探討精細(xì)化工產(chǎn)品合成中的化學(xué)應(yīng)用

劉旭東

摘 要：隨著現(xiàn)代社會的發(fā)展，我國對化學(xué)技術(shù)的重視程度也不斷提高，在化學(xué)技術(shù)日益提高的推動下，我國的精細(xì)化工也得到了社會各界的廣泛關(guān)注，并得以快速發(fā)展。為了滿足新時代的發(fā)展要求，精細(xì)化工也必須進(jìn)行創(chuàng)新改革，為我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供有利條件，創(chuàng)造更多經(jīng)濟(jì)效益?；诖?，本文針對精細(xì)化工產(chǎn)品合成中的化學(xué)應(yīng)用進(jìn)行探析，以供參考。

關(guān)鍵詞：精細(xì)化工;離子液體;催化技術(shù);復(fù)配技術(shù)

0 引言

精細(xì)化工產(chǎn)品種類繁多，應(yīng)用范圍廣，對于我國的各大領(lǐng)域的經(jīng)濟(jì)發(fā)展都有著不可忽視的作用。精細(xì)化工作為化學(xué)工業(yè)中最有活力的技術(shù)方式之一，精細(xì)化工產(chǎn)品在人們生活中也起到了必不可少的作用，精細(xì)化工企業(yè)的改革和發(fā)展已經(jīng)成為現(xiàn)代社會發(fā)展的重要任務(wù)。精細(xì)化工產(chǎn)品的升級可以為化工行業(yè)的發(fā)展提供支持，同時提高人們的生活質(zhì)量，促進(jìn)我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

1 化學(xué)應(yīng)用的主要技術(shù)

1.1 離子液體

作為近年來材料化學(xué)、電化學(xué)領(lǐng)域的研究熱點，離子液體具有低揮發(fā)性、高穩(wěn)定性與環(huán)保性能，適用于取代有機(jī)溶劑充當(dāng)反應(yīng)介質(zhì)。將離子液體應(yīng)用于精細(xì)化工產(chǎn)品合成中，能夠有效提升化學(xué)反應(yīng)速率、控制反應(yīng)時間，以此提高產(chǎn)量、節(jié)約生產(chǎn)成本。

1.2 分離技術(shù)

分離技術(shù)通過從化學(xué)品中提取相應(yīng)物質(zhì)，針對提取物進(jìn)行加工并生產(chǎn)出化學(xué)原料，以此實現(xiàn)對化學(xué)原料的再利用。以香料加工領(lǐng)域為例，利用分離技術(shù)可從物質(zhì)中提取出香料成分，再將提取物進(jìn)行化工合成處理，制備出香料產(chǎn)品，同時將分離技術(shù)應(yīng)用于廢棄物的分類、提取處理環(huán)節(jié)，可實現(xiàn)對廢棄物的回收利用，提升原料利用率，在幫助化工企業(yè)節(jié)約成本的基礎(chǔ)上更好地發(fā)揮環(huán)保效益[1]。

1.3 催化技術(shù)

催化技術(shù)是精細(xì)化工領(lǐng)域的核心內(nèi)容，利用催化劑可有效提升化學(xué)反應(yīng)速率與產(chǎn)品產(chǎn)量。例如將催化劑應(yīng)用于工業(yè)制氮反應(yīng)中，能夠使反應(yīng)速率增至萬億倍;將催化劑應(yīng)用于煤、石油產(chǎn)品的合成中，可大幅優(yōu)化反應(yīng)效果，并且減少廢水廢氣產(chǎn)量。為進(jìn)一步提升催化劑穩(wěn)定性與時效性，當(dāng)前精細(xì)化工領(lǐng)域正逐步加強(qiáng)對催化劑的改良，圍繞氧化、加氫、酯化等化學(xué)反應(yīng)過程進(jìn)行研發(fā)創(chuàng)新，如將化學(xué)、生物催化技術(shù)相融合，借助基因編輯進(jìn)行生物酶改造等，進(jìn)一步提升精細(xì)化工催化劑的性能優(yōu)勢與綠色環(huán)保價值。

1.4 復(fù)配技術(shù)

復(fù)配技術(shù)是指選取兩種或兩種以上物質(zhì)，將其按比例加工制成新的混合物。以清洗劑的合成為例，通常在原油生產(chǎn)環(huán)節(jié)鐵、硫等元素將對鋼制管道造成侵蝕作用，引發(fā)管道腐蝕、堵塞問題，通過將鹽水與檸檬酸、羥基乙酸等成分進(jìn)行復(fù)配，可有效溶解硫化亞鐵等成分、增強(qiáng)清洗效果，具有腐蝕性小、清潔無污染、使用安全、經(jīng)濟(jì)性強(qiáng)等優(yōu)勢，延緩管道腐蝕速度、優(yōu)化清洗劑的使用效能[2]。

2 依托精細(xì)化工生產(chǎn)模式助力化工產(chǎn)品合成的新型路徑探討

2.1 離子液體催化劑

離子液體憑借其揮發(fā)性低、熱穩(wěn)定性好、清潔環(huán)保等性能優(yōu)勢，在溶劑生產(chǎn)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。與此同時，離子液體還具備良好的可設(shè)計性特征，可將其作為催化劑應(yīng)用于酸催化反應(yīng)中，作為綠色、友好型催化劑。近年來已有多家研究機(jī)構(gòu)與企業(yè)將離子液體應(yīng)用于液相三聚甲醛的催化合成中，例如中科院蘭州化物所選取咪唑類離子液體用作催化劑，將其應(yīng)用于三聚甲醛的合成中，并已實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn);富藝國際工程有限公司、中海石油化學(xué)股份有限公司已實現(xiàn)工業(yè)試驗裝置的設(shè)計、建設(shè)與試車;國家科技部基于非石油路線創(chuàng)建大宗化學(xué)品制備技術(shù)的開發(fā)項目，為三聚甲醛的合成技術(shù)創(chuàng)新提供引導(dǎo)與支持;還有科研人員圍繞磺酸根、羥酸根、喹啉類等功能化陽離子，以及硫酸氫根、甲基磺酸根等功能性陰離子進(jìn)行離子液體的研制，并將其用于液相三聚甲醛的合成中，取得顯著的研究效果。利用離子液體催化劑能夠提高產(chǎn)物的可選擇性，減少甲酸類副產(chǎn)物產(chǎn)量，其反應(yīng)過程具有易于操作、可控性強(qiáng)等應(yīng)用優(yōu)勢，為三聚甲醛的合成提供重要的技術(shù)支持[3]。

2.2 環(huán)糊精聚合物分離

環(huán)糊精聚合物是由一個或多個環(huán)糊精單元結(jié)構(gòu)組成的高分子化合物，依據(jù)構(gòu)造形式的差異大體分為交聯(lián)、線性、固載化、形成包合物、超支化五種類型的環(huán)糊精聚合物，兼具空腔結(jié)構(gòu)與高聚物的性能優(yōu)勢，具有機(jī)械強(qiáng)度高、硬度大、相對分子質(zhì)量高、熱穩(wěn)定性良好的特征，常被應(yīng)用于食品、化妝品、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的化學(xué)品合成中。例如在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的手性藥物生產(chǎn)中，由于不同手性異構(gòu)體藥物的空間結(jié)構(gòu)有所差異，對于生物體內(nèi)的不同受體所呈現(xiàn)出的藥理活性也將有所區(qū)別，特殊情況下極有可能引發(fā)致畸等藥物副作用。而環(huán)糊精聚合物具備良好的包結(jié)性能，將其作為流動相添加劑、手性固定相進(jìn)行手性藥物的分離處理，搭配其他分離方法可有效提升對于手性藥物的分離效果[4]。

2.3 化學(xué)與生物催化技術(shù)

2.3.1 化學(xué)催化技術(shù)

通常精細(xì)化工產(chǎn)品的化學(xué)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，相關(guān)原料經(jīng)由氧化還原、水解、酯化等反應(yīng)合成產(chǎn)品，而添加催化劑可起到調(diào)節(jié)化學(xué)反應(yīng)速率、抑制副產(chǎn)物產(chǎn)生等作用，為精細(xì)化工產(chǎn)品的合成與產(chǎn)品質(zhì)量提供保障。催化加氫作為最具代表性的化學(xué)催化技術(shù)，主要利用直接催化轉(zhuǎn)移加氫法、催化轉(zhuǎn)移加氫法兩種方法進(jìn)行催化反應(yīng)，具有能耗低、污染小等特征，可有效提升催化劑在精細(xì)化工生產(chǎn)中的應(yīng)用價值。例如在香料生產(chǎn)中的α-蒎烯合成中，利用鈀碳催化劑進(jìn)行加氫還原反應(yīng);選取Pd、Pt、Rh等金屬作為加氫催化劑，在220K溫度、8kPa壓強(qiáng)條件下對丙烯進(jìn)行加氫反應(yīng)生成丙烷等，提升催化劑活性。

2.3.2 生物催化技術(shù)

生物催化技術(shù)主要利用酶催化反應(yīng)實現(xiàn)對大分子、高分子化合物的改性與修飾，緩解高分子主鏈上羥基難于加工的問題，減少反應(yīng)的副產(chǎn)物，并且可在一個反應(yīng)罐內(nèi)同時開展多項酶催化反應(yīng)，提高原料轉(zhuǎn)化率，實現(xiàn)對酶、微生物的反復(fù)利用，有效降低反應(yīng)能耗。例如在工業(yè)廢水凈化處理環(huán)節(jié)，利用酶類催化劑可實現(xiàn)對廢水中溶劑、環(huán)狀化合物、鹵素化合物的生物降解，提升工業(yè)廢水的處理效率、降低環(huán)境污染。同時，還可將酶類催化劑作為歧化劑，例如選取磷脂酶、裂解酶、脂肪酶分別用于合成磷脂、苯丙氨酸、丁酸縮水甘油酯等產(chǎn)物，滿足有機(jī)藥品、石油衍生材料等領(lǐng)域的化學(xué)品生產(chǎn)需求。但在此過程中需注意加強(qiáng)對溫度、pH等反應(yīng)條件的控制，避免因酶、微生物催化劑失去活性造成底物浪費問題。

2.4 復(fù)配型精細(xì)化學(xué)品

以往精細(xì)化學(xué)品主要指代合成型高純化學(xué)制劑，此類化學(xué)品對于化學(xué)物質(zhì)組分濃度、雜質(zhì)組分含量提出了較高的要求，而復(fù)配型精細(xì)化學(xué)品通常選用數(shù)種或上百種化學(xué)物質(zhì)，基于一定配比與工藝制備而成，對于化學(xué)物質(zhì)的濃度、組分含量等并無過高要求，可有效提升化學(xué)品生產(chǎn)效率、節(jié)約成本。在復(fù)配型精細(xì)化學(xué)品合成與生產(chǎn)環(huán)節(jié)涉及配方調(diào)配試驗，需結(jié)合產(chǎn)成品功效要求針對原料組分用量進(jìn)行計算，并完成配方設(shè)計，以此為洗滌劑、化妝品、涂料、黏合劑等產(chǎn)品的合成生產(chǎn)提供技術(shù)支持。

3 結(jié)束語

近年來我國精細(xì)化工行業(yè)的高速發(fā)展使得精細(xì)化學(xué)品的市場占有率逐年提升，有效提升精細(xì)化工材料的生產(chǎn)效率與附加值。當(dāng)前電子、機(jī)械、建筑等行業(yè)對于新型化工材料的需求逐年提升，因此更應(yīng)加強(qiáng)精細(xì)化工生產(chǎn)結(jié)構(gòu)與技術(shù)創(chuàng)新，實現(xiàn)對高性能化工產(chǎn)品的重點開發(fā)，進(jìn)一步拓寬精細(xì)化工領(lǐng)域的發(fā)展前景。

參考文獻(xiàn)：

[1]張薈薈.關(guān)于精細(xì)化工產(chǎn)品合成中的化學(xué)應(yīng)用[J].化工管理，2019（24）：170-171.

[2]劉禹源，周倩穎，劉艷玲，苗繪.精細(xì)化工品合成的化學(xué)有效應(yīng)用[J].化工管理，2018（18）：219-220.

[3]周銀.精細(xì)化工中綠色化工技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)展[J].化工管理，2018（13）：86-87.

[4]柴委.綠色化工技術(shù)在精細(xì)化工中的應(yīng)用研究[J].云南化工，2017，44（11）：27-28+32.