第一篇:专题总结1有机反应的分类
专题总结I——有机反应的分类
一、取代
根据反应历程可分为:自由基取代、亲电取代、亲核取代。
1.【举例】
①烷烃的卤代-氯代选择性差,溴代选择性好。自由基取代
【特点】有自由基参与,在光照、加热或过氧化物存在下进行。
②烯烃或芳烃的α-卤代-选择性较好。
2. 亲电取代
芳环上的“四化”反应——卤化、硝化、磺化、烷基化或酰基化。
【特点】亲电试剂(E+)首先进攻。
【讨论】
① 定位规律
苯环上已有一个取代基之后,新引入的取代基的位置取向受原有取代基的性质的影响。原有基团分为以下两类。
第一类:致活基,新引入基团在它的邻、对位。
属于这类基团的有-O-、-NR2、-NHR、-OH、-OCH、-NHCOCH3、-OCOR、-C6H5、-R(CH3、-C2H5、(CH3)2CH)、-H、-X。
【特点】负电荷,孤对电子,饱和键。
第二类:致钝基,新引入的基团上间位。属于这类基团的有-N+R3、-NO2、-CN、-COOH、-SO3H、-CHO、-COR等。
【特点】正电荷,不饱和键。
上述两类定位基定位能力的强弱是不同的,其大致次序如上所述。
②取代苯的定位规则
当苯环上已有两个取代基时,第三个基团进入苯环位置主要由原来的两个取代基的性质决定。
(a)原有基团是同类时,以强者为主。
(b)原有基团不同类时,以第一类为主(不管Ⅱ类有多强,I类有多弱),因为反应类型是亲电取代反应。
③磺化反应可逆
有机合成中常利用磺化反应可逆性,来进行占位。例:
④芳环上有吸电子基取代时(如PhNO2、PhCN、PhCOOH、PhSO3H等)不发生付氏反应。
解:
⑤酚的付氏反应特殊,一般用质子酸催化。原因:
例:
⑥偶联反应的本质也是亲电取代反应。
例:
3.亲核取代SNl和SN2
【讨论】
SN1和SN2是一对相互竞争的反应,究竟以何种历程进行取决于RX的结 4 构、试剂的亲核性、溶剂的极性、离去基团的性质等因素。
①3°RX易进行单分子反应(3°C+稳定);1°RX易进行双分子反应(1°RX空间障碍小);烯丙型卤代烃既易于SNl,又易于SN2。
②亲核性强的试剂有利于SN2,SNl基本不受试剂亲核性的影响。
③极性大的溶剂有利于SN1;极性小的溶剂有利于SN2。
④易于离去的基团有利于SNl和SN2。
例1:SN2速率:
例2:SN2速率:
例3:SNl速率:
例4:与AgNO3-醇的反应速率
1. 预测下列反应的主要产物。
2.写出下列反应的产物及其构型。(1)6
(2)
(3)
(4)
2. 选择有利的反应条件。
SNl:不受试剂亲核性的影响。SN2:试剂亲核性增加,SN2速率增加。(1)亲核加成-消除
反应这类反应主要是指羧酸及其衍生物的水解、醇解和氨解。
【讨论】羰基碳越正,反应速率越快;L越容易离去,反应速率越快。所以,水解、醇解、氨解速率:
(2)重氮盐放氮
重氮化反应:
重氮基被羟基取代:
被氢取代:
或
被卤素取代:
被氰基取代:
【特点】低温下,强酸性介质中进行。【用途】制备一系列芳香族化合物。
二、加成反应
类型:催化加氢、自由基加成、亲电加成、亲核加成。1.催化加氢
吸附速率:
所以
例:
2.自由基加成
【特点】①加成方向违反马氏规则;②只有HBr与烯烃反马式加成。
(苯环具有特殊的稳定性)3.亲电加成【特点】由E+首先进攻,在重键或小环上进行,遵循马氏规则。【举例】烯烃的亲电加成。4.硼氢化反应
相当于在双键上间接、顺式加成一分子水。
【特点】顺式加成、反马式加成、不重排。【用途】制伯醇的好办法。5.羟汞化一脱汞反应及烷氧汞化——脱汞反应
相当于在双键上间接、按马氏规则加成一分子水或醇。
【特点】反应速率快、条件温和、不重排、产率高(>90%)。6.共轭加成亲电加成:
亲核加成: 自由基加成:
7.亲核加成由Nu首先进攻,在例1:
小环上进行。
例2:
例3:
8.安息香缩合——极翻转的概念
芳香醛在氰离子催化作用下发生双分子缩合,生成α-羟基酮的反应。
反应历程如下所示。
该反应只能在氰离子的催化下进行。其中CN-的作用有3点:①与C=O亲核加成;②加成后吸引电子,使原来醛基中的质子离去,转移到氧原子上;③最后作为离去基团离去。
在反应中(I)中羰基碳呈正电性,具有亲电的特性,而(I)与CN-加成后经质子 转移形成的(Ⅲ)呈负电性,具有亲核性。这种现象称为极翻转。
三、消除反应
1.卤代烃的消除及E1、E2 14
例1:反应速率:(1)>(2)(t-But代表叔丁基)
例2:下列反应的机理为E2。
同碳多卤化合物,C-Cl键难断
练习
何者与KOH/醇脱HX的速度快? 15
【讨论】消除与取代之间的竞争
①3°RX易消除,1°RX易取代;β-H多者易消除,β-H少者易取代。例1:
解:
若采用叔丁醇与丙醇钠反应将会使主产物成为异丁烯。
②亲核性强的试剂有利于取代,碱性强的试剂有利于消除。例2:
亲核性的强弱取决于试剂的可极化度与碱性。大多数情况下,试剂的亲核性与碱性的 顺序一致,但有时不一致。
③极性大的溶剂有利于取代(中间体和过渡态电荷相对集中),极性小的溶剂有利于消除(中间体和过渡态电荷相对分散)。例3:
反应温度高有利于消除(断C—H和C—X),反应温度低有利于取代(只断C-X)。
④消除方向遵循查依采夫规则。
注意:卤代烃消除时遵循查依采夫规则(生成取代基最多的烯烃);季铵盐消除时遵循霍夫曼规则(生成取代基最少的烯烃)。练习
1.写出下列反应的产物,并指出机理。
(1)
无强碱时以SNl为主,伴有E1。
(2)碱进攻取代基较多的β-H,产物稳定。
(3)
(4)
2.选择有利的反应条件。
(1 温度升高有利于消除,因为消除需断两个键。
(2)碱性强的试剂有利于消除。
(3)碱性强的试剂有利于消除。
(4)2°卤烃比1°卤烃更容易发生消除反应。
(5)
碱的浓度增加,有利于E2(该反应在醇中进行,为E2历程)。3.写出下列反应的产物。
(1)(2)
(3)
2.热消除反应
酯、季铵盐、氧化叔胺都可发生热消除。(1)酯的热消除
【特点】加热下进行,环状过渡态。顺式消除酸性大、空间障碍小的β-H,产物不 重排。所以,酯的热消除反应相当于醇的间接脱水反应。(2)氧化叔胺的热消除
【特点】环状过渡态,顺式消除。【用途】①合成烯烃;②除去N原子。
(3)季铵碱的热消除(Hofmann消除)
Hofmann规则:季铵碱消除时,消去酸性大、位阻小的β-H,得到取代基最少的烯烃。
【特点】
加热条件下进行,反式消除(E2机理要求反式共平面),消除方向遵循Hofmann规则。例1:
例2:
例3:
例4:
练习写出下列反应的产物。
(1)
(顺式消除)(2)
(3)(4)
(5)
(6)
【小结】①卤代烃脱卤化氢是反式消除;②季铵盐热消除是反式消除;③羧酸酯热消除是顺式消除;④氧化叔胺热消除是顺式消除。
四、氧化反应
1.KMnO4氧化【特点】氧化性强,通用。例:
(顺式氧化)
2.铬酸氧化例:
【特点】通用氧化剂,氧化性强。
用K2Cr2O7+H2SO4氧化仲醇,速率快、产率高,是由仲醇制备酮的好办法。
(2)CrO3+吡啶
【特点】适宜氧化醇→醛、酮。产物专一性好,不氧化双键,对分子其 他部分影响极小。
例:
(3)CrO3+乙酐
(芳环上可连有硝基、二乙酸酯卤素原子、烃基等)
不易被氧化
3.丙酮+异丙醇铝氧化(Oppenauer氧化)又称为Oppenauer氧化,其特点是不氧化双键。
例:
4.HIO4氧化
氧化邻二醇,生成醛或酮等。
例:
5.MnO2氧化
氧化性较温和,不氧化双键。例:
6.H2O2及过酸氧化(1)氧化双键
例:
(2)氧化酮——Beayer—Villiger氧化有机过酸与酮反应生成酯。因反应过程中碳架发生变化,又称为Beayer—Villiger重排。
迁移优先次序:叔烷基>仲烷基>环己基>苄基>苯基>伯烷基>甲基。立体化学:迁移过程不改变R’的立体构型。例:
7.Tollens氧化及Fehling氧化【特点】弱氧化剂,将醛基氧化成羧基,均不氧化双键。【区别】Tollens试剂(硝酸银的氨溶液)——氧化所有的醛; Fehling试剂(硫酸铜与酒石酸钾钠的混合液)——只氧化脂肪醛,不氧化芳香醛。
8.Br2水氧化
弱氧化剂只氧化醛糖,不氧化酮糖。例:
9.空气氧化
氧化产物取决于催化剂。例:
五、还原反应
1.催化加氢【特点】a.顺式加氢;b.无选择性;c.特殊催化剂可停留在双键阶段。例:
2.Na/NH3(或NaNH2/液NH3)还原
将叁键还原为反式双键。例:
将芳环部分氢化生成1,4-二氢化物(Birch还原)。例:
将羰基还原为羟基。【特点】不还原双键,其中LiAlH4还原性特别强
例:
4.重要的特殊还原反应
(1)克莱门森还原在酸性条件下,把羰基还原成亚甲基:
【特点】操作方便、产率高,但不适用于对酸敏感的化合物。
(2)wolff_Kishner一黄鸣龙还原碱性条件下,把羰基还原成亚甲基:
【特点】操作方便、产率高,可与克莱门森还原相媲美,但不适用于对碱敏感的化合物。
例:
由解:
(3)罗森门德还原
(4)
(5)Fe+HCl(或SnCl2+HCl)还原
若芳环上有易被还原的羰基时,用SnCl2+HCl还原较好。(6)羰基化合物的还原胺化
5.醛和酮的还原
①一般情况下,醛比酮容易还原。
②还原产物:醛还原得到伯醇;酮单分子还原得仲醇,双分子还原得邻二醇。
例:
③不饱和醛酮被还原时,先还原双键,后还原羰基。例:
六、歧化反应(Cannizzaro反应)无α-H的醛,在浓碱催化下进行。
甲醛与另一种无α-H的醛在一起进行歧化反应,一定是甲醛被氧化。
七、重排反应
1.酸性条件下发生的重排
比较常见的有:Wagner-Meerwein重排,烯丙基重排、Pinacol重排、Backmann重排、Baeyer-Villiger重排、Fries重排、联苯胺重排等。
(1)Wagner-Meerwein重排醇与酸反应时C+的重排。例1:
例2:
所以,Lucas试剂试剂(ZnCl2/HCl)只能用来检验伯醇、仲醇、叔醇,不能用来制备卤代烃。例3:
例4:
例5:
(2)异丙苯氧化法制苯酚
32(3)Pinacol重排(邻二醇重排)
【讨论】
①碳正离子的形成与基团的迁移是一个协同过程,迁移基团(R2)与离去基团处于反式共平面。
②基团的迁移倾向与其亲核性一致:苯基>叔丁基>异丙基>乙基>甲基>氢。
例1:
例2:
(4)Beckmann重排
肟在质子酸或Leiws酸催化下重排生成酰胺。
【立体化学】
反式重排,-OH与反式位上R互换位置。
【重排结果】
与-OH同侧的烃基在羰基上,与-OH异侧的烃基在氨基上。例1:
例2:
(5)Bayer-Villiger重排有机过酸与酮反应,生成酯。
反应历程如下所示。
迁移优先次序:叔烷基>仲烷基>环己基>苄基>苯基>伯烷基>甲基。立体化学:迁移过程不改变R’的立体构型。例:
(6)Fries重排
(7)烯丙位重排
烯丙基化合物在外界作用下发生双键位移的反应都叫做烯丙基重排(其机理可以是SN1、SN2、SE、自由基等,情况复杂)。
例1: 例2:
例3:
例4:
35(8)联苯胺重排
例:
【用途】制染料。例:偶氮苯经联苯胺重排后重氮化得
2.碱性条件下发生的重排(1)Hofmann重排
反应历程如下所示。
(2)二苯乙二酮重排
反应历程如下所示。
例:
3.加热条件下发生的重排
(1)Claison重排酚或烯醇的烯丙醚加热时,经六元环过渡态生成C-烯丙基酚或酮的 重排。
例:
(2)Cope重排
例:
练习预料下列反应的产物,并提出合适的机理。
历程:
历程:
38(3)
历程:
(4)
历程:
(5)
(6)
(7
八、与活泼亚甲基有关的反应
这类反应有:酮的卤化、卤仿反应、脂肪酸的α卤代、羟醛缩合、Perkin反应、Knoevenagel反应、Claison酯缩合反应、β二羰基化合物的烃基化和酰基化、Michal加成、Darzen反应、Reformarsky反应、Mannich反应(胺甲基化反应)、羰基化合物经烯胺的酰基化或烃基化、Reimer-Tiemann反应等。详见“与活泼亚甲基有关的反应”专题小结。
九、降解反应
1.Hofmann降解
见“专题总结I”中“
七、2.碱性条件下发生的重排”。
2.臭氧化
3.卤仿反应
4.邻二醇氧化
5.脱羧(1)β羰基酸脱羧
(2)汉斯狄克(Hunsdiecker H)脱羧
用羧酸的银盐在无水的惰性溶剂(如四氯化 碳)中与一分子溴回流失去二氧化碳而形成比羧酸少一个碳的溴代烷。
(3)柯齐(Kochi J K)脱羧
用四乙酸铅、金属卤化物(钾、锂、钙的卤化物)和羧 酸反应,脱羧卤化而得卤代烷。
6.羟基酸分解α-羟基酸与稀硫酸共热,分解为少一个碳的醛。
十、周环反应
这类反应的特点是经环状过渡态一步完成,并具有高度的区域选择性和立体专一性。
1.环化加成【特点】
①成环与加成一步完成,协同进行。当双烯体上有给电子基、亲双烯体上有吸电子基时,更有利于环化加成反应的发生。例:
②顺式加成,亲双烯体的构型保持不变。例:
③当双烯体和亲双烯体上有取代基时,一般生成邻、对位产物,极少有间位产物的生成。
例:
④环状共轭二烯反应时,主要生成内型产物。例:
2.电环化反应开链共轭烯烃关环生成环烯烃及其逆反应都叫电环化反应。例:
热反应只与基态有关,在反应中起关键作用的是HOMO。光照情况下分子发生跃迁,处于激发态。此时,分子的HOMO是基态时的LUMO。电环化反应规律如下所示。
3.Claison重排和Cope重排
它们都属于[3,3]迁移反应,其特点是在加热条件下进行,有六元环状过渡态。详见“专题总结I
七、3.加热条件下进行的重排”。
第二篇:有机重排反应总结
Claisen
重排
烯丙基芳基醚在高温(200°C)下可以重排,生成烯丙基酚。
当烯丙基芳基醚的两个邻位未被取代基占满时,重排主要得到邻位产物,两个邻位均被取代基占据时,重排得到对位产物。对位、邻位均被占满时不发生此类重排反应。
交叉反应实验证明:Claisen重排是分子内的重排。采用
g-碳
14C
标记的烯丙基醚进行重排,重排后
g-碳原子与苯环相连,碳碳双键发生位移。两个邻位都被取代的芳基烯丙基酚,重排后则仍是a-碳原子与苯环相连。
反应机理
Claisen
重排是个协同反应,中间经过一个环状过渡态,所以芳环上取代基的电子效应对重排无影响。
从烯丙基芳基醚重排为邻烯丙基酚经过一次[3,3]s
迁移和一次由酮式到烯醇式的互变异构;两个邻位都被取代基占据的烯丙基芳基酚重排时先经过一次[3,3]s
迁移到邻位(Claisen
重排),由于邻位已被取代基占据,无法发生互变异构,接着又发生一次[3,3]s
迁移(Cope
重排)到对位,然后经互变异构得到对位烯丙基酚。
取代的烯丙基芳基醚重排时,无论原来的烯丙基双键是Z-构型还是E-构型,重排后的新双键的构型都是E-型,这是因为重排反应所经过的六员环状过渡态具有稳定椅式构象的缘故。
Beckmann 重排
肟在酸如硫酸、多聚磷酸以及能产生强酸的五氯化磷、三氯化磷、苯磺酰氯、亚硫酰氯等作用下发生重排,生成相应的取代酰胺,如环己酮肟在硫酸作用下重排生成己内酰胺:
反应机理
在酸作用下,肟首先发生质子化,然后脱去一分子水,同时与羟基处于反位的基团迁移到缺电子的氮原子上,所形成的碳正离子与水反应得到酰胺。
迁移基团如果是手性碳原子,则在迁移前后其构型不变,例如:
反应实例
反应实例
Claisen
重排具有普遍性,在醚类化合物中,如果存在烯丙氧基与碳碳相连的结构,就有可能发生Claisen
重排。
Bamberger,E.重排
苯基羟胺(N-羟基苯胺)和稀硫酸一起加热发生重排成对-氨基苯酚:
在H2SO4-C2H5OH(或CH3OH)中重排生成对-乙氧基(或甲氧基)苯胺:
其他芳基羟胺,它的环上的o-p位上未被取代者会起类似的重排。例如,对-氯苯基羟胺重排成2-氨基-5-氯苯酚:
反应机理
反应实例
Cope
重排
1,5-二烯类化合物受热时发生类似于
O-烯丙基重排为
C-烯丙基的重排反应(Claisen
重排)反应称为Cope重排。这个反应30多年来引起人们的广泛注意。1,5-二烯在150—200℃单独加热短时间就容易发生重排,并且产率非常好。
Cope重排属于周环反应,它和其它周环反应的特点一样,具有高度的立体选择性。例如:内消旋-3,4-二甲基-1,5-己二烯重排后,得到的产物几乎全部是(Z,E)-2,6辛二烯:
反应机理
Cope重排是[3,3]s-迁移反应,反应过程是经过一个环状过渡态进行的协同反应:
在立体化学上,表现为经过椅式环状过渡态:
反应实例
Favorskii 重排
a-卤代酮在氢氧化钠水溶液中加热重排生成含相同碳原子数的羧酸;如为环状a-卤代酮,则导致环缩小。
如用醇钠的醇溶液,则得羧酸酯:
此法可用于合成张力较大的四员环。
反应机理
反应实例
Fries 重排
酚酯在Lewis酸存在下加热,可发生酰基重排反应,生成邻羟基和对羟基芳酮的混合物。重排可以在硝基苯、硝基甲烷等溶剂中进行,也可以不用溶剂直接加热进行。
邻、对位产物的比例取决于酚酯的结构、反应条件和催化剂等。例如,用多聚磷酸催化时主要生成对位重排产物,而用四氯化钛催化时则主要生成邻位重排产物。反应温度对邻、对位产物比例的影响比较大,一般来讲,较低温度(如室温)下重排有利于形成对位异构产物(动力学控制),较高温度下重排有利于形成邻位异构产物(热力学控制)。
反应机理
反应实例
Hofmann
重排(降解)
酰胺用溴(或氯)在碱性条件下处理转变为少一个碳原子的伯胺:
反应机理
反应实例
Martius,C.A.重排
N-烷基苯胺类的卤氢酸在长时间加热时(200~300),则烷基易起重排(转移到芳核上的邻或对位上)而生成收率极高的C-烷基苯胺的卤酸盐类(C-alkyl-aniline
hydrochlorides).本反应在理论和实际上均属重要:
反应机理
米契尔(Michael)认为N-烷基苯胺-盐酸盐在加热时离解成卤代烷类及苯胺,然后在氨基的对位起烷基化(分子间重排)。郝金勃登反对此说:
反应实例
Orton,K.J.P 重排
将乙酰苯胺的冷却饱和水溶液用HOCl处理时得N-氯代乙酰苯胺,后者在干燥状态及避光的条件下可以长期放置。N-氯代乙酰苯胺的水溶液在低温时暗处放置时也是稳定的,如果将溶液暴露于光线下则慢慢地转变为p-邻氯代乙酰苯胺,两种异构体的产率比为60-80%;40-20%。如果将N-氯代物和盐酸一起加热,则几乎定量地转变成p-氯代物及少量o-氯代物的混合物。
又如将N-溴代-2,6-二甲基-乙酰苯胺溶于醋酸、氯苯等溶液中也会发生重排成p-位及m-位溴代异构体:
反应机理
Pinacol-Pinacolone
Rearrangement
重排
当片呐醇类在稀H2SO4存在下加热脱水时发生特殊的分子内部的重排反应生成片呐酮。如用盐酸、草酸、I2/CH3COOH、CH3COOH等脱水-转位剂以代替H2SO4可得相同的结局:
反应机理
反应的关键是生成碳正离子:
反应实例
第三篇:有机重排反应及机理小结
本科生2010—2011学年第一学期 有机化学课程期末论文
:
专业:
年级:学号:
姓名:成绩
化学
2009级
有机化学中的分子重排反应小结
在一些有机反应中,反应底物分子在进攻试剂或反应介质的影响下,其中的一个原子或基团在分子中发生移位或碳骨架发生改变,从而生成与原反应物分子的组成相同但结构不同的新分子,这类反应成为分子重排反应。
根据反应历程不同,重拍反应可分为亲核重排、亲电重排、芳香重排及自由基重排。
一、亲核重排
亲核重排是指反应物在亲电试剂的作用下,迁移基团带着成键电子对从一个原子迁移到另一个缺电子(带正电荷)的电子上,其反应过程为: a、反应底物在亲电试剂的作用下形成缺电子中心;
b、该中心邻位碳原子上的基团带着成键电子对迁移到这个缺电子中心上,形成新的比较稳定的缺电子中心;
c、缺电子中心与反应体系的负性部分结合生成重排取代产物或失去质子生成重排消除产物。
(一)涉及碳正离子的重排反应
1、Pinacol重排
邻二醇在无机酸作用下,发生脱水和碳骨架重排,生成不对称的醛或酮,此类反应称为Pinacol重排。
反应历程:醇羟基质子化后先失去一分子水形成一个缺电子中心——碳正离子,引起分子中烃基的亲核重排,然后失去一个质子形成羰基:
在反应过程中,凡是能生成类似的碳正离子者,都能发生此类重排。例如,α,β–卤代烃氨基醇和环氧化物、α-羟基酮等在相应的条件下的类似重排反应,该类反应称为半Pinacol重排。例如:
在Pinacol重排中,如果分子中四个R都相同,重排产物比较简单;当分子中四个R不相同时,重排产物不止一种,实际取得的产物取决于:反应过程中哪一个羟基脱掉后形成比较稳定的碳正离子,则该羟基优先被质子化。形成的碳正离子的稳定性顺序为:
p-CH3OC6H4 > C6H5 > 烷基 > 氢
当可迁移的集团为芳基、烷基或氢时,芳基优先于烷基优先于氢迁移,且芳基上有给电子集团时更有利于迁移。例如:
迁移基团的相对活性为:
2、Wagner-Meerwein重排
通过生成碳正离子中间体进行取代、消除和加成,并伴有碳骨架重排的反应称为Wagner-Meerwein重排。在这类重排反应中,β-位上的烃基或氢向碳正离子迁移。例如:
Wagner-Meerwein重排反应属于分子内的C→C的1,2-迁移,其重排趋势是形成最稳定的碳正离子:
通过比较可知,Wagner-Meerwein重排时碳骨架的改变与Pinacol重排时相反,可看作是其逆反应。
3、Demyannov重排
Demyannov重排是指脂肪族伯胺或脂环族伯胺通过重氮化作用性成碳正离子中间体进行的重排反应。该反应可看做是Wagner-Meerwein重排的一种。
该类反应的动力为生成更为稳定的碳正离子中间体。
(二)涉及碳卡宾的Wolff重排
α–重氮酮在氧化银、光或热的作用下,失去氮而重排成为烯酮类化合物的反应称为Wolff重排。
该反应历程为: a、α–重氮酮被氧化银催化失去N2形成缺电子的酮碳烯; b、该酮烯通过R的迁移生成烯酮。
生成的烯酮反应活性很高,能与体系中的亲核体作用。
需要注意的是,该反应必须在过量的重氮甲烷中进行,否则生成的HCl将与重氮酮进一步反应生成α–卤代酮:
RCOCHN2 + HCl → RCOCH2Cl + N2
(三)涉及缺电子氮的重拍
1、Hofmann重排
当酰胺用溴的碱溶液处理时,生成比原来少一个碳原子的胺,这个反应叫做Hofmann重排。
该反应历程为: a、在碱的催化下,酰胺发生卤代,生成N-卤代酰胺;
b、碱夺取N-卤代酰胺中的质子,再脱去卤素离子,形成酰基氮烯; c、酰基氮烯的烷基带着成键电子对作为亲核试剂进攻缺电子的氮原子,同时把作为离去集团的卤素离子推出,生成异氰酸酯; d、异氰酸酯在水溶液中水解、脱羧,生成伯胺和二氧化碳。
Hofmann重排反应和碳正离子重排反应一样,包含一个1,2—迁移,迁移基团带着成键电子对迁移到缺电子的氮原子上。Cutius重排、Schmidt重排及Lossen重排等也会发生由C→N的分子内1,2-迁移生成异氰酸酯。
2、Beckman重排
酮肟在酸性催化剂如硫酸、五氯化磷等作用下重排成取代酰胺的反应称为Beckman重排。
Beckman重排特点不在于迁移基团的性质,而在于决定它们的立体化学结构。在不对称酮肟的重排中只有与羟基处于反位的基团才能迁移到氮上,并且迁移基团从离去集团的背面进行重排:
在该反应中,迁移基团具有手性时,其构型再重拍过程中不发生变化。
(四)涉及缺电子氧的重排
1、Baeyer-Villiger重排
酮在过氧酸如过氧苯甲酸、过氧乙酸等的作用下转变成酯的过程,称为Baeyer-Villiger重排。
其反应过程为:过氧酸对质子化的羰基亲核加成,然后迁移基团向缺电子的氧迁移,同时分解出羧酸。
在反应过程中,当离去集团上有吸电子基或迁移基团上有给电子基时,反应加速,说明基团的离去和迁移是同时发生的。
2、羟基氢过氧化物重排
烃类化合物用空气或过氧化氢氧化生成羟基氢过氧化物。羟基氢过氧化物在Lewis酸的作用下,发生O—O键断裂,同时羟基从碳原子迁移到氧原子上,这种反应称为羟基氢过氧化物重排。
其反应历程为:酸使羟基氢过氧化物质子化,随后失去一分子水形成一个缺电子的氧中间体,然后迁移基团带着一对成键电子从迁移到氧,形成碳正离子,在与水加成形成半缩醛,后者在反应条件下形成醇(酚)和酮。
二、亲电重排
亲电重排是指反应物在亲核试剂(碱)的作用下,迁移基团以正离子形式迁移到带有负电荷的原子上。该类重排反应是包含负离子的重排。
(一)Stevens重排
季铵盐在强碱如氢氧化钠、醇钠等作用下,烃基由氮原子迁移到邻近的碳负离子上生成叔胺的反应,称为Stevens重排。
反应历程为:OH— 强行拉出酸性氢,形成共振稳定的碳负离子,苄基以正离子形式由氮向碳负离子迁移,生成叔胺。
当迁移基团具有手性碳原子时,其重排结果是手性碳原子构型不变。并且,在有两种不同的季铵盐混合时,没有交叉重排产物产生,这说明Stevens重排是分子内重排。
(二)Wittig重排
醚在醇溶液中与烷基锂、苯基锂等强碱作用,分子中的烷基或苯基发生移位迁移到碳原子上生成醇的反应,称为Wittig重排反应。
由于醚中α-碳氢键的酸性较弱,所以反应需要用较强的碱。其反应历程为:强碱移去一个酸性氢,形成一个较稳定的碳负离子中间体,然后迁移基团从氧移到碳负离子上,重排成烷氧负离子,然后水解得到醇。
当迁移基团具有手性时,经重排后仅有一部分保持旋光性,另一部分发生外消旋化。
三、芳香重排
芳香重排是一类用酸或Lewis酸催化的重排反应。在该类反应中,O—取代酚和N—取代芳胺中与杂原子相连的集团重排到芳基的邻位或对位。
(一)Fries重排
酚类的羧酸酯与AlCl3、ZnCl2等共热,酰基从与苯环相连的氧迁移到芳环上,形成邻位或对位酚酮,该反应称为Fries重排。
该反应的反应历程尚不清楚。
(二)Claisen重排
Claisen重排是分子内的重排,重排后α-碳原子与苯环相连,碳碳双键发生位移。两个邻位都被取代的芳基烯丙基酚,重排后则仍是α-碳原子与苯环相连。
(三)联苯胺重排
氢化偶氮苯在酸的作用下发生重排生成联苯胺的反应称为联苯胺重排。
该反应是分子内重排反应。反应过程是氨基氮接受质子后,由于正电荷间的排斥作用使N—N键变弱并发生断裂生成不稳定的双正离子,同时两个环上的π-轨道发生一定程度的络合;在电子效应的影响下,一个苯环的邻、对位显正电性,另一个苯环的邻、对位显负电性;由于静电吸引,一个苯环对另一个苯环旋转,形成新键。
四、自由基重排
自由基是活性很高的中性中间体,该类反应必须在一定条件下产生一个自由基,然后迁移基团带着一个孤电子迁移到终点形成一个更稳定的自由基,进一步反应形成最终产物。
该类反应和亲核反应、亲电反应的基本原理相似。主要有1,2-芳基重排和1,2-卤重排。
重排反应是有机化学中一类非常重要的反应,鉴于所学知识及参考资料有限,总结的不是十分全面。
主要参考资料:
有机化学
王积涛等,南开大学出版社;
有机化学反应类型概论
张湛赋等,海洋出版社。
第四篇:置换反应总结
置换反应总结
(红色字体的暂时没学过)
一、按元素的性质划分:
(一)金属置换出金属
1、Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu(说明:还原性强的把还原性弱的置换出来)
2、铝热反应:2Al+Fe2O3=Al2O3+2Fe(说明:Al元素的的还原性比Fe元素的还原性强。同理Al与V2O5、CrO3等金属氧化物组成的混合物,也称为铝热剂。发生类似反应,说明Al比V、Cr等金属还原性强。)
※
3、工业上制取金属钾的原理:Na+KCl===NaCl+K↑。(说明:这个反应发生,不能说明Na的还原性比K强。其原因是,在熔融状态下,金属钾已经变为蒸汽,从化学平衡的角度来说,及时将生成的钾蒸汽从平衡体系中抽走,平衡向正反应方向进行。所以反应能进行到底。)反应Mg+2RbCl=MgCl2+2Rb↑的原理相类似。
3、Na+TiCl4 =4NaCl+Ti
(二)金属置换出非金属1、2Na+2H2O=2NaOH+H2↑2Na+2CH3CH2OH=2CH3CH2ONa+H2↑
2、Fe+2HCl=FeCl2+H2↑Mg+2HCl=MgCl2+ H2↑2Al+6HCl=2AlCl3+3 H2↑3、2Mg+CO2=2MgO+C4、3Fe+4H2O(g)=Fe3O4+4 H2↑
(三)非金属置换出金属(在干态条件下反应)
H2+CuO=Cu+H2O;此反应不能说明H2的还原性比Cu强。
因为发生反应的条件比较特殊,在干态高温条件下,生成的H2O脱离了反应体系,从而使反应能进行到底。同理炼铁发生反应:3C+2Fe2O3=4Fe+3CO2
(四)非金属置换出非金属
1、卤素间的置换反应:
Cl2+2NaBr=2NaCl+Br2;说明Cl2的氧化性比Br2的氧化性强
Br2+2KI=2KBr+I2;说明Br2的氧化性比I2的氧化性强2、2F2+2H2O=4HF+O2;说明F2的氧化性比O2的氧化性强3、2H2S+O2=2H2O+S↓;说明O2的氧化性比S的氧化性强
2H2S+Cl2=2HCl+S↓;说明Cl2的氧化性比S的氧化性强
4、C+H2O==CO+H25、2C+SiO2===Si+2CO(此反应产物一定是CO,而不是CO2)
二、按物质类别划分,单质与氧化物间的置换和单质与非氧化物间的置换。
1、单质与氧化物发生置换反应
2Na+2H2O=2NaOH+H22Mg+CO2=2MgO+C
3Fe+4H2O(g)= Fe3O4+4H2H2+CuO=Cu+H2O
C+FeO=Fe+CO2F2+2H2O=4HF+O2
2C+SiO2=Si+2CO2Al+Fe2O3=Al2O3+2Fe
C+H2O=CO+H22H2+SiCl4=Si+4HCl
Si+2FeO=2Fe+SiO23H2+Fe2O3=2Fe+3H2O2、单质与非氧化物发生置换反应
2H2+SiCl4=Si+4HClH2S+Cl2=S+2HCl
3Cl2+8NH3=6NH4Cl+N24NH3+3O2=2N2+6H2O
第五篇:反应工程总结
第一章 绪论
1、化学反应工程是化学工程学科的一个分支,通常简称为反应工程。其内容可概括为两个方面,即反应动力学和反应器设计与分析。
2、传递现象包括动量、热量和质量传递,再加上化学反应,这就是通常所说的三传一反。
3、反应组分的反应量与其化学计量系数之比的值为定值,ξ叫做反应进度且恒为正值。、本书规定反应物的化学计量系数一律取负值,而反应产物则取正值。
8、工业反应器有三种操作方式: ① 间歇操作;② 连续操作;③半间歇(或半连续)操作
9、反应器设计的基本内容一般包括:1)选择合适的反应型式 ;2)确定最佳操作条件 ;3)根据操作负荷和规定的转化程度,确定反应器的体积和尺寸。10.反应器按结构原理的特点可分的类型: 管式,釜式,塔式,固定床,流化床,移动床,滴流床反应器。第二章
3、温度对反应速率的影响 如果反应速率方程可以表示为:r=f1(T)f2(c),f1(T)是温度的影响。当温度一定时,其值一定。通常用阿累尼乌斯方程(Arrhenius‘ law)表示反应速度常数与温度的关系,即,为指前因子,其因次与k相同;E为反应的活化能;R为气体常数。两边取对数,则有 :lnk=lnA0-E/RT,lnk对 1/T作图,可得-直线,直线的斜率=-E/RT。
注意:不是在所有的温度范围内上面均为直线关系,不能外推。
其原因包括:(1)速率方程不合适;(2)反应过程中反应机理发生变化;(3)传质的影响;(4)指前因子A0与温度有关。
速率极大点处有:对应于极大点的温度叫做最佳温度Top。速率为零点处有:rA=0
6、多相催化与吸附 1)、催化剂的用途:①加快反应速度②定向作用(提高选择性)-化学吸附作用结果 2)、催化剂的组成:主催化剂-金属或金属氧化物,用于提供反应所需的活性中心。助催化剂-提高活性,选择性和稳定性。助催化剂可以是 ①结构性的;② 调变性的。载体-用于 ① 增大接触表面积;②改善物理性能。如机械强度、导热性质、抗毒能力等。
3、多相催化反应是由吸附,表面反应,和脱附等步骤组成。理想吸附-Langemiur 模型,假设①吸附表面在能量上是均匀的; ②被吸附分子间的作用力可略去不计; ③单层吸附。朗格缪尔模型
4、吸附分为物理吸附和化学吸附,化学吸附在高温下进行,因为高温下物理吸附非常微弱,化学吸附占优势,所以化学吸附对催化反应有贡献。
5、、速率控制步骤假设:在构成反应机理的各个基元反应中,如果有一 个基元反应慢得多,则它就构成整个反应的速率控制步骤,它的速率即代表反应的速率。
6、定常近似假设:若反应过程达到定态,则中间化合物的浓度就不随时间而变化,在整个反应中维持恒定,即dCi/dt=0。(若达到定态,则串联进行的各反应步骤速度相等)
7、建立速率方程的步骤 :1)、设想各种反应机理,导出不同的速率方程; 2)、进行反应动力学实验,测定所需要的动力学数据; 3)、根据所得的实验数据对所导出的可能的速率方程进行筛选和参数估计,确定合适的速率方程。
第三章 釜式反应器
1、间歇反应器特点
1)分批装料和卸料;2)适用于不同品种和规格的产品的生产,广泛用于医药、试剂、助剂等生产;3)整个操作时间=反应时间+辅助时间(装料+卸料+清洗);4)设计间歇反应器的关键是确定每批所需时间,反应时间确定最为重要,辅助时间根据经验估计。]
间歇釜式反应器:各参数随时间变化,一次装卸料;连续釜式反应器:基本在定态下操作,有进有出。连续釜式反应器的特点:1)反应器的参数不随时间变化;2)不存在时间自变量,也没有空间自变量;3)多用于液相反应,恒容操作;4)出口处的C, T= 反应器内的C, T
6、连续釜式反应器的串联与并联
对于正常动力学,多釜串联有利;对于反常动力学,则使用单釜有利,如使用多釜,采用并联的方式。rα
对于 级反应,釜排列最优;α=1,釜体积相等时最优;AkCA,得到的结论为:α>1,从小釜→大釜排列最优;0<α<1,从大釜→小
α=0,rA与CA无关,多釜串联没有必要;α<0,单釜优于多釜串联。(1)若1 >2、1 >2,此时A、B的浓度越高,选择性越大。属于XA↑时,S↓的情形。结论:间歇釜优于多个连续釜串联(如果体积不等,从小到大排列)优于单一连续釜操作。这是因为间歇釜中CA 和CB高于多釜串联高于单釜连续操作,因此有利于反应选择性提高。
(2)若1 <2、1 <2,此时A、B的浓度越低,选择性越大。属于XA↑时,S↑的情况。结论:单釜连续操作优于多釜串联(如果体积不等,从大到小排列)优于间歇釜。这是因为单釜连续操作时CA 和CB低于多釜串联低于单釜连续操作,因此有利于反应选择性提高。
(3)若1 > 2、1 <2,此时CA ↑,CB ↓,选择性越大。结论:可选择A 一次性加入,B流加。(4)不同操作方式的釜式反应器,相同的最终转化率下最终收率大小次序如下:间歇釜 大于 多个连续釜串联 大于 单一连续釜
(5)串联操作的连续釜效果要优于空时相同的单个连续釜,且串联釜数越多,效果越佳。但对于反常动力学则情况相反。串联的各釜反应体积之间存在最佳比例,对于一级反应以各釜反应体积相等为最好。并联操作的连续釜保持各釜空时相同,效果最好。
第四章 管式反应器(理想流动模型:活塞流和全混流)
1、活塞流:假定其径向流速分布均匀,即所有流体粒子均以相同速度从进口向出口运动,就像一个活塞一样有序的向前移动。
2、另外还假定在垂直于流体流动方向的任何横截面上,浓度、温度均匀,即径向混合均匀,并假设在流体流动方向即轴向上不存在流体的混合,这种混合叫做轴向混合,又称逆向混合,简称返混。
3、假定反应区内反应物料浓度均一正是另一种流动模型的必然结果,这种流动模型叫做完全混合流模型,简称全混流模型。
4、对多相催化反应,如果两相间的传质和传热的速率很大,则两者的浓度及温度的差异将很小,可忽略,此时动力学表征上与均相反应相同。此简化模型称为拟均相模型.5.循环反应器:对于很多反应过程,如合成氨、合成甲醇等过程,由于化学平衡的限制,单程转化率并不高,为了提高原料的利用率,将出口(含有大量的反应物)的物料进行循环。第五章停留时间分布与反应器流动模型
1、寿命分布和年龄分布区别在于:前者指反应器出口流出流体的年龄分布,而后者是反应器中流体的年龄分布。
2、停留时间分布函数定义:停留时间小于某一时刻的流体在总流体中所占的分率,可表示为:
3、停留时间分布的实验测定,常见的示踪响应法包括:脉冲、阶跃和周期输入法等。
4、选择示踪剂时,应该注意保证以下几点原则:1)不与研究的流体发生化学反应;2)易溶于流体中;3)其浓度低时容易检测;4)其浓度与待检测的物理量成线性关系;5)对于多相系统,示踪剂不发生从一个相到另一个相的转移。
5、数学期望:代表均值(统计量的平均值),这里是平均停留时间。方差:代表统计量的分散程度,这里是停留时间对均值的偏离程度。
6、非理想流动模型有:(1)离析流模型;(2)多釜串模型;(3)扩散模型。
7、完全离析:流体粒子之间不发生混合,这种状态称为完全离析;相应的流体称为宏观流体。微观混合:流体粒子之间发生混合,且混合是分子尺度的,则这种混合成为微观混合;相应的流体称为微观流体。
8、轴向扩散模型假定:1)流体以恒定的流速通过系统;2)在垂直与流体运动方向的横截面上径向浓度分布均一,即径向混合达到最大;3)由于湍流混合,分子扩散以及流速分布等传递机理二产生的扩散,仅发生在流动方向,并以轴向扩散系数Da表示这些因素的综合作用,且用费克定律加以描述。
11、离析流模型:假设反应器内的流体粒子之间不发生微观混合,那么流体粒子就像一个有边界的个体,从反应器的进口向出口运动,这样的流动叫做离析流。
第六章 多相系统中的化学反应与传递现象
1、固体催化剂的宏观结构及性质
① 多孔结构:即颗粒内部是由许许多多形态不规则互相连通的孔道组成,形成了几何形状复杂的网络结构。② 孔的大小对比表面积Sg有影响,孔的大小存在一个分布,可以用压汞仪来测定孔的大小。孔容用Vg表示(cm3/g)Sg的单位为m2/g。
2、气固相催化反应的7个步骤、3个过程:1)、反应物由气流主体扩散到催化剂外表面;2)、反应物由催化剂外表面扩散到内表面;3)、反应物在催化剂表面活性中心上吸附;4)、吸附在活性中心的反应物进行化学反应;5)、产物在催化剂表面活性中心上脱附;6)、产物由催化剂内表面扩散到外表面;7)、产物由催化剂外表面扩散到气流主体。(1,7为外扩散过程,2,6为内扩散过程,3,4,5为化学动力学过程)
3、自由程是指一个分子与其它分子相继两次碰撞之间,经过的直线路程。对个别分子而言,自由程时长时短,但大量分子的自由程具有确定的统计规律。大量分子自由程的平均值称为平均自由程。第七章多相催化反应器的设计与分析
1、静止状态:固定床反应器,滴流床反应器。运动状态:流化床反应器,移动床反应器,浆状反应器。
2、同一横截面上空隙率是不均匀的,在距离壁面上约1~2倍粒直径处最大,床中心最小称为壁效应。空隙率的不均匀会使流速分布不均匀,为减少壁面的影响,可增加床径和粒径的比,一般要求比值要大于8。应
3、进行放热反应时,床层内存在一个温度最高点,称为热点,而进行吸热反应时,床层内存在一个温度最低点,称为冷点.4、单段绝热反应器适用于下列场合:1)热效应较小的反应,2)温度对目的产物收率影响不大的反应,3)虽然反应热效应大,但单程转化率低的反应或者有大量惰性物料存在,使反应过程中温升小的反应。
5、多段绝热固定床反应器:间接换热式,原料器冷激式,非原料器冷激式。
第八章 多相反应器
1、气液反应器主要有两类:塔式反应器、机械搅拌式反应器。塔式又可分为填料塔、板式塔、鼓泡塔及喷雾塔四种。
2、同时存在气、液、固三种不同相态的反应过程,称之为气液固反应。气固相催化反应器主要有两种:滴流床反应器和浆态反应器。
3、K粒内部的扩散阻力以及化学阻力。0G的倒数为过程阻力,它包括:气液相界面的气侧及液侧阻力,液固相界面的液侧阻力,催化剂颗
第九章生化反应工程基础
1、生化工程全称是生物化学工程是为生物技术服务的化学工程。它是利用化学工程原理和方法对实验室所取得的生物技术成果加以开发,使之成为生物反应过程的一门学科,是生物化学与工程学相互渗透所形成的一门新学科。
2、现代生物技术包括:基因工程、细胞工程、酶工程和发酵工程,其中基因工程处于主导地位。生物催化剂可概括为两大类:(1)游离酶或固定化酶;(2)游离细胞或固定化细胞。
3、一般的生化过程可概括为三大部分:(1)原料的处理;(2)生物催化剂制备及生化反应;(3)产品的分离与纯化。
4生化反应过程的特点:(1)使用的生物催化剂,除单酶体系外,一般微生物细胞的多酶体系复杂,细胞的种类繁多,形态和生理特点差异大。(2)生化反应具有反应条件缓和、催化专一性强和反应选择性高的特点;(3)生化反应物系比较复杂,即便是游离的微生物细胞发酵,也常为气-液-固多相系统;(4)生物催化剂易受环境和杂菌污染的影响,甚至失活;(5)虽然酶催化效率远高于化学催化,但生化反应速率往往受到底物和产物浓度的限制,常需在低浓度下操作,且又在常温和常压下反应,反应速率低,停留时间长,所需反应器体积较大。
5、酶是由活细胞产生的具有催化活性和高度选择性的特殊蛋白质。
化学催化相比较,酶催化有以下特点:(1)酶催化效率高,通常比非酶催化高107~1013倍;(2)酶催化反应具有高度的专一性,它包括酶对反应的专一性和酶对底物的专一性;(3)酶催化反应的反应条件温和,无需高温高压,通常在常温常压下进行;(4)酶催化反应有其适宜的温度、pH值、溶剂的介电常数和离子强度。影响酶催化反应速率的因素很多,分别是酶浓度、底物浓度、产物浓度、温度、酸碱度、离子强度和抑制剂。
6、酶催化反应中,某些物质的存在使得反应速率下降,这些物质称为抑制剂,其效应称为抑制作用。抑制作用分为两大类:可逆抑制与不可逆抑制。可逆抑制又可分为三类:竞争性抑制、非竞争性抑制、反竞争性抑制。
7、酶和细胞的固定化(1)吸附法(2)包埋法: ① 凝胶包埋法② 微胶囊包埋法③ 纤维包埋法(3)共价结合法(4)交联法
第十章 聚合反应工程基础
1、聚合反应和聚合物生产特点:1)动力学关系复杂;2)反应过程随机性;3)多数聚合物系高粘度;4)聚合反应高速率、强放热。
2、双模理论;1)气液两相接触时,两相间存在稳定的相界面,且在相界面处气液两相达到平衡。2)相界面两处各有一层停止膜,膜内的传质方式为分子扩散。3)传质阻力全部集中在停滞膜内,膜外流体的流动为高度湍流,即两相主体的物质的浓度均匀,传质阻力为零。
3、简述固定床和流化床操作的优缺点: 固定床优点:1 催化不易磨损而且可以长期使用。2它的反应速率较快,可用较少的催化剂和较小容积的反应器获得较大的生产能力。3 停留时间可以控制,温度分布可以调节,有利于达到较高的转化率和高的选择性。缺点:1固定床中传热较差。2 更换催化剂时必须停止生产,而且经济上受到相当大的影响,而且更换时劳动强度大,粉尘量大。要求催化剂必须有足够长的使用寿命。流化床的优点:1.流体和颗粒的运动使床层具有良好的传热性能(床内及床层与传热面),径,轴向温度分布均匀,适用热效应大的反应。2易实现固体物料的连续输入和输出3.可以使用粒度小的催化剂或固体物料(内扩散阻力小)缺点:1.气体以气泡形式通过床层,气固接触严重不均匀,导致气体的停留时间小,反应不完全,转化率低,不宜进行高转化率的反应2.固体粒子运动接近全混流,停留时间相差较大, 对固体加工过程会造成固体转化率不均匀;固体粒子的混合会挟带部分气体,造成气体的返混,影响气体的转化率,当存在串联反应时,会使选择性下降 3.粒子磨损造成催化剂损失,污染,要有高效粒子回收装置4.流化床放大设计较固定床困难得多.4、停留时间分布及其测定方法;留时间分布是指物料质点从进入反应器开始,到离开为止,在反应器中总共停留的时间。示踪法:在反应器物料进口处给系统输入一个讯号,然后在反应器的物料出口处测定输出讯号的变化。根据输入讯号的方式及讯号变化的规律来确定物料在反应器内的停留时间分布规律。示踪法常用 阶跃输入法和脉冲输入法。
5、述等温恒容平推流反应器空时、反应时间、停留时间三者关系?
空时是反应器的有效容积与进料流体的容积流速之比。反应时间是反应物料进入反应器后从实际发生反应的时刻起到反应达某一程度所需的反应时间。停留时间是指反应物进入反应器的时刻算起到离开反应器内共停留了多少时间。由于平推流反应器内物料不发生返混,具有相同的停留时间且等于反应时间,恒容时的空时等于体积流速之比,所以三者相等。
6、阶跃示踪法测停留时间分布的实验方法及其对应曲线?
阶跃示踪法是对于定常态的连续流动系统,在某瞬间t=0将流入系统的流体切换为含有示踪剂A且浓度为同时保持系统内流动模式不变,并在切换的同时,在出口处测出出口流体中示踪剂A的浓度随时间的变化。对应的曲线为F(t)。
7、可逆放热反应如何选择操作温度?1)对于放热反应,要使反应速率尽可能保持最大,必须随转化率的提高,按最优温度曲线相应降低温度;2)这是由于可逆放热反应,由于逆反应速率也随反应温度的提高而提高,净反应速率出现一极大值;3)而温度的进一步提高将导致正逆反应速率相等而达到化学平衡。
8、寻求停留时间分布的实验方法及其分类?通过物理示踪法来测反应器物料的停留时间的分布曲线。所谓物理示踪是指采用一种易检测的无化学反应活性的物质按一定的输入方式加入稳定的流动系统,通过观测该示踪物质在系统出口的浓度随时间的变化来确定系统物料的停留时间分布。根据示踪剂输入方式的不同大致分为四种:脉冲法、阶跃法、周期示踪法和随机输入法。