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1、1,精细有机合成化学,许波 xubo 13552537288 化学工程学院应用化学系,二 O 一一 年,2,本课程共计40学时，2学分 上课时间：7-16全周 （周一 第3,4节 康207 周四 第3,4节 康203）,3,主要内容： 第一章 绪论 第二章 精细有机合成基础 第三章 磺化和硫酸化 第四章 卤化 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,4,第九章 烃化 第十章 酰化 第十一章 水解 第十二章 缩合 第十三章 精细合成中官能团保护、潜官能团和极性转换 第十四章 有机合成设计的基本知识及有关技巧,6,期末开闭卷结合考试。 成绩评定：课堂情况、作
2、业、平时测验40%，期末考试60%。,7,第一章绪论 第一节 精细化学品释义、分类,8,1、精细化工及相关行业的概念 精细化工 ：其概念与化工产品的分类有关，它属于一类化工产品的生产过程，是指 “ 生产精细化学品和专用化学品的工业 ” 。,第1章 绪论1、精细化工及相关行业的概念,9,精细化学品（不同国家的释义）： 日本：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。 中国：能增进或赋予一种（类）产品以特定功能，或本身有特定功能的小批量，高纯度和高利润的化学品。 精细化学品有时也称作专用(special)化学品。,10,注：,附加值： 产品的产值扣去原材料、税金、设备和厂房
3、折旧费后剩余部分的价值。 指当产品从原材料开始经加工到产品的过程中实际增加的价值，包括利润、动力消耗以及技术开发费用等。 附加值 不等于 利润,11,其它有机化工产品的类别 ： 基础有机原料、基本有机化学品、三大合成材料,第1章 绪论1、精细化工及相关行业的概念,12,基础有机原料：乙烯、丙烯、丁二烯、苯、（甲苯）、二甲苯、（乙炔、萘）、合成气（CO + H2）等。,初始原料：煤、石油、天然气、生物有机质（农林副产）,第1章 绪论1、精细化工及相关行业的概念,13,基本有机化学品（有机中间体）：醇、醛、酮、酸、胺类、酚类、卤代物、硝基化合物等。“它是由初始原料或基础原料经初级加工得到的大吨位产
4、品”。 三大合成材料：塑料、合成橡胶、合成纤维 。,注意：原料与产品的划分不是绝对的。有的化学品从上游看是产品从下游看则是原料。划分的界限也有所不同。,第1章 绪论1、精细化工及相关行业的概念,14,产品生产过程的顺序： 精细化工产品 起始原料 基础有机原料 基本有机化学品 三大合成材料 起始原料：石油、天然气、煤、农林产品（副产品）。,第1章 绪论1、精细化工及相关行业的概念,15,附： 无差别化学品：具有固定熔点或沸点，能以分子式或结构式表示其结构。 差别化学品： 不具备上述条件。 通用化学品： 大量生产的无差别化学品。 准通用化学品：较大量生产的差别化学品。 精细化学品： 小批量生产的无
5、差别化学品。 专用化学品： 小量生产的差别化学品。,16,2、精细化学品的分类,精细化工与国民经济的各个领域，以及人们的日常生活密切相关，因此门类很多。由于精细化工发展的不平衡，根据各自精细化工的现状，有些国家分的细一些，有的国家粗一些。 日本：1993年版化学工业统计月报和工业统计表分为35个门类。 中国：1986年3月原化学工业部精细化工产品分类暂行规定将其分为11类，近年有人将其分为18类。,第1章 绪论2、精细化学品的分类,17,日本：医药、合成染料、农药、有机颜料、稳定剂、涂料、粘合剂、香料、化妆品、表面活性剂、肥皂与合成洗涤剂、印刷油墨、,第1章 绪论2、精细化学品的分类,18,增
6、塑剂、橡胶助剂、摄影感光材料、催化剂、试剂、高分子絮凝剂、石油添加剂、食品添加剂、兽药与饲料添加剂、纸浆与纸用化学品、塑料添加剂、,第1章 绪论2、精细化学品的分类,19,金属表面处理剂、汽车用化学品、芳香除臭剂、工业用防菌防霉剂、脂肪酸、稀土、精细陶瓷、健康食品、有机电子材料、功能高分子、生物技术和酶利用等。,第1章 绪论2、精细化学品的分类,20,中国：（11类）农药、染料、涂料（含油漆和油墨）、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。,第1章 绪论2、精细化学品的分类,21,第二节 精细化
7、学品与精细化工的基本特点,精细化学品的基本特点：产品功能性强（专用性）、批量小、品种多、利润率高、更新换代快。,第1章 绪论 3、精细化学品与精细化工的基本特点,22,精细化学品的生产过程（精细化工产品生产过程），不同于基本化工产品的生产，它是由化学合成（包括前处理和后处理）、剂型加工（制剂）和商品化（标准化）三部分组成，在每一部分中又包含多种化学的、物理的、生理的以及经济的要求。精细化工产品的生产主要表现出以下特点：,第1章 绪论 3、精细化学品与精细化工的基本特点,23,精细化工的基本特点： （1） 多品种、小批量 （2） 综合生产流程和多功能生产装置 （3） 高技术密集度 （4） 大量应
8、用复配技术 （5） 新产品开发周期长，费用高 （6） 产品换代周期短，商品性强、市场竞争激烈,第1章 绪论 3、精细化学品与精细化工的基本特点,24,（1） 多品种、小批量,每种精细化工产品均具有其特定功能和专用性质，生产的针对性很强，以满足社会的不同需要，因此它们不可能象基本化工产品那样大批量生产。,第1章 绪论 3、精细化学品与精细化工的基本特点,25,例如，对于染料而言，不仅要求色谱齐全，能上染多种纤维，而且还要求能应用于塑料、金属等各种材料的着色，以及正在开发的其他许多功能性用途。为了满足这许多不同用途的需要，品种很多且新的品种不断涌现。仅据染料索引（Color Index）1976年
9、第三版的统计，染料品种在5000种以上。,第1章 绪论 3、精细化学品与精细化工的基本特点,26,又如原油破乳剂，由于原油种类、组成的多样性和复杂性，破乳剂的牌号也是多种多样，新的品种也在不断涌现。再如表面活性剂，由于应用对象的不同而出现了各种性能的产品，国外也已有5000多个品种投放市场。,第1章 绪论 3、精细化学品与精细化工的基本特点,27,（2） 综合生产流程和多功能生产装置,多数精细化工产品需要由基本原料出发，经过深度加工才能制得，因而生产流程长（有的需要十几步）、工序多。因产量小，故往往采用间歇生产。,第1章 绪论 3、精细化学品与精细化工的基本特点,28,虽然精细化工产品品种繁多
10、，但是从合成角度看，其合成单元不外乎十几个。尤其是一些同系列产品，其合成设备有很多相似之处。近年来许多生产工厂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，以适应精细化工产品多品种、小批量的特点。 如膜式SO3磺化装置、喷雾式乙氧基化装置。,第1章 绪论 3、精细化学品与精细化工的基本特点,29,精细化工是综合性较强的技术密集型工业，不仅要考虑化学合成，还必须考虑如何使之商品化。 就技术密集度而言，化学工业是高技术密集指数工业，精细化工又是化学工业中的高技术密集指数工业。 据日本分析，以机械制造业的技术密集指数为100，化学工业为248，精细化工中的医药、油脂和涂料分别为34
11、0和279。,（3） 高技术密集度,第1章 绪论 3、精细化学品与精细化工的基本特点,30,技术密集性主要表现在四个方面：技术综合性强，研发费用高且成功率低，生产过程复杂，应用高新技术多。 技术综合性强，要求多门学科知识相互配合，并综合运用。涉及到的学科：化学、物理、生理、技术、经济等多方面技术的综合运用。,31,研发费用高 如开发一种新药一般要510年，约耗资2000万美元。据统计，医药的研究开发投资高达年销售额的14%，一般精细化工产品的研究开发投资也要占到年销售额的6%7%,32,技术密集还表现在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等各个方面。例如感光材料中的
12、成色基，合成反应单元多达十几步，总收率有时会低于20%。 在制药工业中，除采用合成原料外，有时还要采用天然原料，或用生化方法得到半人工合成中间体。在分离操作中，会用到异构体甚至是旋光异构体的分离。在过程控制和原料、产品纯化中常常使用现代分析仪器，如气相色谱（GC）、高效液相色谱（HPLC）、红外（IR）、核磁共振（NMR）等。,33,再就是工艺技术含量高。 例如薄膜反应和分离、喷雾反应和分离、膜反应、螺旋反应、固相反应和混合、气-固-液反应设备以及高效分离技术等。 新技术包括生物工程技术，各种新型高活性、高选择性催化剂，超微粒化技术，激光技术，微波技术，超声技术和膜分离技术等在新领域精细化工中
13、越来越应用广泛。,34,技术密集还表现在信息密集、信息快。产品要根据应用对象而设计，根据需要不断推陈出新。另一方面，大量基础研究工作所产生的新化学品也不断地需要寻找新的用途。为此有的大化学公司已经开始采用新型计算机信息处理技术对国际化学界研制的各种新化合物进行储存、分类以及功能检索，以达到快速设计和筛选的要求。 上述技术密集这一特点反映在精细化工产品的生产中是技术保密性强、专利垄断性强。这几乎是各精细化工公司共同的特点。他们通过自己拥有的技术开发部得到的技术进行生产，并以此为手段在国内及国际市场上进行激烈竞争。这正是我国精细化工最薄弱的环节。,35,（精细化工产品的作用往往是）多种化学组分的综
14、合效应：为了满足各种专门用途的需要，单一组分往往无法满足其要求，必须进行多组分复配（即通常讲的配方）。,（4） 大量应用复配技术,第1章 绪论 3、精细化学品与精细化工的基本特点,36,需要加工助剂和复合多功能添加剂：有些产品要求加工成多种剂型（粉剂、粒剂、可湿剂、乳剂、液剂等），因此需要加入加工助剂；有些产品需要多种功能，因此必须加入多种试剂复配。 例如，在合纤纺丝用油剂中，除润滑油以外，还必须加入表面活性剂、抗静电剂等多种其他助剂，而且还要根据高速纺和低速纺等不同的应用要求，采取不同的配方。其他如表面活性剂、油田助剂等情况也类似。,第1章 绪论 3、精细化学品与精细化工的基本特点,37,
15、增效、改性的需要：采用复配技术所推出的商品，具有增效、改性和扩大应用范围等功能，其性能往往超过组成单一的产品（即所谓协同效应）。 因此，掌握复配技术是使精细化工产品具备市场竞争能力的一个极为重要的方面，但这也是我国目前精细化工发展上的一个薄弱环节。,第1章 绪论 3、精细化学品与精细化工的基本特点,38,精细化工属高技术密集型行业，因此研究开发投资高、成功率低、时间长。据报道，美国和前西德的医药和农药新品种的开发成功率为万分之一，日本为一万分之一至三万分之一。合纤染料新品种的开发，成功率为六千至八千分之一。随着对药效、生物体安全性的要求越来越严，开发时间越来越长，费用越来越高。如美国，1964
16、年，一个新农药的开发时间只需三年，270万美元；1975年需8年，1300万美元。 由于精细化工产品技术开发成功率低、时间长、费用大，不言而喻，其结果必然导致技术垄断性强、销售利润率高。,（5） 新产品开发周期长，费用高,第1章 绪论 3、精细化学品与精细化工的基本特点,39,精细化学品商品繁多，商品性很强，用户对商品的选择性很高，市场竞争非常激烈，因而应用技术和技术服务是组织精细化工生产的两个重要环节。国外所有精细化工企业极其重视技术开发和应用技术、技术服务这些环节间的协调，反映在人员配备比例上，技术开发、生产经营（不包括工人）和产品销售（包括技术服务）大体为2：1：3。,（6） 商品性强、市场竞争激烈,第1章 绪论 3、精细化学品与精细化工的基本特点,40,国外精细化工的研究开发费用：各种技术费用占销售额810%，其中研究开发费3040%，应用开发费1520%，市场开发及技
