精细化学品合成技术省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

精细化学品合成精细化学品合成 Fine Chemicals Synthesis第1页参考书籍参考书籍1.唐培堃主编唐培堃主编.精细有机合成化学及工艺学精细有机合成化学及工艺学(第二版）第二版）.天天津大学出版社，津大学出版社，2.唐培堃编唐培堃编.精细有机合成化学与工艺学学习指导精细有机合成化学与工艺学学习指导.化学工化学工业出版社，业出版社，3.张友兰主编张友兰主编.有机精细化学品合成及应用试验有机精细化学品合成及应用试验.化学工业化学工业出版社，出版社，4.姚蒙正主编姚蒙正主编.精细化工产品合成原理精细化工产品合成原理，中国石化出版社，中国石化出版社，5.钱旭红主编钱旭红主编.工业精细有机合成原理工业精细有机合成原理.化学工业出版社，化学工业出版社，第2页6.6.The The ULLMANNsULLMANNs（乌乌乌乌尔尔尔尔曼曼曼曼）Encyclopedia Encyclopedia of of Industrial ChemistryIndustrial Chemistry7.7.PETER PETER J.J.DUNN,DUNN,Sustainable Sustainable Catalysis,Catalysis,_Challenges _Challenges and and Practices Practices for for the the Pharmaceutical Pharmaceutical and and Fine Fine Chemical Chemical IndustriesIndustries,John John Wiley Wiley&Sons,Sons,IncInc8.8.Peter Peter Pollak,Pollak,Fine Fine ChemicalsChemicals,2rd,2rd,John John Wiley Wiley&Sons,Inc.Sons,Inc.第3页精细化学品定义、分类与特点精细化学品定义凡能促进或赋予一个（类）产品以特定功效或本身凡能促进或赋予一个（类）产品以特定功效或本身拥有拥有特定功效特定功效小批量小批量制造和应用、制造和应用、技术密集度高技术密集度高、附加值高附加值高、纯度高纯度高化学品。化学品。精细化学品分类 农药、染料、涂料（含油漆、油墨）、颜料、试剂和高农药、染料、涂料（含油漆、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、化工系统生产化学药品（原料药）和化剂和各种助剂、化工系统生产化学药品（原料药）和日用化学品、功效高分子材料。（日用化学品、功效高分子材料。（11类）类）精细化工产精细化工产品分类暂行要求品分类暂行要求，1986年年3月月6日日 第4页精细化工产品定义精细化工产品定义l欧美定义：欧美定义：精细化学品：产量小、品种多、组成明确、有精细化学品：产量小、品种多、组成明确、有精细化学品：产量小、品种多、组成明确、有精细化学品：产量小、品种多、组成明确、有较高附加值化学品。较高附加值化学品。较高附加值化学品。较高附加值化学品。专用化学品：以及产量小、品种多、经过复配专用化学品：以及产量小、品种多、经过复配专用化学品：以及产量小、品种多、经过复配专用化学品：以及产量小、品种多、经过复配加工、含有专门功效、需依据其使用效果进行加工、含有专门功效、需依据其使用效果进行加工、含有专门功效、需依据其使用效果进行加工、含有专门功效、需依据其使用效果进行调整产品性能高附加值化学品。调整产品性能高附加值化学品。调整产品性能高附加值化学品。调整产品性能高附加值化学品。l中国、日本定义：中国、日本定义：精细化学品及专用化学品统称精细化工产品。精细化学品及专用化学品统称精细化工产品。精细化学品及专用化学品统称精细化工产品。精细化学品及专用化学品统称精细化工产品。5第5页1111个精细化工大类个精细化工大类 农药、染料、涂料农药、染料、涂料(包含油漆和油墨包含油漆和油墨)、颜料、试剂和高纯物、信息用化学品颜料、试剂和高纯物、信息用化学品(包含感光材料和磁性统计材料包含感光材料和磁性统计材料)、食品、食品和饲料添加剂、粘合剂、催化剂和各种和饲料添加剂、粘合剂、催化剂和各种助剂、化学药品和日用化学品、功效高助剂、化学药品和日用化学品、功效高分子材料。分子材料。6第6页助剂：助剂：1919个门类个门类 印染助剂、塑料助剂、橡胶助剂、水处理化印染助剂、塑料助剂、橡胶助剂、水处理化学品、纤维抽丝用油剂、有机抽提剂、高分学品、纤维抽丝用油剂、有机抽提剂、高分子聚合物添加剂、表面活性剂、皮革化学品、子聚合物添加剂、表面活性剂、皮革化学品、农药用助剂、油田化学品、混凝土外加剂、农药用助剂、油田化学品、混凝土外加剂、机械和治金用助剂、油品添加剂、炭黑、吸机械和治金用助剂、油品添加剂、炭黑、吸附剂、电子用化学品、造纸用化学品、其它附剂、电子用化学品、造纸用化学品、其它助剂助剂7第7页新领域精细化工产品新领域精细化工产品 表面活性剂、水处理化学品、造纸化学表面活性剂、水处理化学品、造纸化学品、皮革化学品、油田化学品、胶粘剂、品、皮革化学品、油田化学品、胶粘剂、生物化工产品、电子化学品、纤维素衍生物化工产品、电子化学品、纤维素衍生物、聚丙烯酰胺、丙烯酸及其酯、气生物、聚丙烯酰胺、丙烯酸及其酯、气雾剂、饲料添加剂、食品添加剂雾剂、饲料添加剂、食品添加剂8第8页精细化工特点 精细化工精细化工即精细化学工业，是生产即精细化学工业，是生产精细化学品精细化学品工业。工业。包括到剂型制备和商品化技术密集度高包括到剂型制备和商品化技术密集度高品种多，生产规模小，多为间歇操作液相反应，常采品种多，生产规模小，多为间歇操作液相反应，常采取多品种综合生产流程或单元反应流程取多品种综合生产流程或单元反应流程附加价值和经济效益高附加价值和经济效益高产品质量要求高，知识密集度高；产品更新换代快、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、费用高寿命短；研究开发难度大、费用高技术密集度高技术密集度高商品性强，市场竞争激烈，应用技术和技术服务主要商品性强，市场竞争激烈，应用技术和技术服务主要第9页精细化工产品与专用化学品精细化工产品与专用化学品专用化学品特征专用化学品特征:产品组成上存在超分子体系（复配问题）产品组成上存在超分子体系（复配问题）产品组成上存在超分子体系（复配问题）产品组成上存在超分子体系（复配问题）性能上性能上性能上性能上1+1 21+1 2 （增效问题）（增效问题）（增效问题）（增效问题）高附加值高附加值高附加值高附加值专业技术服务体系，引领应用行业发展专业技术服务体系，引领应用行业发展专业技术服务体系，引领应用行业发展专业技术服务体系，引领应用行业发展10第10页精细化工产品特点精细化工产品特点l小批量小批量l多品种多品种l复配增效复配增效l更新换代快更新换代快l功效性强功效性强l附加值高附加值高l强调售后服务强调售后服务11第11页精细化工行业特点精细化工行业特点l是化学工业深度加工、技术密集型行业是化学工业深度加工、技术密集型行业l对国民经济、国防建设、人们生活影响巨大对国民经济、国防建设、人们生活影响巨大l研发要求高、技术含量高、生产过程复杂研发要求高、技术含量高、生产过程复杂l售后服务、个性化服务要求高售后服务、个性化服务要求高12第12页精细化工在国民经济中主要作用精细化工在国民经济中主要作用精细化工发展趋势精细化工发展趋势直接用作最终产品或其主要成份直接用作最终产品或其主要成份增加或赋予各种材料以特征增加或赋予各种材料以特征增加和保障农、林、牧、渔业丰产丰收增加和保障农、林、牧、渔业丰产丰收丰富人民生活丰富人民生活促进其它行业技术进步促进其它行业技术进步高经济效益高经济效益精细化率精细化率精细化工产品总值精细化工产品总值全部化工产品总值全部化工产品总值第13页投资效率、附加值、成本、利润投资效率（）（附加价值固定资产）投资效率（）（附加价值固定资产）100%附加值附加值：是指在产值中扣除原辅料、税金、设备和厂房是指在产值中扣除原辅料、税金、设备和厂房折旧费后剩下价值。它包含利润、工人劳动、动力消耗折旧费后剩下价值。它包含利润、工人劳动、动力消耗以及技术开发等费用。以及技术开发等费用。成本：成本：原料成本、设备折旧费、工人劳动、动力消耗以原料成本、设备折旧费、工人劳动、动力消耗以及技术开发费等。及技术开发费等。利润利润（20%以上为高利润）以上为高利润）第14页PaulAshall,Characteristics of fine versus bulk chemicalscharacteristicFine chemicale.g.ibuprofenBulk chemicale.g sulphuric acidscalesmalllargeprice22$/kg0.08$/kgProcesstypebatchcontinuoussynthesisMulti-stepFewsteps第15页PaulAshall,Rawmaterialconsumption(kg/kg)highlowEnergyconsumption(kJ/kg)highlowusesspecificdiverseValueaddedhighlowMolecularcomplexityhighlowCharacteristics of fine versus bulk Chemicals(cont)第16页基本原料基本原料基本原料基本原料大宗化学品大宗化学品大宗化学品大宗化学品精细化学品精细化学品精细化学品精细化学品附加值附加值加工深度、应用功效化加工深度、应用功效化5-100+5-100+1.5-51.5-5国民经济国民经济国民经济国民经济社会发展社会发展社会发展社会发展国防建设国防建设国防建设国防建设1 1争夺主要争夺主要争夺主要争夺主要制高点制高点制高点制高点产品分类：产品分类：按功效化程度分类按功效化程度分类17第17页发展原料工业发展原料工业重视基础产品重视基础产品加强应用研究加强应用研究优化复配技术优化复配技术重视剂型改造重视剂型改造开拓新兴领域开拓新兴领域精细化工发展趋势精细化工发展趋势第18页精细化工发展重点及动向精细化工发展重点及动向 n精细化工发展战略目标是高科技领域开发研究精细化工发展战略目标是高科技领域开发研究 世世界界各各国国现现在在都都在在大大力力发发展展精精细细化化工工，已已使使整整个个化化学学工工业业向高精尖方向取得了长足进步。向高精尖方向取得了长足进步。相相关关新新科科技技领领域域包包含含：各各类类新新型型化化工工材材料料（功功效效高高分分子子材材料料、复复合合材材料料）、新新能能源源、电电子子信信息息技技术术、生生物物技技术术（包包含含发发酵酵技技术术、生生物物酶酶技技术术、细细胞胞融融合合技技术术、基基因因重重组组技技术术等等）、航空航天技术和海洋开发技术等。航空航天技术和海洋开发技术等。第19页中国中国中国中国日本日本日本日本德国德国德国德国美国美国美国美国 19951995 精细化工占化工产品百分比精细化工占化工产品百分比精细化工占化工产品百分比精细化工占化工产品百分比(%):(%):国家国家国家国家化工发展水平主要标志化工发展水平主要标志化工发展水平主要标志化工发展水平主要标志精细化工是全球化学工业发展大趋势精细化工是全球化学工业发展大趋势精细化工是全球化学工业发展大趋势精细化工是全球化学工业发展大趋势国家中长久科学和技术发展规划纲要国家中长久科学和技术发展规划纲要国家中长久科学和技术发展规划纲要国家中长久科学和技术发展规划纲要 重点领域及优先主题重点领域及优先主题重点领域及优先主题重点领域及优先主题:重点发展重点发展重点发展重点发展精细化工精细化工精细化工精细化工l科学前沿：科学前沿：科学前沿：科学前沿：新物质创造与转化新物质创造与转化新物质创造与转化新物质创造与转化化学过程化学过程化学过程化学过程20第20页n优先发展关键技术（优先发展关键技术（1）p精细有机合成关键技术精细有机合成关键技术 设设计计和和开开发发出出若若干干含含有有高高活活性性、高高选选择择性性、立立体体定定向向、稳稳定定性性好好、寿寿命命长长高高效效催催化化剂剂和和对对应应催催化化技技术术，以以满满足足精精细细化化工发展国内外市场需要。工发展国内外市场需要。重重点点是是开开发发膜膜催催化化剂剂、稀稀土土络络合合催催化化剂剂、沸沸石石择择型型催催化化剂剂、固固体体超超强强酸酸催催化化剂剂等等，以以及及相相转转移移催催化化技技术术、立立体体定定向向合合成技术、固定化酶发酵技术等特种技术。成技术、固定化酶发酵技术等特种技术。精细化工发展重点及动向精细化工发展重点及动向 第21页n优先发展关键技术（优先发展关键技术（1）p新催化技术（精细有机合成）新催化技术（精细有机合成）设设计计和和开开发发出出若若干干含含有有高高活活性性、高高选选择择性性、立立体体定定向向、稳稳定定性性好好、寿寿命命长长高高效效催催化化剂剂和和对对应应催催化化技技术术，以以满满足足精精细细化化工发展国内外市场需要。工发展国内外市场需要。重重点点是是开开发发膜膜催催化化剂剂、稀稀土土络络合合催催化化剂剂、沸沸石石择择型型催催化化剂剂、固固体体超超强强酸酸催催化化剂剂等等，以以及及相相转转移移催催化化技技术术、立立体体定定向向合合成技术、固定化酶发酵技术等特种技术。成技术、固定化酶发酵技术等特种技术。精细化工发展重点及动向精细化工发展重点及动向 第22页n优先发展关键技术（优先发展关键技术（2）p新分离技术新分离技术 开开发发工工业业规规模模多多组组分分分分离离，尤尤其其是是不不稳稳定定化化合合物物及及功功效效性性物物质质高效精密分离技术研究，对精细化工产品开发与生产至关主要。高效精密分离技术研究，对精细化工产品开发与生产至关主要。重重点点开开发发超超临临界界萃萃取取分分离离技技术术，研研究究用用超超临临界界萃萃取取分分离离技技术术制制取取出出口口创创汇汇率率极极高高天天然然植植物物提提取取物物（如如天天然然色色素素、天天然然香香油油、中中草草药药有有效效成成份份等等），而而且且深深入入应应用用于于精精细细化化工工、食食品品、香香料料、医药以及石油深度加工等领域。医药以及石油深度加工等领域。精细化工发展重点及动向精细化工发展重点及动向 第23页n优先发展关键技术（优先发展关键技术（3）p增效复配技术增效复配技术 发发达达国国家家化化工工产产品品数数量量与与商商品品数数量量之之比比为为 1:20，我我国国当当前前仅仅为为 1:1.5，不不但但品品种种数数量量少少，而而且且质质量量差差。关关键键原原因因之之一一是是增效复配技术落后。增效复配技术落后。需需要要加加强强这这方方面面应应用用基基础础研研究究及及应应用用技技术术研研究究，如如专专门门研研究究表表面面活活性性剂剂分分离离方方法法、洗洗涤涤作作用用、表表面面改改性性、微微胶胶囊囊化化、薄薄膜膜化化及及超超微微粒粒化化技技术术等等。因因为为应应用用对对象象特特殊殊性性，极极难难采采取取单单一一化化合合物物来来满满足足用用户户要要求求，配配方方以以及及复复配配技技术术研研究究就就成成为为产产品好坏决定性原因。品好坏决定性原因。精细化工发展重点及动向精细化工发展重点及动向 第24页产量出口量世界第一位：产量出口量世界第一位：染料、颜料染料、颜料产量出口量世界第二位：产量出口量世界第二位：农药、涂料农药、涂料第25页我国精细化工存在主要问题我国精细化工存在主要问题自主知识产权少自主知识产权少技术含量低技术含量低精细化工研究前沿精细化工研究前沿 分子功效强化分子功效强化 技术过程生态经济性技术过程生态经济性26第26页新技术领域功效拓展新技术领域功效拓展生物技术：生物技术：生物精细化学品生物精细化学品信息技术：信息技术：信息精细化学品信息精细化学品材料技术：材料技术：精细化工新材料精细化工新材料能源技术：能源技术：光电转换材料与器件光电转换材料与器件航天技术：航天技术：航天精细化学品航天精细化学品海洋技术：海洋技术：海洋精细化学品海洋精细化学品27第27页能源：染料敏化太阳能电池能源：染料敏化太阳能电池阳极：阳极：阳极：阳极：染料敏化半导体薄膜染料敏化半导体薄膜染料敏化半导体薄膜染料敏化半导体薄膜 TiOTiO2 2:520um,14mg/cm:520um,14mg/cm2 2阴极：阴极：阴极：阴极：镀铂导电玻璃镀铂导电玻璃镀铂导电玻璃镀铂导电玻璃电解质：电解质：电解质：电解质：I I3-3-/I/I-导电玻璃：导电玻璃：导电玻璃：导电玻璃：810810 28第28页信息精细化学品：数码喷墨墨水信息精细化学品：数码喷墨墨水数码喷墨应用领域数码喷墨应用领域数码喷墨应用领域数码喷墨应用领域 广告业广告业广告业广告业 展览业展览业展览业展览业 彩色摄影业彩色摄影业彩色摄影业彩色摄影业 印刷制板业印刷制板业印刷制板业印刷制板业 纺织印花业纺织印花业纺织印花业纺织印花业 陶艺业陶艺业陶艺业陶艺业 电路与半导体制造业电路与半导体制造业电路与半导体制造业电路与半导体制造业 生物芯片制造生物芯片制造生物芯片制造生物芯片制造29第29页生物分子荧光探针应用生物分子荧光探针应用l生物芯片生物芯片 DNADNA芯片芯片芯片芯片 蛋白质芯片蛋白质芯片蛋白质芯片蛋白质芯片lDNA序列分析序列分析l荧光免疫分析荧光免疫分析l细胞染色细胞染色l细胞内小分子细胞内小分子(离子离子)探测探测生命科学研究生命科学研究 医学诊疗医学诊疗30第30页OLED：有机平板显示新星：有机平板显示新星 省电、省电、高亮度、高亮度、柔性、体积小等优势柔性、体积小等优势31第31页精细化工生态经济性问题精细化工生态经济性问题采取无毒无害原料；采取无毒无害原料；采取无毒无害原料；采取无毒无害原料；在无毒无害条件下反应；在无毒无害条件下反应；在无毒无害条件下反应；在无毒无害条件下反应；含有含有含有含有“原子经济性原子经济性原子经济性原子经济性”，即零排放；，即零排放；，即零排放；，即零排放；产品环境友好；产品环境友好；产品环境友好；产品环境友好；满足满足满足满足“物美价廉物美价廉物美价廉物美价廉”传统标准传统标准传统标准传统标准.32第32页原子经济性原子经济性 (Atom Economy)l1991年年Stanford大学大学M.M.Trost教授提出教授提出l原子利用率原子利用率=被利用原子式量被利用原子式量/反应中所使用反应中所使用全部反应物分子式量全部反应物分子式量 100%33第33页仿生催化氧化对甲酚绿色合成对羟基苯甲醛仿生催化氧化对甲酚绿色合成对羟基苯甲醛对甲酚对甲酚对甲酚对甲酚金属卟啉金属卟啉金属卟啉金属卟啉,20ppm,20ppm,20ppm,20ppm7070、0.4MPa0.4MPa下反应下反应下反应下反应5h5h对羟基苯甲醛对羟基苯甲醛对羟基苯甲醛对羟基苯甲醛转化率转化率转化率转化率69.8%69.8%69.8%69.8%选择性选择性选择性选择性86.6%86.6%86.6%86.6%佘远斌等，中国创造专利，申请号：佘远斌等，中国创造专利，申请号：佘远斌等，中国创造专利，申请号：佘远斌等，中国创造专利，申请号：10243127.510243127.510243127.510243127.5医药医药医药医药香水香水香水香水杜鹃素杜鹃素杜鹃素杜鹃素重点突破：催化剂结构与性能关系重点突破：催化剂结构与性能关系重点突破：催化剂结构与性能关系重点突破：催化剂结构与性能关系34第34页精细化学品开发步骤图示精细化学品开发步骤图示第35页精细化工科学创新内涵精细化工科学创新内涵化学和化工融合，理论和应用结合化学和化工融合，理论和应用结合化学和化工融合，理论和应用结合化学和化工融合，理论和应用结合在在在在设计理论设计理论设计理论设计理论和和和和实现方法实现方法实现方法实现方法源头创新源头创新源头创新源头创新分子设计分子设计分子设计分子设计方法方法创新创新清洁清洁清洁清洁制造制造制造制造功效功效功效功效导向导向导向导向功效产品功效产品功效产品功效产品 应用功效、经济价值、环境效应应用功效、经济价值、环境效应应用功效、经济价值、环境效应应用功效、经济价值、环境效应理论理论理论理论规律规律规律规律结构结构结构结构创新创新创新创新应用应用应用应用需求需求需求需求化学化学化学化学方法方法方法方法化工化工化工化工过程过程过程过程工艺工艺工艺工艺创新创新创新创新第36页精细有机合成精细有机合成精细有机合成是制备精细化学品（复配产品主要原料）主要路径精细有有机机合合成成（工工业业）：就是利用上述基本有机合成工业所得到有机原料，经过各种有机中间体制备，最终合成出含有特定用途小批量、高纯度化学品工业。如医药、香料、染料和农药等等。许多精细化学品结构相当复杂，绝不能由有机原料经过一步反应而生成，通常需经过一系列单元反应比如卤化、缩合、氧化、磺化、硝化、还原等。第37页 有机合成是化学中最含有创造性、又最具实用性一门学科。有机合成是化学中最含有创造性、又最具实用性一门学科。有机合成是有机化学中心，也是有机化学中最富有活力分支学科。有机合成是有机化学中心，也是有机化学中最富有活力分支学科。1828年，德国化学家年，德国化学家维勒维勒(Wohler)人工合成人工合成尿素尿素，揭开了揭开了有机合成有机合成序幕。序幕。有机合成不但能够合成自然界中已经有任何分子，而且还能够有机合成不但能够合成自然界中已经有任何分子，而且还能够有意识地、有目标地制备人们所期望，含有各种特定功效新型有意识地、有目标地制备人们所期望，含有各种特定功效新型化合物分子。化合物分子。有机合成有机合成精细化工工艺学精细化工工艺学 相关课程之间联络相关课程之间联络化工原理化工原理基础课基础课专业基础课专业基础课专业课专业课有机化学有机化学第38页第39页有机合成化学家目标：有机合成化学家目标：（1）在试验室内用人工方法来复制自然界产）在试验室内用人工方法来复制自然界产物，用以证实它结构。物，用以证实它结构。（2）依据人们需要来改造有机分子结构或创）依据人们需要来改造有机分子结构或创造出全新结构。造出全新结构。有机合成化学有机合成化学是有机化学中最富有活力分支学科是有机化学中最富有活力分支学科近代有机合成功劳首推近代有机合成功劳首推Robert Robinson:（1）化学结构和反应性及反应过程之间关系）化学结构和反应性及反应过程之间关系（2）将机理分析应用于有机合成。）将机理分析应用于有机合成。（3）使有机合成第一次成为一门课程。）使有机合成第一次成为一门课程。第40页Organic Synthesis is central to many disciplines The The preparation preparation of of organc organc compounds compounds is is central central to to many many areas areas of of scientfic scientfic research,research,from from the the most most applied applied to to the the most most academic academic,and and is is not not limited limited to to chemists.chemists.Any Any research research which which uses uses new new organic organic chemicals,chemicals,or or those those which which are are not not available available commercially,commercially,will will at at some some time time require require the the synthesis of such compounds.synthesis of such compounds.Accordingly Accordingly the the biologist,biologist,biochemist,biochemist,genetic genetic engineerengineer，materials materials scientist,scientist,and and polymer polymer researcher researcher in in university university or or industry industry all all might might find find themselves themselves faced faced with with the the task task of of carrying carrying out out an an organic organic preparation,preparation,along along with with those those involved involved in in pharmaceutical,pharmaceutical,agrochemical,agrochemical,and and other other fine fine chemicals research.chemicals research.第41页基本有机合成和精细有机合成工业n基本有机合成（工业）基本有机合成（工业）：又称重有机合成（工业）利用化学合成方法将廉价易得天然资源（如煤、石油、天然气等）及其初步加工品和副产品（如电石、煤焦油、渣油等）加工成最基本有机原料八大基本化工原料（如乙烯、丙烯、丁二烯、苯、甲苯、二甲苯、乙炔、萘等）以及由上述原料再加工成化学工业各部门和其它相关工业所大量需用主要有机原料（如乙醇、甲醛、乙酸、丙酮、苯酚、苯酐等）工业。第42页乙烯环氧化管式反应器催化剂：Ag颗粒属于气固相催化特点：生产规模大，产品结构相对稳特点：生产规模大，产品结构相对稳定，技术比较成熟、产品附加价值相定，技术比较成熟、产品附加价值相对较小。对较小。第43页精细有机合成（工业）：利用上述基本有机合成工业所得到有机原料，经过各种有机中间体制备，最终合成出含有特定用途小批量、高纯度化学品工业。如医药、香料、染料和农药等等。特特点点：产产品品品品种种多多、产产量量较较小小、专专用用性性强强、技技术术比比较较复复杂杂多多变变、更更新新换换代代快快、产产品品附附加加价值高！价值高！第44页有机合成路线设计有机合成路线设计好合成反应评价标准：最大成功机率最大成功机率+最经济路线最经济路线（1）高反应产率（收率高）：反应产物单一，副产物易分离）高反应产率（收率高）：反应产物单一，副产物易分离（2）合成路线短：）合成路线短：1896年颠茄酮合成路线多达年颠茄酮合成路线多达21步，总收率只有步，总收率只有0.5%（3）温和反应条件：操作简便）温和反应条件：操作简便（4）优异反应选择性，）优异反应选择性，包含化学选择性、区域选择性和立体选择性等包含化学选择性、区域选择性和立体选择性等（5）能源消耗低）能源消耗低:节能经济节能经济（6）易于取得反应起始原料：起源丰富、价廉易得）易于取得反应起始原料：起源丰富、价廉易得（7）尽可能是化学计量反应向催化循环反应发展：原子经济学说（反应物）尽可能是化学计量反应向催化循环反应发展：原子经济学说（反应物原子数目最大地进入产物）原子数目最大地进入产物）（8）对环境污染尽可能少：绿色合成化学，）对环境污染尽可能少：绿色合成化学，ISO14000认证认证合理反应设计、高效率高选择性反应和零废物排放合理反应设计、高效率高选择性反应和零废物排放第45页原子经济性原子经济性1）原子经济性概念1991年斯坦福大学教授BMTrost提出：化学合成应考虑原料分子中原子最终进入目标产品中数量，高效合成反应应最大程度地利用原料分子每一个原子，使之更多或全部转变成目标分子中原子，以实现最低排放甚至是零排放。BMTrost取得1998年美国“总统绿色化学挑战奖”学术奖第46页 A B C D A B C 产物废物或副产物废物为零废物为零原子经济性特点是最大程度地利用原料和最大程度地降低废物排放。第47页第一步第二步第三步第四步第五步第六步布洛芬Boots企业企业Brown方法方法原子经济性原子经济性 40%布洛芬布洛芬镇静、镇静、止痛药生产止痛药生产应用示例第48页第一步第一步第二步第二步第三步第三步BHC企企业业新新创创造造绿绿色色方方法法简单简单多了！多了！原子经济性原子经济性99%获获1997年美国总统年美国总统“绿色化学挑战奖绿色化学挑战奖”第49页合成路线选择标准：合成路线选择标准：1、原料是否易得、原料是否易得 2、操作是否易行、操作是否易行 3、总收率是否最高、总收率是否最高 4、环境是否友好、环境是否友好 5、经济是否合理、经济是否合理1996年，美国斯坦福大学Wender教授对理想有机合成提出了完整定义：一个理想（最终是实效）合成是指用简单、安全、环境友好、资源有效操作，快速定量地把价廉、易得起始原料转化为天然或设计目标分子。第50页精细有机合成路线综合评价精细有机合成路线综合评价易于工业化生产易于工业化生产第51页第52页有机合成简明发展历史有机合成简明发展历史 18451845年柯尔伯（年柯尔伯（年柯尔伯（年柯尔伯（H.KolbeH.Kolbe）合成了醋酸，）合成了醋酸，）合成了醋酸，）合成了醋酸，18541854年柏赛罗（年柏赛罗（年柏赛罗（年柏赛罗（M.BerthelotM.Berthelot）合成了油脂）合成了油脂）合成了油脂）合成了油脂等。等。等。等。“生命力生命力生命力生命力”说才彻底被打破。说才彻底被打破。说才彻底被打破。说才彻底被打破。有机合成开始形成雏形，并逐步受到人类重有机合成开始形成雏形，并逐步受到人类重有机合成开始形成雏形，并逐步受到人类重有机合成开始形成雏形，并逐步受到人类重视。视。视。视。F.WhlerF.Whler pp18281828年韦勒偶然由加热氰酸铵年韦勒偶然由加热氰酸铵年韦勒偶然由加热氰酸铵年韦勒偶然由加热氰酸铵得到尿素，被认为是有机合成第得到尿素，被认为是有机合成第得到尿素，被认为是有机合成第得到尿素，被认为是有机合成第一人。一人。一人。一人。有机合成形成早期有机合成形成早期第53页尿素合成，否定了原生命力学说，必定了有机物能够人工合成；有机结构理论建立，三个中心内容：碳四价和成键、苯结构、碳价键正四面体构型。该时期有机合成主要以无机反应为模板，把无机反应模式在有机合成中套用。英国18岁Perkin第一个人工合成苯胺紫染料；德国Willstatter第一个合成颠茄酮，并获诺贝尔化学奖。初创期（初创期（19世纪世纪20世纪前半叶）世纪前半叶）第54页n煤焦油合成时代煤焦油合成时代pp18561856年帕金年帕金年帕金年帕金 （W.H.Perkin)W.H.Perkin)合成苯胺紫合成苯胺紫合成苯胺紫合成苯胺紫pp18681868年合成第一个人造香料年合成第一个人造香料年合成第一个人造香料年合成第一个人造香料 香豆素。香豆素。香豆素。香豆素。18681868年格雷贝（年格雷贝（年格雷贝（年格雷贝（C.Graebe)C.Graebe)合合合合成茜素成茜素成茜素成茜素 18771877年勒克合成酚酞年勒克合成酚酞年勒克合成酚酞年勒克合成酚酞 18781878年拜耳（年拜耳（年拜耳（年拜耳（A.V.Baeyer)A.V.Baeyer)合合合合成靛蓝成靛蓝成靛蓝成靛蓝 十九世纪中后期，从煤焦油中十九世纪中后期，从煤焦油中十九世纪中后期，从煤焦油中十九世纪中后期，从煤焦油中合成出许多染料和药品来，进合成出许多染料和药品来，进合成出许多染料和药品来，进合成出许多染料和药品来，进入了一个称之为入了一个称之为入了一个称之为入了一个称之为“煤焦油合成煤焦油合成煤焦油合成煤焦油合成时代时代时代时代”时期。时期。时期。时期。靛蓝靛蓝靛蓝靛蓝酚酞酚酞酚酞酚酞茜素茜素茜素茜素苯胺紫苯胺紫苯胺紫苯胺紫香豆素香豆素香豆素香豆素第55页n有机合成有机合成全方位飞速发展时代全方位飞速发展时代到二十世纪上半叶，石油利用和石油化工发到二十世纪上半叶，石油利用和石油化工发展，使得有机合成有了一个更为坚实基础，展，使得有机合成有了一个更为坚实基础，到了一个全方位飞速发展时代。到了一个全方位飞速发展时代。第56页n有机合成艺术时代有机合成艺术时代有机合成艺术时代有机合成艺术时代以以以以Robert Burns Robert Burns WoodwardWoodward为代表有机合为代表有机合为代表有机合为代表有机合成艺术时代。成艺术时代。成艺术时代。成艺术时代。血红素血红素吡哆醇吡哆醇 VB6奎宁奎宁叶绿素叶绿素秋水仙素秋水仙素青霉素青霉素马萘雌酮马萘雌酮雪松醇雪松醇吗啡吗啡利血平利血平马钱子碱马钱子碱可松可松托品酮托品酮樟脑樟脑萜品醇萜品醇第57页艺术期（20世纪4060年代）出现了许多复杂分子高度精巧合成方法。有机合成没有一个严格公式能够遵照，它和个人技巧、经验和熟练程度很相关系。印度化学家Nitya Anand说：把有机合成和绘画雕刻、音乐相比拟，应看成为一种艺术看待；美国化学家Woodward说：有机合成中有激动、有探险、也有挑战，也可包含着伟大艺术，仅这些也足以令人赞叹。我国黄鸣龙反应、结晶牛胰岛素全合成、砷叶立我国黄鸣龙反应、结晶牛胰岛素全合成、砷叶立德试剂研究和应用德试剂研究和应用第58页n有机合成技术性时代有机合成技术性时代以以以以CoreyCorey为代表有机合为代表有机合为代表有机合为代表有机合成技术性时代成技术性时代成技术性时代成技术性时代 在一百多年中，有机合在一百多年中，有机合在一百多年中，有机合在一百多年中，有机合成发展，表达为在成发展，表达为在成发展，表达为在成发展，表达为在“老老老老自然界自然界自然界自然界”旁边，人类再旁边，人类再旁边，人类再旁边，人类再放进一个放进一个放进一个放进一个“新自然界新自然界新自然界新自然界”。Elias James Corey 第59页科学与艺术融合期（20世纪6090年代）提出了有机合成设计和有机合成策略：美国哈佛大学J.Corey提出了反合成份析概念（从合成目标分子出发，依据其结构特征和对合成反应知识进行逻辑分析，并利用其经验和推理艺术，最终设计出巧妙合成路线）。Kishi小组合成了剧毒海葵毒素被称为有机合成中珠穆朗玛峰；我国中科院上海有机化学研究所所全合成了青蒿素中国天然产物全合成代表作（抗疟疾药品）第60页 海葵毒素是一个结构复杂天然产物，分子式是C129H223N3O54,有64个手性中心和7个骨架内双键，可能异构体是271。是迄今已知最毒物质之一。它合成被誉为有机合成珠穆朗玛峰。第61页C129H223N3O54,分子量分子量2680，64个手性中心个手性中心第62页创造新功效分子期（创造新功效分子期（20世纪世纪90年代后）年代后）有机合成研究目标从天然产物向类天然产物有机合成研究目标从天然产物向类天然产物“非天然产非天然产物物”及类似物方向发展。及类似物方向发展。有机合成选择生命科学中主要物质作为合成对象；有机合成选择生命科学中主要物质作为合成对象；仿生合成仿生合成以生物方法用于有机合成；以生物方法用于有机合成；有机合成与生物方法巧妙结合产生一些全新分支领域。有机合成与生物方法巧妙结合产生一些全新分支领域。如生物芯片、有机功效材料等如生物芯片、有机功效材料等第63页从从Nobel Prize看看有机合成