精细有机合成化学与工艺学

1、精细化工工艺学 2015习题课,绿色化学又称环境无害化学 (Environmentally Benign Chemistry) 环境友好化学(Environally Friendly Chemistry) 清洁化学(Clean Chemistry) 绿色化学即是用化学的技术和方法去减少或消灭那些对人类健康、社区安全、生态环境有害的原料、催化剂、溶剂和试剂、产物、副产物等的使用和产生。绿色化学的理想在于不再使用有毒、有害的物质，不再产生废物。不再处理废物。它是一门从源头上阻止污染的化学。,精细有机合成的主要原料有哪些？来源是怎样的？在查阅文献的基础上写出“二十一世纪能源与化工合成原料”小论文。

2、三烯：乙烯、丙烯、丁烯； 三苯：苯、甲苯、二甲苯； 甲烷，共七种原料来源于石油、煤和天然气。 世界上约90%有机化工产品的原料来源于这七种原料！,新世纪国内外精细化工工业的发展趋势与特点有哪些？ 环境保护； 合成关键技术（催化技术和生物技术） 降低原材料消耗； 节约能源； 专用化技术与精细化工技术创新！,2. 以最合理合成工艺路线合成下列化合物。,1.,2.,3.,4. 苯酚 （1）早期：磺化碱熔法； （2）现在：异丙苯氧化酸解法； （3）其它：氯苯水解法；苯甲酸脱羧法等！,5.,3. 化学化工工程师必须具备的专业知识结构及内容有哪些？ 教材 2.2-2.19相关知识，在将来工作中学习补充！,

3、1. 合成下列化合物,第3章 卤化反应,1.,2.,3.,4.,5.,6.,7.,8.,9.,10.,11.,2. 工业溴化反应进行时，为什么常常需要加入氧化剂？通常选择加入的氧化剂有哪些？ P106 3. 文献查阅下列常见卤化物的用途和工业合成方法？ 四氯化碳、氯乙酸、氯乙酰氯、对氯氯苄、2氯甲基吡啶、间氯硝基苯、对氯苯酚、邻氯苯甲酸、2，6二氯甲苯、环氧氯丙烷、氟乙酸乙酯。,第4章 磺化 1. 以最合理的合成工艺路线合成下列化合物。（S 表示为磺酸基团）,1.,2.,3.,4.,5.,2某工厂生产2-萘磺酸，每批投萘400Kg，98%硫酸343Kg，160反应2h，测得反应液总酸度为26%

4、。此时2-萘磺酸的含量为68%，求： （1） 萘和硫酸的投料比。 （2） 68%的2-萘磺酸折算成硫酸的酸度是多少？ （3） 2-萘磺酸的收率？,解：（1）萘和硫酸的投料比为： 400 /128 / (343 98% / 98 ) = 0.911 : 1 (2) 2-萘磺酸相当于硫酸的量为： （400+343） 68% / 2082 98 = 119 Kg 2-萘磺酸折算成硫酸的酸度为： 119 / 743 100% = 16% （3）2-萘磺酸的收率： Y = 743 68% / 208 / (400 / 128) 100% = 77%,3.某工厂生产1-萘磺酸，每批投萘400Kg，98%硫

5、酸325Kg，100反应4h，测得反应液总酸度为27%。此时1-萘磺酸的含量为73%。 求：（1）萘和硫酸的投料比。 （2）73%的1-萘磺酸折算成硫酸的酸度？ （3）1-萘磺酸的收率？,（1）萘和硫酸的投料比为： 400 /128 / (325 98% / 98 ) = 0.961 : 1 (2) 1-萘磺酸相当于硫酸的量为： （400+325） 73% / 2082 98 = 124.7 Kg 2-萘磺酸折算成硫酸的酸度为： 124.7 / 725 100% = 17.2% （3）1-萘磺酸的收率： Y = 725 73% / 208 / (400 / 128) 100% = 81.4%,

6、4. 文献查阅下列常见磺化物的用途和合成方法？ 间氨基苯磺酸、吐氏酸、对氯苯磺酰氯、2,4-氨基苯磺酸、氯磺酸乙酯、 2甲基5硝基苯磺酸、1萘磺酸、5磺酸基水杨酸。,第5章 硝化及亚硝化 甲苯一硝化时的D.V.S.值约为2.18，采用的为1.02，现有一S、56，N、26的混酸，问：（1）该混酸能否用于甲苯的一硝化？（2）1000Kg甲苯硝化时，所需此混酸的量？（3）若用97%的硝酸、98%的硫酸来配此混酸，则分别用酸多少？（4）该混酸组成的F.N.A.值?,解：（1） D.V.S.= S / (100-S-5/7N) = 2.20 因为 D.V.S. = 2.20 2.18 所以该混酸可以用

7、于甲苯的一硝化反应 （2） 混酸量=1000/92 1.02 63 / 26% = 2686.5 Kg （3） 设：分别用97%的硝酸、98%的硫酸 分别为A Kg、B Kg 则：97%A = 2686.5 26% A = 720.1 Kg 98%B = 2686.5 56% B = 1535.1 Kg （4） F.N.A. = D.V.S. /(1+ D.V.S.) 100% = 2.20 / 3.20 100% = 68.75%,2.由硝基苯混酸硝化制备间二硝基苯时，需要配制的混酸组成为H2SO4 72%（质量，下同），HNO3 26% ，H2O 2% 的混酸6000Kg，问需要20% 的

8、发烟硫酸，85% 废酸和98% 的硝酸各多少千克？,解：设需要20% 的发烟硫酸，85% 废酸和98% 的硝酸分别为x、y、z （kg） 三种酸总质量： x + y + z = 6000 硝酸的平衡：0.98 z = 6000 0.26 硫酸的平衡：（100% + 0.225 20%）x + 0.85 y = 6000 0.72 解上述三个联立方程，得： x = 2938.6 kg ； y = 1469.6 kg ； z = 1591.8 kg,3. 已知萘进行二硝化反应时所需的D.V.S.值为3.0，硝酸比值为2.2，相比为6.5。试计算：该二硝化反应正常发生时应选用的混酸组成为多少？（以1

9、Kgmol的萘为计算基准）,解：以1kgmol的萘为计算基准： 混酸量： m混= 1286.5= 832kg = m(HNO3) + m（H2SO4）+ m(H2O) 硝酸：m(HNO3)= 632.2= 138.6kg 硫酸：m（H2SO4）= D.V.S.( m(H2O) + 218) = 3 m(H2O) + 108 解式 、 得m（H2SO4）= 547kg；m(H2O) = 146.4 kg 故混酸组成为：硫酸：m（H2SO4） 100 / m混 = 65.75 % 硝酸：m(HNO3) 100 / m混 = 16.65 % 水：m(H2O) 100 / m混 = 17.60 %,4

10、. 文献查阅下列常见的硝基物的用途和合成方法？ 3氯4氟苯胺、4氯3硝基苯磺酸、2，4，6三硝基甲苯、间二硝基苯、2，4二硝基氯苯、硝基甲烷、间硝基三氟甲苯。,第6章 还原 1. 某车间用22.5%Na2S水溶液还原对硝基甲苯，反应式为 （1）若每批投98%的对硝基甲苯140Kg，Na2S的用量为理论量的1.2倍，求每批用22.5%Na2S水溶液多少Kg？ （2）产品经干燥后得100Kg，从中取0.2253g用重氮法分析氨基物的含量,用0.1N NaNO2标准溶液20ml滴到终点,求产品纯度？产品收率？,解：（1）设：需22.5%硫化钠水溶液的量为A Kg A = 140 98% / 137

11、1.20 6/4 78 /22.5% = 624 Kg （2）产品纯度： C = 0.1 20 107 / 0.2253 /1000 100% = 95 % 产品收率： Y = 100 95% / 107 100% = 88.8 %,2. 某工厂以Na2S.9H2O为还原剂将98%间二硝基苯500Kg还原制备间硝基苯胺，还原剂用量为理论用量的1.20倍，求：（1）还原剂Na2S.9H2O的用量？ （2）反应产物经水洗、重结晶、烘干得到335Kg，从中取0.2850g产品，用重氮法分析氨基物的含量，用0.1N NaNO2标准溶液20ml滴到终点，求产品纯度?产品收率?,解：（1）Na2S.9H2

12、O用量为： 500 98% / 168 6/4 1.20 240 = 1260 Kg （2）产品纯度： C = 0.1 20 138 / 0.2850 /1000 100% = 96.84 % 产品收率： Y = 335 96.84% / 138 / (500 98% / 168) 100% = 82.1 %,3. 文献查阅下列常见氨基物的用途和合成方法？ 间硝基苯胺、1萘胺、4，4，二氨基二苯醚、对氨基乙酰苯胺、对氨基苯甲酸、间氯苯胺、对甲苯胺、4氯苯胺3磺酸，2，5二氯苯胺。,第7章 氧化反应 1 解释下列名词： 自动氧化 阻化剂 诱导期,2 常用的工业氧化剂有哪些？各有何特点？ 3 文献

13、查阅下列工业氧化产品的用途和合成方法？ 对氯苯甲酸、苯酚、环氧乙烷、富马酸、乙二醛、顺丁烯二酸酐、烟酸、 过氧乙酸、邻苯二甲酸酐、环氧丙烷。,第8章 重氮化及重氮盐的反应 1.工业上重氮化反应终点是如何确定的？ 终点： 芳胺消失，亚硝酸微过量。 终点测定方法： 淀粉、KI试纸立即变兰。 特征反应！ I2 + 淀粉 蓝色染料！,2. 工业生产上偶合反应终点是如何确定的？ （1）反应终点：重氮盐无，偶合物微过量。 （2）反应终点测定：润圈试验，需反复多次检查确定终点。,3. 举例说明由重氮化合物经转化后得到哪些工业化产品和中间体？ 4. 文献查阅下列化合物用途和合成方法！ 刚果红、甲基橙、间氯苯酚

14、、 对氯苯磺酸。,第9章 氨解和胺化 1. 以最合理的合成工艺路线合成下列化合物。（S 表示为磺酸基团）,1.,2.,3.,4.,5.,6.,7.,2 文献查阅下列氨基化合物的用途和合成方法？ 二甲基甲酰胺、2，4二硝基苯胺、乙醇胺系列产品、2萘胺、 水杨酰苯胺（87172）、对甲苯磺酰胺。,第10章 烃化 工业烃化反应试剂有哪些？烃化反应的主要特点有哪些？ 以最合理的合成工艺路线合成下列化合物。,1.,2. 见黑板！,3. A + B = 产物,4.,3文献查阅下列烃基化合物的用途和合成方法？ 2，6二乙基苯胺、N,N-二甲基苯胺、N,N-二甲基十八胺、邻甲氧基苯甲醛、 2甲氧基萘、对羟基苯甲醚。,第11章 酰化反应 1. 工业酰化反应试剂有哪些？酰化反应的主要特点有哪些？ 2以最合理的合成工艺路线合成下列化合物。,1.,2.,3.,4. 见黑板！,3文献查阅下列酰基化合物的用途和合成方法？ 邻氯乙酰苯胺、2，4二羟基苯乙酮、乙酸苯酯、氯甲酸苯酯、乙基苯基酮。,第12章 水解 苯酚的工业化合成路线有哪些？各有何特点？ 以最合理的合成工艺路线合成下列化合物。,1.,2.,3.,4.,5.,6.,7.,8.,9.,3工业酯化常用催化剂有哪些？各有何特点？ 4常见的工业化酯化方法有哪些？常用的提高反应转化率的方法有哪些？ 5. 文献查阅下列酯化产品的用途和合成方法？