1、任务04 化学制药工艺路线选择依据,提纲,一、原辅材料的来源二、设备结构三、操作方式四、新技术,一、原辅材料的来源1、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来源,规格和供应情况,是否有毒,易燃,易爆等2、其基本要求是利用率高,价廉易得.3、利用率,包括化学结构中骨架和功能基的利用程度；取决于原料和试剂的结构、性质及所进行的反应。4、计算出名称、规格、单价、单耗、成本、总成本，性价比。,例如：（1）鞣酸(单宁酸):鞣酸系由五倍子中得到的一种鞣质。为黄色或淡棕色轻质无晶性粉末或鳞片；有特异微臭，味极涩。溶于水及乙醇，易溶于甘油，几不溶于乙醚、氯仿或苯。其水溶液与铁盐溶液相遇变蓝黑
2、色，加亚硫酸钠可延缓变色。在工业上，鞣酸被大量应用于鞣革与制造蓝墨水。鞣酸能使蛋白质凝固。人们把生猪皮、生牛皮用鞣酸进行化学处理，能使生皮中的可溶性蛋白质凝固。于是，本来放上几天就会发臭腐烂的生皮，变成了漂亮、干净、柔韧、经久耐用的皮革。这种制革工序，叫做皮革鞣制。,五倍子,皮革鞣制,（2）香兰醛：天然来源是从木材造纸废液中回收木质素水解木质磺酸钠，经氧化得到香兰醛。化学合成来源是以邻氨基苯甲醚为原料经愈创木酚得到香兰醛。,愈创木酚（guaigcol）是一种白色或微黄色结晶或无色至淡黄色透明油状液体，有特殊芳香气味，学名邻羟基茴香醚、甘油醚、愈创木酚甘油醚、邻羟基甘油醚等，自然界中存在于愈创木
3、酚树脂、松油和硬木干馏油中，是一种重要的精细化工中间体，广泛应用于医药、香料及染料的合成。,木质素：木质素是由四种醇单体（对香豆醇、松柏醇、5-羟基松柏醇、芥子醇）形成的一种复杂酚类聚合物。木质素是构成植物细胞壁的成分之一，具有使细胞相连的作用。在植物组织中具有增强细胞壁及黏合纤维的作用。其组成与性质比较复杂，并具有极强的活性。不能被动物所消化，在土壤中能转化成腐殖质。如果简单定义木质素的话，可以认为木质素是对羟基肉桂醇类的酶脱氢聚合物。它含有一定量的甲氧基，并有某些特性反应。,二、设备结构,三、操作方式（1）反应类型平顶型反应:易控制,易实现,副反应少尖顶型反应:难控制,条件苛刻,副反应多（
4、2）合成步骤和总收率直线型装配方式 由于化学反应的各步骤收率很少能达到100%,总收率又是各步收率的乘积,对与反应步骤多的直线方式,必须要求大量的起始原料A.汇聚型装配方式优点：即使偶然损失一个批号的中间体，也不至于对整个路线造成灾难性损失。“分别组装，最后结合”,（3）工序安排1、从收率的角度看,收率低的单元反应在前,收率高的放在后面.2、价格贵的原料放在最后使用.3、具体情况具体分析4、目的是提高产品质量,降低成本.,四、新技术（1）生物转化，是指外源化学物在机体内经多种酶催化的代谢转化。生物转化是机体对外源化学物处置的重要的环节，是机体维持稳态的主要机制。转化过程：生物转化一般分为、两个
5、连续的作用过程。在过程中，异物在有关酶系统的催化下经由氧化、还原或水解反应改变其化学结构，形成某些活性基团 （如-OH、-SH、-COOH、-NH2等）或进一步使这些活性基团暴露。在过程中，异物的一级代谢物在另外的一些酶系统催化下通过上述活性基团与细胞内的某些化合物结合，生成结合产物（二级代谢物）。结合产物的极性（亲水性）一般有所增强，利于排出。,（2）相转移催化(Phase transfer),简称PT，是20 世纪70 年代以来在有机合成中应用日趋广泛的一种新的合成技术。 在有机合成中常遇到非均相有机反应，这类反应的通常速度很慢，收率低。20 世纪70 年代初，相转移催化技术发展起来。泛应
6、用于医药、农药、香料、造纸、制革等行业，带来了令人瞩目的经济效益和社会效益。,相转移催化作用是指：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）从一相转移到另一相中，以便使它与底物相遇而发生反应。 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，或加速这些反应。相转移催化剂把一种实际参加反应的化合物，从一相转移到另一相中，以便使它与底物相遇而发生反应。,应用：目前相转移催化剂已广泛应用于有机反应的绝大多数领域，如卡宾反应、取代反应、氧化反应、还原反应、重氮化反应、置换反
7、应、烷基化反应、酰基化反应、聚合反应，甚至高聚物修饰等，同时相转移催化反应在工业上也广泛应用于医药、农药、香料、造纸、制革等行业，带来了令人瞩目的经济效益和社会效益。,（3）绿色化学：在制造和应用化学产品时应有效利用(最好可再生)原料,消除废物和避免使用有毒的和危险的试剂和溶剂。而今天的绿色化学是指能够保护环境的化学技术.它可通过使用自然能源,避免给环境造成负担、避免排放有害物质.利用太阳能为目的的光触媒和氢能源的制造和储藏技术的开发，并考虑节能、节省资源、减少废弃物排放量。,绿色化学又称“环境无害化学”、“环境友好化学”、“清洁化学”，绿色化学是近十年才产生和发展起来的，是一个 “新化学婴儿
8、”。它涉及有机合成、催化、生物化学、分析化学等学科,内容广泛。绿色化学的最大特点是在始端就采用预防污染的科学手段，因而过程和终端均为零排放或零污染。世界上很多国家已把“化学的绿色化”作为新世纪化学进展的主要方向之一。,提出背景化学在为人类创造财富的同时，给人类也带来了危难。而每一门科学的发展史上都充满着探索与进步，由于科学中的不确定性，化学家在研究过程中不可避免地会合成出未知性质的化合物，只有通过经过长期应用和研究才能熟知其性质，这时新物质可能已经对环境或人类生活造成了影响。,传统的化学工业给环境带来的污染已十分严重，目前全世界每年产生的有害废物达3亿吨4亿吨，给环境造成危害，并威胁着人类的生
9、存。严峻的现实使得各国必须寻找一条不破坏环境，不危害人类生存的可持续发展的道路。化学工业能否生产出对环境无害的化学品？甚至开发出不产生废物的工艺？绿色化学的口号最早产生于化学工业非常发达的美国。1990年，美国通过了一个“防止污染行动”的法令。1991年后在，“绿色化学”由美国化学会（ACS）提出并成为美国环保署（EPA）的中心口号，并立即得到了全世界的积极响应。,主要特点绿色化学又称环境友好化学，它的主要特点是： 1.充分利用资源和能源，采用无毒、无害的原料； 2.在无毒、无害的条件下进行反应，以减少废物向环境排放； 3.提高原子的利用率，力图使所有作为原料的原子都被产品所消纳，实现“零排放
10、”；4.生产出有利于环境保护、社区安全和人体健康的环境友好的产品,途径（1）开发绿色实验。如实验室用H2O2分解制O2代替KClO3分解法，实现了原料和反应过程的绿色化。 （2）防止实验过程中尾气、废物等环境的污染，实验中有危害性气体产生时要加强尾气吸收，对实验产物尽可能再利用等。 （3）在保证实验效果的前提下，尽量减少实验试剂的用量，使实验小型化、微型化。 （4）对于危险或反映条件苛刻，污染严重或仪器、试剂价格昂贵的实验，可采用计算机模拟化学实验或观看实验录像等办法。 （5）妥善处置实验产生的废物，防止环境污染。,核心利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境的污染。 按照绿色化学的原则、
11、最理想的化工生产方式是：反应物的原子全部转化为期望的最终产物。,原则1、防止污染优于污染形成后处理。 2、设计合成方法时应最大限度地使所用的全部材料均转化到最终产品中。 3、尽可能使反应中使用和生成的物质对人类和环境无毒或毒性很小。 4、设计化学产品时应尽量保持其功效而降低其毒性。 5、尽量不用辅助剂，需要使用时应采用无毒物质。,6、能量使用应最小，并应考虑其对环境和经济的影响，合成方法应在常温、常压下操作。 7、最大限度地使用可更新原料。 8、尽量避免不必要的衍生步骤。 9、催化试剂优于化学计量试剂。 10、化学品应设计成使用后容易降解为无害物质的类型。 11、分析方法应能真正实现在线监测，在有害物质形成前加以控制。 12、化工生产过程中各种物质的选择与使用，应使化学事故的隐患最小,（4）微波辅助有机合成反应技术密闭合成常压合成连续合成加速化学反应的机理,
