精細有機合成（第三版）

第1章緒論/1
1.1精細化工和精細化學品的定義1
1.2精細化學品的分類1
1.3精細化工的特點2
1.4精細化工在國民經濟中的作用2
1.5精細有機合成的原料資源3
1.6本書的內容體系4
習題5
參考文獻5

第2章精細有機合成基礎/6
2.1芳香族親電取代的定位規律6
2.1.1反應歷程6
2.1.2苯環上已有取代基時的定位規律7
2.1.3苯環的取代定位規律8
2.1.4苯環上已有兩個取代基時的定位規律12
2.1.5萘環的取代定位規律13
2.1.6蒽醌環的取代定位規律14
2.2化學反應器14
2.2.1間歇操作和連續操作15
2.2.2間歇操作反應器15
2.2.3液相連續反應器16
2.2.4氣-液相連續反應器18
2.2.5氣-固相接觸催化連續反應器19
2.2.6氣-液-固三相連續反應器21
2.3精細有機合成中的溶劑效應22
2.3.1溶劑的分類22
2.3.2“相似相溶”原則23
2.3.3電子對受體(EPA)溶劑和電子對給體(EPD)溶劑23
2.3.4溶劑極性對反應速率的影響24
2.3.5有機反應中溶劑的使用和選擇26
2.4氣-固相接觸催化26
2.4.1催化劑的活性和壽命27
2.4.2催化劑的組成27
2.4.3催化劑的毒物、中毒和再生28
2.4.4催化劑的製備29
2.5相轉移催化30
2.5.1相轉移催化的基本原理30
2.5.2相轉移催化劑31
2.5.3液-固-液三相相轉移催化32
2.5.4相轉移催化的應用32
2.6均相配位催化32
2.6.1過渡金屬化學32
2.6.2均相配位催化劑33
2.6.3均相配位催化的基本反應33
2.6.4均相配位催化的優點36
2.6.5均相配位催化的局限性36
2.6.6均相配位催化劑的載體化37
2.6.7均相配位催化的工業應用37
2.7雜多酸及催化38
2.7.1雜多酸(鹽)的組成元素和命名38
2.7.2雜多化合物的結構38
2.7.3雜多酸的主要性質39
2.7.4雜多酸在工業上的應用40
2.8精細有機合成中的其他技術41
2.8.1分子篩催化41
2.8.2固體超強酸催化42
2.8.3不對稱合成催化43
2.8.4生物催化44
2.8.5有機電化學合成45
2.8.6有機光合成45
2.8.7微波促進技術46
2.8.8超臨界流體46
2.8.9離子液體47
2.8.10其他新技術48
習題48
參考文獻49

第3章鹵化/51
3.1概述51
3.1.1鹵化劑51
3.1.2鹵化熱力學53
3.2芳環上的取代鹵化54
3.2.1反應歷程和催化劑54
3.2.2鹵化動力學56
3.2.3氯化重要實例59
3.2.4溴化重要實例62
3.2.5碘化重要實例63
3.3羰基α-氫的取代鹵化64
3.3.1反應歷程64
3.3.2催化劑64
3.3.3被鹵化物結構的影響64
3.3.4三氯乙醛的製備65
3.3.5一氯乙酸的製備65
3.4芳環側鏈α-氫的取代鹵化66
3.4.1反應歷程66
3.4.2反應動力學67
3.4.3主要影響因素67
3.4.4反應器68
3.4.5重要實例68
3.5飽和烴的取代鹵化69
3.5.1甲烷的氯化制各種氯甲烷69
3.5.2一氯甲烷的氯化制多氯甲烷70
3.6烯鍵α-氫的取代鹵化70
3.7鹵素對雙鍵的加成鹵化71
3.7.1親電加成鹵化71
3.7.2自由基加成鹵化73
3.8鹵化氫對雙鍵的加成鹵化73
3.8.1親電加成鹵化73
3.8.2自由基加成鹵化74
3.9置換鹵化74
3.9.1鹵原子置換羥基75
3.9.2氟原子置換氯原子77
3.9.3鹵原子置換重氮基78
3.9.4氯原子置換硝基78
3.10電解氟化80
習題81
參考文獻83

第4章磺化和硫酸化/84
4.1芳環上的取代磺化84
4.1.1過量硫酸磺化法85
4.1.2共沸去水磺化法96
4.1.3芳伯胺的烘焙磺化法96
4.1.4氯磺酸磺化法98
4.1.5三氧化硫磺化法99
4.2α-烯烴用三氧化硫的取代磺化102
4.2.1反應歷程102
4.2.2磺化和老化的主要反應條件103
4.2.3老化液的中和與水解104
4.3高碳脂肪酸甲酯用三氧化硫的取代磺化104
4.3.1反應歷程和動力學104
4.3.2磺化和老化的主要反應條件105
4.4鏈烷烴用二氧化硫的磺氧化和磺氯化105
4.4.1鏈烷烴的磺氧化105
4.4.2鏈烷烴的磺氯化106
4.5烯烴與亞硫酸鹽的加成磺化106
4.6亞硫酸鹽的置換磺化107
4.6.1牛磺酸的製備107
4.6.2苯胺-2,5-雙磺酸（2-氨基苯-1,4-二磺酸）的製備108
4.7烯烴的硫酸化108
4.7.1高碳α-烯烴的硫酸化108
4.7.2低碳烯烴的硫酸化109
4.7.3不飽和脂肪酸酯的硫酸化109
4.8脂肪醇的硫酸化109
4.8.1高碳脂肪醇的硫酸化109
4.8.2低碳脂肪醇的硫酸化110
4.8.3羥基不飽和脂肪酸酯的硫酸化110
4.9聚氧乙烯醚的硫酸化110
習題111
參考文獻113

第5章硝化和亞硝化/114
5.1概述114
5.2硝化反應歷程115
5.2.1硝化劑中的活潑質點115
5.2.2反應歷程116
5.3混酸硝化116
5.3.1混酸硝化動力學117
5.3.2混酸的硝化能力118
5.3.3混酸硝化的影響因素120
5.3.4廢酸處理122
5.3.5混酸硝化反應器122
5.3.6苯一硝化制硝基苯123
5.3.7其他生產實例125
5.4硫酸介質中的硝化126
5.4.1影響因素126
5.4.2生產實例126
5.5有機溶劑-混酸硝化127
5.6在乙酐或乙酸中的硝化128
5.7稀硝酸硝化129
5.7.1反應歷程129
5.7.2一般反應條件130
5.7.3重要實例130
5.8置換硝化法131
5.9亞硝化132
5.9.1酚類的亞硝化132
5.9.2芳仲胺的亞硝化133
5.9.3芳叔胺的亞硝化133
習題133
參考文獻135

第6章還原/136
6.1概述136
6.1.1還原反應的分類136
6.1.2不同官能團還原難易的比較137
6.1.3化學還原劑的種類137
6.2鐵粉還原138
6.2.1反應歷程138
6.2.2應用範圍138
6.2.3鐵粉還原的主要影響因素140
6.3鋅粉還原141
6.3.1芳磺醯氯還原成芳亞磺酸141
6.3.2芳磺醯氯還原成硫酚141
6.3.3碳硫雙鍵還原-脫硫成亞甲基142
6.3.4羰基還原成羥基142
6.3.5羰基還原成亞甲基142
6.3.6硝基化合物還原成氧化偶氮、偶氮和氫化偶氮化合物143
6.4硫化堿還原144
6.4.1硫化堿種類的選擇144
6.4.2多硝基化合物的部分還原144
6.4.3硝基化合物的完全還原145
6.5金屬複氫化合物還原145
6.5.1複氫鋁化物146
6.5.2四氫硼鈉和四氫硼鉀146
6.6催化氫化147
6.6.1催化氫化的方法147
6.6.2氣-固-液非均相催化氫化的催化劑148
6.6.3氣-固-液非均相催化氫化的主要影響因素149
6.6.4順丁烯二酸酐的催化氫化150
6.6.5苯的催化氫化153
6.6.6硝基苯的催化氫化154
習題158
參考文獻160

第7章氧化/161
7.1空氣液相氧化162
7.1.1反應歷程162
7.1.2自動氧化的主要影響因素163
7.1.3空氣液相氧化法的優缺點164
7.1.4烷基芳烴的氧化酸解制酚類164
7.1.5高碳烷烴的氧化制高碳脂肪仲醇165
7.1.6環烷烴的氧化制環烷醇/酮混合物165
7.1.7羧酸的製備166
7.1.8芳醛的製備167
7.2空氣的氣-固相接觸催化氧化167
7.2.1優點167
7.2.2醛類的製備168
7.2.3羧酸和酸酐的製備169
7.2.4氨氧化制腈類169
7.3化學氧化法170
7.3.1高錳酸鉀和二氧化錳171
7.3.2硝酸171
7.3.3過氧化氫(雙氧水)172
7.3.4有機過氧化物172
習題173
參考文獻175

第8章重氮化和重氮鹽的反應/176
8.1概述176
8.2重氮化177
8.2.1反應歷程177
8.2.2一般反應條件178
8.2.3重氮化方法179
8.2.4重氮鹽的結構181
8.2.5重氮化設備181
8.3重氮鹽的反應181
8.3.1重氮鹽的偶合反應181
8.3.2重氮基還原成肼基183
8.3.3重氮基被氫置換——脫氨基反應184
8.3.4重氮基被羥基置換——重氮鹽的水解185
8.3.5重氮基被鹵原子置換186
8.3.6重氮基被氰基置換189
8.3.7重氮基的其他轉化反應190
習題190
參考文獻191

第9章氨基化/192
9.1概述192
9.2氨基化劑192
9.2.1液氨193
9.2.2氨水193
9.3醇羥基的氨解194
9.3.1氣-固相接觸催化脫水氨解194
9.3.2氣-固相臨氫接觸催化胺化氫化195
9.3.3液相氨解196
9.4羰基化合物的胺化氫化196
9.5環氧烷類的加成胺化197
9.6脂肪族鹵素衍生物的氨解197
9.6.1從二氯乙烷制亞乙基多胺類198
9.6.2從氯乙酸制氨基乙酸198
9.7芳環上鹵基的氨解199
9.7.1反應歷程199
9.7.2催化劑200
9.7.3影響因素200
9.7.4重要實例200
9.8芳環上羥基的氨解201
9.8.1苯系酚類的氨解202
9.8.2萘酚衍生物的氨解202
9.8.3羥基蒽醌的氨解204
9.9芳環上磺基的氨解204
9.10芳環上硝基的氨解204
9.11芳環上氫的直接胺化205
9.11.1用羥胺的親核胺化205
9.11.2用羥胺的親電胺化205
9.11.3用氨基鈉的胺化206
9.11.4用氨的催化胺化206
習題206
參考文獻207

第10章烴化/208
10.1概述208
10.2N-烴化209
10.2.1用醇類的N-烷化209
10.2.2用鹵烷的N-烷化210
10.2.3用酯類的N-烷化212
10.2.4用環氧化合物的N-烷化212
10.2.5用烯烴的N-烷化213
10.2.6用醛或酮的N-烷化214
10.2.7N-芳基化（芳氨基化）215
10.3O-烴化217
10.3.1用醇類的O-烷化218
10.3.2用鹵烷的O-烷化218
10.3.3用酯類的O-烷化219
10.3.4用環氧烷類的O-烷化220
10.3.5用醛類的O-烷化221
10.3.6用烯烴和炔烴的O-烷化222
10.3.7O-芳基化（烷氧基化和芳氧基化）223
10.4芳環上的C-烷化224
10.4.1烯烴對芳烴的C-烷化224
10.4.2烯烴對芳胺的C-烷化227
10.4.3烯烴對酚類的C-烷化228
10.4.4鹵烷對芳環的C-烷化229
10.4.5醇對芳環的C-烷化230
10.4.6醛對芳環的C-烷化231
10.4.7酮對芳環的C-烷化233
習題233
參考文獻234

第11章醯化/236
11.1概述236
11.1.1醯化劑237
11.1.2醯化劑的反應活性237
11.2N-醯化238
11.2.1反應歷程238
11.2.2胺類結構的影響238
11.2.3用羧酸的N-醯化239
11.2.4用酸酐的N-醯化240
11.2.5用醯氯的N-醯化241
11.2.6用醯胺的N-醯化246
11.2.7用羧酸酯的N-醯化246
11.2.8用雙乙烯酮的N-醯化247
11.2.9過渡性N-醯化和醯氨基的水解248
11.3O-醯化（酯化）249
11.3.1用羧酸的酯化249
11.3.2用酸酐的酯化255
11.3.3用醯氯的酯化256
11.3.4用雙乙烯酮的酯化257
11.3.5酯交換法257
11.4C-醯化258
11.4.1C-醯化制芳酮258
11.4.2C-甲醯化制芳醛263
11.4.3C-醯化制芳羧酸（C-羧化）266
習題266
參考文獻268

第12章水解/269
12.1脂鏈上鹵基的水解269
12.1.1丙烯的氯化、水解制環氧丙烷269
12.1.2丙烯的氯化、水解制1,2,3-丙三醇（甘油）270
12.1.3苯氯甲烷衍生物的水解271
12.2芳環上鹵基的水解272
12.3芳磺酸及其鹽類的水解273
12.3.1芳磺酸的酸性水解273
12.3.2芳磺酸鹽的鹼性水解——堿熔273
12.4芳環上氨基的水解276
12.5酯類的水解277
12.5.1天然油脂的水解制高碳脂肪酸和甘油277
12.5.2甲酸甲酯的水解制甲酸278
12.5.3乙二酸酯的水解制乙二酸279
12.6氰基的水解279
12.6.1氰基水解成羧基279
12.6.2氰基水解(亦稱水合)成醯氨基279
習題280
參考文獻281

第13章縮合/282
13.1概述282
13.2羥醛縮合反應283
13.2.1催化劑283
13.2.2一般反應歷程283
13.2.3醛醛縮合284
13.2.4酮酮縮合286
13.2.5醛酮交叉縮合287
13.3羧酸及其衍生物的縮合288
13.3.1Perkin反應288
13.3.2Knoevenagel反應289
13.3.3酯酯Claisen縮合290
13.3.4酮酯Claisen縮合291
13.3.5Stobbe縮合291
13.3.6Darzens縮合292
13.3.7含亞甲基活潑氫化合物與鹵烷的C-烷化反應293
習題293
參考文獻295

第14章環合/296
14.1概述296
14.2形成六元碳環的環合反應297
14.2.1蒽醌及其衍生物的製備297
14.2.2苯繞蒽酮的製備299
14.3形成含一個氧原子的雜環的環合反應299
14.4形成含一個氮原子的雜環的環合反應300
14.4.1N-甲基-2-吡咯烷酮的製備300
14.4.2吲哚及其衍生物的製備301
14.4.3吡啶及3-甲基吡啶的製備302
14.4.4喹啉及其衍生物的製備304
14.5形成含兩個氮原子的雜環的環合反應305
14.5.1呱嗪的製備305
14.5.2吡嗪及其衍生物的製備306
14.5.3吡唑酮衍生物的製備307
14.5.4咪唑、苯並咪唑及其衍生物的製備308
14.5.5嘧啶及其衍生物的製備310
14.6形成含一個氮原子和一個硫原子的雜環的環合反應311
14.6.1噻唑衍生物的製備311
14.6.2苯並噻唑衍生物的製備312
14.7嘌呤及其衍生物的製備313
14.8三聚氰醯氯的製備314
習題314
參考文獻316
參考書目/317

《精細有機合成化學與工藝學》第一版於2002年1月出版，為面向21世紀課程教材，第二版於2006年8月出版，為普通高等教育“十一五”國家級規劃教材，並分別於2004年、2006年兩次榮獲中國石油和化學工業優秀教材一等獎，本書為精細化工類暢銷教材之一。

近年來精細化工新技術、新工藝發展很快，第二版自2006年8月出版至今，有些內容已經陳舊，為此我們對本書第二版做了以下修訂工作。

1.增加了各章學習要求，在章首說明本章需要“掌握的內容”“熟悉的內容”“瞭解的內容”。

2.第2章刪除了化學反應計量學一節和精細有機合成中溶劑效應的部分內容。補充介紹了精細有機合成最新技術的概念、方法、機理和應用。

3.各單元反應章節刪除了陳舊的工業實例，增加了新的工業實例。例如，第6章刪除了一些高污染的生產工藝，增加了環境友好的還原工藝及複氫還原；第7章刪除了一些已經淘汰的生產工藝，增加了催化氧化的最新工業化成果；第9章對二氯乙烷制亞乙基多胺類的工藝進行了修改；第10章刪去了強酸催化、醇為烴化劑的N-烴化內容，補充了醇的催化胺化和催化氨解；第11章刪去了已過時的案例，補充了新報導的固體酸案例；第12章刪除了污染嚴重的氯醇法製備環氧丙烷工藝等。

4.各章末增補了若干習題，刪減了陳舊的文獻，增補了直至2017年末的重要參考文獻。

5.為了使書名更為精煉，本書第三版更名為《精細有機合成》。

《精細有機合成》（第三版）由馮亞青、王世榮和張寶主編。第1、2、8章由馮亞青修訂，第3～5章由王世榮修訂，第6、7章由宋健修訂，第9章由閆喜龍修訂，第10、11章由陳立功修訂，第12～14章由張寶修訂。

《精細有機合成》（第三版）以單元反應為體系，在綜述精細有機合成的理論和新技術的基礎上，分章討論有關單元反應的理論、影響因素和生產工藝，並選取了若干典型生產實例。主要單元反應包括：鹵化、磺化和硫酸化、硝化和亞硝化、還原、氧化、重氮化和重氮鹽的反應、氨基化、烴化、醯化、水解、縮合和環合。每章末附有若干習題和參考文獻。本書可作為普通高等學校化工、化學、藥學及相關專業教材，也可供從事有機合成的科研和技術人員參考。

由於精細化工發展很快，文獻資料繁多，筆者水準有限，疏漏與不足之處在所難免，懇請讀者批評指正。

編者
于天津大學
2018年5月

第一版前言
本教材是為適應面向21世紀化工類高等教育教學內容和課程體系改革而編寫的新教材，其主要特點如下。

1.本教材是在大學無機化學、有機化學、分析化學和物理化學的基礎上編寫的化工類專業課教材。教材內容採用啟發式教學、由淺入深、加強基礎、注重培養學生綜合運用所學基礎知識提高分析問題、解決問題和開發創新的能力。為此在每章之末附有一定數量的思考題與習題。

2.教材編寫中注意結合生產實際，介紹國內外近年來工業生產的最新發展。但在編寫過程中發現：對於具體的新工藝，在期刊和專利報導中常常對關鍵性的技術做了保護性回避措施。編者限於水準，為了避免誤導，一般只介紹其基本內容。讀者如欲瞭解其細節，可查閱所附參考文獻。另外，為了便於用簡單的實例說明問題，有時也選用有可靠資料的傳統生產工藝。

3.在每章之末附列有一定數量的教學參考書和較多的參考文獻，特別是便於找到的國內近期期刊文獻，必要時讀者可以從這些文獻中找到更多的國內外早期文獻。

本書由唐培堃主編，並執筆第1、2、3、5、6、8章；第4章由唐培堃和唐清編寫；第7、13章由陳立功編寫；第9章由閻喜龍編寫；第10、11章由許正雙編寫；第12、14章由馮亞青編寫。參加部分編寫工作的還有張衛紅、孟舒獻、孟禕、方芳、王東華和泮鋒綱等。書稿由大連理工大學教授姚蒙正、程侶柏、王家儒、苗蔚榮和華東理工大學教授祁國珍、田禾審閱，並提出了許多寶貴意見，在此表示衷心感謝。

鑒於精細有機合成涉及面廣、品種繁多，理論研究和應用技術發展迅速，文獻資料極多。限於作者水準，書中定有疏漏和不妥之處，誠懇歡迎讀者批評指正。

唐培堃
于天津大學北五村
2001年8月