1、课课 程程 介介 绍绍精细有机合成精细有机合成是面向是面向应用化学应用化学、高分子材料专业高分子材料专业开设的开设的 专业专业选修课选修课理理 论论 课课 32学时学时 本学期完成本学期完成 周学时：周学时：4【周二周二（1，2节节）、）、周四周四（1，2节）节）1B208】实验课实验课 16学时学时 本学期完成本学期完成E-418/E-422 课课 程程 构构 成成 课课 程程 性性 质质 学学 分：分：3课课 程程 背背 景景 1、石化产业石化产业支柱产业和朝阳产业支柱产业和朝阳产业2、石化专业人才供不应求、石化专业人才供不应求湄洲湾、泉港、古雷湄洲湾、泉港、古雷石化基地陆续开工建设、投产
2、石化基地陆续开工建设、投产 化学工程、化工工艺、仪表与自动化、化工设备等专业化学工程、化工工艺、仪表与自动化、化工设备等专业 石化产业专业人才的需求石化产业专业人才的需求 是我省是我省石化产业持续健康发展的保证石化产业持续健康发展的保证石化产业链特点石化产业链特点产业链长产业链长精细化精细化高附加值高附加值 立足于我市立足于我市/省省 产业实际产业实际石化专业人才培养现状石化专业人才培养现状1、福州大学福州大学泉港石油化工学院，开办了泉港石油化工学院，开办了化工工艺、化工设备化工工艺、化工设备二个工科专业二个工科专业 2、福建省精细化工工程化研究中心（、福建省精细化工工程化研究中心（厦门大学厦
3、门大学）3、福建师大福建师大设立了设立了化工工艺专业化工工艺专业，同时在泉港成立了石化研究院，同时在泉港成立了石化研究院 从从本科、研究生本科、研究生培养二个层次培养石化专业人才培养二个层次培养石化专业人才 4、三明学院、武夷学院、福建农林大学、福建工程学院、三明学院、武夷学院、福建农林大学、福建工程学院也相继设立了也相继设立了化工工艺专业化工工艺专业 针对石化产业下游针对石化产业下游精细化工精细化工专业专业方兴未艾方兴未艾 培堃培堃 精细有机合成单元反应与合成设计精细有机合成单元反应与合成设计郝素娥、强亮生主编郝素娥、强亮生主编 哈尔滨哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社，哈尔滨工业大学出版社，20
4、01 精细有机合成原理与工艺精细有机合成原理与工艺 陈金龙主编陈金龙主编 北北 京京:中国轻工业出版社中国轻工业出版社,1992精细有机合成单元反应精细有机合成单元反应张铸勇主编张铸勇主编华东化工学院出版社华东化工学院出版社第一章第一章 绪绪 论论第二章第二章 工艺学基础工艺学基础第三章第三章 卤卤 化化第四章第四章 磺化和硫酸化磺化和硫酸化第五章第五章 硝化及亚硝化硝化及亚硝化第六章第六章 氢氢 化化 和和 还还 原原第第七七章章 重重 氮氮 化化第八章第八章 氨氨 解解 和和 胺胺 化化第九章第九章 烃烃 化化第十章第十章 酰酰 化化第十一章第十一章 氧氧 化化第十二章第十二章 水水 解解
5、第十三章第十三章 缩合和环合缩合和环合第一章第一章 绪绪 论论1、有机合成及其发展史、有机合成及其发展史2、精细化学品的释义和分类、精细化学品的释义和分类3、精细化工的诞生过程及其特点、精细化工的诞生过程及其特点4、精细化工在国民经济中的作用、精细化工在国民经济中的作用一、有机合成及其发展史一、有机合成及其发展史任任 务务：1 1、任务和目的、任务和目的实现有价值的已知化合物的实现有价值的已知化合物的高效生产高效生产 创造创造新的有价值新的有价值的物质和材料的物质和材料目目 的：的：基本基本（重）有机合成（重）有机合成 精细有机合成精细有机合成探索新的合成路线探索新的合成路线;合成特殊的有机化
6、合物合成特殊的有机化合物揭示理论问题揭示理论问题实现工业化大规模生产实现工业化大规模生产2、发、发 展展 史史（1）1828年年Wohler用典型的无机物合成了尿素。用典型的无机物合成了尿素。开始了近开始了近 代有机化学以及有机合成的历史代有机化学以及有机合成的历史（2）1917年，年，Robinson合成了托品酮。合成了托品酮。开创了系统的有机合成方法，反应机制和化学结构关系等研究开创了系统的有机合成方法，反应机制和化学结构关系等研究 并第一并第一 次开设了有机合成课程次开设了有机合成课程初初 创创 期：期：（19世纪和世纪和20世纪前半叶）世纪前半叶）Robinson Tropinone
7、Synthesis.生物碱生物碱分子分子 用作合成用作合成阿托品阿托品硫酸盐的中间体硫酸盐的中间体 一级一级胺胺对对醛醛的的亲核加成亲核加成，而后失水生成，而后失水生成亚胺亚胺 亚胺分子内的亲核加成，构建出第一个环亚胺分子内的亲核加成，构建出第一个环 烯醇负离子烯醇负离子与丙酮二羧酸根离子之间的分子间与丙酮二羧酸根离子之间的分子间Mannich反应反应 失水生成一个新的烯醇负离子和一个新的亚胺失水生成一个新的烯醇负离子和一个新的亚胺 分子内分子内Mannich反应，生成第二个环反应，生成第二个环 脱去两个羧基脱去两个羧基生成托品酮 1856年，年，18岁的英国学生岁的英国学生Perkin(3)
8、染料：苯胺紫染料：苯胺紫1857年，年，Perkin在哈罗建立了世界上第一家合成染料工厂在哈罗建立了世界上第一家合成染料工厂,成为世界巨富成为世界巨富艺术期艺术期（20世纪世纪4060年代）年代）20世纪上半叶，初步确立了化学结构理论，逐渐建立了通过有机化学反应的世纪上半叶，初步确立了化学结构理论，逐渐建立了通过有机化学反应的规律来进行有机合成的研究。因此合成出了血红素、颠茄酮（规律来进行有机合成的研究。因此合成出了血红素、颠茄酮（16步法）、马萘步法）、马萘雌酮等。前两个化合物的合成者是雌酮等。前两个化合物的合成者是Nobel化学奖的获得者。化学奖的获得者。里夏德里夏德维尔施泰特维尔施泰特（
9、Willsttter）1915年年诺贝尔化学奖诺贝尔化学奖 多步多步全合成全合成生物活性化合物生物活性化合物（3）20世纪世纪50年代年代NMR技术开始应用于有机化合物结构测定。技术开始应用于有机化合物结构测定。（4）20世纪世纪5070年代，年代，Woodward合成了利血平，胆甾醇，维生素合成了利血平，胆甾醇，维生素B12，将，将 有机合成发展到前所未有的水平。有机合成发展到前所未有的水平。牛胰岛素的全合成牛胰岛素的全合成1965年科学和艺术融合期：科学和艺术融合期：（20世纪世纪6090年代）年代）20世纪世纪60年代，年代，Merrifield发展了固相合成技术发展了固相合成技术197
10、2年年 Corey(哈佛哈佛,科里科里)创造了逆合成分析法创造了逆合成分析法1989年，年，Kishi合成了合成了海葵毒素海葵毒素 分子式：分子式：C129H223N3O54 分子量：分子量：2680，手性中心手性中心:64个个 环内双键：环内双键：7个个OOOH2NOHOHOHOOHOHMeHOOHOHOHOHOHHOOOHOHHOOHOOHOHOHOOHOHMeOHOHHOOHOHOHOOMeMeMeOHOHOHOHHOONHOHHOOHOHOHMeOHOOHNHHOOOH海葵毒素C C129129H H223223N N3 3O O5454,分子量分子量26802680，6464个手性中
11、心个手性中心世世 纪纪 工工 程程创造新功能分子时期：创造新功能分子时期：（90年代今年代今）1）新）新 药药2）有机光电材料）有机光电材料Woodward 生平介绍生平介绍Robert Burns Woodward（19171979）1933年入麻省理工学院学习年入麻省理工学院学习,1936年获理学士学位年获理学士学位,1937年获哲学博士学位。年获哲学博士学位。19501960年年,任哈佛大学教授任哈佛大学教授。1963年瑞士汽巴公司为他在瑞士的巴塞尔建造了伍德沃德研究室，此后他在哈佛大学年瑞士汽巴公司为他在瑞士的巴塞尔建造了伍德沃德研究室，此后他在哈佛大学和巴塞尔两处指导研究工作和巴塞尔
12、两处指导研究工作。伍德沃德主要从事于天然有机化合物的合成及有机化学理论工作伍德沃德主要从事于天然有机化合物的合成及有机化学理论工作 1944年合成奎宁年合成奎宁 1954年合成番木鳖碱年合成番木鳖碱 1956年合成利血平年合成利血平 1959年获英国皇家学会的戴维奖章。年获英国皇家学会的戴维奖章。1965年提出了分子轨道对称守恒原理年提出了分子轨道对称守恒原理,又称伍德沃德又称伍德沃德-霍夫曼规则。霍夫曼规则。1965年荣获诺贝尔化学奖。年荣获诺贝尔化学奖。获奖后他组织了获奖后他组织了14个国家的个国家的110位化学家，协同攻关，完成位化学家，协同攻关，完成VB12的人工合成。的人工合成。19
13、79年年7月月8日，因心脏病突发而不幸逝世，终年仅日，因心脏病突发而不幸逝世，终年仅62岁岁Corey 生平介绍生平介绍Elias James Corey，1928年年7月，美国有机化学家月，美国有机化学家有机合成化学领域的一代宗师，也是一个备受争议的人物。有机合成化学领域的一代宗师，也是一个备受争议的人物。1990年获诺贝尔化学奖年获诺贝尔化学奖 学术贡献学术贡献 在有机合成发展史上被公认为伍德沃德概念上的学术接班人。在有机合成发展史上被公认为伍德沃德概念上的学术接班人。他的最大贡献在于将他的最大贡献在于将“伍德沃德创立的合成艺术变为合成科学伍德沃德创立的合成艺术变为合成科学”首先提出了系统
14、化的逆合成概念，使得合成设计变成一门可以学习的科学，而首先提出了系统化的逆合成概念，使得合成设计变成一门可以学习的科学，而 不是带有个人色彩的绝学。不是带有个人色彩的绝学。发明的合成方法和试剂发明的合成方法和试剂 TBS保护基；保护基；PCC/PDC氧化剂；二亚胺还原剂；二噻烷极性反转技术；氧化剂；二亚胺还原剂；二噻烷极性反转技术；CBS不对称还原。不对称还原。l 经经 典典 合合 成成 长叶烯、前列腺素、银杏内酯长叶烯、前列腺素、银杏内酯 l争争 议议 第一第一:在他的科研组里先后有三个学生自杀在他的科研组里先后有三个学生自杀,被指对待学生刻薄，给学被指对待学生刻薄，给学生施压过度。生施压过
15、度。第二第二:他在他在2004年获得普莱斯利奖时公开宣称伍德沃德剽窃了他的思年获得普莱斯利奖时公开宣称伍德沃德剽窃了他的思想而创立了想而创立了“分子轨道对称守恒律分子轨道对称守恒律”。此外，此外，很多人认为科里的逆合成分析不具有独创性，因为在他之前许很多人认为科里的逆合成分析不具有独创性，因为在他之前许多合成家已经在自觉不自觉地使用这种方法设计路线了。多合成家已经在自觉不自觉地使用这种方法设计路线了。有有 机机 合合 成成 的的 分分 类类基本有机合成基本有机合成 利用化学的方法将价廉易得的天然资源利用化学的方法将价廉易得的天然资源(如煤、石油、农产品等）及其初步加工产品如煤、石油、农产品等）
16、及其初步加工产品为原料，经过加工成为原料，经过加工成最基本的有机原料最基本的有机原料，然后再合成合成为，然后再合成合成为重要的有机原料重要的有机原料。精细有机合成精细有机合成 以通用化学品用为起始原料，用复杂的生产工序进行深度加工来合成药物、农以通用化学品用为起始原料，用复杂的生产工序进行深度加工来合成药物、农药、香料等精细化学品药、香料等精细化学品。专用化学品专用化学品：产量小，有差别产量小，有差别（一般）精细化学品（一般）精细化学品：产量小，无差别产量小，无差别准（半、拟）通用化学品准（半、拟）通用化学品：产量大，有差别产量大，有差别通用化学品：通用化学品：产量大，无差别产量大，无差别二、
17、二、精细化学品的释义和分类精细化学品的释义和分类1 1、精细化学品的释义、精细化学品的释义 凡能增进或赋予一种（类）产品以特定的功能凡能增进或赋予一种（类）产品以特定的功能或本身拥有或本身拥有特定的功能特定的功能的的小批量小批量制造和应用的、制造和应用的、技术密集度高技术密集度高、附加值高附加值高、纯度高纯度高的化学品。的化学品。日本释义日本释义：具有高附加值、技术密集型、设备具有高附加值、技术密集型、设备投资少、多品种、小批量生产的化学品。投资少、多品种、小批量生产的化学品。1960 由日本最先提出Fine Chemicals欧美释义：欧美释义：化学品无差别化学品差别化学品（具有固定熔点或沸
18、点，能以分子式或结构式表示其结构）通用化学品：如无机酸、碱、盐，有机溶剂及试剂等精细化学品：如原料医药、原料农药、原料染料等（小批量生产的无差别化学品)（大量生产的无差别化学品）准通用化学品：如塑料、合成纤维、合成橡胶等专用化学品：如医药制剂、农药制剂、商品染料等（大量生产的差别化学品）（小批量生产的 差 别化学品）1983年，我国框定精细化工的范围，并提议建立精细化工专业 区别？2、分、分 类类（1）农药；）农药；（2）染料；）染料；（3）涂料；）涂料；（4）颜料；）颜料；（5）试剂和高纯物；）试剂和高纯物；（6）信息用化学品）信息用化学品(包括感光材料磁性材料等包括感光材料磁性材料等)；（
19、7）食品和饲料；（）食品和饲料；（8）粘合剂；）粘合剂；（9）催化剂和各种助剂；）催化剂和各种助剂；（10）化学药品和日用化学品；）化学药品和日用化学品；（11）功能高分子材料。）功能高分子材料。精细化工产品分类暂行规定精细化工产品分类暂行规定，1986年年3月月6日日 化工部提出化工部提出日本日本1992年，年，精细化学品年鉴精细化学品年鉴，36类类三、精细化工的诞生过程及其特点三、精细化工的诞生过程及其特点精细化工精细化工:即精细化学工业，是生产即精细化学工业，是生产精细化学品精细化学品的工业的工业1 1、诞生过程、诞生过程直接利用自然资源直接利用自然资源 烟叶汁烟叶汁农药，防止农业病虫害
20、农药，防止农业病虫害;天然植物（茜草，靛兰）天然植物（茜草，靛兰）染布，染指甲，胭脂，香料染布，染指甲，胭脂，香料 简单加工利用自然资源简单加工利用自然资源 压榨、萃取、蒸馏（水蒸气蒸馏）从动植物中直接提取香料、药物压榨、萃取、蒸馏（水蒸气蒸馏）从动植物中直接提取香料、药物（中草药），麝香、薄荷油、龙涎香、海狸香、檀香油、玫瑰花露（中草药），麝香、薄荷油、龙涎香、海狸香、檀香油、玫瑰花露 利用合成与复配技术获得在应用性能上取代甚至超过利用合成与复配技术获得在应用性能上取代甚至超过 天然物质的产品天然物质的产品 1800年，年，从天然香料中分离出单一的香精，并首次复配香精；从天然香料中分离出单一
21、的香精，并首次复配香精；CH3CH3OHCH3CH3OCH3CH3CH3OCH3O2NNO2甲基酯NaOHHNO3麝香的合成麝香的合成(香料工业的诞生香料工业的诞生)OOClKNO340%NaOH,235,3hOOOHOHH+茜素的合成茜素的合成ClHCCCl3ClDDTClClClClClCl六六六ClClCOOCHCNO氯氰菊酯氯氰菊酯精细化工产品的生产过程精细化工产品的生产过程=化学合成与工艺化学合成与工艺 剂型加工商品化剂型加工商品化2、特、特 点点(1)产品具有特定多品种、小批量、更新换代快产品具有特定多品种、小批量、更新换代快表面活性剂：家用、工业用、日常用化妆品类等，表面活性剂：
22、家用、工业用、日常用化妆品类等，5000多个品种多个品种洗发精；化妆品洗发精；化妆品:37大类，法国大类，法国2000多个品牌多个品牌染料：纺织中用量染料：纺织中用量3-5%,种类种类1976年达到年达到5232个个 涂料：树脂类分，涂料：树脂类分，18大类大类(2)除了化学合成反应、前处理和后处理外，还常常涉及除了化学合成反应、前处理和后处理外，还常常涉及 剂型制备和商品化剂型制备和商品化才得到最终商品。才得到最终商品。药品成药：不同剂型；同类药不同品牌药品成药：不同剂型；同类药不同品牌(3)生产规模小、生产流程大多为间歇操作的液相反应生产规模小、生产流程大多为间歇操作的液相反应 常采用多品
23、种常采用多品种 综合生产流程综合生产流程 或或 单元反应流程单元反应流程十二烷基磺酸钠：年产十二烷基磺酸钠：年产10万吨万吨 阿阿 司司 匹匹 林：万吨林：万吨/年年(Aspirin)(4)固定投资少，资金产出率高固定投资少，资金产出率高(5)产品质量要求高，知识密集度高；产品更新换代快产品质量要求高，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。寿命短；研究、开发难度大，费用高。n研发投资高；流程长，单元反应多，中间控制严格研发投资高；流程长，单元反应多，中间控制严格(6)高附加值和高利润率高附加值和高利润率(7)大量应用复配技术大量应用复配技术n应用对象特殊，单一物不能满
24、足要求多剂型，复配应用对象特殊，单一物不能满足要求多剂型，复配复配技术：增效、改性、扩大应用范围复配技术：增效、改性、扩大应用范围(8)在生产工艺、技术和配方等方面都有很大的改进余地在生产工艺、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生产稳定期短，需要不断地进行技术改进(9)独到的商业特性独到的商业特性独家经营，技术保密；重视市场调研、适应市场需求独家经营，技术保密；重视市场调研、适应市场需求配有应用技术和技术服务配有应用技术和技术服务精细化工（产值）率精细化工（产值）率精细化工产品的总值精细化工产品的总值全部化工产品的总值全部化工产品的总值100100附加值和
25、利润率附加值和利润率附加值附加值产品从原材料开始加工到成品过程中实际增加的价值产品从原材料开始加工到成品过程中实际增加的价值 产品产值（原材料、税金、设备及厂房折旧）产品产值（原材料、税金、设备及厂房折旧）利润工人劳动动力消耗技术开发费用等利润工人劳动动力消耗技术开发费用等 1978年日本化工各行业产值与附加价值统计：年日本化工各行业产值与附加价值统计：以氮肥附加价值为基数（以氮肥附加价值为基数（100）：）：石油化学品石油化学品335.4，染料、有机颜料、，染料、有机颜料、1219.2,塑料塑料1213.2，合成纤维合成纤维 606,涂料，涂料，732.4，医药制剂，医药制剂，4078,农药
26、，农药，310.6，感光材料，感光材料，589.4,表面活性剂，表面活性剂，141.3利润率利润率：评价其高低的标准：评价其高低的标准20%，高利润率高利润率四、精细化工在国民经济中的作用四、精细化工在国民经济中的作用1、直接用作最终产品或其主要成分。如医药、染料、香料等。直接用作最终产品或其主要成分。如医药、染料、香料等。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。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 借助精细化学品的作用来完成。借助
27、精细化学品的作用来完成。4、丰富人民生活。丰富人民生活。5、渗入其他行业、促进技术进步更新换代。渗入其他行业、促进技术进步更新换代。6、创造高经济效益。创造高经济效益。美国精细化工率美国精细化工率20世纪世纪70年代为年代为40%，80年代增至年代增至45%，90年代已超过年代已超过53%；日本已达；日本已达57%。发达国家精细化工率已增至。发达国家精细化工率已增至。我国精细化工率我国精细化工率1990的只有的只有25%，1995年增至年增至32%，2000年提高到年提高到4050%，。产业链、高附加值转化产业链、高附加值转化精细化工的发展模式精细化工的发展模式 以某种原料为基础，发展系列化产
28、品；以某种原料为基础，发展系列化产品；OH2CCHOCH3一系列非离子表面活性剂R一系列合成洗涤剂 以某种技术为基础，发展系列化产品以某种技术为基础，发展系列化产品RCHCHR+CO+H2Co(CO)4羰基金属RCH2CHRCHORCH2CHRCH2OHRCHCHR+CO+HXCatRCH2CHRCOX 针对某一应用领域发展系列化产品针对某一应用领域发展系列化产品染料：还原染料、分散染料、活性染料染料：还原染料、分散染料、活性染料 还原染料：不含水溶性基团，含还原染料：不含水溶性基团，含2个或以上羰基个或以上羰基 分散染料：疏水性较强，非离子型，含分散染料：疏水性较强，非离子型，含OH，NH2
29、 不含不含SO3H，COOH等等 活性染料：分子中含活性基团活性染料：分子中含活性基团应用对象和应用方法应用对象和应用方法NOHNHCNNCCNClClNaO3S活性艳红X3B，含活性基团一氯、二氯均三嗪精细化工的发展趋势精细化工的发展趋势发展原料工业发展原料工业重视基础产品重视基础产品加强应用研究加强应用研究优化复配技术优化复配技术重视剂型改造重视剂型改造开拓新兴领域开拓新兴领域五、精细有机合成的原料资源五、精细有机合成的原料资源v煤煤v石油石油v天然气天然气v动植物原料动植物原料 煤煤 的的 高高 温温 干干 馏馏萘、甲基萘、蒽、菲、芴、苊、芘、萘、甲基萘、蒽、菲、芴、苊、芘、苯酚、甲酚、
30、二甲酚、氧芴、硫芴、苯酚、甲酚、二甲酚、氧芴、硫芴、吡啶、甲基吡啶、咔唑、喹啉等吡啶、甲基吡啶、咔唑、喹啉等苯：苯：50507070甲苯：甲苯：12122222二甲苯：二甲苯：2 26 6 粗苯粗苯煤焦油：煤焦油：煤的气化煤的气化v破坏加氢破坏加氢煤的氢化煤的氢化v生产电石：生产电石：乙炔乙炔 水煤气反应：氢、一氧化碳、甲烷水煤气反应：氢、一氧化碳、甲烷 费托反应费托反应：分子量较宽的烷烃或烯烃混合物：分子量较宽的烷烃或烯烃混合物2、石、石 油油 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
31、油、重柴油和润滑油等馏分。提供化工原料的石油直馏汽油、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加工过程主要是催化重整和热裂解。催化重整和热裂解。（1）催化重整催化重整 将沸程为将沸程为60165的的轻汽油馏分或石脑油馏分轻汽油馏分或石脑油馏分 在在490525，12MPa氢压和含铂的催化剂存在下使原油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中的一部分环烷烃和烷烃转化为芳烃芳烃的过程。的过程。重整汽油重整汽油可作为高辛烷值汽油，也可经分离得到可作为高辛烷值汽油，也可经分离得到苯、甲苯苯、甲苯 和二甲苯。和二甲苯。（2）烃类的裂解烃类的裂解 其主要目
32、的是制取乙烯，同时可得到丙烯、其主要目的是制取乙烯，同时可得到丙烯、丁二烯以及苯、甲苯和二甲苯丁二烯以及苯、甲苯和二甲苯。（3）芳烃生产新技术芳烃生产新技术 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。苯、甲苯歧化制备苯和二甲苯、二甲苯的异构化等技术。（4）石油萘石油萘 （5）石油蜡石油蜡 C9C18为主要成分的液蜡和以为主要成分的液蜡和以C18C30为主要成分的固态为主要成分的固态
33、蜡，都是重要的化工原料。蜡，都是重要的化工原料。CH2CH2O非离子表面活性剂石油煤焦油单元反应染料药物（中间体）示示 例例天然气天然气v可直接用于制备碳黑、乙炔、氢氰酸、各种氯代甲烷、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、甲醛等二硫化碳、甲醇、甲醛等v制合成气（制合成气（CO和和H2的混合物），进一步制得甲醇、甲的混合物），进一步制得甲醇、甲醛、高碳醇、正丁醛、甲酸、乙酸、丙酸、丙烯酸、丙醛、高碳醇、正丁醛、甲酸、乙酸、丙酸、丙烯酸、丙烯酸酯、人造石油等烯酸酯、人造石油等v主要成分为甲烷。主要成分为甲烷。v油型天然气含油型天然气含C2以上的烃约以上的烃约5%，v煤型
34、天然气约含煤型天然气约含C2以上的烃以上的烃2025%动动/植物原料植物原料碳水化合物：碳水化合物：糖类、淀粉、糖类树胶糖类、淀粉、糖类树胶单糖单糖纤维素纤维素己糖己糖（葡萄糖）和（葡萄糖）和戊糖戊糖（木糖）（木糖）脂肪和油类脂肪和油类主要成分主要成分：甘油三羧酸酯：甘油三羧酸酯可获得化工原料可获得化工原料：脂肪酸、脂肪族含氮化合物、二：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。醇、环氧化合物、蓖麻醇酸、甘油。生物酶精细化学品的结构精细化学品的结构 主体结构主体结构v精细化学品精细化学品
35、取代基取代基脂环脂环芳环芳环杂环杂环精细有机合成的主要单元反应精细有机合成的主要单元反应有机合成单元过程有机合成单元过程(反应）反应）1928年美国化学家年美国化学家格罗金斯格罗金斯（Groggins P,H）提出）提出 把化学反应按其共同特点分为硝化、胺化、卤化、磺化等若干类别把化学反应按其共同特点分为硝化、胺化、卤化、磺化等若干类别这些这些单元反应单元反应工业化实施的一般方法即为工业化实施的一般方法即为有机合成单元过程有机合成单元过程注：注：一个精细化学品的生产，往往是一个或若干个单元过程的应用一个精细化学品的生产，往往是一个或若干个单元过程的应用v卤化卤化v磺化和硫酸酯化磺化和硫酸酯化v
36、硝化和亚硝化硝化和亚硝化v还原和加氢还原和加氢v氧化氧化v重氮化和重氮基的转化重氮化和重氮基的转化v氨解和胺化氨解和胺化v水解水解v烃化烃化v酰化酰化v缩合缩合v环合环合v聚合聚合单元反应类型单元反应类型（13类）类）氢原子被取代基取代氢原子被取代基取代 取代基被另一个取代基置换取代基被另一个取代基置换 形成新的碳环形成新的碳环归纳为三大类：归纳为三大类：有机合成单元过程的影响因素有机合成单元过程的影响因素分子中原子的结合状态，键的性质，立体异构现象，功能基团的活性分子中原子的结合状态，键的性质，立体异构现象，功能基团的活性各原子和功能基团之间的相互影响和物理性质等。各原子和功能基团之间的相互
37、影响和物理性质等。化学因素化学因素物理因素物理因素反应物浓度与配料比，温度，时间，溶剂，催化剂，物料纯度反应物浓度与配料比，温度，时间，溶剂，催化剂，物料纯度反应介质的反应介质的pH值，反应的终点控制，反应设备及传热等值，反应的终点控制，反应设备及传热等精细化学品合成路线的综合评价精细化学品合成路线的综合评价硝 化氨 解ClClNO2NH2NO2NH2NO2Cl氯 化NO2还 原酰 化水 解NH2NHCOCH3硝 化NHCOCH3NO2NHCOCH3ClNO2硝 化示例示例 1ClC-烷化氧化酸解CH(CH3)2C OCH3H3COHOH磺化水解（碱熔）氯化气固相接触催化水解高压液相碱性水解氧
38、化脱羧硝化还原重氮化水解CH3SO3HCOOHNO2NH2N2+Cl-示例示例 2合成路线的评价标准合成路线的评价标准1.反应步骤和总收率反应步骤和总收率 反应排列方式反应排列方式连续法平行法要提高总收率就要减少连续反应的步数要提高总收率就要减少连续反应的步数 反应排列方式尽可能采取平行法。反应排列方式尽可能采取平行法。每个单元反应尽可能具有较高的收率每个单元反应尽可能具有较高的收率 尽可能避免和控制副反应的发生尽可能避免和控制副反应的发生示示 例例路线一：连续法路线一：连续法A(B)AB(C)ABC(D)ABCD(E)ABCDE(F)ABCDEF总收率=(90%)5=59%路线二：平行法（路
39、线二：平行法（也称汇合法或收敛法也称汇合法或收敛法）药物苯海索的合成路线药物苯海索的合成路线路线路线a为直线型，而路线为直线型，而路线c为收敛型为收敛型所以选择路线所以选择路线c为最终的合成路线为最终的合成路线2.原料、反应试剂原料、反应试剂总原则：必须考虑所用原料和试剂的利用率，价格和供应总原则：必须考虑所用原料和试剂的利用率，价格和供应1一般选择四个碳或以下的小分子为原料一般选择四个碳或以下的小分子为原料2脂肪族多官能团化合物比芳香族多官能团化合物易得脂肪族多官能团化合物比芳香族多官能团化合物易得3脂环族化合物中环戊烷、环己烷及其单官能团衍生物易得脂环族化合物中环戊烷、环己烷及其单官能团衍
40、生物易得4芳香族化合物中苯、甲苯、二甲苯、萘及其直接取代衍生物（芳香族化合物中苯、甲苯、二甲苯、萘及其直接取代衍生物（-NO2-X、-SO3H、-R、-COR等），以及由这些取代基容易转化成的化合物（等），以及由这些取代基容易转化成的化合物（-OH、-OR、-NH2、-CN、-COOH、-COOR、-COX、-CONH2 及及-CHO等）易得等）易得5杂环化合物中含五元环及六元环的杂环化合物及其取代衍生物易得杂环化合物中含五元环及六元环的杂环化合物及其取代衍生物易得3.中间体中间体的分离与稳定性的分离与稳定性直接选购中间体可以减少反应步骤，简化操作直接选购中间体可以减少反应步骤，简化操作 在选
41、择合成路线时，应尽量少用或不用存在对空气、水气敏感或纯化过程繁在选择合成路线时，应尽量少用或不用存在对空气、水气敏感或纯化过程繁 杂、纯化损失量大的中间体的合成路线杂、纯化损失量大的中间体的合成路线 如有机金属化合物（格氏试剂等）在工业化大生产上应用不广。如有机金属化合物（格氏试剂等）在工业化大生产上应用不广。应尽量选择中间体稳定的路线。应尽量选择中间体稳定的路线。4.过程装备条件过程装备条件应避免采用复杂、苛刻的过程装备条件，如需在高温、高压、低温、高应避免采用复杂、苛刻的过程装备条件，如需在高温、高压、低温、高真空或严重腐蚀等条件下才能进行的反应真空或严重腐蚀等条件下才能进行的反应可操作性
42、、投资成本可操作性、投资成本反应条件温和反应条件温和5.安全生产和环境保护安全生产和环境保护原料、中间体、终产物原料、中间体、终产物合成路线合成路线绿色合成、环境友好绿色合成、环境友好设计环氧乙烷的合成路线设计环氧乙烷的合成路线1、氯乙醇法、氯乙醇法原子利用率原子利用率=44(4411118)25%2、乙烯催化氧化、乙烯催化氧化原子利用率原子利用率=100%设计药物对设计药物对-氨甲基苯甲酸水合物氨甲基苯甲酸水合物合成路线分析：合成路线分析：对对-硝基苯甲酸法；骨架不变，官能团部分变硝基苯甲酸法；骨架不变，官能团部分变此路线技术条件要求不高，但原料此路线技术条件要求不高，但原料氰化亚酮氰化亚酮
43、有毒，有毒，浓盐酸浓盐酸对设备对设备腐蚀性大，三废处理较难腐蚀性大，三废处理较难选择商品化原料选择商品化原料 对二甲苯法；骨架不变，官能团全变。对二甲苯法；骨架不变，官能团全变。评价评价：优点是工艺较简单，技术条件要求不高，设备也无特殊要求：优点是工艺较简单，技术条件要求不高，设备也无特殊要求 腐蚀性不大，原料成本低；腐蚀性不大，原料成本低；缺点缺点：有大量副产品对苯二甲酸和对苯二甲酸二氯苄、三氯苄生成：有大量副产品对苯二甲酸和对苯二甲酸二氯苄、三氯苄生成采用商品化原料采用商品化原料对甲基苯胺法：骨架不变，官能团全变对甲基苯胺法：骨架不变，官能团全变评价评价：要求技术条件不高，但原料毒性大，氧
44、化反应对设备腐蚀性大。：要求技术条件不高，但原料毒性大，氧化反应对设备腐蚀性大。把前两种方法结合起来把前两种方法结合起来甲苯法：骨架不变，官能团引入一个（部分变）甲苯法：骨架不变，官能团引入一个（部分变）评价评价：原料易得，技术条件一般，但对设备腐蚀性较大：原料易得，技术条件一般，但对设备腐蚀性较大合成工艺路线的选择依据合成工艺路线的选择依据路线短路线短总收率最高总收率最高易于工业化生产（易于工业化生产（操作是否易行）成本低，经济效益高成本低，经济效益高原料易得原料易得环境是否友好环境是否友好经济是否合理精细有机精细有机合成反应合成反应消除反应消除反应被消除原子或原子团位置被消除原子或原子团位
45、置重排反应重排反应发生重排原子（团）位置发生重排原子（团）位置取代反应取代反应反应试剂的性质反应试剂的性质反应物分子中反应物分子中C-HC-H键断裂方式键断裂方式亲核取代亲核取代亲电取代亲电取代游离基取代游离基取代加成反应加成反应加成的基本途径加成的基本途径-消除消除-消除消除分子内重排分子内重排分子间重排分子间重排环加成环加成亲电加成亲电加成游离基加成游离基加成亲核加成亲核加成进行方式进行方式本课程的基本要求本课程的基本要求了解精细化工的特点和战略地位；了解精细化工的特点和战略地位；精细化工产品的合成路线和工艺设计概况精细化工产品的合成路线和工艺设计概况；精细化工产业的历史与发展趋势；精细化工产业的历史与发展趋势；生产的物料衡算、热量衡算的方法、根据给定的生产任务，计算设计生产的物料衡算、热量衡算的方法、根据给定的生产任务，计算设计 出设备的规模与设备的生产能力；出设备的规模与设备的生产能力；掌握精细有机合成中最常有的十个有机单元反应。掌握精细有机合成中最常有的十个有机单元反应。（磺化、硝化、卤化、氧化、还原、烷基化、酰化、羟基化、氨解、（磺化、硝化、卤化、氧化、还原、烷基化、酰化、羟基化、氨解、缩合的反应原理、影响因素、工艺设计）缩合的反应原理、影响因素、工艺设计）
