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第三章 精细有机合成工艺学基础幻灯片

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精细有机合成ppt课件

精细有机合成ppt课件

名称由来：最初是从动植物等有机体中提炼出来的，
早期无法人工合成，但目前已经能够人工合成复杂 的有机化合物—有机合成化学。
物理有机化学
有机合成化学 天然产物化学
天然产物合成
有机化学发展领域
金属有机化学 不对称催化 绿色化学 有机材料化学 药物化学与药物设计 农药化学
化学生物学
天然产 物化学
chemistry of natural products
的天然有机物分子挑战的人
1965年, 伍德沃德(Robert Burns Woodward，1917—1979, 1965年诺贝尔得主) 美国人，人工合成固醇、叶绿素、维生 素B12和其他只存在于生物体中的物质。 （1）喹啉 （2）利血平（1956年） （7）叶绿素（1960年） （8）维生素B12(1973年，15 年, 一百多人参加） （3）胆甾醇（1951年） (9) 红霉素(262144个异构
结晶牛胰岛素的人工合成
中国科学院上海生物化学所、上海有机化学所、北京大学等单位的学者在王应睐、 邹承鲁、钮经义、汪猷、邢其毅等学科带头人的领导组织下，历经8年的艰苦努力， 终于攻克了胰岛素A及B链的拆合关、A链和B链的合成关等一道道难关，最终完成了 牛胰岛素的全合成。
R. B. Woodward--- 一位不断向最复杂
有机合成化学，是化学最中心的研究与生产任务之一， 是新中间体、新药、新材料、新催化剂等最主要的来源， 是化学学科中最活跃、最具创造性的领域，也是整个科学 界最活跃的方向。 现在，全世界化学工作者每年合成近百万种新化合物。 迄今人类已知的近2500万种物质中，绝大多数为有机化 合物（约90%以上），90%以上由人工合成。所以，有机 合成理所当然地成为合成化学最主要的内容。

精细有机合成技术课件第三章

精细有机合成技术课件第三章
（2）链烯烃的加成反应 链烯烃的硫酸化反应 符合Markovnikov规则，正烯烃与硫酸反应得到的是 仲烷基硫酸盐。反应历程为：
第二节 磺化及硫酸化反应基本原理
三、磺化及硫酸化影响因素 1. 有机化合物结构及性质 被磺化物的结构、性质，对磺化的难易程度有着很 大影响。通常，饱和烷烃的磺化较芳烃的磺化困难得多； 而芳烃磺化时，若其芳环上带有供电子基，则邻、对位 电子云密度高，有利于σ络合物的形成，磺化反应较易 进行；相反,若存在吸电子基，则反应速减慢,磺化困难。 在50～100℃用硫酸或发烟硫酸磺化时，含供电子基团 的磺化速度按以下顺序递增： H～Et＜Me＜Pr＜＜ OEt＜OMe＜＜ OH 含吸电子基团的磺化速度按以下顺序递减： H＞Cl＞＞Br～COMe～COOH＞＞SO3H～CHO～NO2
当采用气态三氧化硫进行醇类的硫酸化时，化学反应 几乎立刻发生，反应速度受气体的扩散控制，化学反应在 液相的界面上完成。由于硫原子存在空轨道，能与氧原子 结合形成络合物，而后转化为硫酸烷酯。
除脂肪醇以外，单甘油酯以及存在于蓖麻油中的羟基 硬脂酸酯，都可以进行硫酸化而制成表面活性剂。
第二节 磺化及硫酸化反应基本原理
第二节 磺化及硫酸化反应基本原理
第二节 磺化及硫酸化反应基本原理
2．硫酸与发烟硫酸 浓硫酸和发烟硫酸用作磺化剂适宜范围很广。为了 使用和运输上的便利，工业硫酸有两种规格，即92%～ 93%的硫酸（亦称绿矾油）和98%的硫酸。如果有过量的 SO3存在于硫酸中就成为发烟硫酸，它也有两种规格，即 含游离的SO3分别为20%～25%和60%～65%，这两种发 烟硫酸分别具有最低共熔点－11～－4℃和1.6～7.7℃， 在常温下均为液体。 烟酸的浓度可以用游离SO3的含量C（SO3）（质量分数， 下同）表示，也可以用H2SO4的含量C（H2SO4）表示。两种 浓度的换算公式如下：

3第三章_精细有机合成工艺学基础

3第三章_精细有机合成工艺学基础

第三章 精细有机合成的工艺学基础
理想置换型反应器 典型的是管式反应器：
反应原料从管子的入口端进入，在管内向前流动， 经过一定时间后，从管子的出口端流出。在理想条 件下没有反混作用。因为物料在管内平行向前移动， 好像一个活塞在气缸内朝一个方向移动，所以称为 “活塞流”或 “理想排挤”。 特点：1 在高度湍流情况下，在垂直于物料截面上， 各点的物料组成、温度、压力和流速都相同，因此， 物料中粒子在管内的停留时间都相同。
第三章 精细有机合成的工艺学基础
由于这个特点使得单层绝热固定床 反应器只适用于反应热效应不大， 产物稳定，对反应温度不太敏感， 反应气体混合物中含有大量惰性气 体，一次通过反应器转化率不太高 的过程。 例如，氯苯气相水解制苯酚， 甲醇的氧化脱氢制甲醛等。
原料气
产物 单层绝热反应器
第三章 精细有机合成的工艺学基础
第三章 精细有机合成的工艺学基础
加热和冷却
• 最常用的加热方式－在锅外安装加热套或锅内 安装蛇行管。 • 加热一般用水蒸汽； • 较高温度（180－260℃）则用耐高温导热油； 对于转筒球磨机式反应器或其它高温反应过程 （例如苯胺固相焙烘磺化制对氨基苯磺酸，料 温200 ℃）或其它反应过程（2－萘磺酸钠碱 熔制萘酚料温280－320 ℃ ） • 直接电加热或火加热
第三章 精细有机合成的工艺学基础
3.2.2 限制反应物和过量反应物 化学反应物不 以化学计量比投料时，以最小化学计量数存在 的反应物叫“限制反应物”，而某种反应物的 量超过“限制反应物”完全反应的理论量，则 该反应物称“过量反应物”
第三章 精细有机合成的工艺学基础
• 3.2.3 过量百分数 过量反应物超过限制反应 物所需理论量部分占所需理论量的百分数叫 “过量百分数”

精细有机合成化学PPT课件

精细有机合成化学PPT课件

置换磺化
Na2SO3 回 流
H2NCH2CH2SO3H
Na2SO4
+ + H2NCH2CH2OH
催 化 剂 ， 高 温CH2 脱水环合
N
H
CH2 NH4HSO3 开环加成磺化
H2NCH2CH2SO3H
NH3
第8页/共52页
硝化和亚硝化 内容： 硝化反应历程、混酸硝化、硫酸介质中的硝化、 有机溶剂-混酸硝化、在乙酐或乙酸中的硝化、 稀硝酸硝化、置换硝化法、亚硝化。 C-硝化---硝基化合物； N-硝化 ---硝胺；O-硝化---硝酸酯
96.5% H2SO4 160 162 OC
SO3H 硝化
HO3S HO3S
NO2 还原
NO2 还原
HO3S HO3S
NH2 NH2
T-3 牛磺酸的制备（三种方法—乙醇胺雾化发、酯化法）
+ + H2NCH2CH2OH
硫酸酯化 H2SO4 减压脱水 H2NCH2CH2OSO3H
H2O
+ + H2NCH2CH2OSO3H
第2页/共52页
T-3 工业上生产三氯乙醛是用氯与乙醇作用：
CH3CH2OH+4Cl2→CCl3CHO+5HCl
T-4 H2C=CHCH3 + HCl + 0.5O2 → H2C=CCH2Cl + H2O
羰基合成
T-5 HCHO + CO + H2O
HOCH2COOH
第3页/共52页
磺化和硫酸化
CH3
200 OC H2SO4 SO3H
CH3 SO3H
磺化
ArH + H2SO4 水解 ArSO3H + H2O

精细有机合成单元反应基础PPT课件

精细有机合成单元反应基础PPT课件
精细有机合成化学
➢有机合成反应理论 ➢磺化、硫酸化反应 ➢硝 化 反 应 ➢烷 基 化 反 应 ➢羟 基 化 反 应
➢还 原 反 应ห้องสมุดไป่ตู้➢卤 化 反 应 ➢酰 化 反 应 ➢氧 化 反 应 ➢酯 化 反 应
1
绪论
一、精细化学品的释义 欧美 产量小、纯度高的化工产品。
日本
具有高附加价值、技术密集型、设备投资少、 多品种、小批量生产的化学品。
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。
10
第1章 绪论／1、精细化工及相关行业的概念
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）。
中国 原则上采用日本对精细化学品的释义。
2
美国克林教授的释义
无差别化学品： 差别化学品：
具有固定熔点或沸点，能以分子式或结构 式表示其结构的
不具备上述条件的
通 用 化 学 品 大量生产的无差别化学品（无机酸、碱、甲醇等）
准通用化学品 较大量生产的差别化学品（塑料、合成纤维等）
精细化学品 专用化学品
第一门类又可分为许多小类。中国的分类暂行规定中，不
包括国家医药管理局管理的药品。
5
三、精细化工的特点
1）除化学合成反应、前后处理外，还常涉及剂型制备和 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 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

3精细有机合成的工艺学基础

3精细有机合成的工艺学基础

HCONH2 111.0 3.37 大
ε μ(D)
极性
k1(相对)
1
9
12200
335000
430
对于从起始反应物变为活化配合物时电 荷密度降低的反应，溶剂极性增加，使反 应速度减慢。

SN2反应
Y + R－X
-
Y
δ-
R
X
δ-
Y－R + X
-
电荷分散 电荷密度降低
例：
*I - + CH I 3
溶剂
溶剂对有机反应的影响 溶液和溶解作用 溶剂和溶质之间的相互作用
库仑力(静电引力)：离子-离子力、离子-偶极力
非专一性力 (普遍） 范德华力(内聚力)：偶极-偶极力、偶极-诱导偶 极力、瞬时偶极-诱导偶极力 专一性力：包括氢键缔合作用、电子对给体－受体作用、溶剂 （特定） 化作用、离子化作用合离解作用等。
3.2.2 溶剂的分类

按化学结构分类
硫酸、熔融氢氧化钠和氢氧化钾、四氯 化钛、三氯化磷合三氯氧磷等。
无机溶剂：水、液氨、液体二氧化硫、氟化氢、浓
有机溶剂：脂烃、环烷烃、芳烃、卤代烃、醇、醚、
酚、醛、酮、羧酸、羧酸酯、硝基物、 胺、腈、酰胺、砜和亚砜、杂环化合物等。

按偶极矩和介电常数分类
（1）偶极矩（μ）：
Y＝
×100％＝85.6％
Y质＝217÷100×100％＝217％
3.1.8 原料消耗定额
每生产一吨产品需要消耗的各种原料的量 （吨或千克）叫做原料消耗定额。
例：
NH 2 NH 2 + H 2S O 4 SO 3 H
质量 纯度 相对分子量
100kg 99％ 93

精细有机合成化学与工艺学1-3章PPT课件讲义

精细有机合成化学与工艺学1-3章PPT课件讲义
构式表示其结构的称为无差别化学品 （2）不具有上述条件的称为差别化学品
▪ 然后再进一步细分：
▪ （1）通用化学品：指大量生产的无差别 化学品。如：有机/无机酸、碱、盐，甲醇 等
▪ （2）准通用化学品：指大量生产的有差 别化学品。如：塑料、合成纤维、橡胶等
▪ （3）精细化学品：指小量生产的无差别 化学品。如：原料医药、原料农药等
联合国经济合作及发展组织将专用化学品分为47类 日本将其分为32类（在1993年）→化学工业统计月报和工业统计表 中国在1986年将其分成11个产品类别（精细化学品） 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 粘合剂 催化剂和各种助剂 化学药品（原料药）和日用化学品 （高分子聚合物中的）功能高分子材料（包括功能膜偏光材料等）
❖ 芳烃生产新技术
❖ 石油萘
❖ 石油蜡
3）天然气 主要成分是甲烷
油型天然气含C2以上烃约5%（体积分数） 煤型天然气含C2以上烃约20%-25%（体积
分数）
生物型天然气含甲烷97%以上。（农村用猪 粪以及腐烂的动植物等所制的沼气）
4）动植物原料
中国绿色能源开发态势分析
利用现代科技发展生物能源，是解 决未来能源问题的一条重要出路。
得到→水煤气、半水煤气和空气煤气。 煤气的主要成分是：氢、CO和CH4 天然气的主要成分是：CH4
❖ 2）石油 ❖ 石油是黄色或黑色粘稠液体。
❖ 其主要成分是：烷烃、环烷烃和少量芳烃
❖ 石油加工的第一步是用常压和减压蒸馏分割 成直馏汽油、煤油、轻柴油、重柴油和润滑 油等馏分，或分割成催化裂化原料油，催化 重整原料油等馏分。
1.3精细化学品的特点

有机合成完整版课件PPT

有机合成完整版课件PPT

中202约1/3/1070%以上是有机化合物。
5

第四节 有机合成
2021/3/10
6
用化学方法人工合成物质
复写自然物质
HO
O O
HO
HO
OH
2021/3/10
7
用化学方法人工合成物质
修饰自然物质
解热镇痛药物——阿司匹林 难溶于水。
修饰
COONa
阿司匹林的钠盐，易溶于水，
CH3CH2Br合成CH3COOCH2CH3
4.有机合成的任务 （1）目标化合物分子碳链骨架的构建 （2）官能团的转化和引入
2021/3/10
13
5、有机合成的设计思路:
6、关键：
设计合成路线，即碳骨架的构建、官能团的引
入和转化 。 2021/3/10
14
【知识复习】
1、有机反应的类型
1）取代反应:甲烷、苯、醇的卤代,苯的硝化、 磺化，醇与活泼金属反应，醇的分子间脱水，酯 化反应，酯的水解反应等。
11
3.有机合成的过程
基础原料
副产物 中间体1
副产物
中间体2
目标化合物
辅助原料
辅助原料
辅助原料
有机合成过程示意图
这种按一定顺序进行的一系列反应就构成了合成路线
2021/3/10
12
【合作探究2】

观察探讨1中基础原料和目标产物的结构发生了 哪些变化？思考有机合成的任务是什么？
②卤代烃水解 水
C2H5Br +NaOH △ C2H5OH + NaBr
③醛/酮加氢
催化剂
CH3CHO +H2 Δ CH3CH2OH
④酯的水解
稀H2SO4

精细有机合成与工艺介绍课件

精细有机合成与工艺介绍课件
演讲人
目录
01. 精细有机合成概述 02. 精细有机合成的基本原理 03. 精细有机合成的工艺流程 04. 精细有机合成的案例分析
精细有机合成的定义
STEP1
STEP2
STEP3
STEP4
精细有机合成是 指通过化学反应 将简单的有机化 合物转化为复杂 的有机化合物的 过程。
精细有机合成的 目标是生产具有 特定结构和性能 的有机化合物， 如药物、农药、 香料等。
反应釜的加热方式：根据 反应条件选择合适的加热 方式，如电加热、蒸汽加
热等。
反应釜的安全措施：设置 安全阀、压力表等安全装 置，以确保反应的安全进
行。
反应温度与压力的控制
反应温度：影 响反应速率和 产物选择性， 需要精确控制
反应压力：影 响反应速率和 产物收率，需 要精确控制
温度和压力的 调整：根据反 应类型和条件 进行优化
品的稳定性和功效。
实际生产案例
案例一：某制 药公司生产抗 肿瘤药物
案例二：某化 工公司生产高 性能有机材料
案例三：某食 品公司生产天 然色素
案例四：某化 妆品公司生产 高端护肤品
案例五：某生 物技术公司生 产生物制药
案例六：某环 保公司生产生 物降解材料
反应釜的选择与设计
反应釜的材质：根据反应 物的性质选择合适的材质， 如不锈钢、搪瓷、玻璃等。
反应釜的容量：根据反应 物的量选择合适的容选择合适的压力，以
保证反应顺利进行。
反应釜的搅拌方式：根据 反应物的性质和反应条件 选择合适的搅拌方式，如 机械搅拌、磁力搅拌等。
精细有机合 成可以提高 产品的质量 和性能，降 低生产成本， 提高企业的 竞争力。
精细有机合 成可以促进 环境保护， 减少污染， 实现可持续 发展。

精细有机合成的理论与技术基础—新型精细有机合成技术(有机合成课件)

精细有机合成的理论与技术基础—新型精细有机合成技术(有机合成课件)

新型精细有机合成技术
微波照射有机合成技术
目
微波定义
录
1
Contents
研究背景及应用
2
精精细细有有机机合合成技成术技术
新型精细有机合成技术
微波照射有机合成技术
• 微波定义：微波（MW）是频 率大约在300MHz~300GHz， 即波长在100cm至1mm范围内
的电磁波。它位于电磁波谱的
红外辐射（光波）和无线电波 之间。
精精细细有有机机合合成技成术技术 2．电解反应的全过程
新型精细有机合成技术
电解反应是由电化学过程、物理过程和化学过程等许 多步骤组成的。例如，图2-13是丙烯腈电解加氢二聚制己 二腈的全过程。 （1）底物S（CH2= CHCN）在电解液中通过扩散和泳动 到达阴极表面； （2）在阴极表面发生吸附形成S吸；
精精细细有有机机合合成技成术技术
新型精细有机合成技术
相转移催化的应用
Contents
目
录
1
2
3
卤代烷的制备 腈的制备 酯的制备
精精细细有有机机合合成技成术技术
新型精细有机合成技术
相转移催化的应用
• 相转移催化剂的应用范围很广。从理论上讲，凡是能与 相转移催化剂形成可溶于有机相的离子对的各类化合物， 均可用相转移催化方法进行反应。相转移催化目前已成 功地应用于催化卤化、烷化、酰化、羧基化、酯化、醚 化、氰基化、缩合、加成、氧化、还原等多种反应。
精精细细有有机机合合成技成术技术
（4）吸附法
新型精细有机合成技术
吸附法，即将酶吸附在某一适当的固体吸附剂（载
体）上。此法的优点是制备简单，缺点是吸附量小，载
体中酶的浓度低，酶与载体的结合强度低，容易脱落。

精细有机合成化学及工艺学_图文

精细有机合成化学及工艺学_图文

丙烯氰的电解： 电解反应全过程：
电极界面（双电层）的结构
1.电荷转移层（接触吸附层） 2.扩散双电层（静吸附层）
3.扩散层
电解有机合成特有的主要影响因素：
1.电极电势
2.槽电压
3.电解质
4.溶剂
5.隔膜
6.电极材料
间接电解有机合成：
第4章 卤化
1.概述
卤化：从广义上讲，向有机化合物分子中碳原子上引入卤原子的反应。 类型：取代卤化，加成卤化和置换卤化 用于取代和加成的卤化剂有：卤素，卤素的酸和氧化剂及其他卤化剂 HCl+NaOCl HCl+NaClO3 SO2Cl2 HOCl COCl2 SCl2 ICl 用于置换其他取代基的卤化剂有：HF KF NaF SbF5 HCl NaBr
表4-1 苯在氯化、磺化和硝化反应中k1/k2的比较
反应类型 氯化
磺化
硝化
k1/k2
8.5
103～104
105～107
表4-2 氯苯含量对k1/k2的影响
氯苯含量，％
1
k1/k2
842
73.5 约1
氯化液中氯苯浓度与反应液中苯浓度的关系式：
CB＝
CAK－CA 1－K
氯化液中氯苯浓度的极大值：
K
CB,max＝ K 1－K
（3）当两个取代基属于不同类型并处于间位时，其 定位作用就是不一致的，这时新取代基进入第一类定 位基的邻位或对位。
（4）当两个取代基属于同一类型并处于邻位或对位 ，则新取代基进入的位置决定于定位能力较强的取代 基。
4.萘环的定位规律
萘环的α 位通常比β 位活波，亲电试剂一般比较容易进入萘环的
α位。
（2）亲电试剂的性质，也包括极性效应和空间效应。

精细化工工艺学基础培训教程(ppt 72页)

精细化工工艺学基础培训教程(ppt 72页)
27
3.3 精细有机合成中的溶剂效应 → 3.3.4 溶剂静电效应对反应速度的影响→（2）溶剂对亲核取代反 应的影响
（2）溶剂对亲核取代反应的影响 该规则对许多偶极型过渡态反应，如亲核取代反
应、β-消除反应、不饱和体系的亲电加成和亲电取 代反应可以用来预测其溶剂效应。
28
3.3 精细有机合成中的溶剂效应 → 3.3.4 溶剂静电效应对反应速度的影响→（2）溶剂对亲核取代反 应的影响
（溶剂化的独立离子）
离子体
使离子原离子化成离子对的决定因素，是溶剂必 须具有强的EPD性质或EPA性质。而由离子对离解成 独立离子，则溶剂必须具有高的介电常数。因此所用 的溶剂既是离子化溶剂，又是离解性溶剂。
21
3.3 精细有机合成中的溶剂效应 → 3.3.3离子化作用和离解作用→（5）离解性溶剂和离子化溶剂
次
课 3.3.2 溶剂的分类 3.3.3 离子化作用和离解作用 3.3.4 溶剂静电效应对反应速度的影响 3.3.5 专一性溶剂化作用对SN反应速度的影响 3.3.6 有机反应中溶剂的使用和选择
2
3.3 精细有机合成中的溶剂效应 → 3.3.3离子化作用和离解作用→ （1）离子原和离子体
3.3.3 离子化作用和离解作用 （1）离子原和离子体
溶剂化的离子对
溶剂化的正离子 溶剂化的负离子
溶剂化 （缔合离子）
（溶剂化的独立离子）
离子体
6
3.3 精细有机合成中的溶剂效应 → 3.3.3离子化作用和离解作用→ （2）离子化过程和离解过程
在溶剂中离子对和独立离子之间，处于平衡状态。 溶剂的性质不仅影响溶液中离子对和独立离子的比 例，而且影响离子(正离子或负离子)的反应活性。
用三苯基氯甲烷离子原作溶质，可以鉴别各种溶 剂的离子化能力和离解能力。如在SO2溶剂中：

《有机合成》精品ppt人教

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4）还原反应
有机物加氢或去氧的反应，如：烯烃、炔烃、苯、
醛等与氢气的加成反应。
11
5）消去反应
有机化合物在一定条件下，从一个分子中脱去一个小分 子(如HX、H2O),而形成不饱和化合物的反应。如卤代烃、 乙醇。
6）酯化反应
醇和含氧酸起作用，生成酯和水的反应叫做酯化反应。
7）水解反应
①酯的水解反应：酯与水发生作用生成相应的醇 和羧酸(或羧酸盐)的反应。 ②卤代烃在NaOH的水溶液中水解。
【例1】以BrCH2-CH=CH-CH2Br为原料合成药物 CH3OOC-CH=CH-COOCH3的路线为：
BrCH2-CH=CH-CH2BrA HOCH2-CH=CH-CH B
HOCH2-CHCl-CH2-CH2OCH HOOC-CHCl-CH2-CO D
HOOC-CH=CH-COEOHCH3OOC-CH=CH-CO
Br2
OH-
CH3C-CH2 [O]
CH3C-COOH CH2=C-COOH 浓H2SO4
53
练习5：已知：CH2=CH-CH=CH2+CH2=CH2
CH3CH=CH2
Cl2 500 ℃
CH2CH=CH2
Cl
COOH
以丙烯、异戊二烯为原料合成
CH3
CH3CH=CH2
Cl2 500 ℃
CH2CH=CH2 CH2=C-CH=CH2
CH3CH2OH
C6H5—OH CH3CHO CH3COOH CH3COOC2H5
(1)与钠反应 (2)取代反应 (3)消去反应 (4)分子间脱水(5)氧化 反应 (6)酯化反应
(1)有弱酸性 (2)取代反应 (3)显色反应 (4)缩聚反应
(1)氧化反应 (2)还原反应 (1)具有酸性 (2)酯化反应
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nRA,in]×100%
总转化率
＝[(nS A,in
-
n )/ S A,out
nSA,in]×100%
R：反应器； S：全过程
例题：P.42. 。
产物
精细有机合成的工艺学基础
化学计量学
例题： （P.42. ）
C6H6, 60
C6H6, 100
反应器
分离器
产物
每100mol苯用 40mol氯（为减少 二氯苯的生成量）
第3章 精细有机合成的工艺学基础
精细有机合成的工艺学基础
一、概述
对一具体产品，工艺学上要解决的问 题主要包括：合成路线的确定、原料预处 理方法、反应方式及反应条件的选择、产 物后处理方法、工艺流程的组织等。这些 问题既要从技术角度考虑，又要从经济角 度考虑，还要从对环境的影响（污染物、 付产物的处理与排放）上考虑。应使得最 终产品高质量、高收率、成本最低。
精细有机合成的工艺学基础
化学计量学
9、单程转化率和总转化率 某些反应过程，反应物一次经过反应器后的转化
率并不高，有时很低。因此有时需将主反应物从产 物中分离后循环使用，有时甚至是多次循环使用。 故有单程转化率和总转化率之分。如
循环A
反应物A
反应器
分离器
单程转化率＝[(nRA,in-
n )/ R A,out
化学计量比 1
2
投料摩尔数 5.00
10.70
限制反应物 过量反应物
ClC6H3(NO2)2 ＋ 2H2O
∴ ne = 10.70, nt =10.0 ,过量%= (10.7-10)/10=7%
或按照书上(P.40.)的计算方法。(书上的投料化学计量数指将反应物均折算 成1:1的比例)。
精细有机合成的工艺学基础
化学计量学
4、转化率：通常以X表示。
某反应物A反应掉的量(nA,R)占反应器输入量(nA,in)的百分数。
原料
反应器
产物
A
P
XA＝（ / nA,R nA,in ）×100％ ＝ 100％ ×(nA,in— )/ nA,out nA,in
式中， nA,out －从反应器输出的A量。 注意：一个化学反应，用不同反应物作基准所得转化率不同。
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化学计量学
5、选择性： （以S表示）
某一反应物转变成目的产物理论消耗的摩尔数占该反应 物在反应中实际消耗掉的总摩尔数的百分数。对反应：
原料 A
反应器
产物 P
反应： aA
pP
S ＝ 100％ × （ np (a/p) / ( — nA,in n ) A,out
式中， np －生成目的产物的摩尔数。
精细有机合成的工艺学基础 概述
精细有机合成反应过程主要特点有：产品种类多、原料多、 反应种类多（各种单元反应）、反应形式多（均相：气相、液 相，非均相：气－液、气－固、液－固等，光有机合成、电解 有机合成、酶催化等）、催化剂多（Cat.有固相、液相、气相， 还有光、热引发等）。
原料、产物、催化剂之间纵横交错。如同一种产品可以用不 同的原料、不同的催化剂、或不同的反应形式得到。例如，苯 酐的合成，既可以用萘、也可以用邻二甲苯作原料，既可以用 固定床、也可以用流化床反应器反应得到。再如苯酚的合成， 工业上可以采用的路线有5条：如苯磺化碱熔法、氯苯催化水解 法、异丙苯氧化法、甲苯氧化法等。
（2）对反应物料提供良好的传热条件，便于热效应 的移除或供给，以利于反应系统的温度控制。
（3）在反应的温度、压力、和介质条件下，具有良 好的机械强度和耐腐蚀性能。
E tO 2C
RCHO
R
O
E tO 2C
O R4
CO2R2 R1
RNH2
EWG
R2O2C EWG
R1
EWG
EWG
R4OC R3
R2OC N R
R1
O
O
R1
R3
O R3
CN CN
R4 O
R2O2C
O R4
HCHO
R1
O
R3 O
O
R1 R3O2C CO2R4
HCHO EtO2C
R N
RHN2 EtO2C NC CN
Y= S.X
(3-5)
精细有机合成的工艺学基础
化学计量学
7、质量收率： （以Y质表示）
目的产物的质量占某一输入反应物质量的百分数。
Y质=(所得目的产物的质量 / 某输入反应物的质量)×100%
例题，P.42.上部。 8、原料消耗定额：
生产一吨产品需要消耗的原料量。 （ 对主要反应物来说，实际上是质量收率的倒数）
精细有机合成过程的复杂性，给工艺路线选择带来很大困难。
EtO2C
R2 N
RN
R1
O
H
R2
N
R N R3 R1
O H
O
R N R2 R1
H
CO2Et CO2EtH2NR1 CH2(EWG)2
H
CO2Et
R NHR1
R
R CH(EWG)2
O
O
R
R1
EWG
O
O
R GWE EWG
EtO2C
R1 N
R GWE EWG
精细有机合成的工艺学基础
化学计量学
6、理论收率 (以Y表示 )
指某一反应物转变成目的产物的摩尔数占输入的该反应 物摩尔数的百分数。对反应：
反应： aA
pP
Yp＝ 100％ × （ np (a/p) / nA,in
式中， np －生成目的产物的摩尔数。
转化率、选择性、理论收率三者之间的关系：y = 例题见P.41. 。
C6H6, 61 C6H5Cl, 38
C6H6, 1 C6H5Cl, 38
C6H5Cl2, 1
C6H5Cl2, 1
苯的单程转化率＝[(100-61)/ 100]×100% =39.00% 苯的总转化率 ＝[(100-61)/ (100-60)]×100% =97.50% 生成氯苯的选择性＝[(38×1/1)/ (100-61)]×100% =97.44%
生成氯苯的总收率＝[(38×1/1)/ (100-60)]×100% =95.00%
或
97.50%× 97.44% = 95.00%
3.3化学反应器
3.3.1概述 化学反应器(chemical reactor)：反应原料在其中进行 化学反应，生成目的产物的设备。
化学反应器应满足的条件：
（1）对反应物料提供良好的传质条件，便于控制反 应系统的浓度分布，以利于目的反应的顺利进行。
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化学计量学
3、过量百分数 ：
过量反应物超过限制反应物所需理论量部分占所需理论量的百分数叫过量百 分数。即
过量百分数 = 100 %×（ne—nt）/nt 式中，ne -过量反应物的摩尔数，nt -与限制反应物完全反应所消耗的摩尔数。 例：氯苯的二硝化
ClC6H5 + 2HNO3