精细有机合成化学及工艺学复习参考题

1、精细化学品与精细化工的概念与特点。

精细化学品：“凡能增进或赋予一种（类）产品以特定功能，或本身具有特定功能的小批量或高纯度化学品”。

精细化学品的特点：① 产品功能性强（专用性）② 批量小③ 品种多④ 利润率高⑤ 更新换代快

精细化工 ：“生产精细化学品的工业”。 “它属于一类化工产品的生产行业” 。 精细化工的特点：① 多品种、小批量 ② 综合生产流程和多功能生产装置 ③ 高技术密集度 ④ 大量应用复配技术 ⑤ 新产品开发周期长，费用高 ⑥ 商品性强、市场竞争激烈 2、新领域精细化学品的类别。

食品添加剂、饲料添加剂、电子化学品、造纸化学品、塑料助剂、皮革化学品、表面活性剂、水处理剂等。

3、精细化率的定义、我国目前的精细化率。

精细化工率（精细化率）?精细化工产品的总值?100%化工产品的总值

精细化率是一个国家或地区化学工业发达程度和化工科技水平高低的重要标志。我国目前的精细化率为45%。 4、世界精细化工的发展趋势。

发达国家新领域精细化工发展迅速、重视化境友好绿色精细化学品和超高功能及超高附加值产品，发展绿色化生产与生物工程技术。传统精细化工向发展中国家转移。

5、我国精细化工的现状与存在的主要问题。

●我国精细化工产品的自我供应能力已有了大幅度的提升，传统精细化工产品不仅自给有余，而且大量出口；新领域精细化工产品的整体市场自给率达到70%左右。一些产品在国际市场上具有较大的影响力。

●目前国内精细化工产品尚难以满足细分市场需求。以中低档产品为主，难以满足高端市场要求，以电子化学品为代表的高端精细化学品严重依靠进口。 ● 在快速变化的市场面前，我国的研发力量还很不足的，特别是薄弱的精细化工的基础性研究已成为我国开发新技术和新产品的重要制约因素。 ● 部分国家以保护环境和提高产品安全性为由，陆续实施了一批新的条例和标准；我国也在不断加大与人民生活息息相关的工业品的安全管理力度和提

高安全标准，这些因素对精细化工的发展提出更高的要求和挑战 。 6、有机合成的初始原料和主要基础原料（基础有机化学品）有哪些？ 初始原料为煤、石油和天然气等，主要基础原料为乙烯、丙烯、丁二烯、苯、（甲苯）、二甲苯、（乙炔、萘）、合成气等。 7、碳一化学的概念、发展碳一化学的意义。

化学反应过程中反应物只含有一个碳原子的反应统称为碳一化学，是以煤气化制合成气为龙头，进而以合成气为原料的有机合成工业。意义是节约煤炭和石油资源，用少的碳原料生成多的燃料。 8、原子经济性反应及原子利用率的概念。

化学反应的原子经济性：是指反应物中的原子有多少进入了产物，理想的原子经济性的反应－是原子利用率100％的反应。 原子利用率:是指反应物原子转化为目标产物的百分比。 目标产物的量原子利用率＝?100％按化学计量式所得所有产物的量之和 ＝目标产物的量?100％各反应物的量之和 9、绿色化学的目标是什么？

绿色化学的目标就是运用化学原理和新化工技术，以“原子经济性”为基本原则，从源头上减少或消除化学工业对环境的污染，从根本上实现化学工业的“绿色化”，走资源-环境-经济-社会协调发展的道路。 10、单元反应的概念及主要类型。

单元反应：为了在有机分子中引入或形成上述取代基（官能团），以及为了形成杂环和新的碳环，所采用的化学反应，叫单元反应。

单元反应的主要类型：卤化、磺化和硫酸酯化、硝化和亚硝化、还原和加氢、重氮化和重氮基的转化、胺解和胺化、烃化、酰化、氧化、水解、缩合、环合、聚合。

11、反应试剂的类型及特点。

反应试剂分为极性试剂和自由基试剂，其中极性试剂又分为亲电试剂和亲核试剂。

极性试剂: 能够供给或接受一对电子以形成共价键的试剂。

亲电试剂: 从基质上取走一对电子形成共价键的试剂 。特点：电子云密度低，

进攻分子的高电子云密度中心。具亲电性能。

亲核试剂: 提供给基质一对电子以形成共价键的试剂 。特点：电子云密度高，进攻分子的低电子云密度中心，具亲核性能。

自由基试剂: 含有未成对单电子的自由基或是在一定条件下可产生自由基的化合物称自由基试剂。

12、芳香族亲电取代反应的历程及特点。

大多数亲电取代反应是按照经过σ配合物中间体的两步历程进行的。

Ar-H+E+k1k-1Ar+HEσ络合物 (1)Hk2(2)++ArArE + H E两步历程主要是通过“动力学同位素效应”和σ配合物中间体的分离及及其相

对稳定性证明。

13、σ配合物和π配合物的概念及特点。

亲电性强的试剂通过夺取芳环上的一对电子，与环上的某一C原子形成σ键得到的化合物为σ配合物，或称芳正离子。特点：较为稳定，有时能分离得到。

亲电性弱的试剂通过与芳环平面两测的环状π电子云发生松散结合，未形成真正的化学键得到的化合物为π配合物。特点：稳定性差。 14、动力学同位素效应的概念。

如果将反应物分子中的某一原子用它的同位素代替时，其反应速度会发生变化，这种反应速度的差异，称为动力学同位素效应。 15、影响芳香族亲电取代反应定位的主要因素。 a.已有取代基的性质 包括：极性效应和空间效应 b.亲电试剂的性质 包括：极性效应和空间效应

c.反应条件：主要－温度、催化剂和溶剂。上述因素中，最重要的是已有取代基的极性效应。

16、脂肪族亲核取代反应的主要历程及其主要影响因素。

（1）双分子历程(SN2)：SN2表示双分子亲核取代。该历程中旧的化学键断裂

δ-δ-和新的化学键形成是同时的，没有中间产物生成，反应同步进行，其一般通 Nu-: + R-X [Nu……R……X] Nu-R + X:-

式为： 过 渡 态

（2）单分子历程(SN1)：SN1表示单分子亲核取代。该历程中反应是分两步进行的：第一步，中心C原子与离去基间发生键的异裂，生成一个不稳定的碳正离子中间体：R-X R+ + X-（控制步骤） ；第二步，碳正离子与亲核试剂结合生成新的化合物：R+ + Nu:- R-Nu。

影响因素：（1）作用物结构：a. 电子效应：被进攻的碳原子上有给电性取代基，烷基正离子稳定性越大，有利于SN1；有吸电性取代基，有利于SN2。b. 空间效应：空间位阻有利于SN1。（2）离去基团的影响：越容易形成负离子（或接受电子能力强）的离去基团越有利于亲核取代反应的进行。（3）亲核试剂的影响：仅影响SN2。绝大多数试剂的亲核能力与其碱性强弱一致。同族元素，亲核性按电负性的下降而提高。（4）溶剂的影响：SN1反应在质子性溶剂中反应有利；SN2反应在非质子性溶剂中反应有利（在极性溶剂中使亲核试剂活泼性减弱）。

17、芳环上亲核置换反应的概念及特点。

反应时，亲核试剂优先进攻环上电子云密度最低的位置，故（反应难易和定位规律）与芳香族亲电取代反应相反。

特点：①由于芳香环和亲核试剂的电子云密度都比较高，所以这类反应较难发生。②当芳环上连接有吸电子基团时，使邻位和对位的电子云密度下降得比间位更多，该位有利于发生亲核取代反应。

18、β消除反应和α消除反应的概念、反应历程及其特点。

β消除：在相邻的两个碳原子上除去两个基团。 生成烯（炔）烃、或碳与杂原子的双键。

α消除： 在同一个碳原子上除去两个基团，也称1,1—消除。生成卡宾。 β消除反应的历程分为双分子历程(E2)和单分子历程(E1)。 （1）双分子消除反应历程(E2)

双分子消除反应通常在强碱性试剂存在下发生。当亲核性试剂的碱性试剂B接近β－氢时，形成过渡态，而后发生C－H键和C－X键的同时断裂，形成

烯键。E2历程和SN2历程很相似。区别在E2历程中碱性试剂进攻β-氢原子，而SN2历程中反应发生在α碳原子上。按E2历程进行反应，离去基团的空间排布在理论上有两种，即顺式消除和反式消除。 （2）单分子消除反应历程(E1)

单分子消除反应历程(E1)分两步进行，分子上离去基先解离掉离去基（控制步骤）生成正碳离子，第二步消除β－质子后形成烯烃：

当形成的C正离子比较稳定时，反应优先按E1历程进行。E1和SN1反应常同时发生，两者比值常根据溶剂的极性和温度的不同而异。 19、自由基的产生方法。

热离解法、光离解法和电子转移法。 20、加成反应的类型。

亲电加成、亲核加成和自由基加成。

21、精细有机合成工艺（技术）路线选择的主要原则。

①原料价廉可靠。②技术先进可靠。③产品合格化和综合利用。④环境保护：切实可行。⑤特殊材料及设备：来源有保证或有代用品。⑥消耗指标：主要原材料消耗指标、热、能耗指标低。 22、化学计量学的9个基本概念。

反应物的摩尔比、限制反应物和过量反应物、过量百分数、转化率、选择性、理论收率、质量收率、原料消耗定额、单程转化率和总转化率（公式见书或课件）

23、有机合成中溶剂的主要作用。 ①溶解作用；②影响反应机理。

溶剂不仅有溶解作用，而且对反应产生重要影响。主要是通过与反应物或产物发生各种相互作用来影响反应过程。如可提高反应选择性(提高主反应速度、抑制副反应)、影响反应历程、反应方向和立体化学等。

24、溶剂和溶质之间的相互作用力，专一性力的特点及其所包含的内容。 ①库仑力②范德华力③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

（4）原料纯度的影响：严格控制噻吩、水、氢气的含量。

噻吩：易与催化剂反应，生成黑色沉淀；易与氯气反应，生成的付产物放出HCl，产生腐蚀。

水：水的存在大大降低有机物对Cat.三氯化铁的溶解度，使催化剂的有效浓度降低，降低反应速度。含水量>2‰ 时，反应不能进行。 氢气：火灾和爆炸事故。

（5）催化剂的选择：芳烃较活泼时，如芳环上有较强的供电子基(羟基、氨基)，可不用催化剂；活性较低的芳烃(甲苯、苯、氯苯)，用金属卤化物，如FeCl3。不活泼的芳烃(蒽醌等)，强催化剂和苛刻条件，如浓硫酸、碘或氯化碘Cat.。

（6）反应介质的选择：反应温度下为液态的芳烃，可不用介质，或认为反应物本身即为介质，如苯、甲苯、硝基苯；反应温度下为固态的，且性质较活泼的，可悬浮在水中，在盐酸或硫酸存在下进行卤化，如对硝基苯胺；反应温度下为固态的，且较难卤化，则往往需要溶解在浓硫酸、发烟硫酸或氯磺酸介质中进行卤化，或用更难卤化的有机溶剂作介质，有时用碘作催化剂；如水杨酸在氯苯或醋酸中的氯化。

44、苯氯化生产氯苯的三种工艺类型及特点。

45、脂烃及芳环侧链取代氯化反应历程、引发条件选择及影响因素。 脂烃及芳环侧链的取代卤化反应，属于自由基反应。

引发条件有热裂解法、光离解法和电子转移法，其中电子转移法容易引发副反应，如亲电取代反应，前两种方法较常用。

影响因素：（1）引发条件及温度的影响：引发条件直接影响到自由基反应的快慢。a.光照引发：特点：①紫外光照射最有利(能量高，有利于引发自由基)。 ②λ<300nm的紫外光，不能透过普通玻璃。b. 高温引发：分子的热离解能越高，需要的温度越高。

（2）催化剂及杂质的影响：a.金属杂质：卤化反应时，不能接触金属内壁或金属杂质。原因：易产生金属卤化物，不仅抑制自由基反应，还催化烯烃和

芳烃的加成卤化或环上的亲电取代卤化。b.氧气（杂质阻化剂）：抑制反应，使链反应终止。c.固体杂质或粗糙的器壁：容易使链终止。

（3）氯化深度的影响：自由基取代是一连串反应，产物组成随氯化深度而变化。氯化深度越大，多氯化物产率越高。若目的产物为一氯化物，则应严格控制反应的氯化深度或原料比例。 46、双键的加成卤化主要有几种反应历程？ 有两种不同的反应历程，即亲电加成和自由基加成。 47、置换卤化的机理、优缺点。

机理：亲核置换反应。优点：不发生多卤化、无异构产物、产品纯度高。在制药及染料工业应用多。缺点：步骤多。

48、有机氟化物是采用何种方法生产的？原因何在？

用置换氟化的方法；因为氟分子不易进行取代氟化(极性强，不易生成氟正离子)，而自由基反应又太剧烈，难以控制，有爆炸危险，故不直接氟化。 49、写出以下反应的主要产物和反应类型

（1）CH2 = CH—CH3 Cl2,500℃（CH2=CH-CH2Cl,自由基取代）

（2）CH2 = CH—CH3 Cl2,液相，无水，低温（CH2Br-CHBr-CH3,亲电加成） （3）CH2 = CH—CH3 Cl2,水中，45～60℃（CH3-CHOH-CH2Cl,亲电加成） （4）CH2 = CH—CH3 HCl,活性白土，120～140℃（CH3CHCl-CH3,亲电加成） （5）CH2 = CH—CH2Cl HBr,过氧化苯甲酰（CH2Br-CH2-CH2Cl,自由基加成） （6）CH2 = CH—CH2CN HCl,低温（CH2Cl-CH2-CH2CN,亲电加成） 50、指出以下试剂，哪些是亲电试剂、亲核试剂和自由基试剂。 PCl3（侧链氯化催化剂） 自由基试剂 PCl3（氯置换羟基反应剂） 亲核试剂 HBr（溴置换羟基反应剂） 亲核试剂 HBr（丙烯制2－溴丙烷反应剂）亲电试剂 HBr（丙烯制1－溴丙烷反应剂）自由基试剂 Cl2（石蜡氯化反应剂） 自由基试剂 Cl2（甲苯环上取代氯化反应剂）亲电试剂

Cl2（甲苯侧链氯化反应剂） 自由基试剂

51、简述由甲苯制备以下化合物的合成路线、各步反应的名称和大致反应条件：

52、工业上常用的芳烃磺化剂有哪些？各有何特点？

硫酸、发烟硫酸、三氧化硫、氯磺酸和氨基磺酸、亚硫酸钠等。 工业硫酸：两种规格。92.5％(也称矾油)和98％的硫酸。 发烟硫酸：两种规格。含游离SO3 20％和65％。 53、发烟硫酸浓度如何表示？两种浓度之间如何换算？

浓度表示方法：可用游离SO3 的含量w(SO3)表示，也可用H2SO4的含量w(H2SO4)表示。发烟硫酸两种浓度的换算：w(H2SO4)＝100% + 0.225w(SO3) w(SO3)＝4.44 [w(H2SO4)－100％]

54、要配制1000kgH2SO4质量含量100％的硫酸，试计算：需要多少千克98％的硫酸和多少千克20％发烟硫酸？

解：设需要m1kg 98%硫酸和m2kg 20%发烟硫酸，对于20%发烟硫酸，换算成w(H2SO4)=100% + 0.225*20%=104.5%.

m1+m2=1000,m1*0.98+m2*1.045=1000*100%,解得：m1=692.3,m2=307.7 所以需要692.3千克98％的硫酸和307.7千克20％发烟硫酸。

55、用600kg98％的硫酸和500千克20％发烟硫酸，试计算所配硫酸中游离SO3的质量含量。

解：对于20%发烟硫酸，换算成w2(H2SO4)=100% + 0.225*20%=104.5%. 所配硫酸w(H2SO4)=[m1w1(H2SO4)+m2w2(H2SO4)]*100%/(m1+m2)=(600x0.98+

500x1.045)*100%/(600+500)=100.95%.所配硫酸w(SO3)=4.44 [w(H2SO4)－100％]=4.44x(100.95%－100％)=4.22%. 所配硫酸中游离SO3的质量含量为4.22%。

56、芳香族磺化的亲电质点有哪些？水是如何影响磺化反应速度的？ 亲电质点有：SO3、H2S2O7、H2SO4、HSO3＋和H3SO4＋等。

以硫酸为磺化剂，当水很少时，磺化反应的速率与水浓度的平方成反比，即生成的水量越多，反应速率下降越快。

57、芳烃磺化生产工艺及其特点？液相磺化产物的分离方法有哪些？ (1)过量硫酸磺化－“液相磺化”(2)共沸去水磺化（又称“气相磺化”）优点：反应生成的水与过量芳烃一起共沸蒸出，磺化剂浓度降低慢，硫酸利用率高（90％以上）。(3)芳伯胺的烘焙磺化(4)三氧化硫磺化 优点：a.不生成水，不产生（大量）废酸；b.反应活性高、速度快、设备生产效率高；c.磺化剂用量少，成本低；d.产品纯度高，杂质少。(5)用氯磺酸磺化 特点：副反应少、产品纯度很高；氯磺酸价格贵。(6)置换磺化

a. 稀释析出法 b.稀释盐析法 c. 中和盐析法 d.脱硫酸钙法 e. 萃取分离 58、写出十二烷基苯制备十二烷基苯磺酸钠的主要工艺及其工艺条件。 用稀释的气态三氧化硫磺化工艺，可用空气稀释三氧化硫到2～8％，用降膜式反应器在不高于30°C下进行磺化，十二烷基苯与SO3的摩尔比为1:1.05，反应产物经气液分离后于40~45°C下老化30分钟，再加入磺酸量1~1.5%的水进行老化（破坏酸酐、水解SO3），后用20%NaOH水溶液中和。 59、脂肪烃的主要磺化工艺及磺化剂有哪些？磺化机理及磺化工艺特点？ （一）烷烃的磺氯化 1.磺氯化剂：SO2+Cl2 2.自由基反应 3.烷基磺酸盐生产工艺：类似液相氯化的自由基光化反应过程。连续工艺：塔式反应器。间歇工艺：槽式反应器分批操作。

（二）烷烃的磺氧化 1.磺氧化剂：SO2+O2 2.自由基反应 （三）置换磺化 1.磺化剂：亚硫酸盐 2.亲核置换反应 （四）加成磺化 1.磺化剂：亚硫酸盐 2.亲电加成反应 60、脂肪族置换磺化和芳香族置换磺化有何异同？

相同点：都是用亚硫酸盐置换其他取代基，且都是亲核置换反应。

不同点：原料和产物不同，前者原料烷烃衍生物，产物烷基磺酸盐，后者原料芳烃衍生物，产物芳烃磺酸盐。

61、常用的硫酸化原料和硫酸化剂有哪些？它们的反应活性有何差别？ 原料：醇和烯烃；硫酸化剂：硫酸、三氧化硫、氨磺酸、氯磺酸。 硫酸：反应速度随水量的增加而降低；三氧化硫：反应迅速，瞬时完成； 氨磺酸：反应缓和、不可逆；氯磺酸：反应迅速（室温下）、不可逆。 62、十二烷基硫酸酯和十二烷基磺酸盐分别采用什么工艺生产？各自特点？

十二烷基磺酸盐用稀释的气态三氧化硫磺化工艺，可用空气稀释三氧化硫到2～8％，用降膜式反应器在不高于30°C下进行磺化，十二烷基苯与SO3的摩尔比为1:1.05，反应产物经气液分离后于40~45°C下老化30分钟，再加入磺酸量1~1.5%的水进行老化（破坏酸酐、水解SO3），后用一定浓度的相应碱液中和。

63、画出用SO3法连续生产十二烷基硫酸酯的流程图，标明主要物料的名称及进料位置，并回答下列问题：

（1）与硫酸酯化法相比较，采用SO3法的优越性有哪些？ （2）本工艺采用何种反应器，采用此种反应器的优越性有哪些？ （3）进料时，对SO3有何要求？各有何特点？

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