1第一章绪论副本

任课老师：许爱荣精化合成原理河南科技大学、化工与制药学院Email：airongxu@126.comTel南科技大学、化工与制药学院学时数：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)考试成绩：平时成绩(考勤、作业)，

20%，期末考试成绩，

80%

参考书唐培堃，《精细有机合成化学与工艺学》，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。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精细化工诞生的背景1960’日本最先提出FineChemicals的概念1980’精细化工学会成立1983年，我国框定精细化工的范围，并提议建立精细化工专业1986年，化工部提出了精细化工产品暂行分类办法精细化工的诞生过程：A，直接利用自然资源

烟叶汁——农药，防止农业病虫害

天然植物(茜草，靛兰，指甲花)——染布，染指甲，胭脂，香料

B，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（中草药），麝香、薄荷油、龙涎香、海狸香、檀香油、玫瑰花露等C，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

（标志精细化工的诞生）①1800’从天然香料中分离出单一的香精，并首次复配―香精D,1990’高效、低毒、环境友好的精细化工产品

高效、低毒、环境友好的精细化工产品

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：1.传统释义：产量小、纯度高的化工产品。2.欧美各国释义：3.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。1.2精细化学品的分类关于精细化学品的分类，每个国家根据自身的生产体制而略有不同欧美：将专用化学品按其使用性能分为三大类：准商用(通用)化学品；多功能多用途化学品；最终用途化学品或直接上市化学品。联合国经济合作及发展组织：将专用化学品细分为47类。日本：1993将精细化学品分为32个门类。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(油漆和油墨)；（4）颜料；（5）试剂和高纯物；（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）黏合剂；（9）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、纤维素抽丝用油剂、有机提取剂等20个小门类。印染助剂：扩散剂、固色剂、匀染剂、涂料印花助剂、柔软剂等。（10）化学药品和日用化学品；（11）功能高分子材料(包括功能膜、偏光材料等)。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(标准化)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。例如，返回石油化工原料(1$)初级产品(2$)有机中间品(4.8$)塑料(5$)纤维(10$)精细化学品(106$)一次加工二次加工(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。配方和加工方面的技术秘密和专利，造成市场上的垄断性。(6)商品性强，市场竞争激烈，因此市场调查和预测非常重要。在产品推销上，应用技术和技术服务非常重要。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。如保障和增进人类健康、提供优生优育、保护环境洁净卫生，以及为人民生活提供丰富多彩的衣食住行等方面的享受型用品等。(5)渗入其他行业、促进技术进步、更新换代。如黏合剂的开发使外科缝合手术和制鞋业改观。(6)高经济效益。返回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。

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，这些国家的精细化工率已达到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%，2010年提高到60%。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、天然气和动植物原料。

1.5.1煤成分：煤的主要成分是碳，其次是氢，此外还有氧、硫和氮等其它元素。结构：煤以结构复杂的芳环、杂环或脂环化合物存在。煤转化：煤通过高温干馏、气化或生电石提供化工原料。返回(1)煤的高温干馏(干馏/炼焦)(2)煤的气化煤在高温、常压或加压条件下与水蒸气、空气或两者的混合物相反应，可得到水煤气、半水煤气或空气煤气。煤气的主要成分是H2、CO和CH4等，它们都是重要的化工原料。作为化工原料的煤气又称合成气，但现在合成气的生产主要以含氢较高的石油加工馏分或天然气为原料。石油是黄色至黑色粘稠液体。石油中含有几万种碳氢化合物，另外还含有一些含硫、氮、氧的化合物。石油的主要成分是烷烃、环烷烃和少量芳烃。1.5.2石油石油常压和减压精馏催化裂解和催化重整直流汽油、煤油、轻柴油、重柴油、润滑油等馏分。催化裂解原料油、催化热解原料油等馏分。石油加工：(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，也可经过分离得到苯、甲苯和二甲苯。(2)烃类热裂解乙烷、石脑油、直流汽油、轻柴油、减压柴油等基本原料在750～800℃进行热裂解时，发生C-C键断裂、脱氢、缩合、聚合等反应，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。返回提供化工原料的石油加工过程主要是催化重整和热裂解。(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(甲乙基苯、均三甲基苯、偏三甲基、连三甲基等)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、二甲苯的异构化等芳烃生产新技术。1.5.3天然气

返回油型天然气含C2以上的烃约5%煤型天然气含C2以上的烃20~25%生物天然气含CH4

97%以上天然气中的甲烷是重要的化工原料，C2以上烃的混合物可用作燃料、热裂解或生产芳烃的原料。主要成分为甲烷。含糖或淀粉的农副产品经水解可得到各种单糖，例如葡萄糖、果糖、甘露糖、木糖、半乳糖等。微生物发酵，可分别得到乙醇、丙酮、丁醇、丁酸、乳酸、葡萄糖酸和乙酸等。(2)含纤维素的农副产品经水解可得到己糖C6H12O6(葡萄糖)和戊糖C5H10O5(木糖)。己糖经发酵可得到乙醇，戊糖经水解可得到糠醛。(3)含油的动植物

可以得到各种动物油和植物油。1.5.4动植物原料本课程所讨论内容

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。(1)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、萘和蒽等产品。(2)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。(3)所谓有机产品，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、合成橡胶以及其它各种精细化学品等。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。本课程主要讨论用于制备精细化学品，特别是精细化学品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：（1）-C1、-Br、-I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+HSO4ˉ（6）-OH、-OAlk、-OAr,-OAc等（7）-Alk

例如-CH3、-C2H5、-CH(CH3)2等（8）

等

(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：(8)酰化(9)氧化(10)水解(11)缩合(12)环合(13)聚合由此可见，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。上述单元