化学制药工艺与反应器（陆敏）（第五版）

随着我国的高等职业教育的迅速发展，化学制药类专业的开办学校数和在校生数都有大幅度增加，《化学制药工艺与反应器》自2005年出版以来，被许多化学制药专业教师选用，第一版入选普通高等教育国家级精品教材，并经多次修订。在“十二五”期间，本教材被立项为“十二五”职业教育国家规划教材。本教材于2020年11月成功立项“十三五”江苏省高等学校重点教材建设项目。
本次修订教材，是根据教育部最新颁布的《高等职业学校专业教学标准》，重新架构教材内容，并开发建设了数字化资源。为满足学生学习和教师讲课的需求，适应当今信息化学习的要求，本次修订对教材增加了多媒体教学素材，相关章节中加入动画和视频内容，并以二维码形式直接植入了教材，师生采用可移动终端（如手机）直接扫描二维码，即可观看学习。
本书由常州工程职业技术学院陆敏、河北化工医药职业技术学院蒋翠岚主编，常州工程职业技术学院陈文华和石家庄制药集团陈尧主审。第一章～第三章由陆敏编写；第四章、第五章由常州工程职业技术学院文艺编写；第六章项目一、第七章由蒋翠岚编写；第六章项目二～项目五及项目一～项目五的工艺流程图由河北化工医药职业技术学院闫林林编写；第六章项目六由上海医药集团常州制药厂有限公司李泽标编写；第八章由河北化工医药职业技术学院黄文杰编写。
本书配套的二维码扫描素材中，微课“加氢催化剂”，视频“高压加氢反应釜操作”“手性与手性药物”“手性药物制备”的版权为河北化工医药职业技术学院杜会茹老师所有，视频“弹簧式安全阀结构图”的版权为北京东方仿真技术有限公司所有，其他动画的版权为常州工程职业技术学院和国家教学资源库“反应器操作与控制”课程建设团队所有，在此对他们的帮助致以衷心的感谢。
本次修订过程中还得到了常州工程职业技术学院薛叙明老师、刘承先老师、伍士国老师、徐进老师、陈川老师、蒋涛老师、化学工业出版社及各编者所在单位的大力支持，在此对他们的无私帮助表示衷心感谢。
限于编者水平有限，缺乏经验，书中疏漏及不妥之处在所难免，恳请广大读者批评指正。

编者
2022年2月

陆敏，常州工程职业技术学院，教授，于1991年大学毕业以来，一直从事化工技术类专业的教学、管理与研究工作。一直承担化工技术类专业高职高专学生的专业理论课程《化学反应过程与设备》、《制药反应操作》教学和化工技术类专业学生的毕业设计、化工操作中级工的培训等实践课程教学工作。承担有机化工专业人培养方案的修订工作及化工技术类课程的大纲制订修订工作，主要负责建设的《化学反应过程与设备》于2006年获省教育厅省级二类精品课程称号，主编的教材《化学制药工艺与反应器》入选教育部2007年度普通高等教育精品教材。主持省级及院级课题“加氢合成浅色度C9石油树脂”、“新型塑料抗氧剂330合成工艺小试”，近五年来公开发表教学、科研论文5篇。

本书是按照制药技术类专业的课程基本要求编写的。全书共分八章，系统介绍了化学制药的基本内容、基本技术和生产工艺，以及制药反应设备和环保、安全知识。在阐述制药基本理论知识的同时，结合工业生产实例，选择氯霉素、维生素C、半合成青霉素等典型药物，对其生产技术进行了具体讨论，加深对工艺路线及生产原理的理解，以期培养学生分析和解决问题的能力。本书在学习的重点部分加入了微课、动画和视频资源（以二维码的形式链接），方便学生学习，书中还介绍了手性药物的制备技术，以期拓宽学生的知识面。本书还提供了化学制药工艺综合实训，以增强对学生实践技能和职业能力的培养。
本书深入浅出、实用性强。本书可作为高等职业院校制药技术类专业的教材，也可供相关专业及有关生产、技术、管理人员参考。

第一章 绪论
第一节化学制药工业的发展概况1
一、化学制药工业的特点和地位1
二、全球化学制药工业发展现状2
三、我国化学制药工业的发展和前景3
第二节本课程的研究对象和内容5
一、化学制药工艺的研究对象5
二、 反应器的重要作用5
三、本课程的内容5
四、学习本课程的要求和方法6
复习与思考题6
阅读材料6

第二章 化学制药工艺路线的选择
第一节工艺路线的设计方法9
一、追溯求源法9
二、分子对称法11
三、类型反应法13
四、模拟类推法14
五、文献归纳法16
第二节工艺路线选择依据17
一、原辅材料的来源17
二、反应条件和操作方式18
三、单元反应的次序安排19
四、技术条件和设备要求20
五、安全生产和环境保护20
第三节工艺路线的改造途径21
一、更换原辅料，改善工艺条件21
二、修改合成路线，缩短反应步骤21
三、改进操作方法，减少产品损失23
四、采用新技术、新反应24
复习与思考题24
阅读材料24

第三章 化学制药生产工艺条件的探索
第一节影响化学反应及产品质量的工艺条件26
一、反应物的配料比和浓度26
二、加料次序29
三、反应时间与终点控制30
四、反应温度和压强30
五、溶剂32
六、催化剂35
七、pH（酸碱度）38
八、搅拌39
第二节通过实验室小试探索工艺条件39
一、小试应完成的内容39
二、小试的基本方法39
第三节中试放大研究工艺条件40
一、中试放大的重要性和基本方法40
二、中试放大的研究任务41
三、中试放大试验中应注意的问题44
第四节药品生产中工艺条件的确定45
一、合成药物产品技术经济指标的计算45
二、原辅材料、中间体的质量监控46
三、实验室条件与工业生产条件的异同47
四、由实验室放大到大批量生产时可能发生的问题和处理方法47
第五节生产工艺规程和岗位操作法48
一、生产工艺规程48
二、原料药岗位操作法52
三、工艺规程与岗位操作的区别54
四、工艺规程与岗位操作的编制54
复习与思考题55
阅读材料56

第四章 化学制药反应器
第一节反应器类型及应用57
一、反应器类型57
二、反应器在制药工业中的应用59
第二节釜式反应器的分类及结构60
一、釜式反应器的分类60
二、釜式反应器的结构62
第三节釜式反应器选型实例74
一、对硝基乙苯的制备（硝化）74
二、对硝基苯乙酮的制备（氧化）75
三、对硝基-α-溴代苯乙酮（简称溴化物）的制备（溴化）75
四、对硝基-α-氨基苯乙酮盐酸盐（简称水解物）的制备（水解）75
五、DL-苏型-对硝基苯基-2-氨基-1，3-丙二醇（简称混旋氨基物）的制备（还原）75
第四节釜式反应器容积数量计算76
一、间歇操作釜式反应器的容积和数量计算76
二、间歇操作釜式反应器直径和高度的计算78
三、设备之间的平衡78
第五节釜式反应器的操作与维护80
一、釜式反应器的操作80
二、釜式反应器的维护84
第六节鼓泡塔反应器85
一、鼓泡塔反应器的特点85
二、鼓泡塔反应器的分类及应用86
三、鼓泡塔反应器的结构87
复习与思考题88
阅读材料88

第五章 安全生产和“三废”防治
第一节安全生产90
一、化学制药工业安全生产的重要性和基本要求90
二、火灾爆炸危险及安全措施90
三、毒害危害及安全措施94
四、其他危害及防护96
第二节药厂“三废”防治96
一、药厂“三废”的特点96
二、防治“三废”的主要措施96
第三节药厂废水的处理98
一、废水来源和水质控制指标98
二、废水处理级数100
三、废水处理的基本方法100
四、各类制药废水的处理101
五、化学制药废水处理实例102
第四节药厂废气和废渣的处理103
一、废气的处理103
二、废渣的处理104
复习与思考题105
阅读材料105

第六章 典型药物生产工艺
项目一氯霉素的生产工艺107
第一节概述107
第二节合成路线及其选择108
一、对硝基苯乙酮法108
二、苯乙烯法109
三、肉桂醇法110
第三节生产工艺原理及其过程111
一、对硝基乙苯的制备（硝化）111
二、对硝基苯乙酮的制备（氧化）112
三、对硝基-α-溴代苯乙酮（简称溴化物）的制备（溴化）113
四、对硝基-α-溴代苯乙酮六亚甲基四胺盐（简称成盐物）的制备（成盐）114
五、对硝基-α-氨基苯乙酮盐酸盐（简称水解物）的制备（水解）114
六、对硝基-α-乙酰氨基苯乙酮（简称乙酰化物）的制备（乙酰化）115
七、对硝基-α-乙酰氨基-β-羟基苯丙酮（简称缩合物）的制备（缩合）115
八、DL-苏型-对硝基苯基-2-氨基-1，3-丙二醇（简称混旋氨基物）的制备（还原）116
九、 D-（-）-苏型-1-对硝基苯基-2-氨基-1，3-丙二醇的制备（拆分）117
十、氯霉素的制备118
第四节综合利用与“三废”处理118
一、邻硝基乙苯的利用118
二、L-（+）-对硝基苯基-2-氨基-1，3-丙二醇（L-氨基物）的利用118
三、氯霉素生产废水的处理和氯苯的回收118
复习与思考题119
阅读材料119
项目二维生素C的生产工艺119
第一节概述119
第二节合成路线120
一、以L-苏力糖为原料121
二、以半乳糖醛酸为原料121
三、以D-葡萄糖为原料121
第三节两步发酵法生产维生素C的工艺原理及过程123
一、D-山梨醇的制备123
二、2-酮基-L-古龙酸的制备（两步发酵法）124
三、维生素C粗品的制备127
四、维生素C的精制128
复习与思考题128
阅读材料128
项目三半合成青霉素与半合成头孢菌素的生产工艺129
第一节半合成青霉素生产工艺129
一、天然青霉素的制备129
二、 6-氨基青霉烷酸（6-APA）的制备130
三、半合成青霉素制备方法132
四、半合成青霉素生产实例——氨苄西林的制备133
第二节半合成头孢菌素类抗生素生产工艺133
一、天然头孢菌素134
二、 7-氨基头孢霉烷酸（7-ACA）的制备134
三、半合成头孢菌素合成方法135
四、半合成头孢菌素生产实例——头孢氨苄的制备135
复习与思考题139
阅读材料139
项目四布洛芬的生产工艺139
第一节概述139
第二节合成路线及其选择140
一、以乙苯为原料的合成方法140
二、以对异丁基苯乙酮为原料的合成方法140
三、以异丁苯为原料的合成方法140
四、目前国内采用的合成路线142
第三节生产工艺原理及其过程142
一、4-异丁基苯乙酮的合成142
二、 2-（4-异丁苯基）丙醛的合成143
三、布洛芬的合成143
复习与思考题144
项目五氢化可的松的生产工艺144
第一节概述144
第二节合成路线及其选择145
第三节生产工艺原理及其过程147
一、 Δ5，16-孕甾二烯-3β-醇-20-酮-3-醋酸酯（Δ5，16-孕甾双烯-3β-乙酰氧基20-酮）的制备147
二、16α-17α-环氧黄体酮的制备148
三、17α-羟基黄体酮的制备149
四、 Δ4-孕甾烯-17α，21-二醇-3，20-二酮醋酸酯的制备150
五、氢化可的松的制备150
第四节综合利用与“三废”处理151
一、副产物的综合利用151
二、“三废”的治理152
复习与思考题153
阅读材料153
项目六卡托普利的生产工艺153
第一节概述153
第二节合成路线及其选择154
一、先形成酰胺碳-氮键，后进行手性拆分的路线155
二、先制备手性侧链，再形成酰胺碳-氮键的路线157
第三节生产工艺原理及过程158
一、 3-乙酰巯基-2-甲基丙酸的制备158
二、 3-乙酰巯基-2-甲基-丙酰氯的制备159
三、1-【3-乙酰巯基-2（S）-甲基丙酰基】-L-脯氨酸与1-【3-乙酰巯基-2（R）-甲基丙酰基】-L-脯氨酸混合物的制备160
四、1-【3-乙酰巯基-2（S）-甲基丙酰基】-L-脯氨酸二环己基铵盐的制备161
五、1-【3-乙酰巯基-2（S）-甲基丙酰基】-L-脯氨酸的制备162
六、卡托普利的制备163
第四节“三废”处理及综合利用164
复习与思考题165
阅读材料165

第七章 手性药物的制备技术
第一节手性药物简介166
第二节手性药物的制备167
一、天然提取168
二、外消旋体的拆分168
三、不对称合成171
四、生物酶合成174
五、手性库方法174
第三节紫杉醇的合成175
一、紫杉醇的提取176
二、紫杉醇的半合成法176
复习与思考题178
阅读材料179

第八章 化学制药工艺综合实训
项目一苯妥英钠制备工艺180
一、目的与要求180
二、工艺原理180
三、主要试剂181
四、工艺步骤181
五、研究与探讨182
六、知识拓展——二苯乙二酮的合成工艺方法介绍182
项目二维生素C的精制184
一、目的与要求184
二、工艺原理184
三、主要试剂184
四、工艺步骤184
五、注意事项185
六、思考题185
七、知识拓展185
项目三头孢噻肟钠的制备工艺186
一、目的与要求186
二、工艺原理186
三、主要试剂187
四、工艺步骤188
五、注意事项188
六、研究与探讨188
项目四青霉素钾盐的酸化萃取与
共沸结晶工艺188
一、目的与要求188
二、工艺原理189
三、主要试剂189
四、工艺步骤189
五、注意事项190
六、思考题190
项目五醋酸苄酯的离子交换树脂催化法制备工艺190
一、目的与要求190
二、工艺原理190
三、主要试剂191
四、工艺步骤192
五、注意事项193
六、研究与探讨193
七、知识拓展193