工艺路线的改造途径

1、任务任务05 工艺路线的改造途径工艺路线的改造途径目目 录录一、更换原辅料，改善工艺条件一、更换原辅料，改善工艺条件 二、修改合成路线，缩短反应步骤二、修改合成路线，缩短反应步骤三三、改进操作方法，减少产品损失、改进操作方法，减少产品损失四四、采用新技术、新反应、采用新技术、新反应一、原辅材料更换一、原辅材料更换,改善工艺条件改善工艺条件收率、生产率、经济效益大大提收率、生产率、经济效益大大提高，并且有利于节能减排，保护高，并且有利于节能减排，保护环境。环境。举例：举例：1、【生物香兰素】、【生物香兰素】利用微生物利用微生物（真菌、细菌、植物细胞、阿魏（真菌、细菌、植物细胞、阿魏酸、芳香族氨基

2、酸）转化天然前酸、芳香族氨基酸）转化天然前体生产的天然等同的香草醛。而体生产的天然等同的香草醛。而从香荚兰豆中提取的价格是合成从香荚兰豆中提取的价格是合成产品的产品的300倍。倍。2、【布洛芬】新合成法：、【布洛芬】新合成法：简化生产步骤，催化合成简化生产步骤，催化合成只需只需2步（以前需步（以前需8步）步）避免了旧方法需要化学助避免了旧方法需要化学助剂进行计量的麻烦。剂进行计量的麻烦。减少了大量废料的生产减少了大量废料的生产产量增加，节省时间，经产量增加，节省时间，经济效益更高济效益更高二、二、修改合成路线，缩短反应步骤修改合成路线，缩短反应步骤通过修改合成路线，缩短反应步骤，简化操通过修改

3、合成路线，缩短反应步骤，简化操作，可使收率明显提高，劳动强度降低，作，可使收率明显提高，劳动强度降低，原料成本明显降低，同时给环境治理也减原料成本明显降低，同时给环境治理也减轻了压力。轻了压力。功能主治：本品为硫杂葱类抗功能主治：本品为硫杂葱类抗精神病药，具有镇静和抗呕吐精神病药，具有镇静和抗呕吐作用。临床主要用于治疗精神作用。临床主要用于治疗精神分裂症、躁狂症与反应性精神分裂症、躁狂症与反应性精神病，以及伴有兴奋或情感障碍病，以及伴有兴奋或情感障碍的其他精神失常。的其他精神失常。 适用于伴有焦虑或焦虑性适用于伴有焦虑或焦虑性抑郁的精神分裂症、神经官能抑郁的精神分裂症、神经官能症及更年期抑郁症

4、。症及更年期抑郁症。 维生素维生素B6（Vitamin B6）又称）又称吡哆吡哆素素。是一种。是一种水溶性维生素水溶性维生素，遇光，遇光或碱易破坏，不耐高温。一种含或碱易破坏，不耐高温。一种含吡哆醇吡哆醇或或吡哆醛吡哆醛或或吡哆胺吡哆胺的的B族族维生素维生素。1936年定名为维生素年定名为维生素B6。维生素。维生素B6为无色晶体，易为无色晶体，易溶于水及乙醇，在酸液中稳定，溶于水及乙醇，在酸液中稳定，在碱液中易破坏，吡哆醇耐热，在碱液中易破坏，吡哆醇耐热，吡哆醛和吡哆胺不耐高温。维生吡哆醛和吡哆胺不耐高温。维生素素B6在酵母菌、肝脏、谷粒、肉在酵母菌、肝脏、谷粒、肉、鱼、蛋、豆类及花生中含量较

5、、鱼、蛋、豆类及花生中含量较多。维生素多。维生素B6为人体内某些为人体内某些辅酶辅酶的组成成分，参与多种代谢反应的组成成分，参与多种代谢反应，尤其是和，尤其是和氨基酸代谢氨基酸代谢有密切关有密切关系。临床上应用维生素系。临床上应用维生素B6制剂防制剂防治妊娠呕吐和放射病呕吐。治妊娠呕吐和放射病呕吐。一勺烩（一锅煮）一勺烩（一锅煮）有些药物原生产工艺路线长，工序繁琐，占用设备有些药物原生产工艺路线长，工序繁琐，占用设备多，对此若一个反应所用的溶剂和产生的副产物多，对此若一个反应所用的溶剂和产生的副产物对下一步反应影响不大时，往往可以将几步反应对下一步反应影响不大时，往往可以将几步反应合并，在一个

6、反应釜内完成，中间体无需纯化而合并，在一个反应釜内完成，中间体无需纯化而合成复杂分子，生产上习称合成复杂分子，生产上习称“一勺烩一勺烩”。特点：特点： 一勺烩一勺烩.合成能在一个釜内完成合成能在一个釜内完成,最最好了好了,可以简化生产过程可以简化生产过程,节约生产成本节约生产成本,有有些合成可能会导至副产多些合成可能会导至副产多,产品纯度不高的产品纯度不高的问题问题.注意：必须先搞清楚各步反应的历程和工艺条件，注意：必须先搞清楚各步反应的历程和工艺条件，只有在搞清楚反应进程的控制方法、副反应产生只有在搞清楚反应进程的控制方法、副反应产生的杂质及其对后处理的影响，以及前后各步反应的杂质及其对后处

7、理的影响，以及前后各步反应对溶质、对溶质、pH、副产物等的影响后，才能实现这、副产物等的影响后，才能实现这种改革目标。另外，在该工艺中，由于缺乏中间种改革目标。另外，在该工艺中，由于缺乏中间体的监控，制得的产品常常需要精制，以保证产体的监控，制得的产品常常需要精制，以保证产品质量。品质量。三、改进操作方法，减少产品损失三、改进操作方法，减少产品损失后处理：中间体、产物的分离、精制称为后处理。后处理：中间体、产物的分离、精制称为后处理。布酞嗪：用于高血压布酞嗪：用于高血压 四、采用新技术、新反应四、采用新技术、新反应在化学制药中采用新技术、新反应和新材料在化学制药中采用新技术、新反应和新材料，设

8、计新工艺，提高产品质量、降低生产，设计新工艺，提高产品质量、降低生产成本，提高竞争力。成本，提高竞争力。（1）手性药物的合成）手性药物的合成【生物合成】【生物合成】生物催化的不对称合成是以微生物生物催化的不对称合成是以微生物和酶作为催化剂、立体选择性控制合成手性化和酶作为催化剂、立体选择性控制合成手性化合物的方法。用酶作为催化剂是人们所熟悉的合物的方法。用酶作为催化剂是人们所熟悉的，它的高反应活性和高度的立体选择性一直是，它的高反应活性和高度的立体选择性一直是人们梦寐以求的目标。有机合成和精细化工行人们梦寐以求的目标。有机合成和精细化工行业越来越多地利用生物催化转化天然或非天然业越来越多地利用

9、生物催化转化天然或非天然的底物，获得有用的中间体或产物。目前常用的底物，获得有用的中间体或产物。目前常用生物催化的有机合成反应主要有水解反应生物催化的有机合成反应主要有水解反应酯酯化反应、还原反应和氧化反应等。自化反应、还原反应和氧化反应等。自90年代以年代以来己成功地用合成来己成功地用合成 内酞胺类抗生素母核、维内酞胺类抗生素母核、维生素生素C、L一肉毒碱、一肉毒碱、D一泛酸手性前体、一泛酸手性前体、 体药体药物、旋氨基酸、前列腺素等。物、旋氨基酸、前列腺素等。【化学合成】【化学合成】通过不对称反应立体定向合成中一通过不对称反应立体定向合成中一对映体是获得手性药物最直接的方法对映体是获得手性

10、药物最直接的方法.主要有手主要有手性源法、手性助剂法、手性试剂法和不对称催性源法、手性助剂法、手性试剂法和不对称催化合成方法。化合成方法。（2）天然药物的合成）天然药物的合成植物提取或化学合成获得，造成天然野生资源储植物提取或化学合成获得，造成天然野生资源储存量下降，野生资源遭到破坏，且环境污染严存量下降，野生资源遭到破坏，且环境污染严重。重。工序繁琐，劳动强度大，成本高工序繁琐，劳动强度大，成本高生物转化法可以克服以上弊端，生物转化法可以克服以上弊端，优势如下优势如下：1、可以替代传统的从植物中提取的方法。开发、可以替代传统的从植物中提取的方法。开发针对特定有效成分或者组分的天然药物的生产针

11、对特定有效成分或者组分的天然药物的生产技术。技术。2、寻找合适的反应器，以期获得具有更好生理、寻找合适的反应器，以期获得具有更好生理活性的化合物。活性的化合物。3、绿色化学，环保，可持续发展。、绿色化学，环保，可持续发展。酶催化酶催化-可以看作是介于均相与非均相催化反应之可以看作是介于均相与非均相催化反应之间的一种催化反应。间的一种催化反应。 既可以看成是反应物与酶既可以看成是反应物与酶形成了中间化合物，也可以看成是在酶的表面上形成了中间化合物，也可以看成是在酶的表面上首先吸附了反应物，然后再进行反应。首先吸附了反应物，然后再进行反应。酶催化加速或减慢化学反应的作用。在一个活细胞中同时酶催化加

12、速或减慢化学反应的作用。在一个活细胞中同时进行的几百种不同的反应都是借助于细胞内含有的相当进行的几百种不同的反应都是借助于细胞内含有的相当数目的酶完成的。它们在催化反应专一性，催化效率以数目的酶完成的。它们在催化反应专一性，催化效率以及对温度、及对温度、pH值的敏感等方面表现出一般工业催化剂所值的敏感等方面表现出一般工业催化剂所没有的特性。在许多情况下，底物分子中微小的结构变没有的特性。在许多情况下，底物分子中微小的结构变化会丧失一个化合物作为底物的能力。化会丧失一个化合物作为底物的能力。例如尿素酶只能催化尿素，使之水解为氨和二氧化碳，而例如尿素酶只能催化尿素，使之水解为氨和二氧化碳，而对结构

13、非常相似的甲基尿素却毫无作用。有些酶表现的对结构非常相似的甲基尿素却毫无作用。有些酶表现的专一性程度低一些，能作用于具有某种特殊化学基团的专一性程度低一些，能作用于具有某种特殊化学基团的多种化合物。酶的催化效率显然比其他类型催化剂高多种化合物。酶的催化效率显然比其他类型催化剂高,在在一定条件下一定条件下,每个过氧化氢酶在一分钟内能转化每个过氧化氢酶在一分钟内能转化5000000个过氧化氢分子个过氧化氢分子,比其他催化剂效率要高几个数量级。在比其他催化剂效率要高几个数量级。在化学实验室中需几天或几个月才能完成的复杂反应序列化学实验室中需几天或几个月才能完成的复杂反应序列，酶能在数秒钟之内催化完成

14、。，酶能在数秒钟之内催化完成。 相转移催化作用是指：相转移催化作用是指：一种催化剂能加速或者能使一种催化剂能加速或者能使分别处于互不相溶的两种溶剂（液液两相体系分别处于互不相溶的两种溶剂（液液两相体系或固液两相体系）中的物质发生反应。反应时或固液两相体系）中的物质发生反应。反应时，催化剂把一种实际参加反应的实体（如负离子，催化剂把一种实际参加反应的实体（如负离子）从一相转移到另一相中，以便使它与底物相遇）从一相转移到另一相中，以便使它与底物相遇而发生反应。而发生反应。 相转移催化作用能使离子化合物相转移催化作用能使离子化合物与不溶于水的有机物质在低极性溶剂中进行反应与不溶于水的有机物质在低极性

15、溶剂中进行反应，或加速这些反应。，或加速这些反应。相转移催化剂相转移催化剂把一种实际参把一种实际参加反应的化合物，从一相转移到另一相中，以便加反应的化合物，从一相转移到另一相中，以便使它与底物相遇而发生反应。使它与底物相遇而发生反应。 固相酶固相酶又称又称固定化酶固定化酶，水不溶酶。指水溶性酶经，水不溶酶。指水溶性酶经物理物理的或的或化学化学的方法处理后，的方法处理后，吸附吸附或或共价共价结合在不溶性支结合在不溶性支持物上而仍具持物上而仍具催化活性催化活性，从而在，从而在催化反应催化反应中以中以固固相相作用于作用于底物底物。 固相酶指经物理或化学方法处理后被结合到特定的水不溶固相酶指经物理或化

16、学方法处理后被结合到特定的水不溶性支持物上，并能发挥作用的一类酶。酶固定化技术包性支持物上，并能发挥作用的一类酶。酶固定化技术包括吸附、交联、共价结合及包埋等多种方法。例如利用括吸附、交联、共价结合及包埋等多种方法。例如利用物理吸附和离子交换吸附将酶固定在活性氧化铝、硅藻物理吸附和离子交换吸附将酶固定在活性氧化铝、硅藻土或土或DEAE、CM离子交换纤维素等上，也可将酶包离子交换纤维素等上，也可将酶包埋于聚丙烯酰胺凝胶，琼脂糖凝胶、多孔玻璃的网眼内埋于聚丙烯酰胺凝胶，琼脂糖凝胶、多孔玻璃的网眼内。固定化酶具有易于与反应物分离、可反复使用、稳定。固定化酶具有易于与反应物分离、可反复使用、稳定性能好

17、的优点，在酶学研究和酶工程中发挥重要作用。性能好的优点，在酶学研究和酶工程中发挥重要作用。 固相酶是将水溶性的酶用物理或化学方法处理固相酶是将水溶性的酶用物理或化学方法处理,使之变为不使之变为不溶于水溶于水,但仍具有酶专一性催化作用但仍具有酶专一性催化作用,以固相状态作用于底以固相状态作用于底物。一种酶物。一种酶,当其发挥催化功能时当其发挥催化功能时,在物理上受到限制在物理上受到限制,固固相酶不仅可以保持原水溶酶的特点相酶不仅可以保持原水溶酶的特点,而且还有一定的机械而且还有一定的机械强度适于搅拌、装柱等强度适于搅拌、装柱等,使生产自动化产物易精制、收率使生产自动化产物易精制、收率高。高。 固相酶的优点有固相酶的优点有：(1)有一定有一定机械强度机械强度，可用，可用搅拌搅拌或装柱等方式作用于底物溶液，为生产工艺的管或装柱等方式作用于底物溶液，为生产工艺的管道化、连续化、道化、连续化、自动化自动化提供必要条件；提供必要条件；(2)可以可以充分充分洗涤洗涤而不带杂质，反应后与而不带杂质，反应后与产物产物容易分开使容易分开使产物容易产物容易纯化纯化，收率收率高；高；(3)回收方便可连续反回收方便可连续反复使用，且固定化后酶的稳定性增加，可用于吸复使用，且固定化后酶的稳定性增加，可用于吸附附酶酶的支持物如的支持物如活性炭活性炭、多孔玻璃多孔玻