精细化学品化学课件(第一章)

精细化学品化学任课教师李建章E-mail:lyl63@手机67101)2023/2/11课程安排学时数：30学时、十五次课教学内容：第一章绪论第二章卤化第三章磺化与硫酸盐化第四章硝化第五章氧化第六章还原第七章烷化与酰化;第八章酯化及水解考试安排：平时成绩(考勤、作业)40%，理论考试60%2023/2/12平时成绩40%=15%考勤、25%作业考勤15%=缺席1次课扣1分，无故缺席5次课取消考试资格。作业25%=缺席1次作业扣3分，本学期共8次作业。考试内容：1、讲授PPT内容

2、课后作业考试题型：完成反应式、计算题、填充题、判断题、合成题、问答题

年级总人数补考人数重修人数2009级6118102010级571442023/2/13实验安排1、地点：第二实验楼422实验室

2、实验时间：星期四上午：2011级1班星期五下午：2011级2班

3、要求

(1)做好预习记录

(2)按指定指定位置做实验

4、实验项目安排（见附件）共7个2023/2/14教材与参考书唐培堃等《精细有机合成化学与工艺学》，化学工业出版社，2010年，北京沈永嘉，《精细化学品化学》，高等教育出版社，2007年，北京蒋登高等《精细有机合成反应及工艺》，化学工业出版社，2006年，北京薛叙明等，《精细有机合成技术》，化工出版社，2008年11月，北京。2023/2/15第一章绪论§1-1

精细化学品的范围1、通用化学品：指从廉价、易得的天然资源(如煤、石油、天然气和农副产品)等开始，经一次或数次化学加工而制成的最基本的化工原料，具有应用范围广、生产中化工技术要求高、产量大而附加价值低等特点。(包括三酸、二碱、三大合成材料塑料、合成橡胶和合成纤维

)。一、化工产品分类----按用途2023/2/16§1-1

精细化学品的范围对基本化学工业生产的初级或次级化学品进行深入加工而取得的具有特定功能、特定用途、小批量的系列产品

化学型：精细化学品（如化学试剂）精细化学品{

功能型：专用化学品（如洗发香波）2、精细化学产品(FineChemicals

)：能增进或赋予一种(类)产品以特定功能，或本身具有特定功能的小批量、高纯度和高利润的化学品。2023/2/17通用化学品：产量大，无差别。三酸、二碱、盐、乙醇、丙酮等专用化学品：产量小，有差别。医药制剂、农药制剂等（一般）精细化学品：产量小，无差别。原料医药、原料农药、原料染料等准（半、拟）通用化学品：产量大，有差别。如塑料、合成纤维、合成橡胶2023/2/18§1-1

精细化学品的范围通用化学品精细化学品原料廉价、易得的天然资源(煤、石油等)通用化学品加工一次或数次化学加工步骤繁多，反应复杂产品特点技术要求高，产量大，附加价值低

产量小，产值高，纯度高，特定的应用性能通用化学品与精细化学品的比较2023/2/19§1-1精细化学品的范围1986年，我国化工部“关于精细化工产品分类的暂行规定和有关事项的通知”中明确规定精细化工产品包括11个产品类别：(1)农药(2)染料(3)涂料(包括油漆及油墨)

(4)颜料(5)试剂和高纯物(6)粘合剂(7)食品和饲料添加剂

(8)催化剂和各种助剂

(9)化工系统生产的药品(原药)和日用化学品

(10)功能高分子材料(包括功能膜、偏光材料等)

(11)信息用化学品二、精细化学品的分类2023/2/110§1-1

精细化学品的范围按属性可将精细化学品划分为：

无机精细化学品和有机精细化学品§1-2精细化学品的特点一、概述(基本概况）1、精细化学品在量和质上的基本特征：

小批量、多品种、具有特定功能、专用性质

2、精细化学品生产过程：

化学合成分离提纯剂型加工商品化2023/2/111二、精细化学品的特点§1-2

精细化学品的特点1、小批量、多品种，大量采用复配技术每种精细学品都有一定的应用范围，以满足社会的不同需要。它们不可能象基本化工产品那样大批量生产，而是有针对性地生产各种特殊功能的专用化工产品。采用复配技术所制成的商品，具有对精细化学品增效、改性和扩大应用范围等功能，其性能往往超过结构单一的产品。2023/2/1122、采用综合生产流程和多功能生产装置§1-2

精细化学品的特点精细化学品由基本原料出发，经深度加工制得，因而一般生产流程长，工序多。而其“小批量、多品种”的特点，决定了精细化学品的生产通常以间歇反应为主。精细化学品品种繁多，但从合成角度看，其合成单元有十几个，且同系列化学品采用的设备有很多相似之处。故近年来广泛采用多品种综合生产流程，设计和制作用途广、功能多的生产装置，以适应精细化学品多品种、小批量的特点。2023/2/113精细有机合成的主要单元反应卤化磺化和硫酸酯化硝化和亚硝化还原和加氢氧化重氮化和重氮基的转化氨解和胺化水解烃化酰化缩合环合聚合2023/2/114§1-2

精细化学品的特点3、生产工艺精细、技术密集度高（为什么?)精细化工是综合性较强的技术密集型工业。这首先表现在5个方面：

（1）生产过程中的工艺流程长、单元反应多、原料复杂、中间过程控制要求严格；（2）涉及到多领域、多学科的理论知识和专业技能。其中包括多步合成、分离技术、分析测试、性能筛选、复配技术、剂型研制、商品化加工、应用开发和技术服务等。2023/2/115（3）研究开发新品种的投资高、成功率低、时间长和耗资较大，开发一种新药需5-10年，耗资5000万以上。（4）产品的更新换代快，市场寿命短，技术专利性强和市场竞争激烈。（5）情报密集、信息快。一旦有新的需求，就必须按照新的要求重新设计产品结构，或对原有的化学结构进行改进；同时，大量的基础研究工作产生的新化学品也不断需要寻找新的用途。§1-2

精细化学品的特点2023/2/116§1-2

精细化学品的特点4、商业性强精细化学品商品繁多，用户对商品的选择性很高，市场竞争十分激烈。因而在大力搞好新产品、新技术开发的同时，还需花更大的力量去研究产品的应用技术服务，以便不断开拓市场，提高市场信誉。5、经济效益高(1)投资效益高2023/2/117§1-2

精细化学品的特点在总体上，化学工业属于资本型工业，资本密集度高。但精细化工生产设备的投资仅为石油化工投资平均指数0.3~0.5，化肥工业的0.2~0.3。故其投资少，效益高。(2)利润率高

一般来说，1美元石油化工原料加工成合成材料，可增值8美元；如果加工成精细化学品，则可增值到100美元以上。2023/2/118§1-2

精细化学品的特点(3)附加价值高

随着对通用化学品的深度加工和产物的精细化，商品的附加价值率急剧增长。(日本）行业1965年1975年1985年ABABAB精细化工514647513350无机化工563755396535石油化工553551427120平均543950456036A----原材料费率、B-----附加价值率2023/2/119§1-3

精细化工在国民经济中的作用及发展模式精细化学品所具有的鲜明特点，使它成为国民经济中不可缺少的一个重要组成部分。*它直接用作最终产品；*作为医药、兽药、农药、染料、颜料和香料等的主要成分；*绝大多数是用作辅助原料或材料出现在生产和生活两大类物质资料中。一、精细化工迅速发展的主要原因（为什么?)2023/2/120*增加和保障农、林、牧业等的丰产丰收：选种、育种、病虫害防治等借助某些精细化学品的作用来完成*丰富人民生活：保障和增进人类健康，为人们生活提供丰富多彩的衣食住行离不开精细化学品。*促进其他行业技术进步：产品的升级换代。*高经济效益：精细化工产值率在50%左右。精细化工（产值）率＝精细化工产品的总值全部化工产品的总值×100％2023/2/121国别19711972197319741975197619771980~1985日本44.144.445.347.951.549.950.855~58德国35.5----51.544.0----≈53美国--37.237.840.536.936.8≈40≈50表1-2

发达国家精细化工产值占化学工业的比例（%）精细化学工业迅速发展的主要原因在于：2023/2/1221、需求：科学技术的发展以及人民生活水平的提高，迫切要求加快精细化工的发展，以便提供各种性能优异、用途广泛的精细化学品。

2、原料与技术：工业发达国家的石油化工已发展到相当规模，并具有技术优势，能为精细化学品的发展提供充足的原料/中间体和技术条件。3、市场导向:一些工业发达国家通用化学品的产量已能满足需要，为了进一步开发新产品，开拓新市场，从而转向发展精细化学品。2023/2/1235、产业需求：新材料、新功能元件、生物工程等新一代产业的基础技术与精细化工有着非常密切的关系，也要求精细化学品迅速发展。4、面临资源限制:资源缺乏的工业发达国家，面临着“能源危机”的冲击，不得不改变化工产品的结构，将其战略重点由石油化工转向省资源、省能源、附加价值高和技术密集的精细化工，以便用技术优势弥补资源劣势。2023/2/124精细化工的发展趋势发展原料工业重视基础产品加强应用研究优化复配技术重视剂型改造开拓新兴领域2023/2/125精细化工的发展战略精细化工反映了一个国家发达水平及综合能力与发达国家相比，我们仍有较大一段差距。我国的煤炭、石油和天然气资源丰富，为发展精细化工提供了充足的原料来源。发展模式：

1、以某种原料为基础，发展系列化产品。

2、以某种技术为基础，发展系列化产品。

3、针对某一应用领域，发展系列化产品。三、精细化工的发展模式2023/2/1261、以某种原料为基础，发展系列化产品。乙烯是一种非常重要的化工原料，在由相应的石油馏分裂解制乙烯的过程中，将联产得到大量C4烃、C5烃、C9烃、C10烃，为发展精细化工提供了丰富的有机原料。如何利用好这一部分资源、对于降低乙烯成本、获得高附加值产品、增加经济效益，具有重要意义。以C5烃馏分的利用为例：由它出发可以制得一系列重要精细化工产品，包括碳五脂肪族树脂、碳五脂环族树脂、异戊二烯、环戊二烯、间戊二烯、戊烷、异戊烷、异戊烯、正戊烯、环戊烯等上百种精细化工产品。2023/2/1272、以某种技术为基础，发展系列化产品比如，以羰基合成技术为基础，由各种烯烃出发合成一系列脂肪醇：由丙烯合成正丁醇、异丁醇；由庚烯合成异辛醇、由壬烯合成癸醇、由十二烯合成十三醇等。以染料的生产为例，按照应用对象和方法的不同，可将染料进一步分成还原染料、分散染料、活性染料等系列产品。3、针对某一应用领域，发展系列化产品2023/2/128采用何种模式，要因地制宜。只有把市场、原料和技术有机结合，综合考虑，才能使自己的产品立于不败之地。同时，由于精细化工产品在国外一般不出售专利技术，我们要依靠自己的努力，开发有自主知识产权的精细化工产品专利技术。§1-4新型精细有机合成技术一、相转移催化技术2023/2/129在有机合成中非均相体系时，处于不同相的反应物之间彼此不能接触，从而使反应效果不佳或根本不反应。此时，若在反应体系中加入少量“相转移催化剂”（phasetransfercatalysis，简称PTC）使两反应物转移到同一相中，便可使反应顺利进行。这种反应就称为相转移催化反应。相转移催化技术是20世纪60年代末发展起来的新技术，具有反应条件缓和、操作简便、反应时间短、产品收率高、产品纯度高等突出优点，在化学工业中引起了普遍的重视，其应用范围日益扩大。2023/2/1301．相转移催化原理2023/2/1312．相转移催化剂（1）季鎓盐类相转移催化剂（2）聚醚类相转移催化剂2023/2/132二、酶催化技术三、微波有机合成技术2023/2/133微波是频率在300MHz～300GHz范围内的电磁波，其波长在0.1～100cm之间。物质与微波相互作用导致的热效应和其他特殊的效应，使反应速度明显加快，反应时间明显缩短，有利于提高反应产物的收率和质量。四、有机声化学合成技术采用超声波促进化学反应。主要提出两种历程，即超声空化作用历程和游离基历程。2023/2/134五、光有机合成优点（1）可合成许多用热化学反应不能合成的有机化合物；（2）具有高的立体专一性；（3）产品多样性；（4）受温度的影响不大；（5）化学反应容易控制。缺点（1）副反应多；（2）能耗大；（3）需要特殊的反应器。2023/2/135六、电解有机合成技术电解有机合成可分为直接法、间接法和成对法三种类型。应用（1）芳环侧链α-氢的光引发取代卤化；（2）苯的光引发环上加成氯化制六六六；（3）芳环上硝基的光引发置换氯化；（4）链烷烃的光引发磺氧化；（5）链烷烃的光引发磺氯化。2023/2/136电解有机合成的优点■在许多场合具有高选择性和特异性■不需要使用价格较贵的氧化剂或还原剂■反应可在温和的条件下进行■节能电解有机合成是无公害的清洁反应电解有机合成的局限性■电解装置复杂，专用性强，普适性差；■影响因素较多，最佳条件的选择和电化学工程技术的处理比较复杂■对于空气氧化或