No2-精细化工工艺学第7章ppt课件.ppt

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1、第7章氢化及还原7.1概述7.2催化氢化7.3在电解质中用铁屑还原7.4用锌粉的还原反应7.5用含硫化合物的还原反应7.6用金属复氢化合物的还原反应7.7其它还原方法17.1概述广义定义：在还原剂的存在下，使某原子得到电子或电子云密度增加的反应称为还原反应。狭义定义：在有机分子中增加氢或减少氧的反应称为还原反应。下列基团在一定条件下可以被还原：－OH、C＝O、－COOH、－COOR、－NO3、－NO等7.1概述2无机化合物：（离子键）还原反应A+e→A－如：Fe3＋＋e→Fe2+→Fe氧化反应B-e→B＋如：Fe–2e→Fe2+有机化合物：（共价键）在电子得失方

2、面不像无机反应那样直观7.1概述3按照还原剂不同和操作方法不同，还原方法可分为三大类：(1)催化氢化法：使用氢在催化剂作用下使有机物还原液相催化氢化气相催化氢化(2)化学还原法：使用氢以外的化学物质作还原剂的方法活泼金属及其合金（铁屑还原）低价元素化合物（Na2S、Na2S2、FeCl2、SnCl2）金属复氢化合物（NaBH4、LiAlH4）有机还原剂异丙醇铝等烷氧基铝、甲醛、葡萄糖(3)电解还原法：在电解槽的阴极上进行还原从电解槽的负极上获得电子7.1概述47.2催化氢化（1）按反应类型分为：氢化（加氢）反应、氢解反应。氢化：指氢分子加成到烯基、炔基、羰基

3、、氰基、芳香环等不饱和基团上，使之成为饱和键的反应。是π键断裂与氢加成的反应。氢解：有机化合物分子中某些化学键因加氢而断裂，分解成两部分氢化产物，是σ键断裂并与氢结合的反应。如碳－卤键、碳－硫键、碳－氧键、氮－氮键、氮－氧键等。7.2催化氢化5催化氢化的优点：反应易于控制、产品纯度高、收率较高、三废较少。催化氢化的缺点：反应一般在耐压设备中进行，需要适宜的催化剂。7.2催化氢化（2)按反应的体系分为：非均相催化氢化(反应体系至少有两相存在)、均相催化氢化(催化剂溶解于反应介质)。工业生产中采用两种不同的工艺：液相氢化法和气相氢化法。反应体系由几相组成？67.2.

4、1液相催化氢化7.2.1.1催化氢化过程：吸附－反应－解吸。影响氢化反应速度的因素有：气液固三相之间的传质，其中包括搅拌效率、容积黏度等；化学动力学因素，包括催化剂、反应物结构、反应温度等。H2+催化剂H2催化剂PhNO2+催化剂PhNO2催化剂PhNH2催化剂PhNH2+催化剂7.2催化氢化→7.2.1液相催化氢化→7.2.1.1催化氢化过程7非均相催化的基本过程：吸附—反应—解吸。①外扩散：反应物分子向催化剂外表面扩散；②内扩散：反应物分子由催化剂外表面向内表面扩散；③反应物分子在催化剂内表面发生化学吸附

5、，H2分子发生化学吸附并被活化，产生活化氢；④化学吸附的反应物分子与活化氢发生加氢反应，生成加氢产物；⑤加氢产物分子从催化剂内表面解吸；⑥加氢产物分子由内表面向外表面扩散；⑦加氢产物离开催化剂外表面。7.2催化氢化→7.2.1液相催化氢化→7.2.1.1催化氢化过程87.2.1.2加氢催化剂（1）按金属性质分类贵金属：Pt、Pd、Ru（钌）、Ir（铱）、Rh（铑）等；元素周期表中的第Ⅷ族，以Pt、Pd为主。一般金属：Ni、Co、Cu等7.2催化氢化→7.2.1液相催化氢化→7.2.1.2加氢催化剂97.2催化氢化→7.2.1液相催化氢化→7.2.1.2加氢催化剂

6、（2）按制备方法分类还原型：氧化物用氢气还原得到纯金属粉；骨架（Raney）型：RaneyNi、RaneyCo、RaneyCu硫化物型：MoS2、Co-Mo-S、Ni-Mo-S；抗中毒。负载型金属催化剂：Pd／C、Ni／SiO2、Ni／Al2O3、Cu-Zn／Al2O3其中最重要的是骨架型和载体型。目前使用较多的有骨架镍及Pd-C。107.2.1.3影响因素被氢化物的纯度和结构温度和压力催化剂的选择和用量溶剂和介质的酸碱性搅拌和装料的影响7.2催化氢化→7.2.1液相催化氢化→7.2.1.3影响因素11（1）被氢化物的结构和性质的影响被氢化物向催化剂表面活性中心

7、扩散的难易决定了氢化反应的难易，空间阻碍效应大的化合物难靠近活性中心。为了克服位阻效应的影响，通常采用强化反应条件的方法，如提高反应温度和压力。7.2催化氢化→7.2.1液相催化氢化→7.2.1.3影响因素12不饱和烃、芳烃、醛、腈、硝基化合物、苄基化合物、稠环化合物、羧酸衍生物等有机化合物均可以进行催化氢化，难易程度大致如下:7.2催化氢化→7.2.1液相催化氢化→7.2.1.3影响因素13各种官能团单独存在时，其反应性质如下：芳香族硝基>碳碳三键>碳碳双键>羰基、脂肪族硝基>芳香核在碳氢化合物中：直链烯烃>环状烯烃>萘>苯>烷基苯>芳香基苯7.2催化氢化→7

8、.2.1液相催化氢化→7