清华大学精细化工合成第一章 绪论-201091

精细有机合成技术主讲姬学亮1第一章总论

2主要内容一、有机合成及精细有机合成二、精细化学品及精细化工三、精细有机合成的原料资源四、精细有机合成的单元反应五、本课程的性质、任务31.1有机合成及精细有机合成1.1.1什么是有机合成？是指利用有机反应将简单的有机物和无机物作为原料，创造新的、更复杂、更有价值的有机化合物的过程。1.1.2有机合成的任务2001年诺贝尔化学奖得主日本名古屋大学教授野依良治博士说过：“有机合成有两个任务：一是实现有价值的已知化合物的高效生产；二是创造新的有价值的物质与材料。”

41.1.3有机合成有两个基本目的：实验室合成:为了合成一些特殊的、新的有机化合物，探索一些新的合成路线或研究其他理论问题。工业合成：为了工业上大量生产。5工业有机合成一般可分为基本有机合成和精细有机合成两大类。基本有机合成工业的任务：主要是利用化学方法将简单的、廉价易得的天然资源（如煤、石油、天然气等），以及其初加工产品和副产品（电石、煤焦油等）合成为最基本的有机化工原料“三烯一炔”（乙烯、丙烯、丁二烯和乙炔）、“三苯一萘”（苯、甲苯、二甲苯和萘），然后再进一步合成其他重要的有机化工原料如乙醇、甲醛、醋酸、丙酮及苯乙烯等．其特点多是在气相催化下进行的，且多为连续性的大规模生产，因此也称为重有机合成。6精细有机合成工业的任务主要是合成染料、药物、农药、香料以及各种试剂、溶剂、添加剂等精细化学品。其特点是产量小、品种多、附加值高，而且一般多为间歇生产，操作比较复杂、细致。两类有机合成工业都是国计民生所必不可少的，没有精细有机合成就不能满足人民生活所必需的各种有机产品；而没有基本有机合成就断绝了精细有机合成所需要的工业原料。7化工产品通用化学品:是指一些应用范围广泛，生产中化工技术要求高，产量大的产品

。精细化学品:是指一些具有特定应用性能的、合成工艺中步骤繁多、反应复杂、产量小而产值高的产品。1.2精细化学品及精细化工1.2.1什么是精细化学品？凡能增进或赋予一种（类）产品以特定的功能或本身拥有特定的功能的小批量制造和应用的、技术密集度高、附加值高、纯度高的化学品。精细化学品是化学工业中用来与通用化学品或大宗化学品相区分的一个专用术语。8

国外有一个统计，每投入价值100美元的石油化工原料，产出初级化学品价值为200美元，再产出有机中间体480美元和最终成品80美元；如果进一步加工为塑料、合成橡胶和纤维以及清洗剂和化妆品，则可产生价值800美元的中间产品和价值540美元的最终产品；如再深一步加工成用户直接使用的家庭耐用品、纺织品、鞋、汽车材料、书刊印刷物等，则总产值可达10600美元，也即比原来的100美元投入增值为106倍。9

①C18H37O(CH2CH2O)nH它属于高碳醇聚醚，是常用的印染助剂。10②它属于邻苯二甲酸二烷基酯，是聚氯乙烯的优良增塑剂。11③它属于溴氨酸系列品种，是色泽鲜艳的蓝色活性染料（活性艳兰X—BR）。12④它属于氨基甲酸酯类系列品种（呋喃丹），是一种广谱、低毒、高效的优良杀虫剂。13精细化工产品的附加价值与销售额的比率在化学工业的各大部门中是最高的，而从整个精细化工工业的一些部门来看，附加价值最高的是医药。141.2.2什么是精细化工？生产精细化学品的工业。1.2.3精细化学品的分类：农药、染料、涂料（含油漆、油墨）、颜料、试剂和高纯物、信息用化学品、食品和饲料添加剂、胶粘剂、催化剂和各种助剂、化工系统生产的化学药品（原料药）和日用化学品、功能高分子材料。（11类）——《精细化工产品分类暂行规定》，1986年3月6日

151.3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161.3.1煤的加工煤的炼焦：萘、2－甲基萘、蒽、菲、芴、苊、芘、苯酚、甲酚、二甲酚、氧芴、硫芴、吡啶、咔唑等苯：50－70％甲苯：12－22％二甲苯：2－6％粗苯煤焦油17煤的气化：水煤气反应：氢费－托反应：分子量较宽的烷烃或烯烃混合物181.3.2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

191.3.3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、丙酸、丙烯酸、丙烯酸酯、人造石油等201.3.4农、林、牧、渔副产品的利用碳水化合物：糖类、淀粉、糖类树胶——单糖纤维素——己糖（葡萄糖）和戊糖（木糖）

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。

211.4精细有机合成的单元反应精细化学品的主要取代基精细有机合成的主要单元反应产品举例及合成路线的综合评定221.4.1精细化学品的主要取代基

主体结构精细化学品取代基23卤素：-Cl、-Br、-I、-F含氮基团：

-NO2、-NO-NH2、-NHR、-NR1R2-NHCO-、-NH2OH、-N2+X-、-N=N-、-NHNH2

-CN24含硫基团：

-SO3H、-SO2Cl、-SO2NH2、-SO2NHR含氧基团：

-OH、-OR、-OAc-COH、-COR、-COOH、-COOR、-COCl、-CONH2烷基、酰基251.4.2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261.4.3产品举例及合成路线综合评价2728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291.5本课程的性质、任务《精细有机合成技术》是应用化工技术专业的一门主干专业课程，是学生在学习了《有机化学》、《化工单元操作》等专业基础课之后必修的一门专业课程。本课程主要介绍精细化工产品生产过程中的最重要的十几个单元反应。

30重点学习内容：基本原理、工艺方法、控制因素以及这些单元反应在生产中的应用；同时对有机合成反应的基础理论及精细有机合成的新方法、新技术及新工艺也作了适当介绍；此外还