1、课题 2 表面活性剂 精细化学品名师导航知识梳理_、_、_、_、各种_等均称为精细化学品。一、肥皂可以用来去油污1.肥皂去污原理去污原理：肥皂的两亲性（一端亲_一端亲_）将互不相溶的油与水联系起来，_作用使附着在衣物或器皿上的油污易于分散到水中；_作用使油污在水中被肥皂乳化成小滴，加之同性电荷的排斥作用，使油污脱离附着物而悬浮于水中；_作用使油污和其他固体污垢更易被吸附而脱离附着物。2.肥皂生产原理。_二、合成洗涤剂生产原理：_。洗涤剂分子结构和配方优化三、精细化学品及其生产特点按用途分：医药、农药、染料、颜料、涂料、黏合剂、表面活性剂、催化剂、食品和饲料添加剂、塑料、合成纤维、橡胶的添加剂。
2、1.精细化学品具有_多、_小、_高等特点。药物以_量计；食品添加剂以_计；染料在纺织品中占_；一双鞋所需的黏合剂不过_。2.精细化工具有_、_高等特点。研发_、工艺_、_多、_复杂和条件要求_等、技术_、_。知识导学精细化学品种类多，其中表面活性剂和化学药物都是十分重要的工业品。首先明确肥皂的成分是表面活性剂，从表面活性剂的结构理解肥皂去污的原理。污垢侵入衣物后不溶于水，仅用水洗很难洗净，所以，加入肥皂等表面活性剂，利用表面活性剂的两亲性（亲水基、亲油基）结构，将污垢分散到水中，从而达到去除污垢的目的。肥皂生产主要利用皂化反应。肥皂的双亲结构中亲水基是羧酸钠盐，亲油基是烃基，所以可以由天然硬脂
3、酸甘油酯水解得到，为促使水解反应进行得更加彻底，故在碱性条件下进行，即将硬脂酸甘油酯与烧碱反应，这一特定反应后来被人们称为皂化反应。关键了解合成洗涤剂也是表面活性剂，结构类似于肥皂，也是双亲结构亲油基为烃基（十二烷基）、亲水基为苯磺酸钠，通过加氢和磺化两步即可得到，其原料是石油炼制的产品。洗涤剂在十二烷基苯磺酸钠的基础上经过结构优化，配方优化，现在已经发展为多种配方，满足多种需求的洗涤剂系列产品非离子系列、两性离子系列、阳离子系列及阴离子系列洗涤产品。从精细化学品手册可以查出，精细化学品的几大类有：防老剂、胶黏剂、农药、染料、饲料添加剂、塑料添加剂、香料、药物、医药中间体、有机颜料、指示剂等。
4、从精细化学品的特点认识其作用。精细化学品的特点决定了它是能创造极高经济价值和极高利用价值产品的工业产品，它就像饮食中的佐料，虽用量不大，但却起着很重要的作用，左右着化学品的品质。疑难突破1.合成洗涤剂的结构和去污原理是什么？剖析：人工合成的有很强去污能力的洗涤剂，是用量最大的表面活性剂。分子中有亲水基和亲油基（疏水基或憎水基），前者常为在水中易电离的基团，如羧酸盐、磺酸盐、硫酸酯盐成分。使“分子的这端” 溶入水；后者多为长链脂肪烃基或芳香烃基，可粘牢油污，洗涤时把污物“拉下水” 。合成洗涤剂还能明显降低水的表面张力而加强乳化、增溶、润湿、洗净、发泡等能力。其钙、镁盐可溶，能在硬水中洗涤。合成的
5、原料是石油产品。常见类型有：阴离子型，如洗衣粉中的十二烷基苯磺酸钠， ；阳离子型，如季铵氯化物；两性离子型，如十二烷基二甲基甜菜碱；非离子型，如壬烷基酚环氧乙烷加成物等。目前阳离子型用量最大，非离子型发展较快。2.如何理解肥皂的去污原理及生产原理？剖析：肥皂去污原理需要从它的结构来进行分析：肥皂结构：亲水基（极性）+憎水基（非极性）双层结构。肥皂与油污间的作用：润湿、乳化、起泡三大作用。去污原理：肥皂的两亲性（一端亲水一端亲油）将互不相溶的油与水联系起来，润湿作用使附着在衣物或器皿上的油污易于分散到水中；乳化作用使油污在水中被肥皂乳化成小滴，加之同性电荷的排斥作用，使油污脱离附着物而悬浮于水中
6、；起泡作用使油污和其他固体污垢更易被吸附而脱离附着物。肥皂生产原理：硬脂酸甘油酯 硬脂酸钠(肥皂主要成分 )3.我国的精细化学品发展现状如何？剖析：经过五十余年的发展，特别是近二十余年的快速发展，我国的精细化工取得了巨大的进步，形成了科研、生产和应用基本配套的工业体系，产品的种类数量已达 3 万余种（不包括医药和兽药等行业），年产值为 1 400 亿元左右，一些产品在国际市场上具有一定的影响。如染料的年产量和出口量均居世界第一，产量占全球染料总产量的近 40%，年出口创汇 5 亿美元；涂料的产量也已超过 200 万吨，成为世界第三大生产国；我国的农药产量位居全球第二位，2002 年达到 82.
7、2 万吨。此外，饲料添加剂、食品添加剂、胶黏剂、水处理剂等专用化学品在国内需求的拉动下也有了长足的进步，大宗产品已基本依靠国内供应，有些产品也出口国际市场，如食品添加剂中的柠檬酸、山梨酸、香兰素、人工合成甜味剂（如糖精），以及饲料添加剂磷酸氢钙、维生素 E、金霉素等。疑难导析关键弄清合成洗涤剂在化学工业上都被称为表面活性剂。表面活性剂的基本结构都是双亲结构亲水基和亲油基。阳离子型的亲水基是苯磺酸钠；非离子型是酚羟基或醇羟基；两性离子型是胺盐基；而阴离子型则是硫酸盐或磺酸钠盐等。因为合成洗涤剂是表面活性剂洗涤剂除垢的原理就是降低污垢的表面张力，以此达到除垢的目的。先从肥皂的成分硬脂酸钠的结构是双
8、亲结构入手分析，亲水基是羧酸钠盐，亲油基是烃基，从而将互不相溶的油与水联系起来去污，其作用则依靠润湿、乳化、起泡三大作用。对于生产原理主要理解酯类的水解，即酯类在酸性或碱性条件下发生水解反应，生成相应的酸和醇。皂化反应，其实质是酯在碱性条件下的水解。根据肥皂的双亲结构，选用硬脂酸甘油酯为原料，将天然硬脂酸甘油酯水解得到，为促使水解反应进行得更加彻底，故在碱性条件下进行。从精细化学品的种类、年产值、出口量来了解精细化学品的发展。如染料、农药、添加剂等的科研、生产和应用，形成基本配套的工业体系。精细化学品的发展可以归纳为：起步晚、发展快、进步大，已形成产量大（有很大品种已占世界市场较大份额）、品种
9、齐全的精细化学品工业格局，但与国外相比，在很多领域仍需要较长时间的追赶才能达到世界先进水平。问题探究问题 1：肥皂的发展经历了怎样的历程？探究：古时候，人们在河边青石板上，反复用木棒捶打衣服，靠清水的力量洗去衣服上的污垢。后来有人发现有一种天然碱矿石，溶化在水里滑腻腻的，去油污还挺有效。皂荚树结的皂荚果，泡在水里，也可以用来洗衣服。烧一把稻草、麦秆或柴禾，把草木灰浸在水里，用布过滤出清水来，也能洗掉油污。稍后一些时候，人们将猪油拌和天然碱，反复揉搓挤压，得到跟今天的肥皂差不多的“猪胰子皂”。我们现在用的肥皂是从工厂的大锅里熬出来的。牛油、猪油或者椰子油，加进烧碱（氢氧化钠）用火熬煮。生成肥皂和
10、甘油。因为肥皂在浓的盐水中不溶解，而甘油在盐水中的溶解度很大，可以用加入食盐的办法把肥皂和甘油分开。用刮板把它刮到肥皂模型盒里，冷却以后就结成一块块的肥皂了。药皂和香皂添加一些消毒剂、香料和着色剂，所以有散发出各种香味和五颜六色的香皂。问题 2：本节我们学习了肥皂、合成洗涤剂的结构及其去污原理，二者都含有表面活性剂，什么是表面活性剂？有什么特性？探究：表面活性剂是一类在很低浓度时能显著降低水的表面张力的化合物。表面活性剂分子都是由非极性的、亲油的碳氢链部分和极性的亲水基团两部分构成。这两部分形成不对称结构，因此表面活性剂是两亲分子，具有又亲油又亲水的两亲性质。在洗涤过程中表面活性剂在水和油污之
11、间形成独特的定向排列，若干个溶质分子或离子缔合成肉眼看不见的聚集体，这些聚集体是以非极性基团（亲油基）为核，里面包裹着油污，以极性基团（亲水基）为外层的分子有序组合体，我们把它称之为胶团。胶团形成以后，它的内核相当于碳氢油微滴，具有溶油的能力，使整个溶液表现出既溶水又溶油的能力。紧紧吸附着油污的胶团在机械力的作用下与载体（衣物）分开，并悬浮于水中，由于载体表面黏附着洗涤液，油污不会再返回到衣物表面，达到清洗的效果。实际上表面活性剂的洗涤性，包括了它的润湿性、溶油性、渗透性、乳化性、分散性、增溶性和发泡性等几乎全部基本特征。问题 3：新药开发需要哪些流程？探究：新药开发流程较长，一般需要 10
12、年左右：（1）确定治疗目标（Therapeutic Target）： 确定治疗潜力或免疫效力为药品开发的第一步。（2）小量试制（Pilot-Scale Manufacturing）：了解疾病的生物机理后，针对人体原本微量的蛋白质，研究人员先要开发其大量生产的方法，包含基因工程技术，筛选基因、挑选表现载体、大量培养及分离纯化等，就像开发生产人类胰岛素或新型干扰素一般。（3）临床前试验（Preclinical Study）：在新药进行人体试验前，必须先以动物测试其安全性及生物活性，这项试验有 2 个关键原因： 确认蛋白质新药有足够的生物活性，以决定是否继续投入时间及金钱进行往后的试验；评估药品对人
13、体是否有其他未知的副作用。（4）临床评估（Clinical Evaluation）：以上试验完成，公司则可据以向 FDA 提出人体临床试验的申请，公司先提出新药申请，提交临床前试验数据及人体试验的计划供审查。（5）上市后监视：FDA 核准 BLA 后，医生就可依需求在处方中使用，有任何不良反应需立即向 FDA 报告。 FDA 会监视一段期间，以评估长期的反应，这也就是第四期试验。依法令规定，经 FDA 确效后才可上市，FDA 每年也会对生产者进行检查。问题导思可以通过查阅相关的资料或者登录网站了解肥皂的发展历史。肥皂的历史悠久，从天然碱到植物碱，这是肥皂的雏形，源于人们日常生活的发现，在从“猪
14、胰子皂”到肥皂、从通用肥皂到各种专用肥皂，如药皂、香皂、洗衣皂（专供洗衣机洗衣使用）等，人们利用了化学反应的原理，对生产工艺的要求越来越高，技术在不断地创新，我国肥皂工业的发展走过了一条漫长的发展道路。首先从表面活性剂能显著降低水的表面张力来认识表面活性剂。它是一类有机化合物。它的基本结构是双亲结构亲水基与亲油基。既具有两亲结构，又称为两亲分子。注意：并不是所有具有两亲结构的分子都是表面活性剂，例如，丙酸、丁酸都具有两亲结构，就不是表面活性剂，而只是具有表面活性而已。只有疏水基足够大的两亲分子，一般来说碳链长度大于 8 个碳原子时，才显示表面活性剂的特性。其次结构决定性质，表面活性剂的两亲结构
15、决定其具有特殊的性质。它的特性则包括润湿性、溶油性、渗透性、乳化性、分散性、增溶性和发泡性等，其中润湿性、乳化性和发泡性是最基本的三大特性。首先了解药物是人类同疾病作斗争的武器，医药工业实施具有巨大的社会效益和经济效益。研制成功一种新药，平均要花费 1012 年的时间，花费 3.5 亿5 亿美元，并且这一费用正以每年 20%的速度递增，迫切需要新的理论方法和技术加以改进。如何进行新药开发是医疗工业迫切需要解决的问题。可理解为新药研发流程可用框图简单表示如下：图 4-4典题精讲【例 1】 拟除虫菊酯是一类高效、低毒、对昆虫具有强烈触杀作用的杀虫剂，其中对光稳定的溴氰菊酯的结构简式如下：下列对该化
16、合物叙述正确的是（ ）A.属于芳香烃 B.属于卤代烃C.在酸性条件下不水解 D.在一定条件下可以发生加成反应思路解析：拟除虫菊酯是新一代高效低毒农药，分子中的官能团有苯基、双键、酯基、氰基、醚链及溴原子，因为分子中有氧原子，所以肯定不是烃而是烃的衍生物，酯基在碱性条件下可水解，双键则可以加成。答案：D【例 2】 维生素 B2 也称“ 核黄素”，其结构如下图。维生素 B2 的磷酸盐衍生物是某些氧化还原酶的辅基，为生长必需物质，缺少维生素 B2 会引起口角炎、皮肤和眼部疾病。下列有关维生素 B2 的说法中正确的是（ ）A.核黄素晶体属于离子晶体 B.核黄素能发生银镜反应C.核黄素能被酸性高锰酸钾溶
17、液氧化 D.核黄素能与氯化铁溶液作用呈紫色思路解析：观察分子中的官能团，可以知道有：醇羟基、酰胺基、氨基、苯环等。其中醇羟基可被高锰酸钾氧化；此物质的晶体只能是分子晶体，没有醛基所以不能发生银镜反应，没有酚羟基所以不能与氯化铁溶液呈紫色。答案：C【例 3】 白藜芦醇 广泛存在于食物（例如桑椹、花生，尤其是葡萄）中，它可能具有抗癌性。能够跟 1 mol 该化合物起反应的 Br2 或 H2 的最大用量分别是( )A.1 mol，1 mol B.3.5 mol，7 mol C.3.5 mol，6 mol D.6 mol，7 mol思路解析：分子中有两个苯基，一个双键，所以可以与 7 mol 氢气加成
18、；一个双键上加成的溴单质为 1 mol，由于苯环是易于取代难于加成，并且是在羟基的邻对位上取代，所以左边的苯环上可以被溴取代的氢原子有两个，右边苯环上可以被溴取代的氢原子有 3 个，因此消耗的溴单质共有 1+2+3=6 mol。答案：D典题导考绿色通道：对于有机物首先识别其中的官能团，就能知道它的类别及特性。有多个官能团，根据官能团的类别确定属于哪一种有机物，同时熟练掌握每个官能团的性质，可发生的反应就可解答本题。【典题变式 1】 苯甲酸钠是常用的食品防腐剂，其结构简式如下图。以下对苯甲酸钠描述错误的是( )A.属于盐类 B.能溶于水 C.属于烃类 D.不易分解绿色通道：有机物的性质主要是由官
19、能团决定的。正确识别官能团后，再依据官能团的特征来确定化合物的特性。【典题变式 2】 天然维生素 P 存在于槐树花蕾中，它是一种营养增补剂，其结构如下所示：（1）它的分子式是_。（2）它一定具有的性质是（填序号）_。A.能跟 NaOH 溶液反应B.能发生银镜反应C.能发生水解反应D.能发生加成反应E.能发生取代反应F.能跟 FeCl3 溶液反应（3）该分子中一定在同一平面上的碳原子有_个。黑色陷阱：溴单质既可以与苯环发生苯环上的氢取代，也能发生碳碳键上的加成反应，但如果不知道苯环上是易于取代难于加成，就会得到错解。【典题变式 3】 已知维生素 A 的结构简式如下，关于它的正确说法是( )A.维生素 A 是一种酚 B.维生素 A 的一个分子中有三个双键C.维生素 A 的一个分子中有 30 个氢原子 D.维生素 A 具有环己烷结构单元典题变式答案【典题变式 1】 C【典题变式 2】 （1）C 27H30O16 （2）ADEF （3）15【典题变式 3】 C
