药品生产技术《催化剂的选择》

1、?原料药合成工艺条件选择技术?单元教材催化剂的选择1催化剂的作用在药物合成中估计有80%-85%的化学反响虽然能进行，但反 响速度慢，时间长，收率低，无法在工业生产中应用，一旦在这 些反响中应用催化剂就可使反响加速，反响时间和周期缩短，反 响收率提高。催化剂的研究和应用已经成为化学合成领域里的一 个重要前沿。有催化剂参与的反响称为催化反响。催化剂使用反 响速度加快时，称为正催化作用；使反响速度减慢时，称为负催 化作用。负催化主要在药物贮存或运输时应用，防止药物分解和 变质失效。催化剂具有特殊的选择性；主要表现有两个方面：一 是不同类型的化学反响，各有其适宜的催化剂。二是对于同样的 反响物系统，

2、应用不同的催化剂，可以获得不同的产物。2常用的药物合成催化剂化学药物的制备中常见的催化剂有固体催化剂和酸碱催化剂 等。固体催化剂具有机械强度高、热稳定性好、易与产物别离和 容易回收的优点，在制药工业中广泛应用。I常用的固体催化剂有骨架镍、5%钯碳催化剂和3%铂碳 催化剂等。固体催化剂性能的发挥与用量有很大关系。表1列举一些 常用加氢催化剂的用量范围。表1加氢催化剂及其用量催化剂用量/%载在载体上的5%钯、铂、铑10氧化铝12骨架镍1020212二氧化钉影响催化剂活性的因素较多，主要有如下几点:a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，反响速度很慢，随着温度升高，反响速度逐

3、渐增大， 但到达最大速度后，又开始降低。所以，绝大多数催化剂都有活 性温度范围；温度过高，易使催化剂烧结而破坏活性；最适宜的 温度要通过实验确定。b助催化剂或促进剂在制备催化剂时，往往参加少量 物质一般少于催化剂用量的10%，这种物质对反响的活性很 小，但却能显著提高催化剂的活性、稳定性或选择性。c载体担体在大多数情况下，常常把催化剂负载于某种 惰性物质上，这种惰性物质称为载体。常用的载体有石棉、活性 炭、硅藻土、氧化铝、硅酸等。使用载体可以使催化剂分散，从而使有效面积增大，既可提 高其活性，又可节约其用量；同时还可增加催化剂的机械强度， 防止其活性组分在高温下发生烧结现象，影响其使用寿命。d

4、催化毒和抑制剂在催化剂中参加一些物质可使其活性大 大降低或活性完全丧失，这种物质叫催化毒。使催化剂活性在某 一方面受到抑制的物质叫抑制剂。毒化现象，有的是由于反响物中含有杂质如硫、磷、砷、硫 化氢、砷化氢ash3、磷化氢ph3及一些含氧化合物如一 氧化碳、二氧化碳、水等所造成的；有的是由于反响中的生成物 或分解物所造成的。毒化现象有时表现为催化剂局部活性的消失; 而呈现选择性催化作用。II酸碱催化催化反响一般指反响物与氢离子或氢氧根离子 结合生成活泼的中间体络合物，该中间体络合物又易于另一反响 物作用生成产物，同时释放出氢离子或氢氧根离子。人们可根据不同的化学反响来选择不同的酸碱催化剂。常用

5、的酸性催化剂有无机酸、弱碱强酸盐氯化胺、盐酸吡啶等; 有机酸对甲苯磺酸、草酸，路易斯酸氯化锌、三氯化铝、 三氟化硼、四氯化锡和四氯化钛等；路易斯酸类催化剂通常是 在无水条件下使用。常用的碱性催化剂有金属氢氧化物，有机碱 类吡啶、三乙胺、N, N-二甲基苯胺，强碱弱酸盐类碳酸 钠、醋酸钠等；醇钠或钾盐类甲醇钠、乙醇钠、叔丁醇钠等。硫酸也是常用的酸性催化剂，但浓硫酸有脱水和氧化副反响 发生。对甲苯磺酸性能温和，副反响少，在工业生产中广泛应用。III在非均相反响中，一种试剂能使水相中的反响物转入有 机相，从而改变了离子的溶剂化程度，增大离子反响活性，加快 反响速度，简化处理手续。这种试剂称相转移催化

6、剂。1相转移催化剂必具的条件：相转移催化剂必须具有阳离子局部，以便同阴离子结合形成活性有机离子对。必须具有足够多的碳原子数，才能保证形成活性有机离 子对转入有机相，但碳原子数目不能太多，否那么，不能转入无机相。碳原子数目一般为122021。相转移催化反响过程表示如下：水相 Q+X- + Nu- * Q+Nu- + XJ ,界面油相 Q+X- + RNu yQ+Nu- + RX其中：QX相转移催化剂Nu亲核试剂QNu-形成的活性有机离子对2常用的相转移催化剂季铵盐类： 例如：哗冰.6 简称丁8入三乙基苄胺盐C4H94NHSO4简称TBAB四正丁基铵盐冠醚类：冠醚具有特殊的空间构型，虽说无阳离子部

7、位，但仍能起到相转移催化剂的作用，例如：OO立体结18 一冠醚一6立体结3冠醚的作用：冠醚具有特殊的空穴，具有很高的络合性，能使金属离子嵌 入其空穴中形成络合物，进入有机相，带入有机相的阴离子成为 活性很高的“裸离子，提高了反响活性，例如：r*厂。OO.、.、,.O)，.。.、.：0.为了改良冠醚的脂溶性，还有带长碳链的冠醚。季铵盐的相 转移催化只能在液一液相中进行，而冠醚能使不少固体试剂转入 有机相，实现固一液相转移催化反响。4相转移催化反响的优点：防止使用无水的或极性非质子溶剂。缩短了反响时间，降低了反响温度。使有些原来不能进行的反响，成为可能。改变了产品的比例和选择性。处理简单。环境条件好。3催化剂的选择衡量催化剂质量的三大指标是指它的活性、选择性和稳定性， 一种良好的催化剂必须具备高活性、高选择和高稳定性。催化剂的活性就是催化剂的催化能力；它是评价催化剂的好 坏的重要指标。在工业上，常用单位时间内单位质量或单位外 表积的催化剂在指定条件下所得的产品的量来表示。催化剂对复杂反响有选择地发生催化作用的性能，称为催化 剂的选择性。催化剂并不是对热力学所允许的所有化学反响都能 起催化作用，而是特别有效地加速平行反响或串联反响中的一个 反响。催