精細化學品小試技術（簡體書）

《高職高專"二十五"規劃教材:精細化學品小試技術》主要介紹了各類精細化學品的合成原理、制備方案、操作步驟。共安排了12個教學項目，涵蓋表面活性劑、醫藥和染料中間體、防腐劑、化工中間體、合成香料、皮革等多個領域。《高職高專"二十五"規劃教材:精細化學品小試技術》涉及的典型單元反應包括磺化、硝化、?化、酯化、氧化、鹵化、胺化、重氮化、偶合、甲氧基化、還原、縮合、聚合等。《高職高專"二十五"規劃教材:精細化學品小試技術》可作為高職高專應用化工技術、精細化學品生產技術等專業學生的教材，也可供從事精細化工產品開發和生產人員閱讀參考。

《高職高專"二十五"規劃教材:精細化學品小試技術》由化學工業出版社出版。

“精細化學品小試技術”是為高職高專應用化工技術、精細化學品生產技術等專業學生學習化工產品合成，各類精細化學品合成的基礎原理、基本手段、操作方法而編寫的專業教材。
全書共安排了三個學習情境共12個教學項目，分別選擇了12個真實的化工產品作為學習的載體。涵蓋了化工中間體、涂料、表面活性劑、合成香料、醫藥等多個領域。全書涉及的典型單元反應包括磺化、硝化、?化、酯化、氧化、鹵化、胺化、重氮化、偶合、甲氧基化、還原、縮合、聚合等。12個項目的安排由單一到綜合，學習情境一包括十個項目，主要完成精細化學品合成典型單元的學習，都是單一型項目；學習情境二是一個綜合項目，同時包含了正交試驗方法和工藝改進方法；學習情境三也是一個綜合項目，是技術開發型項目。
另外，根據教材編寫團隊的理解,項目化教學更應該是一種研究型的教學實施手段，要給參加學習的學生足夠的探索空間,因此，項目一到項目十一同時推薦了十一個和教學項目同類的自主項目，建議教師安排學生以完成自主項目的過程來學習相關知識，訓練相關技能與能力，本書詳細討論的項目可作為學習的樣例以及重要的資訊。以這樣的形式完成高質量的項目化教學工作。
本教材是在建立工作過程系統化的人才培養模式過程中，通過教學實踐活動而獲得的結果。教材素材的積累是在對應課程建設成為天津市級精品課程的基礎上完成的，編寫團隊還包括了國家級精品課程建設團隊的主創人員。課程內容經過了兩個輪次的項目化教學實踐。教學過程參考了MIT化學類課程的設計經驗。
本書由天津渤海職業技術學院桑紅源主編,鄧玉美副主編。其中,項目一、項目四、項目五由鄧玉美編寫；項目二、項目三由天津渤海職業技術學院佟妍編寫；項目六、項目七、項目九由天津渤海職業技術學院李娜編寫；項目八、項目十二及附錄部分由天津渤海職業技術學院涂鄭禹編寫；項目十、項目十一由桑紅源、中山火炬職業技術學院谷雪賢編寫。桑紅源、鄧玉美負責全書編寫內容的總體規劃和統稿、校驗審核。中山職業技術學院李平輝教授為全書主審并提供了有價值的修改意見。
本項目化教材的編寫，其實也是對我們前期教學工作的一個總結，體現了我們對課程建設的一些理解，肯定存在許多認識的缺失和不足之處，懇請讀者批評指正，我們將虛心接受，在教材使用過程中逐步改正和完善，不斷豐富教學內容，提高教學品質。
編者
2011年6月

學習情境一 典型精細化學品的實驗室制備
項目一 小試崗位崗前培訓1
1.1 認識小試崗位1
1.1.1 小試的主要任務1
1.1.2 小試研究的具體內容1
1.2 混合物分離和提純方法2
1.2.1 普通蒸餾2
1.2.2 分餾4
1.2.3 減壓蒸餾5
1.2.4 水蒸氣蒸餾7
1.2.5 重結晶9
1.2.6 萃取11
1.2.7 升華12
1.3 認識正交試驗法13
1.3.1 正交試驗設計中的基本概念13
1.3.2 正交表的構造及選用原則14
1.3.3 正交試驗法數據處理19
1.4 化學品小試開發流程27
1.4.1 化學品開發的基本原則27
1.4.2 化學品開發的一般程序28
1.4.3 選題和立項28
1.4.4 成果保護——知識產權30
知識點考核32

項目二 表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉的制備（磺化）33
2.1 認識十二烷基苯磺酸鈉33
2.1.1 產品性能33
2.1.2 主要用途34
2.1.3 合成原理及工藝34
2.1.4 產品指標及分析檢測方法35
2.1.5 撰寫產品調研報告36
2.2 任務驅動下理論知識37
2.2.1 磺化劑37
2.2.2 磺化反應原理39
2.2.3 磺化反應的影響因素40
2.3 十二烷基苯磺酸鈉的制備方案確定43
2.3.1 原料選擇43
2.3.2 小試設備選擇43
2.3.3 工藝條件選擇43
2.3.4 分離方法選擇43
2.3.5 質量分析43
2.4 產品制備及效果評價44
2.4.1 操作步驟流程圖44
2.4.2 具體操作步驟44
2.4.3 操作要點44
2.4.4 產品評價44
2.5 撰寫產品合成報告45
自主項目對甲苯磺酸鈉的制備46
知識點考核46

項目三 醫藥和染料中間體硝基苯的制備（硝化）47
3.1 認識硝基苯47
3.1.1 產品性能47
3.1.2 主要用途48
3.1.3 合成原理及工藝48
3.1.4 產品指標及分析檢測方法49
3.1.5 撰寫產品調研報告51
3.2 任務驅動下理論知識51
3.2.1 硝化反應的特點及方法51
3.2.2 硝化劑52
3.2.3 硝化反應原理52
3.2.4 硝化反應的影響因素54
3.2.5 硝化產物的分離58
3.3 硝基苯的制備方案確定58
3.3.1 原料選擇58
3.3.2 小試設備選擇59
3.3.3 工藝條件選擇59
3.3.4 分離方法選擇59
3.3.5 質量分析59
3.4 產品制備及效果評價59
3.4.1 操作步驟流程圖59
3.4.2 具體操作步驟59
3.4.3 操作要點60
3.4.4 合成效果評價60
3.5 撰寫產品合成報告61
自主項目間二硝基苯的制備61
知識點考核61

項目四 醫藥和染料中間體乙?苯胺的制備（N ?化）63
4.1 認識乙?苯胺63
4.1.1 產品性能63
4.1.2 主要用途64
4.1.3 合成原理及工藝64
4.1.4 產品指標及分析檢查方法65
4.1.5 撰寫乙?苯胺調研報告67
4.2 任務驅動下理論知識67
4.2.1 N?化反應機理及其影響因素68
4.2.2 N?化方法68
4.2.3 ?基的水解71
4.2.4 N?化終點的控制72
4.3 乙?苯胺的制備方案確定72
4.3.1 原料選擇72
4.3.2 合成反應裝置選擇72
4.3.3 操作條件的控制73
4.3.4 產物的分離精制73
4.3.5 質量分析74
4.4 產品制備及效果評價74
4.4.1 操作步驟流程圖74
4.4.2 具體操作步驟74
4.4.3 操作要點75
4.4.4 合成效果評價75
4.5 撰寫產品合成報告76
自主項目色酚AS制備76
知識點考核76

項目五 醫藥阿司匹林的制備（O ?化）77
5.1 認識阿司匹林77
5.1.1 產品性能77
5.1.2 主要用途78
5.1.3 合成原理及工藝78
5.1.4 產品指標及分析檢測方法80
5.1.5 撰寫產品調研報告82
5.2 任務驅動下理論知識82
5.2.1 羧酸法82
5.2.2 羧酸酐法84
5.2.3 ?氯法86
5.2.4 酯交換法87
5.3 阿司匹林的制備方案確定87
5.3.1 原料選擇87
5.3.2 小試設備選擇88
5.3.3 工藝條件選擇88
5.3.4 分離方法選擇88
5.3.5 質量分析89
5.4 產品制備及效果評價89
5.4.1 操作步驟流程圖89
5.4.2 具體操作步驟89
5.4.3 操作要點89
5.4.4 合成效果評價90
5.5 撰寫產品合成報告90
自主項目鄰苯二甲酸二丁酯的制備90
知識點考核90

項目六 防腐劑苯甲酸的制備（氧化）92
6.1 認識產品苯甲酸92
6.1.1 產品性能92
6.1.2 主要用途93
6.1.3 合成原理及工藝93
6.1.4 產品指標及分析檢測方法96
6.1.5 撰寫產品調研報告100
6.2 任務驅動下理論知識101
6.2.1 空氣液相氧化101
6.2.2 空氣氣固相接觸催化氧化103
6.2.3 化學氧化劑及其類型103
6.2.4 電解氧化法105
6.3 苯甲酸的制備方案確定105
6.3.1 原料選擇105
6.3.2 小試設備選擇106
6.3.3 工藝條件選擇106
6.3.4 分離方法選擇106
6.3.5 質量分析106
6.4 產品制備及效果評價106
6.4.1 操作步驟流程圖106
6.4.2 具體操作步驟107
6.4.3 操作要點107
6.4.4 產品合成效果評價107
6.5 撰寫產品合成報告108
自主項目對氯苯甲酸的制備108
知識點考核108

項目七 化工中間體正溴丁烷的制備（鹵化）109
7.1 認識正溴丁烷109
7.1.1 產品性能109
7.1.2 主要用途110
7.1.3 合成原理及工藝110
7.1.4 產品指標及分析檢測方法111
7.1.5 撰寫產品調研報告112
7.2 任務驅動下理論知識113
7.2.1 取代鹵化113
7.2.2 加成鹵化116
7.2.3 置換鹵化118
7.3 正溴丁烷的制備方案確定120
7.3.1 原料選擇120
7.3.2 催化劑選擇120
7.3.3 小試設備選擇121
7.3.4 工藝條件選擇121
7.3.5 質量分析121
7.4 產品制備及效果評價121
7.4.1 操作步驟流程圖121
7.4.2 具體操作步驟122
7.4.3 操作要點122
7.4.4 產品合成效果評價122
7.5 撰寫產品合成報告123
自主項目2，6二氯4硝基苯胺的制備123
知識點考核123

項目八 107膠水的制備（縮合）125
8.1 認識107膠水125
8.1.1 產品性能125
8.1.2 主要用途126
8.1.3 合成原理及工藝126
8.1.4 產品指標及分析檢測方法127
8.1.5 撰寫產品調研報告127
8.2 任務驅動下理論知識127
8.2.1 醛酮與醇的縮合反應128
8.2.2 聚乙烯醇與甲醛的縮合反應128
8.3 107膠水的制備方案確定129
8.3.1 原料選擇129
8.3.2 催化劑選擇133
8.3.3 小試設備選擇134
8.3.4 工藝條件選擇134
8.3.5 質量分析134
8.4 產品制備及效果評價135
8.4.1 操作步驟流程圖135
8.4.2 具體操作步驟135
8.4.3 操作要點136
8.4.4 合成效果評價136
8.5 撰寫產品合成報告137
自主項目肉桂酸的制備137
知識點考核137

項目九 指示劑甲基橙的制備（重氮化、偶合）138
9.1 認識甲基橙138
9.1.1 產品性能138
9.1.2 主要用途139
9.1.3 合成原理及工藝139
9.1.4 產品指標及分析檢測方法140
9.1.5 撰寫產品調研報告142
9.2 任務驅動下理論知識142
9.2.1 重氮化反應142
9.2.2 重氮鹽的偶合反應144
9.2.3 重氮鹽的置換146
9.2.4 重氮鹽的還原148
9.3 甲基橙的制備方案確定149
9.3.1 原料選擇149
9.3.2 工藝條件選擇149
9.3.3 分離方法選擇149
9.3.4 質量分析149
9.4 產品制備及效果評價149
9.4.1 操作步驟流程圖149
9.4.2 具體操作步驟150
9.4.3 操作要點150
9.4.4 合成效果評價150
9.5 撰寫產品合成報告151
自主項目分散深藍S3BG的制備151
知識點考核151

項目十 皮革涂飾劑——水性丙烯酸乳液的制備（聚合）152
10.1 認識丙烯酸乳液152
10.1.1 丙烯酸樹脂涂料簡介153
10.1.2 產品性能153
10.1.3 主要用途153
10.1.4 合成工藝154
10.1.5 產品指標及檢測方法158
10.1.6 產品調研報告158
10.2 任務驅動下的理論知識158
10.2.1 丙烯酸樹脂的基本化學反應——自由基聚合158
10.2.2 自由基聚合引發體系163
10.2.3 聚合速率166
10.2.4 自由基聚合反應的特征166
10.2.5 水性丙烯酸樹脂聚合方法——乳液聚合167
10.3 丙烯酸水性涂料制備方案176
10.3.1 反應體系的確定176
10.3.2 制備裝置選擇178
10.3.3 工藝條件選擇178
10.3.4 產品的質量分析——聚丙烯酸酯乳液性能測試179
10.4 產品制備及效果評價180
10.4.1 操作步驟流程圖180
10.4.2 操作步驟180
10.4.3 操作要點181
10.4.4 合成效果評價181
10.5 產品合成報告182
自主項目聚氨酯木器漆制備182
知識點考核182

學習情境二 精細化學品合成的工藝改進
項目十一 香蘭素的制備與合成條件改進（甲氧基化、還原、重氮化、羥基化、C 甲?化）183
11.1 認識香料香蘭素183
11.1.1 產品性能184
11.1.2 主要用途184
11.1.3 合成原理及現有工藝185
11.1.4 產品指標及分析檢測方法190
11.2 任務驅動下的理論知識195
11.2.1 愈創木酚合成過程195
11.2.2 香蘭素合成（Reimer Tiemann反應）196
11.3 確定原有工藝改進方案197
11.3.1 原有工藝過程中各步驟反應的影響因素197
11.3.2 設計工藝改進方案（正交試驗設計）201
11.4 摸索小試優化條件203
11.4.1 香蘭素合成各步反應操作要點203
11.4.2 香蘭素合成最優條件的確定205
11.5 鄰硝基氯苯為起始原料制備香蘭素的實施方案206
11.5.1 鄰甲氧基苯胺的合成206
11.5.2 目標產物香蘭素的合成208
11.6 評價優化新工藝210
11.6.1 評價過程210
11.6.2 評價合成工藝主要考慮的方面210
11.7 撰寫項目總結報告211
自主項目磺胺類藥物SMZ合成211

學習情境三 新型精細化學品的研發
項目十二 染整助劑——N，N三乙醚二胺的研發212
12.1 撰寫立項書212
12.1.1 項目課題選擇212
12.1.2 文獻檢索與研究212
12.1.3 撰寫立項書215
12.2 擬定小試方案215
12.2.1 反應原理215
12.2.2 原料及工藝路線選擇216
12.2.3 分析測試方法216
12.3 實驗室合成路線218
12.3.1 主要儀器及試劑218
12.3.2 實驗方案實施219
12.4 改進合成路線219
12.4.1 構造因素水平表219
12.4.2 選用正交表安排實驗220
12.4.3 實驗驗證220
12.5 確定最終工藝220
12.6 撰寫項目總結報告220
附錄
附錄一 產品調研報告221
附錄二 產品合成報告222
附錄三 項目立項書223
附錄四 項目總結報告227
附錄五 多因素試驗常用正交表231
參考文獻235

（2）氫氧化鈉濃度的影響氫氧化鈉與甲醇作用生成甲醇鈉，由于反應可逆，氫氧化鈉的濃度越高對生成甲醇鈉越有利。水的存在不利于甲醇鈉的生成，同時也可能引起水解的副反應，對甲氧基化不利。可以考慮用固體氫氧化鈉參加反應。
（3）原料配比的影響理論上，甲醇鈉與鄰硝基氯苯的物質的量之比為1：1，考慮到水分的影響，甲醇鈉的比例應略過量。
（4）溶劑的影響甲氧基化反應通常用無水甲醇作為溶劑，一方面甲醇的極性很高，可以溶解甲醇鈉和鄰硝基氯苯，另一方面甲醇是低沸點的溶劑，反應後可以很方便地分離。
（5）溫度、壓力的影響由于鄰硝基氯苯的親電性較低，甲氧基化反應需要較高的溫度，另一方面，甲醇鈉的堿性較強，相對有利于甲氧基化反應的進行，因此反應溫度是這兩種因素綜合作用的結果。資料表明，鄰硝基氯苯的甲氧基化反應溫度控制在100℃左右較為合適。
由于在常壓下甲醇的沸點為64.7℃，因此反應必須在加壓下進行。在100℃時，相應的甲醇蒸氣的壓力應在0.3MPa左右。
（6）主要的副反應分析在強堿存在下，反應體系中水的存在可能使鄰硝基氯苯發生水解，產生副產物鄰硝基苯酚。