制药工艺与环境保护
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HF
CH2CH(CH3)2 Raney Ni H2
COCH3
CH2CH(CH3)2 CO, Pd
(6-1)
H3C CH OH
例2、苯甲醛 是一种重要的中间体，传统的合成路线是 以甲苯 为原料通过亚苄基二氯 水解而得：
CH3 Cl2
光和热
CHCl2
H2O H+
CHO
间接电解氧化法制备苯甲醛 是一条绿色生产工艺：
第七章 制药工艺与环境保护
2020/4/16
第一节 概 述
一、环境保护的重要性 二、我国防治污染的方针政策 三、化学制药厂污染的特点和现状
1. 数量少、组分多、变动性大 2. 间歇排放 3. pH值不稳定 4. 化学需氧量（COD）高
第二节 “三废”的消除和减少
一、采用绿色生产工艺
(一) 设计或重新设计少污染或无污染的生产工艺
1、水质指标： BOD、COD、pH、悬浮物、有害物质含量等。
生化需氧量（BOD）—是指在一定条件下微生物分解水中有 机物时所需的氧量。
常用BOD5,即5日生化需氧量，表示在20 ℃下培养5日，1L水 中溶解氧的减少量。单位 mg/L。
化学需氧量（COD）—是指在一定条件下用强氧化剂 （K2Cr2O7 或 KMnO4)使污染物氧化所消耗的氧量。
COD与BOD之差，表示未能被微生物降解的污染物含量。
2、清污分流 清污分流是指将清水（间接冷却水、雨水、生活用水 等）、污水（包括药物生产过程中排出的各种废水）分别 经过各自的管道进行排泄或储留，以利于清水的套用和污 水的处理。
3、废水处理的级数
一级处理—主要是预处理，用机械方法或简单化学方法使 废水中悬浮物、泥沙、油类或胶态物质沉淀下来，以及调 整废水的酸碱度。
的影响程度，将污染物分为2类。 a. 第一类污染物 指能在环境或生物体内积累，对人体健康产生长远不良
影响的污染物。《国家污水综合排放标准》中规定的此类 污染物有13种，即总汞、烷基汞、总镉、总铬、六价铬、 总砷、总铅、总镍、苯并()芘、总铍、总银、总 放射性 和总ß放射性。
b. 第二类污染物 指其长远影响小于第一类的污染物。在《国家污水综合 排放标准》中规定的有pH值、化学需氧量、生化需氧量、 色度、悬浮物、石油类、挥发性酚类、氰化物、硫化物、 氟化物、硝基苯类、苯胺类等共20项。
电解氧化反应
Mn2+
Mn3+ + e
CH3 + 4 Mn3+ + H2O
CHO + 4 Mn2+ + 4 H+
(二) 优化工艺条件
例 乙酰苯胺 的硝化反应：原工艺要求将乙酰苯胺 溶于 硫酸中，再加混酸进行硝化反应。后经研究发现，乙酰苯 胺硫酸溶液中的硫酸浓度已足够高，混酸中的硫酸可以省 去。这样不但节省了大量的硫酸，而且大大减轻了污染物 的处理负担。
NO2 + KF
Cl
DMSO
NO2
环丁砜
F NO2
F
(四) 采用新技术
例 在药物中间体4-氨基吡啶的合成中，原工艺采用铁粉 还原 硝基氧化吡啶制备 4-氨基吡啶。
现采用催化加氢还原技术，既简化了工艺操作，又消 除了环境污染。
NO2
N
O
Fe, CH3COOH H2, Raney Ni, CH3CH2OH
从某种意义上讲，化学制药过程中产生的废弃物也是一种 “资源”。
例如，氯霉素生产中的副产物邻硝基乙苯，是重要的污染物之一，将其制成 杀草胺(Shacaoan)，就是一种优良的除草剂。
C2H5 NO2 还原
C2H5
Br
NH2 (1) CH3CHCH3
(2) NaOH
又如，叶酸(Folic acid)合成中的丙酮氯化反应：
二级处理—主要指生化处理法，适用于处理各种有机污染 的废水。经生化法处理后，废水中可被微生物分解的有机 物一般可去除90%左右，固体悬浮物可去除90%-95%。 二级处理能大大改善水质，处理后的污水一般能达到排放 的要求。
三级处理—又称深度处理，只在有特殊要求时才使用。
4、废水的污染控制指标 在《国家污水综合排放标准》中，按污染物对人体健康
H2O
NO2
COCH2NHCOCH3
+ 2CH3COOH + NaCl
氯霉素合成中的乙酰化反应
NO2
பைடு நூலகம்
将反应母液循环套用，可显著地减少环境污染。
其它的如催化剂、活性炭等经过处理后也可考虑反复使用。
化学制药工业中冷却水的用量占总用水量的比例一般很大， 必须考虑水的循环使用，尽可能实现水的闭路循环。
三、综合利用
O CH3 C CH3 + Cl2
O Cl CH3 C C Cl + HCl
Cl
反应过程中放出大量的氯化氢废气，直接排放将对环境造成严重污染。经 依次用水和液碱吸收后，既消除了氯化氢气体造成的污染，又可回收得到一定
浓度的盐酸。
第三节 药厂“三废”的无害化处理
一、废水的处理
(一)、废水处理的基本概念
NH2
N
NH2
N
苯乙酸是合成药物的重要中间体。目前工业上仍以苯乙 腈水解来制备，而苯乙腈又是由苄氯和氢氰酸反应来合成 的。现在通过苄氯羰化合成苯乙酸已经获得成功：
CH2Cl + CO
H2O OH -
CH2COOH
二、循环使用与无害化工艺
COCH2NH2 . HCl
原工艺将母液蒸发浓缩回收
+ (CH3CO)2O + CH3COONa
例1、非甾体消炎镇痛药布洛芬(Ibuprofen，6-1)的合成曾采 用Darzens合成路线，从原料异丁苯(6-2)到成品需如下六步 反应：
采用新发明的方法生产布洛芬，废物量可减少37%， BHC公司因此获得了1997年度美国“总统绿色化学挑战 奖”的变更合成路线奖。
(CH3CO)2O (6-2)
（二）废水处理的基本方法
废水处理技术按作用原理一般可分为物理法、化学法、 物理化学法和生物法。
物理法是利用物理作用将废水中呈悬浮状态的污染物分 离出来，在分离过程中不改变其化学性质，如沉降、气浮、 过滤、离心、蒸发、浓缩等。
化学法是利用化学反应原理来分离、回收废水中各种形 态的污染物，如中和、凝聚、氧化和还原等。
NHCOCH3 + HNO3
H2SO4
NHCOCH3 + H2O
NO2
(三) 改进操作方法
例 抗菌药诺氟沙星(Norfloxacin)合成中的对氯硝基苯 氟 化反应，原工艺采用二甲基亚砜(DMSO)作溶剂。
后改用高沸点的环丁砜作溶剂，反应液除去无机盐后， 可直接精馏获得对氟硝基苯，避免了废水的生成。
CH2CH(CH3)2 Raney Ni H2
COCH3
CH2CH(CH3)2 CO, Pd
(6-1)
H3C CH OH
例2、苯甲醛 是一种重要的中间体，传统的合成路线是 以甲苯 为原料通过亚苄基二氯 水解而得：
CH3 Cl2
光和热
CHCl2
H2O H+
CHO
间接电解氧化法制备苯甲醛 是一条绿色生产工艺：
第七章 制药工艺与环境保护
2020/4/16
第一节 概 述
一、环境保护的重要性 二、我国防治污染的方针政策 三、化学制药厂污染的特点和现状
1. 数量少、组分多、变动性大 2. 间歇排放 3. pH值不稳定 4. 化学需氧量（COD）高
第二节 “三废”的消除和减少
一、采用绿色生产工艺
(一) 设计或重新设计少污染或无污染的生产工艺
1、水质指标： BOD、COD、pH、悬浮物、有害物质含量等。
生化需氧量（BOD）—是指在一定条件下微生物分解水中有 机物时所需的氧量。
常用BOD5,即5日生化需氧量，表示在20 ℃下培养5日，1L水 中溶解氧的减少量。单位 mg/L。
化学需氧量（COD）—是指在一定条件下用强氧化剂 （K2Cr2O7 或 KMnO4)使污染物氧化所消耗的氧量。
COD与BOD之差，表示未能被微生物降解的污染物含量。
2、清污分流 清污分流是指将清水（间接冷却水、雨水、生活用水 等）、污水（包括药物生产过程中排出的各种废水）分别 经过各自的管道进行排泄或储留，以利于清水的套用和污 水的处理。
3、废水处理的级数
一级处理—主要是预处理，用机械方法或简单化学方法使 废水中悬浮物、泥沙、油类或胶态物质沉淀下来，以及调 整废水的酸碱度。
的影响程度，将污染物分为2类。 a. 第一类污染物 指能在环境或生物体内积累，对人体健康产生长远不良
影响的污染物。《国家污水综合排放标准》中规定的此类 污染物有13种，即总汞、烷基汞、总镉、总铬、六价铬、 总砷、总铅、总镍、苯并()芘、总铍、总银、总 放射性 和总ß放射性。
b. 第二类污染物 指其长远影响小于第一类的污染物。在《国家污水综合 排放标准》中规定的有pH值、化学需氧量、生化需氧量、 色度、悬浮物、石油类、挥发性酚类、氰化物、硫化物、 氟化物、硝基苯类、苯胺类等共20项。
电解氧化反应
Mn2+
Mn3+ + e
CH3 + 4 Mn3+ + H2O
CHO + 4 Mn2+ + 4 H+
(二) 优化工艺条件
例 乙酰苯胺 的硝化反应：原工艺要求将乙酰苯胺 溶于 硫酸中，再加混酸进行硝化反应。后经研究发现，乙酰苯 胺硫酸溶液中的硫酸浓度已足够高，混酸中的硫酸可以省 去。这样不但节省了大量的硫酸，而且大大减轻了污染物 的处理负担。
NO2 + KF
Cl
DMSO
NO2
环丁砜
F NO2
F
(四) 采用新技术
例 在药物中间体4-氨基吡啶的合成中，原工艺采用铁粉 还原 硝基氧化吡啶制备 4-氨基吡啶。
现采用催化加氢还原技术，既简化了工艺操作，又消 除了环境污染。
NO2
N
O
Fe, CH3COOH H2, Raney Ni, CH3CH2OH
从某种意义上讲，化学制药过程中产生的废弃物也是一种 “资源”。
例如，氯霉素生产中的副产物邻硝基乙苯，是重要的污染物之一，将其制成 杀草胺(Shacaoan)，就是一种优良的除草剂。
C2H5 NO2 还原
C2H5
Br
NH2 (1) CH3CHCH3
(2) NaOH
又如，叶酸(Folic acid)合成中的丙酮氯化反应：
二级处理—主要指生化处理法，适用于处理各种有机污染 的废水。经生化法处理后，废水中可被微生物分解的有机 物一般可去除90%左右，固体悬浮物可去除90%-95%。 二级处理能大大改善水质，处理后的污水一般能达到排放 的要求。
三级处理—又称深度处理，只在有特殊要求时才使用。
4、废水的污染控制指标 在《国家污水综合排放标准》中，按污染物对人体健康
H2O
NO2
COCH2NHCOCH3
+ 2CH3COOH + NaCl
氯霉素合成中的乙酰化反应
NO2
பைடு நூலகம்
将反应母液循环套用，可显著地减少环境污染。
其它的如催化剂、活性炭等经过处理后也可考虑反复使用。
化学制药工业中冷却水的用量占总用水量的比例一般很大， 必须考虑水的循环使用，尽可能实现水的闭路循环。
三、综合利用
O CH3 C CH3 + Cl2
O Cl CH3 C C Cl + HCl
Cl
反应过程中放出大量的氯化氢废气，直接排放将对环境造成严重污染。经 依次用水和液碱吸收后，既消除了氯化氢气体造成的污染，又可回收得到一定
浓度的盐酸。
第三节 药厂“三废”的无害化处理
一、废水的处理
(一)、废水处理的基本概念
NH2
N
NH2
N
苯乙酸是合成药物的重要中间体。目前工业上仍以苯乙 腈水解来制备，而苯乙腈又是由苄氯和氢氰酸反应来合成 的。现在通过苄氯羰化合成苯乙酸已经获得成功：
CH2Cl + CO
H2O OH -
CH2COOH
二、循环使用与无害化工艺
COCH2NH2 . HCl
原工艺将母液蒸发浓缩回收
+ (CH3CO)2O + CH3COONa
例1、非甾体消炎镇痛药布洛芬(Ibuprofen，6-1)的合成曾采 用Darzens合成路线，从原料异丁苯(6-2)到成品需如下六步 反应：
采用新发明的方法生产布洛芬，废物量可减少37%， BHC公司因此获得了1997年度美国“总统绿色化学挑战 奖”的变更合成路线奖。
(CH3CO)2O (6-2)
（二）废水处理的基本方法
废水处理技术按作用原理一般可分为物理法、化学法、 物理化学法和生物法。
物理法是利用物理作用将废水中呈悬浮状态的污染物分 离出来，在分离过程中不改变其化学性质，如沉降、气浮、 过滤、离心、蒸发、浓缩等。
化学法是利用化学反应原理来分离、回收废水中各种形 态的污染物，如中和、凝聚、氧化和还原等。
NHCOCH3 + HNO3
H2SO4
NHCOCH3 + H2O
NO2
(三) 改进操作方法
例 抗菌药诺氟沙星(Norfloxacin)合成中的对氯硝基苯 氟 化反应，原工艺采用二甲基亚砜(DMSO)作溶剂。
后改用高沸点的环丁砜作溶剂，反应液除去无机盐后， 可直接精馏获得对氟硝基苯，避免了废水的生成。