制藥工藝學試題及習題答案

《化學制藥工藝學》第一次作業(yè)一、名詞解釋1、工藝路線:一個化學合成藥物往往可通過多種不同的合成途徑制備，通常將具有工業(yè)生產(chǎn)價值的合成途徑稱為該藥物的工藝路線。鄰位效應(yīng)：指苯環(huán)內(nèi)相鄰取代基之間的互相作用，使基團的活性和分子的物理化學性能發(fā)生顯著變化的一種效應(yīng)。全合成：以化學結(jié)構(gòu)簡樸的化工產(chǎn)品為起始原料，通過一系列化學反映和物理解決過程制得化學合成藥物，這種途徑被稱為全合成。半合成：由具有一定基本結(jié)構(gòu)的天然產(chǎn)物經(jīng)化學結(jié)構(gòu)改造和物理解決過程制得化學合成藥物的途徑。臨時基團：為定位、活化等目的，先引入一個基團，在達成目的后再通過化學反映將這個基團予以除去，該基團為臨時基團。類型合成法：指運用常見的典型有機化學反映與合成方法進行合成路線設(shè)計的方法。分子對稱合成法：由兩個相同的分子經(jīng)化學合成反映，或在同一步反映中將分子相同的部分同時構(gòu)建起來，制得具有分子對稱性的化合物，稱為分子對稱合成法。文獻歸納合成法：即模擬類推法，指從初步的設(shè)想開始，通過文獻調(diào)研，改善別人尚不完善的概念和方法來進行藥物工藝路線設(shè)計。二、問答題1、你認為新工藝的研究著眼點應(yīng)從哪幾個方面考慮？答：工藝路線的簡便性，生產(chǎn)成本因素，操作簡便性和勞動安全的考慮，環(huán)境保護的考慮，設(shè)備運用率的考慮等。2、化學制藥工藝學研究的重要內(nèi)容是什么？答：一方面，為創(chuàng)新藥物積極研究和開發(fā)易于組織生產(chǎn)、成本低廉、操作安全和環(huán)境和諧的生產(chǎn)工藝；另一方面，要為已投產(chǎn)的藥物不斷改善工藝，特別是產(chǎn)量大、應(yīng)用面廣的品種。研究和開發(fā)更先進的新技術(shù)路線和生產(chǎn)工藝。你能設(shè)計幾種方法合成二苯甲醇？哪種路線好？答：（1）（2）（3）（4）反映（1）發(fā)生格氏反映，條件比較苛刻。反映（3）一步引入3個氯原子，反映溫度較高，反映時間較長，有未反映的氯氣逸出，不易吸取完全，存在環(huán)境污染和設(shè)備腐蝕等問題。反映（4）金屬鈉參與反映，成本比較高。綜合來看，反映（2）是最合適的路線，不僅工藝路線短，并且原輔材料易得，反映條件溫和，各步反映產(chǎn)率較高，成本也比較低，無氯化反映的缺陷。合成黃連素的工藝路線是什么？有什么特點？答：特點：借鑒巴馬汀的全合成方法，是我國自己發(fā)展起來的合成路線。5、如何理解在堿性條件下苯酚、丙酮、氯仿縮合制備苯氧異丁酸？（反映機理）答：丙酮先烯醇化；與酚脫水；再與氯仿加成；三個氯原子水解為羧基。CH3COCH3→CH3COH=CH26、如何理解下述反映過程？（反映機理）答：（1）1在氫氧化鉀水解的同時形成碳負離子；（2）繼續(xù)甲醛發(fā)生羥醛縮合（羥甲基反映）引入羥甲基；（3）再與二甲胺縮合脫水；（4）在酸性條件下脫羧、成鹽。7、完畢下列合成過程：答：抱負的工藝路線有什么特點？答：（1）化學合成途徑簡潔，即原輔材料轉(zhuǎn)化為藥物的路線要簡短；（2）所需的原輔材料品種少且易得，并有足夠數(shù)量的供應(yīng)；（3）中間體容易提純，質(zhì)量符合規(guī)定，最佳是多步反映連續(xù)操作；（4）反映在易于控制的條件下進行，如安全、無毒；（5）設(shè)備條件規(guī)定不苛刻；（6）“三廢”少且易于治理；（7）操作簡便，經(jīng)分離純化易達成藥用標準；（8）收率最佳、成本最低、經(jīng)濟效益最佳。簡述合成藥物生產(chǎn)的特點？答：（1）品種多，更新速度快；（2）生產(chǎn)工藝復雜，需用原輔料繁多，而產(chǎn)量一般不大；（3）產(chǎn)品質(zhì)量規(guī)定嚴格；（4）大多采用間歇式生產(chǎn)方式；（5）原輔料和中間體不少是易燃、易爆、有毒性的；（6）“三廢”（廢渣、廢氣、廢液）多，且成分復雜，嚴重危害環(huán)境。10、簡述蘭索拉唑的反映原理和也許的副反映？答：（1）第一步在堿的存在下發(fā)生縮合反映，得到硫醚產(chǎn)物3，脫除HCl；（2）第二步在催化劑的存在下發(fā)生氧化反映，生成亞砜產(chǎn)物蘭索拉唑4；（3）也許的副產(chǎn)物有4的過度氧化產(chǎn)物如砜、吡啶的氧化物等。11、克霉唑關(guān)鍵中間體鄰氯苯基二苯基氯甲烷的合成重要有幾種？工業(yè)上選擇哪條路線？為什么？答：（1）鄰氯苯甲酸乙酯的Grignard試劑法（2）鄰氯甲苯的三氯化法（3）鄰氯苯甲酸的二次氯化二次F-C反映法工業(yè)上選擇路線（3）。由于，路線（1）應(yīng)用Grignard試劑，規(guī)定嚴格的無水條件，原輔材料質(zhì)量規(guī)定嚴格，且溶劑乙醚易燃、易爆，反映設(shè)備上須有相應(yīng)的安全措施，而使生產(chǎn)受到限制。路線（2）第一步反映中一步引入3個氯原子，反映溫度較高，反映時間較長；有未反映的氯氣逸出，不易吸取完全，存在環(huán)境污染和設(shè)備腐蝕等問題。路線（3）原輔材料易得，反映條件溫和，各步反映產(chǎn)率較高，成本也比較低；無上述氯化反映的缺陷，更適于工業(yè)生產(chǎn)。第二章藥物路線的設(shè)計和選擇一、名詞解釋1.全合成制藥：是指由化學結(jié)構(gòu)簡樸的化工產(chǎn)品為起始原料通過一系列化學合成反映和物理解決過程制得的藥物。由化學全合成工藝生產(chǎn)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(jié)構(gòu)的天然產(chǎn)物經(jīng)化學結(jié)構(gòu)改造和物理解決過程制得的藥物。這些天然產(chǎn)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(yè)生產(chǎn)價值的合成途徑，稱為藥物的工藝路線或技術(shù)路線。5.倒推法或逆向合成分析（retrosynthesisanalysis）：從藥物分子的化學結(jié)構(gòu)出發(fā)，將其化學合成過程一步一步逆向推導進行尋源的思考方法稱為追溯求源法，又稱倒推法、逆合成分析法。6.類型反映法：是指運用常見的典型有機化學反映與合成方法進行藥物合成設(shè)計的思考方法。涉及各類化學結(jié)構(gòu)的有機合成物的通用合成法，功能基的形成、轉(zhuǎn)換、保護的合成反映單元等等。對于有明顯類型結(jié)構(gòu)特點和功能基的化合物，經(jīng)常采用此種方法進行設(shè)計。7．Sandmeyer反映：重氮鹽用氯化亞銅或溴化亞銅解決，得到氯代或溴代芳烴：8．Mannich反映：具有活潑氫的醛、酮與甲醛及胺(伯胺、仲胺或氨)反映，結(jié)果一個活潑氫被胺甲基取代，此反映又稱為胺甲基化反映，所得產(chǎn)物稱為Mannich堿。9．“一勺燴”或“一鍋煮”：對于有些生產(chǎn)工藝路線長，工序繁雜，占用設(shè)備多的藥物生產(chǎn)。若一個反映所用的溶劑和產(chǎn)生的副產(chǎn)物對下一步反映影響不大時，往往可以將幾步反映合并，在一個反映釜內(nèi)完畢，中間體無需純化而合成復雜分子，生產(chǎn)上習稱為“一勺燴”或“一鍋煮”。改革后的工藝可節(jié)約設(shè)備和勞動力，簡化了后解決。10.分子對稱法：一些藥物或中間體的分子結(jié)構(gòu)具對稱性，往往可采用一種重要原料經(jīng)縮合偶聯(lián)法合成，這種方法稱為分子對稱法。二、填空1.藥物生產(chǎn)工藝路線，技術(shù)先進性，經(jīng)濟合理性，2.剖析藥物的化學結(jié)構(gòu)，化學結(jié)構(gòu)3.“平頂型”、“尖頂型”4．前頭，后邊5．最后6．“平頂型”7.C—N、C—S、C—O8．，異丁基苯。9.推測合理的排列順序,著眼于原輔材料、設(shè)備條件10.已有方法,化學結(jié)構(gòu)、化學活性11.簡樸分子或已知結(jié)構(gòu),模擬12.運用率高、價廉易得13.“一勺燴”或“一鍋煮”14.反映進程的控制方法、副反映產(chǎn)生的雜質(zhì)及其對后解決的影響，以及前后各步反映對溶質(zhì)、pH、副產(chǎn)物等的影響后15.相轉(zhuǎn)移催化技術(shù)三、單項選擇題1．B2．C3．A4．C5．D6．A7．A8．B9．B10．C11.A12.B13.A14.C15.B四、簡答題1.藥物工藝路線的設(shè)計規(guī)定有哪些？答：（1）合成途徑簡易；（2）原材料易得；（3）中間體易分離；（4）反映條件易控制；（5）設(shè)備條件不苛求；（6）“三廢”易治理；（7）操作簡便，經(jīng)分離、純化易達成藥用標準，最佳是多步反映連續(xù)操作，實現(xiàn)自動化；（8）收率最佳、成本最低。2.藥物的結(jié)構(gòu)剖析原則有哪些？答：（1）藥物的化學結(jié)構(gòu)剖析涉及分清重要部分（主環(huán)）和次要部分（側(cè)鏈），基本骨架與官能團；（2）研究分子中各部分的結(jié)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(zhuǎn)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(gòu)建方法和整個工藝路線中的位置等問題。3．藥物生產(chǎn)工藝路線的設(shè)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(nèi)外文獻資料的調(diào)查和研究工作。（2）優(yōu)選一條或若干條技術(shù)先進，操作條件切實可行，設(shè)備條件容易解決，原輔材料有可靠來源的技術(shù)路線。（3）寫出文獻總結(jié)和生產(chǎn)研究方案（涉及多條技術(shù)路線的對比實驗）（4）確證其化學結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)和圖譜（紅外、紫外、核磁、質(zhì)譜等）；（5）生產(chǎn)過程中也許產(chǎn)生或殘留的雜質(zhì)、質(zhì)量標準；（6）穩(wěn)定性實驗數(shù)據(jù)；（7）“三廢”治理的實驗資料等等。4.藥物工藝路線設(shè)計的意義是什么？藥物工藝路線設(shè)計的基本內(nèi)容，重要是針對已經(jīng)擬定化學結(jié)構(gòu)的藥物，研究如何應(yīng)用制備藥物的理論和方法，設(shè)計出適合其生產(chǎn)的工藝路線。它的意義在于：①有生物活性和醫(yī)療價值的天然藥物，由于它們在動植物體內(nèi)含量甚微，不能滿足規(guī)定，在許多情況下需要進行人工合成或半合成。②根據(jù)現(xiàn)代醫(yī)藥科學理論找出具有臨床應(yīng)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(shè)計研究，以便新藥審批獲得新藥證書后，可以盡快進入規(guī)模生產(chǎn)。③引進的或正在生產(chǎn)的藥物，由于生產(chǎn)條件或原輔材料變換或改變藥品質(zhì)量，都需要在工藝路線上改善與革新。因此，藥物的工藝路線的設(shè)計和選擇是非常重要的，它將直接關(guān)系到藥品的質(zhì)量。5.藥物工藝路線設(shè)計的重要方法有哪些？追溯求源法、類型反映法、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涉及哪幾方面？7．工藝路線的改造途徑有哪些？選用更好的反映原輔料和工藝條件；修改合成路線，縮短反映環(huán)節(jié)；改善操作技術(shù)，提高反映收率；新反映、新技術(shù)的應(yīng)用。8．制藥工業(yè)過程按照毒性大小溶劑分為幾類？選用原則是什么？根據(jù)有機溶劑對人體及環(huán)境也許導致的危害的限度，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(huán)境危害物的有機溶劑。因其具有不可接受的毒性或?qū)Νh(huán)境導致公害，在原料藥、輔料以及制劑生產(chǎn)中應(yīng)當避免使用。當根據(jù)文獻或其他相關(guān)資料擬定合成路線，涉及到第一類溶劑的使用時，建議重新設(shè)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，有助于將由于溶劑替換對后續(xù)的結(jié)構(gòu)確證、質(zhì)量研究、穩(wěn)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也許無法充足進行。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(zhuǎn)正后，仍可進一步進行替代溶劑的研究工作。由于溶劑的改變也許導致產(chǎn)品物理化學性質(zhì)以及質(zhì)量的改變，因此如發(fā)生溶劑的替代，則需要進行溶劑改變前后的產(chǎn)品物理化學性質(zhì)、質(zhì)量的對比研究，必要時還需要進行結(jié)構(gòu)對比確證，以說明產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)是否發(fā)生變化。假如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，無論任何環(huán)節(jié)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）、或也許導致其他不可逆毒性（如神經(jīng)毒性或致畸性）、或也許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?？紤]到第二類溶劑對人體的危害以及所使用的溶劑在終產(chǎn)品中殘留的也許性，建議對合成過程中所使用的所有第二類溶劑進行殘留量研究，以使藥物研發(fā)者全面掌握產(chǎn)品質(zhì)量情況，為最終制定合理可行的質(zhì)量標準提供數(shù)據(jù)支持。（3）第三類溶劑及研究原則第三類溶劑是GMP或其他質(zhì)量規(guī)定限制使用，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(huán)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(chǎn)品精制過程中使用的第三類溶劑進行殘留量研究。（4）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(chǎn)過程中也許會使用，但目前尚無足夠的毒理學研究資料。建議藥物研發(fā)者根據(jù)生產(chǎn)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進一步，將根據(jù)研究結(jié)果對其進行進一步的歸類。選用原則：一般應(yīng)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？①所選單元反映不要干擾結(jié)構(gòu)中已有的取代基，使副反映盡也許少，收率盡量高；②盡量采用匯聚型合成工藝，假如只能采用直線型工藝，盡量把收率高的反映環(huán)節(jié)放在后面；③原料應(yīng)價廉、供應(yīng)充足；④反映條件盡量溫和，操作宜簡樸；⑤多步反映時最佳能實現(xiàn)“一鍋法”操作；⑥盡量采用“平頂型”反映，使操作彈性增大；⑦三廢應(yīng)盡量少。五、合成題1.試用逆向合成分析法設(shè)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(jù)逆合成分析和類型反映等方法設(shè)計一條抗菌藥物克霉唑（Clotrimazole）的合成路線?答：（1）逆合成分析（2）類型反映3．試用分子對稱合成法，以哌啶、甲醛、丙酮為原料設(shè)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(shè)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(yōu)化一、名詞解釋1.基元反映：反映物分子在碰撞中一步直接轉(zhuǎn)化為生成物分子的反映。2.非基元反映：反映物分子通過若干步，即若干個基元反映才干轉(zhuǎn)化為生成物的反映。3.簡樸反映：由一個基元反映組成的化學反映。4.復雜反映：由兩個以上基元反映組成的化學反映。又可分為可逆反映、平行反映和連續(xù)反映。5.質(zhì)量作用定律:當溫度不變時，反映速度與該瞬間反映物濃度的乘積成正比，并且每種反映濃度的指數(shù)等于反映式中各反映物的系數(shù)。6.可逆反映：屬于復雜反映，兩個方向相反的反映同時進行，其特點為：正反映速度隨時間逐漸減小，逆反映速度隨時間逐漸增大，直到兩個反映速度相等，反映物和生成物濃度不再隨時間而發(fā)生變化。對于正向反映和逆向反映，質(zhì)量作用定律都適合。7.平行反映（競爭性反映）:平行反映又稱競爭性反映，屬于復雜反映。即一反映系統(tǒng)中同時進行幾種不同的化學反映。在生產(chǎn)上將需要的反映稱為主反映，其余的稱為副反映。8.質(zhì)子性溶劑：質(zhì)子性溶劑具有易取代的氫原子，既可與含負離子的反映物發(fā)生氫鍵結(jié)合產(chǎn)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，或由于偶極矩的互相作用而產(chǎn)生溶劑化作用。質(zhì)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(FSO3H—SbF3)、三氟醋酸(CF3COOH)以及氨或胺類化合物等。9.非質(zhì)子性溶劑：非質(zhì)子性溶劑不含易取代的氫原子，重要靠偶極矩或范德華力的互相作用而產(chǎn)生溶劑化作用。非質(zhì)子溶劑又分為非質(zhì)子極性溶劑和非質(zhì)子非極性溶劑（或惰性溶劑）。非質(zhì)子性極性溶劑有醚類(乙醚、四氫呋喃、二氧六環(huán)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(huán)己烷和各種沸程的石油醚)一般又稱為惰性溶劑。10.正交設(shè)計：正交設(shè)計是在全面實驗點中挑選出最有代表性的點做實驗，挑選的點在其范圍內(nèi)具有“均勻分散”和“整齊可比”的特點。正交設(shè)計就是運用已經(jīng)造好了的表格——正交表一一安排實驗并進行數(shù)據(jù)分析的一種方法。正交設(shè)計合用于影響因素較多，水平數(shù)較小的實驗設(shè)計。二、填空1．反映速度、反映方向、反映深度、產(chǎn)品構(gòu)型等。2.質(zhì)子，非質(zhì)子，惰性溶劑。3.物理操作，分離、提取、蒸餾、結(jié)晶、過濾、以及干燥，反映的性質(zhì)4．原料消失時，原料斑點幾乎不變而末出現(xiàn)新的雜質(zhì)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映，酶或催化劑催化的反映，反常型7.參考前人工作經(jīng)驗,試管,“相似相溶”原理8.質(zhì)量作用定律9.用移動化學平衡的方法,價格便宜、易得反映物10．主反映，副反映11.反映物的配料比、反映時間，溫度、溶劑、催化劑12.使反映操作控制較為容易、副反映較小、收率較高、設(shè)備運用率較高13.溶劑14.單元反映的反映機理15.類推法16.8817.液相反映18.漿式、框式或錨式、推動式、渦輪式19．Tp=-E/Rln10-12=E/229.7720．平分法、黃金分割法、分數(shù)法21.總在實驗范圍的中點處安排實驗22.x1＝a+0.618(b-a)，x2=a+0.382(b-a)23．“均勻分散”和“整齊可比”24.Ln(tq),L,t,q,n25.實驗中相應(yīng)因子(因素)作用的大小,重要因素,次要因素26.最佳水平27.正交表中因子的水平數(shù),應(yīng)大于三、單項選擇題1.A2.B3.B4.A5.A6.D7.A8.B9.A10.B11.B12.A.13.B14.D15.B16.C17.B18.C19.D20.D21．A22.A23.B24.B(II)25.C(III)四、簡答題1.現(xiàn)代有機合成反映特點有哪些？答：（1）反映條件溫和，反映能在中性、常溫和常壓下進行；（2）高選擇性（立體、對映體）；（3）需要少量催化劑（1%）；（4）無“三廢”或少“三廢”等2.反映溶劑的作用有哪些？答：（1）溶劑具有不活潑性，不能與反映物或生成物發(fā)生反映。（2）溶劑是一個稀釋劑，有助于傳熱和散熱，并使反映分子可以分布均勻、增長分子間碰撞和接觸的機會，從而加速反映進程。（3）溶劑直接影響化學反映的反映速度、反映方向、反映深度、產(chǎn)品構(gòu)型等。用重結(jié)晶法分離提純藥物或中間體時，對溶劑的選擇有哪些規(guī)定？答：（1）溶劑必須是惰性的（2）溶劑的沸點不能高于被重結(jié)晶物質(zhì)的熔點（3）被重結(jié)晶物質(zhì)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稱易溶，其溶解度曲線相稱陡?？僧媹D表達。（4）雜質(zhì)的溶解度或是很大（待重結(jié)晶物質(zhì)析出時，雜質(zhì)仍留在母液中）或是很?。ù亟Y(jié)晶物質(zhì)溶解在溶劑里，借過濾除去雜質(zhì)）。（5）溶劑的揮發(fā)性。低沸點溶劑，可通過簡樸的蒸餾回收，且析出結(jié)晶后，有機溶煤殘留很容易去除。（6）容易和重結(jié)晶物質(zhì)分離。（7）重結(jié)晶溶劑的選擇還需要與產(chǎn)品的晶型相結(jié)合。4.根據(jù)溫度與反映速度的關(guān)系，下列圖分別表達何類型的化學反映？答：（1）較常見的化學反映，符合Arrhenius定律（2）有爆炸極限的化學反映（3）酶或催化劑催化的反映（4）反常型。5.反映終點的擬定方法有哪些？TLC擬定反映終點的原則是什么？答：（1）反映終點的控制，重要是控制主反映的完畢；測定反映系統(tǒng)中是否尚有未反映的原料(或試劑)存在；或其殘存量是否達成一定的限度。（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(jiān)測反映。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(jiān)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(chǎn)物和原料外是否有新的雜質(zhì)斑點生成，這些信息可以決定是否終止反映。①原料點消失說明原料反映完全。②原料點幾乎不再變化，說明反映達成平衡。③有新的雜質(zhì)斑點，說明有新的副反映發(fā)生或產(chǎn)物發(fā)生分解。在藥物合成研究中，常發(fā)現(xiàn)反映進行到一定限度后，微量原料很難反映完全，繼續(xù)延長反映時間，則會出現(xiàn)新的雜質(zhì)斑點的現(xiàn)象。實驗中一般在原料消失時或原料斑點幾乎不變而末出現(xiàn)新的雜質(zhì)斑點時停止反映，進行后解決。6.在進行工藝路線的優(yōu)化過程中，如何擬定反映的配料比？合適的配料比，既可以提高收率，減少成本，又可以減少后解決承擔。選擇合適配料比一方面要分析要進行的化學反映的類型和也許存在的副反映，然后，根據(jù)不同的化學反映類型的特性進行考慮。一般可根據(jù)以下幾方面來進行綜合考慮。(1)凡屬可逆反映，可采用增長反映物之一的濃度，通常是將價格較低或易得的原料的投料量較理論值多加5％~20％不等，個別甚至達二三倍以上，或從反映系統(tǒng)中不斷除去生成物之一以提高反映速度和增長產(chǎn)物的收率。(2)當反映生成物的產(chǎn)量取決于反映液中某一反映物的濃度時，則增長其配料比、最合適的配料比應(yīng)符合收率較高和單耗較低的規(guī)定。(3)若反映中有一反映物不穩(wěn)定，則可增長其用量，以保證有足夠的量參與主反映。(4)當參與主、副反映的反映物不盡相同時，可運用這—差異，通過增長某一反映物的用量，增強主反映的競爭能力。(5)為了防止連續(xù)反映(副反映)，有些反映的配料比宜小于理論量，使反映進行到一定限度停止。7．在進行工藝路線的優(yōu)化過程中，如何擬定物料的加料順序？某些化學反映規(guī)定物料按一定的先后順序加入，否則會加劇副反映，減少收率；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(yīng)較小、無特殊副反映的反映，加料順序?qū)κ章实挠绊懖淮?。在這種情況下，應(yīng)從加料便利、攪拌規(guī)定或設(shè)備腐蝕等方面來考慮，采用比較適宜的加料順序。對一些熱效應(yīng)較大同時也也許發(fā)生副反映的反映，加料順序則成為一個不容忽視的問題，由于它直接影響著收率的高低。所以必須針對引起副反映的因素而采用適當?shù)目刂品椒?，必須從使反映操作控制較為容易、副反映較小、收率較高、設(shè)備運用率較高等方面綜合考慮，來擬定適宜的加料順序。8.簡述正交實驗設(shè)計法的基本環(huán)節(jié)？答：正交設(shè)計就是運用已經(jīng)造好了的表格——正交表一一安排實驗并進行數(shù)據(jù)分析的一種方法。正交表用Ln(tq)表達。L表達正交設(shè)計，t表達水平數(shù)，q表達因子數(shù)，n表達實驗次數(shù)。因子數(shù)一般用A，B，C等表達，水平數(shù)一般用1，2，3等表達。正交實驗設(shè)計法一般有以下五個環(huán)節(jié)：(1)找出制表因子，擬定水平數(shù)；(2)選取適合的正交表；(3)制定實驗方案；(4)進行實驗并記錄結(jié)果；(5)實驗結(jié)果的計算分析。9.反映溶劑對化學反映的影響有哪些？反映速度、反映方向、反映深度、產(chǎn)品構(gòu)型等。10.影響藥物合成工藝的反映條件和影響因素有哪些？配料比與反映物濃度、溶劑、催化、能量的供應(yīng)、反映時間及反映終點的監(jiān)控、后解決、產(chǎn)品的純化和檢查。五、計算題根據(jù)反映活化能可以選擇較適宜的溫度，其基本關(guān)系式是：Tp=-E/Rln10-12=E/229.771.Tp=-81500/8.314ln10-12=354.70K(81.55℃2．Tp=-165000/8.314ln10-12=718K(444.9℃因此，氯苯水解反映需在高壓下進行，一般水解反映在350~600℃3.Tp=-96000/8.314ln10-12=417.81K(144.6℃4．表3-5平分法實驗結(jié)果實驗號實驗點(a+b)/2實驗結(jié)果下次實驗范圍(a,b)%12.7水解，堿多了1~2.721.85結(jié)果良好，可加大堿量1.85~2.732.28結(jié)果仍良好停止5．表3-6黃金分割法實驗結(jié)果實驗號加堿量/kg熬制時間/h游離松香/%下次實驗范圍/kg19+0.618(13-9)=11.55.520.129+0.382(13-9)=10.56.518.810.5~13去掉(a,x2)310.5+0.618(13-10.5)=126皂化10.5~12去掉(x3,b)410.5+0.382(12-10.5)=11619停止6．（1）Kn、R的計算表3-11正交實驗方案及結(jié)果實驗號溫度（℃）A時間（min）B堿量（%）C轉(zhuǎn)化率（%）180905312801206543801507384859065358512074968515054279090757890120562990150664K1414745-K485557-K3614848-R20812-（2）實驗結(jié)果分析極差R的大小可用來衡量實驗中相應(yīng)因子(因素)作用的大小。因子水平數(shù)完全同樣時，R大的因素為重要因素，R小的因素為次要因素。因此重要因素為A(溫度)。（3）最佳工藝條件的擬定K1、K2、K3中數(shù)據(jù)最大者相應(yīng)的水平為最佳水平，即轉(zhuǎn)化率最高。因此最佳水平組合是A3B2C2，即最佳工藝條件為反映溫度90第四章催化反映一、名詞解釋1.催化劑：某一種物質(zhì)在化學反映系統(tǒng)中能改變化學反映速率，而其自身在反映前后化學性質(zhì)并無變化，這種物質(zhì)稱之為催化劑(catalyst)。2.催化反映：有催化劑參與的反映稱為催化反映。當催化劑的作用是加快反映速率時，稱為正催化作用；減慢反映速率時稱為負催化作用。在某些反映中，反映產(chǎn)物自身即具有加速反映的作用，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(zhuǎn)化反映物能力的大小。在工業(yè)上，常用單位時間內(nèi)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(chǎn)品量來表達（又叫催化劑的負荷）。4.催化劑的選擇性：催化劑對復雜反映（平行或串聯(lián)反映）有選擇地發(fā)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映中往往加入少量物質(zhì)(一般少于催化劑用量的10％)，雖然這種物質(zhì)自身對反映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(wěn)定性或選擇性，這種物質(zhì)稱為助催化劑。助催化劑所起到的加速反映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映過程中，由于引入少量雜質(zhì)，使催化劑的活性大大減少或完全喪失，并難以恢復到原有活性，這種現(xiàn)象稱催化劑中毒。7.阻化現(xiàn)象：在催化劑的制備或反映過程中，由于引入少量雜質(zhì)，僅使其活性在某一方而受到克制，但通過活化解決可以再生，這種現(xiàn)象稱為阻化。8.Rosenmund反映:被硫毒化后活性減少的鈀，可以還原酰鹵基使之停留在醛基形式的階段，即Rosenmund反映。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Lindler催化劑?？梢允谷矡N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(zhuǎn)移催化劑：相轉(zhuǎn)移催化劑的作用是由一相轉(zhuǎn)移到另一相中進行反映。它實質(zhì)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(fā)生反映。常用的相轉(zhuǎn)移催化劑可分為鎓鹽類、冠醚類及非環(huán)多醚類等三大類。11.酶（生物催化劑）：酶是生物體活細胞產(chǎn)生的具有特殊催化功能的一類蛋白質(zhì)，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：在某些反映中，反映產(chǎn)物自身即具有加速反映的作用，稱為自動催化作用。14：載體（擔體）把催化劑負載于某種惰性物質(zhì)之上，這種惰性物質(zhì)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(jié)約用量，同時還可以增長催化劑的機械強度防止活性組分在高溫下發(fā)生熔結(jié)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.均相催化反映和非均相催化反映3.活性、選擇性、穩(wěn)定性、價格4.產(chǎn)率、轉(zhuǎn)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(zhuǎn)移催化劑7.鎓鹽類、冠醚類、非環(huán)多醚類8.催化效率高、專一性強、反映條件溫和、酶的催化活性受到調(diào)節(jié)和控制、酶的化學本質(zhì)是蛋白質(zhì)9.吸附法、載體偶聯(lián)法、交聯(lián)法、包埋法。10.底物專一性、pH-活性曲線和最適pH、動力學常數(shù)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(jié)約用量，同時還可以增長催化劑的機械強度防止活性組分在高溫下發(fā)生熔結(jié)而影響其使用壽命。13.lgk=lgkH-pH14.lgk=lgkB+pH-14三、單項選擇題1.C2.D3.B4.B5.D6.C7.D8.A9.C10.A11.D12.A13.B14.A15.B16.D17.A18.A19.C20.C21.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(yè)催化劑的選擇原則是什么？答：能顯著改變反映速率，而自身的質(zhì)量及化學性質(zhì)在反映前后保持不變的物質(zhì)稱為催化劑(catalyst)。表征催化劑的性能指標重要有（1）催化劑的活性；（2）催化劑的選擇性；（3）穩(wěn)定性；（4）價格工業(yè)上選擇催化劑要從活性、選擇性、穩(wěn)定性及價格幾個方面統(tǒng)籌考慮，并不是活性越高越好，一般是：選擇性〉穩(wěn)定性〉活性〉價格什么叫毒化劑和克制劑？有何區(qū)別？答：在催化劑的制備或反映過程中，由于引入少量雜質(zhì)，使催化劑的活性大大減少或完全喪失，并難以恢復到原有活性，這種現(xiàn)象稱催化劑中毒。使催化劑中毒的物質(zhì)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映過程中，由于引入少量雜質(zhì)，假如僅使其活性在某一方而受到克制，但通過活化解決可以再生，這種現(xiàn)象稱為阻化。使催化劑阻化的物質(zhì)稱為克制劑，它使催化劑部分中毒，從而減少了催化活性。毒化劑和克制劑之間并無嚴格的界線。毒化現(xiàn)象有時表現(xiàn)為催化劑的部分活性消失，因而呈現(xiàn)出選擇性催化作用。何為相轉(zhuǎn)移催化劑，作為相轉(zhuǎn)移催化劑所需具有那幾個條件？答：相轉(zhuǎn)移催化劑是使反映物由一相轉(zhuǎn)移到另一相中進行反映，它實質(zhì)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(fā)生反映。相轉(zhuǎn)移催化應(yīng)用于非極性溶劑中具有反映條件溫和、反映速度快、收率高、產(chǎn)品質(zhì)量好等相轉(zhuǎn)移催化劑需具有的條件是：（1）相轉(zhuǎn)移催化劑必須具有正離子部分，以便同負離子結(jié)合形成活性有機離子對或能與反映物形成絡(luò)離子；（2）必須具有足夠多的碳原子數(shù)，才干保證形成活性有機離子對轉(zhuǎn)入有機相，但碳原子數(shù)目不能太多，否則，不能轉(zhuǎn)入無機相。碳原子數(shù)目一般為12~20之間；（3）相轉(zhuǎn)移催化劑中的親油基的結(jié)構(gòu)位阻應(yīng)盡量小，一般為直鏈；（4）在反映條件下，化學性質(zhì)應(yīng)穩(wěn)定且易回收。4.相轉(zhuǎn)移催化反映有何優(yōu)點？答：相轉(zhuǎn)移催化反映與其他類型的反映相比，具有以下優(yōu)點：（1）避免使用無水的或極性非質(zhì)子溶劑（2）縮短了反映時間，減少了反映溫度（3）使有些本來不能進行的反映，成為也許（4）改變了產(chǎn)品的比例和選擇性（5）解決簡樸（6）環(huán)境條件好5．什么叫酶？酶催化反映具有哪些優(yōu)缺陷？答：酶是生物體活細胞產(chǎn)生的具有特殊催化功能的一類蛋白質(zhì)，也被稱為生物催化劑(biologicalcatalyst)。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映速率，而不改變化學反映的平衡點，并在反映前后數(shù)量和性質(zhì)不發(fā)生變化。優(yōu)點：①酶催化反映一般是在常溫、常壓、中性pH范圍等條件下進行的，因此效率較高且節(jié)省能量；②由于酶催化反映的專一性，因此無（或很少）副產(chǎn)物生成，有助于分離和提純；此外，運用酶的立體異構(gòu)轉(zhuǎn)移性，即只與某一種異構(gòu)體或某一種構(gòu)象底物發(fā)生作用，這是一般化學催化劑無法比擬的；③與微生物發(fā)酵法相比，其反映物簡樸．反映最適條件易于擬定；④運用酶的專一性，可高效率分析天然物質(zhì)和生物體成分，且不必對檢體進行分離解決。缺陷：①由于在較溫和的條件下進行反映，所以易發(fā)生雜菌污染；②酶的價格較高，精制過程工作量大，有必要開發(fā)低成本的精制技術(shù)；⑦僅限于一步或二步簡樸的反映，與微生物發(fā)酵相比，在經(jīng)濟上尚不抱負；④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(fā)展，其合用的底物范圍將不斷擴大；⑤由于酶是蛋白質(zhì)，所以其催化作用條件有一定限制，特別是當催化體系中具有克制劑(或失活劑)時，將大大減弱酶的催化活力。此外，采用固定化技術(shù)，雖然有助于增長酶的穩(wěn)定性，但酶終究還會失活。當?shù)孜餅楦叻肿踊衔飼r，固定化酶并非一定是優(yōu)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(wěn)定性和較長的有效壽命，（2）酶固定化增長其耐熱性（3）固定化還可增長酶對變性劑、克制劑的抵抗力，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，反映速度很慢，隨著溫度升高，反映速度逐漸增大，但達成最大速度后，又開始減少。絕大多數(shù)催化劑都有其活性溫度范圍、溫度過高，易使催化劑燒結(jié)而破壞其活性，最適宜的溫度要通過實驗來擬定。（2）助催化劑（或促進劑）在催化劑的制備過程中或催化反映中往往加入少量物質(zhì)(一般少于催化劑用量的10％)，雖然這種物質(zhì)自身對反映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(wěn)定性或選擇性。這種物質(zhì)稱為助催化劑，（3）載體（擔體）把催化劑負載于某種惰性物質(zhì)之上，這種惰性物質(zhì)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(jié)約用量，同時還可以增長催化劑的機械強度防止活性組分在高溫下發(fā)生熔結(jié)而影響其使用壽命。（4）毒化劑和克制劑在催化劑的制備或反映過程中，由于引入少量雜質(zhì)，使催化劑的活性大大減少或完全喪失，并難以恢復到原有活性，這種現(xiàn)象稱催化劑中毒。如僅使其活性在某一方而受到克制，但通過活化解決可以再生，這種現(xiàn)象稱為阻化。使催化劑中毒的物質(zhì)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。有些毒化是由反映物中具有的雜質(zhì)[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）]導致的。有些毒化是由反映中生成物或分解物導致的。使催化劑阻化的物質(zhì)稱為克制劑，它使催化劑部分中毒，從而減少了催化活性。毒化劑和克制劑之間并無嚴格的界線。毒化現(xiàn)象有時表現(xiàn)為催化劑的部分活性消失，因而呈現(xiàn)出選擇性催化作用，第五章中試放大和生產(chǎn)工藝規(guī)程一、名詞解釋1.中試放大：中試放大是在實驗室小規(guī)模生產(chǎn)工藝路線的打通后，采用該工藝在模擬工業(yè)化生產(chǎn)的條件下所進行的工藝研究，以驗證放大生產(chǎn)后原工藝的可行性，保證研發(fā)和生產(chǎn)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擬定的反映條件，及研究選定的工業(yè)化生產(chǎn)設(shè)備結(jié)構(gòu)、材質(zhì)、安裝和車間布置等，為正式生產(chǎn)提供數(shù)據(jù)，以及物質(zhì)量和消耗等。2．放大系數(shù)：在放大過程中，放大后的實驗（或生產(chǎn)）規(guī)模與放大前規(guī)模之比稱為放大系數(shù)。比較的基準可以是每小時投料量、每批投料量或年產(chǎn)量等等。3.放大效應(yīng)：在未充足結(jié)識放大規(guī)律之前，由于過程規(guī)模變大導致指標不能反復的現(xiàn)象稱為“放大現(xiàn)象”。一般來說，放大效應(yīng)多指放大后反映狀況惡化、轉(zhuǎn)化率下降、選擇性下降、導致收率下降或產(chǎn)品質(zhì)量劣化的現(xiàn)象。4.冷模實驗：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(yè)裝置上進行的實驗稱為冷模實驗。5.返混:具有不同停留時間（不同時刻進入反映器）物料的混合稱為返混。6.物料衡算：工藝設(shè)計中，物料衡算是在工藝流程擬定后進行的。目的是根據(jù)原料與產(chǎn)品之間的定量轉(zhuǎn)化關(guān)系，計算原料的消耗量，各種中間產(chǎn)品、產(chǎn)品和副產(chǎn)品的產(chǎn)量，生產(chǎn)過程中各階段的消耗量以及組成，進而為熱量衡算、其他工藝計算及設(shè)備計算打基礎(chǔ)。物料衡算是以質(zhì)量守恒定律為基礎(chǔ)對物料平衡進行計算。物料平衡是指“在單位時間內(nèi)進入系統(tǒng)(體系)的所有物料質(zhì)量必然等于離開該系統(tǒng)的所有物料質(zhì)量再加上損失掉的和積累起來的物科質(zhì)量”。二、填空1.實驗室研究、小量試制、中試放大、工業(yè)化生產(chǎn)2.原輔材料規(guī)格的過渡實驗、反映條件的極限實驗、設(shè)備材質(zhì)和腐蝕實驗3.逐級經(jīng)驗放大、相似模擬放大、數(shù)學模擬放大、化學反映工程理論指導放大4.驗證、復審和完善5.1）選擇較成熟的工藝路線

2）用工業(yè)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(chǎn)和環(huán)境衛(wèi)生6.3到5批7.50~100倍8.2-10kg9.小實驗、中試放大和大型生產(chǎn);最佳工藝10.物理,化學反映11.逐級經(jīng)驗12.“空間混合”,“時間混合”13.搪瓷玻璃,不銹鋼14.玻璃鋼,鐵質(zhì),鋁質(zhì)15.強氧化劑16.收率=轉(zhuǎn)化率*選擇性，Y=Xφ17.質(zhì)量守恒定律三、單項選擇題1.A2.D3.B4.C5.A6.B7．C8.B9.A10.C四、簡答題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（又稱小實驗）所研究擬定的反映條件與反映后解決的方法，以及研究選定的工業(yè)化生產(chǎn)設(shè)備結(jié)構(gòu)、材質(zhì)、安裝和車間的布置等，為正式生產(chǎn)提供設(shè)計數(shù)據(jù)、以及物質(zhì)量和消耗等。同時，也為臨床實驗和其它進一步的藥理研究提供一定數(shù)量的藥品。中試放大的研究內(nèi)容重要有哪些？答：中試放大（中間實驗）是對已擬定的工藝路線的實踐審查。不僅要考察產(chǎn)品質(zhì)量，經(jīng)濟效益，并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(chǎn)、設(shè)備投資、生產(chǎn)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(nèi)容有：（1）生產(chǎn)工藝路線的復審（2）設(shè)備材質(zhì)與型式的選擇（3）攪拌器型式與攪拌速度的考察（4）反映條件的進一步研究（5）工藝流程與操作方法的擬定（6）原輔材料和中間體的質(zhì)量監(jiān)控（7）安全生產(chǎn)與“三廢”防治措施的研究（8）消耗定額、原料成本、操作工時與生產(chǎn)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(guī)格的過渡實驗（2）反映條件的極限實驗（3）設(shè)備材質(zhì)的耐腐蝕性實驗（4）原輔材料、中間體及新產(chǎn)品質(zhì)量分析方法研究（5）反映后解決的方法研究。4.中試放大的重要性及意義是什么？答：中試放大是產(chǎn)品在正式被批準投產(chǎn)前的最重要的一次模型化的生產(chǎn)實踐。它不僅為原料藥的生產(chǎn)報批/新藥審批提供了最重要的實驗數(shù)據(jù)，也為產(chǎn)品投產(chǎn)前的GMP認證打下了堅實的基礎(chǔ)。中試放大是鏈接實驗室小試與工業(yè)化大生產(chǎn)的橋梁。5.物料衡算的作用有哪些？答：根據(jù)所需要設(shè)計項目的年產(chǎn)量，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(chǎn)1kg產(chǎn)品所需要消耗原料的量，kg）、副產(chǎn)品量、輸出過程中物料損耗量以及“三廢”生成量等，使設(shè)計由定性轉(zhuǎn)向定量。物料衡算是車間工藝設(shè)計中最先完畢的一個計算項目，其結(jié)果是后續(xù)熱量衡算、設(shè)備工藝設(shè)計與選型、擬定原材料消耗量定額、進行管路設(shè)計等各種設(shè)計內(nèi)容的依據(jù)。五、計算題1．解2．解：3．解：混酸配制攪拌釜混酸配制攪拌釜為衡算范圍．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1000kg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(shù)．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(lián)解（a）、（b）和（c）得＝469.4kg＝399.5kg＝131.1kg根據(jù)物料衡算結(jié)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(yè)品量/kg質(zhì)量組成/%輸出物料名稱工業(yè)品量/kg質(zhì)量組成/%硝酸469.4HNO398H2O2硝化混酸1000H2SO446HNO346H2O8硫酸399.5H2SO492.5H2O7.5廢酸131.1H2SO469H2O31總計1000總計10004．解：以連續(xù)精餾塔為衡算范圍．繪出物料衡算示意圖，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(shù)。圖2中共有3股物料，3個未知數(shù)，需列出3個獨立的方程。對全塔進行總物料衡算得（a）圖2圖2苯和甲苯混合液精餾過程物料衡算示意圖（b）由塔頂餾出液中苯的回收率得（c）聯(lián)解方程式a）、（b）和（c）得根據(jù)物料衡算結(jié)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(yè)品量/kg質(zhì)量組成/%輸出物料名稱工業(yè)品量/kg質(zhì)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200總計2005．解：則甲苯的轉(zhuǎn)換率為對甲苯磺酸的轉(zhuǎn)換率為對甲苯磺酸的選擇性為6．解：，，，設(shè)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(zhuǎn)化率為設(shè)苯的總轉(zhuǎn)化率為，則第六章制藥與環(huán)境保護一、名詞解釋1.原子經(jīng)濟性（Atomeconomy）反映：“原子經(jīng)濟反映”是綠色化學的指導思想，其重要內(nèi)容是在獲取新物質(zhì)的過程中充足運用每個原料原子，使原料中的每一個原子都轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品，不產(chǎn)生任何廢棄物和副產(chǎn)品，實現(xiàn)“零排放”，不僅充足運用資源，并且不產(chǎn)生污染。2.綠色制藥生產(chǎn)工藝：是在綠色化學的基礎(chǔ)上開發(fā)的從源頭上消除污染的生產(chǎn)工藝。這類工藝最抱負的方法是采用“原子經(jīng)濟反映”，綠色化學的研究重要是圍繞化學反映、原料、催化劑、溶劑和產(chǎn)品的綠色化而開展的。3．生化需氧量（BiochemicalOxygenDemand．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限度和時間有直接的關(guān)系。在實際工作中，常在20℃的條件下，將廢水培養(yǎng)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表達。BOD4.化學需氧量（ChemicalOxygenDemand．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，我國的廢水檢查標準規(guī)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（一般涉及冷卻水、雨水、生活用水等）、廢水（涉及藥物生產(chǎn)過程排出的各種廢水）分別通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解決。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（涉及細菌、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：生物膜是由廢水中的膠體、細小懸浮物、溶質(zhì)物質(zhì)及大量微生物所組成。這些微生物涉及大量細菌、真菌、原生動物、藻類和后生動物，但生物膜重要是由菌膠團及絲狀菌組成。微生物群體所形成的一層粘膜狀物即生物膜，附于載體表面，—般厚約1~3mm，經(jīng)歷一個初生、生長、成熟及老化剝落的過程。8．生物膜法：生物膜法是依靠生物膜吸附和氧化廢水中的有機物并同廢水進行物質(zhì)互換，從而使廢水得到凈化的另一類好氧生物解決法。二、填空1.廢氣、廢水、廢渣2.數(shù)量少、成分復雜，綜合運用率低，種類多、變動性大，間歇排放，化學耗氧量高、pH變化大。3.pH、懸浮物（SS）、生化需氧量（BOD）、化學需氧量（COD）4.物理法、化學法、生化法。一級、二級、三級5.好氧解決法、厭氧解決法6.活性污泥法、生物膜法、氧化塘法、土地解決法。7.污泥濃度、污泥沉降比（SV）、污泥容積指數(shù)（SVI）、BOD負荷8.水解酸化階段、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸階段、產(chǎn)甲烷階段。9.普通曝氣法、逐步曝氣法、加速曝氣法、純氧曝氣法、深井曝氣法10．生物濾池法、生物轉(zhuǎn)盤法、生物接觸氧化法、流化床生物膜法11.厭氧生物解決12.CO2、H2O，CH4、H2S、NH4+。13.“原子經(jīng)濟反映”14.數(shù)量大，毒性高、腐蝕性強、刺激性大15.源頭上消除污染16.設(shè)計無污染的綠色生產(chǎn)工藝17.生化解決法18.第一類污染物19.水解酸化階段,產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸階段和產(chǎn)甲烷階段20.傳統(tǒng)厭氧消化池、厭氧接觸法、上流式厭氧污泥床三、單項選擇題1.A2.B3.D4.C5.B6.A7.B8.A9.D10.C11.C12.A13.A14.B15.C16.B四、簡答題1.防止“三廢”的重要措施有哪些？答：（一）采用綠色生產(chǎn)工藝（1）重新設(shè)計少污染或無污染的生產(chǎn)工藝；（2）優(yōu)化工藝條件；（3）改善操作方法；（4）采用新技術(shù)（二）循環(huán)使用和合理套用（三）回收運用和綜合運用（四）加強設(shè)備的管理2.在水質(zhì)指標中，BOD和COD分別指的是什么？有何區(qū)別？答：BOD代表生化需氧量，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限度和時間有直接的關(guān)系。在實際工作中，常在20℃的條件下，將廢水培養(yǎng)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表達。BODCOD代表化學需氧量，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，我國的廢水檢查標準規(guī)定以重鉻酸鉀作氧化劑，一般為CODCr。BOD與COD都可表征水被污染的限度，但是COD更能精確地表達廢水中污染物的含量，并且測定期間短，不受水質(zhì)限制，因此常被用作廢水的污染指標。COD與BOD之差表達廢水中未能被微生物分解的污染物含量。3.什么叫好氧生物解決？其優(yōu)缺陷有哪些？答：好氧生物解決是在有氧條件下，運用好氧微生物的作用將廢水中有機物氧化分解為CO2和H2O，并釋放出能最的代謝過程。其優(yōu)點：（1）有機物分解徹底，基本上沒臭氣產(chǎn)生；（2）解決時間比較短，（3）有機物的生物去除率達80%~90%，有時可達95％以上。其缺陷：（1）對于高濃度的有機廢水，供氧氣比較困難；（2）解決成本較高。什么叫厭氧生物解決？其優(yōu)缺陷有哪些？答：厭氧生物解決是在無氧條件下，運用厭氧微生物，重要是厭氧的的作用，來解決廢水中的有機物。厭氧解決中的受氫體不是游離氧，而是有機物或含氧化合物，如SO42-、NO3-、NO2-：和CO2等：因此，最終的代謝產(chǎn)物不是簡樸的CO2和H2O，而是一些低分子有機物、CH4、H2S和NH4+等。其優(yōu)點：（1）動力消耗少，設(shè)備簡樸，不需供氧；（2）能回收甲烷氣作為燃料，運營費用較低。（3）重要用于中、高濃度有機廢水的解決，也可用于低濃度有機廢水的解決。其缺陷：（1）解決時間長；（2）生成硫化氫或硫化物，與鐵質(zhì)接觸形成黑色的硫化鐵，廢水既黑又臭，需要進一步解決。簡述活性污泥法解決工業(yè)廢水的基本原理？其解決系統(tǒng)重要有哪幾種？答：活性污泥法又稱曝氣法，是運用品有大量需氧性微生物的活性污泥，在強力通氣條件下使廢水凈化的生物化學法?；钚晕勰喾ń鉀Q工業(yè)廢水，就是讓這些生物絮凝體懸浮在廢水中形成混合物，使廢水中的有機物與絮凝體中的微生物充足接觸。廢水中呈懸浮狀態(tài)和膠態(tài)的有機物被活性污泥吸附后，在微生物的細胞外酶作用下，分解為溶解性的小分子有機物。溶解性的有機物進一步滲透到細胞體內(nèi)，通過微生物的代謝作用而分解，從而使廢水得到凈化?；钚晕勰喾ㄒ云淦貧夥绞街煌煞譃槠胀ㄆ貧夥?、逐步曝氣法、加速曝氣法、旋流式曝氣法、純氧曝氣法、深井曝氣法等多種方法。6.簡述生物膜法凈化廢水的原理？生物膜法的解決系統(tǒng)有哪些？圖生物膜凈化解決示意圖答：凈化原理（1）由于生物膜的吸附作用，其表面總是吸附著一薄層水，此水層基本上是不流動的，稱之為“附著水”。其外層為能自由流動的廢水，稱之為“運動水”。（2）當附著水的有機質(zhì)被生物膜吸附并氧化分解時，附著水層的有機質(zhì)濃度隨之減少，而此時運動水層中的濃度相對高，因而發(fā)生傳質(zhì)過程，廢水中的有機質(zhì)不斷地從運動水層轉(zhuǎn)移到附著水層，被生物膜吸附后由微生物氧化分解。（3）與此同時，微生物所消耗的氧，是沿著空氣→運動水層→附著水層而進入生物膜；（4）而微生物分解有機物產(chǎn)生的二氧化碳及其他無機物、有機酸等則沿相反方向釋出。（5）微生物除氧化分解有機物外，還運用有機物作為營養(yǎng)合成新的細胞質(zhì)，形成新的細胞膜。開始形成的生物膜是需氧性的，但當生物膜的厚度增長，擴散到膜內(nèi)部的氧不久被膜表層中的微生物所消耗，離開表層稍遠（約2mm）的生物膜由于缺氧而形成厭氧層。這樣，生物膜就提成了兩層，外層為好氧層，內(nèi)層為厭氧層。生物膜也是一個復雜的生態(tài)系統(tǒng)，存在著有機質(zhì)→細菌、真菌→原生動物的食物鏈。（6）進入?yún)捬鯇拥挠袡C物在厭氧微生物的作用下分解為有機酸和硫化氫等產(chǎn)物，這些產(chǎn)物將通過膜表面的好氧層而排入廢水中。（7）當厭氧層厚度不大時，好氧層可以保持自凈功能。（8）隨著生厭氧層厚度的增大，代謝產(chǎn)物將逐漸增多，最后生物膜老化而整塊剝落；（9）此外，也可因水力沖刷或氣泡振動不斷脫下小塊生物膜；然后又開始新的生物膜形成的過程，這是生物膜的正常更新。據(jù)解決方式與裝置的不同，生物膜法可分為生物濾池法、生物轉(zhuǎn)盤法、生物接觸氧化法、流化床生物膜法等多種。第七章對乙酰氨基酚的生產(chǎn)工藝原理一、名詞解釋Bamberger反映：是N-芳基羥胺在強酸水溶液作用下重排為對氨基苯酚的反映。二、填空1.撲熱息痛，2.對氨基苯酚，3.三，苯酚、對硝基苯酚鈉、硝基苯4.硫化鈉還原法、鐵粉還原法、催化加氫法，硫化鈉還原法、鐵粉還原法，催化加氫法5.產(chǎn)品質(zhì)量好（純度高）、收率高、溶劑可回收、“三廢”少（對環(huán)境污染少）6.苯酚亞硝化法，苯酚硝化法、苯酚偶聯(lián)法7.苯醌、對硝基苯酚、靛酚、靛酚鈉，有色聚合物、8.44一二羥基氧化偶氮苯44一二羥基偶氮苯和49.苯胺、4,4’-二氨基二苯醚、4-羥基-4’10.亞胺醌、4,4’–三、單項選擇題1.C2.B3.D4.D5.C6.C7.A.8.B四、簡答題1、從對硝基苯酚制備對氨基苯酚有幾種還原方法？并寫優(yōu)缺陷。答：以對硝基苯酚或?qū)喯趸椒訛樵系穆肪€，都可采用硫化鈉(多硫化鈉)、鐵屑一鹽酸或催化氫化還原制取對氨基苯酚。采用硫化鈉還原它的缺陷為硫化鈉成本高，并且有較大量的廢水。采用鐵粉一鹽酸還原缺陷為：收率低，質(zhì)量差，含大量芳胺的鐵泥和廢水，給環(huán)境帶來嚴重影響，要進行三廢解決較難，成本高，因此國外很少用。采用催化氫化還原是首選方法，此方法收率高，產(chǎn)品純度