化工产品合成(沈发治)(第二版)

《化工产品合成》采用了项目导向、任务驱动的方式进行各学习情境（章节）的编写。全书共安排了15个学习情境和含有10个子项内容的大附录。15个情境选择了15个真实的化工产品作为学习的载体，范围涵盖了化工中间体、助剂、涂料、树脂、表面活性剂及食品、医药、染料、农药、化妆品等多个领域，并且每一种产品均有选择地针对常见化工产品合成单元过程中的一个或多个典型的单元反应过程进行重点学习。全书涉及到的典型单元过程包括氧化、酯化、胺化、硝化、羟基化、酰化、甲氧基化、还原、烷基化、磺化、重氮化、偶合、卤化、芳基化、环合、缩合、聚合等。附录中包含了与产品合成相关的一些共性内容，如产品的英文名称、合成安全与事故处理、化学物料储存与废弃、常用合成装置搭建与使用、产品合成分离方法及常用文献资料索引等。 《化工产品合成》为高职高专精细化学品生产技术、应用化工生产技术、有机化工生产技术等专业的教学用书，并可供高职高专其他化工相关专业、医药类相关专业学生使用，还可供从事实验室合成工作的人员参考。

情境1

苯甲酸的合成（氧化反应）001

1.1情境引入001

1.2任务解析002

1.2.1苯甲酸产品开发任务书002

1.2.2苯甲酸的合成路线设计003

1.2.3苯甲酸合成单元过程分析007

1.2.4单元反应后处理策略分析012

1.3工作过程指导013

1.3.1制订小试合成方案要领013

1.3.2单元反应体系构建和后处理纯化建议014

1.3.3绘制试验流程图016

1.3.4小试试验装置016

1.3.5小试合成工艺的评估017

1.3.6产物的检测与鉴定017

1.3.7技能考核要点019

1.4知识拓展022

1.4.1关于衡量有机反应的量度指标022

1.4.2影响产率的因素和提高产率的措施023

1.4.3氧化反应相关理论知识补充024

1.4.4苯甲酸工业上的制备方法简介028

练习与思考题029

情景2

增塑剂邻苯二甲酸二辛酯的合成（酯化）030

2.1情境引入030

2.2任务解析030

2.2.1产品开发任务书031

2.2.2邻苯二甲酸二辛酯的合成路线设计031

2.2.3酯化反应过程分析038

2.2.4单元反应后处理策略分析040

2.3工作过程指导040

2.3.1制订小试合成方案要领040

2.3.2单元反应体系构建和后处理纯化建议041

2.3.3绘制试验流程图041

2.3.4小试试验装置042

2.3.5小试合成工艺的评估042

2.3.6产物的检测和鉴定042

2.3.7技能考核要点044

2.4知识拓展047

2.4.1逆向合成路线设计基础047

2.4.2关于酯化反应知识的补充048

2.4.3提高酯化反应收率的工艺措施052

2.4.4典型酯化反应工业过程装置053

2.4.5邻苯二甲酸二异辛酯生产工艺流程图053

练习与思考题054

情境3

农药中间体氯甲基丁烯的合成（氯化反应）055

3.1情境引入055

3.2任务解析055

3.2.1产品开发任务书056

3.2.2氯甲基丁烯的合成路线设计056

3.2.3单元反应过程分析059

3.2.4单元反应后处理策略分析061

3.3工作过程指导062

3.3.1制订小试合成方案要领062

3.3.2单元反应体系构建和后处理纯化建议062

3.3.3绘制试验流程图063

3.3.4小试试验装置063

3.3.5小试合成工艺的评估063

3.3.6产物的检测和鉴定064

3.3.7技能考核要点064

3.4知识拓展064

3.4.1各类卤化反应064

3.4.2工业上卤化反应典型的工艺074

3.4.3氯甲基丁烯的合成工艺流程简图074

练习与思考题075

情境4

抗氧剂2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚的合成（烷基化）076

4.1情境引入076

4.2任务解析076

4.2.1产品开发任务书077

4.2.2抗氧剂BHT的合成路线设计077

4.2.3抗氧剂BHT的合成路线选择079

4.2.4抗氧剂BHT合成过程分析082

4.3工作过程指导084

4.3.1制订小试合成方案要领084

4.3.2单元反应体系构建和后处理纯化建议085

4.3.3绘制试验流程图085

4.3.4小试试验装置085

4.3.5产物的检测和鉴定086

4.3.6小试合成工艺的评估087

4.3.7技能考核要点和评价087

4.4知识拓展087

4.4.1关于烷基化反应087

4.4.2抗氧剂BHT的生产简介096

练习与思考题097

情境5

表面活性剂十二烷基苯磺酸钠的合成（烷基化、磺化反应）098

5.1情境引入098

5.2任务解析098

5.2.1产品开发任务书099

5.2.2十二烷基苯磺酸钠的合成路线设计099

5.2.3单元反应过程分析103

5.2.4单元反应后处理策略分析109

5.3工作过程指导109

5.3.1制订小试合成方案要领109

5.3.2单元反应体系构建和后处理纯化建议110

5.3.3绘制试验流程图111

5.3.4小试试验装置112

5.3.5小试合成工艺的评估112

5.3.6产物的检测和鉴定113

5.3.7技能考核要点113

5.4知识拓展113

5.4.1直链十二烷基苯的合成113

5.4.2关于磺化反应114

5.4.3关于硫酸化方法117

5.4.4工业上十二烷基苯磺酸钠生产典型的磺化工艺流程118

练习与思考题119

情境6

2，4-二硝基苯酚的合成（硝化、羟基化合成反应）120

6.1情境引入120

6.2任务解析120

6.2.1产品开发任务书121

6.2.22，4-二硝基苯酚的合成路线设计121

6.2.3单元反应过程分析124

6.2.4单元反应后处理策略分析130

6.3工作过程指导131

6.3.1小试合成方案参考131

6.3.2小试方案建议132

6.3.3绘制试验流程图134

6.3.4小试试验装置134

6.3.5小试合成工艺的评估135

6.3.6产物的检测和鉴定135

6.3.7技能考核要点136

6.4知识拓展136

6.4.1关于硝化反应136

6.4.2关于羟基化反应139

6.4.3苯环上的取代基及其亲电取代定位规律140

练习与思考题143

情境7

阿司匹林的合成（羧化反应、酰化反应）144

7.1情境引入144

7.2任务解析144

7.2.1产品开发任务书145

7.2.2阿司匹林的合成路线设计145

7.2.3单元反应过程分析148

7.2.4单元反应后处理策略分析151

7.3工作过程指导152

7.3.1制订小试合成方案要领152

7.3.2单元反应体系构建和后处理纯化建议153

7.3.3绘制试验流程图154

7.3.4小试试验装置155

7.3.5小试合成工艺的评估155

7.3.6产物的检测和鉴定155

7.3.7技能考核要点156

7.4知识拓展156

7.4.1酰化反应概述156

7.4.2O-酰化反应157

7.4.3N-酰化反应158

7.4.4C-酰化反应162

7.4.5工业上常见的阿司匹林生产工艺流程简图167

练习与思考题167

情境8

染料中间体邻甲氧基苯胺的合成（甲氧基化、还原反应）168

8.1情境引入168

8.2任务解析168

8.2.1产品开发任务书169

8.2.2邻甲氧基苯胺的合成路线设计169

8.2.3单元反应过程分析172

8.2.4单元反应后处理策略分析176

8.3工作过程指导177

8.3.1制订小试合成方案要领177

8.3.2单元反应体系构建和后处理纯化建议178

8.3.3绘制试验流程图179

8.3.4小试试验装置179

8.3.5小试合成工艺的评估180

8.3.6产物的检测和鉴定180

8.3.7技能考核要点181

8.4知识拓展181

8.4.1关于O-烷基化反应181

8.4.2关于还原反应183

8.4.3邻甲氧基苯胺的生产工艺流程188

练习与思考题189

情境9

化工中间体邻氨基苯甲酸的合成（胺化、霍夫曼降解反应）190

9.1情境引入190

9.2任务解析190

9.2.1产品开发任务书191

9.2.2邻氨基苯甲酸的合成路线设计191

9.2.3单元反应过程分析194

9.2.4单元反应后处理策略分析197

9.3工作过程指导198

9.3.1制订小试合成方案要领198

9.3.2单元反应体系构建和后处理纯化建议199

9.3.3绘制试验流程图200

9.3.4小试试验装置及其操作200

9.3.5小试合成工艺的评估201

9.3.6产物的检测和鉴定201

9.3.7技能考核要点201

9.4知识拓展202

9.4.1常见氨基化（胺化）方法202

9.4.2其他氨解方法206

9.4.3邻氨基苯甲酸工业化合成参考流程208

练习与思考题208

情境10

涂料助剂季戊四醇的合成（缩合、还原反应）209

10.1情境引入209

10.2任务解析209

10.2.1产品开发任务书210

10.2.2季戊四醇的合成路线设计210

10.2.3季戊四醇合成过程单元反应过程分析213

10.2.4单元反应后处理策略分析217

10.3工作过程指导218

10.3.1制订小试合成方案要领218

10.3.2单元反应体系构建和监控建议219

10.3.3绘制试验流程图220

10.3.4季戊四醇的合成装置220

10.3.5小试合成工艺的评估220

10.3.6产物的检测和鉴定221

10.3.7技能考核要点221

10.4知识拓展222

10.4.1几个重要的缩合反应222

10.4.2关于逆向合成切断的策略226

10.4.3季戊四醇生产典型流程图229

练习与思考题229

情境11

香料香豆素的合成（珀金反应、环合反应）231

11.1情境引入231

11.2任务解析231

11.2.1产品开发任务书232

11.2.2香豆素的合成路线设计232

11.2.3单元反应过程分析235

11.2.4单元反应后处理策略分析237

11.3工作过程指导238

11.3.1制订小试合成方案要领238

11.3.2单元反应体系构建和后处理纯化建议239

11.3.3绘制试验流程图239

11.3.4小试试验装置240

11.3.5小试合成工艺的评估240

11.3.6产物的检测和鉴定240

11.3.7技能考核要点241

11.4知识拓展241

11.4.1其他重要的醛酮与羧酸衍生物缩合的反应241

11.4.2关于环合反应243

11.4.3香豆素工业化生产248

练习与思考题248

情境12

己内酰胺的制备（肟化、贝克曼重排）249

12.1情境引入249

12.2任务解析249

12.2.1产品开发任务书250

12.2.2己内酰胺的合成路线设计250

12.2.3单元反应过程分析254

12.2.4单元反应后处理策略分析256

12.3工作过程指导256

12.3.1制订小试合成方案要领256

12.3.2单元反应体系构建和后处理纯化建议257

12.3.3绘制试验流程图258

12.3.4小试试验装置258

12.3.5小试合成工艺的评估260

12.3.6产物的检测和鉴定260

12.3.7技能考核要点260

12.4知识拓展261

12.4.1关于重排反应261

12.4.2工业上己内酰胺生产典型的工艺263

练习与思考题264

情境13

香料香兰素的合成（重氮化、重氮盐的水解、C-甲酰化反应）266

13.1情境引入266

13.2任务解析266

13.2.1产品开发任务书267

13.2.2香兰素的合成路线设计267

13.2.3单元反应过程分析271

13.2.4单元反应后处理策略分析277

13.3工作过程指导278

13.3.1制订小试合成方案要领278

13.3.2单元反应体系构建和后处理纯化建议279

13.3.3绘制试验流程图280

13.3.4小试试验装置280

13.3.5小试合成工艺的评估282

13.3.6产物的检测和鉴定282

13.3.7技能考核要点282

13.4知识拓展282

13.4.1关于重氮化反应282

13.4.2重氮盐的置换反应284

13.4.3重氮盐的还原288

13.4.4重氮盐的偶合反应288

13.4.5关于芳环上基团的引入289

13.4.6几种常见物质的逆向切断技巧290

练习与思考题292

情境14

磺胺类药物磺胺甲基异唑的合成（N-酰化、磺酰氯化、克莱森缩合、异唑环合、氨解、霍夫曼降解、N-磺酰化、水解）293

14.1情境引入293

14.2任务解析293

14.2.1产品开发任务书294

14.2.2磺胺甲基异唑（SMZ）的合成路线设计295

14.2.3单元反应过程分析298

14.2.4单元反应后处理策略分析306

14.3工作过程指导307

14.3.1制订小试合成方案要领307

14.3.2小试方案建议310

14.3.3绘制试验流程图310

14.3.4小试试验装置及其操作注意点310

14.3.5小试合成工艺的评估311

14.3.6产物的检测和鉴定311

14.3.7技能考核要点312

14.4知识拓展312

14.4.1关于基团的保护312

14.4.2关于导向基的应用317

14.4.3有关合成路线优化318

14.4.4磺胺药SMZ的生产流程简图319

练习与思考题319

情境15

聚酯的合成（酯化、缩聚）321

15.1情境引入321

15.2任务解析321

15.2.1聚酯（PET）项目小试合成任务书322

15.2.2聚酯（PET）的合成路线设计324

15.2.3聚酯（PET）缩聚过程分析327

15.2.4聚合反应后处理334

15.3工作过程指导334

15.3.1小试装置合成操作方案参考334

15.3.2小试合成方案建议335

15.3.3绘制试验流程图335

15.3.4小试试验装置336

15.3.5小试合成工艺的评估338

15.3.6产物的检测和鉴定338

15.3.7技能考核要点338

15.4知识拓展338

15.4.1聚合物的聚集态和热转变温度338

15.4.2关于聚合物分子量的统计意义及其表达339

15.4.3聚合反应检测的方法340

15.4.4关于聚酯（PET）的工业合成342

练习与思考题342

附录343

附录1有机合成常用缩写一览表343

附录2实验室安全守则347

附录3实验室常见安全事故的处理方法348

附录4有机合成常用的实验仪器、装置及其使用351

附录5常用的实验分离、鉴定技术与操作366

附录6有机合成常用试剂提纯、纯化的方法391

附录7常见危险化学品的贮存要求394

附录8常见不能混合的化学药品一览表396

附录9常见危险化学品废弃物的销毁方法397

附录10化学化工文献网络资源索引398

主要参考文献400

 

前言本书自2010年出版以来，在扬州工业职业技术学院、河南中州大学等院校一直使用至今。在此期间，高等职业教育的发展得到大力促进和全面提升，逐渐从规模化增长转入内涵质量建设。特别是高职人才培养模式改革以来，工作过程导向的课程改革理念更是得到广泛的认同和追随。我们也身体力行，在高职化工产品合成的课程教学实践中积累了许多有益的教学经验。为了更好地适应当前高职教育化工类专业人才培养的需要，我们在版教材教学实践的基础上，对版教材进行了修订。在修订中，重点考虑了化工类专业的需求和高职高专学生的学习要求和特点，在版项目化基础上适当地增加了情境化的内容，按照化工产品小试工作过程的逻辑展开，使得学生从工作任务分析入手，掌握合成路线设计、反应过程机理及影响因素、反应后处理分离、产品精制纯化及简单鉴定等工作过程中必需的知识和技能。为了解决工作过程的职业要求和知识技能的教学要求之间的衔接，二版时在知识内容展开时除以情境对话形式穿插所需教学内容外，增加了知识点拨、工作过程指导等环节，力争将工作过程的知识和经验加以糅合；为了能让学生更具体地理解职业技能鉴定考核的要点，二版时在每个情境中都按照精细有机合成工技能大赛的要求增加了模拟的考核技能要点的内容。为了便于学生开拓情境的知识空间并形成相对完整的知识体系，二版保留了原来知识拓展的主要内容并加以完善。另外，为方便所有参编院校的教学需要，对原来情境内容进行了微调，或更换或增补了参编院校相关的项目教学内容，旨在在学习中对化工产品小试岗位工作的过程有所体验，使学生学习有兴趣，动手有干劲，掌握技能有信心。本教材涉及的情境较多，在使用本书时可根据各院校的具体情况进行选用。本书编者都是在化工企业生产一线经常进行实践并有丰富教学经验的老师。全书由扬州工业职业技术学院、南京科技职业技术学院、常州轻工职业技术学院、郑州工程技术学院共同编写。沈发治、高庆担任主编，胡瑾、朱茂电、李靖靖担任副主编。各情境编写情况：情境1（杨晓东、胡瑾），情境2（徐翠香），情境3（王富花），情境4（朱茂电），情境5（王升文），情境6(高庆)，情境7（张培培），情境8（钟爱民），情境9（陈华进），情境10（王明），情境11（陈秀清），情境12（王少鹏），情境13（郭双华），情境14(高庆、王少鹏)，情境15（高庆、沈发治）。附录由谢承佳、姜晔整理。全书由高庆统稿。扬州工业职业技术学院的秦建华、钱琛担任主审，并提出了许多宝贵的意见。本书可作为高职高专院校化工、医药类等相关专业的教材，也可作为成人高校化工类专业学生及化工类企业的技术人员的参考用书。由于编者的水平有限，修改时间紧，书中难免存在疏漏和不妥之处，恳请读者批评指正。编者2017年8月版前言《化工产品合成》是为高职高专化工类专业学生学习化工产品合成，特别是有机、精细化工产品合成的基本原理、基本手段和基本方法而编写的专业教材。与以往同类教材相比，本教材是在以工作过程系统化为导向的人才培养模式理念之下，采用了项目导向、任务驱动的方式进行各学习情境（章节）的编写，使学生能将化工产品合成知识和能力的学习与实际工作过程紧密结合，增强了学习的目的性、针对性和趣味性。教材中各学习情境均以一个真实的项目或任务为载体，通过接受任务（项目）、分析任务、引出产品合成原理、设计合成路线、选用合成装置、实施合成过程、检测合成结果、评价工作成效等实际工作过程，将某一个（类）产品合成的理论、方法和技能传授给学生，并且在各学习情境中进行了相关合成知识的理论深化学习，增强了知识体系的完整性。全书共安排了14个学习情境和一个含有12个子项内容的大附录，14个情境选择了14个真实的化工产品作为学习的载体，这些真实化工产品范围涵盖了化工中间体、助剂、涂料、树脂、表面活性剂及食品、医药、染料、农药、化妆品等多个领域，并且每一种产品均有选择地针对常见化工产品合成单元过程中的一个或多个典型的单元反应过程进行重点介绍，全书涉及的典型单元过程包括氧化、酯化、胺化、硝化、羟基化、羧化、酰化、甲氧基化、还原、烷基化、磺化、重氮化、偶合、卤化、硝化、芳基化、环合、缩合、聚合等。14个情境按照合成单元过程由单一到多重，产品由简单到复杂，知识内容由浅入深的体系编排，便于学生学习和掌握。另外，每个学习情境后面，还适当增加了相关拓展学习材料，以增加学生的合成知识面。附录中包含了与产品合成相关的一些共性内容，如产品的英文名称、合成安全与事故处理、化学物料储存与废弃、常用合成装置搭建与使用、产品合成分离方法及常用文献资料索引等，这些共性知识放在附录中便于各学习情境教学过程中随时引用，也减少了各学习情境编写的重复性。全书主要由扬州工业职业技术学院化工系产品合成教研室的多位教师编写，湖南化工职业技术学院、河南中州大学部分教师参与了相关章节的编写和书稿的修改。情境1由王富花、高庆编写，情境2由郭双华、沈发治编写，情境3、8由陈华进、谭靖辉编写，情境4、12由沈发治、高庆编写，情境5由夏德洋、沈发治编写，情境6、7由王升文、高庆编写，情境9、10由王勤、李靖靖编写，情境11、13由陈秀清、沈发治编写，情境14由高庆、谭靖辉编写，附录1～10由谢承佳编写，附录11～12由高庆编写，王宇飞、王少鹏参与了部分章节的编写与修改工作。沈发治负责全书编写内容的总体策划、编写要求的制定，并负责全书终修改与定稿。高庆负责各章节编写的指导及全书的统稿。谭靖辉、李靖靖担任本书的副主编并对全书内容给予修改。张新科、秦建华对本书进行了审核。由于采用项目导向、任务驱动方式进行化工产品合成这一教材的编写，是我们基于以工作过程系统化为导向的人才培养模式理念所做的一次新尝试，没有现成模式可循，因此编写中一定存在许多不足之处，恳请读者批评指正，我们将在教材使用过程中逐步改正和完善，力争将本教材打造成精品教材，为高职化工专业人才的培养作出应有的贡献。编者2010年4月