂,旅游皂,大理石花纹皂,浮水膏,肥皂膏,皂片,工业皂,减肥皂,脚气皂,浴油,12,多品种、小批量,洗涤用品-衣物洗涤剂 高泡洗衣粉,低泡洗衣粉,加酶洗衣粉, 浓缩洗衣粉,无磷洗衣粉,低磷洗衣粉,增白洗衣粉,中性丝毛洗衣粉,柔软漂白洗衣粉,洗衣机专用洗衣粉,消毒洗衣粉; 重垢液体洗涤剂,轻垢液体洗涤剂,块状洗涤剂,浆状洗涤剂, 干洗剂,13,多品种、小批量,洗涤用品 -个人卫生清洁剂 香波-膏状香波, 透明液体香波,调理香波,凝胶香波,珠光香波,去头屑香波,酸性香波,洗发、护发二合一香波,洗发、护发、养发三合一香波,洗发、护发、养发、去屑、止痒四合一香波,儿童香波,染发香波,体用香波,抗脂溢

6、香波,丝肽营养香波 浴剂-泡沫浴,儿童浴剂,洁身保健浴液,香身浴液,浴盐,14,综合生产流程和多功能生产装置,十二烷基苯磺酸钠(LAS),中和,烷化,磺化,15,综合生产流程和多功能生产装置,苯酚,酸分解,烷基化,氧化,16,综合生产流程和多功能生产装置,扑热息痛(对乙酰氨基酚),氯化,硝化,水解,还原,N-酰化,17,大量采用复配技术,家用洗衣粉配方举例： LAS： 20 AS： 10 硫酸钠： 30 碳酸钠： 7 硅酸钠： 5 STPP： 25 复合酶： 2 CMC： 1 增白剂： 0.1 色素、香精：0.1,18,家用洗衣粉,表面活性剂：洗涤配方的核心成份，发泡、去油; 软水剂(金属络合

7、剂)：可防止水中的钙、镁离子造成阴离子表面活性剂失活，提高表面活性剂利用率。 碱剂：使纤维和污垢最大限度地离子化，更易于污垢的水解和分散。一般洗衣粉配方中都含有纯碱和硅酸钠，其中硅酸钠还有悬浮污垢颗粒、防止再沉积的特性。,19,家用洗衣粉,漂白剂：过硼酸钠等,延缓衣物的泛黄程度，但对衣物有一定损伤。 酶：酶是专一性的生物催化剂，蛋白酶可以催化水解肉、蛋、奶渍，淀粉酶可以催化水解酱、粥等污渍，脂肪酶可以催化水解各类动植物油脂和人体皮脂腺分泌物及化妆品污垢，纤维素酶可使织物增艳、去除颗粒性污垢。原来多使用单一的蛋白酶，现在一般使用多种成份的复合酶。而近年来的各种名牌洗衣粉几乎都含有比例不等的酶。,

8、20,家用洗衣粉,荧光增白剂：丝、棉、毛类天然纤维的浅色衣物容易泛黄，加入荧光增白剂后，它能够留存在衣物上，吸收阳光中的紫外线，反射出与黄光互补的蓝色光线，从而掩盖了衣物上的黄色。 羧甲基纤维素（CMC）：主要起到抗再沉积作用，防止洗下的污垢再污染衣物。 香精、色素：改善洗衣粉的外观，给人清新愉悦的感受，并掩盖化学成份的固有异味。 填充剂：主要是硫酸钠，起填充作用，让产品看起来很多。,21,大量采用复配技术,碳酸饮料 ( 1 ) 橘子汽水配方（按1 000 瓶，每瓶250 mL量计） 原料名称 原料用量 原料名称 原料用量 白砂糖 21kg 橘汁 2.5kg 橘子油 50mL 苯甲酸钠 33g

9、 糖精钠 29g 胭脂红 0.4g 柠檬黄 3.3g 羧甲基纤维素 125g 柠檬酸 250g,22,大量采用复配技术,( 1 ) 橘汁汽水配方（按1 000 瓶，每瓶250mL量计） 原料名称 原料用量 原料名称 原料用量 白砂糖 21kg 橘子香精 292g 橘子汁 12.5kg 苯甲酸钠 33g 柠檬酸 250g 胭脂红 0.4g 柠檬黄 3.3g 糖精钠 10g,23,大量采用复配技术,3 可乐型汽水 (l)百事可乐型可乐汽水（按1 000 瓶，每瓶250 mL量计） 原料名称 原料用量 原料名称 原料用量 白砂糖 25kg 柠檬酸 25kg 可乐香精 416g 苯甲酸钠 50g 糖精

10、钠 20g 磷酸调产品 约200g 焦糖色素 150g pH值至2.5,24,大量采用复配技术,3 可乐型汽水 (l)可口可乐型可乐汽水（按1 000 瓶，每瓶250 mL量计） 原料名称 原料用量 原料名称 原料用量 76%糖浆 31L 苯甲酸钠 52.5g 85%磷酸 125mL 可乐香精 200mL 焦糖色素 167g,25,技术密集度高,从原料到商品，往往要经过化学合成、剂型加工和商品化三个步骤才能完成，其中涉及到多领域、多学科的理论知识和专业技能。就化学合成而言，往往涉及到多步合成、分析测试和性能筛选等过程。由于步骤多、工序长，影响收率及质量的因素很多，每一生产步骤（包括后处理）都涉

11、及生产控制和质量鉴定，因此，要获得高质量、高收率且性能稳定的产品，需要掌握先进的技术和进行科学管理。,26,高技术密集度,氯霉素合成步骤,27,技术密集度高,开发成功率低，费用高，时间长。 医药和农药: 成功率:万分之一(美国和德国), 一万至三万分之一(日本)， 开发时间:约需5-10年 开发费用:其耗资可达两千万美元(年销售额的14% , 6-7正常)。 染料:0.1-0.2。,28,技术密集度高,情报密集、信息快。 由于精细化工产品是根据具体应用对象而设计的，它们的要求经常会发生变化，一旦有新的要求提出，就必须按照新要求来重新设计化合物结构，或对原有的结构进行改进，或者调整配方和剂型，其

12、结果就会出现新产品。大量的基础研究产生的新化学品也需要寻求新的用途。为此，某些大化学公司已经采用计算机信息处理技术对国际化学界研制的各种新化合物进行贮存、分类以及功能检索，以达到快速设计和筛选的目的。,29,附加价值高和利润率高,附加价值是指在产品的产值中扣去原材料、税金、设备和厂房的折旧费后，剩余部分的价值.它包括利润、工人劳动、动力消耗以及技术开发等费用。 附加价值率是附加价值与产值的比率. 在化学工业中，精细化工产品的附加价值率最高。,30,附加价值高和利润率高,初级化工产品:脂肪烃、芳香烃等; 有机中间体:烯烃、乙二醇、对苯二甲酸和苯胺等; 高分子材料:树脂、橡胶和纤维 医药成药、农药

13、制剂、纺织服装、印刷品、涂料和汽车轮胎等,31,附加价值高和利润率高,国际评价标准： 低利润率: 20。 1977-1980年:世界100家大型化工公司中，高、中利润率的均为生产精细化工产品的公司，大化工产品的深度加工可以提高利润率。,32,1.3 精细化工在国民经济中的作用,农业:高效农业中需要高效农药、兽药、饲料添加剂、肥料及微量元素等。 农药:杀虫剂、杀菌剂、杀鼠剂、除草剂、植物生长调节剂及生物农药等。全世界每年因病虫害造成粮食损失占可能收获量的三分之一以上。使用农药后所获效益是农药费用的 5 倍以上。 除草剂:效益10 倍于物理除草。 兽药和饲料添加剂:使牲畜生病少、生长快、产值高、经

14、济效益大。,33,1.3 精细化工在国民经济中的作用,人民生活: 精细化工工业与人民生活休戚相关. 表面活性剂,大量用于家用洗涤剂,纺织印染行业、发酵酿造和食品工业; 医药、水处理剂、香料和香精、化妆品、涂料、食品添加剂和保鲜剂、感光材料等与人民生活密切相关.,34,1.3 精细化工在国民经济中的作用,工业: 轻工业:制革工业所用的鞣剂、涂饰剂等; 造纸工业:增白剂、补强剂、防水剂等; 印染工业:各类染料及其助剂,如匀染剂、柔软剂、阻燃剂,硬挺整理剂、防水吸湿整理剂等。,35,1.3 精细化工在国民经济中的作用,国防: 兵器:炮弹、地雷以及爆破药包等都要装填火（炸）药。 军用半导体红外器件如用

15、于侦察的车载、舰载、机载或单兵手持式摄像仪,军用的空间遥感(星载、机载)、直升机、坦克和舰艇的微光夜视设备和各种扫描器、潜望镜,单兵携带的双目或单目夜视眼镜,头盔瞄准器和中距离武器瞄准器,用于战略导弹飞行试验的摄像系统,以及轻武器的激光瞄准器,用于地-空导弹、空-空导弹、地-地导弹等多种类型导弹的激光制导跟踪系统的激光操测器等均与精细化工中的信息材料有着密切关系,36,信息材料:用于信息的收集、存储、处理、传递和显示的材料. 集成电路的电子级超纯化学试剂,电子封装材料、各种焊剂和基板材料； 光存贮材料和垂直磁性记录材料; 传感器用的光、电、磁、声、力以及对气氛有敏感性的材料，如精细陶瓷材料;

16、成像材料、光导纤维、液晶和电致变色材料等等,1.3 精细化工在国民经济中的作用,37,1.3 精细化工在国民经济中的作用,航天和新材料技术的开发 运载火箭、人造卫星、宇宙飞船、航天飞机、太空站等,大量采用耐超高温、低温的蜂窝结构,泡沫塑料、高强高模的复合材料、密封材料等，这些材料的制备和连接都离不开耐高低温、抗离子辐射、高真空下不挥发的高性能粘合剂。 自动化技术、生物技术、激光技术等有关的工业改革，需要精细化学工业提供具有特殊光学、电学、磁学特性以及适用生物体的新型材料。,38,1.4 精细有机合成的原料资源,煤的加工 石油加工 天然气的利用 农、林、牧、渔副产品的利用,39,煤的加工稠环芳烃

17、的主要来源,煤的炼焦,萘、2甲基萘、蒽、菲、芴、苊、 芘、苯酚、甲酚、二甲酚、氧芴、 硫芴、吡啶、咔唑等.,40,煤的气化：,破坏加氢: 煤的氢化 生产电石：乙炔,在高温常压或高压和磁性铁催化剂存在下，由水煤气(主要成分为CO和H2)合成烃的反应。,41,石油加工,催化重整：苯、甲苯、二甲苯 热裂解：乙烯、丙烯、丁二烯 催化裂化：多烷基苯、烷基萘 临氢脱烷基化：苯、萘,42,天然气的利用,甲烷、乙烷、丙烷和较高碳链的烷烃（其中主要是甲烷） 可直接用于制备碳黑、乙炔、氢氰酸、各种氯代甲烷、二硫化碳、甲醇、甲醛等 制合成气（CO和H2的混合物），进一步制得甲醇、甲醛、高碳醇、正丁醛、甲酸、乙酸、丙

18、酸、丙烯酸、丙烯酸酯、人造石油等,43,农、林、牧、渔副产品的利用,碳水化合物： 脂肪和油类：,主要成分：甘油三羧酸酯 可获得化工原料：脂肪酸、脂肪族含氮化合物、二聚酸、氨基酰胺和咪唑啉类、壬二酸与壬酸、脂肪醇、环氧化合物、蓖麻醇酸、甘油。,糖类、淀粉、糖类树胶单糖 纤维素己糖（葡萄糖）和戊糖（木糖）,44,1.5 精细有机合成主要单元反应,卤化 磺化和硫酸酯化 硝化和亚硝化 烃化 酰化 氨解和胺化 水解,还原和加氢 氧化 重氮化和重氮基的转化 缩合 环合 聚合,45,思考题,什么是精细化工，精细化工的特点是什么？ 什么是精细化学品，请列举五类主要的精细化学品。 精细化学品的原料来源主要有哪些？ 精细有机合成的主要单元反应有哪些？,46,47,合成工艺路线的选择依据,路线短 总收率最高 易于工业化生产 成本低，经济效益高 原料易得,48,近年来，我国的染料产量已跃居世界首位，2004年，染料产量达到了59.83万吨，约占世