精细有机合成工艺学 简明版PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1精细化工的范畴和特点 1

1.2精细有机合成的原料资源 2

1.2.1煤 2

1.2.2石油 2

1.2.3天然气 3

1.2.4动植物原料 3

习题 3

第2章 精细有机合成基础 4

2.1精细有机合成的化学基础 4

2.1.1有机反应的进行方式 4

2.1.2反应试剂 4

2.1.3芳环上亲电取代反应的定位规律 5

2.1.4芳香族亲电取代反应的历程 12

2.2化学反应的计量学 12

2.3精细有机合成中的溶剂效应 14

2.3.1有机溶剂的分类 14

2.3.2有机溶剂的作用 17

2.3.3溶剂性质对反应速率的影响 17

2.3.4有机反应中溶剂的使用和选择 18

2.4气-固相接触催化 18

2.4.1催化理论 19

2.4.2催化剂的组成 19

2.4.3催化剂的活性 20

2.4.4催化剂的寿命 20

2.4.5催化剂的毒物、中毒和再生 20

2.4.6催化剂的制备方法 20

2.4.7对催化剂的要求 21

2.5相转移催化 21

2.5.1相转移催化原理 21

2.5.2有机溶剂的使用和选择 22

2.5.3相转移催化剂 22

2.5.4液-固-液三相相转移催化 24

2.5.5相转移催化的应用 24

2.6均相配位催化 24

2.6.1过渡金属化学 24

2.6.2配位体 24

2.6.3均相配位催化剂 25

2.6.4均相配位催化的基本反应 25

2.6.5均相配位催化的催化循环 27

2.6.6均相配位催化的优点 27

2.6.7均相配位催化的局限性 28

2.6.8各种配位催化剂的应用举例 28

2.7杂多化合物催化 29

2.7.1杂多负离子和杂多酸（盐）的组成、命名 29

2.7.2杂多化合物的结构 29

2.7.3杂多化合物的主要物理性质 30

2.7.4杂多酸催化剂的活性和优点 30

2.7.5杂多酸催化的工业应用 31

2.8分子筛催化剂 31

2.9固体超强酸催化剂 32

2.10光有机合成 33

2.11电解有机合成 33

2.11.1重要实例 33

2.11.2电解有机合成的优点 34

2.11.3电解有机合成的局限性 34

2.12化学反应器 34

2.12.1间歇操作和连续操作 35

2.12.2间歇操作反应器 35

2.12.3液相连续反应器 36

2.12.4气-液相连续反应器 38

2.12.5气-固相接触催化反应器 38

2.12.6气-固-液三相连续反应器 40

习题 41

第3章 卤化 42

3.1概述 42

3.1.1卤化的定义 42

3.1.2卤化剂 42

3.2芳环上的取代卤化 43

3.2.1卤化反应历程 43

3.2.2卤化动力学 43

3.2.3氯化重要实例 44

3.2.4溴化实例 46

3.2.5碘化实例 47

3.3芳环侧链α-氢的取代卤化 47

3.3.1反应历程 47

3.3.2反应动力学 47

3.3.3主要影响因素 48

3.3.4重要实例 49

3.4置换卤化 49

3.4.1卤原子置换醇羟基 49

3.4.2卤原子置换羧羟基 50

3.4.3氯原子置换杂环上的羟基 50

3.4.4氟原子置换氯原子 51

3.5加成卤化 52

3.5.1卤素对双键的加成卤化 52

3.5.2卤化氢对双键的加成卤化 53

习题 54

第4章 磺化和硫酸化 56

4.1概述 56

4.2芳环上的取代磺化 56

4.2.1过量硫酸磺化法 56

4.2.2芳伯胺的烘焙磺化法 68

4.2.3氯磺酸磺化法 69

4.2.4三氧化硫磺化法 70

4.3亚硫酸盐的置换磺化 72

4.3.1牛磺酸的制备 72

4.3.2邻氨基苯磺酸的制备 73

4.4用磺化法制备阴离子表面活性剂的反应 73

4.4.1 α-烯烃用三氧化硫的取代磺化 74

4.4.2长链烷烃用二氧化硫的磺氧化和磺氯化 75

4.4.3烯烃与亚硫酸盐的加成磺化 76

4.4.4烯烃的硫酸化 76

习题 77

第5章 硝化和亚硝化 79

5.1概述 79

5.2混酸硝化 79

5.2.1反应历程 80

5.2.2混酸的硝化能力 81

5.2.3混酸硝化的影响因素 83

5.2.4废酸处理 84

5.2.5混酸硝化反应器 85

5.2.6苯一硝化制硝基苯 86

5.2.7其他生产实例 87

5.3硫酸介质中的硝化 89

5.4在乙酐或乙酸中的硝化 90

5.5稀硝酸硝化 91

5.6亚硝化 92

5.6.1酚类的亚硝化 92

5.6.2芳仲胺的亚硝化 93

5.6.3芳叔胺的亚硝化 93

习题 93

第6章 还原 95

6.1概述 95

6.1.1还原反应的类型 95

6.1.2不同官能团还原难易比较 95

6.1.3化学还原剂的种类 96

6.2铁粉还原法 96

6.2.1铁粉还原的反应历程 96

6.2.2铁粉还原法的应用范围 97

6.2.3铁粉还原法的主要影响因素 99

6.3锌粉还原法 100

6.3.1锌粉及锌粉还原的特性 100

6.3.2锌粉还原法的应用范围 100

6.4硫化碱还原法 101

6.4.1硫化碱还原法的特点 101

6.4.2常用硫化碱的性质 102

6.4.3硫化碱还原的应用 102

6.5金属复氢化合物还原法 103

6.5.1氢化铝锂 103

6.5.2硼氢化钠和硼氢化钾 104

6.6用氢气的催化氢化 104

6.6.1催化氢化的方法 104

6.6.2气-固-液非均相催化氢化 105

6.6.3催化氢化的应用范围 107

6.6.4硝基苯的催化氢化 108

习题 110

第7章 氧化 111

7.1概述 111

7.2空气液相氧化法 111

7.2.1反应历程 111

7.2.2被氧化物结构的影响 113

7.2.3空气液相氧化法的特点 113

7.2.4异丙苯的氧化-酸解制苯酚和丙酮 114

7.3空气的气-固相接触催化氧化 115

7.3.1概述 115

7.3.2乙烯的气-固相接触催化氧化制环氧乙烷 115

7.3.3丙烯的氧化制丙烯醛 116

7.3.4甲醇的脱氢氧化制甲醛 116

7.3.5顺丁烯二酸酐的制备 117

7.3.6邻苯二甲酸酐的制备 117

7.3.7氨氧化制腈类 117

7.4化学氧化法 118

7.4.1化学氧化法的优缺点 118

7.4.2硝酸氧化法 118

7.4.3有机过氧化氢物共氧化法 119

7.4.4过氧化氢氧化法 120

习题 120

第8章 重氮化和重氮盐的反应 122

8.1重氮化反应 122

8.1.1定义 122

8.1.2重氮化试剂的活性质点和反应历程 122

8.1.3重氮盐的性质 123

8.1.4一般反应条件 123

8.1.5重氮化方法 124

8.2重氮盐的反应 125

8.2.1重氮盐的偶合反应 126

8.2.2重氮基还原为肼基 126

8.2.3重氮基被氢置换——脱氨基反应 127

8.2.4重氮基被卤原子置换 128

8.2.5重氮基被羟基置换——重氮盐的水解 131

8.2.6重氮基被氰基置换 132

习题 133

第9章 氨基化 134

9.1概述 134

9.1.1氨基化反应的定义 134

9.1.2氨基化反应的用途 134

9.1.3氨基化剂 134

9.2醇羟基的氨解 135

9.2.1气-固相接触催化脱水氨解法 135

9.2.2气-固相临氢接触催化胺化氢化法 136

9.2.3高压液相氨解法 137

9.3羰基化合物的胺化氢化 137

9.4环氧乙烷的加成胺化 138

9.5芳环上卤基的氨解 139

9.5.1芳环上卤基的反应活性 139

9.5.2反应历程 139

9.5.3影响因素 140

9.5.4重要实例 140

9.6芳环上羟基的氨解 141

9.6.1苯系酚类的氨解 142

9.6.2萘酚衍生物的氨解 142

9.6.3 1，4-二氨基蒽醌的制备 144

习题 145

第10章 烃化 146

10.1概述 146

10.2 N-烃化 146

10.2.1用醇类的N-烷化 146

10.2.2用卤烷的N-烷化 147

10.2.3用酯类的N-烷化 149

10.2.4用环氧化合物的N-烷化 150

10.2.5用烯烃的N-烷化 151

10.2.6用醛或酮的N-烷化 151

10.2.7 N-芳基化（芳氨基化） 152

10.3 O-烷化 154

10.3.1用醇类的O-烷化 154

10.3.2用卤烷的O-烷化 155

10.3.3用环氧烷类的O-烷化 156

10.3.4用醛类的O-烷化 157

10.3.5 O-芳基化（烷氧基化和芳氧基化） 158

10.4芳环上的C-烷化 159

10.4.1烯烃对芳烃的C-烷化 159

10.4.2烯烃对芳胺的C-烷化 161

10.4.3烯烃对酚类的C-烷化 162

10.4.4卤烷对芳环的C-烷化 163

10.4.5醇对芳环的C-烷化 164

10.4.6醛对芳环的C-烷化 165

10.4.7酮对芳环的C-烷化 167

习题 167

第11章 酰化 169

11.1概述 169

11.1.1酰化的定义 169

11.1.2酰化剂及反应活性 169

11.2 N-酰化 170

11.2.1胺类结构的影响 170

11.2.2反应历程 171

11.2.3用羧酸的N-酰化 171

11.2.4用酸酐的N-酰化 172

11.2.5用酰氯的N-酰化 173

11.2.6用酰胺的N-酰化 177

11.2.7过渡性N-酰化和酰氨基的水解 178

11.3 O-酰化（酯化） 179

11.3.1用羧酸的酯化 179

11.3.2甲酸甲酯的先进工艺 181

11.3.3乙酸乙酯的先进生产方法 182

11.3.4用酸酐的酯化 182

11.3.5用酰氯的酯化 183

11.3.6酯交换法 184

11.4 C-酰化 185

11.4.1 C-酰化制芳酮 185

11.4.2 C-甲酰化制芳醛 188

11.4.3 C-酰化制芳酸（C-羧化） 190

习题 190

第12章 水解 192

12.1概述 192

12.2脂链上卤基的水解 192

12.2.1丙烯的氯化、水解制环氧丙烷 192

12.2.2丙烯的氯化、水解制1，2，3-丙三醇（甘油） 193

12.2.3苯氯甲烷衍生物的水解 194

12.3芳环上卤基的水解 195

12.4芳磺酸及其盐的水解 196

12.4.1芳磺酸的酸性水解 196

12.4.2芳磺酸盐的碱性水解——碱熔 196

12.5酯类的水解 198

12.5.1天然油脂的水解制高碳脂肪酸和甘油 198

12.5.2甲酸甲酯的水解制甲酸 199

12.5.3乙二酸酯的水解制乙二酸 200

12.6氰基的水解 200

12.6.1氰基水解成羧基 200

12.6.2氰基水解（亦称水合）成酰氨基 200

习题 201

第13章 缩合 202

13.1缩合反应的定义 202

13.2烯烃的氢甲酰化制醛类 202

13.2.1钴催化法制丁醛 202

13.2.2铑催化法制丁醛 202

13.3羟醛缩合反应 203

13.3.1同分子醛缩合 203

13.3.2异分子脂醛的交叉缩合 204

13.3.3芳醛与脂醛的交叉缩合 205

13.3.4醛的歧化（Cannizzaro反应） 205

13.3.5甲醛与其他脂醛的交叉缩合 205

13.3.6对称酮的自身缩合 206

13.3.7不对称酮的交叉缩合 207

13.3.8醛酮交叉缩合 207

习题 208

第14章 环合 209

14.1概述 209

14.2形成六元碳环的环合反应 210

14.2.1蒽醌的制备 210

14.2.2蒽醌衍生物的制备 211

14.3形成含一个氧原子的杂环的环合反应 212

14.3.1香豆素的制备 212

14.3.2 4-羟基香豆素的制备 212

14.3.3 6-甲基香豆素的制备 213

14.4形成含一个氮原子的杂环的环合反应 213

14.4.1 N-甲基-2-吡咯烷酮的制备 213

14.4.2吲哚及其衍生物的制备 214

14.4.3吡啶和3-甲基吡啶的制备 215

14.5形成含两个氮原子的杂环的环合反应 215

14.5.1哌嗪的制备 215

14.5.2 4-甲基咪唑的制备 216

14.5.3吡唑酮衍生物的制备 216

14.6形成含一个氮原子和一个硫原子杂环的环合反应 217

14.6.1 2-氨基噻唑的制备 217

14.6.2 2-巯基苯并噻唑的制备 217

习题 218

部分习题解答 219

参考文献 224