化学制药工艺学 总结.pdf

化学制药工艺学 王亚楼部分 化学制药工艺学 王亚楼部分 名解名解 1 绿色化学绿色化学 又称环境友好化学 环境无害化学或清洁化学 是指涉及和生产没有或只 有尽可能小的环境负作用并且在技术上和经济上可行的化学品和化学过程 2 环境因子环境因子 E E E E E 因子是以化工产品生产过程中产生废物量的多少来衡量合成反应对环 境造成的影响 3 环境商环境商 EQEQEQEQ 是以化工产品生产过程中产生废物量的多少 物理 化学性质及其在环 境中的毒性行为等综合评价指标来衡量合成反应对环境造成的影响 4 室温离子液体室温离子液体 简称离子液体 就是在温和的条件下 这种液体完全是由离子构成的 5 闪点闪点 易燃液体的蒸汽遇明火闪出火花 又称闪燃 时的温度 是有机物的固有属性 闪点越低越容易燃烧 6 生化需氧量 生化需氧量 BODBODBODBOD 是指在温度 时间都一定的条件下 微生物在分解 氧化水中 有机物的过程中 所消耗的溶解氧量 7 化学需氧量 化学需氧量 CODCODCODCOD 是指在一定条件下 用强氧化剂氧化废水中的有机物质所消耗 的氧量 常用的氧化剂有高锰酸钾和重铬酸钾 8 总需氧量 总需氧量 TODTODTODTOD 指水中能被氧化的物质 入有机碳化合物 含 S N P 等化合物 燃烧成稳定的氧化物所需的氧量 9 有机氮有机氮 是反映水中蛋白质 氨基酸 尿素等含氮有机物总量的一个水质指标 总氮总氮 TN 是一个包括从有机氮到硝酸氮等全部含量的水质指标 环境容量环境容量 环环境单元对污染物的承受量或负荷量 指的是自然环境可以通过大气水流的扩散 氧化 以及微生物的分解作用 将污染物化为无害物的能力 10 原子利用率原子利用率 预期产物分子量 全部产物分子量的总和 100 或预期产物分子量 全部反 应物分子量的总和 100 11 光学活性物质光学活性物质 具有旋光性的物质 12 手性手性 是三维物体的固有属性 如果一个物体不能与其镜像重合 该物体就成为手性 物体 在这种情况下 这两种可能的物质形态被称为对映体 13 不对称不对称 完全缺乏对称因素 有些不对称分子不能作为对映体存在 而有些具有简单 对称轴的分子却能作为对映体 镜像 存在 14 非对称非对称 缺少交错对称轴 因而通常存在对映体 有人将此用 不对称 表示 15 对映体过量对映体过量 ee 在两个对映体混合物中 一个对映体 E1过量的百分数 16 非对映体过量非对映体过量 de 通常用来表征两个以上手性中心时的光学纯度 17 对映选择性 对映选择性 一个化学反应产生一种对映体多于相对对映体的程度 18 光学活性光学活性 实验观察到的一种物质将单色平面偏正光的平面向观察者的右边或左边旋 转的性质 19 光学异构体光学异构体 对映体的同义词 现已不大常用 因为一些对映体在某些波长下并无光 学活性 20 光学纯度光学纯度 根据实验测定的旋光度 在两个对映异构体混合物中 一个对映体所占的 百分数 不能用于叙述由其他方法测定的对映体纯度 21 外消旋外消旋 以外消旋物或两种对映体各占50 50 50 50 的混合物存在 也表示为dl 一般不鼓励 使用 或 比较通用 外消旋物也称为外消旋体 22 内消旋化合物内消旋化合物 分子内具有2个或多个非对称中心但是又有对称因素 如对称平面 因而不能以对映体存在 而且无旋光性的化合物 23 外消旋化外消旋化 一种对映体转化为两个对映体的等量混合物 24 手性药物手性药物 是指药物的分子结构中存在手性因素 并且由具有药理活性的手性化合物 组成的药物 其中只含有单一有效对映体或以有效对映体为主 25 外消旋混合物外消旋混合物 聚集体聚集体 同种对映体之间亲和力大于相反对映体之间亲和力 它们可 分别结晶成 或 对映体的晶体 每一个晶核中只有一种对映体 50 时熔点最低 溶解度最高 26 外消旋化合物外消旋化合物 相反对映体之间亲和力大于同种对映体之间亲和力 相反的对映体即 在晶体的晶胞中配对 每个晶核中包含等量的两种对映异构体 从而形成计量学意义上的化 合物 50 熔点最高 溶解度最低 27 外消旋固溶体外消旋固溶体 当一个外消旋的相同构型分子和相反构型分子之间的亲和力相差不大 其分子排列是混乱 即在晶胞中含有不等量的两种对映异构体 也称 假外消旋体 每个晶 格中含有任意比例的光学异构体 熔点 溶解度变化不大 28 单耗单耗 生产1Kg 产品所需各种原料的质量 kg 29 成本成本 生产1Kg 产品所需各种原料的费用只和 30 平顶型平顶型 反应反应 在最佳条件附近 反应条件波动时 收率基本不发生大的变化 31 尖顶型尖顶型 反应反应 在最佳条件附近 反应条件波动时 收率就会发生大的下降 32 硫酸脱水值 硫酸脱水值 D V S D V S D V S D V S 混酸中硫酸和硝化反应终了时废酸中水的比值 33 闪点闪点 易燃液体的蒸汽遇明火闪出火花的温度 34 剧毒品剧毒品 经口摄取 LD50 25mg kg 或吸入 LD50 200mg m3原材料 35 高毒品高毒品 经口摄取 LD5025 500mg kg 或吸入 LD50200 2000mg m3 36 载体载体 在大多数情况下 常常把催化剂负载于某种惰性物质上 这种惰性物质称为载 体 37 催化毒催化毒 对催化剂活性有抑制作用的物质 38 一勺烩一勺烩 工艺工艺 在合成步骤变革中 如果一个反应所应用的溶剂和产生的副产物对下 一步影响不太大时 就可以将两步或几步反应按照顺序 不经分离在同一个反应釜中进行的 工艺 39 基元反应基元反应 反应物分子在碰撞中一步转化为生成物分子反应 40 非基元反应非基元反应 反应物分子在碰撞中需要经过若干步 即若干个基元反应 才能转化为 生成物分子的反应 41 质量作用定律质量作用定律 当温度不变时 化学反应的速度与反应物浓度的乘积成正比 并且每 种反应物浓度的指数等于反应式中各反应物的系数 42 中试放大中试放大 就是在实验室生产工艺路线打通后 采用该工艺在模拟工业化生产的条件 下所进行的工艺研究 以验证放大生产时原工艺的可行性 保证研发和生产时工艺的一致性 43 放大率 放大率 工业设备的设计大小与采集数据的最大实验设备大小之间的比例关系 44 枢轴中间体枢轴中间体 用不同的途径合成的同一中间体 45 关键中间体关键中间体 药物活性结构部分或手性中心引入一步的中间体 46 最后中间体最后中间体 通过共价键形成药物前的中间体 47 操作工时操作工时 是指每一个操作工序从开始至终了所需要的实际作业时间 以小时计 48 生产周期生产周期 是指从合成反应的第一步开始到最后一步获得产品为止 生产同一批号的 产品所需要的时间总和 以工作天数计 49 环境容量环境容量 是指环境单元对污染物的承受量或负荷量 是环境自净能力的指标 50 水平循环序列水平循环序列 将一个因素的原水平序列首尾相连 然后逆向或顺向转动若干步 得 到新的水平序列 这种操作叫做水平循环序列 51 本质安全和非本质安全 本质安全是指一般水平的操作者 即使发生人为的不安全行 为 人身 设备和系统仍能保证安全 反之即为非本质安全 52 催化剂活性催化剂活性 工业上常用单位时间内单位质量 或单位表面积 的催化剂在指定条件 下所得的产品量 A 来表示催化剂的活性 53 L423 表示这是一个可以进行三个因素二个水平四次试验的正交表 简答题简答题 绿色化学的12原则 1 防止废物的生成 比在其生成后再处理更好 2 设计的合成方法因使生产过程中采用的原料最大量的进入产品中 3 设计合成方法时 只要可能 不论原料 中间产物和最终产品均应对人体和环境无毒 无害 包括极小毒性和无毒 4 化工产品设计时必须使其具有高效的功能 同时也要减少其毒性 5 应经可能避免使用溶剂 分离试剂等助剂 如不可避免 也要选用无毒无害的助剂 6 合成方法必须考虑过程中能耗对成本与环境的影响 应设法降低能耗最好采用在常温 常压下的合成方法 7 在技术可行和经济合理的前提下 原料要采用可再生资源代替消耗性资源 8 在可能的条件下尽量不用不必要的衍生物 如限制性基团 保护 去保护作用 临时调 变物理 化学工艺 9 合成方法中采用高选择性的催化剂比使用化学剂量助剂更优越 10 化工产品要设计成再起使用功能终结之后它不会永存于环境中 要能 分解成无害的产物 11 进一步发展分析方法 对危险性物质在生成前实行在线监测和控制 12 尽可能选择好化学生产过程的物质 使化学意外事故 包括渗透 爆 炸 火灾等 的危险性降到最低程度 1 形成非非对映体的结晶拆分法选择拆分剂的原则和原理 原则 1 必须与消旋体容易形成非对映体异构盐 且易除去 2 在普遍性溶剂中 所形成的非对映体异构盐的溶解度差别必须显著 至少二者之 一必须能形成良好的晶体 3 拆分剂的来源要方便 价格要低 解析后回收率要高 4 拆分剂光学纯度要高 化学性质稳定性要好 原理 dlA Db dAdB lAdB或dlB dA dBdA lBdA 符合下列条件 所形成的非对映异构盐物理化学性质差别较大 有利于拆分 1 酸碱性基团接近手性中心 距离远拆分效果差 2 关键官能团附近有极性或可被极化的基团时 拆分能力强 3 增加酸碱性有利于非对映异构盐的生成 拆分弱酸 弱碱时尤其重要 2 中试放大的研究任务 1 工艺路线 单元反应和操作方法的确定 2 设备材质和型号的选择 3 搅拌器型式和搅拌速度的确定 4 反应条件的进一步研究 5 工艺流程和操作方法的确定 6 进行物料衡算 7 安全生产和 三废防治 措施的研究 8 原材料 中间体的物理性质和化工常数的测定 9 原材料 中间体质量标准的制定 10 消耗定额 单耗 原材料成本 操作工时与生产周期等的确定 3 三废防治的总原则和指导思想 首先是设计和选择合理的工艺路线 尽量避免使用毒害性大的原材料或产生毒性大的三 废的工艺路线 当工艺路线确定后 对仍然会产生的三废进一步革新工艺 如更换原材料 改进操作方法 调整配料比 采用新技术等 使之减少 另外 还要考虑合理回收套用 综 合利用 进一步减少三废 最后对不可避免的三废采取必要的处理方法 进行无害化处理 4 形成非对映异构体的结晶方法拆分剂化学结构满足的条件 1 酸碱性基团接近手性中心 如果距离远 拆分效果差 2 关键性官能团附近有极性基团或可极性基团时拆分能力强 3 增加酸碱性有利于非对映异构盐的生成 拆分弱酸弱碱时尤其只能更要 5 药物生产工艺研究的8个任务 A 配料比 B 溶剂 C 催化剂 D 能源供给 E 反应时间及监控 F 后处理 G 后处 理 H 产品的纯化和检验 I 安全和三废处理 6 原料 A 如何加入需考虑的9个问题 原料 A 和 B 的纯度 加料方式 包括正加 反加 并加 滴加 一次加入等 加料时温度 检测项目和检测点的设立 是否需要使用反应溶剂溶解稀释加料 如果需要 选用什么溶剂合适 两种物质质量的配比 加料器型式 反应器型式 加料时状态 如是否搅拌和加温等 7 绿色化学的常用手段 1 原子经济性反应2 采用无毒无害原材料3 发展高选择性 高效的无毒无害催化剂 4 采用无毒无害的溶剂或无溶剂反应 5 简化反应步骤 减少污染排放 开发新的合成工艺 6 研制环境友好产品 7 提高烃类氧化反应的选择性 8 物理方法促进化学反应9 利用可 再生的资源合成化学品 10 运用高效的多步合成技术 8 相转移催化剂种类 1 季铵盐类 TEBA 苄基三乙基氯化铵TBA 四丁基硫酸氢铵 2 聚醚类 18 冠醚 6 3 相转移催化树脂 4 手型相转移催化剂 9 相转移催化原理图示加适当文字说明 1 烷基化相转移催化原理 图示 P123 2 醚类化合物合成 图示 P127 3 二氯碳烯的生成和应用 图示 P131 问答题问答题 1 普鲁卡因合成路线设计选择 为什么这样选择 书 P188 2 对乙酰氨基苯磺酰氯合成中步骤的设计 配料比选择 为什么 P198 3 P200例二 四 计算题计算题 1 催化活性 A 每小时产品质量 KG 催化剂质量 2 放大率 工业生产速率 中试工厂生产速率 3 P236例一 物料衡算 4 转化率 XA 反应消耗