Промышленная органическая химия

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации 
Казанский национальный исследовательский 
технологический университет 
Р. Г. Тагашева 
ПРОМЫШЛЕННАЯ 
ОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
Учебное пособие 
Казань 
Издательство КНИТУ 
2024 

УДК 547(075) 
ББК Г2я7  
Т13 
Печатается по решению редакционно-издательского совета  
Казанского национального исследовательского технологического университета 
Рецензенты: 
канд. хим. наук М. М. Латыпова 
канд. хим. наук В. М. Бабаев 
Т13 
Тагашева Р. Г. 
Промышленная органическая химия : учебное пособие / Р. Г. Тагашева; 
Минобрнауки России, Казан. нац. исслед. технол. ун-т. – Казань : 
Изд-во КНИТУ, 2024. – 132 с. 
ISBN 978-5-7882-3472-4 
Рассмотрены продукты основного и тонкого органического синтеза, методы 
их получения и область применения. В конце каждой главы приведены тестовые 
вопросы для закрепления теоретического материала. 
Предназначено для магистров, обучающихся по направлению подготовки 
18.04.01 «Химическая технология», изучающих дисциплины «Промышленная 
органическая химия», «Технологические аспекты промышленных производств 
химических продуктов». 
Подготовлено на кафедре технологии основного органического и нефтехимического синтеза имени профессора Г. Х. Камая. 
УДК 547(075) 
ББК Г2я7 
ISBN 978-5-7882-3472-4 
© Тагашева Р. Г., 2024 
© Казанский национальный исследовательский 
технологический университет, 2024 
2

С О Д Е Р Ж А Н И Е
Введение 
......................................................................................................................... 5 
1. ДУШИСТЫЕ И ВКУСОВЫЕ ВЕЩЕСТВА 
........................................................... 6 
1.1. Связь между химическим строением и запахом 
.............................................. 8 
1.2. Эфирные масла 
.................................................................................................. 10 
1.3. Разработка нового синтетического душистого вещества ............................. 12 
1.4. Промышленный синтез душистых веществ 
................................................... 15 
1.4.1. Процессы окисления 
................................................................................... 16 
1.4.2. Процессы восстановления и гидрирования ............................................. 22 
1.4.3. Процессы этерификации ............................................................................ 25 
1.4.4. Процессы гидролиза ................................................................................... 26 
1.4.5. Процессы конденсации .............................................................................. 29 
1.4.6. Процессы циклизации ................................................................................ 31 
1.4.7. Процессы изомеризации ............................................................................ 33 
1.4.8. Процессы алкилирования 
........................................................................... 34 
1.4.9. Процессы нитрования 
................................................................................. 36 
1.4.10. Процессы пиролиза 
................................................................................... 38 
1.4.11. Процессы гидратации и дегидратации ................................................... 41 
1.5. Вкусовые вещества ........................................................................................ 44 
Тестовые задания к главе 1 ..................................................................................... 50 
2. ОРГАНИЧЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО
НАЗНАЧЕНИЯ 
............................................................................................................ 60 
2.1. Инсектициды ..................................................................................................... 61 
2.1.1. Хлоруглеводороды 
...................................................................................... 62 
2.1.2. Фосфорорганические инсектициды .......................................................... 65 
2.1.3. Карбаматы 
.................................................................................................... 67 
2.1.4. Инсектициды растительного происхождения ......................................... 68 
2.2. Фунгициды 
......................................................................................................... 69 
2.2.1. Контактные фунгициды ............................................................................. 70 
3 

2.2.2. Системные фунгициды 
............................................................................... 74 
2.3. Гербициды ......................................................................................................... 77 
2.3.1. Гербицидные гормоны ............................................................................... 78 
2.3.2. Гербициды, ингибирующие фотохимическое выделение 
кислорода из воды 
................................................................................................. 85 
2.3.3. Дипиридилиевые соли 
................................................................................ 91 
2.4. Регуляторы роста растений 
.............................................................................. 92 
Тестовые задания к главе 2 ..................................................................................... 94 
3. ХИМИКО-ФАРМАЦЕВТИЧЕСКИЕ ПРЕПАРАТЫ ........................................ 100 
3.1. Стадии биологического изучения лекарственного вещества 
..................... 100 
3.2. Принципы создания новых синтетических лекарственных веществ ........ 101 
3.3. Принципиальная схема разработки нового лекарственного вещества ..... 104 
3.4. Классификация лекарственных средств ....................................................... 106 
3.5. Противомикробные средства 
......................................................................... 106 
3.5.1. Синтетические противомикробные препараты ..................................... 107 
3.5.2. Антибиотики ............................................................................................. 109 
3.5.3. Противотуберкулезные препараты ......................................................... 110 
3.5.4. Антисептики .............................................................................................. 113 
3.6. Противовирусные средства 
............................................................................ 115 
3.7. Противораковые средства .............................................................................. 116 
3.7.1. Вещества с дихлордиэтиламинным фрагментом .................................. 117 
3.7.2. Вещества группы азиридина.................................................................... 118 
3.7.3. Противораковые средства антиметаболитного действия 
..................... 119 
3.8. Нестероидные противовоспалительные средства ....................................... 121 
Тестовые задания к главе 3 ................................................................................... 123 
Заключение ................................................................................................................ 129 
Библиографический список ..................................................................................... 130 
4 

В В Е Д Е Н И Е
Отрасль органического синтеза является ведущей и определяет 
прогресс всей химической промышленности – важного звена экономики страны. Принято выделять основной (тяжелый) органический 
синтез и тонкий органический синтез (малотоннажная химия).   
Основной органический и нефтехимический синтез отличают 
масштабы производства отдельных продуктов (от десятков тысяч до 
миллионов в год), а мировая суммарная мощность продукции составляет сотни миллионов тонн в год. По химической природе продукты 
основного органического синтеза – это органические вещества простого строения, используемые, как правило, в качестве целевых продуктов либо же полупродуктов в других отраслях органической технологии. К ним относятся углеводороды, бензол и его гомологи, их 
галогенпроизводные, спирты и фенолы, оксиды олефинов, альдегиды 
и кетоны, карбоновые кислоты и их производные, нитросоединения, 
амины, нитрилы и др. К основному органическому синтезу можно отнести производство высокомолекулярных соединений (полимеры, каучуки, волокна), фреонов, поверхностно-активных веществ, химических средств защиты растений. 
Тонкий органический синтез – совокупность производств органических веществ, имеющих сложное строение, получаемых в относительно небольших количествах и используемых преимущественно 
в качестве целевых конечных продуктов. Основными продуктами тонкого органического синтеза являются красители, фотографические 
вещества, лекарственные препараты, взрывчатые вещества, душистые 
и вкусовые вещества, добавки для полимерных материалов, присадки 
к топливам, катализаторы и т. п. 
Доля органического синтеза в химическом производстве 
в нашей стране невелика и не превышает 5 % в отличие от стран Евросоюза, где этот показатель составляет 30 %. Эффективность процессов 
тонкого органического синтеза повышается главным образом за счет 
использования гибких блочно-модульных схем, автоматических систем управления, привлечения методов биотехнологии (утилизация 
отходов), методов физико-химического воздействия на химические 
реакции (СВЧ-излучение, лазерное излучение).  
5 

.  Д У Ш И С Т Ы Е  И  В К У С О В Ы Е  В Е Щ Е С Т В А  
Душистые вещества – это натуральные или синтетические органические вещества, обладающие приятным запахом и широко применяемые в производстве парфюмерии и косметики. Они широко представлены в природе, встречаются в составе эфирных масел, ароматических смол, цветов, плодов, листьев, хвои и других растительных 
и животных продуктов. Современное промышленное производство 
душистых веществ базируется главным образом на химическом и лесохимическом сырье, некоторые душистые вещества выделяют из 
эфирных масел. 
Вкусовые вещества – вещества, используемые в качестве приправ для улучшения вкуса и запаха пищи. Самыми первыми вкусовыми веществами были, вероятно, ароматические пряности. Например, 
бутоны гвоздичного дерева использовались в Китае за тысячу лет 
до н. э. Рост торговли пряностями был одним из главных показателей 
экономического развития страны в Средние века. Использование душистых соединений в медицине восходит к античным временам, однако изготовление приятно пахнущих композиций на цветочной основе началось лишь в XV–XVI в. на юге Франции. В XVII в. лавандовое 
и розмариновое масла производились уже в больших количествах, 
а в 1725 г. появилась знаменитая кельнская вода (одеколон). 
В большинстве своем первые душистые и вкусовые вещества природного происхождения представляли собой терпены или терпеноиды.  
Терпены – это углеводороды, молекулы которых построены из 
звеньев изопрена C5H8, т. е. имеют состав (C5H8)n, где n = 2, 3, 4 и т. д. 
Терпены относятся к обширному классу природных соединений – 
изопреноидов. По числу изопреновых звеньев в молекуле терпены 
подразделяются на монотерпены C10H16 (обычно называемые просто 
терпенами), сесквитерпены C15H24 (полуторные терпены), дитерпены C20H32, тритерпены C30H48 и т. д. Терпены содержатся в эфирных 
маслах, скипидаре, смолах, бальзамах, найдены в продуктах жизнедеятельности некоторых бактерий и грибов, в секреторных выделениях 
насекомых. Обычно терпенам сопутствуют их кислородсодержащие 
производные (спирты, эфиры, альдегиды, кетоны, кислоты и др.) – 
терпеноиды. По строению молекулы различают терпены ациклические 
(с открытой цепью углеродных атомов), например мирцен, и цикличе6 

ские, содержащие одно или несколько неароматических колец, например лимонен, камфен, пинены. 
Огромное значение для развития химии и технологии душистых 
и вкусовых веществ имела разработка современных аналитических 
методов, из которых наиболее важным является газовая хроматография. Большинство ароматных продуктов и многие вкусовые вещества 
представляют собой сложные смеси. Например, лимонное масло содержит не менее 60 различных соединений. Хотя вкус лимона определяется лишь небольшой частью этих соединений. Как вкус, так и запах 
чувствительны даже к ничтожным количествам того или иного компонента смеси, поэтому специфический вкус смеси далеко не всегда 
обусловлен ее основными ингредиентами. 
До XIX в. единственным способом получения душистых веществ 
было их извлечение из природных источников. Одним из первых синтетически полученных душистых веществ был β-фенилэтиловый спирт. 
Длительное время этот компонент извлекали из лепестков розы, однако 
в XIX в. была установлена его структура и разработана технология 
синтеза. На данный момент почти все ароматические вещества, ранее 
получаемые из природных источников, могут быть синтезированы. Более того, синтезированы многие душистые вещества, аналогов которых 
в природе нет. Например, метиловый эфир 2-гептин-1-карбоновой кислоты (фолион) в природе не существует, получен синтетическим путем. 
На первой стадии проводят карбоксилирование гептинида натрия, далее в результате гидролиза образуется 1-гептинкарбоновая кислота, которую этерифицируют метанолом: 
 
Фолион представляет собой жидкость с сильным и резким запахом, которая при разбавлении приобретает запах фиалки. Применяют 
как компонент парфюмерных композиций, пищевых эссенций и отдушек для жевательной резинки. 
Для возможного практического применения любого химического вещества как душистого оно должно отвечать ряду требований. Вопервых, душистое вещество должно иметь сильный и стабильный 
приятный запах, который оно сообщает готовому изделию при введе7 

нии в него в минимальном количестве. Во-вторых, оно должно быть 
химически устойчивым, обладать достаточно высокой летучестью, 
растворимостью, нетоксичностью. С экономической точки должна 
быть доступная сырьевая база и эффективная технология производства синтетического душистого вещества.  
1 . 1 .  С в я з ь  м е ж д у  х и м и ч е с к и м  с т р о е н и е м  
и  з а п а х о м  
Характер и интенсивность обонятельного ощущения, возбуждаемого химическим соединением, определяется его строением. Однако 
выяснение точной связи между ними осложняется следующими факторами: 
– отсутствием объективных методов оценки запаха; 
– неспособностью человека количественно определять запах; 
– низкой чувствительностью химических и физических методов 
анализа душистых веществ по сравнению с органолептическим испытанием. 
Несмотря на это, эмпирическим путем выявлены некоторые закономерности. Установлены некоторые атомы и группы атомов (называемые осмофорами), которые оказывают сильное влияние на запах. 
Например, введение в органические молекулы атомов серы неизменно 
придает ему очень сильный и неприятный запах (меркаптаны). Характерным действием на запах обладает карбонильная группа, тип влияния которой меняется от сопряжения с двойной углерод-углеродной 
связью. Кроме этого, установлено, что увеличение количества одинаковых функциональных групп в одной молекуле приводит, как правило, к ослаблению или даже к полному исчезновению запаха. Например, при переходе от одноатомных спиртов к многоатомным. На органолептические свойства влияет изомерия. Большинство цис-, трансизомеров непредельных соединений различаются по запаху, иногда 
очень сильно. Например, запах альдегидов изостроения сильнее, чем 
у альдегидов нормального строения. Интересно, что даже тонкие различия в структуре изомеров могут сильно влиять на запах вещества. 
Это относится, например, к стереоизомерам. Особенно интересным, 
ярким 
примером 
в 
этом 
отношении 
является 
пара8 

метоксипропенилбензол (анетол), который существует в виде транс- 
и цис-изомеров: 
 
транс-анетол                                  цис-анетол 
При этом транс-анетол имеет широкое применение в качестве 
душистого вещества с запахом аниса, в то время как цис-анетол не 
применяется, поскольку имеет резкий неприятный запах и гораздо более токсичен. Другим типичным примером является различие между 
стереоизомерами 3-гексен-1-ола: 
 
цис-3-гексен-1-ол  
 
транс-3-гексен-1-ол 
Цис-3-гексен-1-ол обладает запахом свежей зелени («лиственный 
спирт»), а транс-изомер имеет запах хризантемы. Цис-изомер ценится 
в парфюмерии более высоко и входит в состав многих современных 
парфюмерных композиций, имеющих запах цветов с оттенком зелени. 
Транс-изомер не получил столь широкого применения. Можно указать 
и на наличие общеизвестного приятного запаха у ванилина и его отсутствие у изованилина: 
 
Для макроциклических кетонов запах зависит от числа атомов 
углерода в цикле:  
 
9 

Кетоны С10–С12 имеют запах камфоры, кетоны С13 – запах кедра, 
кетоны С14–С18 – мускусный запах. При дальнейшем увеличении атомов углерода запах постепенно исчезает.  
Приведенные примеры ясно доказывают, что изменение химического строения сопровождается разнообразными изменениями запаха. Однако из этого не следует, что соединения неодинаковой структуры должны обязательно иметь различный запах. В действительности 
установлено, что значительно различающиеся по химической природе 
вещества могут обладать схожим запахом. Мускусный запах могут 
иметь и макроциклические кетоны, и нитропроизводные алкилбензола, и некоторые другие вещества. 
1 . 2 .  Э ф и р н ы е  м а с л а   
Эфирные масла – жидкие смеси летучих органических веществ, 
вырабатываемые растениями и обусловливающие их запах. Как правило, это прозрачные бесцветные или окрашенные жидкости, плотность их изменяется в пределах от 0,84 до 1,18 г/см3, оптически активны. Не растворяются в воде, хорошо растворимы в органических растворителях, под действием света и кислорода окисляются, изменяя 
цвет и запах. 
Некоторые эфирные масла, особенно те, которые применяются 
в кулинарии, содержат также алифатические соединения серы и азота. 
Иногда эфирное масло состоит преимущественно из одного химического компонента, и такие масла, разумеется, используются в качестве исходного сырья для их получения. Например, лемонграссовое масло содержит 75–80 % (+)-лимонена, масло, выжатое из кожуры цитрусовых 
плодов, – 90 % (+)-лимонена. Однако приведенные примеры являются 
исключениями, обычно эфирные масла – многокомпонентные смеси.  
В промышленности применяют следующие методы выделения 
эфирных масел. 
1. Метод экстракции – извлечение эфирных масел легколетучими 
растворителями. Экстракция чаще всего осуществляется петролейным 
эфиром или бензином при комнатной температуре, в отдельных случаях – при 40–50 °С. Растворитель удаляют двухступенчатой дистилляцией, сначала – при атмосферном давлении, а затем – под вакуумом. 
2. Перегонка с водяным паром – наиболее распространенный способ получения эфирного масла. Этим методом перерабатывают сырье 
10