Перспективы развития промышленного органического синтеза - Производство и технологии курсовая работа

Главная

Производство и технологии
Перспективы развития промышленного органического синтеза

Тенденции развития органического синтеза. Синтез-газ как альтернатива нефти. Получение этанола прямой каталитической гидратацией этилена. Замена двухстадийного процесса синтеза ацетальдегида из этилена через этанол одностадийным окислительным процессом.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

"Перспективы развития промышленного органического синтеза"
органический синтез нефть гидратация
Современный промышленный органический синтез решает две основные задачи: крупномасштабное производство полупродуктов для других отраслей промышленности и получение целевых продуктов общего назначения. Поэтому, в настоящее время нет ни одной отрасли народного хозяйства, в которой не использовались бы продукты промышленного органического синтеза и его переработки.
Развитие промышленного органического синтеза имеет большое значение для сохранения биосферы Земли и установления разумных и взаимополезных отношений человека с окружающей живой природой. Органический синтез позволяет выпускать в промышленных масштабах вещества, которые редко встречаются в природной среде, а также новые вещества, значительно превышающие природные по полезным свойствам. Это особенно важно в производстве лекарственных препаратов.
Наиболее важным фактором развития промышленного органического синтеза является доступность его сырья. Поэтому, возникает необходимость поиска нового, более доступного сырья, а также его рациональной переработки.
В связи с этим возникает необходимость изучения перспектив развития промышленного органического синтеза.
Цель работы: исследование перспективных отраслей развития промышленного органического синтеза.
Объект исследования: промышленный органический синтез.
Предмет исследования: тенденции развития промышленного органического синтеза, перспективы развития промышленного органического синтеза.
1. История развития промышленного органического синтеза
Производство органических веществ, используемых для нужд человека, зародилось в древности и в дальнейшем развивалось вместе с развитием теоретической органической химии. Первоначально оно базировалось на процессах переработки растительного или животного сырья, путем выделения из него ценных продуктов (жиры, масла, сахар) или расщепления содержащихся в сырье веществ на более простые (спирт, уксусная кислота, глицерин, мыла).
Промышленный органический синтез или производство более сложных веществ из ограниченного набора простых органических соединений появился в середине XIX века на базе успехов синтетической органической химии. [14] "Едва ли можно говорить о промышленной органической химии до 1855 года. Некоторое число природных продуктов подвергалось очистке или переработке другими способами, но лишь немногие впервые созданные соединения изготавливались в масштабах больших, чем в лаборатории". [6]
Первоначально органическая химия могла решать прямые технологические задачи только в отдельных редких случаях, как например, разработка К.С. Кирхгофом способа осахаривания крахмала, синтез У.Г. Перкиным красителя мовеина и некоторые другие. Создание и развитие структурной теории органической химии имело решающее значение для развития и промышленного органического синтеза. Теоретическая органическая химия с ее мощным теоретическим аппаратом и возможностью предсказывать неизвестные соединения, обогащенная в XX веке новыми синтетическими методами, нашла множество практических приложений. На ее основе выросла промышленная органическая химия в виде основного и тонкого органического синтеза, наложившая отпечаток на всю историю человечества XX столетия, как это предсказывал А.М Бутлеров, анализируя значение синтеза ализарина из антрацена каменноугольной смолы: "Это отразится, без сомнения, на состоянии промышленности целых стран и на приложении труда тысяч рук (А.М. Бутлеров речь "О практическом значении научных химических работ", 1871 год).
Успехи органического синтеза вызвали поворот химической промышленности к органической химии. Перед ней была поставлена задача целенаправленных поисков новых органических соединений и разработки новых методов получения уже известных веществ, имеющих практическое значение и производимых в промышленных масштабах. При этом от процессов, направленных на замену природных продуктов (красителей, лекарственных и душистых веществ) синтетическими, промышленность органического синтеза переходит к процессам производства новых, не встречающихся в природе соединений и структурных аналогов уже известных.
В последующие годы в своем развитии ранее единая промышленность органического синтеза разделяется на ряд отраслей, которые и составляют основной органический и нефтехимический синтез и тонкий органический синтез.
В процессе развития промышленности органического синтеза изменялась и ее сырьевая база. Место каменного угля все более и более занимало нефтяное сырье и природный газ. В процессе этого переходя и появился термин "нефтехимический синтез". В нашей стране основы промышленности основного органического синтеза закладываются в 30-е годы XX века, а как самостоятельная отрасль она оформляется только в 40-е годы. До этого времени ассортимент и объем, вырабатывавшихся на основе кокса и пищевого сырья, органических продуктов был незначителен. Так, в 1913 году было произведено всего 200 т сырого бензола, 112 т сырого фенола, 90 т ацетона, 56 т нафталина и 1000 т уксусной кислоты. В 1914 году из 5754 коксовых печей только на 98 печах было организовано полное улавливание химических продуктов коксования, а основными продуктами нефтепереработки являлись керосин и мазут.
Развитие сырьевой базы основного органического в нашей стране начинается с восстановления и пуска коксохимических заводов Донбасса с полным улавливанием летучих продуктов коксования, что позволило организовать промышленное производство ряда органических продуктов: бензола толуола, ксилолов, фенола, нитробензола и др. и к 1932 году отказаться от их импорта. В последующие годы выпуск этих и других продуктов на базе коксохимического сырья продолжает возрастать. В 1943 году начинаются исследования по промышленной химической переработке нефтяных газов (синтез толуола деалкилированием ксилола и др.). Ввод в строй промышленных установок каталитического риформинга нефтепродуктов позволил изменить структуру сырья для производства ароматических углеводородов и уменьшить долю коксохимии в их сырьевом балансе. Так с 1963 по 1970 год доля ароматических углеводородов, получаемых из нефтяного сырья, возрастает бензола с 1 до 37%, толуола с 48,7 до 76,5%, ксилолов с 74,2 до 93,6%.
В таблице 1 приведена динамика роста производства продуктов основного органического синтеза в нашей стране с 1970 по 1987 год.
Таблица 1 . Производство продуктов основного органического синтеза (в тыс. т)
Этанол синтетический (миллионов декалитров)
Одновременно с увеличением общего объема продукции промышленность основного органического синтеза, начиная с 1960 года, по темпам роста начинает значительно опережать химическую и нефтехимическую промышленность в целом. [14]
2. Основные тенденции развития промышленного органического синтеза
Основные тенденции развития промышленности ООС, направленного на повышение экономической эффективности производства и качества продукции, связаны с экономией сырья, энергии и снижением капитальных затрат. Важнейшими из них являются следующие:
1. Создание новых технологических процессов, базирующихся на более доступном и дешевом сырье. Например, переход от дорогого ацетилена к ароматическим углеводородам, алкенам, алканам и, наконец, синтез-газу в соответствии со шкалой их ценности:
2. Переход к прямым методам синтеза, исключающим потребление неорганических реагентов. Например, замена сернокислотной гидратации этилена прямой каталитической в производстве этанола.
3. Повышение селективности процессов за счет оптимизации параметров, выбора аппаратуры и подбора высокоселективных катализаторов.
4. Сокращение числа стадий производства. Например, замена двухстадийного процесса синтеза ацетальдегида из этилена через этанол одностадийным окислительным процессом:
5. Увеличение единичной мощности аппаратов и снижение за счет этого капитальных затрат. Например, в производстве метанола до 300--500 тыс. т/год.
6. Экономия энергии и повышение коэффициента полезного действия агрегатов, в частности за счет использования вторичных энергоресурсов и внедрения энерготехнологических схем. [14]
2.1 Синтез-газ как альтернатива нефти
После 1945 года в связи с бурным развитием нефтедобычи и падением цен на нефть отпала необходимость синтеза органических веществ из СО и Н 2 . Наступил нефтехимический бум. Однако в 1973 году разразился нефтяной кризис - нефтедобывающие страны ОПЕК (организация стран - экспортеров нефти - Organization of Petroleum Exporting Countries) резко повысили цены на сырую нефть, и мировое сообщество вынуждено было осознать реальную угрозу истощения в обозримые сроки дешевых и доступных нефтяных ресурсов. Энергетический шок 70-х годов возродил интерес ученых и промышленников к использованию альтернативного нефти сырья, и здесь первое место, бесспорно, принадлежит углю. Мировые запасы угля огромны, они, по различным оценкам, более чем в 50 раз превосходят нефтяные ресурсы, и их может хватить на сотни лет. Нет никаких сомнений, что в обозримом будущем использование синтез-газа будет играть ключевую роль для целей органического синтеза. В настоящее время в промышленном масштабе по методу Фишера-Тропша получают бензин, газойль и парафины только в Южной Африке. На установках фирмы "Sasol" производят около 5 млн т в год жидких углеводородов. [8]
Отражением интенсификации исследований по синтезам на основе СО и Н 2 является резкое возрастание публикаций, посвященных химии одноуглеродных молекул (так называемая С 1 -химия). С 1984 года начал издаваться международный журнал "C 1 -Molecule Chemistry". Таким образом, мы являемся свидетелями наступающего ренессанса в истории углехимии [10]. Рассмотрим некоторые пути превращения синтез-газа, приводящие к получению как углеводородов, так и некоторых ценных кислородсодержащих соединений. Важнейшая роль в превращениях СО принадлежит гетерогенному и гомогенному катализу [9].
Первым способом получения синтез-газа была газификация каменного угля, которая была осуществлена еще в 30-е годы XIX века в Англии с целью получения горючих газов: водорода, метана, монооксида углерода. Этот процесс широко использовался во многих странах до середины 50-х годов XX века, а затем был вытеснен методами, основанными на использовании природного газа и нефти. Однако в связи с сокращением нефтяных ресурсов значение процесса газификации снова стало возрастать.
В настоящее время существуют три основных промышленных метода получения синтез-газа.
1. Газификация угля. Процесс основан на взаимодействии угля с водяным паром:
Эта реакция является эндотермической, равновесие сдвигается вправо при температурах 900-1000?. Разработаны технологические процессы, использующие парокислородное дутье, при котором наряду с упомянутой реакцией протекает экзотермическая реакция сгорания угля, обеспечивающая нужный тепловой баланс:
2. Конверсия метана. Реакция взаимодействия метана с водяным паром проводится в присутствии никелевых катализаторов (Ni-Al 2 O 3 ) при повышенных температурах (800-900?) и давлении:
В качестве сырья вместо метана может быть использовано любое углеводородное сырье.
3. Парциальное окисление углеводородов. Процесс заключается в неполном термическом окислении углеводородов при температурах выше 1300?:
Способ применим к любому углеводородному сырью, но наиболее часто в промышленности используют высококипящую фракцию нефти - мазут.
Соотношение СО : Н 2 существенно зависит от применяемого способа получения синтез-газа. При газификации угля и парциальном окислении это соотношение близко к 1 : 1, тогда как при конверсии метана соотношение СО : Н2 составляет 1 : 3. В настоящее время разрабатываются проекты подземной газификации, то есть газификации угля непосредственно в пласте. Интересно, что эта идея была высказана Д.И. Менделеевым более 100 лет назад. В перспективе синтез-газ будут получать газификацией не только угля, но и других источников углерода вплоть до городских и сельскохозяйственных отходов. [8]
Синтез на основе монооксида углерода
Многочисленные синтезы на базе монооксида углерода и водорода представляют громадный как практический, так и теоретический интерес, так как позволяют из двух простейших веществ получать ценнейшие органические соединения. И здесь определяющую роль играет катализ переходными металлами, которые способны активировать инертные молекулы СО и Н 2 . Активация молекул - это перевод их в более реакционноспособное состояние. Особо следует отметить, что в превращениях синтез-газа широкое развитие получил новый тип катализа - катализ комплексами переходных металлов или металлокомплексный катализ. [10]
Отметим несколько важных ключевых реакций в металлокомплексном катализе. Это прежде всего реакции окислительного присоединения и восстановительного элиминирования. Окислительное присоединение - это реакции присоединения нейтральных молекул А-В, например H 2 или галогена, к металлическому центру комплекса. При этом металл окисляется, что сопровождается повышением его координационного числа. Такое присоединение сопровождается расщеплением связи А-В.
Очень важна реакция окислительного присоединения молекулы водорода, в результате которой происходит её активация. Широкую известность получила открытая Васко и Дилюцио реакция окислительного присоединения водорода к плоскоквадратному комплексу одновалентного иридия. В результате степень окисления иридия возрастает от I до III.
Реакция, обратная окислительному присоединению, называется восстановительным элиминированием, при этом степень окисления и координационное число металла уменьшаются на два.
Отметим также реакцию миграционного внедрения, которая заключается во внедрении ненасыщенных соединений по связи металл-углерод и металл-водород. Реакция внедрения СО является ключевой для многих процессов с участием синтез-газа.
Внедрение олефина - важнейшая реакция среди каталитических превращений олефинов: гидрирования, гидроформилирования и др. [9]
Синтез Фишера-Тропша может рассматриваться как реакция восстановительной олигомеризации монооксида углерода, при которой образуются углерод-углеродные связи, и в общем виде она представляет собой сложную комбинацию ряда гетерогенных реакций, которую можно представить суммарными уравнениями:
Продуктами реакции являются алканы, алкены и кислородсодержащие соединения, то есть образуется сложная смесь продуктов, характерная для реакции полимеризации. Первичными продуктами синтеза Фишера-Тропша являются a- и b-олефины, которые превращаются в алканы в результате последующего гидрирования. Природа применяемого катализатора, температура, соотношение СО и Н 2 существенно сказываются на распределении продуктов. Так, при использовании железных катализаторов велика доля олефинов, тогда как в случае кобальтовых катализаторов, обладающих гидрирующей активностью, преимущественно образуются насыщенные углеводороды.
В настоящее время в качестве катализаторов синтеза Фишера-Тропша в зависимости от поставленных задач (повышение выхода бензиновой фракции, увеличение выхода низших олефинов и др.) используются как высокодисперсные железные катализаторы, нанесенные на оксиды алюминия, кремния и магния, так и биметаллические катализаторы: железо-марганцевые, железо-молибденовые и др.
Одним из наиболее важных примеров промышленных процессов с участием синтез-газа является реакция гидроформилирования (оксо-синтез). В 1938 году Релен, исследуя механизм синтеза Фишера-Тропша, открыл эту замечательную реакцию, значение которой трудно переоценить. В этом процессе алкены в присутствии катализаторов, главным образом кобальтовых или родиевых, при давлениях свыше 100 атм и температурах 140-180? взаимодействуют с синтез-газом и превращаются в альдегиды - важнейшие полупродукты в производстве спиртов, карбоновых кислот, аминов, многоатомных спиртов и др. В результате реакции гидроформилирования получаются альдегиды с прямой и разветвленной цепью, содержащие на один атом углерода больше, чем в исходной молекуле:
Наиболее ценными являются нормальные альдегиды, тогда как альдегиды изо-строения можно рассматривать как нежелательные побочные продукты. Мировое производство альдегидов по процессу гидроформилирования достигает 7 млн т в год, при этом около половины приходится на н-масляный альдегид, из которого получают н-бутиловый спирт. Альдольной конденсацией с последующим гидрированием получают 2-этилгексанол, используемый для производства пластификаторов поливинилхлорида.
В качестве катализаторов гидроформилирования наиболее широко используются карбонилы кобальта, в последнее время описано применение родиевых катализаторов, которые позволяют проводить процесс в более мягких условиях. [9]
Огромное значение имеет освоенный в 20-е годы процесс получения из синтез-газа метанола - важнейшего продукта химической промышленности. В то же время прямой синтез других кислородсодержащих соединений из синтез-газа также представляется весьма привлекательным. Описано применение синтез-газа для получения спиртов состава С 1 -С 4 (низших спиртов), из которых затем дегидратацией получают низшие олефины. В 70-е годы были предложены катализаторы сложного состава, состоящие из оксидов меди, кобальта, хрома, ванадия, марганца и солей щелочных металлов, которые позволили получить из синтез-газа спирты нормального строения состава С 1 -С 4 при температуре 250? и давлении всего 6 атм.
В литературе описано образование из синтез-газа самых различных кислородсодержащих соединений, например: ацетальдегида, уксусной кислоты, этиленгликоля и др.
Все эти реакции представляются вполне реальными. К сожалению, эти способы в настоящее время не могут конкурировать с уже освоенными промышленными процессами, поскольку протекают в очень жестких условиях и с небольшой селективностью. Можно надеяться, что поиски новых эффективных методов промышленного использования синтез-газа будут интенсивно продолжаться, и нет сомнения, что у этой области большое будущее. [8]
2.2 Получение этанола прямой каталитической гидратацией этилена
Этанол принадлежит к числу многотоннажных и широко применяемых продуктов органического синтеза. Он является хорошим, хотя и огнеопасным растворителем; в больших количествах используется в пищевой и медицинской промышленности. Служит горючим в жидкостных ракетных двигателях, антифризом и т. д. Как промежуточный продукт органического синтеза этанол имеет важное значение для получения сложных эфиров: хлороформа, хлораля, диэтилового эфира, ацетальдегида и уксусной кислоты.
В России процесс производства синтетического этанола посредством гидратации этилена осуществляется двумя способами: сернокислотной и прямой гидратацией. Первый способ внедрен в промышленном масштабе с 1952 г., второй получил широкое распространение в последние десятилетия. [15]
Прямая гидратация этилена - более совершенный процесс, при котором происходит непосредственное присоединение воды к этилену в присутствии катализатора. Он является более прогрессивным, что послужило поводом считать сернокислотный метод устаревшим и не имеющим перспективного развития.
Синтез этилового спирта удалось осуществить лишь после того, как были изысканы достаточно активные катализаторы процесса. При газофазной гидратации в качестве катализаторов применяются фосфорная кислота или окись вольфрама на носителях. На последнем катализаторе процесс проводят и в жидкой фазе.
Газофазная реакция прямой гидратации олефинов обратима и идёт с выделением тепла. Тепловой эффект зависит от строения исходных олефинов и их молекулярного веса:
Поскольку реакция идёт с выделением тепла и уменьшением объёма, ей благоприятствуют пониженные температуры и повышенные давления. Константа равновесия реакции равна:
Практический выбор условий связан со скоростью реакции и, следовательно, с активностью катализатора. Реакцию удаётся реализовать при температурах от 200 до 300 ?, но эти условия термодинамически неблагоприятны для этилена. Поэтому на промышленных катализаторах степень конверсии олефинов в спирт низка.
Исходные вещества и образующийся этиловый спирт находятся при этой температуре в газообразном состоянии - это гетерогенно-каталитическая реакция. Фосфорная кислота постепенно улетучивается, падает активность катализатора, что вызывает коррозию реактора. Нейтрализация газопаровой смеси по выходе из реактора приводит к значительной потере тепла и неполностью устраняет коррозию аппаратуры, особенно в случаях резких отклонений от режима с конденсацией воды на катализаторе. Ведутся поиски катализаторов, не обладающих этими недостаткоми. К ним относится оксид вольфрама, нелетучий в условиях синтеза этилового спирта.
Эти недостатки могут быть устранены при использовании нейтральных катализаторов - вольфрамовых и кремний-вольфрамовых. Эти процессы разработаны в жидкой фазе при 250 - 300 ? и 300 кг*с/см 2 и при 300 ? и 140 кг*с/см 2 . В этих случаях процесс ведут в колонне высокого давления, где на тарелках помещён катализатор - окислы вольфрама на силикагеле. Этилен и воду подают в верхнюю часть колонны, а снизу отводят 20% спирт. При этом процессе не требуется расходовать большое количество тепла на испарение воды и перегрев водяного пара.
Вольфрамовые катализаторы помимо уже указанных преимуществ более активны, чем фосфорнокислотные и могут работать в более мягких условиях. Однако они значительно дороже, ибо вольфрам дефицитный материал. [13]
При прямой гидратации серная кислота не применяется, благодаря этому отпадает сложная система кислотного хозяйства, уменьшается коррозия аппаратуры и трубопроводов. [17]
Недостатками прямой гидратации являются частая замена катализатора и использование более дорогих концентрированных фракций олефинов. По этим причинам в промышленности сосуществуют оба метода, причем в США для гидратации олефинов преобладает сернокислотный метод. В России этанол получают прямой гидратацией, а изопропиловый спирт - сернокислотным способом. [16]
Дальнейшее усовершенствование этого метода связано с подбором наиболее активных катализаторов и изысканием путей осуществления жидкофазного процесса гидратации; при этих условиях можно будет снизить температуру процесса и увеличить конверсию этилена. [17]
2.3 Замена двухстадийного процесса синтеза ацетальдегида из этилена через этанол одностадийным окислительным процессом
По масштабам производства ацетальдегид, наряду с формальдегидом, стоит на первом месте среди альдегидов, что обусловлено его большой ценностью в качестве промежуточного продукта органического синтеза. Окислением ацетальдегида получают уксусную кислоту, уксусный ангидрид, надуксусную кислоту. Реакцией с синильной кислотой и последующими превращениями циангидрина получают молочную кислоту, акрилонитрил и эфиры акриловой кислоты. Другие методы переработки ацетальдегида состоят в процессах типа альдольной конденсации (получение пентаэритрита, бутандиола-1,3, кротонового альдегида и др.).
Ацетальдегид в промышленности получают:
· жидкофазной гидратацией ацетилена в присутствии ртутьсодержащих и парофазной гидратацией в присутствии кадмийкальцийфосфатных катализаторов;
· каталитическим окислительным дегидрированием этанола;
· окислением легких насыщенных С 3 - С 4 углеводородов;
· прямым каталитическим окислением этилена. [20]
Из всех методов получения ацетальдегида наиболее перспективным является процесс прямого окисления этилена в присутствии хлорида палладия [19]. Он получил наибольшее распространение.
Реакция окисления этилена в ацетальдегид сопровождается выделением значительного количества тепла [20]:
· катализаторы: PlCl 2 , CuCl 2 . [21]
Процесс получения ацетальдегида окислением этилена может осуществляться на твёрдом катализаторе (гетерогенно-каталитический процесс). Однако это сопряжено с трудностями, связанными с отводом значительного количества тепла. Применение жидкого катализатора (гомогенно-каталитический процесс) позволяет проще решать проблему отвода тепла - путем испарения части воды, содержащейся в катализаторном растворе. Непрерывный процесс получения ацетальдегида состоит из двух стадий:
Установлено, что промежуточным соединением при введении этилена в водный раствор хлорида палладия является комплекс этилен - палладийхлорид.
который при взаимодействии с водой очень быстро разрушается с образованием ацетальдегида и металлического палладия:
Скорость реакции окисления значительно ниже, чем реакции карбонилирования, поэтому активность катализатора быстро падает.
Для повышения скорости окисления палладия применяются водные растворы хлоридов меди и железа, играющие роль переносчиков кислорода:
В качестве побочных продуктов при окислении этилена в ацетальдегид образуются уксусная кислота, муравьиная кислота, хлорсодержащие соединения (метилхлорид, этилхлорид, ацетальдегидхлорид), продукты конденсации (кротоновый альдегид), диоксид углерода. [20]
В промышленности существует 2 варианта процесса окисления С 2 Н 4 в ацетальдегид:
1. Окисление осуществляется катализаторным раствором в одном реакторе, а в другом реакторе проводят реакцию регенерации катализаторного раствора воздухом. Таким образом, в этом варианте узел окисления этилена отделен от реактора, в котором используется О 2 воздуха для регенерации катализатора. Это делает процесс более взрывобезопасным, используется дешевый окислитель-воздух.
2. Окисление С 2 Н 4 и регенерация катализаторного раствора протекают в одном и том реакторе. При этом процессе используется избыток этилена, чтобы избежать образования взрывоопасных смесей. В данном процессе мы вынуждены держать рецикл С 2 Н 4 , отсюда в качестве окислителя применяется технический О 2 и необходимо держать полную конверсию О 2 .
Преимущества процесса: дает экономию в капитальных вложениях и в расходе энергии.
Недостатки: большая взрывоопасность, более дорогой окислитель.
2.4 Создание органических молекул с заданными структурными характеристиками
Создание новых типов органических молекул с заданными структурными характеристиками, получившее название "молекулярный дизайн", приобретает всё большее и большее значение. О впечатляющих успехах в данной области говорит синтез органических молекул в виде правильных многогранников (призман, кубан, тетраэдран, додекаэдран), необычных молекулярных конструкций типа катенанов, ротоксанов, узлов. Имеются сообщения о создании молекулярных структур, обладающих формой листа Мёбиуса. Получение молекулярных структур различных типов, с одной стороны, обогащает теоретическую органическую химию новыми идеями, с другой стороны, может иметь практический выход, например, в решении задач по синтезу биологически активных препаратов, органических катализаторов, материалов для регистрации информации и т.д.
Выделяют два направления, сложившиеся в этой области:
· "структурно-ориентированным дизайн"
· "функционально-ориентированным дизайн".
К структурно-ориентировавнному дизайну относятся работы по созданию молекул с необычными структурными характеристиками, причем не обязательно в связи с какими-то полезными свойствами получающихся новых веществ. Такое направление немедленно ассоциируется с множеством классических исследований, таких, как синтезы цик- лоокгатетраена, бензола Дьюара или астерана, новые синтезы додекаэдрана и производных теграэдрана. Цель исследований в этой области состоит в том, чтобы придумать и затем синтезировать некоторые нетривиальные молекулы, имеющие определенные уникальные особенности. Очень часто уникальность целевых структур состоит в общей форме молекул (таких, как додекаэдран или катенаны), которые во всех остальных отношениях построены в соответствии с классическими концепциями структурной теории. В то же время целый ряд беспрецедентных по структуре соединений появился недавно в результате исследований, направленных на выяснение пределов применимости классического описания структуры молекул органических соединений. Нельзя, однако, упускать из виду того, что работы в области структурно-ориентированного дизайна в действительности проводятся вблизи границы, которая в органической химии отделяет известное от неизвестного. Таким образом, их непосредственным результатом является существенное расширение многообразия объектов, изучаемых этой наукой. Еще более важно, что проникновение в эту область новых соединений и новых структурных типов оказывается исключительно плодотворным, приносящим множество неожиданных открытий с важными последствиями как для академической, так и прикладной науки.
Функционально-ориентированный дизайн решает задачу синтеза соединений, которые должны обладать набором четко определенных, заранее заданных свойств. Здесь конечная цель состоит в оптимизации структуры целевого соединения с тем, чтобы добиться максимальной эффективности в выполнении им требуемой функции. Это могут быть такие важные физические свойства, как электропроводность (создание органических металлов) или способность образовывать жидкие кристаллы; химические свойства, как, например, каталитическая активность, подобная активности биологических катализаторов (ферментов), или просто определенная реакционная способность, отвечающая тем или иным нуждам синтеза; биологическая активность, в конечном счете направленная на лечение определенных болезней или на борьбу с насекомыми-вредителями. Здесь снова можно сказать, что все это -- наиболее обычные задачи, с которыми органическая химия имела дело уже в течение столетия, задолго до появления термина "молекулярный дизайн". Однако традиционный поиск полезных соединений ранее шел в основном методом проб и ошибок, а потому поглощал огромное количество труда и времени на синтез тысяч аналогов, необходимых для нахождения одного из них, отвечающего поставленной задаче. В настоящее время ясно обнаруживается тенденция двигаться в этой области гораздо более экономными путями. Достаточно часто еще в начале подобных проектов теперь применяют разнообразные методы молекулярного моделирования, позволяющее с разумной вероятностью установить тот набор структурных параметров, наличие которых должно обеспечить целевому соединению способность выполнять заданную функцию. Результаты первоначальных экспериментов используют далее для корректировки исходных планов и более точного фокусирования направлений иссле
Перспективы развития промышленного органического синтеза курсовая работа. Производство и технологии.
Курсовая работа по теме Метод Симпсона нахождения определенного интеграла
Реферат: Dmon Geezer Essay Research Paper Dmon geezerThere
Характер И Условия Его Формирования Реферат
Реферат: Расторжение трудового договора по инициативе администрации по основаниям, связанными с виновными действиями работника. Скачать бесплатно и без регистрации
Реферат по теме Стоимость брэнда: реальность превосходит мифы
Реферат: Windows 95 Beats Mac Essay Research Paper
Реферат: «О достигнутых значениях показателей для оценки эффективности деятельности органов местного самоуправления городского округа Карпинск за 2010 год и их планируемых значениях на 2022-2022 годы»
Реферат: Курение - одна из вреднейших привычек
Реферат: Использование машинной графики. Скачать бесплатно и без регистрации
Реферат На Тему Классификация Организаций
Курсовая работа по теме Сказкотерапия как средство коррекции детских страхов
Реферат: Полуфабрикаты из рыбы и блюда из нее
Курсовая работа по теме Статистический анализ таможенных платежей на примере Дальневосточного таможенного управления
Реферат: Административная ответственность за правонарушения в области дорожного движения
Реферат: Тальен, Тереза
Отчет по практике: Особенности рынка фитнес услуг
Курсовая работа по теме Коммерческий анализ деятельности коммунального предприятия 'Крымтеплокоммунэнерго'
Реферат На Тему Воспитание Как Процесс Развития Личности
Реферат по теме Методология наук
Реферат по теме Ендогенні ретровіруси
Наследование по завещанию - Государство и право дипломная работа
Операции в швейном и обувном производстве - Производство и технологии контрольная работа
Національне мистецтво Полтавщини - Культура и искусство реферат