1、第二章 藥物路線的設計和選擇一、名詞解釋1. 全合成制藥：是指由化學結構簡單的化工產品為起始原料經過一系列化學合成反應和物理處理過程制得的藥物。由化學全合成工藝生產的藥物稱為全合成藥物。2. 半合成制藥： 是指由具有一定基本結構的天然產物經化學結構改造和物理處理過程制得的藥物。這些天然產物可以是從天然原料中提取或通過生物合成途徑制備。3. 手性制藥：具有手性分子的藥物4. 藥物的工藝路線：具有工業生產價值的合成途徑，稱為藥物的工藝路線或技術路線。5. 倒推法或逆向合成分析（retrosynthesis analysis）：從藥物分子的化學結構出發，將其化學合成過程一步一步逆向推導進行尋源的思考

2、方法稱為追溯求源法，又稱倒推法、逆合成分析法。6. 類型反應法：是指利用常見的典型有機化學反應與合成方法進行藥物合成設計的思考方法。包括各類化學結構的有機合成物的通用合成法，功能基的形成、轉換、保護的合成反應單元等等。對于有明顯類型結構特點和功能基的化合物，常常采用此種方法進行設計。7Sandmeyer反應： 重氮鹽用氯化亞銅或溴化亞銅處理，得到氯代或溴代芳烴：8Mannich反應：含有a-活潑氫的醛、酮與甲醛及胺(伯胺、仲胺或氨)反應，結果一個a-活潑氫被胺甲基取代，此反應又稱為胺甲基化反應，所得產物稱為Mannich堿。9 “一勺燴”或“一鍋煮”：對于有些生產工藝路線長，工序繁雜，占用設備

3、多的藥物生產。若一個反應所用的溶劑和產生的副產物對下一步反應影響不大時，往往可以將幾步反應合并，在一個反應釜內完成，中間體無需純化而合成復雜分子，生產上習稱為“一勺燴”或“一鍋煮”。改革后的工藝可節約設備和勞動力，簡化了后處理。10. 分子對稱法：一些藥物或中間體的分子結構具對稱性，往往可采用一種主要原料經縮合偶聯法合成，這種方法稱為分子對稱法。二、填空1. 藥物生產工藝路線 ， 技術先進性 ， 經濟合理性， 2. 剖析藥物的化學結構 ， 化學結構3. “平頂型” 、 “尖頂型”4 前頭 ， 后邊 5 最后 6 “平頂型”7. CN、CS、CO8， 異丁基苯。9. 推測合理的排列順序, 著眼于

4、原輔材料、設備條件10. 已有方法, 化學結構、化學活性11. 簡單分子或已知結構, 模擬12. 利用率高、價廉易得13. “一勺燴” 或 “一鍋煮”14. 反應進程的控制方法、副反應產生的雜質及其對后處理的影響，以及前后各步反應對溶質、pH、副產物等的影響后15. 相轉移催化技術三、單項選擇題1 B 2 C 3 A 4 C 5 D 6 A 7 A 8 B 9 B 10 C 11. A 12. B 13. A 14. C 15. B 四、簡答題1. 藥物工藝路線的設計要求有哪些？答： （1）合成途徑簡易；（2）原材料易得；（3）中間體易分離；（4）反應條件易控制；（5）設備條件不苛求；（6）“

5、三廢”易治理；（7）操作簡便，經分離、純化易達到藥用標準，最好是多步反應連續操作，實現自動化；（8）收率最佳、成本最低。2. 藥物的結構剖析原則有哪些？答： （1）藥物的化學結構剖析包括分清主要部分（主環）和次要部分（側鏈），基本骨架與官能團；（2）研究分子中各部分的結合情況，找出易拆鍵部位；（3）考慮基本骨架的組合方式，形成方法；（4）官能團的引入、轉換和消除，官能團的保護與去保護等；（5）若系手性藥物，還必須考慮手性中心的構建方法和整個工藝路線中的位置等問題。3藥物生產工藝路線的設計和選擇的一般程序：答：（1）必須先對類似的化合物進行國內外文獻資料的調查和研究工作。（2）優選一條或若干條技

6、術先進，操作條件切實可行，設備條件容易解決，原輔材料有可靠來源的技術路線。（3）寫出文獻總結和生產研究方案（包括多條技術路線的對比試驗）（4）確證其化學結構的數據和圖譜（紅外、紫外、核磁、質譜等）；（5）生產過程中可能產生或殘留的雜質、質量標準；（6）穩定性試驗數據；（7）“三廢”治理的試驗資料等等。4. 藥物工藝路線設計的意義是什么？藥物工藝路線設計的基本內容，主要是針對已經確定化學結構的藥物，研究如何應用制備藥物的理論和方法，設計出適合其生產的工藝路線。它的意義在于：有生物活性和醫療價值的天然藥物，由于它們在動植物體內含量甚微，不能滿足要求，在許多情況下需要進行人工合成或半合成。根據現代醫

7、藥科學理論找出具有臨床應用價值的藥物，必須及時申請專利和進行合成與工藝路線設計研究，以便新藥審批獲得新藥證書后，能夠盡快進入規模生產。引進的或正在生產的藥物，由于生產條件或原輔材料變換或改變藥品質量，都需要在工藝路線上改進與革新。因此，藥物的工藝路線的設計和選擇是非常重要的，它將直接關系到藥品的質量。5. 藥物工藝路線設計的主要方法有哪些？ 追溯求源法、類型反應法、分子對稱法、模擬類推法、文獻歸納法、6工藝路線的評價與選擇方法包括哪幾方面？7工藝路線的改造途徑有哪些？選用更好的反應原輔料和工藝條件；修改合成路線，縮短反應步驟；改進操作技術，提高反應收率；新反應、新技術的應用。8制藥工業過程按照

8、毒性大小溶劑分為幾類？選用原則是什么？根據有機溶劑對人體及環境可能造成的危害的程度，分為以下四種類型進行研究：（1）第一類溶劑及研究原則第一類溶劑是指人體致癌物、疑為人體致癌物或環境危害物的有機溶劑。因其具有不可接受的毒性或對環境造成公害，在原料藥、輔料以及制劑生產中應該避免使用。當根據文獻或其他相關資料確定合成路線，涉及到第一類溶劑的使用時，建議重新設計不使用第一類溶劑的合成路線，或者進行替代研究。由于有機溶劑的選用是合成工藝中比較重要的一點，建議替代研究在工藝研究初期即開始進行，這樣，有利于將由于溶劑替換對后續的結構確證、質量研究、穩定性考察的影響降至最低。但替代研究是一項比較復雜、耗時的

9、工作，有時候由于條件、時間等的限制，替代研究工作在臨床研究前可能無法充分進行。在嚴格控制殘留溶劑量的前提下，可使藥物進入臨床研究。在臨床研究期間、注冊標準試行期間、注冊標準轉正后，仍可進一步進行替代溶劑的研究工作。因為溶劑的改變可能導致產品物理化學性質以及質量的改變，因此如發生溶劑的替代，則需要進行溶劑改變前后的產品物理化學性質、質量的對比研究，必要時還需要進行結構對比確證，以說明產品的結構是否發生變化。如果工藝中不可避免的使用了第一類溶劑，則需要嚴格控制殘留量，無論任何步驟使用，均需進行殘留量檢測。（2）第二類溶劑及研究原則第二類溶劑是指有非遺傳毒性致癌（動物實驗）、或可能導致其他不可逆毒性

10、（如神經毒性或致畸性）、或可能具有其他嚴重的但可逆毒性的有機溶劑。此類溶劑具有一定的毒性，但和第一類溶劑相比毒性較小，建議限制使用，以防止對病人潛在的不良影響。考慮到第二類溶劑對人體的危害以及所使用的溶劑在終產品中殘留的可能性，建議對合成過程中所使用的全部第二類溶劑進行殘留量研究，以使藥物研發者全面掌握產品質量情況，為最終制定合理可行的質量標準提供數據支持。（3）第三類溶劑及研究原則第三類溶劑是GMP或其他質量要求限制使用，對人體低毒的溶劑。第三類溶劑屬于低毒性溶劑，對人體或環境的危害較小，人體可接受的粗略濃度限度為0.5%，因此建議可僅對在終產品精制過程中使用的第三類溶劑進行殘留量研究。（4

11、）尚無足夠毒性資料的溶劑及研究原則這類溶劑在藥物的生產過程中可能會使用，但目前尚無足夠的毒理學研究資料。建議藥物研發者根據生產工藝和溶劑的特點，必要時進行殘留量研究。隨著對這類溶劑毒理學等研究的逐步深入，將根據研究結果對其進行進一步的歸類。選用原則：一般應選擇毒性較低的試劑，盡量避免使用第一類溶劑、限制（控制）使用第二類溶劑。10. 選擇藥物合成工藝路線的一般原則有哪些？所選單元反應不要干擾結構中已有的取代基，使副反應盡可能少，收率盡量高；盡量采用匯聚型合成工藝，如果只能采用直線型工藝，盡量把收率高的反應步驟放在后面；原料應價廉、供應充足；反應條件盡量溫和，操作宜簡單；多步反應時最好能實現“一

12、鍋法”操作；盡量采用“平頂型”反應，使操作彈性增大；三廢應盡量少。五、合成題1. 試用逆向合成分析法設計一條益康唑（Econazole）的合成路線? 答： （1）逆合成分析（2） 合成路線：2. 試根據逆合成分析和類型反應等方法設計一條抗菌藥物克霉唑（Clotrimazole）的合成路線? 答： （1）逆合成分析 （2）類型反應 3試用分子對稱合成法，以哌啶、甲醛、丙酮為原料設計鷹爪豆堿的合成路線。答：4 以對硝基苯甲酸合成局麻藥鹽酸普魯卡因的合成路線答：5設計出以異丁基苯為原料，布洛芬的合成工藝路線。布洛芬6試畫出布洛芬的綠色合成工藝路線第三章 工藝路線的研究與優化一、名詞解釋1. 基元反應

13、：反應物分子在碰撞中一步直接轉化為生成物分子的反應。2. 非基元反應：反應物分子經過若干步，即若干個基元反應才能轉化為生成物的反應。3. 簡單反應：由一個基元反應組成的化學反應。4. 復雜反應：由兩個以上基元反應組成的化學反應。又可分為可逆反應、平行反應和連續反應。5. 質量作用定律: 當溫度不變時，反應速度與該瞬間反應物濃度的乘積成正比，并且每種反應濃度的指數等于反應式中各反應物的系數。6. 可逆反應：屬于復雜反應，兩個方向相反的反應同時進行，其特點為：正反應速度隨時間逐漸減小，逆反應速度隨時間逐漸增大，直到兩個反應速度相等，反應物和生成物濃度不再隨時間而發生變化。對于正向反應和逆向反應，質

14、量作用定律都適合。7. 平行反應（競爭性反應）: 平行反應又稱競爭性反應，屬于復雜反應。即一反應系統中同時進行幾種不同的化學反應。在生產上將需要的反應稱為主反應，其余的稱為副反應。8. 質子性溶劑：質子性溶劑含有易取代的氫原子，既可與含負離子的反應物發生氫鍵結合產生溶劑化作用，也可與負離子的孤電子對配位，或與中性分子中的氧原子(或氮原子)形成氫鍵，或由于偶極矩的相互作用而產生溶劑化作用。質子性溶劑有水、醇類、乙酸、硫酸、多聚磷酸、氫氟酸-氟化銻(HF-SbF3)、氟磺酸-三氟化銻(FSO3HSbF3)、三氟醋酸(CF3COOH)以及氨或胺類化合物等。9. 非質子性溶劑：非質子性溶劑不含易取代的

15、氫原子，主要靠偶極矩或范德華力的相互作用而產生溶劑化作用。非質子溶劑又分為非質子極性溶劑和非質子非極性溶劑（或惰性溶劑）。非質子性極性溶劑有醚類(乙醚、四氫呋喃、二氧六環等)、鹵素化合物(氯甲烷、氯仿、二氯甲烷、四氯化碳等)、酮類(丙酮、甲乙酮等)、含氮烴類 (硝基甲烷、硝基苯、吡啶、乙腈、喹啉)、亞砜類(二甲基亞砜)、酰胺類(甲酰胺、二甲酰胺、N-甲基吡咯酮、二甲基乙酰胺、六甲基磷酰胺等)。芳烴類(氯苯、苯、甲苯、二甲苯等)和脂肪烴類(正已烷、庚烷、環己烷和各種沸程的石油醚)一般又稱為惰性溶劑。10. 正交設計：正交設計是在全面試驗點中挑選出最有代表性的點做試驗，挑選的點在其范圍內具有“均勻

16、分散”和“整齊可比”的特點。正交設計就是利用已經造好了的表格正交表一一安排試驗并進行數據分析的一種方法。正交設計適用于影響因素較多，水平數較小的實驗設計。二、填空1 反應速度 、 反應方向 、 反應深度 、 產品構型 等。2. 質子 ， 非質子 ， 惰性 溶劑。3. 物理操作 ， 分離、提取、蒸餾、結晶、過濾、以及干燥 ，反應的性質 4 原料消失時 ， 原料斑點幾乎不變而末出現新的雜質斑點時 5 氣相色譜 、 液相色譜 、 化學或物理方法， 薄層色譜 （TLC） 6 4 ， Arrhenius定律， 有爆炸極限的化學反應 ， 酶或催化劑催化的反應 ， 反常型 7. 參考前人工作經驗, 試管,

17、“相似相溶”原理8. 質量作用定律9. 用移動化學平衡的方法, 價格便宜、易得反應物10 主反應， 副反應11. 反應物的配料比、反應時間，溫度、溶劑、催化劑12. 使反應操作控制較為容易、副反應較小、收率較高、設備利用率較高13. 溶劑14. 單元反應的反應機理15. 類推法16. 8817. 液相反應18. 漿式、框式或錨式、推進式 、渦輪式19 Tp = -E/Rln10-12 = E/229.7720 平分法 、 黃金分割法 、 分數法 21. 總在試驗范圍的中點處安排試驗22. x1a + 0.618(b-a)， x2=a + 0.382 (b-a)23“均勻分散” 和 “整齊可比”

18、24. Ln(tq), L, t, q, n 25. 試驗中相應因子(因素)作用的大小, 主要因素, 次要因素26. 最佳水平27. 正交表中因子的水平數, 應大于三、單項選擇題1. A 2. B 3. B 4. A 5. A 6. D 7. A 8. B 9. A 10. B 11. B 12. A. 13. B 14. D 15. B 16. C 17. B 18. C 19. D 20. D21 A 22. A 23. B 24. B (II) 25. C (III)四、簡答題1. 現代有機合成反應特點有哪些？答： （1）反應條件溫和，反應能在中性、常溫和常壓下進行；（2）高選擇性（立體

19、、對映體）；（3）需要少量催化劑（1%）；（4）無“三廢”或少“三廢” 等2. 反應溶劑的作用有哪些？答： （1）溶劑具有不活潑性，不能與反應物或生成物發生反應。（2）溶劑是一個稀釋劑，有利于傳熱和散熱，并使反應分子能夠分布均勻、增加分子間碰撞和接觸的機會，從而加速反應進程。（3）溶劑直接影響化學反應的反應速度、反應方向、反應深度、產品構型等。3. 用重結晶法分離提純藥物或中間體時，對溶劑的選擇有哪些要求？ 答：（1）溶劑必須是惰性的（2）溶劑的沸點不能高于被重結晶物質的熔點（3）被重結晶物質在該溶劑中的溶解度，在室溫時僅微溶，而在該溶劑的沸點時卻相當易溶，其溶解度曲線相當陡。可畫圖表示。（4

20、）雜質的溶解度或是很大（待重結晶物質析出時，雜質仍留在母液中）或是很小（待重結晶物質溶解在溶劑里，借過濾除去雜質）。（5）溶劑的揮發性。低沸點溶劑，可通過簡單的蒸餾回收，且析出結晶后，有機溶煤殘留很容易去除。（6）容易和重結晶物質分離。（7）重結晶溶劑的選擇還需要與產品的晶型相結合。4. 根據溫度與反應速度的關系，下列圖分別表示何類型的化學反應？答： （1）較常見的化學反應，符合Arrhenius定律（2）有爆炸極限的化學反應（3）酶或催化劑催化的反應（4）反常型。5. 反應終點的確定方法有哪些？TLC確定反應終點的原則是什么？答： （1）反應終點的控制，主要是控制主反應的完成；測定反應系統中

21、是否尚有未反應的原料(或試劑)存在；或其殘存量是否達到一定的限度。（2）在工藝研究中常用薄層色譜（TLC）或紙色譜、氣相色譜或液相色譜等來監測反應。一般也可用簡易快速的化學或物理方法，如測定其顯色、沉淀、酸堿度、相對密度、折光率等手段進行監測。（3）實驗室中常采用薄層色譜(TLC)跟蹤檢測，判斷原料點是否消失或原料點幾乎不再變化，除了產物和原料外是否有新的雜質斑點生成，這些信息可以決定是否終止反應。 原料點消失說明原料反應完全。 原料點幾乎不再變化，說明反應達到平衡。 有新的雜質斑點，說明有新的副反應發生或產物發生分解。在藥物合成研究中，常發現反應進行到一定程度后，微量原料很難反應完全，繼續延

22、長反應時間，則會出現新的雜質斑點的現象。試驗中一般在原料消失時或原料斑點幾乎不變而末出現新的雜質斑點時停止反應，進行后處理。6. 在進行工藝路線的優化過程中，如何確定反應的配料比？合適的配料比，既可以提高收率，降低成本，又可以減少后處理負擔。選擇合適配料比首先要分析要進行的化學反應的類型和可能存在的副反應，然后，根據不同的化學反應類型的特征進行考慮。一般可根據以下幾方面來進行綜合考慮。 (1)凡屬可逆反應，可采用增加反應物之一的濃度，通常是將價格較低或易得的原料的投料量較理論值多加520不等，個別甚至達二三倍以上，或從反應系統中不斷除去生成物之一以提高反應速度和增加產物的收率。 (2)當反應生

23、成物的產量取決于反應液中某一反應物的濃度時，則增加其配料比、最合適的配料比應符合收率較高和單耗較低的要求。 (3)若反應中有一反應物不穩定，則可增加其用量，以保證有足夠的量參與主反應。 (4)當參與主、副反應的反應物不盡相同時，可利用這差異，通過增加某一反應物的用量，增強主反應的競爭能力。 (5)為了防止連續反應(副反應)，有些反應的配料比宜小于理論量，使反應進行到一定程度停止。7在進行工藝路線的優化過程中，如何確定物料的加料次序？某些化學反應要求物料按一定的先后次序加入，否則會加劇副反應，降低收率；有些物料在加料時可一次投入，也有些則要分批慢慢加入。對一些熱效應較小、無特殊副反應的反應，加料

24、次序對收率的影響不大。在這種情況下，應從加料便利、攪拌要求或設備腐蝕等方面來考慮，采用比較適宜的加料次序。對一些熱效應較大同時也可能發生副反應的反應，加料次序則成為一個不容忽視的問題，因為它直接影響著收率的高低。所以必須針對引起副反應的原因而采取適當的控制方法，必須從使反應操作控制較為容易、副反應較小、收率較高、設備利用率較高等方面綜合考慮，來確定適宜的加料次序。8. 簡述正交試驗設計法的基本步驟？答： 正交設計就是利用已經造好了的表格正交表一一安排試驗并進行數據分析的一種方法。 正交表用Ln(tq) 表示。L表示正交設計，t表示水平數，q表示因子數，n表示試驗次數。因子數一般用A，B，C等表

25、示，水平數一般用1，2，3等表示。正交試驗設計法一般有以下五個步驟：(1)找出制表因子，確定水平數；(2)選取適合的正交表；(3)制定試驗方案；(4)進行試驗并記錄結果；(5)試驗結果的計算分析。9. 反應溶劑對化學反應的影響有哪些？反應速度、 反應方向、 反應深度、 產品構型 等。10. 影響藥物合成工藝的反應條件和影響因素有哪些？ 配料比與反應物濃度 、 溶劑 、 催化 、 能量的供給 、 反應時間及反應終點的監控 、 后處理 、 產品的純化和檢驗 。五、計算題根據反應活化能可以選擇較適宜的溫度，其基本關系式是：Tp = -E/Rln10-12 = E/229.771.Tp = -8150

26、0 /8.314ln10-12 = 354.70 K (81.55) 2Tp = -165000/8.314ln10-12 = 718 K (444.9) 因此，氯苯水解反應需在高壓下進行，一般水解反應在350 600下反應。3.Tp = -96000/8.314ln10-12 = 417.81 K (144.6) 4 表3-5 平分法試驗結果試驗號試驗點(a+b)/2試驗結果下次試驗范圍(a, b)%12.7水解，堿多了12.721.85結果良好，可加大堿量1.852.732.28結果仍良好停止5 表3-6 黃金分割法試驗結果試驗號加堿量/kg熬制時間/h游離松香 /%下次試驗范圍/kg19

27、+0.618(13-9)=11.55.520.129+0.382(13-9)=10.56.518.810.513 去掉(a, x2)310.5+0.618(13-10.5)=126皂化10.512去掉(x3, b)410.5+0.382(12-10.5)=11619停止6 （1）Kn、R的計算表3-11 正交試驗方案及結果試驗號溫度（）A時間（min）B堿量（%）C轉化率（%）180905312801206543801507384859065358512074968515054279090757890120562990150664K1414745-K2485557-K3614848-R2081

28、2-（2） 試驗結果分析 極差R的大小可用來衡量試驗中相應因子(因素)作用的大小。因子水平數完全一樣時，R大的因素為主要因素，R小的因素為次要因素。因此主要因素為A(溫度)。（3）最佳工藝條件的確定 K1、K2、K3中數據最大者對應的水平為最佳水平，即轉化率最高。因此最佳水平組合是A3B2C2，即最佳工藝條件為反應溫度90，反應時間120 min，用堿量6。第四章 催化反應一、名詞解釋1. 催化劑：某一種物質在化學反應系統中能改變化學反應速率，而其本身在反應前后化學性質并無變化，這種物質稱之為催化劑(catalyst)。2. 催化反應：有催化劑參與的反應稱為催化反應。當催化劑的作用是加快反應速

29、率時，稱為正催化作用；減慢反應速率時稱為負催化作用。在某些反應中，反應產物本身即具有加速反應的作用，稱為自動催化作用。3. 催化劑的活性：催化劑的活性又叫催化能力，是反映催化劑轉化反應物能力的大小。在工業上，常用單位時間內單位重量（或單位比表面積）的催化劑在指定條件下催化生成的產品量來表示（又叫催化劑的負荷）。4. 催化劑的選擇性：催化劑對復雜反應（平行或串聯反應）有選擇地發生催化作用的性能，稱為催化劑的選擇性。5. 助催化劑（或促進劑）：在催化劑的制備過程中或催化反應中往往加入少量物質(一般少于催化劑用量的10 )，雖然這種物質本身對反應的催化活性很小或無催化作用，卻能顯著提高催化劑的活性、

30、穩定性或選擇性，這種物質稱為助催化劑。助催化劑所起到的加速反應等作用稱為助催化作用。6. 催化劑中毒：在催化劑的制備或反應過程中，由于引入少量雜質，使催化劑的活性大大降低或完全喪失，并難以恢復到原有活性，這種現象稱催化劑中毒。7.阻化現象：在催化劑的制備或反應過程中，由于引入少量雜質，僅使其活性在某一方而受到抑制，但經過活化處理可以再生，這種現象稱為阻化。8. Rosenmund反應:被硫毒化后活性降低的鈀，可以還原酰鹵基使之停留在醛基形式的階段，即Rosenmund反應。9. Lindler 催化劑：將鈀附著在碳酸鈣（或硫酸鋇）上，加少量的醋酸鉛和喹啉使之部分中毒，所得的催化劑即為Lindl

31、er催化劑。可以使炔烴的氫化停留在烯烴階段，具有較好的選擇性還原能力。10. 相轉移催化劑：相轉移催化劑的作用是由一相轉移到另一相中進行反應。它實質上是促使一個可溶于有機溶劑的底物和一個不溶于此溶劑的離子型試劑兩者之間發生反應。常用的相轉移催化劑可分為鎓鹽類、冠醚類及非環多醚類等三大類。11. 酶（生物催化劑）：酶是生物體活細胞產生的具有特殊催化功能的一類蛋白質，也被稱為生物催化劑。12. 固定化酶：固定化酶又稱水不溶性酶，它是將水溶性的酶或含酶細胞固定在某種載體上，成為不溶于水但仍具有酶活性的酶衍生物。13. 自動催化作用：在某些反應中，反應產物本身即具有加速反應的作用，稱為自動催化作用。1

32、4：載體（擔體） 把催化劑負載于某種惰性物質之上，這種惰性物質稱為載體。常用的載體有石棉、活性炭、硅藻土、氧化鋁、硅酸等。使用載體可以使催化劑分散，增大有效面積，不僅可以提高催化劑活性、節約用量，同時還可以增加催化劑的機械強度防止活性組分在高溫下發生熔結而影響其使用壽命。二、填空1. 正催化 、 負催化 、 自動催化作用 2. 均相催化反應 和 非均相催化反應3. 活性 、 選擇性 、 穩定性 、 價格 4. 產率 、 轉化率 5. 毒化 、 選擇性催化作用 。6. 加氫催化劑 、 酸堿催化劑 、 相轉移催化劑 7. 鎓鹽類 、 冠醚類 、 非環多醚類 8. 催化效率高 、 專一性強 、 反應

33、條件溫和 、 酶的催化活性受到調節和控制 、 酶的化學本質是蛋白質 9. 吸附法 、 載體偶聯法 、 交聯法 、 包埋法 。10. 底物專一性 、 pH-活性曲線和最適pH 、 動力學常數 11. 12. 使用載體可以使催化劑分散，增大有效面積，不僅可以提高催化劑活性、節約用量，同時還可以增加催化劑的機械強度防止活性組分在高溫下發生熔結而影響其使用壽命。13. lgk=lgkH - pH14. lgk=lgkB+pH-14三、單項選擇題1. C 2. D 3. B 4. B 5. D 6. C 7. D8. A 9. C 10. A 11. D 12. A 13. B 14. A15. B 1

34、6. D 17. A 18. A 19. C 20. C 21. A四、簡答題1. 何為催化劑？表征催化劑的性能指標有哪些？作為工業催化劑的選擇原則是什么？答： 能顯著改變反應速率，而本身的質量及化學性質在反應前后保持不變的物質稱為催化劑(catalyst)。表征催化劑的性能指標主要有（1）催化劑的活性；（2）催化劑的選擇性；（3）穩定性；（4）價格 工業上選擇催化劑要從活性、選擇性、穩定性及價格幾個方面統籌考慮，并不是活性越高越好，一般是：選擇性穩定性活性價格2. 什么叫毒化劑和抑制劑？有何區別？答：在催化劑的制備或反應過程中，由于引入少量雜質，使催化劑的活性大大降低或完全喪失，并難以恢復到

35、原有活性，這種現象稱催化劑中毒。使催化劑中毒的物質稱毒化劑，有些催化劑對于毒物非常敏感，微量的毒化劑即可使催化劑活性減小甚至消失。在催化劑的制備或反應過程中，由于引入少量雜質，如果僅使其活性在某一方而受到抑制，但經過活化處理可以再生，這種現象稱為阻化。使催化劑阻化的物質稱為抑制劑，它使催化劑部分中毒，從而降低了催化活性。毒化劑和抑制劑之間并無嚴格的界限。毒化現象有時表現為催化劑的部分活性消失，因而呈現出選擇性催化作用。3. 何為相轉移催化劑，作為相轉移催化劑所需具備那幾個條件？ 答： 相轉移催化劑是使反應物由一相轉移到另一相中進行反應，它實質上是促使一個可溶于有機溶劑的底物和一個不溶于此溶劑的

36、離子型試劑兩者之間發生反應。相轉移催化應用于非極性溶劑中具有反應條件溫和、反應速度快、收率高、產品質量好等相轉移催化劑需具備的條件是：（1）相轉移催化劑必須具有正離子部分，以便同負離子結合形成活性有機離子對或能與反應物形成絡離子；（2）必須具有足夠多的碳原子數，才能保證形成活性有機離子對轉入有機相，但碳原子數目不能太多，否則，不能轉入無機相。碳原子數目一般為1220之間；（3）相轉移催化劑中的親油基的結構位阻應盡量小，一般為直鏈；（4）在反應條件下，化學性質應穩定且易回收。4. 相轉移催化反應有何優點？ 答： 相轉移催化反應與其他類型的反應相比，具有以下優點：（1）避免使用無水的或極性非質子溶

37、劑（2）縮短了反應時間，降低了反應溫度（3）使有些原來不能進行的反應，成為可能（4）改變了產品的比例和選擇性（5）處理簡單（6）環境條件好5什么叫酶？酶催化反應具有哪些優缺點？答： 酶是生物體活細胞產生的具有特殊催化功能的一類蛋白質，也被稱為生物催化劑(biological catalyst)。酶具有一般催化劑的特性，即在一定條件下僅能影響化學反應速率，而不改變化學反應的平衡點，并在反應前后數量和性質不發生變化。優點：酶催化反應一般是在常溫、常壓、中性pH范圍等條件下進行的，因此效率較高且節省能量；由于酶催化反應的專一性，因此無（或很少）副產物生成，有利于分離和提純；另外，利用酶的立體異構轉移

38、性，即只與某一種異構體或某一種構象底物發生作用，這是一般化學催化劑無法比擬的；與微生物發酵法相比，其反應物簡單反應最適條件易于確定；利用酶的專一性，可高效率分析天然物質和生物體成分，且不必對檢體進行分離處理。缺點：由于在較溫和的條件下進行反應，所以易發生雜菌污染；酶的價格較高，精制過程工作量大，有必要開發低成本的精制技術；僅限于一步或二步簡單的反應，與微生物發酵相比，在經濟上尚不理想；從目前看，只能作用于限定的化合物。當然隨著酶工程的不斷發展，其適用的底物范圍將不斷擴大；由于酶是蛋白質，所以其催化作用條件有一定限制，特別是當催化體系中含有抑制劑(或失活劑)時，將大大減弱酶的催化活力。另外，采用

39、固定化技術，雖然有助于增加酶的穩定性，但酶終究還會失活。當底物為高分子化合物時，固定化酶并非一定是優良的生物催化劑。6. 什么叫固定化酶？其特點有哪些？答： 固定化酶又稱水不溶性酶，它是將水溶性的酶或含酶細胞固定在某種載體上，成為不溶于水但仍具有酶活性的酶衍生物。其特點：（1）固定化酶一般都有較高的穩定性和較長的有效壽命，（2）酶固定化增加其耐熱性（3）固定化還可增加酶對變性劑、抑制劑的抵抗力，減輕蛋白酶的破壞作用，延長酶的操作和保存有效期。7. 影響催化劑活性的因素有哪些？（1）溫度 溫度對催化劑的活性影響很大，溫度太低時，催化劑的活性很小，反應速度很慢，隨著溫度升高，反應速度逐漸增大，但達

40、到最大速度后，又開始降低。絕大多數催化劑都有其活性溫度范圍、溫度過高，易使催化劑燒結而破壞其活性，最適宜的溫度要通過實驗來確定。 （2）助催化劑（或促進劑）在催化劑的制備過程中或催化反應中往往加入少量物質(一般少于催化劑用量的10 )，雖然這種物質本身對反應的催化活性很小或無催化作用，卻能顯著提高催化劑的活性、穩定性或選擇性。這種物質稱為助催化劑， （3）載體（擔體） 把催化劑負載于某種惰性物質之上，這種惰性物質稱為載體。常用的載體有石棉、活性炭、硅藻土、氧化鋁、硅酸等。使用載體可以使催化劑分散，增大有效面積，不僅可以提高催化劑活性、節約用量，同時還可以增加催化劑的機械強度防止活性組分在高溫下

41、發生熔結而影響其使用壽命。 （4）毒化劑和抑制劑 在催化劑的制備或反應過程中，由于引入少量雜質，使催化劑的活性大大降低或完全喪失，并難以恢復到原有活性，這種現象稱催化劑中毒。如僅使其活性在某一方而受到抑制，但經過活化處理可以再生，這種現象稱為阻化。使催化劑中毒的物質稱毒化劑，有些催化劑對于毒物非常敏感，微量的毒化劑即可使催化劑活性減小甚至消失。有些毒化是由反應物中含有的雜質如吡啶、硫、磷、砷、硫化氫、砷化氫（AsH3）、磷化氫及一些含氧化合物（如一氧化碳、二氧化碳、水等）造成的。有些毒化是由反應中生成物或分解物造成的。使催化劑阻化的物質稱為抑制劑，它使催化劑部分中毒，從而降低了催化活性。毒化劑

42、和抑制劑之間并無嚴格的界限。毒化現象有時表現為催化劑的部分活性消失，因而呈現出選擇性催化作用，第五章 中試放大和生產工藝規程一、名詞解釋1. 中試放大：中試放大是在實驗室小規模生產工藝路線的打通后，采用該工藝在模擬工業化生產的條件下所進行的工藝研究，以驗證放大生產后原工藝的可行性，保證研發和生產時工藝的一致性。 中試放大的目的是驗證、復審和完善實驗室工藝所研究確定的反應條件，及研究選定的工業化生產設備結構、材質、安裝和車間布置等，為正式生產提供數據，以及物質量和消耗等。2放大系數：在放大過程中，放大后的試驗（或生產）規模與放大前規模之比稱為放大系數。比較的基準可以是每小時投料量、每批投料量或年

43、產量等等。3. 放大效應：在未充分認識放大規律之前，由于過程規模變大造成指標不能重復的現象稱為“放大現象”。一般來說，放大效應多指放大后反應狀況惡化、轉化率下降、選擇性下降、造成收率下降或產品質量劣化的現象。4. 冷模試驗：使用水、空氣、砂等情性物料代替實際化學品在各種實物模型或工業裝置上進行的實驗稱為冷模試驗。5. 返混:具有不同停留時間（不同時刻進入反應器）物料的混合稱為返混。6. 物料衡算：工藝設計中，物料衡算是在工藝流程確定后進行的。目的是根據原料與產品之間的定量轉化關系，計算原料的消耗量，各種中間產品、產品和副產品的產量，生產過程中各階段的消耗量以及組成，進而為熱量衡算、其他工藝計算

44、及設備計算打基礎。 物料衡算是以質量守恒定律為基礎對物料平衡進行計算。物料平衡是指“在單位時間內進入系統(體系)的全部物料質量必定等于離開該系統的全部物料質量再加上損失掉的和積累起來的物科質量”。二、填空1. 實驗室研究 、 小量試制 、 中試放大 、 工業化生產 2. 原輔材料規格的過渡試驗 、 反應條件的極限實驗 、 設備材質和腐蝕試驗 3. 逐級經驗放大 、 相似模擬放大 、 數學模擬放大、 化學反應工程理論指導放大 4. 驗證、復審和完善5. 1）選擇較成熟的工藝路線  2）用工業級原料代替化學試劑、3）原料和溶劑的回收套用4）安全生產和環境衛生6. 3到5批7. 50100

45、 倍8. 2-10 kg9. 小試驗、中試放大和大型生產; 最佳工藝10. 物理, 化學反應11. 逐級經驗12. “空間混合”, “時間混合”13. 搪瓷玻璃, 不銹鋼14. 玻璃鋼, 鐵質, 鋁質15. 強氧化劑16. 收率= 轉化率 * 選擇性， Y=X 17. 質量守恒定律 三、單項選擇題1. A 2. D 3. B 4. C 5. A 6. B 7 C 8. B 9. A 10. C 四、簡答題1、 中試放大的目的是什么？答：中試放大的目的是驗證、復審和完善實驗室工藝（又稱小試驗）所研究確定的反應條件與反應后處理的方法，以及研究選定的工業化生產設備結構、材質、安裝和車間的布置等，為正

46、式生產提供設計數據、以及物質量和消耗等。同時，也為臨床試驗和其它深入的藥理研究提供一定數量的藥品。2、 中試放大的研究內容主要有哪些？ 答：中試放大（中間試驗）是對已確定的工藝路線的實踐審查。不僅要考查產品質量，經濟效益，而且要考察工人勞動強度。中試放大階段對車間布置、車間面積、安全生產、設備投資、生產成本等也必須進行審慎的分析比較，最后審定工藝操作方法、工序的劃分和安排等。中試放大的研究內容有：（1）生產工藝路線的復審 （2）設備材質與型式的選擇 （3）攪拌器型式與攪拌速度的考查（4）反應條件的進一步研究 （5）工藝流程與操作方法的確定（6）原輔材料和中間體的質量監控（7）安全生產與“三廢”

47、防治措施的研究 （8） 消耗定額、原料成本、操作工時與生產周期的計算3. 在中試工藝放大中針對工藝條件的考察，必須注意和解決哪些問題？答：（1）原輔材料規格的過渡試驗（2）反應條件的極限試驗（3）設備材質的耐腐蝕性實驗（4）原輔材料、中間體及新產品質量分析方法研究（5）反應后處理的方法研究。4. 中試放大的重要性及意義是什么？答：中試放大是產品在正式被批準投產前的最重要的一次模型化的生產實踐。它不但為原料藥的生產報批/新藥審批提供了最主要的實驗數據，也為產品投產前的GMP認證打下了堅實的基礎。中試放大是鏈接實驗室小試與工業化大生產的橋梁。5.物料衡算的作用有哪些？答：根據所需要設計項目的年產量

48、，通過對全過程或者單元操作的物料衡算，可以得到單耗（生產1kg產品所需要消耗原料的量，kg）、副產品量、輸出過程中物料損耗量以及“三廢”生成量等，使設計由定性轉向定量。物料衡算是車間工藝設計中最先完成的一個計算項目，其結果是后續熱量衡算、設備工藝設計與選型、確定原材料消耗量定額、進行管路設計等各種設計內容的依據。五、計算題1解2解：3解：混酸配制攪拌釜混酸配制過程可在攪拌釜中進行。以攪拌釜為衡算范圍繪制混酸配制過程的物料衡算示意圖，如圖1所示。圖中為92.5的硫酸用量，硝化混酸1000 kg為98的硝酸用量，為含69硫酸的廢酸用量。 圖1 混酸配制過程物料衡算示意圖圖中共有4股物料，3個未知數

49、需列出3個獨立方程。對HNO3進行物料衡算得（a）對H2SO4進行物料衡算得（b）對H2O進行物料衡算得（c）聯解（a）、（b）和（c）得469.4 kg399.5 kg131.1 kg根據物料衡算結果，可編制混酸配制過程的物料平衡表，如表1 所示。表1混酸配制過程的物料平衡表輸入物料名稱工業品量/kg質量組成/%輸出物料名稱工業品量/kg質量組成/%硝酸469.4HNO3 98H2O 2硝化混酸1000H2SO4 46HNO3 46H2O 8硫酸399.5H2SO4 92.5H2O 7.5廢酸131.1H2SO4 69H2O 31總計1000總計10004解：以連續精餾塔為衡算范圍繪出物料衡

50、算示意圖，如圖2 所示。圖中F為混合液的進料流量，D為塔頂餾出液的流量，W為塔底釜液的流量，x為苯的摩爾分數。圖2中共有3股物料，3個未知數，需列出3個獨立的方程。對全塔進行總物料衡算得（a）圖2 苯和甲苯混合液精餾過程物料衡算示意圖對苯進行物料衡算得（b）由塔頂餾出液中苯的回收率得（c）聯解方程式a）、（b）和（c）得根據物料衡算結果，可編制苯和甲苯精餾過程的物料平衡表，如表2所示。表2苯和甲苯精餾過程的物料平衡表輸入物料名稱工業品量/kg質量組成/%輸出物料名稱工業品量/kg質量組成/%苯和甲苯混合液200苯：40甲苯：60餾出液80苯：98.5甲苯：1.5釜液120苯：1甲苯：99總計2

51、00總計2005解：則甲苯的轉換率為對甲苯磺酸的轉換率為對甲苯磺酸的選擇性為6 解：， 設以鄰氯甲苯為起始原料制備雙氯芬酸鈉的總收率為則7解： 苯的單程轉化率為設苯的總轉化率為，則第六章 制藥與環境保護一、名詞解釋1. 原子經濟性（Atom economy）反應： “原子經濟反應”是綠色化學的指導思想，其主要內容是在獲取新物質的過程中充分利用每個原料原子，使原料中的每一個原子都轉化成產品，不產生任何廢棄物和副產品，實現“零排放”，不僅充分利用資源，而且不產生污染。2. 綠色制藥生產工藝：是在綠色化學的基礎上開發的從源頭上消除污染的生產工藝。這類工藝最理想的方法是采用“原子經濟反應”，綠色化學的

52、研究主要是圍繞化學反應、原料、催化劑、溶劑和產品的綠色化而開展的。3生化需氧量（Biochemical Oxygen Demand簡稱BOD）：生化需氧量（BOD）是指在一定條件下微生物分解水中有機物時所需的氧量，單位為mg/L。微生物分解有機物的速度與程度和時間有直接的關系。在實際工作中，常在20的條件下，將廢水培養5日，然后測定單位體積廢水中溶解氧的減少量，即5日生化需氧量，常用BOD5表示。BOD反映了廢水中可被微生物分解的有機物的總量，其值越大，表示水中有機物越多，水體被污染的程度越高。4. 化學需氧量（Chemical Oxygen Demand簡稱COD）： 化學需氧量 (COD)，是指在一定條件下用強氧化劑(K2Cr2O7或KMnO4)氧化廢水中的污染物所消耗的氧量，單位為mg/L。標記CODCr或CODMn，我國的廢水檢驗標準規定以重鉻酸鉀作氧化劑，一般為CODCr。5. “清污”分流：所謂的“清污”分流是指將清水（一般包括冷卻水、雨水、生活用水等）、廢水（包括藥物生產過程排出的各種廢水）分別經過各自的管路或渠道進行排泄和貯留，以利于清水的套用和廢水的處理。6. 活性污泥：活性污泥是一種絨絮狀小泥粒，它是由好氧微生物（包括細菌、微型動物和其他微生物）及其代謝的和吸附的有機物和無機物組成的生物絮凝體。7. 生物膜：生物膜是由廢水中