制药工艺学习题.doc

四、 名词解释化学全合成工艺 是由简单的化工原料经过一系列的化学合成和物理处理，生产药物的过程。由化学全合成工艺生产的药物称为全合成药物，如氯霉素。化学半合成工艺 是由已知的具有一定基本结构的天然产物经过化学结构改造和物理处理，生产药物的过程。这些天然产物可以是从天然原料中提取或通过生物合成途径制备，如头孢菌素C、巴卡亭等。微生物发酵制药 通过微生物的生命活动产生和累积特定代谢产物药物的过程称为微生物发酵制药。药物工艺路线 具有工业生产价值的合成途径，称为药物的工艺路线或技术路线。类型反应法 是指利用常见的典型有机化学合成反应与合成方法进行合成工艺路线设计的方法。追溯求源法 从药物分子的化学结构出发，将其化学合成过程一步一步逆向推导，进行寻源的方法称为追溯求源法。模拟类推法 对于化学结构复杂、合成路线设计困难的药物可以类似化合物的合成方法进行合成路线设计。如杜鹃素可以模拟二氢黄酮的合成途径进行工艺路线设计。平行反应 又称为竞争性反应，反应物同时进行几种不同的反应；在生产上将所需要的反应称为主反应，其余为副反应。例如甲苯的硝化反应可以得到邻位和对位两种产物。可逆反应 可逆反应为一种常见的复杂反应，方向相反的反应同时进行，对于正反方向的反应质量作用定律都适用；例如乙酸和乙醇的酯化反应。催化剂 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。相转移催化剂（PTC） 培养基 是供微生物生长繁殖和合成目标产物所需要的按照一定比例人工配制的多种营养物质的混合物。同时也提供了渗透压、pH等营养作用以外的其他微生物生长所必需的环境条件。污染 发酵生产过程中，除生产菌以外的任何微生物都属于杂菌，感染杂菌的发酵体系为污染。消毒 是指利用物理和化学方法杀灭或清除病原微生物，达到无害化程度的过程，只能杀死营养体，而不能杀死芽胞，杀灭率99.9%以上。杀菌 是指杀灭或清除物料或设备中所用生命物质，达到无活微生物存在的过程，杀灭率99.999999%以上。补料 是间歇或连续补加一种或多种成分的鲜鲜培养基的操作过程。放料 是指发酵到一定时间，放出一部分培养物，又称带放。接种量 是指接入的种子液体积和接种后的培养液总体积之比。反应器 是用来进行化学反应或生物反应的装置，是一个为反应提供适宜的反应条件，以实现由原料转化为特定产品的设备。选择性 即各种主、副产物中，主产物所占的比率或百分数，可用符号表示。转化率 对于某一组分A来说，生成产物所消耗掉的物料量与投入反应物料量之比简称为该组分的转化率，一般以百分率表示。中试放大 （Scale up） 就是把实验室小试研究确定的工艺路线与条件，在中试车间进行的实验研究。放大效应(scale up effect) 这种因过程规模变大而造成原有指标不能重复的现象称为放大效应。清洁生产 (cleaner production) 是指将整体预防的环境战略持续应用于生产过程的产品中，以期减少对人类和环境的风险。生产工艺规程：基于生产工艺过程的各项内容归纳写成的一个或一套文件，包括起始原料和包装材料的数量，以及工艺、加工说明、注意事项、生产过程控制。标准操作规程（standard operation procedure，SOP ） 诱变育种：人为创造条件，使菌种发生变异，从中筛选优良个体，是当前菌种选育的一种主要方法，其特点是速度快，收效大，方法相对简单。配料比：参与反应的各物料之间物质量的比例称为配料比“一勺烩”工艺 在同一个反应器中，连续加入原辅材料，以进行一个以上的化学单元反应，成为一个合成工序，习称“一勺烩”工艺。“尖顶型”反应：反应条件要求苛刻，稍有变化就会出现收率下降，副反应增多。“平顶型”反应：工艺操作条件要求不甚严格，稍有差异也不至于影响产品质量和收率，可减轻工人的劳动强度。生化需氧量（BOD） 是指在一定条件下微生物分解水中有机物时所需的氧量。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。化学需氧量（COD） 是指在一定条件下用强氧化剂（K2Cr2O7 KMnO4)使污染物氧化所消耗的氧量 来计算浓度和反应速率之间的关系。四、简答题 1、制药工艺的研究步骤有哪些？各步骤研究的主要内容是什么？1、答：制药工艺的研究可分为小试、中试及工业化生产三个步骤，分别在实验室、中试车间和生产车间进行。小试研究：研究工艺路线设计、反应规律，工艺参数，原料、质量控制标准，并核算成本；中试研究：放大技术及其影响因素、工业化生产工艺研究与优化；工业化生产工艺研究：制定或修订工艺规程、工艺验证，产品的安全生产及有效验证，并在生产过程中不断完善和改进工艺，提高企业效益和市场竞争力。2、 提取制药（中药）、化学制药和生物技术制药的工艺特点是什么，应用的产品范围是什么？、答：中药制药工艺的特点是以化工分离提取单元操作组合（多步）为主，主要用于生产中药；化学合成制药工艺特点是以连续多步化学合成反应，随即分离纯化过程，主要生产分子量较小的化学合成药物；生物技术制药工艺特点是以生物合成反应一步生成产物，随后进行生物分离纯化过程，主要生产生物技术药品，包括分子量较大的蛋白质、核酸等药物，以及化学难以合成的过高成本的小分子量药物。3、 什么是药物合成路线？并简述其工艺路线的评价标准。、答：药物工艺路线是具有工业生产价值的合成途径，称为药物的工艺路线或技术路线。理想的药物工艺路线应该是：1）化学合成途径简易； 2）需要的原辅材料少而易得，量足；3）中间体易纯化，质量可控，可连续操作； 4）可在易于控制的条件下制备，安全无毒； 5）设备要求不苛刻；6）三废少，易于治理；7）操作简便，经分离易于达到药用标准；8）收率最佳，成本最低，经济效益最好。4、 药物化学合成工艺研究的主要内容有哪些？答：药物生产工艺研究的七个重大课题：1)配料比 2)溶剂 3)催化 4)能量供给 5)反应时间及其监控 6)后处理 7)产品的纯化和检验 。5、 如何选择重结晶溶剂？、答：应用重结晶法精制最终产物时，一方面要除去由原辅材料和副反应带来的杂质，另一方面要注意重结晶过程对精制品结晶大小、晶型和溶剂化等的影响。选择重结晶溶剂规律：相似相溶；溶质极性很大用很大极性的溶剂溶解；反之，用非极性溶剂溶解，在实际生产过程中，用混合溶剂作为重结晶溶剂。6、 催化作用的机理是什么?6、答：1) 催化剂能降低反应活化能，增大反应速度。大多数非催化的活化能Ea=167188kJ/mol，催化的活化能Ea=65125kJ/mol，使用催化剂时，活化能大大降低。催化剂只能加快反应速率，它的目的缩短反应时间，不能改变化学平衡。 它是通过改变反应历程实现催化作用的。催化剂对于正反应速率常数和逆反应速率的常数的影响是相同的。即正反映的优良催化剂可是逆反应的优良两催化剂。2) 催化剂具有特殊的选择性。不同类型的化学反应，有各自适宜的催化剂； 对于同样的反应物系统，应用不同的催化剂，可以获得不同的产物。7、 什么是催化剂的活性，其影响因素有哪些？7、答：催化剂的活性就是催化剂的催化能力。工业上要求催化剂具有活性、选择性和稳定性。在工业上常用单位时间内单位重量（或单位表面积）的催化剂在指定条件下所得到的产品量来表示。影响催化剂活性的因素较多：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 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、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，叫做催化毒物。有些催化剂对毒物非常敏感，微量的催化毒物即可以使催化剂的活性减少甚至消失。8、 什么是反应的终点？反应终点的控制方法有哪些？8、答：对于许多化学反应，反应完成后必须停止反应，并将产物立即从反应系统中分离出来，否则反应继续进行产物可能使反应产物分解破环，副产品增加，产率下降，若反应未达到终点，过早停止反应产率也会下降，为了保证产品质量，要控制反应的终点；反应重点的控制，主要是控制主反应的完成。可以通过测定是否尚有未反应的原料存在，或其残存量是否达到规定的限度，在工艺研究中常用薄层色谱、气相色谱和高效液相色谱等方法来监测反应，也可以采用快速的化学或物理方法，如测定显色、沉淀、酸碱度、相对密度、折射率等手段进行监测。9、 如何解决氯霉素立体构型问题?答：采用刚性结构的原料或中间体，具有指定空间构型的刚体结构化合物进行反应时，不易产生差向异构体；利用空间位阻效应； 使用具有立体选择性的试剂。10、 简述发酵制药的基本过程？答：发酵制药的基本过程是在人工控制的优化条件下，利用微生物的生长繁殖，同时在代谢过程中产生药物，然后，从发酵液中提取分离、纯化精制，获得药品。可以分为三个阶段：生产菌种选育与保存阶段；发酵阶段；分离纯化阶段。11、 菌种保存的原理和方法?答：菌种经过多次传代，会发生遗传变异，导致退化，从而丧失生产能力甚至菌株死亡，因此必须进行妥善保藏，保持不退化，长期存活。因此菌种保存原理是使其代谢处于不活跃状态，即生长繁殖受抑制的休眠状态，可保持原有特性，延长生命时限，根据不同菌种的特点和对生长的要求，对孢子作为保存材料，人工创造低温、干燥、缺氧、避光、和营养缺乏等环境，便可长期进行保藏。12、 微生物培养基的成分主要有哪些？答：微生物培养基的成分有：1）碳源 包括糖类、醇类、脂肪、有机酸等；2）氮源 可分为无机氮源和有机氮源，常用有机氮源有黄豆饼粉、棉籽饼粉玉米浆、蛋白胨、酵母粉、鱼粉和尿素等，无机氮源有铵盐、氨水和硝酸铵；3）无机盐 包括大量元素和微量元素，是生理活性物质的组成成分或具有生理调节作用；4）水 水是细胞的主要成分，营养传递物质，调节细胞的生长环境，5）生长因子 包括氨基酸、维生素、核苷酸、脂肪酸等；6）前体与促进剂 7）消泡剂 一般为动物油脂和合成高分子材料。13、 影响培养基质量的因素有哪些？答：1）水质： 恒定水源和恒定的水质。地下深层井水，对水质定期化验检查，使用符合要求的水质配制各种培养基。2）培养基原料的质量 可以采用措施：保持稳定的原料来源。更换原料时，必需再进行一系列试验，确保产量和质量的控制和稳定性。3）控制培养基的黏度，高黏度的培养基，不易彻底灭菌；影响发酵的通气搅拌等物理过程；直接影响菌体对营养的利用；目标产物的分离提取造成困难。14、 发酵过程的主要控制参数有哪些?答：根据主要检测方法，可把发酵过程检测的参数分为物理参数、化学参数和生物参数三类：物理参数有：温度、罐压、搅拌速率、通气量、黏度；化学参数有：pH，基质浓度、溶解氧、氧化还原电位、尾气、产物浓度；生物参数有菌丝形态和菌丝浓度。15、 简述干扰素的生产工艺过程？答：其生产工艺过程可分为三个阶段：1）基因工程假单胞杆菌的构建与保藏 第一步，基因工程假单胞杆菌菌种建立；第二步，基因工程假单胞杆菌菌种特性；第三步，菌种库的建立与保藏。2）干扰素的发酵工艺过程 经过摇瓶培养、种子罐培养、发酵罐培养和菌体收集；3）干扰素的分离纯化工艺过程 第一步，干扰素分离工艺过程；第二步，干扰素的纯化工艺过程。16、 在搅拌过程中为什么要安装挡板及挡板的安装方式？答：安装挡板的目的：提高湍动程度，又使切向流动变为轴向和径向流动；液面下凹现象消失。装设方式：与液体粘度有关，7 Pas的液体 垂直纵向安装在釜内壁上，上部伸出液面，下部达到釜底；710 Pas的液体 使挡板离开釜壁；10 Pas的液体 离开釜壁并倾斜安装，可减小挡板宽度；12高粘度流体 无需安装。17、 能量衡算的基准是什么？什么是转化率、收率和选择性，三者之间的关系是？答：物料衡算可以以每批操作为基准，也可以为单位时间、每千克产品为基准；选择性即各种主、副产物中，主产物所占的比率或百分数，可用符号表示。转化率 对于某一组分A来说，生成产物所消耗掉的物料量与投入反应物料量之比简称为该组分的转化率，一般以百分率表示，用符号XA表示；收率是主要产物实际产量与投入原料理论产量之比值，也用百分率表示，用符号Y表示。三者间的关系为Y=X。18、 影响中试放大的因素有哪些？：影响中试放大的因素有：1）放大效应 制药工艺过程很复杂，如果简单的对小试的操作条件进行放大，将导致放大结果的数量和质量发生变化；放大效应多指放大后反应状况恶化，转化率下降，选择性下降、造成收率下降。2）原辅材料杂质 将小试工艺直接用于生产，由于原料来源不同，导致放大失败也很不鲜见，在化学制药中，原辅料中的微量杂质，可能使催化剂中毒，或引起副反应，也可能影响产品的质量。3）反应规模 在放大过程中，反应器规模的变化对化学反应过程和生物反应过程及其单元操作有从量变到质变的影响；反应器放大后会影响物料的传热和传质以及混合效果。4）其他因素：例如物料输送、设备腐蚀、搅拌放大等工程问题，充分研究这些问题，可望获得放大效应。19、 废水的处理技术有很多，按照作用原理分，都有哪些？答、：1)物理方法 利用物理作用将废水中呈悬浮状态的污染物分离出来，在分离过程中不改变化学性质，如沉降、气浮、过滤、蒸发、浓缩等；2）化学方法 利用化学反应原理来处理废水中各种形态的污染物分离出来，如中和、凝聚、氧化和还原。3）物理化学方法 综合利用物力和化学的作用除去废水中污染物，如吸附法、离子交换和膜分离技术等。4）生物方法 利用微生物的代谢作用，使废水中呈溶解和胶体状态的有机污染物转化为稳定，无害的物质，如H20,CO2等。20、 简述三废防治的措施有哪些？答：一、生产工艺绿色化；例如研究少污染或无污染的生产工艺，采用新技术（立体定向合成，固相酶技术、相转移催化反应等）等。二、循环使用与无害化工艺；例如合成过程中母液可以循环套用。三、资源回收综合利用；包括原料资源综合利用、水资源综合利用、二次资源的综合利用和废物的综合利用；四、加强设备管理；解决化工设备跑、冒、滴、漏严重的问题。1废水的重要的水质指标有哪些，并简要说明化学制药厂的“三废”污染治理的方法主要有哪些什么是配料比？并分析在设置最佳配料比要考虑哪些因素？