制药工艺学实验-广谱抗菌药氯霉素的合成
实验一 广谱抗菌药氯霉素的合成
氯霉素（chloramphenicol ）的化学名D-苏
式-(-)-N-[a-(羟基甲基)-β-羟基-对硝基苯乙
基]-2，2-二氯乙酰胺。氯霉素(图1，（a ）)是
广谱抗生素，主要用于伤寒杆菌、痢疾杆菌、脑
膜炎球菌、肺炎球菌等感染，对多种厌氧菌感染
有效，亦可用于立克次体感染。氯霉素的化学结
构特点是分子中C —1和C —2是两个手性中心，
因而它的光学异构体共有4种。药典收载的本品
为D —苏型(1)（图1，（b ）），其他三种立体异
构体均无疗效。
1.氯霉素合成路线简介
氯霉素是人类认识的第一个含硝基的天然药物。由于氯霉素的疗效显著，结构较简单，所以发现后就进行了广泛而深人的研究，确定了结构，并根据其结构进行了人工合成及大规模工业生产。我国自五十年代初期从事氯霉素生产以来,基本上采用以乙苯为原料制成对-硝基苯乙-13-酮,然后经溴缩、还原、分拆、二氯乙酞化的“对酮法”工艺路线。下面选取部分合成路线进行简介。
1.1以具有苯甲基结构的化合物为原料的合成路线
1.1.1对硝基苯甲醛与甘氨酸为起始原料的合成路线
其合成路线如下： 路线评价：
此路线合成步骤少，所需物料品种与设备少；但是，缩合时消耗过量的对硝基苯甲醛，若减少用量，则得到的产物全是不需要的赤型对映体，另外，还需要解决还原剂钙硼氢等原料的来源问题。
图1 （a ） （b ）
1.1.2对硝基苯甲醛与己醛缩合经对硝基肉桂醇的合成路线
对硝基苯甲醛与乙醛进行经羟醛缩合得到对硝基肉桂醛后，采用还原剂将醛还原成醇。然后从反式对硝基肉桂醇出发经加成、环氧化、L—酒石酸铵拆分等步骤而得氯霉素。反应路线如下：
路线评价：
此路线本路线使用符合立体构型要求的反式对硝基肉桂醇为中间体合成步骤不多，各步收率不低是一条有发展前途的合成路线。
1.1.3以苯甲醛为起始原料的合成路线
苯甲醛与乙醛反应后再经还原得到肉桂醇，然后经下列过程制得氯霉素。反应路线如
下：
路线评价：
这条路线的优点是由于最后引入硝基，使得硝化反应中对位体收率高；缺点是，需要在
低温下进行，需要制冷设备。
1.2以乙苯为起始原料经对硝基苯乙酮的合成路线
1.2.1以乙苯为起始原料经对硝基苯乙酮的合成路线
合成路线如下：
路线评价：
本法的优点是起始原料廉价易得，各步骤反应收率较高，技术要求不高，在巧妙的利用了前手性元素和还原剂的基础上进行手性合成。缺点是缺点是合成步骤较多，产生大量的中间体和副产物．如无妥善的综合利用途径，必将增加生产负担和巨大的环境污染，对操作者和生产厂家而言，无法回避的就是解决劳动保护和“三废”治理的问题。
1.2.2以乙苯为起始原料对硝基苯乙酮肟的合成路线
此合成路线是将对硝基乙苯经亚硝化生成对硝基苯乙酮肟，然后经Neber转位，得到硝基-α-氨基苯乙酮，代替上述反应中的前三步反应。路线如下：
路线评价：
本法优点是，硝基乙苯的异构体不需分离，成肟后对位体沉淀析出，而邻位体留在母液中，可省去分离步骤。缺点是本法工艺过程复杂，原料品种种类较多，而且邻位体的综合利
用较困难。
1.3以苯乙烯为起始原料的合成路线
1.3.1从苯乙烯出发经α-羟基对硝基苯乙胺的合成路线
在氢氧化钠的甲醇溶液中，苯乙烯与氯气反应生成氯代甲醚化物，经硝化反应后，用氨处理得到。α-羟基对硝基苯乙胺，再经酰化、氧化反应，得到乙酰胺基对硝基苯乙酮，以后步骤与对硝基苯乙酮路线相同。反应路线如下：
路线评价：
本法优点是，是原料苯乙烯价廉易得，合成路线较简单且各步收率较高。若硝化反应采用连续化工艺，则收率高、耗酸少、生产过程安全。缺点是胺化一步收率不够理想。
1.3.2从苯乙烯出发制成β—卤代苯乙烯经Prins反应的合成路线
烯烃与醛(通常是甲醛)在酸的催化下生成1，3—丙二醇及其衍生物的反应，称为Prins 反应，反应的结果不仅在碳链上增加一个碳原于，而且在C—1及C—3上各引入一个羧基。其路线如下：
路线评价：
本法优点是，合成步骤较短，从苯乙烯出发经8步反应得到氯霉素，较从乙苯出少了3步反应。合成路线的前四步中间体均为液体，节省了固体中间分离，干燥，及输送缺点：需用高压反应设备及高真空蒸馏设备。
2.实验室氯霉素合成路线选择
综上氯霉素的合成中间体甚多可根据多方面的因素考虑选择合适的路线。结合实验室的实际情况可以选择以乙苯为起始原料经对硝基苯乙酮的合成路线。本法的优点是起始原料廉价易得，各步骤反应收率较高，技术要求不高，在巧妙的利用了前手性元素和还原剂的基础上进行手性合成。合成路线如下：
2.1实验方法
2.1.1对硝基α-溴代苯乙酮的制备
在装有搅拌器、温度计、冷凝管、滴液漏斗的250mL四颈瓶中，加入对硝基苯乙酮10g，氯苯75mL，于25~28℃搅拌使溶解。从滴液漏斗中滴加溴9.7g。首先滴加溴2~3滴，反应液即呈棕红色，10min内褪成橙色表示反应开始；继续滴加剩余的溴，约1~1.5h加完，继续搅拌1.5h，反应温度保持在25~28℃。反应完毕，水泵减压抽去溴化氢约30min，得对硝基α-溴代苯乙酮氯苯溶液，备用。
注释：
1.冷凝管口上端装有气体吸收装置，吸收反应中生成的溴化氢。
2.所用仪器应干燥，试剂均需无水。少量水分将使反应诱导期延长，较多水分甚至导致反应不能进行。
3.若滴加溴后较长时间不反应，可适当提高温度，但不能超过50℃，当反应开始后要立即降低到规定温度。
4.滴加溴的速度不宜太快，滴加速度太快及反应温度过高，不仅使溴积聚易逸出，而且还导致二溴化合物的生成。
5.溴化氢应尽可能除去，以免下步消耗六亚甲基四胺。
2.1.2对硝基α-溴化苯乙酮六亚甲基四胺盐的制备
在装有搅拌器、温度计的250mL三颈瓶中，依次加入上步制备好的对硝基α-溴代苯乙酮和氯苯20mL，冷却至15℃以下，在搅拌下加入六亚甲基四胺（乌洛托品）粉末8.5g，温度控制在28℃以下，加毕，加热至35~36℃，保温反应1h，测定终点。如反应已到终点，继续在35~36℃反应20min，即得对硝基α-溴代苯乙酮六亚甲基四胺盐（简称成盐物），然后冷至16~18℃，备用。
注释：
1.此反应需无水条件，所用仪器及原料需经干燥，若有水分带入，易导致产物分解，生成胶状物。
2.反应终点测定：取反应液少许，过滤，取滤液1mL，加入等量4%六亚甲基四胺氯仿溶液，温热片刻，如不呈混浊，表示反应已经完全。
3.对硝基α-溴代苯乙酮六亚甲基四胺盐在空气中及干燥时极易分解，因此制成的复盐应立即进行下步反应，不宜超过12h。
4.复盐成品：mp.118~120℃（分解）。
2.1.3对硝基-α-氨基苯乙酮盐酸盐的制备
在上步制备的成盐物氯苯溶液中加入精制食盐3g，浓盐酸17.2mL，冷至6~12℃，搅拌3~5min，使成盐物呈颗粒状，待氯苯溶液澄清分层，分出氯苯。立即加入乙醇37.7mL，搅拌，加热，0.5h后升温到32~35℃，保温反应5h。冷至5℃以下，过滤，滤饼转移到烧杯中加水19mL，在32~36℃搅拌30min，再冷至-2℃，过滤，用预冷到2~3℃的6mL乙醇洗涤，抽干，得对硝基-α-氨基苯乙酮盐酸盐（简称水解物），mp.250℃（分解），备用。
注释：
1.对硝基-α-溴代苯乙酮与六亚甲基四胺（乌洛托品）反应生成季铵盐，然后在酸性条件下水解成对硝基-α-氨基苯乙酮盐酸盐。该反应称Delepine反应。
2.加入精盐在于减小对硝基-α-氨基苯乙酮盐酸盐的溶解度。
3.成盐物水解要保持足够的酸度，所以与盐酸的摩尔比应在3以上。用量不仅导致生成醛等副反应（Sommolet反应），而且对硝基-α-氨基苯乙酮游离碱本身亦不稳定，可发生双分子缩合，然后在空气中氧化成紫红色吡嗪化合物。此外，为保持水解液有足够酸度，应先加盐酸后加乙醇，以免生成醛等副反应。
4.温度过高也易发生副反应，增加醛等副产物的生成。
2.1.4对硝基-α-乙酰胺基苯乙酮的制备
在装有搅拌器、回流冷凝器、温度计和滴液漏斗的250mL四颈瓶中，放入上步制得的水解物及水20mL，搅拌均匀后冷至0~5℃。在搅拌下加入醋酐9mL。另取40%的醋酸钠溶液29mL，用滴液漏斗在
30min内滴入反应液中，滴加时反应温度不超过15℃。滴毕，升温到14~15℃，搅拌1h（反应液始终保持在pH3.5~4.5），再补加醋酐1mL，搅拌10min，测定终点。如反应已完全，立即过滤，滤饼用冰水搅成糊状，过滤，用饱和碳酸氢钠溶液中和至pH7.2~7.5，抽滤，再用冰水洗至中性，抽干，得淡黄色结晶（简称乙酰化物）,mp.161~163℃。
注释：
1.该反应需在酸性条件下（pH3.5~4.5）进行，因此必须先加醋酐，后加醋酸钠溶液，次序不能颠倒。
中和至碱性，于40~45℃温热30min，不
2.反应终点测定：取反应液少许，加入NaHCO
3
应呈红色。若反应未达终点，可补加适量的醋酐和醋酸钠继续酰化。
3.乙酰化物遇光易变红色，应避光保存。
2.1.5对硝基-α-乙酰胺基-β-羟基苯丙酮的制备
在装有搅拌器、回流冷凝管、温度计的250mL三颈瓶中，投入乙酰化物及乙醇15mL，甲
饱和溶液调pH7.2~7.5。搅拌下缓慢升温，大约40min 醛 4.3mL，搅拌均匀后用少量NaHCO
3
达到32~35℃，再继续升温至36~37℃，直到反应完全。迅速冷却至0℃，过滤，用25mL冰水分次洗涤，抽滤，干燥得对硝基-α-乙酰胺基-β-羟基苯丙酮（简称缩合物），mp.166~167℃。
注释：
1.本反应碱性催化的pH值不宜太高，pH7.2~7.5较适宜。pH过低反应不易进行，pH大于7.8时有可能与两分子甲醛形成双缩合物。
甲醛的用量对反应也有一定影响，如甲醛过量太多，亦有利于双缩合物的形成；用量过少，可导致一分子甲醛与两分子乙酰化物缩合。甲醛用量控制在过量40%左右（摩尔比约为1：1.4）为宜。
2.反应温度过高也有双缩合物生成，甚至导致产物脱水形成烯烃。
3.反应终点测定：用玻棒蘸取少许反应液于载玻片上，加水1滴稀释后置显微镜下观察，如仅有羟甲基化合物的方晶而找不到乙酰化物的针晶，即为反应终点（约需3h）。
2.1.6异丙醇铝的制备
在装有搅拌器、回流冷凝管、温度计的三颈瓶中依次投入剪碎的铝片 2.7g，无水异丙醇63mL和无水三氯化铝0.3g。在油浴上回流加热至铝片全部溶解，冷却到室温，备用。
注释：
1.所用仪器、试剂均应干燥无水。
2.回流开始要密切注意反应情况，如反应太剧烈，需撤去油浴，必要时采取适当降温措施。
3.如果无水异丙醇、无水三氯化铝质量好，铝片剪得较细，反应很快进行，约需1-2h，即可完成。
2.1.7DL-苏阿糖型-1-对硝基苯基-2-氨基-1，3-丙二醇的制备
在上步制备异丙醇铝的三颈瓶中加入无水三氯化铝 1.35g，加热到44~46℃，搅拌30min。降温到30℃，加入缩合物10g。然后缓慢加热，约30min内升温到58~60℃，继续反应4h。冷却到10℃以下，滴加浓盐酸70mL。滴毕，加热到70~75℃，水解2h（最后0.5h加入活性炭脱色），趁热过滤，滤液冷至5℃以下，放置1h。过滤析出的固体，用少量20%盐酸（预冷至5℃以下）8mL洗涤。然后将固体溶于12mL水中，加热到45℃，滴加15%NaOH溶液到pH6.5~7.6。过滤，滤液再用15%NaOH调节到pH8.4~9.3，冷却至5℃以下，放置1h。抽滤，用少量冰水洗涤，干燥，得DL-苏阿糖型-1-对硝基苯基-2-氨基-1，3-丙二醇（DL-氨基物），mp.143~145℃。
注释：
1.滴加浓盐酸时温度迅速上升，注意控制温度不超过50℃。滴加浓盐酸促使乙酰化物水解，脱乙酰基，生成DL-氨基物盐酸盐，反应液中盐酸浓度大致在20%以上，此时AL(OH)3形成了可溶性的AlCl
-HCl复合物，而DL-氨基物盐酸盐在50℃以下溶解度小，过滤除去铝
3
盐。
2.用20%盐酸洗涤的目的是除去附着在沉淀上的铝盐。
絮状沉淀
3.用15%NaOH溶液调节反应液到pH6.5~7.6，可以使残留的铝盐转变成AL(OH)
3
过滤除去。
4.还原后所得产物除DL-苏阿糖型异构体外，尚有少量DL-赤藓糖型异构体存在。由于后者的碱性较前者强，且含量少，在pH8.4~9.3时，DL-苏阿糖型异构体游离析出，而DL-赤藓糖型异构体仍留在母液中而分离。
2.1.8 D-（-）-1-对硝基苯基-α-氨基-1，3-丙二醇的制备
1.拆分
在装有搅拌器、温度计的250mL三颈瓶中投入DL-氨基物5.3g，L-氨基物2.1g，DL-氨基物盐酸盐16.5g和蒸馏水78mL。搅拌，水浴加热，保持温度在61~63℃反应约20min，使固体全部溶解。然后缓慢自然冷却至45℃，开始析出结晶。再在70min内缓慢冷却至
29~30℃，迅速抽滤，用热蒸馏水3mL（70℃）洗涤，抽干，干燥，得微黄色结晶（粗L-氨基物），mp.157~159℃。滤液中再加入DL-氨基物4.2g，按上法重复操作，得粗D-氨基物。
2.精制
在100mL烧杯中加入D-或L-氨基物4.5g，1mol/L稀盐酸25mL。加热到30~35℃使溶解，加活性炭脱色，趁热过滤。滤液用15%NaOH溶液调至pH9.3，析出结晶。再在30~35℃保温10min，抽滤，用蒸馏水洗至中性，抽干，干燥，得白色结晶，mp.160~162℃。
3.旋光测定
取本品2.4g，精密称定，置100mL容器中加1mol/L盐酸（不需标定）至刻度，按照旋光度测定法测定（《中国药典》1995版二部附录38页），应为（+）/（-）1.36o~（+）/（-）1.40o。
根据旋光度计算：含量%=(100×α)/（2×2.4×29.5）×100%
其中：α=旋光度 29.5=换算系数 2=管长为2dm 2.4=样品的百分浓度
注释：
1.DL-氨基物盐酸盐的制备：在250mL烧杯中放置DL-氨基物30g，搅拌下加入20%盐酸39mL（浓盐酸22mL，水17mL）。加毕，置水浴中加热至完全溶解，放置，自然冷却，当有固体析出时不断缓慢搅拌，以免结块。最后冷至5℃，放置1h，过滤，滤饼用95%乙醇洗涤，干燥，即得DL-氨基物盐酸盐。
2.固体必须全溶，否则结晶提前析出。
3.严格控制降温速度，仔细观察初析点和全析点，正常情况下初析点为45~47℃。
2.1.9氯霉素的制备
在装有搅拌器、回流冷凝器、温度计的100mL三颈瓶中，加入D-氨基物 4.5g，甲醇10mL和二氯乙酸甲酯3mL。在60~65℃搅拌反应1h，随后加入活性炭0.2g，保温脱色3min，趁热过滤，向滤液中滴加蒸馏水（每分钟约1mL的速度滴加）至有少量结晶析出时停止加水，稍停片刻，继续加入剩余蒸馏水（共33mL）。冷至室温，放置30min，抽滤，滤饼用4mL蒸馏水洗涤，抽干，105℃干燥，即得氯霉素，mp.149.5~153℃。
注释：
1.反应必须在无水条件下进行，有水存在时，二氯乙酸甲酯水解成二氯乙酸，与氨基物成盐，影响反应的进行。
2.二氯乙酰化除用二氯乙酸甲酯作为酰化剂外，二氯乙酸酐、二氯乙酸胺、二氯乙酰氯均可作酰化剂，但用二氯乙酸甲酯成本低，酰化收率高。
3.二氯乙酸甲酯的质量直接影响产品的质量，如有一氯或三氯乙酸甲酯存在，同样能与氨基物发生酰化反应，形成的副产物带入产品，致使熔点偏低。
4.二氯乙酸甲酯的用量略多于理论量，以弥补因少量水分水解的损失，保证反应完全。
2.1.10结构确证
1.红外吸收光谱法、标准物TLC对照法。
2.核磁共振光谱法。
生物制药工艺学
三、名词解释 1. 生物制品（Biological Products）生物制品是以微生物、细胞、动物或人源组织和体液等为原料，应用传统技术或现代生物技术制成，用于人类疾病的预防、治疗和诊断。人用生物制品包括：细菌类疫苗(含类毒素) 、病毒类疫苗、抗毒素及抗血清、血液制品、细胞因子、生长因子、酶体内以及体外诊断制品，以及其他生物活性制剂，如毒素、抗原、变态反应原、单克隆抗体、抗原抗体复合物、免疫调节剂及微生态制剂等。 2. 分叉中间体在微生物代谢过程中，一些中间代谢产物既可以被微生物用来合成初级代谢产物，也可以被用来合成次级代谢产物，这样的中间体被称为分叉中间体。 3. 热阻和相对热阻热阻是指微生物在某一种特定条件下（温度和加热方式）的致死时间。 相对热阻是指某一种微生物在某一条件下的致死时间与另一种微生物在相同条件下的致死时间之比。 4. 种子（广义和狭义）广义种子: 从菌种开始，到发酵罐接种之前的所有生产过程。 狭义种子：种子罐中的种子。 5. 摄氧率单位体积发酵液每小时消耗氧的量。 6. 呼吸强度单位重量的菌体（折干）每小时消耗氧的量。 7. 呼吸临界氧浓在溶氧浓度低时，呼吸强度随溶氧浓度增加而增加，当溶氧浓度达到某一值后，呼吸强度不再随溶氧浓度的增加而变化，此时的溶氧度称为呼吸临界氧浓度。影响因素：微生物的种类、培养温度以及生长阶段。 8. 凝聚价或凝聚值电解质的凝聚能力可用凝聚价或凝聚值表示，定义为使胶粒产生凝聚作用的最小电解质浓度。化合价越高，凝聚能力越强。凝聚能力：Al3+>Fe 3+>H+>Ca2+>Mg2+>K+ >Na+>Li+ 常用的凝聚剂：Al 2(SO 4 ) 3 ·18H 2 O、AlCl 3 ·6H 2 O、FeCl 3 、ZnSO 4 、MgCO 3 等 9. 凝聚作用在某些电解质作用下，使扩散双电层的排列电位降低，破坏胶体系统的分散状态，而使之凝聚的过程。影响凝聚作用的主要因素是无机盐的种类、化合价以及无机盐的用量。 10. 絮凝作用某些高分子絮凝剂存在下，在悬浮粒子之间产生架桥作用而使胶粒形成粗大的絮凝团的过程。 11. 多级错流萃取料液经萃取后的萃余液再用新鲜萃取剂进行萃取的方法。 12. 多级逆流萃取在第一级中加入料液，萃余液顺序作为后一级的料液，而在最后一级加入萃取剂，萃取液顺序作为前一级的萃取剂。 13. 超临界流体抗溶剂法（Supercritical Fluid Anti-solvent，SAS）先用有机溶剂溶解溶质，再加入超临界流体作抗溶剂，使溶质的溶解度大大下降，溶质从溶液中结晶析出。 14. 超临界溶液快速膨胀法（Rapid Expansion of Supercritical Solution, RESS）是利用高密度的超临界流体溶解固体溶质，通过喷嘴快速泄压至1个大气压的低密度气体，溶质的溶解度急剧减小至万分之一以下，造成固体溶质结晶析出。 15. 道南电位由于带电荷粒子在不同相间的分布不同而产生的相间电位差即为道南电位。 16. 吸附等温线当固体吸附剂从溶液中吸附溶质达到平衡时，其吸附量与溶液浓度和温度有关。当温度一定时，吸附量与浓度之间的函数关系称为吸附等温线。 17. 批一次性投入料液，不补料，直到放罐。(或许） 18. 浓差极化当溶剂透过膜而溶质留在膜上时，它使得膜面上溶质浓度增大而高于主体中溶质浓度，这种现象称为浓差极化。为避免浓差极化现象，通常采用错流过滤。 19. 亲和色谱（Affinity Chromatography）具有很高的选择和分离性能以及较大的载量，纯化倍数高，并能保持较高的活性。 20. 疏水相互作用色谱（Hydrophobic Interaction Chromatography）利用蛋白质表面存有的疏水性部位，与带有疏水性配基的载体在高盐浓度时结合，洗脱时将盐浓度逐渐降低，蛋白质因疏水性不同而逐个地先后被洗脱而分离。该法中蛋白质与固定相结合力较弱，利于保持活性。 21. 膨胀床色谱传统色谱的最大缺点是不能处理含固体颗粒的料液。色谱吸附剂直接与原料液在搅拌罐中混合来吸附目标产物或流化床吸附。膨胀床色谱操作过程：被处理的料液从膨胀床底部泵入，床内的吸附剂将不同程度地向上膨胀，料液中的固体颗粒可以顺利地通过床层，目标产物在膨胀床内可被吸附剂吸附，从而可达到从料液中吸附和初步纯化目标化合物的目的。原理：吸附介质颗粒在向上流动液体的作用下膨胀起来，液体中的目
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生物制药工艺学实验指导 （12个实验，36学时） 焦飞 生物技术教研室
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制药工艺学期末完整参考模板
制药工艺学期末复习（完整版） 设计药物合成路线的方法：类型反应法、分子对称法、逐步综合法、追溯求源法（逆合成分析法） 上课逆合成习题
杂环章节 ① ② ③Hantzsch 吡啶合成法 二、书本重要反应 1. P15益康唑（为上面的第1题） 2.P16克霉唑 3. P20普萘洛尔 4. P29盐酸苯海索 5. P36美托洛尔 6. P41 三氟拉嗪 7. P47克霉唑 8. P51 呋喃丙胺（即为上面的第7题） 9. P75 罗格列酮，吡格列酮 10. P82 乙胺嘧啶 名词解释 1.硫酸脱水值（Dehydrating value of sulfuric acid, D. V. S.）：混酸硝化反应终了时废酸中硫酸和水的比值。 D. V. S.=混酸中的硫酸（%）/废酸中的水量（%） 2.绿色化学：又称环境友好化学，环境无害化学或清洁化学，是指涉及和生产没有或只有尽可能小的环境负作用并且在技术上和经济上可行的化学品和化学过程。 3.原子经济性：高效的有机合成应最大限度的利用原料分子中的每一个原子，使之结合到目标分子中以实现最低排放甚至零排放。原子经济性可用原子利用率来衡量。 原子利用率：原子利用率%＝（预期产物的分子量／全部反应物的分子量总和）×100％4.环境因子（E）：E因子是以化工产品生产过程中产生的废物量的多少来衡量合成反应对环境造成的影响。E-因子＝废物的质量（kg）／预期产物的质量（kg） 环境商（EQ）：环境商（EQ）是以化工产品生产过程中产生的废物量的多少、物理和化学性质及其在环境中的毒性行为等综合评价指标来衡量合成反应对环境造成的影响。 EQ = E×Q 式中E为E-因子，Q为根据废物在环境中的行为所给出的对环境不友好度。
氯霉素
氯霉素 生科院制药081 李志200811806128 氯霉素（INN）在1949年发现具有抑菌抗菌作用。它被认为是一个典型的广谱抗生素，因为它是既便宜又容易制造，经常被发现在第三世界作为首选药物使用。 氯霉素，也称为Chlornitromycin，是有效对抗多种革兰氏阳性和革兰氏阴性菌，包括 很多厌氧生物的抗生素。由于耐抗性和安全问题，它已不再是一个在发达国家中任何感染的第一线药物，虽然它有时被用于眼部感染的外用。尽管如此，推进新的药物和细菌耐药性提高的全球性问题，已导致其使用的兴趣降低。在低收入国家，氯霉素仍然广泛使用，因为它是价格低廉和容易获得。 与氯霉素相关治疗最严重的不良影响是骨髓毒性，其可能出现两种截然不同的形式：骨髓抑制，这是药物直接毒性作用，通常是可逆的。再生障碍性贫血，这是特质（罕见，不可预知的，与剂量无关），一般是致命的。 因为它通过抑制细菌蛋白质的合成功能，氯霉素有一个非常广泛的应用：对革兰氏阳性菌（包括大多数的MRSA菌株），革兰氏阴性菌和厌氧菌，但不对绿脓杆菌，衣原体，或肠杆菌属作用。它有一些对鼻疽的活动，但不再被经常用来治疗这个有机体（已取代头孢他啶，美罗培南）引起的感染。在西方，氯霉素主要限于局部用途，因为对再生障碍性贫血的风险的担忧。 治疗用途 最初的迹象是氯霉素治疗伤寒，但现在几乎是普遍的多重耐药伤寒杆菌的存在意味着它很少用于此适应症当生物体被称为是敏感的除外。氯霉素可作为二线剂在治疗耐四环素霍乱。由于其出色的血脑屏障渗透（远远优于头孢菌素），氯霉素仍然为金黄色葡萄球菌脑脓肿的首选治疗。它在治疗脑脓肿也是有用的，不知道是否混合有机体或致病微生物。氯霉素是有效的对三个主要细菌性脑膜炎：脑膜炎奈瑟菌，肺炎链球菌和流感嗜血杆菌。在西方，氯霉素仍然是严重的青霉素或头孢菌素过敏和GPS患者治疗脑膜炎的首选药物，在他们国家一般进行静脉注射氯霉素。在低收入国家，世卫组织建议，油性氯霉素可用于第一线治疗脑膜炎。 在以往经验看氯霉素用于儿童发烧时的鉴别诊断包括两个脑膜炎奈瑟菌败血症以及洛基山斑疹热和点状皮疹，已在美国使用氯霉素，等候诊断的调查结果。 氯霉素也是对肠球菌，从而导致其用于治疗耐万古霉素肠球菌认为有效。 虽然未公布，氯霉素也被广泛应用到青蛙，以防止真菌感染。最近的研究表明氯霉素最近被发现用于两栖动物的壶菌病的救生治疗。壶菌病是一种真菌病三分之一失去了生命自1980年以来的120蛙物种灭绝的罪魁祸首。 不良影响 1.再生障碍性贫血 最严重的副作用是氯霉素治疗出现罕见的再生障碍性贫血，通常是致命的。在治疗过程中，没有办法预测谁可能会或可能不会得到这种副作用。这种副作用的效果，通常会出现数
生物制药工艺学思考题和答案解析
抗生素发酵生产工艺 1. 青霉素发酵工艺的建立对抗生素工业有何意义？ 青霉素是发现最早，最卓越的一种B-内酰胺类抗生素，它是抗生素工业的首要产品，青霉素是各种半合成抗生素的原料。青霉素的缺点是对酸不稳定，不能口服，排泄快，对革兰氏阴性菌无效。青霉素经过扩环后，形成头孢菌素母核，成为半合成头孢菌素的原料。2. 如何根据青霉素生产菌特性进行发酵过程控制？ 青霉素在深层培养条件下，经历7个不同的时期，每个时期有其菌体形态特性，在规定时间取样，通过显镜检查这些形态变化，用于工程控制。 第一期：分生孢子萌发，形成芽管，原生质未分化，具有小泡。 第二期：菌丝繁殖，原生质体具有嗜碱性，类脂肪小颗粒。 第三期：形成脂肪包含体，积累储蓄物，没有空洞，嗜碱性很强。 第四期：脂肪包含体形成小滴并减少，中小空泡，原生质体嗜碱性减弱，开始产生抗生素。 第五期：形成大空泡，有中性染色大颗粒，菌丝呈桶状。脂肪包含体消失，青霉素产量提高。 第六期：出现个别自溶细胞，细胞内无颗粒，仍然桶状，释放游离氨，pH上升。 第七期：菌丝完全自溶，仅有空细胞壁。一到四期为菌丝生长期，三期的菌体适宜为种子。 四到五期为生产期，生产能力最强，通过工艺措施，延长此期，获得高产。在第六期到来之前发束发酵。 3. 青霉素发酵工程的控制原理及其关键点是什么？ 控制原理：发酵过程需连续流加葡萄糖，硫酸铵以及前提物质苯乙酸盐，补糖率是最关键的控制指标，不同时期分段控制。在青霉素的生产中，及时调节各个因素减少对产量的影响，如培养基，补充碳源，氮源，无机盐流加控制，添加前体等；控制适宜的温度和ph，菌体浓度。最后要注意消沫，影响呼吸代谢。 4. 青霉素提炼工艺中采用了哪些单元操作？ 青霉素不稳定，发酵液预处理、提取和精制过程要条件温和、快速，防止降解。提炼工艺包括如下单元操作： ①预处理与过滤：在于浓缩青霉素，除去大部分杂质，改变发酵液的流变学特征，便于后续的分离纯化过程。 ②萃取：其原理是青霉素游离酸易溶于有机溶剂，而青霉素易溶于水。 ③脱色：萃取液中添加活性炭，除去色素，热源，过滤，除去活性炭。 ④结晶：青霉素钾盐在乙酸丁酯中溶解度很小，在乙酸丁酯萃取液中加入乙酸钾-乙醇溶液，青霉素钾盐可直接结晶析出。 氨基酸发酵工艺 1. 如何对谷氨酸发酵工艺过程进行调控？ 发酵过程流加铵盐、尿素、氨水等氮源，补充NH4+；生物素适量控制在2-5μg/L；pH 控制在中性或微碱性；供氧充足；磷酸盐适量。 2. 氨基酸生产菌有什么特性，为什么？ L-谷氨酸发酵微生物的优良菌株多在棒状杆菌属、小短杆菌属、节杆菌属和短杆菌属中。具有下述共同特性：①细胞形态为短杆至棒状；②无鞭毛，不运动；③不形成芽孢；④革兰氏阳性；⑤生物素缺陷型；⑥三羧酸循环、戊糖磷酸途径突变；⑦在通气培养条件下产生大量L-谷氨酸。 3. 生物素在谷氨酸发酵过程中的作用是什么？
制药工艺学_课后答案
第二章化学制药工艺路线得设计与选择 2-1工艺路线设计有几种方法，各有什么特点？如何选择？ 答：（1）类型反应法，类型反应法就是指利用常见得典型有机化学反应与合成方法进行合成工艺路线设计得方法。类型反应法既包括各类化学结构得有机合成通法，又包括官能团得形成，转换或保护等合成反应。对于有明显结构特征与官能团得化合物，通常采用类型反应法进行合成工艺路线。 （2）分子对称法，药物分子中存在对称性时，往往可由两个相同得分子片段经化学合成反应制得，或在同一步反应中将分子得相同部分同时构建起来。该法简单，路线清晰，主要用于非甾体类激素得合成。 （3）追溯求源法，从药物分子得化学结构出发，将其化学合成过程一步步逆向推导，进行寻源得思考方法，研究药物分子化学结构，寻找出最后一个结合点，逆向切断链接消除重排与官能团形成与转化，如此反复追溯求源直到最简单得化合物，即期始原料为止，即期始原料应该就是方便易得，价格合理得化学原料或天然化合物，最后就是各步得合理排列与完整合成路线得确定。 2—2工艺路线评价得标准就是什么？为什么？ 答：原因：一个药物可以有多条合成路线，且各有特点，哪条路线可以发展成为适合于工业生产得工艺路线则必需通过深入细致得综合比较与论证，从中选择出最为合理得合成路线，并制定出具体得实验室工艺研究方案。 工艺路线得评价标准：1）化学合成途径简捷，即原辅材料转化为药物得路线简短;2）所需得原辅材料品种少并且易得，并有足够数量得供应； 3）中间体容易提纯，质量符合要求，最好就是多不反应连续操作； 4）反应在易于控制得条件下进行，如无毒，安全； 5）设备要求不苛刻； 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，经济效益好。
氯霉素的研究发展
氯霉素的研究发展 氯霉素（chloramphenicol，chloromycetin）是由委内瑞拉链霉菌产生的抗生素。 化学中文名称：D-苏式-(-)-N-[α-(羟基甲基)-β-羟基-对硝基苯乙基]-2,2-二氯乙酰胺 命名：（1R,2S）-N-[α-(羟基甲基)-β-羟基-对硝基苯乙基]-2,2-二氯乙酰胺 化学英文名称： 2,2-Dichloro-N-[2-hydroxy-1-(hydroxymethyl)-2-(4-nitrophenyl)et hyl]acetamide[1] 氯霉素的化学结构含有对硝基苯基、丙二醇与二氯乙酰胺三个部分，分子中还含有氯。其抗菌活性主要与丙二醇有关。 性状 白色针状或微带黄绿色的针状、长片状结晶或结晶性粉末；味苦。在甲醇、乙醇、丙酮、丙二醇中易溶。在干燥时稳定，在弱酸性和中性溶液中较安定，煮沸也不见分解，遇碱类易失效。 氯霉素类抗生素可作用于细菌核糖核蛋白体的50S亚基，而阻挠蛋白质的合成，属抑菌性广谱抗生素。
细菌细胞的70S核糖体是合成蛋白质的主要细胞成分，它包括50S 和30S两个亚基。氯霉素通过可逆地与 50S亚基结合,阻断转肽酰酶的作用，干扰带有氨基酸的胺基酰-tRNA终端与50S亚基结合，从而使新肽链的形成受阻，抑制蛋白质合成。由于氯霉素还可与人体线粒体的70S结合,因而也可抑制人体线粒体的蛋白合成，对人体产生毒性。因为氯霉素对70S核糖体的结合是可逆的，故被认为是抑菌性抗生素，但在高药物浓度时对某些细菌亦可产生杀菌作用，对流感杆菌甚至在较低浓度时即可产生杀菌作用。 氯霉素对革兰阳性、阴性细菌均有抑制作用，且对后者的作用较强。其中对伤寒杆菌、流感杆菌、副流感杆菌和百日咳杆菌的作用比其他抗生素强，对立克次体感染如斑疹伤寒也有效，但对革兰阳性球菌的作用不及青霉素和四环素。抗菌作用机制是与核蛋白体50S亚基结合，抑制肽酰基转移酶，从而抑制蛋白质合成。 各种细菌都能对氯霉素发生耐药性，其中以大肠杆菌、痢疾杆菌、变形杆菌等较为多见，伤寒杆菌及葡萄球菌较少见。细菌对氯霉素产生耐药性比较慢，可能是通过基因的逐步突变而产生的，但可自动消失。细菌也可以通过R因子的转移而获得耐药性，获得R因子的细菌能产生氯霉素乙酰转移酶（acetyltransferase）使氯霉素灭活。 氯霉素自肠道上部吸收，一次口服1.0g后2小时左右血中药物浓度可达到峰值（约10～13mg/L）。血浆
生物制药工艺学名词解释
生物制药工艺学名词解释： 第一章： 1.药品：一定剂型和规格的药物并赋予一定的形式（如包装），而且经过有关部门的批准，有明确的作用用途。 药物：能影响机体生理、生化和病理过程，用以预防、诊断、治疗疾病和计划生育的化学物质。 2.生物药物Biopharmaceuticals：以生物体、生物组织或其成份为原料综合应用生物学、物理化学与现代药学的原理与方法加工制成的药物。 3.生物活性Biologicalactivity,Bioactivity：对活组织如疫苗有影响的特性。 4.酶工程enzymeengineering：酶学与工程学互相渗透结合，发展形成的生物技术，它是从应用目的出发，研究酶和应用酶的特异催化功能，并通过工程化过程将相应原料转化成所需产物的技术。 5.固定化酶immobilizedenzyme：是指借助于物理和化学的方法把酶束缚在一定空间内并具有催化活性的酶制剂。 6.组合生物合成combinatorialbiosynthesis（组合生物学combinatorialbiology）：应用基因重组技术重新组合微生物药物的基因簇，产生一些非天然的化合物。 7.药物基因组学：一门研究个人的基因遗传如何影响身体对药物反应的科学。
8.凝聚作用coagulation：指在电解质作用下，胶粒粒子的扩散双电子层排斥电位降低，破坏了胶体系统的分散状态，使胶体粒子发生聚集的过程。 9.萃取extraction：将物质从基质中分离出来的过程。一般指有机溶剂将物质从水相转移到有机相的过程。 10.反萃取stripping/backextraction：将萃取液与反萃取剂相接触，使某种被萃入有机相的溶质转入水相的过程。 11.萃取因素/萃取比：萃取溶质进入萃取相的总量与该溶质在萃余相中总量之比。 12.分离因素separationfactor：在同一萃取体系内两种溶质在同样条件下分配系数的比值。 13.双相萃取技术two-aqueousphaseextraction：利用不同的高分子溶液相互混合可产两相或多相系统，静置平衡后，分成互不相溶的两个水相，利用物质在互不相溶的两水相间分配系数的差异来进行萃取的方法。 14.超临界流体萃取技术：利用处于临界压力和临界温度以上的一些溶剂流体所具有特异增加物质溶解能力来进行分离纯化的技术。 15.固相析出分离法solidphasecrystallization：通过改变溶液条件，使溶质以固体形式从溶液中分出的操作技术。 16.盐析法saltprecipitation：利用各种生物分子在浓盐溶液中溶解度的差异，通过向溶液中引入一定数量的中性盐，使目的
生物制药工艺学
生物制药工艺学：对生物药物进行研究、生产和制剂的一门综合学科。 生物制药是把生物体内的具有生物活性的基本物质，保持原来的结构和功能，又能在含多种物质的液相或固相中较高纯度的分离出来，它是一项严格，细致，复杂的工艺过程，涉及物化生工程等方面的知识和操作技术。 遗传与变异：是生命的基本特征，也是菌种选育的理论基础。 杂交育种：是指将两个基因型不同的菌株经吻合（或接合）使遗传物质重新结合，从只能分离和筛选出具有新性状菌株的过程。 原生质体融合：是指把两个亲株的原生质体混合在一起，在融合剂ＰＥＧ和Ｇａ离子的作用下，发生原生质体的融合，促使两亲本的遗传物质进行交换，从而实现遗传重组。 分批灭菌：将配置好的培养基输入发酵罐内，经过间接蒸汽预热，然后直接通入饱和蒸汽加热，使培养基和设备仪器灭菌，达到要求的温度和压力后维持一定时间，在冷却至发酵要求的温度，这一工艺过程称为。 连续灭菌：培养基在发酵罐外经过一套灭菌设备连续加热灭菌，冷却后送入已灭菌的发酵罐内，这种工艺称为。 萃取：液料与萃取剂接触后，液料中的溶质向萃取剂转移的过程。 超临界流体萃取技术是利用处于临界压力和临界温度以上的一些溶剂流体所具有特意增加物质溶解能力来进行分离纯化技术（温度３１.０６Ｃ，压力７３.９，密度０.４４８） 双水相萃取法又称水溶液两相分配技术，它是不同的高分子溶液相互混合产生两相或多项系统，利用物质在互不相容的两水相间分配系数的差异来进行萃取的方法。 吸附法：是利用适当的吸附剂，在一定Ｐｈ条件下，吸附生物样品中的生物药物，然后再以适当的洗脱剂将吸附的药物从吸附剂上解吸下来，达到浓缩和提纯的目的。 高分子聚合物沉淀法：某些水溶性非离子型高分子聚合物，如聚乙二醇等能使蛋白质水合作用减弱而发生沉淀。 过饱和溶液：溶液浓度等于溶解度时，该溶液称为饱和溶液。溶质只有在过饱和溶液中才有可能析出。 生物药物：是以生物体、生物组织、或其成分为原料（包括组织、器官、细胞器、细胞成分、代谢排泄物）综合应用生物学、物理化学与现代药学原理与方法加工制成的药物 现代生物技术药物：将生物体内生理活性物质的基因分离或人工合成，利用重组DNA技术加以改造，使其在细菌、酵母、动物细胞、转基因动物中间大量表达，通过这种方式获得的药物。 固体培养基：是加入一定量的凝固剂的培养基，适用于菌种的培养、分离、无菌试验、和菌种保藏工作。液体培养基是未加任何凝固剂的培养基 现代生物技术体系：主要的生物技术包括重组DNA技术、原生质体制备与原生质体融合技术、突变生物合成、组合生物合成、选择性生物催化合成、代谢途径工程、淋巴细胞杂交瘤单克隆抗体、组织培养技术、基因治疗等。 微生物的初级代谢产物：包括氨基酸、蛋白质、核苷酸、核酸、酶类、糖类、脂类等 微生物的次级代谢产物：包括抗生素，色素，生物碱、酶的抑制剂、植物生长素等初级代谢：指的是与微生物的生长繁殖有密切关系的代谢活动，初级代谢产物指的是与微生物的生长繁殖有密切关系的代谢产物。 次级代谢：指的是与微生物的生长繁殖无关的代谢活动，次级代谢产物指的是与微生物的生长繁殖无关的代谢产物。 培养基：是人工配制的、供微生物生长繁殖和生物合成各种代谢产物所需要的多种营养物质的混合物。 前体：在微生物药物的生物合成过程中，有些化合物能直接被微生物利用构成产物分子结构的一部分，而化合物本身的结构没有大的变化，这些物质称为前体。 生长因子：是微生物生长代谢必不可少，但不能用简单的碳源或氮源生物合成的一类特殊的营养物质。 促进剂：在发酵培养基中加入某些微量的化学物质，可促进目的代谢产物的合成，这些物质被称为促进剂。 抑制剂：在发酵过程中加入某些化学物质会抑制某些代谢途径的进行，同时会使另一代谢途径活跃，从而获得人们所需的某种代谢产物，或使正常代谢的中间产物积累起来，这种物质被称为抑制剂。 诱导物：一般是指一些特殊的小分子物质，在微生物发酵过程中添加这些小分子物质后，能够诱导代谢产物的生物合成，从而显著提高发酵产物的产量。 生理酸性物质：经微生物代谢作用后，能产生酸性物质的营养成分称为生理酸性物质。 生理碱性物质：经微生物代谢作用后，能产生碱性物质的营养成分称为生理碱性 物质。 速效碳源、迟效碳源：根据微生物利用碳 源速度的快慢可将碳源分为速效碳源和 迟效碳源。葡萄糖和蔗糖等被微生物利用 的速度较快，它们是速效碳源，而乳糖、 淀粉等被利用的速度相对较为缓慢，它们 是迟效碳源。 葡萄糖效应：在发酵过程中，如果葡萄糖 浓度过高会加快菌体的代谢，以致培养基 中的溶解氧不能满足菌体进行有氧呼吸 的需要，葡萄糖分解代谢就会进入不完全 氧化途径，一些酸性中间产物如丙酮酸、 乳酸、乙酸等积累在菌体或培养基中导致 Ｐｈ降低，影响某些酶的活性，从而抑制 微生物的生长和产物的合成，产生葡萄糖 效应。 生产种子的制备：指的是由保藏的菌种开 始，经过不断的扩大培养，使菌体数量达 到能满足发酵罐接种量的需要所涉及的 生产过程。 种子的制备：是将固体培养基上培养好的 孢子或菌体转入到液体培养基中培养，使 其繁殖成大量菌丝或菌体的过程。 诱变育种的基本过程：选择合适的出发菌 株→制备待处理的菌悬液→诱变处理→ 筛选→保藏和扩大试验 常用的诱变剂：1紫外线2亚硝基胍3硫 酸二乙酯4亚硝酸 杂交育种是将孢子（或摇瓶菌丝）接入的 体积较小的种子罐中，经培养后形成大量 的菌丝，该种子称为一级种子，把一级种 子转入到发酵罐内发酵称为二级发酵，如 果将一级种子接入到体积较大的种子罐 内，经过培养形成更多的菌丝体，这样制 备的种子称为二级种子，将二级种子转入 到发酵罐内发酵，称为三级发酵，同样道 理，使用三级种子的发酵称为四级发酵。 代谢曲线：根据发酵过程中代谢参数变化 绘制出的曲线，作用：可清楚的说明发酵 过程中的代谢变化，并反映出碳源，氮源 的利用和Ｐｈ、菌体浓度和产物浓度等参 数之间的相互关系。 为什么要绘制代谢曲线？分析研究代谢 曲线，有利于掌握发酵代谢变化的规律和 发现工艺控制中存在的问题，有助于改进 工艺，提高产物的产量。 膜分离法：又称为超滤法，包括微滤，超 滤和反渗透，是利用可截留一定分子量的 超滤膜进行溶质分离或浓缩。 渗透压冲击法：将细胞置于高渗溶液中 （例如一定浓度的蔗糖或甘油溶液中）， 由于渗透压的作用，细胞内的水分便向外 渗出，细胞发生收缩，当达到平衡后，将 介质快速稀释或将细胞转入缓冲溶液中， 由于渗透压发生变化，胞外的水分迅速渗 入胞内，是细胞快速膨胀而破裂，使产物 释放到溶液中。 离子交换法：是应用合成的离子交换树脂 作为吸着剂，将溶液中的物质，依靠库伦 力吸着在树脂上，然后用合适的洗脱剂将 吸着物从树脂上洗脱下来，达到分离，浓 缩，提纯的目的。 离子交换树脂：是一种具有网状立体结构 的，含有活性基因而能与溶液中其他物质 进行交换或吸着的聚合物。 交换容量：是表征树脂活性基数量——交 换能力的重要参数，其表示方法有重量交 换容量交换容量体积法。 沉淀法：是利用某种沉淀剂或改变条件， 使所需提取的目的物在溶液中的溶解度 降低而形成无定形固体沉淀从而进行分 离的一种技术方法。 等电点沉淀法：利用大分子两性电解质在 等电点时溶解度最低的原理而建立的分 离法称为～ 凝胶层析（色谱）：是指以各种多孔凝胶 为固定相，利用流动相中所含各种组分的 相对分子质量不同而达到物质分离的一 种技术。 亲和层析（色谱法）：是利用生物大分子 与某些对应的专一特意识别和可逆结合 的特性而建立起来的一种分离生物大分 子的色谱方法。 重结晶：即将晶体用合适的溶剂溶解再次 结晶，能使纯度提高，因为杂质和结晶物 质不在同溶剂和不同温度下的溶解度不 同。 结晶：是制备纯物质的有效方法，溶液中 的溶质在一定条件下，因分子有规则的排 列而结合成晶体。 晶核：最先析出的微小颗粒是以后结晶的 中心，称为。 自然选育：是利用微生物在一定条件下产 生自发突变的原理，通过分离，筛选排除 衰退型菌株，从中选出维持或高于原有生 产水平菌株的过程。 诱变育种：是利用物理或化学诱变剂处理 均分散的微生物细胞群体，促使其突变率 大幅提高，然后采用简便，高效的筛选方 法，从中选出少数具有优良性状的突变菌 体。 孢子制备：一般采用琼脂斜面或其他固体 培养基，使菌种经过培养得以活化，并产 生数量足够，质量合格的孢子。 英汉互译：抗生素anti bioti cs 氨基酸 amino acid 维生素vitamin 多肽 polype ptide 蛋白质pr otein 蛋白质 的等电点isoelectric point pi 蛋白质的 变性denaturation 胸腺肽al thymosin al 人绒毛膜促性腺激素 human chorionic gonadotropin （HCG）生 物转化biotra nsformati on 基因工程 genetic engineering 基因工程药物 genetically engineered drug 简答： 生物制药的工艺过程？菌种→斜面培养 →种子制备→发酵→发酵液预处理→提 取→精制→成品检验→成品→包装 生物制药产品的类别包括哪些？举例说 明：（一）微生物发酵产物1.微生物菌体 药物：如，酵母菌体，单细胞蛋白，灵芝， 冬虫夏草，茯苓菌等2.微生物酶抑制：如 蛋白酶，淀粉酶，糖化酶，青霉素酰化酶 3.酶活性调节剂：包括酶激活剂和酶的抑 制剂，如血管紧张素转化酶抑制剂，胆固 醇合成酶抑制剂4.微生物代谢产物：如初 级代谢产物氨基酸，次级代谢产物抗生素 等（二）生物转化药物，如激素，维生素， 抗生素，生物碱（三）基因工程药物：如 人胰岛素，人生长因子，白介素，干扰素 （四）动植物细胞培养药物。 生物制药与中医药的关系：①中药鉴定、 识别假冒伪劣药材（DNA芯片技术）②发 现新中药品种③发酵液中提取中药（高效、 结构改善）④利用基因工程产生之植物此 生代谢产物（黄酮素，糖苷，生物碱等） ⑤利用转基因动物生产动物类药材（基因 芯片植入动物→表达→从分泌物（麝香） 或组织中（鹿茸）提取活性物质。 培养基的组成、分类方法、设计注意问题： 培养基成分主要包括碳源、氮源、磷源、 硫源、无机离子（包括微量元素）、生长 因子、前体、促进剂、抑制剂和水分。分 类方法：按培养基组成物质的来源，可分 为合成培养基和复合培养基（天然培养基） 按物理状态可分为固体培养基和液体培 养基及半固体培养基；按工业发酵中的用 途可分为孢子培养基、种子培养基、发酵 培养基和补料培养基。注意问题：①确定 培养基的基本组成②确定培养基成分的 基本配比和浓度（a碳源和氮源的配比和 浓度b生理酸性物质和生理碱性物质的 比例c无机盐浓度d其他培养基成分的浓 度）③具有经济性。 培养基筛选方法：①单因子实验法②正交 试验和均匀设计试验等数学方法。 影响培养基的因素：原材料质量、水质、 培养基的灭菌（一般在121度下灭菌20 到30分钟，含糖培养基112度灭菌15到 30分钟）和黏度 菌种保藏的目的、原理及方法：菌种保藏 的目的是尽可能保持菌种的存活率和优 良性能，保证菌种经过较长时间的保藏后 仍保持存活和生产能力。菌种保藏对于基 础研究和实际应用具有重要意义。 菌种保藏的原理：是根据微生物的生理特 性，人为地创造条件，使微生物处于代谢 不活跃，生长繁殖受抑制的休眠状态，以 减少菌种的变异。有利于微生物休眠的条 件是低温、干燥、缺氧和缺乏营养物质等。 菌种保藏的方法： 1）斜面保藏法，广泛应用于细菌、放线 菌、酵母菌等菌种的短期保存。为了长期 保持菌体存活，每间隔一定时间需重新移 植培养一次。 该方法的优点是简便易行，成本低，能随 时观察菌株是否死亡、变异、退化或染菌。 缺点是由于斜面含有营养和水分，菌种生 长和繁殖还没有完全停止，代谢活动尚能 微弱进行，因此存在自发突变的可能；短 期内多次传代易引起菌种发生变异和引 起退变，污染杂菌的机会也会随之增多。 2）液体石蜡保藏法：在无菌条件下，将 液体石蜡倾注或用无菌吸管移入生长成 熟、丰满的斜面菌种上，使液体石蜡高出 斜面顶端1cm左右，加塞并用固体石蜡封 口，将其直立放在试管架上低温保藏。 3）沙土管保藏法：孢子或芽孢，在干燥 环境中抵抗力强，不易死亡。干燥能使这 些微生物的代谢活动水平降低但不会死 亡，而处于休眠状态。保藏时间可达数年。 4）麸皮保藏法： 5）冷冻干燥法：目前较理想的保藏方法， 也是各类菌种保藏机构广泛采用的主要 保藏方法。最常用的保护剂是脱脂牛奶， 脱脂牛奶可由新鲜的牛奶制备。 6）液氮超低温保藏法：该法保藏菌种的 效果好，方法简单，保藏对象也最为广泛， 几乎所有微生物及动植物细胞等均可采 用该方法。该法的另一优点是可利用各种 培养形式的微生物进行保藏，不论使用孢 子或菌体、液体培养物或固体培养物均可 采用该法。因此被认为是当前最有效、最 可靠的一种长期保存菌种的方法之一。 7）甘油保藏法 8）孢子滤纸保藏法 菌种选育目的：①生产方面：a提高发酵 产量b改进菌种的性能c产生新的发酵产 物d去除多余的组分②科研方面：a了解 菌种遗传背景b提供分子遗传学研究材 料c获得带遗传标记的菌株d生物合成途 径的研究e生物合成机制的研究 发酵过程工艺参数有哪些？（1）物理参 数：①温度②压力③搅拌转速④搅拌功率 ⑤空气流量⑥表观粘度（2）化学参数： ①Ph②基质浓度a糖浓度的测定b氮浓度 的测定c磷酸盐含量的测定d产物浓度的 测定e溶解氧浓度的测定f废气中氧含量 g废气中二氧化碳含量（3）生物参数： ①菌体浓度②菌丝形态 微生物的发酵类型：（1）按投料方式分类： ①分批发酵②补料分批发酵③连续发酵 （2）按与氧的关系分类：①需氧发酵② 厌氧发酵（3）按发酵动力学参数的关系 分类：①生长偶连型②部分生长偶连型③ 非生长偶连型 细胞破碎的方法：一机械法：①液体裁切： 超声波，机械搅拌，压力②固体裁切：研 磨，压力。二非机械法：①干燥：空气干 燥，真空干燥，冷冻干燥，喷雾干燥②溶 胞：物理法，化学法，酶法。 沉淀法有哪些？盐析法；有机溶剂沉淀法； 等电点沉淀法；高分子聚合物沉淀法；聚 电解质沉淀法；不可逆的沉淀去除法 温度对发酵的影响：1温度影响酶的活性 2温度影响发酵液的物理性质3温度影响 代谢产物的合成方向；PH对发酵的影响 1PH影响酶的活性2PH影响基质或中间产 物的解离状态3PH影响发酵产物的稳定 性 育种方法：自然育种，诱变育种，杂交育 种，原生质体融合育种。 主要灭菌和除菌方式：高温灭菌：A1干 热灭菌2湿热灭菌B过滤灭菌C化学物质 消毒和灭菌D其他方式灭菌1辐射灭菌2 臭氧灭菌3静电除菌 生产种子的制备：两个阶段：实验室种子 制备和生产车间种子制备 消除泡沫的方法：机械消除和消沫剂消除 影响孢子质量的因素：培养基、培养温度、 温度、培养时间、冷藏时间、接种量 分离纯化的特点：培养液（或发酵液）中 所含欲分离的生物物质浓度很低；欲分离 的生物或新物质通常很不稳定；发酵或培 养都是分批操作、生物变异性大，各批发 酵液不尽相同，这要求分离有一定弹性， 发酵液的放罐时间、发酵过程中泡沫剂的 加入对分离都有影响；用作医药的生物产 物与人类生命息息相关 影响溶剂萃取的因素：①PH的影响2温 度与萃取时间的影响3盐析作用的影响4 溶剂种类、用量及萃取方式的选择 离子交换速度的影响因素：1颗粒大小2 交联度3温度4离子化合物5离子大小6 搅拌速度7溶液浓度 影响吸附过程的因素：1吸附剂的性质2 被吸附物的性质3溶剂的影响4溶液PH 值的影响5温度的影响6其他组分的影响 常用吸附剂按其化学结构可分为两大类： 一类是有机吸附剂，如活性炭、维生素、 大孔吸附树脂等。另一类是无机吸附，如 白土、氧化铝、硅胶、硅藻土等。 盐析法的影响因素：1盐的性质2PH值3 盐的饱和度4蛋白质浓度5温度 有机溶剂沉淀法的影响因素：1温度2PH 值3蛋白质浓度4无机盐离子的强度5金 属离子 膜分离机制:利用可截留一定分子量的超 滤膜进行溶质的分离或浓缩，小于截留值 的分子能通过膜，而大于截留值的分子不 能通过膜，因而达到分离。 凝胶色谱分离法的原理：凝胶色谱柱中， 当含有各组分的混合溶液流经凝胶层析 住时，各组分在层析柱内同时进行两种不 同的运动，一种是随着溶液流动而进行的 垂直直下的移动，另一种是不定向的分子 扩散运动（布朗运动）。大分子物质由于 分子直径较大，不能进入凝胶的微孔，只 能分布于凝胶颗粒的间隙中，已较快的速 度流过凝胶剂；较小的分子能进入凝胶的 微孔中，不断地进出于一个个颗粒的微孔 内外，这就使小分子物质向下移动的速度 比大分子的速度慢，从而使混合溶液中各 组分按照Mr由大到小的顺序先后流出层 析柱，大到分离的目的。 凝胶色谱分离法的特点：操作条件温和， 简单易行；分离Mr范围广；离效果一般 不受缓冲液组成的影响；进行一次操作后 无需再生处理就可进行下一次的分离 凝胶色谱分离法的应用：1盐脱2分级分 离3大分子物质的分子量测定 亲和色谱的操作：吸附、冲洗、洗脱、平 衡 饱和溶液形成的条件：蒸发法、冷却法、 化学反应结晶法、盐析结晶法、等电点法、 复合法、共沸蒸馏结晶法 影响晶体大小的因素：过饱和度、温度、 搅拌速度、晶种 改变晶体形状的方法：控制晶体生长速度、 过饱和度、结晶温度、选择不同的溶剂、 调节溶液的PH值和有目的的加入某种能 改变晶形的杂质 工业生产实例：1化学反应结晶2利用温 度差结晶3利用湿度差结晶4盐析结晶5 利用等电点结晶6盐析和冷却结晶7冷却 和化学反应并结晶8共沸蒸馏结晶9重结 晶 氨基酸的制备方法:1水解法a酸水解法b 碱水解法c酶水解法2微生物发酵法3化 学合成法4酶促合成法 氨基酸的分离方法：1基于溶解度或等电 点不同分离2加入特殊沉淀剂沉淀分离3 用离子交换剂分离4用电渗析法分离 维生素的发酵生产工艺路线：1斜面种子 培养2一级种子培养3二级种子培养4发 酵培养
制药工艺学课后答案
第二章化学制药工艺路线的设计和选择 2-1工艺路线设计有几种方法，各有什么特点？如何选择？ 答：（1）类型反应法，类型反应法是指利用常见的典型有机化学反应与合成方法进行合成工艺路线设计的方法。类型反应法既包括各类化学结构的有机合成通法，又包括官能团的形成，转换或保护等合成反应。对于有明显结构特征和官能团的化合物，通常采用类型反应法进行合成工艺路线。 （2）分子对称法，药物分子中存在对称性时，往往可由两个相同的分子片段经化学合成反应制得，或在同一步反应中将分子的相同部分同时构建起来。该法简单，路线清晰，主要用于非甾体类激素的合成。 （3）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步逆向推导，进行寻源的思考方法，研究药物分子化学结构，寻找出最后一个结合点，逆向切断链接消除重排和官能团形成与转化，如此反复追溯求源直到最简单的化合物，即期始原料为止，即期始原料应该是方便易的，价格合理的化学原料或天然化合物，最后是各步的合理排列与完整合成路线的确定。 2—2工艺路线评价的标准是什么？为什么？ 答：原因：一个药物可以有多条合成路线，且各有特点，哪条路线可以发展成为适合于工业生产的工艺路线则必需通过深入细致的综合比较和论证，从中选择出最为合理的合成路线，并制定出具体的实验室工艺研究方案。 工艺路线的评价标准：1）化学合成途径简捷，即原辅材料转化为药物的路线简短;2）所需的原辅材料品种少并且易得，并有足够数量的供应； 3）中间体容易提纯，质量符合要求，最好是多不反应连续操作； 4）反应在易于控制的条件下进行，如无毒，安全； 5）设备要求不苛刻； 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，经济效益好。 第五章氯霉素生产工艺 5-2、工业上氯霉素采用哪几种合成路线？各单元步骤的原理是什么？关键操作控制是什么？ 答:工业上氯霉素采用具有苯乙基结构的化合物原料的合成路线；
制药工艺学题+答案
一、名词解释 1. 清洁技术：制药工业中的清洁技术就是用化学原理和工程技术来减少或消除造成环境污染的有害原辅材料、催化剂、溶剂、副产物；设计并采用更有效、更安全、对环境无害的生产工艺和技术。其主要研究内容有：（1）原料的绿色化（2）催化剂或溶剂的绿色化（3）化学反应绿色化（4）研究新合成方法和新工艺路线 2. 全合成制药：是指由化学结构简单的化工产品为起始原料经过一系列化学合成反应和物理处理过程制得的药物。由化学全合成工艺生产的药物称为全合成药物。 3. 半合成制药：是指由具有一定基本结构的天然产物经化学结构改造和物理处理过程制得的药物。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。 4. 药物的工艺路线：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。 5. 倒推法或逆向合成分析：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思考方法称为追溯求源法，又称倒推法、逆合成分析法。 6. 类型反应法：是指利用常见的典型有机化学反应与合成方法进行药物合成设计的思考方法。包括各类化学结构的有机合成物的通用合成法，功能基的形成、转换、保护的合成反应单元等等。对于有明显类型结构特点和功能基的化合物，常常采用此种方法进行设计。7．Sandmeyer反应：重氮盐用氯化亚铜或溴化亚铜处理，得到氯代或溴代芳烃： 8．“一勺烩”或“一锅煮”：对于有些生产工艺路线长，工序繁杂，占用设备多的药物生产。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，往往可以将几步反应合并，在一个反应釜内完成，中间体无需纯化而合成复杂分子，生产上习称为“一勺烩”或“一锅煮”。改革后的工艺可节约设备和劳动力，简化了后处理。 9. 质子性溶剂：质子性溶剂含有易取代的氢原子，既可与含负离子的反应物发生氢键结合产生溶剂化作用，也可与负离子的孤电子对配位，或与中性分子中的氧原子(或氮原子)形成氢键，或由于偶极矩的相互作用而产生溶剂化作用。质子性溶剂有水、醇类、乙酸、硫酸、多聚磷酸、氢氟酸-氟化锑(HF-SbF3)、氟磺酸-三氟化锑(FSO3H—SbF3)、三氟醋酸(CF3COOH)以及氨或胺类化合物等。 10. 非质子性溶剂：非质子性溶剂不含易取代的氢原子，主要靠偶极矩或范德华力的相互作用而产生溶剂化作用。非质子溶剂又分为非质子极性溶剂和非质子非极性溶剂（或惰性溶剂）。非质子性极性溶剂有醚类(乙醚、四氢呋喃、二氧六环等)、卤素化合物(氯甲烷、氯仿、二氯甲烷、四氯化碳等)、酮类(丙酮、甲乙酮等)、含氮烃类 (硝基甲烷、硝基苯、吡啶、乙腈、喹啉)、亚砜类(二甲基亚砜)、酰胺类(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)。芳烃类(氯苯、苯、甲苯、二甲苯等)和脂肪烃类(正已烷、庚烷、环己烷和各种沸程的石油醚)一般又称为惰性溶剂。