材料合成化学的理论基础.ppt
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精细有机合成ppt课件
名称由来：最初是从动植物等有机体中提炼出来的，
早期无法人工合成，但目前已经能够人工合成复杂 的有机化合物—有机合成化学。
物理有机化学
有机合成化学 天然产物化学
天然产物合成
有机化学发展领域
金属有机化学 不对称催化 绿色化学 有机材料化学 药物化学与药物设计 农药化学
化学生物学
天然产 物化学
chemistry of natural products
的天然有机物分子挑战的人
1965年, 伍德沃德(Robert Burns Woodward，1917—1979, 1965年诺贝尔得主) 美国人，人工合成固醇、叶绿素、维生 素B12和其他只存在于生物体中的物质。 （1）喹啉 （2）利血平（1956年） （7）叶绿素（1960年） （8）维生素B12(1973年，15 年, 一百多人参加） （3）胆甾醇（1951年） (9) 红霉素(262144个异构
结晶牛胰岛素的人工合成
中国科学院上海生物化学所、上海有机化学所、北京大学等单位的学者在王应睐、 邹承鲁、钮经义、汪猷、邢其毅等学科带头人的领导组织下，历经8年的艰苦努力， 终于攻克了胰岛素A及B链的拆合关、A链和B链的合成关等一道道难关，最终完成了 牛胰岛素的全合成。
R. B. Woodward--- 一位不断向最复杂
有机合成化学，是化学最中心的研究与生产任务之一， 是新中间体、新药、新材料、新催化剂等最主要的来源， 是化学学科中最活跃、最具创造性的领域，也是整个科学 界最活跃的方向。 现在，全世界化学工作者每年合成近百万种新化合物。 迄今人类已知的近2500万种物质中，绝大多数为有机化 合物（约90%以上），90%以上由人工合成。所以，有机 合成理所当然地成为合成化学最主要的内容。
《有机合成材料》优质课一等奖课件.ppt
化学纤维燃烧后熔化成球状， 不易破碎，产生刺激性气味。
新知学习 课堂小结 知能训练
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塑料垃圾对大自然的污染 ——白色污染
“白色污染”是人们对难降解的塑料垃圾(多指塑料袋) 污染环境现象的一种形象称谓。
大部分塑料很难降解，长期堆积会破坏土壤，污染地下
水，危害海洋生物的生存，燃烧则会造成空气污染等。
新知新学习知习学 课堂小结 知能训练
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如何解决“白色污染”这个问题？ 我们每个公民应该如何做？
① 减少使用不必要的塑料制品，如可 用布袋代替塑料袋等；
② 重复使用某些塑料制品，如塑料袋 、塑料盒等；
③ 使用一些新型的、可降解的塑料； ④ 回收各种废弃塑料。
新知学习 课堂小结 知能训练
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合成纤维：用某些低分子物质经化学反应合成的高分子 材料。 如：尼龙、涤纶和人造羊毛（聚丙烯晴）等。
合成纤维耐磨、耐腐蚀、不缩水，但是吸水性和透气性 差。因此人们把合成纤维和天然纤维混纺，制成的织物 兼有两类纤维的优点。
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合成橡胶：利用低分子物质合成的一类弹性特别强 的高分子化合物，如：丁苯橡胶、氯丁橡胶等。 合成橡胶的高弹性、耐油、绝缘性、耐高温等性能 比天然橡胶优越，广泛应用于农业、国防、交通等。
有机化合物燃烧后， 都会产生二氧化碳
气体 安托万－洛朗·拉瓦锡
voisier. 法国著名化学家，近代化学的奠基人之一， “燃烧的氧学说”的提出者。制定出化学 物种命名原则，创立了化学物种分类新体 系。他所提出的新理论，为近代化学的发 展奠定了重要的基础，因而后人称拉瓦锡 为近代化学之父。
简称合成材料塑料合成橡胶合成纤维新知学习约8万公顷棉田一年的产棉量产量相当于或年产10万吨的合成纤维厂约2千万只绵羊一年的产毛量新知学习产量相当于年产10万吨的合成橡胶厂约15万公顷橡胶林一年的产胶量新知学习由于有机高分子化合物大部分是由小分子聚合而成的
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塑料垃圾对大自然的污染 ——白色污染
“白色污染”是人们对难降解的塑料垃圾(多指塑料袋) 污染环境现象的一种形象称谓。
大部分塑料很难降解，长期堆积会破坏土壤，污染地下
水，危害海洋生物的生存，燃烧则会造成空气污染等。
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如何解决“白色污染”这个问题？ 我们每个公民应该如何做？
① 减少使用不必要的塑料制品，如可 用布袋代替塑料袋等；
② 重复使用某些塑料制品，如塑料袋 、塑料盒等；
③ 使用一些新型的、可降解的塑料； ④ 回收各种废弃塑料。
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合成纤维：用某些低分子物质经化学反应合成的高分子 材料。 如：尼龙、涤纶和人造羊毛（聚丙烯晴）等。
合成纤维耐磨、耐腐蚀、不缩水，但是吸水性和透气性 差。因此人们把合成纤维和天然纤维混纺，制成的织物 兼有两类纤维的优点。
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合成橡胶：利用低分子物质合成的一类弹性特别强 的高分子化合物，如：丁苯橡胶、氯丁橡胶等。 合成橡胶的高弹性、耐油、绝缘性、耐高温等性能 比天然橡胶优越，广泛应用于农业、国防、交通等。
有机化合物燃烧后， 都会产生二氧化碳
气体 安托万－洛朗·拉瓦锡
voisier. 法国著名化学家，近代化学的奠基人之一， “燃烧的氧学说”的提出者。制定出化学 物种命名原则，创立了化学物种分类新体 系。他所提出的新理论，为近代化学的发 展奠定了重要的基础，因而后人称拉瓦锡 为近代化学之父。
简称合成材料塑料合成橡胶合成纤维新知学习约8万公顷棉田一年的产棉量产量相当于或年产10万吨的合成纤维厂约2千万只绵羊一年的产毛量新知学习产量相当于年产10万吨的合成橡胶厂约15万公顷橡胶林一年的产胶量新知学习由于有机高分子化合物大部分是由小分子聚合而成的
有机合成课件1-2(绪论和氧化反应)
⑴十九世纪上半叶，有机合成只是一般新学科的出现； ⑵十九世纪下半叶开始，英国等老牌资本主义工业的
发展，大大促进了有机合成技术的发展：如染料、 炸药、合成橡胶、医药，等开始进入工业化。
第一章 有机合成化学的地位和任务
2，有机合成化学的历史：
⑶二十世纪开始，有机合成技术进一步得到重视，真正进 入工业化。各国的技术开始进行竞争。
第一章 有机合成化学的地位和任务
3、对等性
合成团（synthon）是有机合成的术语，是指 一般反应可
结合的单位，如与CH3-相当的合成团可以是CH3MgI、
CH3Li等。和CH3C=O相当的合成团可以是CH3COO，
CH3CO2OR等。合成团的对等用
或 表示。
要注意：对等表示作用上的相似，但在反应活性，立体
O
MnO2
H
C
O
O
O
O
第二章 氧化反应
3、高碘酸可使下列单元结构发生C—C键断裂，并 可进行结构鉴定。
OH OH
OH O
O
O
OH OH O
如：
HO2C
CO2H
OH OH
HIO4
2 OHC CO2H + H2O + HIO3
第二章 氧化反应
4、酚的氧化
过硫酸钾碱性溶液把酚氧化成对苯二酚：
OH
OH
K2S2O8
第一章 有机合成化学的地位和任务
3）立体选择性：在反应过程中产生非对映异构，其 一异构体远远超过另一异构体，称为立体选择性。如：
H3C 空阻小
CH3 CH3
O 空阻大
LiAlH4 Et2O
CH3 CH3
OH H3C
90% H
发展，大大促进了有机合成技术的发展：如染料、 炸药、合成橡胶、医药，等开始进入工业化。
第一章 有机合成化学的地位和任务
2，有机合成化学的历史：
⑶二十世纪开始，有机合成技术进一步得到重视，真正进 入工业化。各国的技术开始进行竞争。
第一章 有机合成化学的地位和任务
3、对等性
合成团（synthon）是有机合成的术语，是指 一般反应可
结合的单位，如与CH3-相当的合成团可以是CH3MgI、
CH3Li等。和CH3C=O相当的合成团可以是CH3COO，
CH3CO2OR等。合成团的对等用
或 表示。
要注意：对等表示作用上的相似，但在反应活性，立体
O
MnO2
H
C
O
O
O
O
第二章 氧化反应
3、高碘酸可使下列单元结构发生C—C键断裂，并 可进行结构鉴定。
OH OH
OH O
O
O
OH OH O
如：
HO2C
CO2H
OH OH
HIO4
2 OHC CO2H + H2O + HIO3
第二章 氧化反应
4、酚的氧化
过硫酸钾碱性溶液把酚氧化成对苯二酚：
OH
OH
K2S2O8
第一章 有机合成化学的地位和任务
3）立体选择性：在反应过程中产生非对映异构，其 一异构体远远超过另一异构体，称为立体选择性。如：
H3C 空阻小
CH3 CH3
O 空阻大
LiAlH4 Et2O
CH3 CH3
OH H3C
90% H
精细有机合成单元反应基础PPT课件
精细有机合成化学
➢有机合成反应理论 ➢磺化、硫酸化反应 ➢硝 化 反 应 ➢烷 基 化 反 应 ➢羟 基 化 反 应
➢还 原 反 应ห้องสมุดไป่ตู้➢卤 化 反 应 ➢酰 化 反 应 ➢氧 化 反 应 ➢酯 化 反 应
1
绪论
一、精细化学品的释义 欧美 产量小、纯度高的化工产品。
日本
具有高附加价值、技术密集型、设备投资少、 多品种、小批量生产的化学品。
三大合成材料：塑料、合成橡胶、合成纤维 。
注意：原料与产品的划分不是绝对的。有的化学品从 上游看是产品从下游看则是原料。划分的界限也有所 不同。
10
第1章 绪论／1、精细化工及相关行业的概念
产品生产过程的顺序：
精细化工产品
起始原料
基础有机原料
基本有机化学品
三大合成材料
起始原料：石油、天然气、煤、农林产品（副产品）。
中国 原则上采用日本对精细化学品的释义。
2
美国克林教授的释义
无差别化学品： 差别化学品：
具有固定熔点或沸点，能以分子式或结构 式表示其结构的
不具备上述条件的
通 用 化 学 品 大量生产的无差别化学品（无机酸、碱、甲醇等）
准通用化学品 较大量生产的差别化学品（塑料、合成纤维等）
精细化学品 专用化学品
第一门类又可分为许多小类。中国的分类暂行规定中，不
包括国家医药管理局管理的药品。
5
三、精细化工的特点
1）除化学合成反应、前后处理外，还常涉及剂型制备和 商品化（标准化）才得到最终商品 2）生产规模小，生产流程大多为间歇操作的液相反应，常 采用多品种综合生产流程或单元反应流程 3）固定投资少、资金产出率高 4）产品质量要求高，知识密集度高；产品更新换代快、寿命 短；研究、开发难度大，费用高
➢有机合成反应理论 ➢磺化、硫酸化反应 ➢硝 化 反 应 ➢烷 基 化 反 应 ➢羟 基 化 反 应
➢还 原 反 应ห้องสมุดไป่ตู้➢卤 化 反 应 ➢酰 化 反 应 ➢氧 化 反 应 ➢酯 化 反 应
1
绪论
一、精细化学品的释义 欧美 产量小、纯度高的化工产品。
日本
具有高附加价值、技术密集型、设备投资少、 多品种、小批量生产的化学品。
三大合成材料：塑料、合成橡胶、合成纤维 。
注意：原料与产品的划分不是绝对的。有的化学品从 上游看是产品从下游看则是原料。划分的界限也有所 不同。
10
第1章 绪论／1、精细化工及相关行业的概念
产品生产过程的顺序：
精细化工产品
起始原料
基础有机原料
基本有机化学品
三大合成材料
起始原料：石油、天然气、煤、农林产品（副产品）。
中国 原则上采用日本对精细化学品的释义。
2
美国克林教授的释义
无差别化学品： 差别化学品：
具有固定熔点或沸点，能以分子式或结构 式表示其结构的
不具备上述条件的
通 用 化 学 品 大量生产的无差别化学品（无机酸、碱、甲醇等）
准通用化学品 较大量生产的差别化学品（塑料、合成纤维等）
精细化学品 专用化学品
第一门类又可分为许多小类。中国的分类暂行规定中，不
包括国家医药管理局管理的药品。
5
三、精细化工的特点
1）除化学合成反应、前后处理外，还常涉及剂型制备和 商品化（标准化）才得到最终商品 2）生产规模小，生产流程大多为间歇操作的液相反应，常 采用多品种综合生产流程或单元反应流程 3）固定投资少、资金产出率高 4）产品质量要求高，知识密集度高；产品更新换代快、寿命 短；研究、开发难度大，费用高
有机化学ppt课件完整版
重排反应通常发生在含有不稳 定结构或官能团的化合物中， 需要加热或加入催化剂。在重 排过程中，分子的骨架结构可 能发生变化。
重排反应在有机合成中具有重 要的应用价值，可以用于合成 具有特定结构或官能团的有机 化合物。同时，重排反应也是 研究有机化合物结构和性质的 重要手段之一。
08
有机化学在生活中的应 用
定义
特点
加成反应在有机合成中具有重要的应用价值，可以用 于合成各种烯烃、醇、醛、酮等有机化合物。
应用
加成反应通常发生在分子中的不饱和键上，需要一定 的反应条件和催化剂。
消除反应
定义
消除反应是指有机化合物分子中 失去一个小分子（如水、卤化氢
等），形成不饱和键的反应。
种类
包括脱水消除、脱卤化氢消除、 热消除等。
反应。此外，醇还可以与酸反应生成酯，是重要的有机合成原料。
酚类化合物结构与性质
结构特点 酚类化合物的分子中含有苯环和羟基（-OH）官能团，通 式为Ar-OH，其中Ar为苯基或其衍生物。
物理性质 酚类化合物一般为无色或淡黄色的固体或液体，具有特殊 的气味和较强的毒性。酚的熔点和沸点较高，易溶于有机 溶剂。
化学性质
03
可发生加成、氧化、还原等反应，如与氢气加成生成醇，被弱
氧化剂氧化成酸。
酮类化合物结构与性质
结构特点
羰基(C=O)两侧连接烃基或芳基，无双键性质。
物理性质
沸点较高、难溶于水、易溶于有机溶剂。
化学性质
主要发生加成和还原反应，如与氢气加成生成醇，被还原剂还原 成仲醇。
醌类化合物结构与性质
结构特点
04
醇、酚、醚类化合物
醇类化合物结构与性质
01
结构特点
《化学与材料》课件
等因素。
新材料的未来展望
总结词
随着科技的不断进步，新材料的未来展 望充满了无限可能。
VS
详细描述
未来新材料的发展将更加注重环保、可持 续发展和智能化。例如，新型绿色材料将 有助于解决能源危机和环境污染问题；智 能材料将在机器人、医疗等领域发挥重要 作用；而复合材料则有望在航空航天、汽 车等领域得到广泛应用。
05 化学与材料的安全与环保
化学与材料的环境影响
化学与材料的环境影境产生负面影响，如空 气、水和土壤污染。
减少环境影响的措施
通过改进生产工艺、使用环保材料和 实施废弃物回收利用等措施，降低化 学与材料的环境影响。
化学与材料的安全性评价
安全性评价的必要性
详细描述
化学反应可以分成吸热和放热反应，它们伴随着能量的吸收或释放。能量转化 不仅包括热能、光能、电能等形式的能量转换，还涉及到键能、分子能等微观 层面的能量变化。
材料科学基础
02
材料分类与性质
01
金属材料
金属材料是指以金属元素或以金属元素为主构成的具有 金属特性的材料的统称。包括纯金属、合金、金属间化 合物和特种金属材料等。
03
02
无机非金属材料
无机非金属材料是以某些元素的氧化物、碳化物、氮化 物、卤素化合物、硼化物以及硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐 、硼酸盐等物质组成的材料。
高分子合成材料
高分子合成材料是由相对分子质量较高的化合物构成的 材料。
金属材料
钢铁
钢铁是铁与碳、硅、锰、磷、硫等元素组成的合金，是目前世界上用量最大、最 为重要的金属材料。
确保化学与材料在使用过程中对人类健康和 环境安全无害。
安全性评价的方法
通过实验室测试、动物实验和临床试验等方 法，对化学与材料进行全面的安全性评价。
新材料的未来展望
总结词
随着科技的不断进步，新材料的未来展 望充满了无限可能。
VS
详细描述
未来新材料的发展将更加注重环保、可持 续发展和智能化。例如，新型绿色材料将 有助于解决能源危机和环境污染问题；智 能材料将在机器人、医疗等领域发挥重要 作用；而复合材料则有望在航空航天、汽 车等领域得到广泛应用。
05 化学与材料的安全与环保
化学与材料的环境影响
化学与材料的环境影境产生负面影响，如空 气、水和土壤污染。
减少环境影响的措施
通过改进生产工艺、使用环保材料和 实施废弃物回收利用等措施，降低化 学与材料的环境影响。
化学与材料的安全性评价
安全性评价的必要性
详细描述
化学反应可以分成吸热和放热反应，它们伴随着能量的吸收或释放。能量转化 不仅包括热能、光能、电能等形式的能量转换，还涉及到键能、分子能等微观 层面的能量变化。
材料科学基础
02
材料分类与性质
01
金属材料
金属材料是指以金属元素或以金属元素为主构成的具有 金属特性的材料的统称。包括纯金属、合金、金属间化 合物和特种金属材料等。
03
02
无机非金属材料
无机非金属材料是以某些元素的氧化物、碳化物、氮化 物、卤素化合物、硼化物以及硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐 、硼酸盐等物质组成的材料。
高分子合成材料
高分子合成材料是由相对分子质量较高的化合物构成的 材料。
金属材料
钢铁
钢铁是铁与碳、硅、锰、磷、硫等元素组成的合金，是目前世界上用量最大、最 为重要的金属材料。
确保化学与材料在使用过程中对人类健康和 环境安全无害。
安全性评价的方法
通过实验室测试、动物实验和临床试验等方 法，对化学与材料进行全面的安全性评价。
2024版全新基础化学ppt课件
酸碱反应的实质与特点
中和反应
酸与碱反应生成盐和水的反应称 为中和反应，其实质是氢离子与
氢氧根离子结合生成水。
酸碱反应的特点
酸碱反应通常伴随着热量的变化， 且反应速率较快。
酸碱反应的应用
酸碱反应在日常生活、工农业生 产和科学研究中有着广泛的应用， 如调节溶液酸碱性、制备盐类等。
离子反应的类型与规律
化学的研究对象包括原子、分子、 离子等微观粒子以及由它们构成的 宏观物质。
化学的历史与发展
01
02
03
古代化学
古代化学主要以炼金术和 医药学为代表，积累了一 些关于物质变化的经验性 知识。
近代化学
近代化学以原子论和分子 学说的创立为标志，开始 从微观角度研究物质的组 成和结构。
现代化学
现代化学在理论、实验手 段和应用方面都有了飞速 的发展，形成了多个分支 学科。
02
物质的组成与结构
原子与分子
原子的概念与性质
原子是化学变化中的最小 粒子，具有相同的化学性 质。
分子的概念与性质
分子是保持物质化学性质 的最小粒子，由组成的原 子按照一定的键合顺序和 空间排列而结合起来。
原子与分子的关系
分子由原子构成，原子通 过化学键结合成分子。
元素的分类与周期表
元素的分类
置换反应
一种元素或原子团被另一种元素 或原子团所替代的反应，常见于 金属与酸、盐溶液之间的反应。
复分解反应
两种化合物相互交换成分生成另 外两种化合物的反应，反应前后
各元素化合价不变。
化学反应的速率与影响因素
反应速率
单位时间内反应物浓度的减少或生成 物浓度的增加，用来衡量化学反应的 快慢。
影响因素
材料合成化学理论基础与基本性质
标准摩尔熵（简称标准熵），符号记为S m 。
化学反应的熵变
根据熵的状态函数性质，一个化学反应前后的熵变 应等于生成物（终态）的熵之总和减去反应物（始态） 的熵之总和。即 rS＝ΣS生成物― ΣS反应物
如在热力学标准态下，298K时进行的反应： aA＋bB＝lL＋mM
S m [ l S m ( L ) m S m ( M ) ] [ a S m ( A ) b S m ( B ) ]
的方向进行, 直到ΔAT,V＝0 时,系统达到平衡。
标准反应焓
在标准态下、298K时，1mol化合物发生化学反应 时的焓变，称为该化合物的标准反应焓（或标准反应 热），用 r H m 表示，符号中“r”表示反应，m表示摩 尔量为1，其单位为KJ·mol-1(或J·mol-1)。
标准燃烧焓
在标态下，298K时，1mol物质完全燃烧的焓变， 称为该物质的标准燃烧焓或标准燃烧热，用 c H m 表示。为避免混乱，对燃烧产物有明确的规定，C燃 烧为CO2(g)，H燃烧为H2O（l），N燃烧为N2（g） 等，由于被规定为燃烧的最终产物，这些物质的标 准燃烧焓 c H都m 等于零。
熵增加原理的第二种说法： 引入“自发”判据 一个孤立系统的熵永远不会减少。
S 孤立 0或 d孤立S 0不可可逆逆（（自平发衡））
若将系统与环境合在一起作为孤立系统：
S 孤立 S 体系 S 环境 0
不可逆（自发） 可逆 （平衡）
3、系统的U、H、A、G
系统的内能（U）：热力学上是指系统内部能量的总和。 U只取决于系统的状态，是一状态函数。 △U是系统从始态变到终态时的内能变化值。
△U = U2 - U1 = Q + W
△U =Qv
Qv——恒容热效应