化学合成药物工艺研究.pptx

研究反应物分子到产物分子的具体过程，深入 探讨反应条件要药物化学合成工艺过程中的具体 问题及相关理论
CHO
O
O
OCH3
O
+
O
NH2
OCH3
(2-83)
(2-84)
O Ni
O
O CHO
HN
CHO/HCO2H/HCl O
OCH3
OCH3
N CH
OCH3
OCH3
N+ . ClOCH3
(2-73)
OCH3
6. 化学反应条件和影响因素
（2）双分子反应
当相同或不同的两分子碰撞时相互作用而发生 的反应称双分子反应，即为二级反应
在溶液中进行的大多数有机化学反应属于这 种类型。如加成反应（羰基的加成、烯烃的 加成等），取代反应（饱和碳原子上的取代、 芳核上的取代、羰基a位的取代等）和消除 反应等。
（3）零级反应
若反应速率与反应物浓度无关，仅受 其它因素影响的反应为零级反应
6.1 反应物的浓度与配料比
6.1.1基本概念 基元反应 非基元反应
基元反应：凡反应物分子在碰撞中一步转化为生成物分子的 反应称为基元反应。
例：伯卤代烷的碱性水解
此反应是按双分子亲核取代历程（SN2）进行的，在化学动力学上为二级反应
H R C X + OH-
H
- R HO C X
HH
H HO C R + X-
化学合成药物工艺研究
1.概述
任何化学药物的生产，都离不开三个阶段：原料预处理、化学反应、产 品精制。
化学合成反应过程是化学药物生产过程
的核心
物理过程的原理和操作设备——《流体流动与传热》和《传质与分离技 术》
化学反应过程的原理和反应设备——《化学反应过程与设备》，属于化 学反应工程的范畴
2.研究目的
R3C OH + H+
6.1.2 化学反应过程
简单反应：由一个基元反应组成的化学反 应称为简单反应；
复杂反应：两个和两个以上基元反应构成 的化学反应则称为复杂反应
☆无论是简单反应还是复杂反应，一般都可 以应用质量作用定律来计算浓度和反应速 率的关系。
aA + bB + ......
gG + hH + ......
使化学工业生产中的反应过程最优化。
（1）设计最优化：由给定的生产任务，确定反应器的型式和适
宜的尺寸及其相应的操作条件 （2）操作最优化：在反应器投产运行之后，还必须根据各种因素和 条件的变化作相应的修正，以使它仍能处于最优的条件下操作
3.工艺过程中需要研究的问题
从实验室开发到工业生产存在放大效应。 在工业反应器中实际进行的过程不但包括有
（1）配料比：参与反应的各物料 之间物质量的比例称为配料比（也 称投料比）。通常物料量以摩尔为 单位，则称为物料的摩尔比。
（2）溶剂：溶剂主要作为化 学反应的介质，反应溶剂性 质和用量直接影响反应物的 浓度、溶剂化作用、加料次 序、反应温度和反应压力等。
（3）温度和压力：
化学反应需要光和热的传输和转换，在化 学合成药物工艺研究中要注意考察反应温 度和压力的变化，选择合适的搅拌器和搅 拌速度。
H
（2）非基元反应：
凡反应物分子要经过若干步，即若干个基元反应 才能转化为生成物的反应，称为非基元反应。
例：叔卤代烷的碱性水解速度仅依赖于叔卤 代烷的浓度，而与碱的浓度无关：
R3CX
+ R3C X
R3C+ + X-
R3C X
slow
R3C+ + X-
fast R3C+ + OH-
R3C OH
fast R3C+ + H2O
可逆反应的特点是正反应速率随时间逐渐 减小，逆反应速率随时间逐渐增大，直到 两个反应速率相等
合理地简化来源于对过程有深刻的、本质的理解。 要求：不失真；
能满足应用的要求； 能适应当前实验条件，以便进行模型鉴别和参数估值； 能适应现有计算机的能力。
数学模型方法的实质 将复杂的实际过程按等效性原则做出合理的简化，
使之易于数学描述。实验是基础，数学方法和计算 技术是成功的关键。
5.研究内容
； c.上述两者的结合。
4.研究工艺过程中的作用：
（1）反应器的合理选型 （2）反应器操作的优选条件 （3）反应器的工程放大
4. 基本研究方法
用数学模型来分析和研究化学反应过程与设备的工 程问题。数学模型就是用数学语言来表达过程各 种变量之间的关系。
数学模型方法的一般过程:
基本特征是过程的分解和过程的简化
某些光化学反应，表面催化反应，电解反应等。 它们的反应速率常数与反应物浓度无关，而分别与 光的强度、催化剂表面状态及通过的电量有关。
这是一类特殊的反应。
（4）可逆反应
k1 CH3COOH + C2H5OH k2 CH3COOC2H5 + H2O
正反应速率 = k1 [CA－x] [CB－x] 逆反应速率 = k2 x2
按质量作用定律，其瞬间反应速率为：
各浓度项的指数称为级数；所 有浓度项的指数的总和称为反应 级数。
（1）单分子反应
在反应过程中，若只有一分子参与反应， 则称为单分子反应
属于这一类反应的有：热分解反应（如烷烃的裂解），异构化反应（如顺反异构 化），分子内重排（如Beckman重排、联苯胺重排等）以及羰基化合物酮型和烯醇 型之间的互变异构等。
（6）后处理：
由于药物合成反应常伴随着副反应，因 此反完成后，需要从副产物和未反应的 原辅材应料及溶剂中分离出主产物；分 离方法基本上与实验室所用的方法类似， 如蒸馏、过滤、萃取、干燥等技术等。
（7）产品的纯化和检验：
。化学原料药生产的最后工序（精 制，干燥和包装）必须在符合《药 品生产质量管理规范》（GMP）规 定的条件下进行。
化学反应，还伴随有各种物理过程，如热量的传 递、物质的流动、混和和传递等，所有这些传递 过程使得反应器内产生温度分布和浓度分布，从 而影响反应的最终结果。
处理整个.化学反应的规律（反应动力学）；
b.传递过程的规律（质量、热量和动量的传递）
（4）催化剂：
现代化学工业中，80%以上的反应涉及催化 过程。化学合成药物的工艺路线中也常见 催化反应，如酸碱催化，金属催化，相转 移催化，生物酶催化等，来加速化学反应、 缩短生产周期、提高产品的纯度和收率。
（5）反应时间及其监控：
反应物在一定条件下通过化学反应 转变成产物，与化学反应时间有关。 有效地控制反应终点，力图以高收 率获得高纯度的产物。