第八章生物基精细化学品

生物炼制考试题回忆版中文名称、分子结构式（20分）填空题（20分）生物炼制中的转化反应式简答（20分）1、生物炼制：以可再生的生物质为原料，经过生物、化学、物理方法或这几种方法集成的方法，生产一系列化学品、材料与能源的新型工业模式。

2、生物催化化学催化物理方法……燃料生物质热、电化学品材料生物合成平台生物炼制的原料和产品生物炼制原料：木质纤维素(纤维素、半纤维素、木质素）糖基化学品（淀粉、单糖、多糖）生物基油脂蛋白基材料……生物炼制产品：生物能源：燃料乙醇、生物柴油、微藻能源、生物制氢生物基材料：纤维、塑料、橡胶生物基化学品：大宗平台化合物和精细化学品3、木质纤维素的化学组成半乳糖二酸（1）纤维素的糖化作用1819年，法国植物化学家Henri Braconnot 发现帆布水解可得到与淀粉水解相同的糖。

（2）草酸1829年，锯屑和类似原料与KOH共热，可得到草酸。

（3）木炸药和硝化纤维1833年，Braconnot硝酸处理木质纤维或淀粉可形成一种可燃性化合物（木炸药，xyloidin）；1846年，瑞士巴塞尔的化学教授Christian Friedrich Schonbein开发了硝化纤维（火棉nitrocellulose）（4）纤维素1839年，法国糖厂经理Anselme Payen发现木材经硝酸和NaOH处理后可得到纤维素，并且在浓硫酸作用下可转换为D-葡萄糖。

（5）乙酰丙酸1840年，荷兰化学教授Gerardus Johannes Mulder 发现果糖和盐酸共沸可合成乙酰丙酸（Levulinic acid）。

（机理？）（8）木质纤维素1903年，英国科学家Edward John Bevan 和Charles Frederick Cross 认为木质纤维素为五大天然纤维素之一，木质素和纤维素之间通过化学键相连。

20世纪30年代末期出现了木质纤维原料一词(lignocellulose feedstock),1942年，美国的文献中开始使用木质纤维素这一术语。

精细化学品生产与应用技术精细化学品是一种高附加值的化学品，主要应用于高新技术领域，包括新药研发、电子材料、高性能聚合物、化妆品等，是化学工业的重要组成部分。

随着人们对高品质、高性能化学品的需求不断提高，精细化学品的生产与应用技术也日益发展。

一、生产技术1、合成方法精细化学品的合成方法主要包括化学合成、生物合成、物理合成等多种方法。

其中，化学合成是主流，通过改变反应条件、催化剂种类和反应体系等方式，可实现不同的化学反应，得到不同的化学品。

2、分离提纯技术分离提纯是精细化学品生产过程中不可或缺的步骤。

分离技术包括传统的萃取、蒸馏、结晶等方法，和现代的超滤、逆渗透、离子交换等技术。

提纯技术则包括各种色谱、电泳、溶液晶体生长等方法。

选择合适的分离提纯技术，可提高产品纯度和收率。

3、过程控制技术精细化学品的合成过程需要严格控制反应条件，以保证产物的纯度、收率和品质。

过程控制技术主要包括自动化控制、在线监测、反应工程学等方面。

利用各种仪器设备和计算机控制系统，实现反应物的精确投加、反应条件的实时监测和调整，能够大大提高生产效率和产品品质。

二、应用技术1、新药研发精细化学品在新药研发中扮演着重要角色。

通过对化合物的结构和性质进行调整、修饰和改进，可开发出具有更好药效、更低毒性和更好耐受性的新型药物。

例如，在活性炭合成、氧化还原反应、环加成等方面，精细化学品的应用推动了众多新型药物的研制。

2、电子材料精细化学品在电子材料领域中的应用十分广泛。

例如，超纯碳化硅、氮化硅等陶瓷材料，是制造先进电子器件的重要基础材料；有机薄膜材料，则可用于制造柔性显示器、有机太阳能电池等新型器件。

此外，精细化学品还可用于制造光电设备和半导体材料，为电子技术的发展提供了强有力的支撑。

3、高性能聚合物高性能聚合物材料是一种重要的应用领域。

由于精细化学品能实现对反应特性、产物结构等方面的精确控制，因此可用于合成高性能聚合物材料。

例如，产业化的烷基苯基聚酰胺、芳纶、芳香玻璃等高性能聚合物材料中，均含有精细化学品。

精细化学品的概念和特点精细化学品的概念和特点精细化学品是指具有特定构造和性能的一类先进的分子结构材料，它们具有很高的功能性、工业性和应用前景。

精细化学品包括各种形式的有机物-无机化合物-复杂有机物以及生物分子等。

精细化学品的主要功能是作为活性助剂、有机合成原料、高分子纳米材料、润滑剂、溶剂和乳化剂，用于制造日用品、医药、农药、电子、电线电缆等产品。

一、精细化学品的概念精细化学品是指具有特定构造和性能的一类先进的分子结构材料，它们具有较高的功能性、工业性和应用前景。

最常见的精细化学品是有机物，它们可以根据用户的需要进行性能的调整和细胞结构的修改，它们的结构特点是分子结构中的多中心结构和分子表面上的特殊活性基团。

其他精细化学品还包括无机物、复杂有机物和生物分子等。

二、精细化学品的特点按其功能性的不同，精细化学品可分为活性助剂、有机合成原料、高分子纳米材料、润滑剂、溶剂和乳化剂等类别。

1、活性助剂活性助剂是一种具有活性的有机物，它们可以对各种有机物或无机物的反应过程进行协助，以提升产品的质量和性能。

活性助剂的主要功能是促进有机反应的进行，提高有机反应的活性，并可以调节细胞的合成速率、调节分子量和改善产品的性能。

2、有机合成原料有机合成原料是指以有机化合物为主要的有机物质，具有活性基团的多链烃。

有机合成原料具有反应性强、可控性好的特点，可用于复杂有机化合物的合成，如药物、染料、催化剂等。

3、高分子纳米材料高分子纳米材料是将高分子材料以纳米等级进行划分，并具有可控的分子表面特性的一类材料，它具有高结构密度、低吸湿性、高有机稳定性、低毒性等特点，可以用于医药、电子、电线电缆等领域。

4、润滑剂润滑剂是一种降低磨损和增加操作寿命的有机物，它具有极好的润滑性能、可控性好、无害性等特点，可以在传动设备、摩擦件和其他机械装备上使用。

5、溶剂溶剂是一种具有良好的溶解性和分散性的有机物，它可以用来处理各种有机物，如颜料、染料、涂料、塑料、橡胶、电子元器件、药物等。

★1.精细化学品：指一些具有特定的应用性能，合成工艺中步骤繁多、反应复杂、产量小而产值高的产品。

例如：医药、化学试剂。

2.通用化工产品：指一些应用范围广泛，生产中化工技术要求很高，产量大的产品。

例如：石油化工中的塑料、合成纤维、橡胶等。

★3.精细化学品五大特点：①具有特定功能：应用的对象比较狭窄，专用性强而通用性弱。

如：医药、农药、化妆品、粘合剂、增塑剂等。

②大量采用复配技术：由于应用对象的特殊性，很难采用单一的化合物来满足要求，于是配方的研究成为决定性的因素。

如：合纤纺丝油剂、液体染料、洗涤剂③小批量、多品种，本身的用量不是很大。

如医药、染料、食品添加剂、粘合剂、洗衣粉④技术密集：投资较高，工艺流程长，单元反应多，原料复杂，中间过程控制要求严，技术保密性强、专利垄断性强。

⑤附加价值高，包括：利润、工人的工资、动力消耗以及技术开发费用。

4.精细化学品分类：（欧美）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。

（中国）：农药；染料；涂料（包括油漆和油墨）；颜料；试剂和高纯物；信息用化学品（包括感光材料、磁性材料等能接受电磁波的化学品）；食品和饲料添加剂；黏合剂；催化剂和各种助剂；化学药品和日用化学品；功能高分子材料（感光材料等）。

★5.胶黏剂:胶粘剂是一种靠界面作用(化学力或物理力) 把各种固体材料牢固的粘接在一起的媒介物质，又叫粘接剂或胶合剂，简称为“胶”。

6★胶黏剂特点（优点）：能有效的应用于不同种类或不同形状材料之间的连接，能粘合用其他方法不能连接的物质，如粘接薄膜、纤维、小颗粒等。

应力分布面广，比采用机械连接易得到更轻、更牢固的组件，如可以采用夹心板（由蜂窝芯和薄的铝或镁）制造飞机的机翼、尾翼和机身，可以减轻飞机的重量、降低疲劳破坏的可能性。

通过交叉粘接能使各向异性材料的强度、重量比及尺寸稳定性得到改善，如木材本身不钧一且对水敏感，经交叉粘接后可变成不翘曲且耐水的层压板。

生物基精细化工政策的发展与展望
随着科技的进步和环保意识的提高，生物基精细化工产业已成为全球关注的焦点。

为了推动我国生物基精细化工产业的健康发展，政府制定了一系列相关政策。

一、政策背景
生物基精细化工是指以生物质资源为原料，通过生物技术和化学技术相结合的方式，生产高附加值、高性能的精细化学品。

这一领域的发展不仅可以缓解石油资源的压力，还可以降低环境污染，实现绿色可持续发展。

二、政策内容
1. 科技支持政策：国家鼓励科研机构和企业进行生物基精细化工的研发，提供资金支持和技术指导，推动科技创新。

2. 产业引导政策：政府通过调整产业结构，优化资源配置，引导和支持生物基精细化工产业的发展。

3. 环保监管政策：对生物基精细化工产品的生产和使用进行严格的环保监管，确保其在整个生命周期中的环境友好性。

4. 市场推广政策：政府通过各种方式推广生物基精细化工产品，提高其市场接受度。

三、政策效果
在政策的推动下，我国生物基精细化工产业取得了显著的成果。

许多科研项目取得突破，一批优秀的生物基精细化工企业崭露头角，产品的市场占有率逐年提升。

四、未来展望
随着全球对环保要求的不断提高，生物基精细化工产业将迎来更大的发展机遇。

我国政府将继续完善相关政策，进一步推动生物基精细化工产业的技术创新和市场拓展，使其成为我国经济发展的新动力。

总结，生物基精细化工是实现绿色可持续发展的重要途径，而政策的支持和引导则是推动其发展的重要保障。

我们期待在政策的引领下，我国的生物基精细化工产业能够取得更大的突破，为我国的经济社会发展做出更大的贡献。

生物质精细化学品近年来，化石资源日趋紧张、生态环境日益恶化的现实制约着现代工业化经济进程。

通过开发新的化学、生物方法，以可再生生物资源为基础原料生产化学品、材料与能源的新型工业模式--生物炼制产业，成为可持续的化学工业和能源经济转变的重要手段。

一、生物质精细化学品应用越来越广泛生物基化学品泛指以生物质为原料，通过生物或化学方法生产的化学品，是该中心的重点研究方向之一。

利用生物质资源，发展生物质化工产业，成为化学工业可持续发展的必然趋势。

目前生物质化工在全球刚刚起步，世界各国都很重视该产业的发展。

化学工业是21世纪全球最大的制造行业之一。

目前包括石化、能源、冶金和水泥在内的重化工工业是美国、日本和欧洲发达国家最主要的盈利或创汇的工业，仍将高速发展20年左右。

重化工工业的发展，使全球化学工业面临越来越大的资源和环境压力，化解这些压力，生物质化工无疑成为未来发展方向。

后化石经济时代的物质生产必须依赖生物质来替代化石资源。

美国已提出2020年50%的有机化学品和材料将产自生物质原料。

开发生物质化工平台技术，促进生物质的有效利用，成为资源综合利用领域的研发热点。

据介绍，生物质化工平台技术一般包含生物质酸/酶水解生成可发酵糖技术；将可发酵糖转化为C1-C6平台化合物的生物转化技术；再把C1-C6平台化合物转化成现代化工技术和产品工程的工业成熟技术。

目前生物质化工原料主要有淀粉质原料、糖蜜类原料和木质纤维素原料等。

生物质精细化学品由于具有生产过程环境友好和产品可降解等特性，正得到越来越广泛的应用。

生物质原料精细化学品经过20余年的培育和发展，目前正逐步形成产业集群。

生物资源为原料制备的精细化学品种类繁多，在世界范围受到关注、可规模生产的主要有糖基生物质精细化学品、淀粉类精细化学品等，纤维素/半纤维素精细化学品、木质素精细化学品和油脂类精细化学品等的发展也很快。

1 变性淀粉淀粉是多糖家族中产量最大的一种，由其制备的各种助剂广泛应用于造纸、纺织、食品、饲料、医药、日化、石油化工等行业。

生物基化学品的合成与应用在当今社会，随着对可持续发展的追求和对环境保护的重视，生物基化学品逐渐成为化学领域的研究热点。

生物基化学品是指利用生物质为原料，通过化学、生物或物理方法合成的化学品。

这些化学品在各个领域都有着广泛的应用，为解决能源危机、环境问题以及推动经济的可持续发展提供了新的途径。

生物质作为生物基化学品的原料来源，具有丰富性和可再生性的特点。

常见的生物质包括植物、农作物废弃物、木材以及微生物等。

与传统的化石资源相比，生物质的利用不仅能够减少对有限的化石燃料的依赖，还能够降低温室气体的排放，对缓解全球气候变化具有重要意义。

生物基化学品的合成方法多种多样，其中生物发酵和化学转化是两种主要的途径。

生物发酵是利用微生物的代谢过程将生物质转化为目标化学品。

例如，通过微生物发酵可以生产乙醇、丁醇等醇类物质，以及乳酸、琥珀酸等有机酸。

这种方法具有条件温和、选择性高的优点，但也存在着发酵周期长、产物浓度低等问题。

化学转化则是通过化学反应将生物质转化为化学品。

常见的化学转化方法包括水解、加氢、氧化等。

以纤维素为例，通过水解反应可以将其转化为葡萄糖，进一步通过化学催化可以合成一系列的化学品，如 5-羟甲基糠醛、乙酰丙酸等。

化学转化方法通常具有反应速度快、产物收率高的优点，但往往需要较高的反应温度和压力，并且可能需要使用催化剂。

在生物基化学品的众多应用中，生物塑料是一个重要的领域。

传统的塑料大多来源于石油，不仅难以降解，造成严重的环境污染，而且其生产过程消耗大量的能源。

而生物基塑料，如聚乳酸（PLA）、聚羟基脂肪酸酯（PHA）等，具有良好的可降解性和生物相容性。

它们可以在自然环境中较快地分解，减少塑料垃圾的堆积。

此外，生物基塑料在性能上与传统塑料相当，甚至在某些方面更具优势，因此在包装、医疗、农业等领域有着广阔的应用前景。

生物基化学品在能源领域也发挥着重要作用。

生物柴油作为一种清洁的可再生能源，是由植物油或动物脂肪与醇类通过酯交换反应制得。