制药工艺学要点Word格式文档下载.docx
- 文档编号:8226122
- 上传时间:2023-05-10
- 格式:DOCX
- 页数:15
- 大小:30.50KB
制药工艺学要点Word格式文档下载.docx
《制药工艺学要点Word格式文档下载.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《制药工艺学要点Word格式文档下载.docx(15页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
GMP(GoodManufacturingPractice):
药品生产质量管理规范——生产
GLP(GoodLaboratoryPractice):
实验室试验规范——研究
GCP(GoodClinicalPractice):
临床试用规范——临床
GSP(GoodSupplyPractice):
医药商品质量管理规范——流通
GAP(GoodAgriculturalPractice):
中药材种植管理规范
6、药物传递系统(DDS)分类
缓释给药系统、控释给药系统、靶向药物传递系统、透皮给药系统、粘膜给药系统、植入给药系统。
第二章药物工艺路线的设计和选择
1、药物工艺路线设计的主要方法
类型反应法、分子对称法、追溯求源法、模拟类推法、光学异构体拆分法。
2、类型反应法、分子对称法、追溯求源法、模拟类推法
(1)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的合成设计。
主要包括各类有机化合物的通用合成方法,功能基的形成、转换,保护的合成反应单元。
对于有明显类型结构特点以及功能基特点的化合物,可采用此种方法进行设计。
例如:
克霉唑、塞利洛尔、布洛芬。
(2)分子对称法:
有许多具有分子对称性的药物可用分子中相同两个部分进行合成。
已烯雌酚、已烷雌酚、肌安松、克风敏。
(3)追溯求源法(倒推法):
从药物分子的化学结构出发,将其化学合成过程一步一步地逆向推导进行追溯寻源的方法。
首先从药物合成的最后一个结合点考虑它的前驱物质是什么和用什么反应得到,如此继续追溯求源直到最后是可能的化工原料、中间体和其它易得的天然化合物为止。
药物分子中具有C-N,C-S,C-O等碳杂键的部位,是该分子的拆键部位,即其合成时的连接部位。
益康唑、氨甲环酸、姜黄素。
(4)模拟类推法:
对化学结构复杂的药物即合成路线不明显的各种化学结构只好猜测,通过文献调研,改进他人尚不完善的概念来进行药物工艺路线设计。
可模拟类似化合物的合成方法,也称文献归纳法。
杜鹃素和紫花杜鹃素、黄连素、诺氟沙星。
3、全合成、半合成
(1)全合成:
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;
(2)半合成:
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。
4、衡量生产技术高低的尺度
具有工业生产价值的合成途径称为工艺路线,药物生产工艺路线是药物生产技术的基础和依据,其技术先进性和经济合理性是衡量生产技术高低的尺度。
5、进行药物的化学结构整体及部位剖析的要点
在设计药物的合成路线时,首先应从剖析药物的化学结构入手,然后根据其结构特点,采取相应的设计方法:
(1)分清主环与侧链,基本骨架与功能基团;
(2)研究分子中各部分的结合情况,找出易拆键部位;
(3)考虑基本骨架的组合方式,形成方法;
(4)功能基的引入、变换、消除与保护;
(5)手性药物需考虑构型要求和不对称合成等问题。
6、外消旋体的一般性质
外消旋体是由等量的对映体分子组成。
在晶态的情况下,对映体分子之间的晶间力的相互作用有明显的差异。
外消旋混合物是(+)-型晶体和(-)-型晶体的混合物。
当各个对映体的分子在晶体中对其相同种类的分子具有较大的亲和力时,那么只要有一个(+)-分子进行结晶,则将只有(+)-分子在上面增长。
(-)-分子的情况相似。
当一个对映体的分子对其相反的对映体的分子比对其相同种类分子具有较大的亲和力时,相反的对映体即将在晶体的晶胞中配对,而形成在计量学意义上的真正的化合物。
在某些情况下,当一个外消旋体的相同构型的分子之间和相反构型分子之间的亲和力相差很小时,则此外消旋体所形成的固体,其分子的排列是混乱的。
于是得到的是外消旋固体溶液。
外消旋固体溶液与两个对映体在许多方面的性质都是相同的。
7、手性药物拆分的重要性
手性药物的立体构型往往是专一性的,若构型不符合要求,活性便显著减弱甚至失效,一般有四种情况:
(1)异构体具有相同的活性,但是活性程度有差异;
(2)异构体各有不同的生物活性,这种情况也比较少见;
(3)一个异构体有效,另一个异构体无效,这种情况最常见;
(4)其中一个异构体有效,另一个异构体可致不良反应。
因此,在设计这类药物的工艺路线时,必须同时考虑立体化学控制和拆分问题,减少和防止不需要的异构体的生成,降低原料消耗,提高所需异构体收率,还可将拆分出来的异构体反复利用,制成其他有用物质,达到工艺简便、经济合理的目的。
手性药物通过拆分除去无效的旋光体后,可提高药物治疗功效,降低毒性和副作用。
方法:
播种结晶法、形成非对称异构体结晶拆分法、微生物或酶作用下的不对称分解法、色谱分离法。
8、不对称合成的定义
不对称合成:
手征性分子或前手征性分子在形成新的手征性中心的反应过程中,占优势地生成某一立体构型产物,而其非对映异构体的生成量却很少。
可利用手性试剂、手性催化剂、微生物、等来进行不对称合成。
第三章药物工艺路线的评价与选择
1、药物合成工艺路线的装配方式
(1)直线方式:
一个由A、B、C、……J等单元组成的产物,从A单元开始,然后加上B,在所得的产物A-B上再加上C,如此下去,直到完成。
对于反应步骤多的直线方式,起始原料要求量大,最终产品得量少,产物越发珍贵。
(2)汇聚方式:
先以直线方式分别构成A-B-C、D-E-F、G-H-I-J等各个单元,然后汇聚组装成所需产品。
收率高,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。
2、理想的药物工艺路线
(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,并有足够数量的供应;
(3)中间体容易以较纯形式分离出来,质量合乎要求的标准,最好是多步反应连续操作;
(4)可在易于控制的条件下进行制备,如安全、无毒;
(5)设备条件要求不苛刻;
(6)“三废”少且易于治理;
(7)操作简便,经分离、纯化易达到药用标准;
(8)收率最佳、成本最低、经济效益最好。
3、one-potreaction(一勺烩)
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,在同一个反应罐中进行,习称“一勺烩”。
如:
琥乙红霉素、吡罗昔康、5-氟尿嘧啶、炎痛喜康等。
4、相转移催化反应、常用的相转移催化剂,影响相转移催化的因素
相转移催化反应:
在水-有机相两相反应中加入相转移催化剂,使一种反应物由一相转移到另一相参加反应,促使一个可溶于有机溶剂的底物和一个不溶于此溶剂的离子型试剂两者之间发生反应。
常用的相转移催化剂:
鎓盐类、冠醚类、非环多醚类、叔胺类。
影响相转移催化的因素:
催化剂、搅拌速度、溶剂和水含量等。
5、相转移催化反应历程
分为两个阶段:
一是有机相中的反应,二是继续转移负离子到有机相。
鎓盐类相转移催化反应历程:
鎓盐在两相反应中的作用,是使水相中的负离子(Y-)与鎓盐正离子(Q+)结合生成离子对[Q+Y-],并有水相转移到有机相。
在有机相中极迅速地与卤代烃作用生成RY和[Q+X-],新形成的[Q+X-]回到水相,再与负离子Y-结合成离子对后转到有机相。
第四章药物工艺研究与优化
1、影响药物合成反应的7个因素
(1)反应物浓度与配料比、
(2)溶剂、(3)催化、(4)传热、(5)反应时间及反应终点的监控、(6)纯化技术、(7)中间体的质量控制方法。
2、研究反应条件的影响因素的方法
单因素平行实验优选法、多因素正交设计优选法和均匀设计优选法。
3、常用溶剂的极性大小
乙酸>
吡啶>
水>
甲酰胺>
乙腈>
甲醇>
乙醇>
丙醇>
丙酮>
四氢呋喃>
甲乙酮>
正丁醇>
乙酸乙酯>
乙醚>
异丙醚>
氯仿>
二氯甲烷>
溴乙烷>
苯>
氯丙烷>
甲苯>
二硫化碳>
三氯乙烯>
四氯化碳>
环己烷>
正己烷>
石油醚
4、溶剂对化学反应的影响
(1)溶剂对反应速度的影响:
在自由基反应中,溶剂对反应并无显著影响;
在离子型反应中,溶剂对反应影响很大。
极性溶剂可以促进离子反应,溶剂的改变能够相应地改变均相化学反应的速率和级数。
(2)溶剂对反应方向的影响:
有时可施加决定性影响。
(3)溶剂对产品构型的影响:
由于溶剂极性不同,有时反应产物中顺反异构体的比例不同。
当反应在非极性溶剂中进行时,有利于反式异构体的生成;
在极性溶剂中进行时则有利于顺式异构体的生成。
(4)溶剂极性对互变异构体平衡的影响:
溶剂极性的不同影响了化合物酮型-烯醇型互变异构体系中两种型式的含量,因而也影响产物收率等。
(5)重结晶溶剂的选择:
在选择精制溶剂时,应通盘考虑溶解度、溶解杂质的能力、脱色力、安全、供应情况和价格、溶剂回收的难易和回收费用等因素。
5、溶剂化作用,及其对反应的影响
溶剂化作用:
每一个溶解的分子或离子,被一层溶剂分子疏密程度不同地包围着。
溶质离子对溶剂分子施加特别强的力,溶剂层的形成是溶质离子和溶剂分子间作用力的结果。
极性溶剂可以促进离子反应,离子或极性分子处于极性溶剂中能发生溶剂化作用,放出热量而降低位能。
如果反应过渡状态(活化络合物)更容易发生溶剂化,则位能下降,反应活化能降低,反应加速,溶剂的极性越大,对反应越有利;
如果反应物更容易发生溶剂化,则反应物的位能降低,活化能增高,反应速度降低。
6、催化剂的定义及其作用形式
某一种物质在化学反应系统中能改变化学反应速度,而本身在化学反应前后化学性质没有变化,这种物质称之为催化剂。
可分为正催化、负催化和自动催化。
催化剂能降低反应活化能,改变反应途径,加快反应速度,缩短反应时间;
催化剂具有特殊的选择性,可提高反应的选择性,降低副反应速度,减少副产物。
7、影响催化剂活性的因素
(1)温度:
温度对催化剂活性影响很大,温度太低时,催化剂的活性小,反应速度很慢,随着温度上升,反应速度逐渐增大,但达到最大反应速度后,又开始降低。
绝大多数催化剂都有活性温度范围。
(2)助催化剂(或促进剂):
在制备催化剂时,往往加入少量物质(<
10%),这种物质对反应的活性很小,但却能显著提高催化剂活性、稳定性或选择性。
(3)载体(担体):
常把催化剂负载在某种惰性物质上,这种物质称为载体。
常用的载体活性碳、硅藻土等。
使用载体可以使催化剂分散,从而使有效面积增大,既可以提高其活性,又可以节约其用量。
同时还可以增加催化剂的机械强度,防止其活性组分在高温下发生熔结现象,影响催化剂的使用寿命。
(4)毒化剂:
对于催化剂的活性有抑制作用的物质,叫做毒化剂或催化抑制剂。
有些催化剂对毒物非常敏感,微量的毒化剂即可以使催化剂的活性减少甚至消失。
8、基元反应、非基元反应
基元反应:
反应物分子在碰撞中一步直接转化为生成物分子的反应;
非基元反应:
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。
9、重结晶溶剂的选择策略
理想的精制用溶剂应是,室温下中间体、成品仅微溶,而在该溶剂的沸点附近有较高的溶解度。
该溶剂在室温或加热过程中对杂质的溶解度一定要高于中间体或成品,而且这种溶解度差异越大越好。
选用低沸点易挥发的溶剂,不能选用沸点比待结晶的物质熔点还高的溶剂。
重结晶溶剂的选择还必须与产品的晶型结合。
对多晶型药物重结晶溶剂的选择必须结合药理药效及制剂生产实际,通过实验研究加以确定。
10、“相似相溶”规律
溶质的极性大,就需要极性大的溶剂才能使它溶解;
溶质的极性小,则需要用低极性或非极性溶剂才能使之溶解。
第五章化学制药工艺的放大
1、制药工艺放大的基本方法
(1)逐级经验放大法:
主要凭借经验通过逐级放大(试验装置、中间装置、中型装置、大型装置)来摸索反应器的特征。
在合成药物的工艺研究中,中试放大主要采用经验放大法,也是化工研究中的主要方法。
(2)相似放大法:
主要应用相似理论进行放大,使用于物理过程,有一定局限性,非线性。
(3)数学模拟放大法:
应用计算机技术的放大法,它是今后发展的主要方向(数字工厂)。
2、物料衡算及其基准
物料衡算:
研究某一个体系内进、出物料及组成的变化,即物料平衡。
所谓体系就是物料衡算的范围,可以是一个设备或多个设备,可以是一个单元操作或整个化工过程。
理论基础:
质量守恒定律,进入体系的物料量-流出体系的物料量=体系中的转化量
物料衡算的基准:
①以每批操作为基础,适用于间歇操作设备、标准或定型设备的物料衡算,化学制药产品的生产间歇操作居多;
②以单位时间为基准,适用于连续操作设备的物料衡算;
③以每千克产品为基准,以确定原辅材料的消耗定额。
3、放大实验中的常见问题
(1)原辅材料规格:
应将某些工业规格的原辅材料所含杂质与试剂的相应指标进行对比,并通过对比实验对反应收率和产品质量的影响,制定合理的原辅材料的规格标准,规定主要杂质的允许限度;
(2)设备材质和腐蚀试验:
工业生产中,玻璃易碎、传热性差,不利于提高产率,广泛采用金属和非金属材料,有时某种材质对反应影响极大。
必要时可在玻璃仪器中加入未来需要使用的材料,试验其对反应进程或产品质量的影响;
还可将设备材料放入腐蚀性介质中进行接触实验;
(3)反应条件限度试验:
生产中,人员、设备、物料变化等均会影响到反应,而在实验室中不可能发生,有时需要刻意安排破坏性实验,以便全面掌握反应规律,为确保安全和正常生产提供数据;
(4)原辅材料、中间体及新产品质量的分析方法研究:
在制药工艺研究中,许多原辅材料特别是中间体和新产品,均无现成的分析方法,必须开展分析方法研究,以便制定出准确可靠而又简便易行的检验方法;
(5)反应后处理方法的研究:
反应后处理指从化学反应结束直到取得本步反应产物的整个过程,包括从混合物中分离得到目的物、母液处理等,后处理化学反应较少,多为化工单元操作。
第六章化学制药厂三废的防治
1、化学需氧量、生化需氧量
生化需氧量(BOD):
在一定条件下微生物氧化分解水中有机物时所需的溶解氧的量,单位mg/L。
反映了水中可被微生物分解的有机物总量,其值越高,表示水体被污染程度越高。
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):
在一定条件下用强氧化剂(我国为重铬酸钾)氧化废水中的有机物所需的氧的量,单位mg/L。
COD与BOD之差,表示未能被微生物降解的污染物含量。
2、活性污泥性能指标
(1)污泥浓度:
1L混合液中所含的悬浮固体或挥发性悬浮固体的量,单位g/L或mg/L。
(2)污泥沉降比(SV):
一定量的曝气混合液静置半小时后,沉降污泥与原混合液的体积百分比。
(3)污泥容积指数(SVI):
一定量的曝气混合液静置半小时后,1g干污泥所占有的沉淀污泥的体积,单位mL/g。
(4)BOD负荷:
让供给微生物的食料与微生物的数量保持一个适当的比值。
3、废水的生物处理
(1)生物处理基本原理:
好氧生物处理是在有氧情况下,利用好氧微生物的作用将废水中的有机物分解为CO2和H2O,并释放出能量的代谢过程;
厌氧生物处理是在无氧条件下,主要依靠水解产酸细菌、产氢产乙酸细菌和产甲烷细菌这三大类细菌联合作用来完成。
(2)废水生物处理中影响微生物生长的环境因素:
温度、pH值、营养物质、有害物质、溶解氧、有机物浓度。
(3)好氧生物处理法:
①活性污泥法(曝气法):
利用含有大量需氧性微生物的活性污泥,在强力通气条件下使污水净化的生物化学法。
常用曝气法:
普通曝气法、逐步曝气法、完全混合曝气法、纯氧曝气法、深井曝气法。
②生物膜法:
生物膜是通过附着而固定于特定载体上的结构复杂的微生物共生体。
分为:
生物滤池法、生物转盘法、流化床生物膜法、生物接触氧化法。
(4)厌氧生物处理法:
利用厌氧性微生物,在缺氧条件下分解污水中有机物的方法。
具有能耗低、有机物负荷高、剩余污泥产量少且易于处理等优点,而且可以获得大量沼气。
设备分为:
厌氧消化池、厌氧接触法、上流式厌氧污泥床。
厌氧生物处理法的主要影响因素:
温度、PH值、菌种、废水的组成、搅拌、污泥搭配
4、防止“三废”的主要措施
(1)采用新工艺:
使污染物从源头上被消除,不走先污染后治理的路。
①设计新的生产工艺:
更换原辅材料、简化合成步骤;
②改进操作方法;
③优化工艺条件;
④采用新技术;
⑤调整化学反应的先后次序。
(2)循环套用:
反应母液的循环套用或经过适当处理后套用。
(3)综合利用与资源化:
将产生的“三废”变成能够利用的资源,减少治污成本,提高企业经济效益。
(4)改进生产设备并加强设备管理:
采用能实现连续化生产的设备代替人工操作的间歇式设备,避免“跑、冒、滴、漏”现象。
5、废水的处理级数
一级处理:
主要是预处理,用物理方法或简单化学方法除去废水中的漂浮物、泥沙、油类或胶态物质,以及调整废水的pH值等;
二级处理:
主要指生物处理,适用于处理各种有机污染的废水。
生化法包括好氧法和厌氧法。
经生物法处理后,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,只是有特殊要求时才使用。
包括过滤、活性炭吸附、臭氧氧化、离子交换、电渗析等。
第七章典型药物生产工艺原理
国内奥美拉唑合成的相关工艺(略)
第八章前处理工艺
1、中药净制定义和作用
净制是中药炮制的第一道工序,是将原药材加工成净药材的处理过程。
主要解决药物纯净度问题,如选取特定的药用部位,除去非药用部分和其他杂质。
中药净制的作用:
(1)使药材达到一定净度标准,保证用药剂量的准确;
(2)便于进行切制和炮制。
2、药用部位
药用部位:
植物体中有效成分含量较高、药用效果较强的某一完整或其中一部分植物器官。
如根、茎、果实、果皮、种子、心、肉等
第九章提取工艺
1、中药有效成分的相关提取原理
一般将中药材药用有用成分与无效部分的分离称为中药材的提取。
作为中药材的有效成分,大多数都存在细胞的原生质中,在中药有效成分的提取过程中,一个关键的问题是如何将有效成分从细胞壁一侧的原生质中转移到另一侧的提取溶剂之中。
其提取原理分浸润、溶解、扩散3个过程。
2、提取分离的过程
浸润:
溶媒与植物表面接触时,受到毛细管力和细胞吸水力的影响,进入细胞内。
毛细管力越大,溶媒进入细胞的速度越快。
利用表面张力较大的溶媒提取,效果较好。
在某些情况下,可在溶媒中加入表面活性剂。
细胞的吸水力是溶媒进入细胞内的又一动力,干燥的植物原料,其吸收提取溶媒的速度最快。
溶解:
植物细胞内的各种化学成分以吸附状态存在于细胞内。
当溶媒对某些化学成分有更大的吸附力时,才能使之转入溶媒中,被提取出来。
扩散:
由于渗透压的作用,细胞内高浓度的溶液不断向细胞外扩散,而细胞外低浓度的溶液或溶媒,不断向细胞内部渗透,直至内外溶液的浓度趋于平衡为止。
菲克定律:
扩散物质的量与扩散系数、扩散面积、浓度及扩散时间成正比,而与植物层的厚度成反比。
被提取物质的理化性质、粉碎度、干燥度、温度、时间、溶液的浓度差以及溶媒等,都可能影响提取过程的速度及提取量。
3、溶剂浸出法
用一种适当的溶剂(一般为水或乙醇)从固体状中药中把可溶性的有效成分溶解出来。
通常亲脂性的中药成分易溶于亲脂性溶剂,难溶于亲水性溶剂;
反之,亲水性成分则易溶于亲水性溶剂。
水浸出法:
主要是传统的煎煮法;
溶媒浸出法:
指用乙醇或稀乙醇等进行浸提的方法,主要有浸渍法(分为传统浸渍法、《中国药典》法)和渗漉法。
4、渗漉法
渗漉法是往药材粗粉中连续不断添加浸取溶剂使其渗过药粉,下端出口连续流出浸出液的一种浸取方法。
所用的设备一般为圆柱形或圆锥形,水为溶剂多用圆锥形,而有机溶剂可选用圆柱形。
此外还有重渗漉法、加压渗漉法、逆流渗漉法。
5、水提醇沉法、醇提水沉法
(1)水提醇沉法:
以水浸出法提取中药有效成分,再以乙醇沉淀去除杂质的方法。
基本原理是利用中药中的大多数成分易溶于水和醇的特点,用水提出,并将提取液浓缩,加入适当的乙醇和稀乙醇反复数次沉降,除去其不溶解的物质,最后得到澄清的液体,可除去大部分蛋白质、精化淀粉、黏液质、油脂、脂溶性色素、树脂等杂质。
(2)醇提水沉法:
基本原理和操作大致与水提醇沉法相同,不同之处是先用乙醇提可减少黏液质、淀粉、蛋白质等杂质的浸出,故对这类杂质较多的药材较为适宜。
6、水蒸气蒸馏法的原理
只适用于具有挥发性的、能随水蒸气馏出而不被破坏、与水不发生反应且难溶或不溶于水的成分的提取。
将蒸汽直接通入,使被分离的物质在远低于其正常沸点的温度下沸腾,生成的蒸汽和水蒸气一同逸出,经过冷凝后一般分成水、油两层,可用澄清或离心分离法将水除去而得到产品。
第十章分离纯化工艺
1、吸附过程原理及其分类
(一)吸附是一种表面现象,吸附过程是指多孔固体吸附剂与流动相接触,流动相中一种或多种溶质向固体颗粒表面选择性传递,被吸附和积累于吸附剂微孔表面的过程。
相应的逆向操作称解吸过程。
被吸附的流体称为吸附质,多孔固体颗粒称为吸附剂。
(二)吸附机理:
吸附质在吸附剂的多孔表面被吸附过程分为4步:
(1)吸附质从气体主流通过分子扩散与对流扩散从吸附剂颗粒周围的气膜传递到吸附剂颗粒的外表面,称外部传递过程;
(2)吸附质通过
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 制药 工艺学 要点