精細(xì)化工工藝學(xué)課件_第1頁(yè)
精細(xì)化工工藝學(xué)課件_第2頁(yè)
精細(xì)化工工藝學(xué)課件_第3頁(yè)
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精細(xì)化工工藝學(xué)課件_第5頁(yè)
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文檔簡(jiǎn)介

*精細(xì)化工是生產(chǎn)精細(xì)化學(xué)品(finechemicals)和專用化學(xué)品(specialchemicals)的工業(yè),它是在20世紀(jì)70年代開始形成的獨(dú)立學(xué)科和高新產(chǎn)業(yè),是正在發(fā)展之中的一門新興學(xué)科。精細(xì)化學(xué)品與精細(xì)化工精細(xì)化學(xué)品與精細(xì)化工*精細(xì)化學(xué)品幾乎應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域,包括工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防、民用等各個(gè)方面,如煉油助劑與油品添加劑、油田化學(xué)品、醫(yī)藥保健品、洗滌化妝用品以及其它各類助劑與添加劑等。精細(xì)化學(xué)品與精細(xì)化工*隨著生產(chǎn)的發(fā)展、科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和人民生活水平的提高,精細(xì)化工在經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展中將具有越來越重要的戰(zhàn)略地位。精細(xì)化學(xué)品與精細(xì)化工氫化和還原水解環(huán)合縮合、聚合*精細(xì)化工過程及設(shè)備部分:反應(yīng)過程及設(shè)備分離過程及設(shè)備*課程的目的

(1)掌握精細(xì)化工領(lǐng)域的基本概念;(2)了解精細(xì)化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展歷史;(3)了解精細(xì)化工的工藝學(xué)原理;(4)了解精細(xì)化工的生產(chǎn)過程及設(shè)備;(5)把握精細(xì)化工的發(fā)展方向;(6)開拓視野,增強(qiáng)獨(dú)立分析問題和解決問題的能力。*參考文獻(xiàn)及教材《精細(xì)有機(jī)合成化學(xué)及工藝學(xué)》

天津大學(xué)出版社,唐培堃《精細(xì)化工過程及設(shè)備》

化學(xué)工業(yè)出版社,濮存恬因特網(wǎng)

*作業(yè)與考試每章結(jié)束之后的思考題及教材的例題開卷考試所帶的資料必須是手寫的,任何打印和復(fù)印的資料無效**1、精細(xì)化工及相關(guān)行業(yè)的概念

2、精細(xì)化學(xué)品的分類3、精細(xì)化學(xué)品與精細(xì)化工的基本特點(diǎn)

4、精細(xì)化工發(fā)展概況

5、精細(xì)化學(xué)工業(yè)對(duì)人才的需求

6、精細(xì)有機(jī)合成的原料來源及其發(fā)展概況

7、精細(xì)有機(jī)合成反應(yīng)的特點(diǎn)

第1章緒論*1、精細(xì)化工及相關(guān)行業(yè)的概念

精細(xì)化工:其概念與化工產(chǎn)品的分類有關(guān),它屬于一類化工產(chǎn)品的生產(chǎn)過程,是指“生產(chǎn)精細(xì)化學(xué)品和專用化學(xué)品的工業(yè)”。

第1章緒論/1、精細(xì)化工及相關(guān)行業(yè)的概念

*精細(xì)化學(xué)品:多數(shù)人公認(rèn)的定義——“凡能增進(jìn)或賦予一種(類)產(chǎn)品以特定功能,或本身?yè)碛刑囟üδ艿男∨?、高純度化學(xué)品,稱為精細(xì)(fine)化學(xué)品”,有時(shí)也稱作專用(special)化學(xué)品。第1章緒論/1、精細(xì)化工及相關(guān)行業(yè)的概念

*其它有機(jī)化工產(chǎn)品的類別:

基礎(chǔ)有機(jī)原料、基本有機(jī)化學(xué)品、三大合成材料

第1章緒論/1、精細(xì)化工及相關(guān)行業(yè)的概念

*基礎(chǔ)有機(jī)原料:乙烯、丙烯、丁二烯、苯、(甲苯)、二甲苯、(乙炔、萘)、合成氣(CO+H2)等。初始原料:煤、石油、天然氣、生物有機(jī)質(zhì)(農(nóng)林副產(chǎn))第1章緒論/1、精細(xì)化工及相關(guān)行業(yè)的概念

*基本有機(jī)化學(xué)品(有機(jī)中間體):醇、醛、酮、酸、胺類、酚類、鹵代物、硝基化合物等。“它是由初始原料或基礎(chǔ)原料經(jīng)初級(jí)加工得到的大噸位產(chǎn)品”。三大合成材料:塑料、合成橡膠、合成纖維。注意:原料與產(chǎn)品的劃分不是絕對(duì)的。有的化學(xué)品從上游看是產(chǎn)品從下游看則是原料。劃分的界限也有所不同。第1章緒論/1、精細(xì)化工及相關(guān)行業(yè)的概念

*產(chǎn)品生產(chǎn)過程的順序:

精細(xì)化工產(chǎn)品起始原料基礎(chǔ)有機(jī)原料基本有機(jī)化學(xué)品

三大合成材料起始原料:石油、天然氣、煤、農(nóng)林產(chǎn)品(副產(chǎn)品)。第1章緒論/1、精細(xì)化工及相關(guān)行業(yè)的概念

*2、精細(xì)化學(xué)品的分類精細(xì)化工與國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域,以及人們的日常生活密切相關(guān),因此門類很多。由于精細(xì)化工發(fā)展的不平衡,根據(jù)各自精細(xì)化工的現(xiàn)狀,有些國(guó)家分的細(xì)一些,有的國(guó)家粗一些。

●日本:1985年版《精細(xì)化工年鑒》分為35個(gè)門類?!裰袊?guó):1986年3月原化學(xué)工業(yè)部《精細(xì)化工產(chǎn)品分類暫行規(guī)定》將其分為11類,近年有人將其分為18類。第1章緒論/2、精細(xì)化學(xué)品的分類*●日本:醫(yī)藥、合成染料、農(nóng)藥、有機(jī)顏料、穩(wěn)定劑、涂料、粘合劑、香料、化妝品、表面活性劑、肥皂與合成洗滌劑、印刷油墨、第1章緒論/2、精細(xì)化學(xué)品的分類*增塑劑、橡膠助劑、攝影感光材料、催化劑、試劑、高分子絮凝劑、石油添加劑、食品添加劑、獸藥與飼料添加劑、紙漿與紙用化學(xué)品、塑料添加劑、第1章緒論/2、精細(xì)化學(xué)品的分類*金屬表面處理劑、汽車用化學(xué)品、芳香除臭劑、工業(yè)用防菌防霉劑、脂肪酸、稀土、精細(xì)陶瓷、健康食品、有機(jī)電子材料、功能高分子、生物技術(shù)和酶利用等。

第1章緒論/2、精細(xì)化學(xué)品的分類*●中國(guó):(11類)農(nóng)藥、染料、涂料(含油漆和油墨)、顏料、試劑和高純物、信息用化學(xué)品、食品和飼料添加劑、膠粘劑、催化劑和各種助劑、化工系統(tǒng)生產(chǎn)的化學(xué)藥品(原料藥)和日用化學(xué)品、功能高分子材料。第1章緒論/2、精細(xì)化學(xué)品的分類*3、精細(xì)化學(xué)品與精細(xì)化工的基本特點(diǎn)精細(xì)化學(xué)品的基本特點(diǎn):產(chǎn)品功能性強(qiáng)(專用性)、批量小、品種多、利潤(rùn)率高、更新?lián)Q代快。

第1章緒論/3、精細(xì)化學(xué)品與精細(xì)化工的基本特點(diǎn)*精細(xì)化學(xué)品的生產(chǎn)過程(精細(xì)化工產(chǎn)品生產(chǎn)過程),不同于基本化工產(chǎn)品的生產(chǎn),它是由化學(xué)合成(包括前處理和后處理)、劑型加工(制劑)和商品化(標(biāo)準(zhǔn)化)三部分組成,在每一部分中又包含多種化學(xué)的、物理的、生理的以及經(jīng)濟(jì)的要求。精細(xì)化工產(chǎn)品的生產(chǎn)主要表現(xiàn)出以下特點(diǎn):第1章緒論/3、精細(xì)化學(xué)品與精細(xì)化工的基本特點(diǎn)*精細(xì)化工的基本特點(diǎn):(1)多品種、小批量

(2)綜合生產(chǎn)流程和多功能生產(chǎn)裝置

(3)高技術(shù)密集度

(4)大量應(yīng)用復(fù)配技術(shù)

(5)新產(chǎn)品開發(fā)周期長(zhǎng),費(fèi)用高(6)產(chǎn)品換代周期短,商品性強(qiáng)、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈

第1章緒論/3、精細(xì)化學(xué)品與精細(xì)化工的基本特點(diǎn)*(1)

多品種、小批量

每種精細(xì)化工產(chǎn)品均具有其特定功能和專用性質(zhì),生產(chǎn)的針對(duì)性很強(qiáng),以滿足社會(huì)的不同需要,因此它們不可能象基本化工產(chǎn)品那樣大批量生產(chǎn)。第1章緒論/3、精細(xì)化學(xué)品與精細(xì)化工的基本特點(diǎn)*例如,對(duì)于染料而言,不僅要求色譜齊全,能上染多種纖維,而且還要求能應(yīng)用于塑料、金屬等各種材料的著色,以及正在開發(fā)的其他許多功能性用途。為了滿足這許多不同用途的需要,品種很多且新的品種不斷涌現(xiàn)。僅據(jù)《染料索引》(ColorIndex)1976年第三版的統(tǒng)計(jì),染料品種在5000種以上。第1章緒論/3、精細(xì)化學(xué)品與精細(xì)化工的基本特點(diǎn)*又如原油破乳劑,由于原油種類、組成的多樣性和復(fù)雜性,破乳劑的牌號(hào)也是多種多樣,新的品種也在不斷涌現(xiàn)。再如表面活性劑,由于應(yīng)用對(duì)象的不同而出現(xiàn)了各種性能的產(chǎn)品,國(guó)外也已有5000多個(gè)品種投放市場(chǎng)。第1章緒論/3、精細(xì)化學(xué)品與精細(xì)化工的基本特點(diǎn)*此外,為了滿足市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)和需求,需要經(jīng)常更換和更新品種。精細(xì)化工產(chǎn)品的發(fā)展一般都要經(jīng)過萌芽期、成長(zhǎng)期、飽和期、衰退期四個(gè)階段,在衰退期逐漸被新產(chǎn)品所取代。因此,國(guó)際上精細(xì)化工發(fā)展的總趨勢(shì)就是不斷開發(fā)新品種、新劑型、新配方和提高開發(fā)新品種的創(chuàng)新能力。

第1章緒論/3、精細(xì)化學(xué)品與精細(xì)化工的基本特點(diǎn)*(2)

綜合生產(chǎn)流程和多功能生產(chǎn)裝置

多數(shù)精細(xì)化工產(chǎn)品需要由基本原料出發(fā),經(jīng)過深度加工才能制得,因而生產(chǎn)流程長(zhǎng)(有的需要十幾步)、工序多。因產(chǎn)量小,故往往采用間歇生產(chǎn)。第1章緒論/3、精細(xì)化學(xué)品與精細(xì)化工的基本特點(diǎn)*雖然精細(xì)化工產(chǎn)品品種繁多,但是從合成角度看,其合成單元不外乎十幾個(gè)。尤其是一些同系列產(chǎn)品,其合成設(shè)備有很多相似之處。近年來許多生產(chǎn)工廠廣泛采用多品種綜合生產(chǎn)流程,設(shè)計(jì)和制作用途廣、功能多的生產(chǎn)裝置,以適應(yīng)精細(xì)化工產(chǎn)品多品種、小批量的特點(diǎn)。如聚醚裝置,可生產(chǎn)非離子表面活性劑、破乳劑、泡沫塑料等。第1章緒論/3、精細(xì)化學(xué)品與精細(xì)化工的基本特點(diǎn)*

精細(xì)化工是綜合性較強(qiáng)的技術(shù)密集型工業(yè),不僅要考慮化學(xué)合成,還必須考慮如何使之商品化。這就要求多門學(xué)科知識(shí)相互配合,并綜合運(yùn)用。涉及到的學(xué)科:化學(xué)、物理、生理、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等多方面技術(shù)的綜合運(yùn)用。就技術(shù)密集度而言,化學(xué)工業(yè)是高技術(shù)密集指數(shù)工業(yè),精細(xì)化工又是化學(xué)工業(yè)中的高技術(shù)密集指數(shù)工業(yè)。據(jù)日本分析,以機(jī)械制造業(yè)的技術(shù)密集指數(shù)為100,化學(xué)工業(yè)為248,精細(xì)化工中的醫(yī)藥、油脂和涂料分別為340和279。

(3)

高技術(shù)密集度第1章緒論/3、精細(xì)化學(xué)品與精細(xì)化工的基本特點(diǎn)*

①(精細(xì)化工產(chǎn)品的作用往往是)多種化學(xué)組分的綜合效應(yīng):為了滿足各種專門用途的需要,單一組分往往無法滿足其要求,必須進(jìn)行多組分復(fù)配(即通常講的配方)。(4)

大量應(yīng)用復(fù)配技術(shù)

第1章緒論/3、精細(xì)化學(xué)品與精細(xì)化工的基本特點(diǎn)*②需要加工助劑和復(fù)合多功能添加劑:有些產(chǎn)品要求加工成多種劑型(粉劑、粒劑、可濕劑、乳劑、液劑等),因此需要加入加工助劑;有些產(chǎn)品需要多種功能,因此必須加入多種試劑復(fù)配。例如,在合纖紡絲用油劑中,除潤(rùn)滑油以外,還必須加入表面活性劑、抗靜電劑等多種其他助劑,而且還要根據(jù)高速紡和低速紡等不同的應(yīng)用要求,采取不同的配方。其他如表面活性劑、油田助劑等情況也類似。第1章緒論/3、精細(xì)化學(xué)品與精細(xì)化工的基本特點(diǎn)*③增效、改性的需要:采用復(fù)配技術(shù)所推出的商品,具有增效、改性和擴(kuò)大應(yīng)用范圍等功能,其性能往往超過組成單一的產(chǎn)品(即所謂協(xié)同效應(yīng))。因此,掌握復(fù)配技術(shù)是使精細(xì)化工產(chǎn)品具備市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力的一個(gè)極為重要的方面,但這也是我國(guó)目前精細(xì)化工發(fā)展上的一個(gè)薄弱環(huán)節(jié)。

第1章緒論/3、精細(xì)化學(xué)品與精細(xì)化工的基本特點(diǎn)*精細(xì)化工屬高技術(shù)密集型行業(yè),因此研究開發(fā)投資高、成功率低、時(shí)間長(zhǎng)。據(jù)報(bào)道,美國(guó)和前西德的醫(yī)藥和農(nóng)藥新品種的開發(fā)成功率為萬分之一,日本為一萬分之一至三萬分之一。合纖染料新品種的開發(fā),成功率為六千至八千分之一。隨著對(duì)藥效、生物體安全性的要求越來越嚴(yán),開發(fā)時(shí)間越來越長(zhǎng),費(fèi)用越來越高。如美國(guó),1964年,一個(gè)新農(nóng)藥的開發(fā)時(shí)間只需三年,270萬美元;1975年需8年,1300萬美元。由于精細(xì)化工產(chǎn)品技術(shù)開發(fā)成功率低、時(shí)間長(zhǎng)、費(fèi)用大,不言而喻,其結(jié)果必然導(dǎo)致技術(shù)壟斷性強(qiáng)、銷售利潤(rùn)率高。

(5)

新產(chǎn)品開發(fā)周期長(zhǎng),費(fèi)用高

第1章緒論/3、精細(xì)化學(xué)品與精細(xì)化工的基本特點(diǎn)*精細(xì)化學(xué)品商品繁多,商品性很強(qiáng),用戶對(duì)商品的選擇性很高,市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)非常激烈,因而應(yīng)用技術(shù)和技術(shù)服務(wù)是組織精細(xì)化工生產(chǎn)的兩個(gè)重要環(huán)節(jié)。國(guó)外所有精細(xì)化工企業(yè)極其重視技術(shù)開發(fā)和應(yīng)用技術(shù)、技術(shù)服務(wù)這些環(huán)節(jié)間的協(xié)調(diào),反映在人員配備比例上,技術(shù)開發(fā)、生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)(不包括工人)和產(chǎn)品銷售(包括技術(shù)服務(wù))大體為2:1:3。

(6)

商品性強(qiáng)、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈

第1章緒論/3、精細(xì)化學(xué)品與精細(xì)化工的基本特點(diǎn)*國(guó)外精細(xì)化工的研究開發(fā)費(fèi)用:各種技術(shù)費(fèi)用占銷售額8~10%,其中研究開發(fā)費(fèi)30~40%,應(yīng)用開發(fā)費(fèi)15~20%,市場(chǎng)開發(fā)及技術(shù)服務(wù)費(fèi)30~40%,工程技術(shù)服務(wù)費(fèi)10~20%。可見市場(chǎng)開發(fā)及技術(shù)服務(wù)占了很大比例。

第1章緒論/3、精細(xì)化學(xué)品與精細(xì)化工的基本特點(diǎn)*

4、精細(xì)化工發(fā)展概況

4.1精細(xì)化工的產(chǎn)生和發(fā)展

與人們的生活和生產(chǎn)活動(dòng)密切相關(guān):精細(xì)化工的產(chǎn)生和發(fā)展是與人們的生活和生產(chǎn)活動(dòng)緊密聯(lián)系在一起的,如日用化學(xué)品、農(nóng)用化學(xué)品。

與化工原料來源及其發(fā)展密切相關(guān):目前的有些精細(xì)化學(xué)品,就其性質(zhì)與用途看,實(shí)際上在我國(guó)古代即已有之。如我國(guó)四大發(fā)明之一的火藥,就是我國(guó)早期重要的精細(xì)化學(xué)品,它對(duì)人類的進(jìn)步曾做出過重大貢獻(xiàn)。

第1章緒論/4、精細(xì)化工發(fā)展概況*精細(xì)化工的發(fā)展與化工原料來源與發(fā)展是密切相關(guān)的。

十九世紀(jì)前,盡管精細(xì)化學(xué)品在品種上有了很大的發(fā)展,如藥物、油漆、釀造、肥皂、農(nóng)藥等,但原料主要取之于天然。

第1章緒論/4、精細(xì)化工發(fā)展概況*

二十世紀(jì)初,由于石油化學(xué)工業(yè)的興起,精細(xì)化學(xué)品的發(fā)展,產(chǎn)生了第一次大的突躍。特征:以合成化學(xué)品為原料的精細(xì)化學(xué)品,在數(shù)量上和品種上逐漸居于主位(尤其是精細(xì)有機(jī)化學(xué)品)。

第1章緒論/4、精細(xì)化工發(fā)展概況*

二十世紀(jì)中葉,石油化工、高分子化學(xué)的發(fā)展和高分子材料的出現(xiàn),對(duì)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人們的日常生活,都產(chǎn)生了極其深刻的影響。同時(shí)也為精細(xì)化學(xué)品帶來了第二次大的突躍。特點(diǎn):①部分老行業(yè)更新?lián)Q代、有了新發(fā)展,如肥皂發(fā)展了洗滌劑、油漆擴(kuò)展為涂料等;②新生行業(yè)崛起,如粘合劑、信息用化學(xué)品、功能高分子等。第1章緒論/4、精細(xì)化工發(fā)展概況*二次大戰(zhàn)后,隨著石化工業(yè)的發(fā)展,歐美國(guó)家利用廉價(jià)取得的有機(jī)原料并與科技發(fā)展相結(jié)合,使精細(xì)化工在20世紀(jì)60年代開始騰飛;在70年代石油危機(jī)時(shí),為提高石油化工的經(jīng)濟(jì)效益,在高度發(fā)展的石化基礎(chǔ)上,開始轉(zhuǎn)向高技術(shù)含量和高附加值的產(chǎn)品,“化學(xué)工業(yè)精細(xì)化”成為發(fā)達(dá)國(guó)家科技和生產(chǎn)發(fā)展的一個(gè)重要特征,使精細(xì)化工的新門類崛起。第1章緒論/4、精細(xì)化工發(fā)展概況*

80年代后,世界精細(xì)化工發(fā)展呈現(xiàn)強(qiáng)勁勢(shì)頭,以美國(guó)為例,1985~1990年工業(yè)增長(zhǎng)速度為2.9%,化工與石油化工為4.6%,而精細(xì)化工為7%。進(jìn)入20世紀(jì)90年代后,發(fā)達(dá)國(guó)家的精細(xì)化工已趨成熟,并滲透到各個(gè)領(lǐng)域,推動(dòng)各種產(chǎn)品更新?lián)Q代,擴(kuò)大其市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。目前,西歐、美國(guó)和日本精細(xì)化學(xué)品年增長(zhǎng)率為3~4%。

第1章緒論/4、精細(xì)化工發(fā)展概況*

當(dāng)今世界精細(xì)化工發(fā)展,已成為石油化工發(fā)展的重中之重。從20世紀(jì)80年代初開始,已成為發(fā)達(dá)國(guó)家的戰(zhàn)略重點(diǎn)。為迎接世界新技術(shù)革命浪潮,發(fā)達(dá)國(guó)家正在調(diào)整其化學(xué)工業(yè)結(jié)構(gòu),加速傳統(tǒng)產(chǎn)品向?qū)S没透咝阅芑瘜W(xué)品的轉(zhuǎn)移,各大化工公司加速了發(fā)展精細(xì)化工的步伐,產(chǎn)品結(jié)構(gòu)升級(jí),產(chǎn)品精細(xì)化、功能化,加速發(fā)展,精細(xì)化工的發(fā)展成為化學(xué)工業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。目前,國(guó)外精細(xì)化學(xué)品的銷售額正在以年均5~6%的速度遞增。第1章緒論/4、精細(xì)化工發(fā)展概況*4.2國(guó)外精細(xì)化工的發(fā)展趨勢(shì)

①正向新產(chǎn)品、多品種和系列化方向發(fā)展,產(chǎn)品更新速度快是它的主要特征,所有精細(xì)化工產(chǎn)品的旺盛期都很短;②正向超高功能和極限環(huán)境技術(shù)發(fā)展、部分精細(xì)化工行業(yè)向生物工程轉(zhuǎn)移。

第1章緒論/4、精細(xì)化工發(fā)展概況*化學(xué)工業(yè)精細(xì)化率精細(xì)化工雖然伴隨著人類生活和生產(chǎn)活動(dòng)早已出現(xiàn),但直到20世紀(jì)60年代才由日本首先把精細(xì)化工明確地列為化學(xué)工業(yè)的一個(gè)產(chǎn)業(yè)部門,到八十年代初建立了精細(xì)化學(xué)品產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)?;ぎa(chǎn)品的精細(xì)化率可用下式表示:精細(xì)化率反應(yīng)了一個(gè)國(guó)家化工生產(chǎn)水平及化工集約化程度。發(fā)達(dá)國(guó)家化工精細(xì)化率已達(dá)55~65%。第1章緒論/4、精細(xì)化工發(fā)展概況*表1各國(guó)化學(xué)工業(yè)精細(xì)化率(%)統(tǒng)計(jì)

各國(guó)化學(xué)工業(yè)精細(xì)化率國(guó)家精細(xì)化率年代

美國(guó)

德國(guó)

日本

瑞士

中國(guó)七十4038.4

八十45

10~2323.1(1985)九十535657

2829.78(94年)目前55

588040~45(95末)第1章緒論/4、精細(xì)化工發(fā)展概況*

1997年世界精細(xì)化學(xué)品年產(chǎn)值:西歐150億美元,美國(guó)70億美元,日本70億美元,其他地區(qū)50~60億美元。

1997年世界精細(xì)化學(xué)品年需求:西歐120億美元,北美90億美元,日本60億美元,其他地區(qū)40~50億美元。

世界精細(xì)化學(xué)品年產(chǎn)值與需求量第1章緒論/4、精細(xì)化工發(fā)展概況*4.3中國(guó)精細(xì)化工發(fā)展概況

我國(guó)精細(xì)化工的基礎(chǔ)較為薄弱,與國(guó)外先進(jìn)水平相比差距較大,尤其是高新技術(shù)的精細(xì)化工發(fā)展水平更低。自改革開放后,我國(guó)已把精細(xì)化工的發(fā)展列入國(guó)民經(jīng)濟(jì)的戰(zhàn)略重點(diǎn),并在政策和資金上予以傾斜,至今已安排100多個(gè)新建和改造項(xiàng)目,總投資超過50億元,為發(fā)展新領(lǐng)域的精細(xì)化工已建有十個(gè)開發(fā)中心,生產(chǎn)企業(yè)有4000多家,新增生產(chǎn)品種600多個(gè)(產(chǎn)品品種11200個(gè)),年生產(chǎn)能力約1350萬噸。年產(chǎn)值960億元。第1章緒論/4、精細(xì)化工發(fā)展概況盡管如此,仍存在許多問題。首先是品種少、檔次也較差,當(dāng)今世界精細(xì)化工產(chǎn)品已達(dá)10萬多個(gè)品種,而我國(guó)不足2萬個(gè)(90%以上為仿制,自主創(chuàng)新太少);如皮革化學(xué)品國(guó)外約有2000種,德國(guó)巴斯夫公司一家就有530種,而我國(guó)僅有200種;如表面活性劑,國(guó)外已有5000多種,而我國(guó)只有1000多種。其次是產(chǎn)量低,如表面活性劑,美國(guó)產(chǎn)量為385萬噸,日本為120萬噸,我國(guó)為50萬噸。*第1章緒論/4、精細(xì)化工發(fā)展概況

正因?yàn)槿绱?,目前尚有許多精細(xì)化工產(chǎn)品要依靠進(jìn)口來解決。如蛋氨酸、飼料蛋白、丙酸及其鹽類、山梨酸、丙烯酸酯、紡織油劑、高檔皮革化學(xué)品、造紙助劑以及特種膠粘劑等。我國(guó)的精細(xì)化工率到2000年已經(jīng)達(dá)到50﹪,但遠(yuǎn)未達(dá)到最發(fā)達(dá)國(guó)家的水平。為加速發(fā)展步伐,近年來已從國(guó)外廣泛引進(jìn)了近百種精細(xì)化工新技術(shù)和設(shè)備,以適應(yīng)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需求。*第1章緒論/4、精細(xì)化工發(fā)展概況*4.4面向21世紀(jì)的精細(xì)化工

21世紀(jì)已進(jìn)入生命科學(xué)時(shí)代,以微電子、生物工程、新能源以及新材料為代表的新技術(shù)革命將發(fā)生巨大的突破和發(fā)展,而現(xiàn)代科學(xué)研究、技術(shù)開發(fā)和生產(chǎn)發(fā)展,都需要精細(xì)化工產(chǎn)品與之相配合,以提高效益增加產(chǎn)值。如推動(dòng)農(nóng)業(yè)發(fā)展的高效農(nóng)藥可獲得高于普通農(nóng)藥4-5倍的效益,可顯著提高收獲量;新型微肥的施用可大大提高農(nóng)作物產(chǎn)量;在工業(yè)方面更占有特殊地位,如紡織及皮革等制品,通過精細(xì)化學(xué)品處理,既提高質(zhì)量又?jǐn)U大品種,可提高附加值1-8倍;在谷物食品中添加0.2-0.4﹪的賴氨酸,可增加營(yíng)養(yǎng)價(jià)值2倍;第1章緒論/4、精細(xì)化工發(fā)展概況為發(fā)展人造衛(wèi)星、火箭、導(dǎo)彈、宇宙飛船以及通訊、導(dǎo)航、遙測(cè)、遙控等設(shè)備,均需電子化學(xué)品、高純度試劑、結(jié)構(gòu)膠粘劑等新型特種精細(xì)化學(xué)品;對(duì)功能性高分子材料研制的假牙、血管、食管、骨骼關(guān)節(jié)、腎臟、心臟瓣膜等高級(jí)防病治病的人造器臟等都要以精細(xì)化學(xué)品為原料;*第1章緒論/4、精細(xì)化工發(fā)展概況新型催化劑的開發(fā),可顯著提高產(chǎn)品收率和原料利用率,并可改進(jìn)工藝流程、降低反應(yīng)溫度和壓力,進(jìn)一步降低能耗,從根本上節(jié)省能源和資源,減少污染降低成本;三次采油化學(xué)品的應(yīng)用,可以極大地提高原油采收率,對(duì)石油工業(yè)的發(fā)展至關(guān)重要。不難看出精細(xì)化工產(chǎn)品對(duì)工業(yè)的發(fā)展、對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的提高占有重要的地位。*第1章緒論/4、精細(xì)化工發(fā)展概況*5、精細(xì)化工對(duì)人才的需求

(1)、精細(xì)化學(xué)工業(yè)是國(guó)家急需發(fā)展的行業(yè),對(duì)人才需求必然很大(2)、精細(xì)化學(xué)工業(yè)是高技術(shù)工業(yè),對(duì)科技人員需求必然很大由于技術(shù)創(chuàng)新性和技術(shù)更新性在精細(xì)化學(xué)品的產(chǎn)品開發(fā)中起著關(guān)鍵作用,因此科技人員在該行業(yè)將明顯占有較高的比例。第1章緒論/5、精細(xì)化工對(duì)人才的需求

*(3)、精細(xì)化工專業(yè)技術(shù)人才應(yīng)具備的素質(zhì)由于精細(xì)化學(xué)工業(yè)的特點(diǎn),專業(yè)人才應(yīng)是復(fù)合型人才。應(yīng)具備如下素質(zhì):①專業(yè)基礎(chǔ)理論扎實(shí)、專業(yè)知識(shí)面寬、善于生產(chǎn)實(shí)踐和科研實(shí)驗(yàn)—理論聯(lián)系實(shí)際的能力強(qiáng);②勇于探索、不斷提高—?jiǎng)?chuàng)新能力強(qiáng);③思維敏捷、適應(yīng)變化—隨機(jī)應(yīng)變能力強(qiáng)。實(shí)現(xiàn)以上要求,決非易事。首先要打好基礎(chǔ)。第1章緒論/5、精細(xì)化工對(duì)人才的需求

*精細(xì)化工是隨著有機(jī)化工的發(fā)展而發(fā)展起來的一門新型工業(yè)。而有機(jī)化工的發(fā)展與原料來源有著密切的關(guān)系。有機(jī)化工的原料非常廣泛,主要包括有機(jī)可燃礦產(chǎn)資源和天然生物有機(jī)質(zhì),即煤、石油、天然氣及農(nóng)林產(chǎn)品以及副產(chǎn)品等均可作為有機(jī)化工生產(chǎn)的起始原料。

6、精細(xì)有機(jī)合成的原料來源及其發(fā)展概況

第1章緒論/6、精細(xì)有機(jī)合成的原料來源及其發(fā)展概況

*從有機(jī)化學(xué)工業(yè)誕生直至發(fā)展到今天,大致經(jīng)過了100多年的歷史。100多年來,有機(jī)化工經(jīng)過了兩次大的轉(zhuǎn)變,即由農(nóng)林副產(chǎn)品(生物有機(jī)質(zhì))向煤化工的轉(zhuǎn)變和由煤化工向石油化工的轉(zhuǎn)變。目前,石油化工已占據(jù)有機(jī)化工的主導(dǎo)地位。

第1章緒論/6、精細(xì)有機(jī)合成的原料來源及其發(fā)展概況

*6.1、有機(jī)化工原料發(fā)展的三個(gè)階段和兩次轉(zhuǎn)換6.2、有機(jī)化工原料現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)6.3、石油化工門類與石油深度加工趨勢(shì)6.4、有機(jī)合成的原料來源6.5、主要基本有機(jī)原料(基礎(chǔ)有機(jī)原料)生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)介6.6、有機(jī)合成系列產(chǎn)品概要第1章緒論/6、精細(xì)有機(jī)合成的原料來源及其發(fā)展概況

*6.1、有機(jī)化工原料發(fā)展的三個(gè)階段和兩次轉(zhuǎn)換三個(gè)階段:(1)農(nóng)林化工階段(2)煤化工的興起與發(fā)展階段(3)石油化工的誕生與發(fā)展階段兩次轉(zhuǎn)換:(1)農(nóng)林化工向煤化工的轉(zhuǎn)換(2)煤化工向石油化工的轉(zhuǎn)換第1章緒論/6、精細(xì)有機(jī)合成的原料來源及其發(fā)展概況

*(1)農(nóng)林化工階段:這一階段主要是以農(nóng)林副產(chǎn)品如動(dòng)物、植物、糧食及其副產(chǎn)物為原料生產(chǎn)有機(jī)化工產(chǎn)品。如木材干餾制甲醇(木精)、糧食發(fā)酵制酒精、油脂制肥皂與甘油等。但此種來源的有機(jī)化工產(chǎn)品品種有限。此外由于農(nóng)林副產(chǎn)品特別是糧食、油脂等主要供人們食用,作為有機(jī)化工的原料其數(shù)量有限,發(fā)展規(guī)模受到限制。因此大部分產(chǎn)品已由煤和石油原料所取代。但也有一些品種延續(xù)至今,這多是由于這類品種或被食用,或有綜合利用價(jià)值。如食用酒精、甘油、糠醛、檸檬酸等。有機(jī)化工原料發(fā)展的三個(gè)階段第1章緒論/6、精細(xì)有機(jī)合成的原料來源及其發(fā)展概況

*(2)煤化工的興起與發(fā)展階段煤化工主要包括三個(gè)方面:煤焦油、乙炔及合成氣化工。十九世紀(jì)后半葉,鋼鐵工業(yè)的大發(fā)展促進(jìn)了煤炭煉焦業(yè)的興起與發(fā)展。煉焦過程副產(chǎn)大量煤焦油。從煤焦油中提取的芳烴、含氮、含氧及含硫有機(jī)物可制造出多種有機(jī)化學(xué)品如藥物、染料等。因此,與煤焦油有關(guān)的化學(xué)工業(yè)非常活躍。煤焦油工業(yè)的發(fā)展奠定了有機(jī)化學(xué)工業(yè)的基礎(chǔ),對(duì)有機(jī)化學(xué)工業(yè)的發(fā)展起了極大地促進(jìn)作用。

第1章緒論/6、精細(xì)有機(jī)合成的原料來源及其發(fā)展概況

*

1892年、加拿大人ThomasLovelWillson發(fā)明了用焦炭和石灰石熔煉出電石。由電石可方便地得到乙炔。隨著對(duì)乙炔化學(xué)利用的開發(fā),由乙炔可以合成出許多種有機(jī)化學(xué)品,如乙醛、丙酮、醋酐、乙醇、正丁醇等,從而使電石工業(yè)迅速發(fā)展起來。此后,由于高分子材料的發(fā)展,使乙炔制丁二烯、氯乙烯、丙烯睛、丁二醇、丙烯酸等的生產(chǎn)技術(shù)和生產(chǎn)規(guī)模,達(dá)到了一個(gè)新水平。由此乙炔被稱為“有機(jī)合成工業(yè)之母”。第1章緒論/6、精細(xì)有機(jī)合成的原料來源及其發(fā)展概況

*煤炭氣化可以制取合成氣。1880年開始的煤炭氣化最初只是作為燃料(城市煤氣)。1913年德國(guó)開始合成氨,20~30年代開始合成甲醇,之后各國(guó)開發(fā)出了大量有機(jī)化學(xué)品。合成氣是不同比例的一氧化碳和氫氣的混合氣。與以合成氣為原料有關(guān)的化學(xué)合成稱為“一碳化學(xué)”。石油危機(jī)以來,“一碳化學(xué)”研究領(lǐng)域異?;钴S。

有機(jī)化工原料發(fā)展的三個(gè)階段(2)第1章緒論/6、精細(xì)有機(jī)合成的原料來源及其發(fā)展概況

*

二十世紀(jì)六十年代以前,以煤為原料,通過電石乙炔、煤焦油和合成氣制取有機(jī)化工產(chǎn)品,是有機(jī)化學(xué)工業(yè)的主體。歐洲有一套完整的煤化工體系,尤其是德國(guó)。二次大戰(zhàn)前,德國(guó)的發(fā)跡,煤化工是起了很重要的作用。象當(dāng)今世界最著名的幾大化工公司中就有三家靠煤化工起家的德國(guó)公司(Hoechst、Bayer、和BASF)。第1章緒論/6、精細(xì)有機(jī)合成的原料來源及其發(fā)展概況

*(3)

石油化工的誕生與發(fā)展階段

石油化工的發(fā)展經(jīng)歷了兩個(gè)階段,即煉廠氣的綜合利用階段和石油化工獨(dú)立發(fā)展階段。

20世紀(jì)二十年代,美國(guó)的煉油工業(yè)發(fā)展迅速。以煉油副產(chǎn)煉廠氣中的丙烯為原料,成功地合成出了異丙醇(1920年),這是第一個(gè)石油化學(xué)品,標(biāo)志著石油化工的誕生。異丙醇主要用于脫氫制丙酮。丙酮是飛機(jī)噴漆使用的重要溶劑。這是煉廠氣的綜合利用階段有機(jī)化工原料發(fā)展的三個(gè)階段(3)第1章緒論/6、精細(xì)有機(jī)合成的原料來源及其發(fā)展概況

*

1925年、美國(guó)聯(lián)合碳化物公司開始進(jìn)行乙烷、丙烷高溫裂解制造乙烯、丙烯的工業(yè)生產(chǎn),為石油化工獨(dú)立發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。標(biāo)志著石油化工進(jìn)入了獨(dú)立發(fā)展階段。石油裂解制乙烯以及一系列以乙烯為原料的有機(jī)合成工藝的開發(fā)成功,極大地促進(jìn)了石油化工的發(fā)展,因?yàn)橐砸蚁?、丙烯等為原料可以很方便地合成出從低分子到高分子的大量化工產(chǎn)品。而乙烯、丙烯可以很方便地以石油為原料通過裂解工藝得到。有機(jī)化工原料發(fā)展的三個(gè)階段(3)第1章緒論/6、精細(xì)有機(jī)合成的原料來源及其發(fā)展概況

石油化學(xué)工業(yè)于50、60年代從美國(guó)迅速擴(kuò)展到歐洲、日本,60年代后逐漸擴(kuò)展到世界各國(guó)。因而乙烯產(chǎn)量也就成了一個(gè)國(guó)家有機(jī)化工發(fā)展水平的標(biāo)志。乙烯裝置的規(guī)模也就越來越大,由四十年代的1萬噸/年,五十年代5萬噸/年到六、七十年代發(fā)展到45萬噸/年的較穩(wěn)定規(guī)模。這樣以來,許多過去以煤為原料的有機(jī)化學(xué)品,大多由石油、天然氣所取代。目前發(fā)達(dá)國(guó)家以石油、天然氣為原料生產(chǎn)的有機(jī)化工產(chǎn)品已占總量的93%以上。*第1章緒論/6、精細(xì)有機(jī)合成的原料來源及其發(fā)展概況

*中國(guó)有機(jī)化工發(fā)展簡(jiǎn)況

我國(guó)有機(jī)化工發(fā)展較晚。建國(guó)前僅有少量煉焦副產(chǎn)苯和發(fā)酵酒精。從20世紀(jì)50年代開始發(fā)展有機(jī)化工,也是以煤和農(nóng)林化工起步。60年代,開始以煉廠氣和重質(zhì)油為原料發(fā)展小型石油化工。70年代后,開始發(fā)展大型石化聯(lián)合企業(yè),主要靠引進(jìn)和消化國(guó)外成套石油化工技術(shù)裝備。第1章緒論/6、精細(xì)有機(jī)合成的原料來源及其發(fā)展概況

八十年代后,已基本形成石油化工體系。至96年,乙烯生產(chǎn)能力已達(dá)260萬噸。盡管如此,離國(guó)家支柱產(chǎn)業(yè)的目標(biāo)仍有較大差距,與發(fā)達(dá)國(guó)家比差距更遠(yuǎn)。如目前美國(guó)每年乙烯占有量為66Kg/人,而我國(guó)僅有2Kg/人。因此,國(guó)家計(jì)劃到到2010年達(dá)到800—1000萬噸,使石化工業(yè)成為國(guó)家的支柱產(chǎn)業(yè)。

*第1章緒論/6、精細(xì)有機(jī)合成的原料來源及其發(fā)展概況

*6.2、有機(jī)化工原料現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)

目前,在發(fā)達(dá)國(guó)家,石油化工占有機(jī)化工主體90%以上。大宗產(chǎn)品的主要品種、數(shù)量、質(zhì)量及單線裝置生產(chǎn)能力等,已近成熟。發(fā)展方向主要在改進(jìn)工藝、節(jié)能降耗、開發(fā)高效裝備和新型催化劑、減少污染及深度綜合利用等方面。但在發(fā)展中國(guó)家,仍在大力發(fā)展石油化工。發(fā)展?fàn)顩r與各國(guó)資源情況及技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件有關(guān)。因此可以說,石油化工已經(jīng)非常成熟了。但作為石油化工原料的石油,其資源狀況怎樣呢?

第1章緒論/6、精細(xì)有機(jī)合成的原料來源及其發(fā)展概況

根據(jù)1999年1月統(tǒng)計(jì)資料,世界石油探明儲(chǔ)量為14112875.2萬噸,同年(98年)產(chǎn)量為331511.5萬噸,儲(chǔ)采比為42.57年。同年中國(guó)石油探明儲(chǔ)量327360.0萬噸,同年產(chǎn)量15978.0萬噸,儲(chǔ)采比為20.49年。2001年1月統(tǒng)計(jì),世界石油探明儲(chǔ)量為1,028,457,585千桶,2000年產(chǎn)量為24490149.5千桶,儲(chǔ)采比為42年。同年中國(guó)石油探明儲(chǔ)量24,000,000千桶,同年產(chǎn)量1188075千桶,儲(chǔ)采比為20.2年??梢?,石油雖是優(yōu)質(zhì)有機(jī)化工起始原料,但已近枯竭。*第1章緒論/6、精細(xì)有機(jī)合成的原料來源及其發(fā)展概況

從煤炭資源看,95年我國(guó)剩余探明儲(chǔ)量6044億噸,同年產(chǎn)量12.92億噸,儲(chǔ)采比468年。中國(guó)煤炭資源量占世界11.6%(世界剩余探明儲(chǔ)量?jī)?chǔ)采比為200年),中國(guó)煤炭預(yù)測(cè)資源量為45521億噸。因此,20世紀(jì)70年代以來,煤化工研究領(lǐng)域很活躍,主要集中在煤氣化制合成氣,再由合成氣合成有機(jī)化工產(chǎn)品、液體燃料及高分子材料。因此一個(gè)以煤氣化為龍頭的“一碳化學(xué)”新興領(lǐng)域迅速發(fā)展,是煤化工的一個(gè)新階段。此外,煤炭液化方面的研究也很活躍。(1桶≈0.136噸)*第1章緒論/6、精細(xì)有機(jī)合成的原料來源及其發(fā)展概況

(1)石油深度加工趨勢(shì):進(jìn)入20世紀(jì)80年代以來,發(fā)達(dá)國(guó)家石油化學(xué)工業(yè)處于停滯狀態(tài)。因此石油深度加工與化學(xué)工業(yè)精細(xì)化已成為發(fā)達(dá)國(guó)家化工科技與生產(chǎn)發(fā)展的重點(diǎn),其發(fā)展速度已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過重化工。這是因?yàn)殡S著科技發(fā)展與人民生活水平的提高,人們對(duì)精細(xì)化學(xué)品的質(zhì)量要求越來越高,品種要求越來越多,數(shù)量要求越來越大。更重要的是精細(xì)化工產(chǎn)品是高附加值產(chǎn)品。*6.3石油化工門類與石油深度加工趨勢(shì)第1章緒論/6、精細(xì)有機(jī)合成的原料來源及其發(fā)展概況

(2)石油化工門類及經(jīng)濟(jì)效益分析:石油化工門類(按加工深度):a.一次加工:即煉油。主要目的是生產(chǎn)各類油品和石化原料。b.二次加工:即蒸汽裂解和芳烴生產(chǎn),生產(chǎn)乙烯、丙烯、丁二烯、苯,甲苯,二甲苯等。c.三次加工:三大合成與基本有機(jī)原料的生產(chǎn)。如塑料廠,橡膠廠等。d.四次加工:材料工業(yè)(如薄膜、管子、裝飾材料、建材、無紡布、人造革、發(fā)泡材料等)與精細(xì)化學(xué)品。*第1章緒論/6、精細(xì)有機(jī)合成的原料來源及其發(fā)展概況

一次~三次:特點(diǎn)是規(guī)模大、投資高、效益低,尤其是零道加工。四次~:特點(diǎn)是技術(shù)密集、勞動(dòng)密集、規(guī)模小、投資低、產(chǎn)品附加值高、效益高。也就是說,加工深度越深,產(chǎn)品附加值越高。從增值比看,零道加工只有零點(diǎn)幾,而精細(xì)化學(xué)品可達(dá)上百甚至上千。*第1章緒論/6、精細(xì)有機(jī)合成的原料來源及其發(fā)展概況

據(jù)報(bào)導(dǎo),投入石油化工原料50億美元,產(chǎn)出脂肪烴、芳烴等初級(jí)化學(xué)品僅為100億美元;二次加工成烯烴、乙二醇、對(duì)苯二甲酸和苯胺等有機(jī)中間體,則可產(chǎn)出200億美元;若再進(jìn)一步加工成塑料、纖維和橡膠等三大合成材料,其產(chǎn)出將上升到400億美元;最后制成農(nóng)藥配劑、醫(yī)藥品、紡織品、印刷品以及汽車材料等精細(xì)化工產(chǎn)品,其總產(chǎn)出可達(dá)5300億美元,高出初級(jí)制品53倍,為投入的100多倍??梢?,初級(jí)石化產(chǎn)品是隨著加工深度的不斷延伸而更大的提高附加值。*第1章緒論/6、精細(xì)有機(jī)合成的原料來源及其發(fā)展概況

*起始原料為煤、石油與天然氣、農(nóng)林副產(chǎn)品等從起始原料可得到的基礎(chǔ)有機(jī)原料:(1)石油氣態(tài)烴:天然氣和煉廠氣。氣態(tài)烷烴系列:C10~C40,是重要的有機(jī)合成原料。乙烯系列:乙烯是最重要的有機(jī)合成原料。它生產(chǎn)成本低、純度高、易于加工利用。丙烯系列:丙烯的重要性僅次于乙烯。C4餾分系列:丁烯和丁二烯。主要來自裂解副產(chǎn)和催化裂化副產(chǎn)。

6.4有機(jī)合成的主要原料介紹

第1章緒論/6、精細(xì)有機(jī)合成的原料來源及其發(fā)展概況

*(2)液體石油餾分:石腦油、常壓柴油(AGO)、減壓柴油

(VGO)(裂解原料)、石蠟、芳烴(3)煤加工產(chǎn)物:煤焦油、電石乙炔、合成氣乙炔系列:具三鍵結(jié)構(gòu),性活潑。易化學(xué)反應(yīng),可衍生出上千中有機(jī)化學(xué)品,曾被稱為“有機(jī)合成工業(yè)之母”合成氣(CO+H2)系列:世界各國(guó)競(jìng)相研究以CO為基礎(chǔ)的合成反應(yīng),并冠以“C1化學(xué)”、“CO化學(xué)”、“合成氣化學(xué)”或“甲醇化學(xué)”等名稱。第1章緒論/6、精細(xì)有機(jī)合成的原料來源及其發(fā)展概況

糠醛的用途:目前,已經(jīng)用糠醛合成了幾百種藥物、香料和有機(jī)合成原料,并且形成了以糠醛為原料的呋喃化學(xué)工業(yè)體系??啡┥罴庸ぎa(chǎn)品的開發(fā)一定會(huì)帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

*(4)農(nóng)林副產(chǎn)物:糠醛、油脂(制肥皂、高級(jí)脂肪酸、高級(jí)脂肪醇)第1章緒論/6、精細(xì)有機(jī)合成的原料來源及其發(fā)展概況

許多農(nóng)作物的莖、皮、糖殼都含有多縮戊糖,因此都能用作制造糠醛的原料,我國(guó)生產(chǎn)糠醛的原料極為豐富,主要有玉米蕊、棉子殼和甘蔗渣等。我國(guó)玉米栽培面積和產(chǎn)量均居世界第二,估計(jì)每年玉米蕊的產(chǎn)量約為1000萬t,若收集1/10玉米蕊,便可加工成10萬t糠醛。

*第1章緒論/6、精細(xì)有機(jī)合成的原料來源及其發(fā)展概況

7精細(xì)有機(jī)合成反應(yīng)的特點(diǎn)

精細(xì)化工的門類很多,因此涉及到的精細(xì)化學(xué)品及其中間體的品種也就非常多。盡管如此,但精細(xì)化學(xué)品主要組分及其中間體合成過程中所涉及到的單元反應(yīng)只有十幾種。下面介紹精細(xì)有機(jī)合成單元反應(yīng)的分類方法及其類別。*第1章緒論/7精細(xì)有機(jī)合成反應(yīng)的特點(diǎn)

中間體或精細(xì)化學(xué)品雖然種類繁多,但是從分子結(jié)構(gòu)來看,它們大多數(shù)是在脂鏈、脂環(huán)、芳環(huán)或雜環(huán)上含有一個(gè)或幾個(gè)取代基的衍生物。主要的取代基有:(1)鹵素:-Cl、-Br、-I、-F(2)

-SO3H、-SO2Cl、-SO2NH2、-SO2NHR等(R-烷基、芳基等)(3)

-NO2、-NO(4)-NH2、-NHAlk、-NH(Alk)Alk’、-NHAr、-NHAc、-NHOH等(Alk-烷基、Ar-芳基、Ac-酰基)*7.1中間體或精細(xì)化學(xué)品上的取代基(官能團(tuán))類型第1章緒論/7精細(xì)有機(jī)合成反應(yīng)的特點(diǎn)(5)

-N2+Cl、-N2+HSO4-、-N=NAr、-NHNH2等。(6)

-OH、-OAlk、-OAr、-OAc等。(7)

-Alk.如甲基、乙基、異丙基等。(8)醛(酮)基、芳醛(酮)基、羧基、烷酯基、芳酯基(-OAr)、酰氯基、酰胺基、氰基(-CN)等。*第1章緒論/7精細(xì)有機(jī)合成反應(yīng)的特點(diǎn)*7.2單元反應(yīng)的類型

單元反應(yīng):為了在有機(jī)分子中引入或形成上述取代基(官能團(tuán)),以及為了形成雜環(huán)和新的碳環(huán),所采用的化學(xué)反應(yīng),叫單元反應(yīng)。最重要的單元反應(yīng)如下:(1)鹵化(9)

氧化(2)磺化和硫酸酯化(10)水解(3)

硝化和亞硝化(11)縮合(4)

還原和加氫(12)環(huán)合(5)

重氮化和重氮基的轉(zhuǎn)化(13)聚合(6)

胺解和胺化(7)

烴化(8)

?;?章緒論/7精細(xì)有機(jī)合成反應(yīng)的特點(diǎn)思考題1.什么叫精細(xì)化工產(chǎn)品(或精細(xì)化學(xué)品)?2.簡(jiǎn)述精細(xì)化工生產(chǎn)的過程的主要特點(diǎn)。3.精細(xì)化學(xué)品生產(chǎn)工藝選擇的主要原則有哪些?4.有機(jī)化工生產(chǎn)的起始原料和主要基礎(chǔ)原料有哪些?5.何謂C1化學(xué)?C1化學(xué)的發(fā)展有何意義?6.簡(jiǎn)述我國(guó)精細(xì)化工的發(fā)展現(xiàn)狀、與國(guó)外的主要差距、世界精細(xì)化工的主要發(fā)展趨勢(shì)。*

精細(xì)有機(jī)合成的理論基礎(chǔ)*

有機(jī)合成反應(yīng)的分類

精細(xì)有機(jī)合成反應(yīng)按照反應(yīng)進(jìn)行方式,從形式上可以分為:

加成反應(yīng)親電取代

取代反應(yīng)—親核取代消除反應(yīng)自由基取代反應(yīng)

重排反應(yīng)每種反應(yīng)又可分為若干類。如取代反應(yīng),根據(jù)反應(yīng)試劑性質(zhì)和反應(yīng)物分子中碳-氫鍵斷裂方式不同,分為上三類。加成反應(yīng):根據(jù)加成的基本途徑不同,分為:親電加成、親核加成、自由基加成和環(huán)加成反應(yīng)。

消除反應(yīng):

根據(jù)被消除原子或原子團(tuán)位置不同,分為β-消除和α-消除等。有機(jī)合成反應(yīng)2.1反應(yīng)試劑的分類

進(jìn)攻離去基反應(yīng)試劑(進(jìn)攻試劑)有機(jī)物分子(基質(zhì))產(chǎn)物

反應(yīng)過程中,有機(jī)物分子通常是在反應(yīng)試劑的作用下發(fā)生共價(jià)鍵斷裂,然后與試劑生成鍵。提供碳原子的物質(zhì)叫“基質(zhì)”,從基質(zhì)上分裂下來的部分叫“離去基”。

2.1反應(yīng)試劑的分類*

極性試劑反應(yīng)試劑自由基試劑2.1反應(yīng)試劑的分類

促使有機(jī)物共價(jià)鍵斷裂的物質(zhì)叫進(jìn)攻試劑,也叫反應(yīng)試劑,有極性試劑和自由基試劑兩種。

親電試劑親核試劑2.1.1極性試劑(下一部分:自由基試劑)

~是指能夠供給或接受一對(duì)電子以形成共價(jià)鍵的試劑,又分為:

(1)親電試劑

從基質(zhì)上取走一對(duì)電子形成共價(jià)鍵的試劑。特點(diǎn):電子云密度低,進(jìn)攻分子的高電子云密度中心。具親電性能。親電試劑類型:

正離子:NO2+、NO+、R+、R-C+=O、ArN2+、R4N+等?!龊锌蓸O化或已極化共價(jià)鍵的分子:Cl2、Br2、HF、HCl、SO2、RCOCl、CO2等。2.1反應(yīng)試劑的分類→2.1.1極性試劑→(1)親電試劑*■含有可接受共用電子對(duì)的分子(未飽和價(jià)電子層原子的分子):AlCl3、FeCl3、BF3等。■羰基的雙鍵?!鲅趸瘎篎e+3、O3、H2O2等?!鏊犷??!鳆u代烷中的烷基:R-X。2.1反應(yīng)試劑的分類→2.1.1極性試劑→(1)親電試劑*(2)親核試劑把一對(duì)電子提供給基質(zhì)以形成共價(jià)鍵的試劑。特點(diǎn):電子云密度高,與其他分子作用時(shí)進(jìn)攻分子的低電子云密度中心,具親核性能。親核試劑類型:

■負(fù)離子:OH-、RO-、ArO-、NaSO3-、NaS-、CN-等?!鰳O性分子中偶極的負(fù)端:NH3、RNH2、R’RNH、ArNH和NH2OH等?!鱿N雙鍵和芳環(huán):CH2=CH2,C6H6等?!?/p>

還原劑:Fe+2、金屬等。■

堿類?!?/p>

有機(jī)金屬化合物中的烷基:RMgX、RC=CM等。2.1反應(yīng)試劑的分類→2.1.1極性試劑→(2)親核試劑¨¨¨¨¨2.1.2自由基試劑

(上一部分:極性試劑)

含有未成對(duì)單電子的自由基或是在一定條件下可產(chǎn)生自由基的化合物稱自由基試劑。如Cl2可產(chǎn)生自由基Cl·

再比如:有機(jī)過氧化試劑RCOOOH,加熱可產(chǎn)生自由基O·2.1反應(yīng)試劑的分類→2.1.2自由基試劑2.2親電取代反應(yīng)

(下一部分:親核取代反應(yīng))

親電取代反應(yīng)也稱為正離子型取代反應(yīng)。反應(yīng)通式:R:—H+Z+R—Z+H+

或R:—H+Z—:YR—Z+H—Y(R:芳基或烷基)雖然包括脂肪族和芳香族親電取代,但應(yīng)用較多的是芳香族取代反應(yīng)。

芳香環(huán)是一個(gè)環(huán)狀共軛體系,環(huán)上的π電子云高度離域,電子云密度較高,容易發(fā)生親電取代反應(yīng)。2.2親電取代反應(yīng)σ配合物π配合物2.2.1芳香族π配合物與σ配合物

芳烴能和一系列親電試劑形成配合物:芳烴和親電能力弱的試劑形成π配合物(試劑與芳環(huán)平面兩測(cè)的環(huán)狀π電子云發(fā)生松散結(jié)合,未形成真正的化學(xué)鍵)。穩(wěn)定性差。芳烴和親電能力強(qiáng)的試劑形成σ配合物(試劑奪取芳環(huán)上的一對(duì)電子,與環(huán)上的某一C原子形成σ鍵),或稱芳正離子。較為穩(wěn)定,有時(shí)能分離得到。2.2親電取代反應(yīng)→2.2.1芳香族π配合物與σ配合物*oCoC硝基氟σ配合物三氟化硼三氟化硼π配合物苯三氟甲烷

π配合物與σ配合物之間存在平衡。2.2親電取代反應(yīng)→2.2.1芳香族π配合物與σ配合物2.2.2芳香族親電取代反應(yīng)歷程

大多數(shù)親電取代反應(yīng)是按照經(jīng)過σ配合物中間產(chǎn)物的兩步歷程進(jìn)行的。其通式如下:

兩步歷程主要是通過“動(dòng)力學(xué)同位素效應(yīng)”和σ配合物中間體的分離及其相對(duì)穩(wěn)定性證明。2.2親電取代反應(yīng)→2.2.2芳香族親電取代反應(yīng)歷程Ar+HEk2ArE+H+Ar-H+E+k1k-1Ar+HEσ配合物第一步第二步(1)動(dòng)力學(xué)同位素效應(yīng)

“動(dòng)力學(xué)同位素效應(yīng)”:如果將反應(yīng)物分子中的某一原子用它的同位素代替時(shí),其反應(yīng)速度發(fā)生變化,這種反應(yīng)速度的差異,稱為動(dòng)力學(xué)同位素效應(yīng)。例如:氫的三種同位素H、D(氘)、T(氚)的質(zhì)量數(shù)不同,三種氫構(gòu)成的碳?xì)滏I(C-H、C-D、C-T)斷裂速度是有差別的,即質(zhì)量大的斷裂較慢。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明,相對(duì)斷裂速度kH/kD≈7;kH/kT≈20。2.2親電取代反應(yīng)→2.2.2芳香族親電取代反應(yīng)歷程→(1)動(dòng)力學(xué)同位素效應(yīng)*

按照上述的兩步歷程,如果第一步是控制步驟,將沒有同位素效應(yīng),即kH/kD和kH/kT都將接近于1。如果第二步是控制步驟,將表現(xiàn)出同位素效應(yīng),即kH/kD≈7或kH/kT≈20。某些親電取代的同位素效應(yīng)如表2-1所示。(單分子歷程也將出現(xiàn)同位素效應(yīng))。

Ar+HEk2ArE+H+Ar-H+E+k1k-1Ar+HEσ配合物第一步第二步2.2親電取代反應(yīng)→2.2.2芳香族親電取代反應(yīng)歷程→(1)動(dòng)力學(xué)同位素效應(yīng)表2-1某些親電取代的同位素效應(yīng)反應(yīng)類型被作用物親電試劑kH/kD或kH/kT硝化苯-T,甲苯-T硝基苯-D5HNO3-H2SO4HNO3-H2SO4<1.2~1.0磺化硝基苯-D5H2SO4-SO21.6~1.7鹵化1-溴-2,3,5,6-四甲苯-D1-溴-2,3,5,6-四甲苯-D1,3,5-三特丁基苯-TCl2Br2Br2~1.0~1.410.0偶合1-萘酚-4-磺酸-2D2-萘酚-8-磺酸-1DC6H5N2C6H5N21.06.22.2親電取代反應(yīng)→2.2.2芳香族親電取代反應(yīng)歷程→(1)動(dòng)力學(xué)同位素效應(yīng)

表2-1表明:硝化時(shí)一般沒有同位素效應(yīng),k2>>k1、k-1,控制步驟為第一步σ配合物的生成??臻g障礙較小的鹵化和偶合反應(yīng)也屬于這種情況。符合兩步反應(yīng)歷程機(jī)理。從表2-1也可以看出:某些親電取代反應(yīng)有同位素效應(yīng),根據(jù)其它研究證明反應(yīng)仍按兩步歷程進(jìn)行。出現(xiàn)同位素效應(yīng)的原因:k2≤k1,即第二步的速度與第一步的速度相差不大或小于第一步;k2≤k-1

(雖然k1<k2)。

某些親電取代反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)同位素效應(yīng)分析

2.2親電取代反應(yīng)→2.2.2芳香族親電取代反應(yīng)歷程→(1)動(dòng)力學(xué)同位素效應(yīng)*(2)σ配合物的分離和其相對(duì)穩(wěn)定性

σ配合物的生成是控制步驟時(shí),它一經(jīng)生成就快速地脫質(zhì)子而轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)物,一般不易分離出來(σ配合物)。某些特殊情況下可以分離出σ配合物。從反應(yīng)歷程看,芳香親電取代反應(yīng)最初步驟是親電試劑進(jìn)攻芳香環(huán),首先形成π配合物,然后轉(zhuǎn)變?yōu)棣遗浜衔铩?.2親電取代反應(yīng)→2.2.2芳香族親電取代反應(yīng)歷程→(2)σ配合物的分離和其相對(duì)穩(wěn)定性

芳烴溶于無水液態(tài)氟化氫時(shí)π配合物和σ配合物的平衡K1

(無色)K2

(深色)ArH+HFArH·HFAr+H2·F-HF的π配合物σ配合物苯在無水氟化氫中的溶液是無色的,而且導(dǎo)電能力很低,這表示溶液中的苯主要形成π配合物,而σ配合物的濃度則非常低。如果苯環(huán)上有了一個(gè)或幾個(gè)甲基,則它們的HF溶液就會(huì)呈現(xiàn)很深的顏色,而且導(dǎo)電能力也增加。表示平衡向右移動(dòng),K2增大了。

2.2親電取代反應(yīng)→2.2.2芳香族親電取代反應(yīng)歷程→(2)σ配合物的分離和其相對(duì)穩(wěn)定性

上述溶液(HF和ArH)中通三氟化硼,也會(huì)使π配合物更多轉(zhuǎn)變?yōu)棣遗浜衔铮?/p>

K2

+BF3

,K3

ArH·HFAr+H2·F-Ar+H2·BF4-π配合物σ配合物σ配合物通常以K1、K2、或K3估計(jì)各種芳烴兩類配合物的穩(wěn)定性,如表2-2所示。表2-2說明:

■實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明,大多數(shù)親電取代經(jīng)過σ配合物,且是控制步驟。2.2親電取代反應(yīng)→2.2.2芳香族親電取代反應(yīng)歷程→(2)σ配合物的分離和其相對(duì)穩(wěn)定性

表2-2σ配合物和π配合物的相對(duì)穩(wěn)定性氯化和硝化的相對(duì)速度(對(duì)二甲苯的為1.00)芳烴σ配合物的相對(duì)穩(wěn)定性(K2)π配合物的相對(duì)穩(wěn)定性(K1)氯化速度k氯化(乙酸中,Cl2)硝化速度k硝化(環(huán)丁砜中NO2+BF-)苯甲苯對(duì)二甲苯鄰二甲苯間二甲苯1,2,4-三甲苯1,2,3-三甲苯1,2,3,4,-四甲苯1,2,3,5-四甲苯五甲苯0.090.631.001.126636940016000290000.610.921.001.131.261.361.461.631.670.0050.1571.002.120034040020002400003600000.510.851.000.890.84甲基取代度對(duì)σ配合物影響大甲基取代度的變化對(duì)π配合物(穩(wěn)定性)影響小氯化過程σ配合物的生成是控制步驟2.2親電取代反應(yīng)→2.2.2芳香族親電取代反應(yīng)歷程→(2)σ配合物的分離和其相對(duì)穩(wěn)定性

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明,大多數(shù)親電取代經(jīng)過σ配合物,且是控制步驟。σ配合物的相對(duì)穩(wěn)定性還可以用來解釋親電取代的定位規(guī)律。*2.2親電取代反應(yīng)→2.2.2芳香族親電取代反應(yīng)歷程→(2)σ配合物的分離和其相對(duì)穩(wěn)定性

2.2.3芳香族親電取代定位規(guī)律(1)影響定位的主要因素

已有取代基的性質(zhì)

親電試劑的性質(zhì)——也包括:

反應(yīng)條件:主要-溫度、催化劑和溶劑。上述因素中,最重要的是已有取代基的極性效應(yīng)。芳香取代反應(yīng)中,苯系親電取代反應(yīng)研究的最多,也最重要。極性效應(yīng)空間效應(yīng)極性效應(yīng)空間效應(yīng)2.2親電取代反應(yīng)→2.2.3芳香族親電取代定位規(guī)律→(1)影響定位的主要因素

(2)兩類定位基已有取代基Z對(duì)新取代基E的定位作用有兩種:■第一類定位基鄰、對(duì)位定位基:-O-、-N(CH3)3、-NH2、-OH、-OCH3、-NHCOCH3、-OCOCH3、-F、-Cl、-Br、-I、-CH3、-CH2Cl、-CH2COOH、-CH2F等。2.2親電取代反應(yīng)→2.2.3芳香族親電取代定位規(guī)律→(2)兩類定位基

*■第二類定位基

間位定位基:-N+(CH3)3、-CF3、-NO2、-C≡N、-SO3H、

-COOH、-CHO、-COOCH3、-COCH3、-CONH2、-N+H3、-CCl3。2.2親電取代反應(yīng)→2.2.3芳香族親電取代定位規(guī)律→(2)兩類定位基

(3)苯環(huán)的定位規(guī)律

已有取代基的極性效應(yīng)(苯環(huán)的定位規(guī)律六之一)對(duì)不可逆親電取代反應(yīng),苯環(huán)上已有取代基Z的極性效應(yīng)不同,所生成的各異構(gòu)σ配合物的穩(wěn)定性不同,由此解釋其定位作用。用共振結(jié)構(gòu)來解釋:已有取代基Z的苯與取代物E發(fā)生親電取代可以生成鄰、對(duì)和間位三種σ配合物,每一種配合物都可以看作是三種共振結(jié)構(gòu)雜化的結(jié)果。

2.2親電取代反應(yīng)→2.2.3芳香族親電取代定位規(guī)律→(3)苯環(huán)的定位規(guī)律

*

在鄰、對(duì)位配合物中,親電取代的結(jié)果,都有一個(gè)共振結(jié)構(gòu),其正電荷集中在同已有取代基Z相連的碳原子上,同Z相連的碳原子上具有部分正電荷。

2.2親電取代反應(yīng)→2.2.3芳香族親電取代定位規(guī)律→(3)苯環(huán)的定位規(guī)律

*

在間位配合物中,三個(gè)共振結(jié)構(gòu)在同Z相連的碳原子上都沒有正電荷集中。因此在其雜化結(jié)構(gòu)中,同Z相連的碳原子上沒有部分正電荷。

這種差別是解釋已有取代基定位作用的基礎(chǔ)。2.2親電取代反應(yīng)→2.2.3芳香族親電取代定位規(guī)律→(3)苯環(huán)的定位規(guī)律

*

當(dāng)Z具有正誘導(dǎo)效應(yīng)+I(xiàn)(即供電效應(yīng)),鄰位或?qū)ξ坏呐浜衔锔菀资拐姾煞稚⒌絑上,從而使配合物更穩(wěn)定。所以這類取代基使苯環(huán)活化,并且是鄰、對(duì)位定位。

如果Z具有負(fù)的誘導(dǎo)效應(yīng)-I(即吸電效應(yīng)),則與之相反,使苯環(huán)上電子云密度降低,使三種配位化合物都不穩(wěn)定,鄰、對(duì)位更不穩(wěn)定,所以這類取代基使苯環(huán)鈍化,且是間位定位。δδ2.2親電取代反應(yīng)→2.2.3芳香族親電取代定位規(guī)律→(3)苯環(huán)的定位規(guī)律

*

當(dāng)Z和苯環(huán)之間有共軛效應(yīng)時(shí),共軛效應(yīng)有時(shí)與誘導(dǎo)效應(yīng)的方向一致,有時(shí)相反,一般情況下共軛效應(yīng)起主導(dǎo)作用。當(dāng)Z中同苯環(huán)相連的原子具有未共有電子對(duì)時(shí),可以把未共有電子分散到苯環(huán)上,使配位物穩(wěn)定,尤其是對(duì)鄰位和對(duì)位。2.2親電取代反應(yīng)→2.2.3芳香族親電取代定位規(guī)律→(3)苯環(huán)的定位規(guī)律

苯環(huán)上取代基的分類(三類)

第1類:取代基只有正的誘導(dǎo)效應(yīng)(+I(xiàn),供電效應(yīng)),如烷基,使苯環(huán)活化,且是鄰、對(duì)位定位基。其中甲基還具有超共軛效應(yīng),其活化作用大于其它烷基。2.2親電取代反應(yīng)→2.2.3芳香族親電取代定位規(guī)律→(3)苯環(huán)的定位規(guī)律

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第2類:取代基中同苯環(huán)相連的原子具有未共用電子對(duì),如-O-、-N(CH3)3、-NH2、-OH、-OCH3、-NHCOCH3、-OCOCH3、-F、-Cl、-Br、-I等。其未共用電子對(duì)和苯環(huán)形成正的共軛效應(yīng)(+T),屬鄰、對(duì)位定位基。除共軛效應(yīng)外,且均有誘導(dǎo)效應(yīng)。其中氨基和羥基,其(+T)>(-I),故使苯環(huán)活化。對(duì)于鹵素,(+T)<(-I),故使苯環(huán)稍稍鈍化?!АААААААААА?.2親電取代反應(yīng)→2.2.3芳香族親電取代定位規(guī)律→(3)苯環(huán)的定位規(guī)律

*

第3類:取代基具有負(fù)的誘導(dǎo)效應(yīng)(-I,吸電效應(yīng))

,而且同苯環(huán)相連的原子沒有未共用電子對(duì),如:-N+(CH3)3、-CF3、-NO2、-CN、-SO3H、-COOH、-CHO、-COOCH3、-COCH3、-CONH2、-N+H3、-CCl3等。其中一些還有負(fù)的共軛效應(yīng)(-T)。使苯環(huán)鈍化,間位定位。2.2親電取代反應(yīng)→2.2.3芳香族親電取代定位規(guī)律→(3)苯環(huán)的定位規(guī)律

已有取代基的空間效應(yīng)(苯環(huán)的定位規(guī)律六之二)

苯環(huán)上已有取代基的空間效應(yīng),是指空間位阻作用。如,單烷基苯發(fā)生硝化時(shí),隨著烷基體積增大,鄰位異構(gòu)產(chǎn)物的比例減小。

空間障礙的解釋只有在已有取代基極性效應(yīng)相差不大時(shí)才能成立。如果極性效應(yīng)相差較大,則極性效應(yīng)起主要作用。如,鹵素的原子的大小:F<Cl<Br<I,故從FI空間增大;但鹵素的正的誘導(dǎo)效應(yīng)(+I(xiàn))F<Cl<Br<I,鄰對(duì)位定位基團(tuán),因此,四種鹵代烷硝化時(shí),從FI鄰/對(duì)比不是減小,而是增大。

2.2親電取代反應(yīng)→2.2.3芳香族親電取代定位規(guī)律→(3)苯環(huán)的定位規(guī)律

親電試劑的極性效應(yīng)(苯環(huán)的定位規(guī)律六之三)親電質(zhì)點(diǎn)E+越活潑,其對(duì)定位的選擇性越差;反之,親電質(zhì)點(diǎn)E+越不活潑,其對(duì)定位的選擇性越好。

新取代基的空間效應(yīng)(苯環(huán)的定位規(guī)律六之四)新取代基的空間效應(yīng)也會(huì)影響鄰位異構(gòu)產(chǎn)物的生成比例,新取代基的空間阻礙效應(yīng)越大,鄰位產(chǎn)物的生成比例越少。

2.2親電取代反應(yīng)→2.2.3芳香族親電取代定位規(guī)律→(3)苯環(huán)的定位規(guī)律

*■

反應(yīng)條件的影響(苯環(huán)的定位規(guī)律六之五)溫度、催化劑及反應(yīng)介質(zhì)都會(huì)影響定位效應(yīng)。溫度可改變反應(yīng)歷程;催化劑可改變親電試劑的極性效應(yīng)和空間效應(yīng);介質(zhì)的酸堿度也影響反應(yīng)的歷程?!?/p>

已有兩個(gè)取代基的定位規(guī)律(苯環(huán)的定位規(guī)律六之六)定位作用不一致時(shí),取決于較強(qiáng)者,第一類取代基(鄰、對(duì)位定位基)的定位能力比第二類(間位定位基)強(qiáng);定位作用一致時(shí),優(yōu)先進(jìn)入無空間障礙位置。2.2親電取代反應(yīng)→2.2.3芳香族親電取代定位規(guī)律→(3)苯環(huán)的定位規(guī)律

*(4)萘環(huán)的定位規(guī)律活潑性:萘的α位>β位>苯萘環(huán)上α位有一個(gè)第一類取代基,新取代基進(jìn)入同環(huán)鄰、對(duì)位;萘環(huán)上β位有一個(gè)第一類取代基,新取代基進(jìn)入同環(huán)α位,生成1,2-異構(gòu)產(chǎn)物(個(gè)別情況生成2,3-異構(gòu)產(chǎn)物);萘環(huán)上有一個(gè)第二類取代基,新取代基進(jìn)入另一環(huán)上α位。α位β位α位芳正離子β位芳正離子萘2.2親電取代反應(yīng)→2.2.3芳香族親電取代定位規(guī)律→(4)萘環(huán)的定位規(guī)律

*(5)蒽醌環(huán)的定位規(guī)律蒽醌分子中的兩個(gè)邊環(huán)是等同的,每一個(gè)邊環(huán)都可以看作是在鄰位有兩個(gè)第二類取代基(羰基)的邊環(huán)。因此蒽醌環(huán)的親電取代比苯環(huán)和萘環(huán)要困難的多?;钚裕害廖?gt;β位兩個(gè)邊環(huán)是隔離的,故一磺化時(shí)常生成相當(dāng)數(shù)量的二磺化物。已有一個(gè)取代基時(shí),定位規(guī)律同萘環(huán)。α位β位2.2親電取代反應(yīng)→2.2.3芳香族親電取代定位規(guī)律→(4)蒽醌環(huán)的定位規(guī)律2.3親核取代反應(yīng)(前一部分:親電取代反應(yīng);下一部分:消除反應(yīng))

親核取代反應(yīng)也稱為負(fù)離子型取代反應(yīng)。反應(yīng)通式如下:

R—:H+ZR—Z+H或

R—:H+Z:—YR—Z+H—Y(R芳基或烷基)式中雖然包含脂肪族親核取代和芳香族親核取代,但應(yīng)用較多的為脂肪族的親核取代,芳香族的則主要為親核置換反應(yīng)。

2.3親核取代反應(yīng)*2.3.1脂肪族親核取代反應(yīng)歷程

飽和碳原子上的親核取代反應(yīng),最典型的反應(yīng)是鹵代烷與多種親核試劑發(fā)生的親核取代,常用SN表示,用SN1表示單分子親核取代,用SN2表示雙分子親核取代。

2.3親核取代反應(yīng)→2.3.1脂肪族親核取代反應(yīng)歷程*

(1)雙分子歷程(SN2)

SN2表示雙分子親核取代。該歷程中舊的化學(xué)鍵斷裂和新的化學(xué)鍵形成是同時(shí)的,沒有中間產(chǎn)物生成,反應(yīng)同步進(jìn)行,其一般通式為:Nu-:+R-X[Nuδ-……R……Xδ-]Nu-R+X:-

過渡態(tài)

2.3親核取代反應(yīng)→2.3.1脂肪族親核取代反應(yīng)歷程→(1)雙分子歷程(SN2)

親核試劑從離去基的背面進(jìn)攻作用物形成過渡態(tài)(控制步驟),該過渡態(tài)形狀為一直線(Nu…C…X)與一平面(C原子與其余三個(gè)鍵形成的)垂直相交。過渡態(tài)轉(zhuǎn)化成的產(chǎn)物構(gòu)型與原作用物的相反(即發(fā)生了構(gòu)型逆轉(zhuǎn))。SN2反應(yīng)特征:■背面進(jìn)攻;■舊鍵斷裂與新鍵形成同時(shí);■構(gòu)型逆轉(zhuǎn);■二級(jí)反應(yīng)。因過渡態(tài)的形成是兩種作用物分子參加,故稱雙分子親核取代。在反應(yīng)中發(fā)生構(gòu)型逆轉(zhuǎn)是SN2型反應(yīng)的重要標(biāo)志。2.3親核取代反應(yīng)→2.3.1脂肪族親核取代反應(yīng)歷程→(1)雙分子歷程(SN2)(2)單分子歷程(SN1)SN1表示單分子親核取代。該歷程中反應(yīng)是分兩步進(jìn)行的:

第1步:離去基與中心

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