化学制药工艺学药物合成工艺路线设计和选择 共38页文档
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化学制药⼯艺学1、化学制药⼯业的特点。
⑴朝阳⼯业;⑵制药⼯业的发展速度往往⾼于整个⾏业的平均⽔平;⑶以新药研究与开发为基础的⼯业;⑷化学制药⼯业是利润⽐较⾼、专利保护周密、竞争激烈的⼯业。
2、什么是化学制药⼯艺学?化学制药⼯艺学是药物开发和⽣产过程中,设计和研究经济、安全、⾼效的化学合成⼯艺路线的⼀门科学;也是研究⼯艺原理和⼯业⽣产过程,制定⽣产⼯艺规程,实现化学制药⽣产过程最优化的⼀门科学。
它是培养从事化学合成药物研制、⼯艺研究及⼯业⽣产的专门⼈才的主⼲课程。
1、药物合成⼯艺路线设计的五种⽅法及特点。
P15-34⑴类型反应法:利⽤常见的典型有机化学反应与合成⽅法进⾏合成路线设计的⽅法。
类型反应法既包括各类化学结构的有机合成通法,⼜包括官能团的形成、转换或保护等合成反应。
对于有明显结构特征和官能团的化合物,可采⽤这种⽅法。
⑵分⼦对称法:对某些药物或者中间体进⾏结构剖析时,常发现存在分⼦对称性,具有分⼦对称性的化合物往往可由两个相同的分⼦经化学合成反应制得,或可以在同⼀步反应中将分⼦的相同部分同时构建起来。
⑶追溯求源法:从药物分⼦的化学结构出发,将其化学合成过程⼀步⼀步逆向推导进⾏追溯寻源的⽅法,也称倒推法。
⾸先寻找药物合成的最后⼀个结合点,考虑它的前体是什么和⽤什么反应得到,如此反复追溯求源直到最简单的化合物,即起始原料为⽌。
起始原料应该是⽅便易得、价格合理的化⼯原料或天然化合物,最后是各步反应的合理排列与完整合成路线的确⽴。
⑷模拟类推法:对化学结构复杂、合成路线设计困难的药物,可模拟类似化合物的合成⽅法进⾏合成路线设计。
主要借鉴类似化合物合成经验和合成策略,由设想到查阅⽂献,然后经过试验改进的设计概念从⽽得到药物合成⼯艺。
⑸逐步综合法:对于较为复杂的基本⾻架结构和多功能的药物,可⽤逐步综合法。
2、平顶型反应和尖顶型反应。
P38平顶型反应:⼯艺操作条件要求不甚严格,稍有差异也不⾄于严重影响产品质量和收率,可减轻操作⼈员的劳动强度。
?药物合成工艺路线的评价与选择技术?单元教材从理论上讲,一个化学合成药物往往可有多种合成途径,它们各有特点。
通常将具有工业生产价值的合成途径称为该药物的工艺路线。
至于哪条路线更适合当地的情况,进而可以开发成为工业生产上的工艺路线,那么必须通过深入细致地综合比拟和论证,以选择出最为合理的合成路线,并制订出具体的实验室工艺研究方案。
在化学制药工业生产中,必须把药物工艺路线的工业化、最优化和降低生产本钱放在首位,通过工艺路线的设计和选择,以确定一条经济、有效的生产工艺路线。
药物生产工艺路线是药物生产技术的根底和依据。
它的技术先进性和经济合理性,是衡量生产技术水平上下的尺度。
特别是对分子结构复杂,化学合成步骤较多的药物,它的工艺路线设计和选择尤其重要。
必须探索工艺路线的理论和策略,寻找化学合成药物的最正确途径,使它适合于工业生产;同时,还必须认真地考虑经济问题。
合成一种药物,由于采用的原料不同,其合成途径与工艺操作方法、“三废〞治理等亦随之而异;最后所得产品质量、收率和本钱也有所不同,甚至差异悬殊。
下面就药物工艺路线的评价和选择进行探讨。
一、药物合成路线评价的根本原那么1 化学合成途径简易,即原辅材料转化为药物的路线要简短;2 需用的原辅材料少且易得,并有足够数量的供给;3 中间体容易以较纯形式别离出来,质量符合标准要求,最好是多步反响连续操作;4 制备条件易于控制,如平安、无毒;5 设备条件要求不苛刻,如不需耐压容器;6“三废〞少且易于治理;7 操作简便,经别离、纯化易到达药用标准;8 收率最正确、本钱最低、经济效益最好。
二、原辅材料的供给原辅材料是药物生产的物质根底之一,没有稳定的原辅材料供给就不能组织正常的生产。
因此,选择工艺路线,首先应考虑每一合成路线所用的各种原辅材料的、易燃、易爆等。
合成中对原辅材料或试剂的根本要求是利用率高、价廉易得。
所谓利用率,包括化学结构中骨架和功能基的利用程度,它取决于原辅材料的化学结构、性质以及所进行的反响。
第一章绪论1、制药工艺学是研究药物工业生产过程的共性规律及其应用,包括制备原理,工艺路线和质量控制。
2、制药工艺学的研究可分为:包括小试研究、中试放大研究和工业化生产工艺研究,分别在实验室、中试车间和生产车间进行。
3、按照药物生产过程,制药工艺过程分为:✓化学制药工艺:全合成工艺(total synthesis)和半合成工艺(semi synthesis)✓生物技术制药工艺✓中药制药工艺✓制剂工艺4、化学全合成工艺——化学合成药物一般由结构比较简单的化工原料经过一系列化学合成和物理处理过程制得。
5、化学半合成工艺——由已知具有一定基本结构的天然产物经化学改造和物理处理过程制得。
第二章化学制药工艺路线的设计和选择1、药物生产工艺路线的设计和选择的一般程序:1)必须先对类似的化合物进行国内外文献资料的调查和研究工作。
2)优选一条或若干条技术先进,操作条件切实可行,设备条件容易解决,原辅材料有可靠来源的技术路线。
3)写出文献总结和生产研究方案(包括多条技术路线的对比试验)药物合成工艺路线设计属于有机合成化学中的一个分支,从使用的原料来分,有机合成可分为全合成和半合成两类。
●半合成(semi synthesis):由具有一定基本结构的天然产物经化学结构改造和物理处理过程制得复杂化合物的过程。
●全合成(total synthesis):以化学结构简单的化工产品为起始原料,经过一系列化学反应和物理处理过程制得复杂化合物的过程。
2、逆合成分析方法逆合成的过程是对目标分子进行切断,寻找合成子及其合成等价物的过程。
切断:目标化合物结构剖析的一种处理方法,想象在目标分子中有价键被打断,形成碎片,进而推出合成所需要的原料。
切断的方式有均裂和异裂两种,即切成自由基形式或电正性、电负性形式,后者更为常用。
切断的部位极为重要,原则是“能合的地方才能切”,合是目的,切是手段,与200余种常用的有机反应相对应。
合成子:已切断的分子的各个组成单元,包括电正性、电负性和自由基形式。
1、药物合成工艺路线设计方法:类型反应法分子对称法追溯求源法模拟类推法2、类型反应法:指利用常见的典型有机化学与合成方法进行合成路线设计的方法。
分子对称法:具有分子对称性的化合物往往由两个相同的分子经化学合成反应制得,或可以在同一步反应中将分子的相同部分同时构建起来。
追溯求源法(倒推法、逆向合成分析):从药物分子的化学结构出发,将其化学合成过程一步一步逆向推导进行寻缘的思考方法。
模拟类推法:从初步的设想开始,通过文献调研,改进他人尚不完善的概念和方法来进行药物工艺路线设计。
3、平顶型反应:反应条件易于控制,可减轻操作人员的劳动强度。
P39 图2-1尖顶型反应:反应条件苛刻,条件稍有变化收率就会下降;与安全生产技术、三废防治、设备条件等密切相关。
4、一勺烩(一锅合成):在合成步骤改变中,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,可将两步或几步反应按顺序,不经分离,在同一反应罐中进行,习称“一勺烩”5、常见的设备材质:铁、铸铁、搪玻璃、陶瓷、不锈钢6、①可逆反应:特点:正反应速率随时间逐渐减少,逆反应速率随时间逐渐增大,直到两个反应速率相等,反应物和生成物浓度不再随时间而发生变化。
可以用移动方法来破坏平衡,以利于正反应的进行,即设法改变某一物料的浓度来控制反应速率。
平行反应(竞争性反应):级数相同的平行反应,其反应速率之比为一定常数,与反应物浓度及时间无关。
即不论反应时间多长,各生成物的比例是一定的。
可通过改变温度、溶剂、催化剂等来调节生成物的比例。
②工业生产的合适配料比确定:A凡属可逆反应,可采取增加反应物之一的浓度(即增加其配料比),或从反应系统中不断除去生成物之一的办法,以提高反应速率和增加产物的收率。
B当反应生成物的生成量取决于反应液中某一反应物的浓度时,则增加其配料比。
C倘若反应中,有一反应物不稳定,则可增加其用量,以保证有足够量的反应物参与反应。
D当参与主、副反应的反应物浓度不尽相同时,利用这一差异,增加某一反应物的用量,以增加主反应的竞争能力。