标题 化工生产中的“三烯”是指?
三烯指的是乙烯、丙烯、1,3-丁二烯
乙烯是由两个碳原子和四个氢原子组成的化合物。两个碳原子之间以双键连接。乙烯存在于植物的某些组织、器官中,是由蛋氨酸在供氧充足的条件下转化而成的。
乙烯是合成纤维、合成橡胶、合成塑料(聚乙烯及聚氯乙烯)、合成乙醇(酒精)的基本化工原料,也用于制造氯乙烯、苯乙烯、环氧乙烷、醋酸、乙醛、乙醇和炸药等,尚可用作水果和蔬菜的催熟剂,是一种已证实的植物激素。
乙烯是世界上产量最大的化学产品之一,乙烯工业是石油化工产业的核心,乙烯产品占石化产品的75%以上,在国民经济中占有重要的地位。世界上已将乙烯产量作为衡量一个国家石油化工发展水平的重要标志之一。
生理作用是:三重反应、促进果实成熟、促进叶片衰老、诱导不定根和根毛发生、打破植物种子和芽的休眠、抑制许多植物开花(但能诱导、促进菠萝及其同属植物开花)、在雌雄异花同株植物中可以在花发育早期改变花的性别分化方向等
工业领域
用途:制造塑料、合成乙醇、乙醛、合成纤维等重要原料
乙烯ethylene CH2=CH2,为一种植物激素。由于具有促进果实成熟的作用,并在成熟前大量合成,所以认为它是成熟激素(ripening hormone)。可抑制茎和根的增粗生长、幼叶的伸展、芽的生长、花芽的形成;另一方面可促进茎和根的扩展生长、不定根和根毛的形成、某些种子的发芽、偏上生长、芽弯曲部的形成器官的老化或脱离等。能促进凤梨的开花,促进水稻和水繁缕茎的生长。几乎所有作用的有效气中浓度的阈值为0.0—0.1微升/升,最大值为1—10微升/升。一部分菌类和大部分高等植物均可生成乙烯,而在成熟的果实里可大量的生成。若给营养组织以植物生长素或各种应力(接触、病伤害、药物处理等)则生成量可激增。在生物体内由甲硫氨酸生物合成,其第三、第四位碳转变为乙烯,但合成酶的性质不明。甲硫氨酸脱氨生成的α-酮-4-甲硫丁酸,或后者进一步脱羧生成的甲硫丙醛,在过氧化氢、亚硫酸盐、单酚的存在下由于过氧化物酶的作用而有效地生成乙烯,因此曾被认为是乙烯生物合成的中间体,但甲硫丙醛在生物体内存在尚未被证实。梅普森和沃德尔(L.Mapson.D.Wardale)在体外用转氨酶、过氧化物酶和供给过氧化氢的葡萄糖氧化酶等三种酶的协同作用,显示出由甲硫氨酸合成乙烯的事实,但通过同位素标记化合物的实验,认为此反应系统在体内不起作用。乙烯也有从除甲硫氨酸以外的物质进行生物合成的情况。乙烯用量最大的是生产聚乙烯,约占乙烯耗量的45%;其次是由乙烯生产的二氯乙烷和氯乙烯;乙烯氧化制环氧乙烷和乙二醇。另外乙烯烃化可制苯乙烯,乙烯氧化制乙醛、乙烯合成酒精、乙烯制取高级醇。 [8]
主要用途:
乙烯是重要的有机化工基本原料,主要用于生产聚乙烯、乙丙橡胶、聚氯乙烯等;
石油化工最基本原料之一。在合成材料方面,大量用于生产聚乙烯、氯乙烯及聚氯乙烯,乙苯、苯乙烯及聚苯乙烯以及乙丙橡胶等;在有机合成方面,广泛用于合成乙醇、环氧乙烷及乙二醇、乙醛、乙酸、丙醛、丙酸及其衍生物等多种基本有机合成原料;经卤化,可制氯代乙烯、氯代乙烷、溴代乙烷;经齐聚可制α-烯烃,进而生产高级醇、烷基苯等;
主要用作石化企业分析仪器的标准气;
乙烯用作脐橙、蜜桔、香蕉等水果的环保催熟气体;
乙烯用于医药合成、高新材料合成。
生态领域
乙烯“三重反应”(triple response of ethylene):①抑制茎的伸长生长;②促进茎和根的增粗;③促进茎的横向增长。用乙烯处理黄化幼苗茎可使茎加粗和叶柄偏上生长。
由于乙烯可以促进RNA和蛋白质的合成,并可在高等植物体内使细胞膜的透性增加,加速呼吸作用,因而当果实中乙烯含量增加时,已合成的生长素又可被植物体内的酶或外界的光所分解,进一步促进其中有机物质的转化,加速成熟。常用乙烯利溶液浸泡未完全成熟的番茄、苹果、梨、香蕉、柿子等果实能显著促进成熟。
乙烯也有促进器官脱落和衰老的作用。乙烯在花、叶和果实的脱落方面起着重要的作用。
乙烯还可促进某些植物(如瓜类)的开花与雌花分化,促进橡胶树、漆树等排出乳汁。
乙烯还可诱导插枝不定根的形成,促进根的生长和分化,打破种子和芽的休眠,诱导次生物质的分泌等。
农业领域
乙烯是一种植物内源激素,高等植物的所有部分,如叶、茎、根、花、果实、块茎、种子及幼苗在一定条件下都会产生乙烯。它是植物激素中分子最小者,其生理功能主要是促进果实、细胞扩大。籽粒成熟,促进叶、花、果脱落,也有诱导花芽分化、打破休眠、促进发芽、抑制开花、器官脱落,矮化植株及促进不定根生成等作用。
乙烯是气体,难于在田间应用,直到开发出乙烯利,才为农业提供可实用的乙烯类植物生长调节剂。主要产品有乙烯利、乙烯硅、乙二肟、甲氯硝吡唑、脱叶膦、环己酰亚胺(放线菌酮),它们都能释放出乙烯,或促进植物产生乙烯的植物生长调节剂,所以统称之为乙烯释放剂。国内外最为常用的仅是乙烯利,广泛应用于果实催熟、棉花采收前脱叶和促进棉铃开裂吐絮、刺激橡胶乳汁分泌、水稻矮化、增加瓜类雌花及促进菠萝开花等。
乙烯类植物生长调节剂中还有一些品种在植物体内通过抑制乙烯的合成,而达到调节植物生长的作用,则称之为乙烯合成抑制剂。国内市场上尚无此类产品,因而不予介绍。
丙烯常温下为无色、稍带有甜味的气体。分子量42.08,液态密度0.5139g/cm3(20/4℃),气体密度1.905(0℃,101325Pa.abs)冰点-185.3℃,沸点-47.4℃。它稍有麻醉性,在815℃、101.325kpa下全部分解。易燃,爆炸极限为2%~11%。不溶于水,溶于有机溶剂,是一种属低毒类物质。丙烯是三大合成材料的基本原料,主要用于生产聚丙烯、丙烯腈、异丙醇、丙酮和环氧丙烷等。
2017年10月27日,世界卫生组织国际癌症研究机构公布的致癌物清单初步整理参考,丙烯在3类致癌物清单中
用于制丙烯腈、环氧丙烷、丙酮等。用以生产多种重要有机化工原料、生成合成树脂、合成橡胶及多种精细化学品等。
用丙烯颜料绘制的画。丙烯颜料是用一种化学合成胶乳剂(含丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、丙烯酸、甲基丙烯酸,以及增稠剂、填充剂等)与颜色微粒混合而成的新型绘画颜料。丙烯颜料出现于20世纪60年代,试验证明,它有很多优于其他颜料的特征:干燥后为柔韧薄膜,坚固耐磨,耐水,抗腐蚀,抗自然老化,不褪色,不变质脱落,画面不反光,画好后易于冲洗,适合于作架上画、室内外壁画等。它可以一层层反复堆砌,画出厚重的感觉;也可加入粉料及适量的水,用类似水粉的画法覆盖重叠,画面层次丰富而明朗;如在颜料中加入大量的水分可以出水彩、工笔画的效果,一层层烘染,推晕,透叠,效果纯净透明。由于丙烯颜料的主要调剂含水量很大,因此在容易吸水的粗糙底面上作画更为适宜,如纸板、棉布、木板、纤维板、水泥墙面、麻毛质地的金属面、石壁等。作丙烯画可以用一般的油画笔、画刀、中国画笔、水彩画笔、板刷、海绵、丝瓜络等。调色盘和笔洗多用不吸水的陶瓷、玻璃、珐琅质地的容器,以防清洗不净。丙烯颜料在水分挥发后即干透,因此作画时对程序要心中有数,以使笔触衔接自然,达到预想效果。
丙烯用量最大的是生产聚丙烯,另外丙烯可制丙烯腈、异丙醇、苯酚和丙酮、丁醇和辛醇、丙烯酸及其脂类以及制环氧丙烷和丙二醇、环氧氯丙烷和合成甘油等
英文名为:1,3-Butadiene或Butadiene、BD。无色气体,有特殊气味。稍溶于水,溶于乙醇、甲醇,易溶于丙酮、乙醚、氯仿等。是制造合成橡胶、合成树脂、尼龙等的原料。制法主要有丁烷和丁烯脱氢,或由碳四馏分分离而得。有麻醉性,特别刺激粘膜,易液化。临界温度161.8,临界压力4.26兆帕。与空气形成爆炸性混合物,爆炸极限2.16~11.47%(体积)。
2017年10月27日,世界卫生组织国际癌症研究机构公布的致癌物清单初步整理参考,1,3-丁二烯在一类致癌物清单中
丁二烯是生产合成橡胶(丁苯橡胶、顺丁橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶)的主要原料。随着苯乙烯塑料的发展,利用苯乙烯与丁二烯共聚,生产各种用途广泛的树脂(如ABS树脂、SBS树脂、BS树脂、MBS树脂),使丁二烯在树脂生产中逐渐占有重要地位。此外,丁二烯尚用于生产乙叉降冰片烯(乙丙橡胶第三单体)、1,4-丁二醇(工程塑料)、己二腈(尼龙66单体)、环丁砜、蒽醌、四氢呋喃等等。因而也是重要的基础化工原料。丁二烯在精细化学品生产中也有很多用处。以丁二烯为原料制取的精细化学品。主要有以下几个方面。
(1)与缺电子嗜双烯化合物发生狄尔斯-阿尔德反应,制得蒽醌,其衍生物是重要染料中间体、杀菌剂和杀虫剂。
(2)与顺丁烯二酸酐(简称顺酐)反应,进而缩合,制得四氢苯酐,可作聚酯树酯、环氧树脂的固化剂和增塑剂。四氢苯酐再经硝酸氧化,可得丁烷四羧酸,是制造水溶性漆的原料。同样四氢苯酐加氢制得六氢苯二甲酸酐,可用作为环氧树脂的固化剂。
(3)与二氧化硫作用,生成环丁烯砜,然后配制成水溶液在骨架镍催化剂存在下加氢,制得环丁砜,是芳烃萃取用的选择性溶剂。环丁砜和二异丙醇胺的混合物可用脱二氧化碳气体用。
(4)丁二烯的线型调聚反应在工业上很有用处。线型二聚后得到八碳直链烯烃,再经醛化、加氢即得壬醇,在合成香料、表面活性剂、润滑油添加剂方面都有
重要用途。用钴络合物作催化剂,其二聚、三聚、四聚体,都是合成高级醇和大环麝香的原料。
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丙醛是一种重要的有机合成原料,主要用于生产丙酸\丙醇\三羟甲基乙烷以及丙酮肟等,用于农药、化工、医药工业,可用于制合成树脂、橡胶促进剂和防老剂等,也可用作抗冻剂、润滑剂、脱水剂等.
丙醛是一种重要的有机合成原料,外观为无
色透明液体,易燃,有窒息性气味,分子式c3H60,
相对分子质量58.08,熔点一8l℃,沸点49℃ ,相
对密度0.870 1(20/4℃),折光率1.36 36,闪点
一9~C,大鼠121服u 为1.4g/kg,溶于水,可与醇
和醚混溶。丙醛主要用于生产丙酸、丙醇、三羟
甲基乙烷以及丙酮肟等化工中间体,在橡胶、油
漆、塑料、医药、香料、农业、轻纺以及饲料等行业
具有广泛的用途。
1 丙醛的用途
丙醛是一种重要的化工产品和化工原料,在
橡胶、塑料、油漆、医药,特别是农药和饲料等方
面用途广泛。以环烷酸钴、环烷酸锰、醋酸铜、铬
酸铜等为催化剂,在温度6o℃左右,丙醛进行常
压氧化反应生产的丙酸是一种重要的精细化学
品,也是生产其它精细化学品的重要中间体,用
途十分广泛。丙酸及其盐类用于防止谷物结块、
粮食保鲜、饲料防腐等效果十分显著。用丙酸可
制取有机化工原料及中间体丙酸酐、丙酰氯、a一
氯丙酸、2,2一二氨基丙酸和a一溴丙酸等。丙酸
酐可制得抗癌药丙酸羟甲雄酮、抗生素丙酸角沙
霉素、无味红霉素、睾丸丙酸酯等,可用作香料酯
化剂、硫化反应和硝化反应的脱水剂,用于醇酸
树脂和染料;由丙酰氯可制得利胆醇、苯乙醇、甲妥因等;a一氯丙酸可用作合成除草剂的中间体,
也可用作有机合成原料。丙酸和乙苯基汞反应
生成的丙酸苯基汞是一种良好的涂料杀菌剂。
甘油三丙酸是香烟过滤嘴的增塑剂。丙酸铵能
降低粘度,可用作照相技术中卤化银胶乳的湿润
剂。丙酸锌和丙酸铬可用作生产对苯二甲酸酯
的聚酯类用催化剂。在香料工业上,丙酸可用于
制取香料丙酸异戊酯、芳樟酯、丙酸香叶酯、丙酸
乙酯、丙酸苄酯等;由丙酸、醋酸和纤维素反应可
生产用作薄膜、牙刷柄、毛刷柄和眼镜框的醋酸
丙酸纤维素;含丙酸钙15% 的散剂、含丙酸钙
12.3%的软膏或溶液,可治疗皮肤寄生性霉菌引
起的疾病,亦可用作医药中间体。此外,丙酸还
可用于制备维生素B6、用作电镀助剂、乳化剂、硝
酸纤维素溶剂等。
以丙醛和多聚甲醛为原料,在碱性条件下加
热制得的1,1,1,一三羟甲基乙烷,可用来制造清
漆、醇酸树脂、氨基醇酸烘漆以及聚酯树脂、合成
千性油等。
丙醛和甲醛反应得二羟甲基丙醛,再用双氧
水氧化可制得二羟甲基丙酸,它主要用作聚氨酯
乳液的优良稳定剂,加入后乳液贮存期可由不到
半年延长至1年以上。
由丙醛在骨架镍催化剂存在下发生加氢反
应制得的正丙醇,在医药工业中可用于生产丙磺
舒、丙戊酸钠、红霉素、癫健安、粘合止血剂BCA、
丙硫硫胺、2,5一吡啶二甲酸二丙酯等。由丙醇合
成的酯可用作食品添加剂、增塑剂、香料等。由
丙醇衍生的胺类化合物可用于生产农药安磺灵、菌达灭、异丙乐灵、灭草猛、磺乐灵、氟乐灵等。
丙醇还用于生产醋酸丙酯、乙二醇醚和直接作为
溶剂,用于生产正丙胺等。
在氢氧化钠作用下,丙醛经缩合得到的2一
甲基2一戊烯醛是一种重要的有机合成中间体,
在有机合成中用途广泛。此外,丙醛还广泛用于
生产脂肪烃的单体、多氧化物、胺类等,用作塑
料、橡胶加工助剂、染料添加剂、聚合物链传递剂
及乳液稳定剂等。
2、乙烯是石油化工最基本原料之一。在合成材料方面,大量用于生产聚乙烯、氯乙烯及聚氯乙烯,乙苯、苯乙烯及聚苯乙烯以及乙丙橡胶等。
在有机合成方面,广泛用于合成乙醇、环氧乙烷及乙二醇、乙醛、乙酸、丙醛、丙酸及其衍生物等多种基本有机合成原料;经卤化,可制氯代乙烯、氯代乙烷、溴代乙烷;经齐聚可制α-烯烃,进而生产高级醇、烷基苯等。
另外,乙烯也是空气中污染物之一,工业区乙烯含量可达到1ppm(百万分之一),能够生成甲醛和一氧化碳,危害人类。
3、乙烯主要用作石化企业分析仪器的标准气。
4、乙烯用作脐橙、蜜桔、香蕉等水果的环保催熟气体。成熟的果实能够释放乙烯。乙烯是重要的激素,能够调节果实成熟,雌雄开花,抗病虫害,机械伤害等等。人们通过抑制植物体内乙烯合成可以对蔬果进行保鲜和长途运输。
5、乙烯用于医药合成、高新材料合成。高浓度乙烯和氧气的混合气体是良好的麻醉剂。乙烯不像乙醚、氯仿那样带给人不适感觉,苏醒也快,但它为气体,使用起来不如乙醚、氯仿方便,而且也有爆炸的危险,因此到20世纪50年代发现了更好的麻醉剂后也被放弃了。
虽然原则上说沸点为低温的物质都可以用作制冷剂,但是对乙烯而言,装置产品为乙烯,丙烯,杂质少,而且已有贮存设施,且乙烯和丙烯已具有良好的热力学特性。虽然乙烯装置也副产乙烷、丙烷,但纯度不够也不稳定,而对冷剂的基本要求之一就是杂质要越少越好,杂质含量变化对冷剂的温度影响很大,因而乙烯装置均选用乙烯、丙烯作为制冷系统的制冷剂。
乙烯是以乙烯及乙烯衍生物的聚合物形式存在于我们的生活中,直白点说就是我们能用眼睛看到的几乎所有物料,天然橡胶不包含在内。乙烯也可作为制冷介质,乙烯临界温度为9.21℃,需要液态的丙烯作为使乙烯冷凝的冷剂,这样在乙烯制冷循环中由丙烯向乙烯供冷,在丙烯制冷循环中由冷却水向丙烯制冷,使乙烯,丙烯制冷系统复迭起来,组成复迭制冷系统。
乙烯可以在冷冻设施中作为致冷剂使用。乙烯需要密封操作,全面通风,操作人员需要经过专业的培训,严格遵守操作规程,建议操作人员穿防静电工作服,远离热源,火种。防止气体泄露到工作场所空气中,应储存在阴凉通风的库房中
酒精(学名乙醇)
物理性质
1、液体密度是0.789g/cm³,乙醇气体密度为1.59kg/m³,
2、相对密度(d15.56)0.816,式量(相对分子质量)为46.07g/mol。沸点是78.4℃,熔点是-114.3℃。纯乙醇是无色透明的液体,有特殊香味,易挥发。
化学性质
乙醇具有还原性,可以被氧化(催化氧化)成为乙醛甚至进一步被氧化为乙酸。酒精中毒的罪魁祸首通常被认为是有一定毒性的乙醛(乙醇在体内也可以被氧化,但较缓慢,因为没有催化剂),而并非喝下去的乙醇。
化学方程式:
二甘醇(Diethylene glycol)物理性质:化学式C4H10O3,无色、无臭、透明、吸湿性的粘稠液体。
丙二醇化学性质:可燃性液体。有吸湿性,对金属不腐蚀。与二元酸反应生成聚酯,与硝酸反应生成硝酸酯,与盐酸作用生成氯代醇。与稀硫酸在170℃加热转变成丙醛。
用硝酸或铬酸氧化生成羟基乙酸、草酸、乙酸等。与醛反应生成缩醛。1,2-丙二醇脱水生成氧化丙烯或聚乙二醇。
扩展资料
1、乙醇分子中含有极化的氧氢键,电离时生成烷氧基负离子和质子。
2、乙醇的酸性很弱,但是电离平衡的存在足以使它与重水之间的同位素交换迅速进行。
3、因为乙醇可以电离出极少量的氢离子,所以其只能与少量金属(主要是碱金属)反应生成对应的醇金属以及氢气。
4、乙醇可以与空气中氧气发生剧烈的氧化反应产生燃烧现象,生成水和二氧化碳。
5、乙醇可以在浓硫酸和高温的催化发生脱水反应,随着温度的不同生成物也不同。
6、乙醇具有还原性,可以被氧化成为乙醛.酒精中毒的罪魁祸首通常被认为是有一定毒性的乙醛,而并非喝下去的乙醇。
参考资料来源:百度百科-乙醇
制取缩醛是用酸催化的,所以酸显然不能让缩醛水解,应使用NaOH溶液。一般保护羰基用乙二醇效果比较好,形成稳定的五元环。
高锰酸钾碱性溶液可以定量得把烯烃氧化成1,2-二醇,所以就不必再用Br2了,这样也提高了产率。
还有,你的目标产物名称应该是2,3-二羟基丙醛,羰基碳才是1号位。具体路线如图。
丙醛氧化成丙酸的活化能是多少
正一观世音菩萨
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轻油氧化法和低碳烃氧化法基本相同。此路线虽然原料来源广泛且价格便宜,但由于反应生成物中组分复杂,使得分离提纯部分必须采取特殊措施,如萃取、共沸蒸馏等,远比其它方法流程长、投资大,再加此路线是以生产醋酸为主副产丙酸,装置的开工率受制于醋酸市场的影响,因此该生产方法对于以主产品为丙酸的装置是不适宜的。
雷泊一步合成法是以乙烯、一氧化碳和水为原料,在催化剂作用下反应,一步直接生成丙酸。该合成方法又分为高压法和低压法,但是由于低压法至今尚未实现工业化,只有德国巴斯夫(BASF)高压法用于工业生产。雷泊高压一步合成法工艺过程仅为反应、分离、产品精制三部分,工艺流程较短、原料消耗少、产品成本较低,这是该法的最大优势。但此法需高压高温,又有水存在,设备腐蚀严重,不仅设备制造和维修费高,而且操作相当困难,所以开工率较低,至今未能得以推广。
丙醛在空气或其它氧化剂存在下很容易氧化成丙酸,因此丙醛液相氧化法生产丙酸反应条件温和、转化率和选择性都比较高、腐蚀性轻且不需高压设备,自美国联碳公司于1975年建成丙醛丙酸生产装置后,在世界各地迅速得到推广,已成为生产丙酸的主要方法。此路线又可细分为有无催化剂、使用氧气或空气进行氧化等几种情况。由于不用催化剂的各项指标与用催化剂的基本相同,但减少了催化剂配置和回收系统,更利于工业生产。至于使用氧气氧化还是使用空气氧化,虽然直接使用空气氧化无氧气供应问题,但与氧气相比,空气用量大大增加,除需要大功率空压机外,氧化塔和尾气冷凝吸收系统的设备都须增大,尾气中丙醛、丙酸损失量也相应增加。因此一般情况下,最好采用氧气氧化以减少气量和损失量。同时采用氧化塔顶通氮气, 自动检测控制尾气中氧含量在安全范围内,纯氧氧化是安全的。因此,丙酸生产以采用丙醛无催化剂液相纯氧氧化的工艺技术路线较先进。我国由原化工部北京化工研究院和原化工部第六设计院共同开发的丙酸工艺技术路线即为此工艺技术路线,国内开发技术单位产品消耗指标已基本达到美国联碳公司的消耗指标,已基本达到当前世界的先进水平。
丙醛液相氧化反应生成丙酸的主反应式为:
CH3CH2CHO+1/2O2→CH3CH2COOH
其工艺过程可分为氧化、精制、和丙醛回收三部分,现分别简述如下。
(1)氧化
由丙醛生产单元送来的丙醛连续的进入氧化塔与氧气进行液相氧化反应,反应热由列管壳程的循环冷却水移出,塔顶通入氮气,以控制尾气中含氧量在安全范围内。反应后的氧化液中含有少量过酸,经过酸破坏器加热使其分解,过酸破坏后的氧化液送到精制系统。
(2)精制
在精制系统,经过酸破坏后的氧化液,首先进入轻组分塔将低沸物从塔顶蒸出,冷凝后凝液大部分回流,小部分送丙醛回收塔,塔底粗丙酸送到丙酸精馏塔,塔顶得丙酸成品,塔釜液排入高沸物贮槽,定期送出统一回收处理。
(3)丙醛回收
从轻组分塔顶来的轻组分中含有丙醛,将其送入丙醛回收塔,从塔顶得到回收丙醛,返回氧化塔继续使用,塔釜残液同样定期送出统一回收处理。
摘自<精细化工原料及中间体>
催化干气稀乙烯制丙醛及丙醛市场前景
王彦伟 刘晓欣 徐舒言(中国石化石家庄炼油化工股份有限公司,050032)根据丙醛国内外生产和市场情况,从技术和经济两个方面探讨了利用炼厂副产干气生产丙醛的可行性,认为利用炼厂副产干气生产丙醛在技术上是可靠的,在经济上是可行的。建议有关炼厂可以建立规模为20 kt/a和采用国产技术的丙醛装置。关键词:催化裂化干气 丙醛 生产 市场催化裂化干气中含有氢气、甲烷、乙烷、乙烯等组分,其中,乙烯的质量分数为12%~19%。对于无乙烯装置的纯炼油企业如何利用其中的乙烯,以生产高附加值的产品一直是炼油企业中的科技人员和管理人员所关注的课题。中国科学院大连化物所开发的催化裂化干气直接制乙苯技术(工业化装置在抚顺石化公司)、北京大学等开发的催化裂化干气稀乙烯提纯制环氧乙烷技术(工业化装置在济南炼油厂)等都是成功的案例,本文拟就催化裂化干气稀乙烯制丙醛的可行性进行分析。丙醛是一种重要的有机合成原料,外观为无色透明易燃液体,有窒息性气味,分子式C3H60,熔点-81 ℃,沸点49 ℃,相对密度0.870 1,折光率1.363 6,闪点-9 ℃,大鼠口服LD50为1.4 g/kg,溶于水,可与醇和醚混溶。主要用于生产丙酸、丙醇、三羟基甲基乙烷等中间体,广泛应用于橡胶、油漆、塑料、医药、香料、农业、食品、轻纺、饲料等行业。1 丙醛的主要用途以环烷酸钴、环烷酸锰、醋酸铜、铬酸铜等为催化剂,在温度6O ℃左右,丙醛进行常压氧化反应生成丙酸,丙酸是一种重要的精细化学品,也是生产其他精细化学品的重要中间体,用途十分广泛。丙酸及其盐类用于防止谷物结块、粮食保鲜、饲料防腐等效果十分显著。用丙酸可制取有机化工原料及中间体丙酸酐、丙酰氯、α-氯丙酸、2,2-二氨基丙酸和α-溴丙酸等。丙酸酐可制得抗癌药丙酸羟甲雄酮、抗生素丙酸角沙霉素、无味红霉素、睾丸丙酸酯等,可用作香料酯化剂、硫化反应和硝化反应的脱水剂,用于醇酸树脂和染料;由丙酰氯可制得利胆醇、苯乙醇、甲妥因等;α-氯丙酸可用作合成除草剂的中间体,也可用作有机合成原料。丙酸和乙苯基汞反应生成的丙酸苯基汞是一种良好的涂料杀菌剂。甘油三丙酸是香烟过滤嘴的增塑剂。丙酸铵能降低粘度,可用作照相技术中卤化银胶乳的湿润剂。丙酸锌和丙酸铬可用作生产对苯二甲酸酯的聚酯类用催化剂。在香料工业上,丙酸可用于制取香料丙酸异戊酯、芳樟酯、丙酸香叶酯、丙酸乙酯、丙酸苄酯等;由丙酸、醋酸和纤维素反应可生产用作薄膜、牙刷柄、毛刷柄和眼镜框的醋酸丙酸纤维素;含丙酸钙15%的散剂、含丙酸钙12.3%的软膏或溶液,可治疗皮肤寄生性霉菌引起的疾病,亦可用作医药中间体。此外,丙酸还可用于制备维生素B6、用作电镀助剂、乳化剂、硝酸纤维素溶剂等。
以丙醛和多聚甲醛为原料,在碱性条件下加热制得的1,1,1-三羟甲基乙烷,可用来制造清漆、醇酸树脂、氨基醇酸烘漆以及聚酯树脂、合成干性油等。丙醛和甲醛反应得二羟甲基丙醛,再用双氧水氧化可制得二羟甲基丙酸,它主要用作聚氨酯乳液的优良稳定剂,加入后乳液储存期可由不到半年延长至1年以上。由丙醛经加氢制得的丙醇,在医药工业中可用于生产丙磺舒、丙戊酸钠、红霉素、癫健安、粘合止血剂BCA、丙谷胺、2,5-吡啶二甲酸二丙酯等。由丙醇合成的酯可用作食品添加剂、增塑剂、香料等。由丙醇衍生的胺类化合物可用于生产农药安磺灵、菌达灭、异丙乐灵、灭草猛、磺乐灵、氟乐灵等。丙醇还用于生产醋酸丙酯、乙二醇醚和直接作为溶剂,用于生产正丙胺等。丙醛经缩合得到的2-甲基2-戊烯醛是一种重要的有机合成中间体,在有机合成中应用广泛。此外,丙醛还广泛用于生产脂肪烃的单体、多氧化物、胺类等,用作塑料、橡胶加工助剂、染料添加剂、聚合物链传递剂及乳液稳定剂等。2 丙醛生产工艺路线丙醛自20世纪50年代实现工业化生产以来,研制开发出许多种制备方法。目前生产方法主要有羰基合成法、丙醇氧化法、环氧丙烷异构化法、烯醛加氢法和副产法。2.1 羰基合成或乙烯氢甲酰化法该法是以乙烯、一氧化碳、氢气为原料,以钴和铑膦络合物为催化剂,反应温度100 ℃,压力为1.27~1.47 MPa条件下反应生成丙醛,收率可达到94%。自1975年美国联合碳化物公司采用该法建成第一个年产45 kt丙醛的大型生产装置后,羰基合成法已逐渐成为生产丙醛的主要方法和发展方向。该法的主要特点是产品纯度高,无异构体产生,分离简便。目前国外大部分厂家采用此法进行生产。它又可分为以Co为催化剂的高压羰基合成法和以铑膦(Rh-P)为催化剂的低压羰基合成法。与高压法相比,乙烯转化率达97%,丙醛收率95%,加氢产物乙烷达3%,催化剂活性高、选择性好,反应条件温和,生产过程中不产生腐蚀性介质,原料及公用工程消耗低,设备投资费用少,该项技术成熟。尽管国外把以乙烷为原料生产丙醛研究作为科研方向,但相信在未来一定时间内,乙烯低压羰基合成法工艺技术或已改进的乙烯低压羰基合成法工艺技术仍然是市场的主角。
2.2 其他生产方法其他的生产方法包括采用丙醇、重铬酸钾、稀硫酸的丙醇氧化法,以铬钒为催化剂的环氧丙烷异构化法,丙烯醛加氢法和丙烯氧化制丙酮副产丙醛法等。因规模较小,收率低,成本高,有淘汰危险。3 丙醛的生产及消费结构3.1 国外丙醛的生产能力及消费结构目前,世界丙醛的总生产能力约为250 kt/a,总消费量约为200 kt/a,年均增长率为2.5%,其中美国约为180 kt/a,年均增长率为2.6%,西欧为18 kt/a,年均增长率为1.8%,日本约为1 kt/a,消费量变化很小。国外丙醛主要生产厂家情况见表1。表1 国外丙醛的生产情况
国家 公司名称 生产能力/kt.a-1 生产工艺
美国 Eastman Kodak 60 铑催化剂羰基化法
Hoechst-celanese 45.4 铑催化剂羰基化法
Union Carbide 92 铑催化剂羰基化法
德国 BASF 25 钴催化剂羰基化法
Hoechst AG 18 钴催化剂羰基化法
日本 三菱油化 1.4 丙烯氧化制丙酮副产法
协和化学 1.1 丙烯氧化制丙酮副产法
合计 243
美国是世界上最大的丙醛生产和消费国,其生产能力为222.4 kt/a,消费量约为183 kt/a,占世界丙醛消费总量的90%以上,年均增长率为2.6%。美国的丙醛主要用于生产丙醇和丙酸。其中用于丙醇的比例为65.6%~68.6%,用于丙酸的比例为27.1%~30.3%,用于三羟甲基乙烷的比例为2.5%~2.6%,其他为1.6%~1.9%。美国丙酸主要用作饲料防腐剂,饲料包括干草、青饲料和谷物。在食品方面,主要用于烘烤食品和干酪。丙酸在除草剂、醋酸丙酸纤维素和药物合成中用作中间体,用作烷基丙酸酯的溶剂。少量丙酸酯用作调味品和香料。保存饲料和粮食用占45%,制丙酸钙和丙酸钠用占21%,除草剂用占19%,醋酸丙酸纤维素(CAP:Cellulose Acetate Propionate)用占11%,其他用途占4%。
在西欧,丙醛主要生产公司是德国BASF公司,产量为13 kt左右,产品主要用于生产丙醇,其他用于生产LDPE改性剂等。西欧的丙酸不是由丙醛生产的,因此西欧丙醛的消费量不大。预计今后几年西欧丙醛的消费量将以年均2%~3%的速度增长。日本丙醛主要用来生产三羟甲基乙烷,少量用来生产丙酸酯。3.2 国内丙醛生产及消费结构我国丙醛生产基本上属于空白,进口也很少,由于丙醛常温下易氧化,必须在低温保护下贮存,故只能进口下游产品(如丙酸、丙醇等)。一些必须以丙醛为原料的企业,只得自建小装置生产丙醛备用,如江苏太仓苗苗香料厂年产丙醛约150 t,重庆西南第二制药厂生产能力约80 t/a。尽管如此我国自1994年以来,每年进口量都在20 kt以上。近几年我国丙醛下游产品丙酸等进口情况见表2。而目前我国丙酸仅有抚顺化工三厂、上海试剂一厂、重庆化学试剂厂、黑龙江肇东化工厂、山东东营恳利化肥厂和湖北全昌公司等少数厂家生产,总产量每年仅几百吨,由于原料供应紧张、设备腐蚀严重相继停产,远远不能满足实际生产的需求。表2 近几年我国丙醛下游产品进口情况
年份 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001
丙酸 7 918 6 543 6 162 7 835 9 107 10 035 10 078
丙酸盐及酯 1 101 955 1 554 1 099 1 585 2 826 3 109
4 项目可行性4.1 原料优势对于如石家庄炼厂这种纯炼油无乙烯装置的炼厂,乙烯原料可采用催化干气中稀乙烯。石炼催化干气的典型组成为(体积百分比):氢气55.31%,一氧化碳0.25%,乙烯含量8.9%。而合成气可采用焦化干气进制氢车间中变器前转化气,将氢气与一氧化碳分离,再经PSA吸附,分别得到氢气和一氧化碳,再将其按1﹕1的比例混合,从而得到合成气。或者单独上合成气制备装置
有机推断题属于综合应用各类官能团性质、相互转化关系的知识,结合计算并在新情景下
加以迁移的能力题。只有在熟练掌握各类有机物及相互衍变关系的基础上,结合具体的实
验现象和数据,再综合分析,才能作出正确、合理的推断。
1 有机推断题的解答思维模式:
2 解答有机推断题的常用的解题方法:
①顺推法:以有机物的结构、性质和实验现象为主线,采用
正向思维,得出正确结论。
②逆推法:以有机物结构、性质和实验现象为主线,采用
逆向思维,得出正确结论
③夹击法:从反应物和生成物同时出发,以有机物的结构、性质为主线,推出中间过渡产
物,从而解决问题并得出正确结论。
④分层推理法:依据题意,分层推理,综合结果,得出正确推论。
3 有机推断题的解题思路:
解题的关键是确定突破口。常见的突破口的确定如下:
(1) 由性质推断
①能使溴水褪色的有机物通常含有“—C=C—”、“—C≡C—”等。
②能使酸性高锰酸钾溶液褪色的有机物通常含有“—C=C—”或“—C≡C—”、
“—CHO”或为“苯的同系物”。
③能发生加成反应的有机物通常含有“—C=C—”、“—C≡C—”、“—CHO”或“苯环”,
其中“—CHO”和“苯环”只能与H2发生加成反应。
④能发生银镜反应或能与新制的Cu(OH)2悬浊液反应的有机物必含有“—CHO”。
⑤能与钠反应放出H2的有机物必含有“—OH”。
⑥能与Na2CO3或NaHCO3溶液反应放出CO2或使石蕊试液变红的有机物中必含有-COOH。
⑦能发生消去反应的有机物为醇或卤代烃。
⑧能发生水解反应的有机物为卤代烃、酯、糖或蛋白质。
⑨遇FeCl3溶液显紫色的有机物必含有酚羟基。
⑩能发生连续氧化的有机物是有“—CH2OH”的醇。比如有机物A能
发生如下氧化反应:A→B→C,则A应是具有“—CH2OH”的醇,B就是醛,C应是酸。
(2)由反应条件推断
①当反应条件为NaOH醇溶液并加热时,必定为卤代烃的消去反应。
②当反应条件为NaOH水溶液并加热时,通常为卤代烃或酯的水解。
③当反应条件为浓H2SO4并加热时,通常为醇脱水生成醚或不饱化合物,或者是醇与酸的
酯化反应。
④当反应条件为稀酸并加热时,通常为酯或淀粉(糖)的水解反应。
⑤当反应条件为催化剂(铜或银)并有氧气时,通常是醇氧化为醛或醛氧化为酸。
⑥当反应条件为催化剂存在下的加氢反应时,通常为碳碳双键 、碳碳叁键、苯环或醛基
的加成反应。
⑦当反应条件为光照且与X2反应时,通常是X2与烷或苯环侧链烃基上的H原子发生的取代
反应,而当反应条件为催化剂存在且与X2的反应时,通常为苯环上的H原子直接被取代。
(3)由反应数据推断
①根据与H2加成时所消耗H2的物质的量进行突破:1mol—C=C—加成时需1molH2,
1mol—C≡C—完全加成时需2molH2,1mol—CHO加成时需1molH2,而1mol苯环加成时需
3molH2。
②1mol—CHO完全反应时生成2molAg↓或1molCu2O↓。
③2mol—OH或2mol—COOH与活泼金属反应放出1molH2。
④1mol—COOH(足量)与碳酸钠或碳酸氢钠溶液反应放出1molCO2↑。
⑤1mol一元醇与足量乙酸反应生成1mol酯时,其相对分子质量将增加42,1mol二元醇
与足量乙酸反应生成酯时,其相对分子质量将增加84。
⑥1mol某酯A发生水解反应生成B和乙酸时,若A与B的相对分子质量相差42,则生
成1mol乙酸,若A与B的相对分子质量相差84时,则生成2mol乙酸。
(4)由物质结构推断
①具有4原子共线的可能含碳碳叁键。
②具有3原子共面的可能含醛基。
③具有6原子共面的可能含碳碳双键。
④具有12原子共面的应含有苯环。
(5)由物理性质推断
在通常状况下为气态的烃,其碳原子数均小于或等于4,而烃的衍生物中只有
CH3Cl、HCHO在通常情况下是气态。
此外还有:结合断键机理和逆向推理思维分析残基结构、分子式结合不饱和度为突破口。
二 确定有机物同分异构体的数目和结构的方法主要有:
①对称法(根据有机物的结构找出有机物的对称关系,然后确定有机物的同分异构体的
数目,主要包括轴对称、点对称和面对称)
②等效法(利用等效面和等效点的一种方法)
③定一议二法(当取代基的数目较多时固定某些取代基的位置而改变其他取代基位置的
一种方法)
④插空法(主要是根据题目的条件从中提出含两个共价键的原子或原子团,然后确定剩余
部分的结构,最后再将提出的原子或原子团插入到碳碳单键或碳氧单键之间的一种方法)。
注意:有机物同分异构体数目和结构确定的过程中应注意思维的有序性。
有机化学知识点归纳(一)
一、同系物
结构相似,在分子组成上相差一个或若干个CH2原子团的物质物质。
同系物的判断要点:
1、通式相同,但通式相同不一定是同系物。
2、组成元素种类必须相同
3、结构相似指具有相似的原子连接方式,相同的官能团类别和数目。结构相似
不一定完全相同,如CH3CH2CH3和(CH3)4C,前者无支链,后者有支链仍为同系物。
4、在分子组成上必须相差一个或几个CH2原子团,但通式相同组成上相差一个或
几个CH2原子团不一定是同系物,如CH3CH2Br和CH3CH2CH2Cl都是卤代烃,
且组成相差一个CH2原子团,但不是同系物。
5、同分异构体之间不是同系物。
二、同分异构体
化合物具有相同的分子式,但具有不同结构的现象叫做同分异构现象。具有同分异构
现象的化合物互称同分异构体。
1、同分异构体的种类:
⑴ 碳链异构:指碳原子之间连接成不同的链状或环状结构而造成的异构。如
C5H12有三种同分异构体,即正戊烷、异戊烷和新戊烷。
⑵ 位置异构:指官能团或取代基在在碳链上的位置不同而造成的异构。如1—丁烯
与2—丁烯、1—丙醇与2—丙醇、邻二甲苯与间二甲苯及对二甲苯。
⑶ 异类异构:指官能团不同而造成的异构,也叫官能团异构。如1—丁炔与1,
3—丁二烯、丙烯与环丙烷、乙醇与甲醚、丙醛与丙酮、乙酸与甲酸甲酯、葡萄糖
与果糖、蔗糖与麦芽糖等。
⑷ 其他异构方式:如顺反异构、对映异构(也叫做镜像异构或手性异构)等,
在中学阶段的信息题中屡有涉及。
各类有机物异构体情况:
⑴ CnH2n+2:只能是烷烃,而且只有碳链异构。如CH3(CH2)3CH3、
CH3CH(CH3)CH2CH3、C(CH3)4
⑵ CnH2n:单烯烃、环烷烃。如CH2=CHCH2CH3、CH3CH=CHCH3、
CH2=C(CH3)2、、
⑶ CnH2n-2:炔烃、二烯烃。如:CH≡CCH2CH3、CH3C≡CCH3、
CH2=CHCH=CH2
⑷ CnH2n-6:芳香烃(苯及其同系物)。如: 、 、
⑸ CnH2n+2O:饱和脂肪醇、醚。如:CH3CH2CH2OH、CH3CH(OH)CH3、
CH3OCH2CH3
⑹ CnH2nO:醛、酮、环醚、环醇、烯基醇。如:CH3CH2CHO、CH3COCH3、
CH2=CHCH2OH、
、 、
⑺ CnH2nO2:羧酸、酯、羟醛、羟基酮。如:CH3CH2COOH、CH3COOCH3、
HCOOCH2CH3、HOCH2CH2CHO、CH3CH(OH)CHO、CH3COCH2OH
⑻ CnH2n+1NO2:硝基烷、氨基酸。如:CH3CH2NO2、H2NCH2COOH
⑼ Cn(H2O)m:糖类。如:
C6H12O6:CH2OH(CHOH)4CHO,CH2OH(CHOH)3COCH2OH
C12H22O11:蔗糖、麦芽糖。
2、同分异构体的书写规律:
⑴ 烷烃(只可能存在碳链异构)的书写规律:
主链由长到短,支链由整到散,位置由心到边,排布由对到邻到间。
⑵ 具有官能团的化合物如烯烃、炔烃、醇、酮等,它们具有碳链异构、官能团位置
异构、异类异构,书写按顺序考虑。一般情况是碳链异构→官能团位置异构→异类异构。
⑶ 芳香族化合物:二元取代物的取代基在苯环上的相对位置具有邻、间、对三种。
3、判断同分异构体的常见方法:
⑴ 记忆法:
碳原子数目1~5的烷烃异构体数目:甲烷、乙烷和丙烷均无异构体,丁烷有两种
异构体,戊烷有三种异构体。
碳原子数目1~4的一价烷基:甲基一种(—CH3),乙基一种(—CH2CH3)、
丙基两种(—CH2CH2CH3、—CH(CH3)2)、
丁基四种(—CH2CH2CH2CH3、 、—CH2CH(CH3)2、
—C(CH3)3)
③ 一价苯基一种、二价苯基三种(邻、间、对三种)。
⑵ 基团连接法:将有机物看成由基团连接而成,由基团的异构数目可推断有机物
的异构体数目。
如:丁基有四种,丁醇(看作丁基与羟基连接而成)也有四种,戊醛、
戊酸(分别看作丁基跟 醛基、羧基连接而成)也分别有四种。
⑶ 等同转换法:将有机物分子中的不同原子或基团进行等同转换。
如:乙烷分子中共有6个H原子,若有一个H原子被Cl原子取代所得一氯乙烷
只有一种结构,那么五氯乙烷有多少种?假设把五氯乙烷分子中的Cl原子转换
为H原子,而H原子转换为Cl原子,其情况跟一氯乙烷完全相同,故五氯乙烷
也有一种结构。同样,二氯乙烷有两种结构,四氯乙烷也有两种结构。
⑷ 等效氢法:等效氢指在有机物分子中处于相同位置的氢原子。等效氢任一原子
若被相同取代基取代所得产物都属于同一物质。其判断方法有:
① 同一碳原子上连接的氢原子等效。
② 同一碳原子上连接的—CH3中氢原子等效。如:新戊烷中的四个甲基连接于
同一个碳原子上,故新戊烷分子中的12个氢原子等效。
③ 同一分子中处于镜面对称(或轴对称)位置的氢原子等效。如: 分子中的18个氢原子等效。
三、有机物的系统命名法
1、烷烃的系统命名法
⑴ 定主链:就长不就短。选择分子中最长碳链作主链(烷烃的名称由主链的碳原子数决定)
⑵ 找支链:就近不就远。从离取代基最近的一端编号。
⑶ 命名:
① 就多不就少。若有两条碳链等长,以含取代基多的为主链。
② 就简不就繁。若在离两端等距离的位置同时出现不同的取代基时,简单的取代基
优先编号(若为相同的取代基,则从哪端编号能使取代基位置编号之和最小,就从
哪一端编起)。
③ 先写取代基名称,后写烷烃的名称;取代基的排列顺序从简单到复杂;相同的
取代基合并以汉字数字标明数目;取代基的位置以主链碳原子的阿拉伯数字编号标明
写在表示取代基数目的汉字之前,位置编号之间以“,”相隔,阿拉伯数字与汉字之间
以“—”相连。
⑷ 烷烃命名书写的格式:
2、含有官能团的化合物的命名
⑴ 定母体:根据化合物分子中的官能团确定母体。如:含碳碳双键的化合物,以烯
为母体,化合物的最后名称为“某烯”;含醇羟基、醛基、羧基的化合物分别以醇、
醛、酸为母体;苯的同系物以苯为母体命名。
⑵ 定主链:以含有尽可能多官能团的最长碳链为主链。
⑶ 命名:官能团编号最小化。其他规则与烷烃相似。
如:
叫作:2,3—二甲基—2—丁醇 叫作:2,3—二甲基—2—乙基丁醛
四、有机物的物理性质
1、状态:
固态:饱和高级脂肪酸、脂肪、葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽糖、淀粉、维生素、
醋酸(16.6℃以下);
气态:C4以下的烷、烯、炔烃、甲醛、一氯甲烷、新戊烷;
液态: 油状:乙酸乙酯、油酸;
粘稠状:石油、乙二醇、丙三醇。
2、气味:
无味:甲烷、乙炔(常因混有PH3、H2S和AsH3而带有臭味);
稍有气味:乙烯;特殊气味:甲醛、乙醛、甲酸和乙酸;香味:乙醇、低级酯;
3、颜色:白色:葡萄糖、多糖 黑色或深棕色:石油
4、密度:
比水轻:苯、液态烃、一氯代烃、乙醇、乙醛、低级酯、汽油;
比水重:溴苯、CCl4,氯仿(CHCl3)。
5、挥发性:乙醇、乙醛、乙酸。
6、水溶性:
不溶:高级脂肪酸、酯、溴苯、甲烷、乙烯、苯及同系物、石油、CCl4;
易溶:甲醛、乙酸、乙二醇;与水混溶:乙醇、乙醛、甲酸、丙三醇(甘油)。
五、最简式相同的有机物
1、CH:C2H2、C6H6(苯、棱晶烷、盆烯)、C8H8(立方烷、苯乙烯);
2、CH2:烯烃和环烷烃;3、CH2O:甲醛、乙酸、甲酸甲酯、葡萄糖;
4、CnH2nO:饱和一元醛(或饱和一元酮)与二倍于其碳原子数的饱和一元羧酸或酯;
如乙醛(C2H4O)与丁酸及异构体(C4H8O2)5、炔烃(或二烯烃)与三倍于其碳
原子数的苯及苯的同系物。如:丙炔(C3H4)与丙苯(C9H12)
六、能与溴水发生化学反应而使溴水褪色或变色的物质
有机物:
⑴ 不饱和烃(烯烃、炔烃、二烯烃等)
⑵ 不饱和烃的衍生物(烯醇、烯醛、烯酸、烯酯、油酸、油酸酯等)
⑶ 石油产品(裂化气、裂解气、裂化汽油等)
⑷ 含醛基的化合物(醛、甲酸、甲酸盐、甲酸酯、葡萄糖、麦芽糖等)、酚类。
⑸ 天然橡胶(聚异戊二烯)
七、能萃取溴而使溴水褪色的物质
上层变无色的(ρ>1):卤代烃(CCl4、氯仿、溴苯等);
下层变无色的(ρ<1):直馏汽油、煤焦油、苯及苯的同系物、低级酯、液态环烷烃、
液态饱和烃(如己烷
八、能使酸性高锰酸钾溶液褪色的物质
1、有机物:
⑴ 不饱和烃(烯烃、炔烃、二烯烃等)⑵ 不饱和烃的衍生物(烯醇、烯醛、
烯酸、烯酯、油酸、油酸酯等)⑶ 石油产品(裂化气、裂解气、裂化汽油等)
⑷ 醇类物质(乙醇等)、酚类物质。
⑸ 含醛基的化合物(醛、甲酸、甲酸盐、甲酸酯、葡萄糖、麦芽糖等)
⑹ 天然橡胶(聚异戊二烯)⑺ 苯的同系物
2、无机物:
⑴ 氢卤酸及卤化物(氢碘酸HI、溴化物、碘化物)
⑵ + 2价的Fe(亚铁盐及氢氧化亚铁)⑶ -2价的S(硫化氢及硫化物)
⑷ + 4价的S(二氧化硫、亚硫酸及亚硫酸盐)⑸ 双氧水(H2O2)
有机化学知识点归纳(二)
一、有机物的结构与性质
1、官能团的定义:决定有机化合物主要化学性质的原子、原子团或化学键。
2、常见的各类有机物的官能团,结构特点及主要化学性质
(1)烷烃A) 官能团:无 ;通式:CnH2n+2;代表物:CH4
B) 结构特点:键角为109°28′,空间正四面体分子。烷烃分子中的每个C原子的
四个价键也都如此。
C) 化学性质:①取代反应(与卤素单质、在光照条件下)
, ,……。
②燃烧
③热裂解
(2)烯烃:
A) 官能团: ;通式:CnH2n(n≥2);代表物:H2C=CH2
B) 结构特点:键角为120°。双键碳原子与其所连接的四个原子共平面。
C) 化学性质:
①加成反应(与X2、H2、HX、H2O等)
②加聚反应(与自身、其他烯烃)③燃烧
(3)炔烃:
A) 官能团:—C≡C— ;通式:CnH2n—2(n≥2);代表物:HC≡CH
B) 结构特点:碳碳叁键与单键间的键角为180°。两个叁键碳原子与其所连接的
两个原子在同一条直线上。
C) 化学性质:(略)
(4)苯及苯的同系物:
A) 通式:CnH2n—6(n≥6);代表物:
B)结构特点:苯分子中键角为120°,平面正六边形结构,6个C原子和6个
H原子共平面。
C)化学性质:
①取代反应(与液溴、HNO3、H2SO4等)
②加成反应(与H2、Cl2等)
(5)醇类:
A) 官能团:—OH(醇羟基); 代表物: CH3CH2OH、HOCH2CH2OH
B) 结构特点:羟基取代链烃分子(或脂环烃分子、苯环侧链上)的氢原子而得到
的产物。结构与相应的烃类似。
C) 化学性质:
①羟基氢原子被活泼金属置换的反应
②跟氢卤酸的反应
③催化氧化(α—H)
(与官能团直接相连的碳原子称为α碳原子,与α碳原子相邻的碳原子称
为β碳原子,依次类推。与α碳原子、β碳原子、……相连的氢原子分别称为
α氢原子、β氢原子、……)
④酯化反应(跟羧酸或含氧无机酸)
(6)醛酮
A) 官能团: (或—CHO)、 (或—CO—) ;
代表物:CH3CHO、HCHO 、
B) 结构特点:醛基或羰基碳原子伸出的各键所成键角为120°,该碳原子跟其相
连接的各原子在同一平面上。
C) 化学性质:①加成反应(加氢、氢化或还原反应)
②氧化反应(醛的还原性)
(7)羧酸
A) 官能团: (或—COOH);代表物:CH3COOH
B) 结构特点:羧基上碳原子伸出的三个键所成键角为120°,该碳原子跟其相连接
的各原子在同一平面上。
C) 化学性质:
①具有无机酸的通性
②酯化反应
(8)酯类
A) 官能团:(或—COOR)(R为烃基); 代表物: CH3COOCH2CH3
B) 结构特点:成键情况与羧基碳原子类似
C) 化学性质:
水解反应(酸性或碱性条件下)
(9)氨基酸
A) 官能团:—NH2、—COOH ; 代表物:
B) 化学性质: 因为同时具有碱性基团—NH2和酸性基团—COOH,所以氨基酸具有
酸性和碱性。
3、常见糖类、蛋白质和油脂的结构和性质
(1)单糖A) 代表物:葡萄糖、果糖(C6H12O6)
B) 结构特点:葡萄糖为多羟基醛、果糖为多羟基酮
C) 化学性质:①葡萄糖类似醛类,能发生银镜反应、费林反应等;②具有多元醇
的化学性质。
(2)二糖A) 代表物:蔗糖、麦芽糖(C12H22O11)
B) 结构特点:蔗糖含有一个葡萄糖单元和一个果糖单元,没有醛基;麦芽糖含有
两个葡萄糖单元,有醛基。
C) 化学性质:①蔗糖没有还原性;麦芽糖有还原性。②水解反应
(3)多糖
A) 代表物:淀粉、纤维素 [ (C6H10O5)n ]
B) 结构特点:由多个葡萄糖单元构成的天然高分子化合物。淀粉所含的葡萄糖单元
比纤维素的少。
C) 化学性质:
①淀粉遇碘变蓝。
②水解反应(最终产物均为葡萄糖)
(4)蛋白质
A) 结构特点:由多种不同的氨基酸缩聚而成的高分子化合物。结构中含有羧基和氨基。
B) 化学性质:
①两性:分子中存在氨基和羧基,所以具有两性。
②盐析:蛋白质溶液具有胶体的性质,加入铵盐或轻金属盐浓溶液能发生盐析。
盐析是可逆的,采用多次盐析可分离和提纯蛋白质(胶体的性质)
③变性:蛋白质在热、酸、碱、重金属盐、酒精、甲醛、紫外线等作用下会发生
性质改变而凝结,称为变性。变性是不可逆的,高温消毒、灭菌、重金属盐中毒
都属变性。
④颜色反应:含苯环的蛋白质遇到浓硝酸时呈黄色。
⑤灼烧产生烧焦羽毛气味。
⑥在酸、碱或酶的作用下水解最终生成多种α—氨基酸。
(5)油脂
A)组成:油脂是高级脂肪酸和甘油生成的酯。常温下呈液态的称为油,呈固态的
称为脂,统称油脂。天然油脂属于混合物,不属于高分子化合物。
B) 代表物:
油酸甘油酯: 硬脂酸甘油酯:
C) 结构特点:油脂属于酯类。天然油脂多为混甘油酯。分子结构为:
R表示饱和或不饱和链烃基。R1、R2、R3可相同也可不同,相同时为单甘油酯,
不同时为混甘油酯。
D) 化学性质:
①氢化:油脂分子中不饱和烃基上加氢。如油酸甘油酯氢化可得到硬脂酸甘油酯。
②水解:类似酯类水解。酸性水解可用于制取高级脂肪酸和甘油。碱性水解又叫作
皂化反应(生成高级脂肪酸钠),皂化后通过盐析(加入食盐)使肥皂析出(上层)。
5、重要有机化学反应的反应机理
(1)醇的催化氧化反应
说明:若醇没有α—H,则不能进行催化氧化反应。
(2)酯化反应
说明:酸脱羟基而醇脱羟基上的氢,生成水,同时剩余部分结合生成酯。
二、有机化学反应类型
1、取代反应
指有机物分子中的某些原子或原子团被其他原子或原子团取代的反应。
常见的取代反应:
⑴烃(主要是烷烃和芳香烃)的卤代反应;⑵芳香烃的硝化反应;⑶醇与氢卤酸的反应、
醇的羟
基氢原子被置换的反应;⑷酯类(包括油脂)的水解反应;⑸酸酐、糖类、蛋白质的水解
反应。
2、加成反应
指试剂与不饱和化合物分子结合使不饱和化合物的不饱和程度降低或生成饱和化合物
的反应。
常见的加成反应:⑴烯烃、炔烃、芳香族化合物、醛、酮等物质都能与氢气发生加成
反应(也叫加氢反应、氢化或还原反应);⑵烯烃、炔烃、芳香族化合物与卤素的加成
反应;⑶烯烃、炔烃与水、卤化氢等的加成反应。
3、聚合反应
指由相对分子质量小的小分子互相结合成相对分子质量大的高分子的反应。参加聚合
反应的小分子叫作单体,聚合后生成的大分子叫作聚合物。
常见的聚合反应:
加聚反应:指由不饱和的相对分子质量小的小分子结合成相对分子质量大的高分子
的反应。
较常见的加聚反应:
①单烯烃的加聚反应
在方程式中,—CH2—CH2—叫作链节, 中n叫作聚合度,CH2=CH2叫作单体, 叫作加聚物(或高聚物)
②二烯烃的加聚反应
4、氧化和还原反应
(1)氧化反应:有机物分子中加氧或去氢的反应均为氧化反应。
常见的氧化反应:
①有机物使酸性高锰酸钾溶液褪色的反应。如:R—CH=CH—R′、R—C≡C—R′、 (具有α—
H)、—OH、R—CHO能使酸性高锰酸钾溶液褪色。
②醇的催化氧化(脱氢)反应
醛的氧化反应
③醛的银镜反应、费林反应(凡是分子中含有醛基或相当于醛基的结构,都可以发生
此类反应)
(2)还原反应:有机物分子中去氧或加氢的反应均为还原反应。
三、有机化学计算
1、有机物化学式的确定
(1)确定有机物的式量的方法
①根据标准状况下气体的密度ρ,求算该气体的式量:M = 22.4ρ(标准状况)
②根据气体A对气体B的相对密度D,求算气体A的式量:MA = DMB
③求混合物的平均式量:M = m(混总)/n(混总)
④根据化学反应方程式计算烃的式量。
⑤应用原子个数较少的元素的质量分数,在假设它们的个数为1、2、3时,求出式量。
(2)确定化学式的方法
①根据式量和最简式确定有机物的分子式。
②根据式量,计算一个分子中各元素的原子个数,确定有机物的分子式。
③当能够确定有机物的类别时。可以根据有机物的通式,求算n值,确定分子式。
④根据混合物的平均式量,推算混合物中有机物的分子式。
(3)确定有机物化学式的一般途径
(4)有关烃的混合物计算的几条规律
①若平均式量小于26,则一定有CH4
②平均分子组成中,l <n(C) <2,则一定有CH4。
③平均分子组成中,2 <n(H) <4,则一定有C2H2。
2、有机物燃烧规律及其运用
(1)物质的量一定的有机物燃烧
规律一:等物质的量的烃和,完全燃烧耗氧量相同。
[]
规律二:等物质的量的不同有机物、、、
(其中变量x、y为正整数),完全燃烧耗氧量相同。或者说,
一定物质的量的由不同有机物、、、
(其中变量x、y为正整数)组成的混合物,无论以何种比例混合,完全燃烧耗氧量相同,
且等于同物质的量的任一组分的耗氧量。
符合上述组成的物质常见的有:
①相同碳原子数的单烯烃与饱和一元醇、炔烃与饱和一元醛。其组成分别为
与即;与即。
②相同碳原子数的饱和一元羧酸或酯与饱和三元醇。
即、即。
③相同氢原子数的烷烃与饱和一元羧酸或酯
与即
规律三:若等物质的量的不同有机物完全燃烧时生成的H2O的量相同,则氢原子数
相同,符合通式(其中变量x为正整数);若等物质的量的不同有机物完
全燃烧时生成的CO2的量相同,则碳原子数相同,符合通式(其中变量x为正整数)。
(2)质量一定的有机物燃烧
规律一:从C+O2=CO2、6H2+3O2=6H2O可知等质量的碳、氢燃烧,氢耗氧量是碳的3倍。可将→,从而判断%m(H)或%m(C)。推知:质量相同的烃(),m/n越大,则生成的
CO2越少,生成的H2O越多,耗氧量越多。
规律二:质量相同的下列两种有机物与完全燃烧生成CO2
物质的量相同;质量相同的下列两种有机物与,燃烧生成H2O物质的量相同。
规律三:等质量的具有相同最简式的有机物完全燃烧时,耗氧量相同,生成的CO2和H2O的量也相同。或者说,最简式相同的有机物无论以何种比例混合,只要总质量相同,耗氧量及生成的
CO2和H2O的量均相同。
(3)由烃燃烧前后气体的体积差推断烃的组成
当温度在100℃以上时,气态烃完全燃烧的化学方程式为:
①△V >0,m/4 >1,m >4。分子式中H原子数大于4的气态烃都符合。
②△V = 0,m/4 = 1,m = 4。、CH4,C2H4,C3H4,C4H4。
③△V <0,m/4 <1,m <4。只有C2H2符合。
(4)根据含氧烃的衍生物完全燃烧消耗O2的物质的量与生成CO2的物质的量之比,可推导
有机物的可能结构
①若耗氧量与生成的CO2的物质的量相等时,有机物可表示为
②若耗氧量大于生成的CO2的物质的量时,有机物可表示为
③若耗氧量小于生成的CO2的物质的量时,有机物可表示为
(以上x、y、m、n均为正整数)
五、其他
最简式相同的有机物
(1)CH:C2H2、C4H4(乙烯基乙炔)、C6H6(苯、棱晶烷、盆烯)、C8H8(立方烷、
苯乙烯)
(2)CH2:烯烃和环烯烃
(3)CH2O:甲醛、乙酸、甲酸甲酯、葡萄糖
(4)CnH2nO:饱和一元醛(或饱和一元酮)与二倍于其碳原子数的饱和一元羧酸
或酯。如:乙醛(C2H4O)与丁酸及异构体(C4H8O2)
(5)炔烃(或二烯烃)与三倍于其碳原子数的苯及苯的同系物。如丙炔(C3H4)与丙苯(C9H12)
羟基:具有酸性可以与活拨金属反映,可以亲核取代,可以被氧化成醛酮酸,可以脱水消除。 鉴别方法:LUCAS试剂(浓盐酸+无水氯化锌)
醛基:亲核加成,氧化,还原,α-H的特殊反应。鉴别方法:银镜反应和Feling试剂
羧基:酸性,酯化,形成酰卤,酰胺,酸酐等。
酯可以水解回到羧酸和醇
碳碳双键:亲电加成,还原,自由基加成,氧化。 鉴别方法:溴的四氯化碳溶液
葡萄糖:形成缩醛或者缩酮。 鉴别方法:还原糖可用Feling试剂或银镜反应鉴别
蛋白质:遇酸碱变性,盐析