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主要内容:3.1概述3.2化学计量学3.3精细有机合成中的溶剂效应(部分)3.4相转移催化3.5均相配位催化3.6气-固相接触催化3.7光有机合成3.8电解有机合成3.1概述合成路线是指选用什么原料,经由哪几步单元反应来制备目的产物。工艺路线是指原料预处理和产物的后处理应采用哪些化工过程,什么设备和什么生产流程。合成技术主要指非均相接触催化、相转移催化、均相络合催化、光有机合成、及酶催化等。完成反应的方法是指间歇操作和连续操作的选择,反应器的选择和设计。即对一具体产品,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、副产物的处理与排放)上考虑。应使得最终产品高质量、高收率、成本最低。精细有机合成反应过程主要特点: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(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。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。3精细有机合成的工艺学基础→3.1概述工艺(技术)路线选择的主要原则(2)技术先进可靠。考虑目前生产合理的现实意义与持续生产的长远意义。技术先进包括能使用廉价可靠的原料、先进的反应装置、高效的催化剂、设备少、流程短、能耗低、污染物少、以及管理方便、操作安全等。(3)产品合格化和综合利用。符合产品标准(国家、行业、企业)。(4)环境保护:切实可行。(5)特殊材料及设备:来源有保障或有代用品。(6)消耗指标:主要原材料消耗指标、热、能耗指标低。技术路线选择的合适与否,最终表现在消耗指标上。3精细有机合成的工艺学基础→3.1概述3.2化学计量学(9个基本概念)3.2.2限制反应物和过量反应物3.2.3过量百分数例:3.2.4转化率3.2.5选择性因此,S反映的是:参加反应的A有百分之几转化成了目的产物P。例:S<100﹪,说明什么?S=100﹪=1,又说明什么?3.2.6理论收率(Yp)例:理论收率一般用于计算某一步反应的收率。但在工业生产中,还需要计算反应过程的总收率。总收率(Y总)3.2.7质量收率例:3.2.8原料消耗定额3.2.9单程转化率和总转化率,——反应物A输入和输出反应器的物质的量,——反应物A输入和输出全过程的物质的量例:60mol3.3精细有机合成中的溶剂效应3.3.1概述(2)溶液和溶解作用溶液:溶质溶解于溶剂而形成的均态混合物体系。主要的经验规则是“相似相溶”。但也有例外。影响溶解作用的主要因素:分子间引力的相互作用。即相同分子间引力与不同分子间引力的相互关系。由分子的极性所引起的缔合程度。溶剂化作用。溶剂和溶质的分子量。溶剂活性基团的种类和数目。(3)溶剂和溶质之间的相互作用力大量溶剂和少量溶质分子之间的相互作用力可分为三大类:库仑力:即静电吸引力,它包括:离子-离子力和离子-偶极力。范德华(VanderWaals)力:亦称“内聚力”。它包括偶极-偶极力(即定向力或取向力)、偶极-诱导偶极力(诱导力)和瞬时偶极-诱导偶极力(色散力)。专一性力:它包括氢键缔合作用、电子对给体/电子对受体相互作用(电荷转移力)、溶剂化作用、离子化作用、离解作用和憎溶剂相互作用等。前两类力(库仑力和范德华力)是普遍存在的非专一性力。第三类分子间力是只有在一定分子结构之间才能发生的、有一定方向的专一性力。3.3.2溶剂的分类根据目的不同有多种方案,各有一定的用途。(1)按化学结构分类:分为无机溶剂和有机溶剂。有机溶剂:非常多。如脂烃、环烷烃、芳烃、卤代烃、醇、酚、醚、醛、酮、羧酸及其酯、胺、腈、酰胺、亚砜、砜、硝基化合物、杂环化合物、季铵盐等。在反应条件下(主要T、P)能成为液态的物质或混合物都可以用作溶剂。(2)按偶极矩μ和介电常数ε分类偶极矩偶极矩的计量单位:法定计量单位:库仑.米(C.m)。常用单位:Debye(德拜,D)。1D=3.33564×10-30C.m。对有机溶剂,μ=0~5.5D在电中性分子中由于电荷不对称而产生的偶极矩叫永久偶极矩。如氯苯、酰胺等。分子中具有永久偶极矩的叫“极性”溶剂,分子中没有永久偶极矩就叫“非极性”溶剂。诱导偶极:没有永久偶极矩的溶剂分子在外电场的作用下会分离出电荷而产生诱导偶极。没有永久偶