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精細化學品化學 版權信息
- ISBN:9787030698001
- 條形碼:9787030698001 ; 978-7-03-069800-1
- 裝幀:一般膠版紙
- 冊數:暫無
- 重量:暫無
- 所屬分類:>>
精細化學品化學 內容簡介
精細化學品是具有特定的功能或用以賦予其他產品特定功能的高附加值化工產品,在材料、能源、信息、醫藥、生物和食品等領域發揮著不可或缺的作用。精細化工在化學工業和國民經濟建設中占有重要的地位。本書主要介紹有機染料、有機顏料、表面活性劑、助劑、藥物及其中間體、農藥及其中間體、香精和香料、食品添加劑及有機光電功能化學品等重要類型精細化學品的功能性原理、結構與性能的關系、典型類型和品種的合成方法及應用技術等。 本書可作為高等學;瘜W、化工、制藥、材料及相關專業本科生、研究生的教材,也可供精細化工領域從事新產品和新技術開發的工程技術人員參考。
精細化學品化學 目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 精細化學品的定義與分類 1
1.2 精細化學品的特點 2
1.3 精細化工的發展趨勢 4
1.3.1 世界精細化工總體發展態勢 4
1.3.2 我國精細化工的發展狀況 5
1.4 精細化學品的研究與開發內容 5
習題 6
參考文獻 6
第2章 有機染料 7
2.1 概述 7
2.1.1 有機染料的基本概念 7
2.1.2 有機染料的應用 7
2.1.3 有機染料的分類 10
2.1.4 有機染料的命名 13
2.2 有機染料的分子結構與顏色的關系 14
2.2.1 顏色的基本概念 14
2.2.2 顏色的屬性和測量 15
2.2.3 有機染料的發色理論 16
2.2.4 有機共軛分子結構對顏色的影響 18
2.2.5 外界因素對有機染料顏色的影響 21
2.2.6 雙吸收峰分子及顏色 23
2.3 主要類型有機染料的合成及應用 24
2.3.1 酸性、酸性媒介、酸性絡合、中性染料 24
2.3.2 直接染料 34
2.3.3 不溶性偶氮染料 39
2.3.4 還原染料 43
2.3.5 活性染料 49
2.3.6 分散染料 53
2.3.7 陽離子染料 56
習題 59
參考文獻 60
第3章 有機顏料 61
3.1 概述 61
3.1.1 有機顏料的基本概念 61
3.1.2 有機顏料的分類 62
3.2 有機顏料的基本性質 62
3.2.1 有機顏料的晶形 62
3.2.2 有機顏料的結構與熱穩定性 65
3.2.3 有機顏料的潤濕與分散性 69
3.3 有機顏料的劑型及顏料化 73
3.3.1 有機顏料的劑型 73
3.3.2 有機顏料的表面處理 75
3.4 主要類型有機顏料的品種及合成 77
3.4.1 不溶性偶氮顏料 77
3.4.2 色淀顏料 80
3.4.3 酞菁顏料 81
3.4.4 稠環酮顏料 83
3.4.5 雜環顏料 84
習題 85
參考文獻 85
第4章 表面活性劑 86
4.1 概述 86
4.1.1 表面活性劑的分類 86
4.1.2 表面活性劑的國內外發展概況 89
4.2 表面活性劑的作用原理 90
4.2.1 表面張力 90
4.2.2 表面活性劑膠束 92
4.3 表面活性劑的功能與應用 93
4.3.1 洗滌和去污 93
4.3.2 乳化和破乳 94
4.3.3 起泡和消泡 96
4.3.4 潤濕作用 97
4.3.5 增溶作用 99
4.3.6 分散和絮凝 100
4.3.7 表面活性劑結構與性能的關系 101
4.4 表面活性劑的品種與合成 104
4.4.1 陰離子表面活性劑 104
4.4.2 陽離子表面活性劑 106
4.4.3 兩性表面活性劑 107
4.4.4 非離子表面活性劑 109
4.4.5 特殊類型的表面活性劑 111
習題 114
參考文獻 114
第5章 助劑 115
5.1 概述 115
5.1.1 助劑的概念和特點 115
5.1.2 助劑的分類 115
5.1.3 助劑工業的發展趨勢 117
5.2 合成材料加工助劑 119
5.2.1 增塑劑 119
5.2.2 抗氧劑 126
5.2.3 阻燃劑 132
5.2.4 光穩定劑 137
5.2.5 熱穩定劑 138
5.3 涂料助劑 142
5.3.1 催干劑 142
5.3.2 流平劑 142
5.3.3 消泡劑 143
5.3.4 防結皮劑 143
5.4 其他助劑 143
習題 144
參考文獻 145
第6章 藥物及其中間體 146
6.1 概述 146
6.1.1 藥物的定義和分類 146
6.1.2 藥物的發展歷程 146
6.2 藥物作用的理化基礎及藥物代謝 147
6.2.1 藥物作用機制 147
6.2.2 藥物-受體相互作用理論 148
6.2.3 藥物的代謝與轉化 150
6.3 藥物的構效關系 153
6.3.1 藥物的理化性質 153
6.3.2 藥物的化學結構 154
6.3.3 藥物的立體異構 155
6.4 主要類型藥物的品種及合成 156
6.4.1 鎮靜催眠藥和抗精神失常藥 156
6.4.2 抗菌藥物 160
6.4.3 心血管系統藥物 172
6.4.4 抗組胺藥 177
6.4.5 抗腫瘤藥 179
6.5 藥物劑型 182
習題 183
參考文獻 184
第7章 農藥及其中間體 185
7.1 概述 185
7.1.1 農藥的概念和作用 185
7.1.2 農藥的分類 186
7.1.3 農藥的毒理 187
7.1.4 農藥代謝 189
7.1.5 農藥的殘留和使用安全 191
7.1.6 農藥的劑型與助劑 192
7.2 殺蟲劑及其他動物害物防治劑 195
7.2.1 有機氯殺蟲劑 195
7.2.2 有機磷殺蟲劑 197
7.2.3 氨基甲酸酯殺蟲劑 201
7.2.4 除蟲菊酯殺蟲劑 203
7.2.5 其他害物防治劑 205
7.2.6 防治害蟲的其他化學藥劑 208
7.3 殺菌劑 211
7.3.1 保護性殺菌劑 212
7.3.2 治療性殺菌劑 213
7.3.3 農用抗菌素 215
7.4 除草劑和植物生長調節劑 215
7.4.1 除草劑 215
7.4.2 植物生長調節劑 224
習題 227
參考文獻 227
第8章 香精和香料 228
8.1 概述 228
8.1.1 香料的定義和分類 228
8.1.2 香精的定義與組成 229
8.1.3 香精香料的發展歷程 231
8.2 天然香料及提取方法 232
8.2.1 動物性天然香料 232
8.2.2 植物性天然香料 234
8.2.3 單離香料 237
8.3 合成香料的主要類型及合成方法 238
8.3.1 烴及其鹵代物香料 238
8.3.2 醇、酚和醚類香料 241
8.3.3 醛、酮、酸和酯類香料 243
8.3.4 含氮、含硫及雜環香料 245
8.3.5 合成麝香 246
8.4 香氣與分子結構的關系 247
8.4.1 香氣的概念與分類 247
8.4.2 分子結構對香氣的影響 247
8.5 香料的檢驗及香精香料的管理 249
8.5.1 香料的檢驗 249
8.5.2 香精香料的管理 250
習題 250
參考文獻 251
第9章 食品添加劑 252
9.1 概述 252
9.1.1 食品添加劑的定義 252
9.1.2 食品添加劑的作用和使用要求 253
9.1.3 食品添加劑的分類 253
9.2 食品添加劑的類型和品種 254
9.2.1 防腐劑 254
9.2.2 抗氧化劑 256
9.2.3 乳化劑 258
9.2.4 增稠劑 260
9.2.5 調味劑 261
9.2.6 食品色素 264
9.2.7 食品營養強化劑 267
9.3 食品添加劑的安全性與評價 268
9.3.1 安全性評價 268
9.3.2 毒理學評價 269
9.3.3 食品添加劑的使用量 270
9.4 食品添加劑的管理 270
9.4.1 食品添加劑的管理內容 270
9.4.2 食品添加劑的管理機構 271
習題 271
參考文獻 272
第10章 有機光電功能化學品 273
10.1 概述 273
10.2 有機光導材料 273
10.2.1 有機光導材料的概念 273
10.2.2 有機光導體的工作原理 273
10.2.3 有機光導體的特點 274
10.2.4 有機光導材料的分類 274
10.3 有機光致變色材料 279
10.3.1 有機光致變色材料的概念 279
10.3.2 有機光致變色材料的作用機理 280
10.3.3 有機光致變色材料的分類 280
10.4 有機電致發光材料 282
10.4.1 有機電致發光的概念 282
10.4.2 有機電致發光基本原理 283
10.4.3 有機電致發光材料的分類 283
10.5 有機光伏材料 286
10.5.1 有機太陽能電池材料 286
10.5.2 染料敏化太陽能電池材料 288
10.6 有機場效應半導體材料 293
10.6.1 有機場效應的概念 293
10.6.2 有機場效應晶體管的結構 293
10.6.3 有機場效應晶體管的工作原理 293
10.6.4 有機場效應半導體材料的性能要求和分類 293
習題 296
參考文獻 296
精細化學品化學 節選
第1章 緒論 1.1 精細化學品的定義與分類 精細化學品一般指的是批量小、對純度或質量要求高、分子結構復雜、具有特定功能或應用性能、附加值高的化工產品。生產精細化學品的工業通稱精細化學工業,簡稱精細化工。精細化學品是相對于產量大、應用范圍廣泛、分子結構較為簡單的大宗化學品而言的。 精細化學品的分類方法主要有兩種,分別是按照性質與產量分類和按照功能與用途分類。按照性質與產量,可以將化學品分為以下四類。 1. 通用化學品 通用化學品指大批量生產的性質和功能無差別的化學品。此類化學品通常有固定熔點或沸點,有明確的化學結構,如硫酸、鹽酸等無機酸,氫氧化鈉、氫氧化鉀等無機堿,氯化鈉、碳酸鈉等無機鹽,以及有機物中的甲醇、乙醇、甲醛、乙醛、丙酮、乙酸、甲苯、氯苯、苯胺、苯酚等。 2. 準通用化學品 準通用化學品指較大批量生產的性質和功能有差別的化學品。此類化學品的分子結構、熔點或沸點常因應用需求和生產廠家的不同而有所差異,如塑料、合成纖維、合成橡膠等合成材料。 3. 精細化學品 精細化學品指小批量生產的性質無差別的化學品。此類化學品有固定的熔點或沸點,有明確的化學結構,如原料醫藥、原料農藥、染料粗品、顏料粗品等。 4. 專用化學品 專用化學品指小批量生產的性質和功能有差別的化學品。此類化學品的性質和功能與應用領域、應用范圍和應用方法的對應性很強,如不同制劑的成品醫藥和農藥、不同劑型的商品染料和顏料、不同載體和形貌的催化劑等。 本書涉及的是廣泛意義上的精細化學品,包括上述分類中的精細化學品和專用化學品。 精細化學品通常本身具有特定的功能,或者能夠增進、賦予其他產品以特定的功能。特定的功能主要包括特定的化學作用,如染色、脫污、去雜、阻燃等;特定的物理性能和效應,如耐高溫、高強度、超硬度、壓電、熱電等;以及特定的生物活性,如增進或賦予生物體新陳代謝、生長能力和抵抗能力等。 將精細化學品按照功能與用途分類時,由于各個國家的生產和管理體制不同,分類方式也有所不同。例如,日本在20世紀60年代將精細化學品從化學工業中劃分出來,1981年在《精細化工產品年鑒》中提出34類精細化學品,即醫藥、獸藥、農藥、合成染料、涂料、有機顏料、油墨、黏合劑、催化劑、試劑、香料、表面活性劑、合成洗滌劑、化妝品、感光材料、橡膠助劑、增塑劑、穩定劑、塑料添加劑、石油添加劑、飼料添加劑、食品添加劑、高分子凝聚劑、工業殺菌防霉劑、芳香消臭劑、紙漿及紙化學品、汽車化學品、脂肪酸及其衍生物、稀土金屬化合物、電子材料、精密陶瓷、功能樹脂、生命體化學品和化學促進生命物質等。 我國精細化學品分類的依據是原化學工業部于1986年3月6日頒布的《關于精細化工產品的分類的暫行規定》,其規定精細化工產品包括11個產品類別,即農藥、染料、涂料(包括油漆和油墨)、顏料、試劑和高純物、信息用化學品(包括感光材料、磁性材料等能接受電磁波的化學品)、食品和飼料添加劑、黏合劑、催化劑和各種助劑、化工系統生產的化學藥品(原料藥)和日用化學品、高分子聚合物中的功能高分子材料(包括功能膜、偏光材料等)。每一個類別中又包含很多小類。例如,催化劑和各種助劑又分為催化劑、印染助劑、塑料助劑、橡膠助劑、水處理劑、纖維抽絲用油劑、有機抽提劑、高分子聚合物添加劑、表面活性劑、皮革助劑、農藥用助劑、油田用化學品、混凝土用添加劑、機械和冶金用助劑、油品添加劑、炭黑(橡膠制品的補強劑)、吸附劑、電子工業專用化學品、紙張用添加劑、其他助劑等20個小類。再如,印染助劑又可細分為分散劑、固色劑、勻染劑、涂料印花助劑、樹脂整理劑、柔軟劑、抗靜電劑、防水劑、防火阻燃劑等。隨著科學技術的發展,具有新功能和新化學結構的精細化學品不斷涌現,因此精細化學品的類型不斷增加,其分類方法也不是絕對不變的。 1.2 精細化學品的特點 精細化學品的應用領域十分廣闊,可以直接用作*終產品或者產品的主要成分,如染料、顏料、醫藥、農藥、香精和香料等,也可以為其他產品增加或賦予相應的功能,如塑料增塑劑、顏料分散劑等。精細化學品的特點主要有5個方面。 1. 專用性強 任何一種化工產品都有各自的功能。例如,化肥是植物的營養劑,塑料具有一定的強度,甲苯能夠溶解特定的物質。與上述大宗化學品不同,精細化學品則需要具有特定的功能,應用對象的范圍小,專用性強。例如,酸性染料主要用于絲綢、羊毛、皮革和尼龍的染色,直接染料則主要用于棉、麻的染色,而分散染料主要用于滌綸纖維的染色。再如,表面活性劑根據其分子結構的不同而具有乳化、增溶、發泡、分散等不同的功能,并且與表面活性劑發生作用的基質不同,體系的溶劑或介質不同,所使用的表面活性劑的品種也不同。醫藥更是如此,不同的藥物用于治療不同的病癥,如阿司匹林專門用于解熱鎮痛,而氧氟沙星則主要用于由葡萄球菌、鏈球菌等革蘭陽性菌所引起的急、慢性感染。在農藥中,針對害蟲、病菌、雜草等防治對象在形態、行為、生理代謝方面的差異,需要使用不同分子結構類型和劑型的農藥產品。 2. 小批量,多品種 精細化學品的功能性和專用性決定了其相對于大宗化學品具有品種多和小批量生產制造的特點。例如,染料和顏料在對紡織品和涂料等進行著色時其用量通常為著色基質質量的3%~5%,合成藥物的患者服用量以毫克計,而光電器件的功能層通常為納米薄膜。因此,對于每一種確定功能和用途的精細化學品,其產量相對較小,有的特殊功能的精細化學品甚至在實驗室合成生產。在品種方面,對于每一個門類的精細化學品,其數量通常十分龐大。例如,《染料索引》中記載的世界各國生產的不同結構的染料和顏料品種多達5000余種,年產量在80t左右,其中已經公布化學結構的有1000多種。此外,還存在同一分子結構的染料或顏料因應用需求而有多種劑型的產品,以及多種產品復配產生新的產品等情況。 3. 多采用間歇式生產工藝 這是由精細化學品小批量、多品種的特點決定的。精細化學品分子結構雖然較為復雜,但總體上是由主體結構和功能性基團兩個部分構成。其中,主體結構可以是脂鏈、脂環、芳環或雜環;不同的取代基,如鹵素、磺酸基、硝基、氨基或取代的氨基、羰基、酰胺基、烴基、烷氧基或芳氧基等,則具有不同的特定功能,它們都是通過鹵化、磺化、硝化、氧化、還原、烴基化和;葐卧磻胫黧w結構。精細化學品的合成過程基本上是由各種單元反應按照設計好的路線組合而成的,有的需要幾步反應,有的則需要幾十步反應。因此,生產中往往采用綜合性生產流程和多功能生產裝置,按照合成產品的單元反應組建生產流程,根據產品更新調整生產能力和品種,靈活性強。 4. 技術密集程度高 首先,精細化學品的分子結構、劑型和應用方法較為復雜,生產流程長,單元反應多,原料復雜,中間過程控制要求嚴格,提純和后處理方法多,很多產品還需要特殊的制劑(劑型)和商品化(標準化)等技術。而且,隨著高新技術的不斷發展,對精細化學品的質量和性能的要求不斷提高。由于應用對象的特殊性,單一的化合物往往很難滿足應用的要求,因此復配和應用配方的研究對應用效果起到決定性的作用,技術含量高。其次,精細化學品的更新換代快,市場壽命短,技術專用性強,市場競爭激烈,需要不斷進行新產品的技術開發和應用技術的研究,并且技術服務在產品獲得市場的過程中起到十分重要的作用。*后,精細化學品的研發過程涉及市場調查、產品合成方法和工藝研究、產品應用技術研究等,耗時長,成功率低,費用高。例如,一種新藥的開發往往需要5~10年甚至更長的時間,耗資可達數千萬美元。再如,能夠得到實際應用的合成染料的開發成功率為1/8000~1/6000。 5. 附加價值高,銷售利潤大 附加價值是指在產品的產值中扣除原材料、稅金、設備和廠房的折舊費后,剩余部分的價值。其實際是指產品從原料開始,經過生產加工,到制成產品的過程中實際增加的價值,包括利潤、工人勞動、動力消耗及技術開發等費用?梢,附加價值不等于利潤,因為產品的加工深度越高,技術開發的費用也會增加,工人勞動及動力消耗也越大。需要指出的是,在配制新品種、新劑型時,技術上的難度并不一定很大,但新產品的銷售價格往往大大超過其原品種或粗產品,利潤也會大大提高。 1.3 精細化工的發展趨勢 1.3.1 世界精細化工總體發展態勢 經濟和工農業的發展、科技的進步和人類的生存、生活需求是推動精細化學品和精細化工行業發展的動力。20世紀70年代,工業發達國家的石油化工已經具有一定的規模,具備了精細化學品開發、生產的原料和技術基礎。兩次能源危機促使了化工行業的產品結構由大批量、低價值的大宗化學品向功能性、高附加值的精細化學品的轉化。 美國、日本、歐洲等化學工業發達國家及地區始終十分重視精細化工行業的發展,把發展精細化工作為調整產業結構、促進經濟發展、保障新技術應用、增強國際競爭力的有效舉措。 (1) 精細化學品銷售收入快速增長,精細化工率不斷提高。精細化工率即精細化學工業產值占化學工業總產值的比例,被認為是衡量一個國家或地區化學工業技術水平的重要標志。美國、日本和西歐等化學工業發達的國家和地區精細化工也*為發達,其精細化學品銷售額約占世界總銷售額的75%以上,精細化工率已達到60%~70%,瑞士的精細化工率甚至達到了100%。近幾年,全球化工產品年總銷售額約為1.5萬億美元,其中精細化學品和專用化學品的年總銷售額約為3800億美元,且以年均5%~6%的比例增長,高于化學工業2%~3%的總體水平。 (2) 加強技術創新,調整和優化精細化工產品結構。重點開發高性能化、專用化、綠色化產品,已成為當前世界精細化工發展的重要特征,也是今后世界精細化工發展的重點方向。例如,日本近年來逐步縮減合成染料和傳統精細化學品市場,取而代之的是大量開發功能性、綠色化等高端精細化學品,從而大大提升了精細化工的產業能級和經濟效益。其重點開發的用于半導體和平板顯示器等電子領域的功能性精細化學品,使日本在信息記錄和顯示材料等高端產品領域建立了主導地位。 (3) 兼并重組,增強核心競爭力。許多著名公司通過兼并、收購或重組,調整經營結構,退出沒有競爭力的行業,發揮自己的專長和優勢,加大對有競爭力行業的投入,重點發展具有優勢的精細化學品,以鞏固和擴大市場份額,提高經濟效益和國際競爭力。例如,2005年世界著名的橡膠助劑生產商美國康普頓公司投入20億美元收購了大湖化學公司,成立科聚亞公司,成為繼羅姆哈斯公司和安格公司后的美國第三大精細化工公司和全球*大的塑料添加劑生產商。新公司的產品包括塑料添加劑、石化添加劑、阻燃劑、有機金屬、聚氨酯、泳池及溫泉維護產品、農業化學品等,在高價值產品的市場上具有領導地位,精細化學品的年銷售額劇增。 1.3.2 我國精細化工的發展狀況 我國的精細化工行業初步建立于新中國成立以后,主要為了解決染料、醫藥及其中間體等依賴進口的問題。**個五年計劃(1953~1957年)期間建立了精細化學品的生產基地、研究單位,并在高等學校設置了培養相關人才的專業。染料、顏料、助劑、涂料、農藥等在新中國成立后較早發展起來的精細化學品一般被認為是傳統精細化學品。 20世紀70~80年代引進現代化生產裝置,是精細化學品的大規模生產進行配套的階段,并重點開發了催化劑、助劑、溶劑等產品。之后,新領域精細化學品的類型和品種不斷豐富,如飼料添加劑、食品添加劑、工業表面活性劑、水處理劑、皮革化學品、油品化學品、膠黏劑、電子化學品、生物化學品等,得到了迅速發展。 20世紀90年代中期以后,隨著生物、能源、電子、信息等高新技術領域的發展,高性能和高質量的現代醫藥、電子信息材料、能量轉化材料、儲能材料、智能材料、傳感材料等精細化學品的需求不斷增加,成為占主要地位的新領域精細化學品和
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