制药工艺学 第九章 生育酚的生产工艺原理.ppt

1、第四章 作业,1.如果现在有一种外消旋体及其两种单一的对映异构体，如何利用简单的方法判别该外消旋体是外消旋化合物还是外消旋混合物？（写出操作和判断依据）,2.左图为一个外消旋化合物的相图，则对映体过量为80的一个样品经重结晶后得到单一异构体的最大理论收率为 。 3. p141-142地尔硫卓的三条合成路线中，分别在哪一步用到了哪种手性制备的方法，其是通过什么原理来控制产物的手性的？,R,S,R/S,R,S,S,S,R,R,R/S,熔点,熔点,溶解度,溶解度,两个不同构型对映体分子之间的亲和力大于同种同构型对映体分子之间的亲和力形成外消旋化合物，约占外消旋体的90。,两个不同构型对映体分子之间的

2、亲和力小于同种同构型对映体分子之间的亲和力形成外消旋混合物，约占外消旋体的10。,外消旋化合物和外消旋混合物的区别： 1.熔点曲线； 2.溶解度曲线； 3.外消旋化合物是两种对映异构体以等量的形式共存于晶格中，其红外光谱，X射线衍射谱及差热分析谱与纯对映异构体有较大差别。而外消旋混合物的晶格中只含一种构型的分子，以上各谱图与纯对映异构体无显著差别。,相图对纯化过程收率的影响,S,R,熔点,M,K,纯R的理论收率为 EF/EG,G,E,F,R,S,熔点,M,E,E,F,G,R,S,熔点,M,E,E,F,G,左图为一个外消旋化合物的相图，则对映体过量为80的一个样品经重结晶后得到单一异构体的最大理

3、论收率为 。,地尔硫卓,非对映异构体拆分,酶法的动力学拆分,不对称合成法,化学制药工艺学,16章内容简要回顾,通论,1.了解制药工业的现状 和化学制药工业的特点,2.熟悉化学合成药物工艺路线 的设计、选择和评价,3. 掌握化学合成药物工艺研究技术 反应条件与影响因素,4.手性药物的发展动向 掌握手性药物的制备技术,5. 掌握中试放大的研究方法和研究内容 了解生产工艺规程的内容和作用,6. 制药与环境保护的关系 “三废”处理的常规方法,基本理 论和基 础知识,药物 的生产 工艺路线,工艺路线 的设计,工艺条件 的优化,工艺路线 的选择,化学制药工艺学的研究对象和内容 药物生产工艺路线具有工业生产

4、价值的合成途径， 也是药物生产技术的基础和依据。,药物分子 的剖析,1.类型反应法 2.分子对称法 3.逆合成分析法 4.模拟类推法 ,药物合成工艺路线 的评价标准,化学反应类型的选择 合成步骤 原辅材料 反应顺序,反应的温度和压力 反应物的浓度与配料比 溶剂 催化剂 产品纯化与质量检验 (针对不同的反应及 化合物类型),总的原则 和方法,手性药物的制备技术,外消旋体拆分,利用前手性原料 不对称合成,利用手性源,化学制药与环境保护,废水 废气 废渣,中试放大与 生产工艺规程 目的、内容,各论部分,d-生育酚的生产工艺原理 奥美拉唑的生产工艺原理 芦氟沙星的生产工艺原理 萘普生的生产工艺原理 1

5、. 合成路线的比较与选择 2. 工艺原理和影响因素 理解完整的合成路线图、每步反应的类型、反应机理、影响因素、工艺过程 3. 原料、中间体的质量控制和三废治理,第九章,d-生育酚的生产工艺原理,第九章 生育酚的生产工艺原理,第一节 概述 第二节 混合生育酚的提取工艺 第三节 非-生育酚的转型反应工艺原 理及其过程 第四节 精制工艺 第五节 副产物的综合利用与溶剂的回收,第一节 概述,Vitamin E为一类与生育有关的维生素，为二氢吡喃衍生物，而且分子中含一个酚羟基，故称为生育酚类(Tocopherols)。,维生素E醋酸酯（Vitamin E Acetate）,()-2,5,7,8-四甲基-

6、2-(4,8,12-三甲基十三烷基)-6-苯并二氢吡喃醇醋酸酯，,Vitamin E的分类,Vitamin E可分为生育酚和生育三烯酚两大类，再根据其侧链的不饱和度分为八种。 其中-生育酚活性最强。,d-生育酚,化学名： 2R，5，7，8四甲基2（4 R，8 R，12 三甲基十三烷基）6色满醇。,色满醇 苯并二氢吡喃,d-生育酚的性状,淡黄色的粘稠液体，无臭无味， mp:2.53.5， bp:200220 /0.1mmHg， 相对密度：0.950 比旋度：20D24（辛烷） 在水中不溶，易溶于在无水乙醇、丙酮、氯仿、乙醚或石油醚。 对热稳定，但空气中缓慢氧化，遇光色渐变深。,生育酚的生理活性,

7、抗不育 维持动物的正常繁殖 抗氧化 细胞内抗氧化剂，抑制过氧化物及自由基的生成，对生物膜有保护、稳定及调控作用，综合为抗衰老作用,生育酚的用途,临床用于习惯性流产，不孕症及更年期障碍，进行性肌营养不良，间歇性跛行及动脉粥样硬化等的防治。 还可用于延缓衰老。 食品的抗氧化剂及添加剂,生育酚的用途,化妆品 促进皮肤新陈代谢，改善弹性等作用 长期过量服用Vitamin E可产生眩晕、视力模糊，并可导致血小板聚集及血栓形成。,生育酚的稳定性 及抗氧化作用机理,-生育酚对氧十分敏感，遇光、空气可被氧化，部分氧化产物为-生育醌及-生育酚二聚体。 这种氧化反应在碱性溶液中进行得更快。,生育醌,生育酚二聚体,

8、生育酚的来源及制备,主要存在于植物油及动物脂肪中 在植物油中的含量不到千分之一 在植物油精炼后的下脚料脱臭产物中含量达320 d-生育酚尚不能全合成，但已经可以合成消旋体，活性为天然品的40,由于天然维生素E与全合成的维生素E相比具有生物活性高，食用安全的特点，因而天然维生素E将部分代替合成维生素E在医药、保健品、食品、化妆品的应用，成为近年很受关注的热点产品。 近年来，我国天然维生素E的研究发展较快，已有10余家企业生产天然维生素E浓缩液，总生产能力已超过1000吨，而且还有不少企业准备投入天然维生素E的生产 天然混合维生素E的价格大约25万吨，含50的a维生素的价格约250万元吨,天然 d

9、维生素 E 维生素 E又称生育酚（ T ocopherol），是一种具有多种功能的维生素，医学界称其为永葆青春的健康使者。但人们从食物中所摄取的维生素数量很少，远远达不到保证健康的水平，在西方发达国家人们纷纷购买维生素 E服用。 按生产工艺不同，维生素 E有合成品和天然品两种。天然维生素 E来源于天然绿色植物的油脂。而合成维生素 E由三甲基氢醌和异植物醇等化学原料合成。 天然维生素 E的生物活性及安全性均优于合成维生素 E，其药理活性相当于合成维生素 E的1.36倍，生物利用度更高，更易于被人体吸收。 天然维生素 E来自大自然，无任何有毒杂质残留，安全性极佳，适宜长期服用，因此国际上天然维生素

10、 E可用于药品、保健品、功能性饮品、食品添加剂、美容化妆品等。,浙江医药股份有限公司新昌制药厂通过改进工艺，采用三级分子蒸馏和化学法提纯相结合的工艺，可以从低 V E含量（2）的脱臭馏出物中生产纯度超过70，最高达90以上的天然维生素 E，其中d生育酚所占比例达95以上，生物活性在1200IU以上，最高达1400IU，各项质量指标均达到或超过 F CC IV要求，完全满足国际市场的要求。浙江医药股份有限公司新昌制药厂凭借企业在科研、工艺、装备、人才等方面的优势，攻克了天然 d维生素 E生产工艺的技术难点：（1）自行研制开发分子蒸馏系统；（2）从低天然维生素 E含量（ V E含量2）的脱臭馏出物

11、中的提取工艺；（3）研制高效的以 A l2 O3为载体的钯催化剂用于低生育酚向高生育酚的转化；（4）产品在低温下的澄清度问题。浙江医药股份有限公司新昌制药厂已完成天然 d维生素 E的工业性试验，形成年产200吨的天然 d维生素 E的生产规模，产品质量指标均达到或超过国际水平。,混合维生素E制备a-维生素E 发布时间：2005-11-24 所属单位：天津大学 项目简介：维生素E具有抗不育、抗癌、抗衰老等一系列生理功能，广泛用于药物、化妆品、食品行业中。天然维生素E的生理活性和安全性均优于合成维生素E，并且不同异构体的维生素E的生物活性不同，其中a-维生素E的活性最高。 成果水平及开发程度：本项目

12、以天然混合维生素E为原料，采用甲基化技术制备a-维生素E，属国内领先水平。 经济效益及市场预测：天然混合维生素E的价格大约25万/吨，含50%的a-维生素E的价格约250万元/吨，经济效益显著。国内维生素E的产量很低，而且天然a-维生素E制品基本上还是空白，在天然混合维生素E基础上，采用甲基化技术制备a-维生素E具有广阔的前景。 投产条件：天然混合维生素E，高压釜 交易方式：技术合作。,技术转让项目,YY-ba0118020/ SUP 39802 纯天然维生素E生产技术及装置利用“分子蒸馏技术及其工业化装置”，可从豆油,菜籽油等植物油精制过程的脱臭馏出物中提取主产品；天然维生素E；副产品：植物

13、甾醇、脂肪酸甲酯等。采用该技术不仅能大大降低高沸点物料的分离成本，而且极好地保护了热敏物料的品质和特性。 技术指标：主产品：混合型天然维生素E浓度50、70,高型天然维生素E浓度d-VE95.副产品：植物甾醇：浓度70、90,脂肪酸甲酯：浓度90。 合作方式：技术转让，可提供工艺流程、设备等。资料备索。,生育酚的生产工艺,我国油脂加工工业较为发达 以脱臭产物为原料经提取制备d-生育酚具有资源优势 工艺过程可分为三步： 1. 提取混合生育酚 2. 转型反应 （甲基化使非体转化为体） 3. 精制提纯,第一节 概述 第二节 混合生育酚的提取工艺 第三节 非-生育酚的转型反应工艺原 理及其过程 第四节

14、 精制工艺 第五节 副产物的综合利用与溶剂的回收,第二节 混合生育酚的提取工艺,原料：脱臭产物为油状到半凝固状 生育酚含量一般在38,产品,杂质,杂质,杂质,生育酚,脂肪酸,甘油酯,甾醇,确定提取工艺时要充分利用 目标成分和杂质之间的理化性质差别,提取的方法,溶剂萃取法 化学预处理法 蒸馏法 吸附与离子交换法 层析法 超临界萃取及超临界色谱法,关键：找准产品与杂质之间的物理与化学性质的差异，如溶解性、沸点、酸碱性、化学反应性等，组合适当的过程进行纯化。,1.溶剂萃取法,利用生育酚、甾醇、游离脂肪酸及甘油酯等在不同溶剂中溶解度的不同，选择合适的溶剂（如甲醇、乙醇、石油醚等）将生育酚与杂质分开。

15、优缺点：设备简单，操作费用低，但溶剂用量大，杂质含量不能太高。,2.化学预处理法,通过适当的化学反应，使原料中的甾醇、游离脂肪酸及甘油酯等转变称为更容易与生育酚分离的物质。 常用的方法包括： 酯化法 皂化法 络合法 酶法,油脂的几个常见性质指标,酸值：中和1g油脂中的脂肪酸所需的氢氧化钾的毫克数。 皂化值（mg/g KOH） ：皂化1g油脂所需的氢氧化钾的毫克数。 碘值：100g汽油或脂肪所能吸收碘的量（g）。,酯化法,使脱臭馏出物中的脂肪酸与醇类进行酯化反应，使产生的酯与生育酚更容易通过真空蒸馏分离。 水蒸汽蒸馏的原理、实验室装置 操作实例,皂化法,用碱金属或碱土金属氢氧化物、碳酸盐或碳酸氢

16、盐与脱臭馏出物中的游离脂肪酸和甘油酯发生皂化反应，使之转化为脂肪酸盐，从而除去大部分的游离脂肪酸和甘油酯。 操作实例,络合法,在脱臭馏出物的醇溶液中加入尿素，其可与游离脂肪酸形成不溶于醇的络合物，从而可以除去大部分的游离脂肪酸。 操作实例,酶法,加入酶促进酯化或皂化反应，改善处理的效果。,2.化学预处理法,酯化法除去游离脂肪酸 皂化法除去游离脂肪酸和甘油酯 络合法除去游离脂肪酸 酶法改进酯化法或皂化法 优缺点：设备简单、成本低，但产品损 失大，污染较大。,3.蒸馏法,真空蒸馏 在小于5mmHg的真空度下蒸去脂肪酸酯、甘油酯等杂质，使生育酚的含量得到提高 优缺点：设备简单，操作费用低，但分离效率

17、不高，加热时易使产品氧化。 分子蒸馏 原理（极高真空度下不同分子量的组分其分子运动平均自由能不同） 避免高温对物料的破坏 优缺点：分离效率高。但设备投资大，运行费用高。,4.吸附与离子交换法,吸附法：根据吸附剂（活性碳、硅胶、氧化铝等）对生育酚、脂肪酸、甾醇和甘油酯等不同成分吸附力的不同而进行分离。 优缺点：设备简单，浓缩比和收率较高，但要求游离脂肪酸和甾醇的含量较低，吸附剂回收有困难。,离子交换法：生育酚中的酚羟基呈弱酸性，可通过阴离子交换树脂将其与其它中性成分分开。 游离脂肪酸的酸性更强，与阴离子交换树脂的结合力更强，因此会干扰生育酚与阴离子交换树脂的吸附与解析。 优缺点：设备简单，产品纯

18、度高，但原料中脂肪酸含量不能高，溶剂耗量大。,5.层析法,液相色谱法 根据不同成分极性的不同而进行分离 凝胶过滤法 根据不同成分分子大小的不同而进行分离 优缺点：分离效果好，但吸附剂价格较高，溶剂用量大，生产能力较小,6.超临界萃取及超临界色谱法,超临界流体兼具气体和液体的特点，利用它作为溶剂进行萃取或色谱，可高效、无污染地纯化生育酚。 优缺点：浓缩比和收率均比较高，无污染，但设备要求和运行费用高,溶剂萃取法 化学预处理法 蒸馏法 吸附与离子交换法 层析法 超临界萃取及超临界色谱法 综合比较以上各种方法，它们各有优缺点，实践中常根据不同的原料情况组合使用以达到理想的分离效果。 国内外普遍采用的

19、是甲醇酯化分子蒸馏的工艺路线。,第一节 概述 第二节 混合生育酚的提取工艺 第三节 非-生育酚的转型反应工艺原 理及其过程 第四节 精制工艺 第五节 副产物的综合利用与溶剂的回收,第三节 非-生育酚的转型 反应工艺原理及其过程,转型的作用：向芳环的5位或（和）7位引入甲基，将非-生育酚转化为活性更强的-生育酚。 引入甲基的方法有三种： 氯甲基化法 胺甲基化法 羟甲基化法,为什么不采用直接用卤甲烷烷基化的方法？,氯甲基化法（Blanc反应）,氯甲基化和还原两步可“一锅烩”进行。,胺甲基化法（Mannich反应）,条件较苛刻，中间产物不稳定，难以提高收率,羟甲基化法,酸催化下，原料先与甲醛反应引入

20、羟甲基，再催化氢化,羟甲基化法收率高，成本也比前两种方法低，是工业生产中主要采用的路线。 根据反应中所用的催化剂不同，可分为： 固体酸催化反应 固定床反应 有机酸催化反应,固体酸催化反应,以强酸性阳离子交换树脂为羟甲基反应的催化剂 (酸性催化剂的固载化) 与Pd/C一并加入反应釜 ，连串反应(tandem reaction),固定床反应,强酸性阳离子交换树脂和Pd/C颗粒一起混合再填充入固定床反应器中 计量泵将物料预热后泵入反应器（200，5.6MPa），连续操作得产品。 -非间歇式操作,有机酸催化反应,对甲苯磺酸（TsOH)作为酸性催化剂。反应结果较理想。见操作过程 主要影响因素： 反应温度

21、：150200之间 反应压力：6MPa以下 钯碳催化剂用量：原料量的35,大豆油生育酚 浓缩物,浓缩产物,废水,水,萃取液,氢气 2.0MPa,回收异丙醚,160 10h,冷却,过滤,萃取,洗涤,回收Pd/C,收率84 含量91.5,滤液,甲醇,甲醇液,异丙醚,5Pd/C,对甲苯磺酸,多聚甲醛,油相,减压 浓缩,废液,转型反应工艺流程图,搅拌 混合,第一节 概述 第二节 混合生育酚的提取工艺 第三节 非-生育酚的转型反应工艺原 理及其过程 第四节 精制工艺 第五节 副产物的综合利用与溶剂的回收,第四节 精制工艺,粗提的生育酚产品中含有一定量的杂质，加上转型反应中还会引入新的杂质，所以必需再进行

22、精制后才能达到质量要求。 要使终产品的含量达到98以上，常见的纯化方法都难以奏效。 可采用工业制备色谱法。,工业制备色谱法,一.液固制备色谱的理论基础 二.固定相和流动相的选择 三.精制工艺参数及优化 （一）温度 （二）流速,一.液固制备色谱的理论基础,基本原理： 利用不同溶质与流动相和固定相亲和力大小的不同而将它们进行分离。,常见的术语及参数,吸附等温线 保留时间 容量因子k 组分在固定相和流动相之间分配达平衡时的浓度之比值 理论塔板数和理论塔板当量高度,分离度Rs,评价色谱分离的三个主要指标: 分离度 分离速度 分离样品量 三者相互关联制约,寻找最佳组合点 不同的目的,不同的侧重点,分析型色谱与制备型色谱的比较,二.固定相和流动相的选择,常见固定相： 硅胶、氧化铝、聚酰胺、大孔吸附树脂等 硅胶：结构中的羟基与被吸附分子发生相互作用。 根据在硅胶上吸附力的大小将化合物大致分类。p248 常见规格：150200目，400目， 600目等,流动相,洗脱能力增强,洗脱能力增强,除考虑溶剂的极性大小外，还需考虑溶剂的价格、挥发性、闪点、毒性等因素。,一般先以薄层层析色谱摸索确定合适的流动相，但柱色谱一般采用比薄层色谱强度稍弱（即极性稍小）的溶剂。 实际操作中常采用二元