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出版者:化学工业

作者:张昭

出品人:

页数:325

译者:

出版时间:2005-8

价格:38.00元

装帧:

isbn号码:9787502572013

丛书系列:

图书标签:

• 无机化学
• 精细化工
• 化工工艺
• 化学工程
• 工业化学
• 分离工程
• 材料化学
• 化学技术
• 工艺学
• 无机材料

精细化工领域深度探索：复杂有机合成、材料科学与绿色化学前沿 本书旨在为化学工程、应用化学以及相关交叉学科的研究人员、工程师和高级学生提供一个全面且深入的视角，聚焦于当代化学工业中最具创新性和挑战性的领域——复杂有机合成、前沿功能材料的设计与制备，以及面向可持续发展的绿色化学工艺。我们刻意避开了传统无机化工的范畴，转而深入探究分子层面的精准构建、宏观材料的功能化调控，以及化工生产过程的环境友好性。 本书的结构设计围绕现代化工产业对高附加值、高性能化学品的迫切需求展开，共分为五个核心部分，每一部分都力求提供理论深度与工程实践的完美结合。 --- 第一部分：高级有机合成策略与反应机理 本部分将重点剖析在精细化工，特别是在医药中间体、农用化学品及特种添加剂的合成中所依赖的关键有机反应。我们不涉及元素或简单盐类的合成，而是聚焦于碳骨架的复杂构建。 1.1 不对称催化与手性药物合成 详细讨论手性催化剂的设计原理（如手性配体的结构-活性关系），重点分析过渡金属催化的不对称氢化、不对称C-C偶联反应（如Diels-Alder反应、Aldol反应的立体选择性控制）。深入剖析如何通过调控反应温度、溶剂效应和催化剂负载方式，实现极高的对映选择性（ee值），这是现代药物分子合成的核心技术。 1.2 交叉偶联反应的精深应用 着重探讨Suzuki-Miyaura、Heck、Sonogashira等钯催化交叉偶联反应在构建复杂芳香族和杂环结构中的最新进展。内容涵盖对空气和水敏感的催化体系的稳定性提升、微量催化剂的有效回收与再利用，以及在连续流反应器中实现高效偶联的工程化挑战。 1.3 C-H键活化技术的新范式 C-H键活化被视为“终极合成路线”，本章详细阐述如何利用导向基团策略或非导向策略，实现惰性C-H键的选择性官能团化。讨论铑、钌、铱等贵金属催化剂在此领域的最新应用，及其在缩短合成步骤、减少化学计量试剂使用方面的革命性潜力。 --- 第二部分：高性能聚合物与先进功能材料 本部分聚焦于通过精确控制分子结构来赋予材料特定宏观性能的化学方法，这与无机材料的晶体结构控制有着本质区别。 2.1 有机半导体材料的分子设计 深入研究用于有机发光二极管（OLED）、有机光伏电池（OPV）的给体（Donor）和受体（Acceptor）材料的分子轨道理论基础。讨论如何通过改变分子骨架的共轭长度、引入吸电子或供电子基团来精细调控材料的HOMO/LUMO能级，从而优化电荷传输效率和发光颜色。 2.2 高性能工程塑料的精确聚合 重点讨论受控自由基聚合技术（如ATRP, RAFT）在合成具有精确分子量分布和复杂拓扑结构（如星形、嵌段共聚物）聚合物中的应用。这些材料被广泛用于高端涂料、粘合剂和生物医学领域。分析聚合动力学与链转移剂效率之间的关系。 2.3 智能响应性材料的构建 介绍基于刺激响应性高分子（如pH、温度、光响应性聚合物）的合成方法。探讨如何将这些高分子基质与生物活性分子或光敏单元结合，实现药物的靶向释放或传感器的可逆响应。 --- 第三部分：催化剂的设计、制备与调控（聚焦于有机催化） 本部分完全侧重于设计和合成用于加速有机转化的活性物种，而非无机氧化物载体或固相催化剂的物理特性。 3.1 有机小分子催化（Organocatalysis） 详述脯氨酸、硫脲、手性胺类等有机小分子催化剂的工作机理，特别是它们在活化底物（如通过氢键作用或形成亚胺中间体）中扮演的角色。探讨其在无需金属污染的体系中实现高效催化的可能性。 3.2 金属有机骨架（MOFs）作为多相有机反应平台 尽管MOFs涉及配位化学，但本章的重点在于其作为有机催化剂载体或活性位点构筑单元的作用。探讨如何利用MOFs的孔道结构来限制反应物接近，实现形状选择性催化，并关注其在仿生催化有机反应中的应用。 3.3 光催化与电化学在有机合成中的耦合应用 分析使用可见光作为清洁能源驱动有机反应的最新进展，例如光氧化还原催化（Photoredox Catalysis）在构建自由基中间体方面的应用。同时，阐述电化学合成如何替代传统化学氧化剂或还原剂，实现更清洁的偶联或官能团转化。 --- 第四部分：绿色化学工艺与工程优化 本部分关注如何将复杂的有机合成和材料制备过程转化为环境友好、经济高效的工业流程，强调“原子经济性”和“溶剂替代”。 4.1 超临界流体与离子液体的应用 详细介绍超临界二氧化碳（scCO2）作为反应和分离介质在精细化工中的潜力，尤其是在聚合反应和萃取分离中的优势。同时，探讨离子液体作为新型、低挥发性溶剂在催化反应中的稳定性和回收性研究。 4.2 连续流微反应技术在有机合成中的工业化 对比传统的釜式反应器，深入分析微通道反应器如何精确控制传质和传热，从而安全高效地处理高放热或涉及不稳定中间体的有机反应（如硝化、重氮化）。讨论其在提升产率、缩短反应时间方面的工程优势。 4.3 反应溶剂的毒性评估与替代方案 系统评估传统有机溶剂（如DMF, DCM, THF）的环境和健康风险，并详细介绍绿色溶剂替代策略，包括水相有机合成、深共熔溶剂（DESs）的应用研究，以及反应物本身作为溶剂（Solvent-less Reaction）的技术可行性。 --- 第五部分：化学信息学与合成路线设计 本部分着眼于利用计算工具辅助有机化学家的决策过程，是现代精细化工研发的重要方向。 5.1 反合成分析与数据库挖掘 介绍如何利用AI算法和大数据分析技术，从现有的化学反应数据库中提取转化模式，自动生成合理的逆合成路线图。讨论不同启发式算法在预测多步合成路径中的效率与准确性。 5.2 反应产物性质预测与筛选 阐述定量构效关系（QSAR）和基于机器学习的模型，如何快速预测新合成分子的特定性能（如生物活性、溶解度、热稳定性），从而大幅减少需要通过湿化学实验验证的分子数量。 本书力求通过这些前沿和深入的有机化学、材料科学与绿色工艺的结合，为读者提供一个远超传统无机化工范畴的、面向未来的精细化学品制造技术图景。

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这本书的文字风格非常严谨，但又不失条理清晰的逻辑性，读起来有一种踏实的学术气息。我最欣赏它的一点是对“精细”二字的诠释，它不仅仅关注最终产品的合成，更着重于中间过程的控制与优化。例如，在讨论高分子单体的合成路线时，作者详细对比了不同合成路径对杂质谱的影响，并强调了微量杂质对后续聚合反应的催化毒化效应。这在我以往接触的教材中是比较欠缺的——很多书只关注了主反应，忽略了副反应的后果。另外，书中对安全和环保的论述也毫不含糊，专门辟出一章来讲解“绿色化学原则在工艺设计中的应用”，里面列举了原子经济性指标的计算方法，并用具体的例子说明如何通过溶剂选择和催化剂回收来减少三废排放。这让我深刻体会到，现代化工生产已经不再是简单的“高产出”导向，而是对全生命周期的可持续发展有着极高要求。

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我花了整整一个周末来啃这本书里关于分离工程的部分，说实话，最初的预期是能快速了解一下精馏和萃取的皮毛，没想到作者在这上面下了大功夫，简直可以算作一本独立的小册子了。尤其是在多效蒸发的章节，它不仅讲解了传统的蒸汽经济性计算，还引入了热集成网络（HEN）的概念，并给出了一个实例来演示如何通过优化热量回收来降低能耗，这个在其他教材里是很少见的深度。更令我印象深刻的是，作者在描述膜分离技术时，没有满足于介绍反渗透和纳滤的基本原理，而是深入探讨了不同聚合物膜材料的渗透选择性与通量的权衡问题，甚至还提及了石墨烯膜这种新兴材料的潜力。阅读过程中，我经常需要对照着查阅一些化工热力学的知识点，这说明这本书的知识密度非常高，不是那种可以走马观花读完的书。如果你想对化工分离过程有一个系统且深入的理解，这本书绝对是值得反复研读的宝典。

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作为一名刚接触这个领域的学生，我最大的困惑是如何将书本知识与实际工厂操作联系起来。这本书在这方面做得相当出色，因为它大量引用了实际工程案例作为佐证。比如在介绍结晶过程时，作者没有停留在拉乌尔定律的层面，而是详细分析了影响晶型、粒径分布的关键操作变量，如过饱和度的控制策略、搅拌速率对晶体成核与生长的影响，甚至还配了扫描电镜（SEM）拍摄的晶体照片作为对比。这些细节让抽象的理论变得鲜活起来。还有，书中在描述反应釜的选型时，不仅仅是比较了CSTR和PFR的优缺点，还结合了具体物料的粘度、腐蚀性等因素来推荐最合适的材质和搅拌桨形式，这种结合了材料学和流体力学的分析角度，确实提升了这本书的实用价值。读完后，我感觉自己对“为什么这样做”比“怎么做”有了更深刻的认识。

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这本书的装帧设计倒是挺有意思的，封面那种深蓝底配着银色的字体，给人一种沉稳又不失现代科技感的印象。我本来以为这会是一本枯燥的教科书，但翻开目录才发现，它对各个单元操作的划分非常细致。比如在反应动力学那一章，作者并没有直接堆砌复杂的公式，而是用了很多图表来直观展示温度、压力对反应速率的影响曲线，这对于我们这些初学者来说简直是救命稻草。我记得有一节专门讲了催化剂的选择与再生，那部分内容写得尤为深入，不仅提到了贵金属催化剂的负载技术，还对比了不同载体材料的优缺点，甚至还插了一段关于催化剂失活机理的分析，非常全面。而且，书里对一些前沿工艺的介绍也很有前瞻性，比如微通道反应器在精细化工中的应用，作者详细分析了其传热传质的优势，配了几张清晰的流程图，让人一眼就能明白其精妙之处。总的来说，这本书在理论深度和工程实践的结合上做得相当到位，感觉像是经验丰富的老工程师手把手在教你入门，而不是冷冰冰的公式集合。

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我发现这本书的参考文献和索引部分做得非常详尽，这本身就说明了作者在资料搜集上的投入。它似乎构建了一个从基础理论到前沿研究的完整知识地图。尽管全书篇幅不小，但在排版和图示的质量上控制得非常好，很少出现那种让人眼花缭乱的公式堆砌。更难得的是，它对一些经典工艺的演变历史也有所交代，比如从早期的气相氧化法到如今更高效的选择性氧化技术，这种历史的纵深感让读者能更好地理解现有技术的来之不易和发展趋势。对我个人而言，最受益匪浅的是关于过程控制和自动化那一块，它用PID控制理论来分析精细化工反应中的温度和浓度波动问题，并给出了反馈和前馈控制的策略选择依据，这部分内容极大地拓宽了我的工程思维。总而言之，这是一本既能满足课堂学习需求，又能作为未来工作参考手册的综合性工具书。

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