化学制药工艺学习题集.docx
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化学制药工艺学习题集
化学制药工艺学习题集
一、名词解释
1.制药工艺学:
是研究各类药物生产制备的一门学科；它是药物研究、开发和生产中的重要组成部分，它是研究、设计和选择最安全、最经济、最简便和先进的药物工业生产途径和方法的一门学科。
2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
3.全合成：
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。
4.半合成：
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。
5.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。
6.追溯求源法
7.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。
8．Mannich反应：
含有a-活泼氢的醛、酮与甲醛及胺（伯胺、仲胺或氨）反应，结果一个a-活泼氢被胺甲基取代，此反应又称为胺甲基化反应，所得产物称为Mannich碱。
9．“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。
10.分子对称法：
一些药物或中间体的分子结构具对称性，往往可采用一种主要原料经缩合偶联法合成，这种方法称为分子对称法。
11.复杂反应：
由两个以上基元反应组成的化学反应。
又可分为可逆反应、平行反应和连续反应。
12.质量作用定律:
当温度不变时，反应速度与该瞬间反应物浓度的乘积成正比，并且每种反应浓度的指数等于反应式中各反应物的系数。
13.可逆反应：
属于复杂反应，两个方向相反的反应同时进行，其特点为：
正反应速度随时间逐渐减小，逆反应速度随时间逐渐增大，直到两个反应速度相等，反应物和生成物浓度不再随时间而发生变化。
对于正向反应和逆向反应，质量作用定律都适合。
14.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。
15.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）。
16.催化剂：
某一种物质在化学反应系统中能改变化学反应速率，而其本身在反应前后化学性质并无变化，这种物质称之为催化剂（catalyst）。
17.自动催化作用：
在某些反应中，反应产物本身即具有加速反应的作用，称为自动催化作用。
19.相转移催化剂：
相转移催化剂的作用是由一相转移到另一相中进行反应。
它实质上是促使一个可溶于有机溶剂的底物和一个不溶于此溶剂的离子型试剂两者之间发生反应。
常用的相转移催化剂可分为鎓盐类、冠醚类及非环多醚类等三大类。
20.固定化酶：
固定化酶又称水不溶性酶，它是将水溶性的酶或含酶细胞固定在某种载体上，成为不溶于水但仍具有酶活性的酶衍生物。
21.原子经济性（Atomeconomy）反应：
“原子经济反应”是绿色化学的指导思想，其主要内容是在获取新物质的过程中充分利用每个原料原子，使原料中的每一个原子都转化成产品，不产生任何废弃物和副产品，实现“零排放”，不仅充分利用资源，而且不产生污染。
22.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，单位为mg/L。
23.化学需氧量（COD）是指在一定条件下用强氧化剂（K2Cr2O7或KMnO4）氧化废水中的污染物所消耗的氧量
24.好氧生物处理：
利用好氧微生物（包括兼性微生物）在有氧气存在的条件下进行生物代谢以降解有机物，使其稳定、无害化的处理方法。
25.厌氧生物处理：
是在厌氧条件下,形成了厌氧微生物所需要的营养条件和环境条件,利用这类微生物分解废水中的有机物并产生甲烷和二氧化碳的过程。
26.“清污”分流：
是指将清水（一般包括冷却水、雨水、生活用水等）、废水（包括药物生产过程排出的各种废水）分别经过各自的管路或渠道进行排泄和贮留，以利于清水的套用和废水的处理。
27.活性污泥：
活性污泥是一种绒絮状小泥粒，它是由好氧微生物（包括细菌、微型动物和其他微生物）及其代谢的和吸附的有机物和无机物组成的生物絮凝体。
28．生物膜法：
生物膜法是依靠生物膜吸附和氧化废水中的有机物并同废水进行物质交换，从而使废水得到净化的另一类好氧生物处理法。
二、填空题
1.世界制药工业的发展动向为：
高科技、高要求、高速度、高集中。
2.在设计药物的合成路线时，首先应从剖析药物的化学结构入手，然后根据其化学结构特点，采取相应的设计方法。
3.在制定化学制药工艺实验研究方案时，还必须对反应类型作必要的考察，阐明所组成的化学反应类型到底是“平顶型”还是“尖顶型”反应。
4．从收率的角度看，应该把收率低的单元反应放在前头，收率高的反应步骤放在后边。
5．在考虑合理安排工序次序时，应该把价格较贵的原料放在最后使用。
6．工业生产上愿意采用“平顶型”反应，可稳定生产，减轻操作个人劳动强度。
8.在应用模拟类推法设计药物工艺路线时，还必须和已有方法对比，并注意对比化学结构、化学活性的差异。
9.对于简单分子或已知结构衍生物的合成设计，常可通过查阅有关文献专著、综述或化学文献，找到若干可供模拟的方法。
10.选择工艺路线，首先应考虑每一合成路线所用的各种原辅材料的来源、规格和供应情况，其基本要求是利用率高、价廉易得。
11.反应溶剂直接影响化学反应的反应速度、反应方向、反应深度、产品构型等。
12.水、乙醇、乙酸、乙二胺等属于质子类溶剂，乙醚、二氯甲烷、丙酮、吡啶等属于非质子溶剂，甲苯、正己烷、环己烷等属于惰性溶剂。
13.反应后处理多为物理操作过程，主要包括分离、提取、蒸馏、结晶、过滤、以及干燥等单元操作，后处理的方法随反应的性质不同而异。
15．温度对反应速度的影响较复杂，一般分为4种类型，第Ⅰ种类型最常见，符合Arrhenius定律，第Ⅱ种类型为有爆炸极限的化学反应，第Ⅲ种类型为酶或催化剂催化的反应，第Ⅳ种类型属于反常型。
16．在进行重结晶溶剂的选择时，首先可以参考前人工作经验,其次可以进行试管试验，其经验通则是“相似相溶”原理。
17．平行反应（又称竞争性反应）中，我们一般将在生产上需要的反应称为主反应，其余称为副反应。
19．确定适宜的加料次序，必须从反应物的配料比、反应时间，温度、溶剂、催化剂
等方面综合考虑。
20.最适宜温度的确定应从单元反应的反应机理入手，综合分析正、副反应的规律、反应速度与温度的关系，以及经济核算等进行通盘考虑。
22.反应较适宜的温度与活化能的基本关系式是Tp=-E/Rln10-12=E/229.77
20单因素平行试验优选法包括平分法、黄金分割法、分数法。
24.催化反应分为均相催化反应和非均相催化反应
25.衡量催化剂的性能指标有：
活性、选择性、稳定性、价格
27.常用的催化剂有：
加氢催化剂、酸碱催化剂、相转移催化剂等。
28.常用的相转移催化剂分为鎓盐类、冠醚类、非环多醚类等三大类。
29.酶固定化方法包括：
吸附法、载体偶联法、交联法、包埋法。
30.酶固定化后底物专一性、pH-活性曲线和最适pH、动力学常数等性质发生改变。
32.中试研究中的过渡试验包括：
原辅材料规格的过渡试验、反应条件的极限实验、设备材质和腐蚀试验等几方面。
33.中试放大的研究方法有：
逐级经验放大、相似模拟放大、数学模拟放大、化学反应工程理论指导放大。
34.中试放大阶段制备中间体及成品的批次一般不少于3到5批，以便积累数据，完善中试生产资料。
35.中试放大规模一般是小试规模的50~100倍，
36.根据药品剂量和疗程的长短，中试药品数量一般为2-10kg。
37.一般说来，相似模拟放大仅适于简单的物理过程，不适用于化学反应.
38.制药等精细化工行业一般依靠_逐级经验放大来完成。
39.“空间混合”,可以加速传热和传质过程，减少物料团之间温度差、浓度差，从而有利于化学反应。
“时间混合”则不利于化学反应。
40.贮存浓盐酸应采用玻璃钢贮槽，贮存浓硫酸应采用铁质,贮槽，贮存浓硝酸应采用铝质贮槽。
42.“三废”指的是废气、废水、废渣
43.制药工业的“三废”特点数量少、成分复杂，综合利用率低，种类多、变动性大，间歇排放，化学耗氧量高、pH变化大。
44.药厂废水的处理方法包括物理法、化学法、生化法。
废水的处理程度可分为一级、二级、三级处理。
45.根据微生物的种类及其对氧气要求条件的不同，可以把生物处理工艺分为好氧处理法、厌氧处理法二种类型
46.好氧生物处理法可分为活性污泥法、生物膜法、氧化塘法、土地处理法。
47.衡量活性污泥中微生物数量和凝聚沉淀等性能好坏的指标主要有污泥浓度、污泥沉降比（SV）、污泥容积指数（SVI）、BOD负荷等。
48.厌氧生物处理过程可分为3个连续的阶段即水解酸化阶段、产氢产乙酸阶段、产甲烷阶段。
49.活性污泥法以其曝气方式之不同，可分为普通曝气法、逐步曝气法、加速曝气法、纯氧曝气法、深井曝气法等多种方法。
50.好氧生物处理的最终代谢产物是CO2、H2O，厌氧生物处理的最终代谢产物是CH4、H2S、NH4+。
52.厌氧生物处理过程可分为水解酸化阶段,产氢产乙酸阶段和产甲烷阶段_三个连续的阶段。
53.厌氧生物处理法包括_传统厌氧消化池、厌氧接触法、上流式厌氧污泥床等方式。
三、单选题
工业上最适合的反应类型是（B）
A.尖顶型B.平顶型C.汇聚型D.直线型
在工业生产上可稳定生产，减轻操作劳动强度的反应类型是（A）
A.平顶型B.尖顶型C.直线型D.汇聚型
最理想的工艺路线是（C）
A.直线型B.交叉型C.汇聚型D.对称型
从收率的角度看，应该把收率高的反应步骤放在（C）
A.前头B.中间C.后边D.都可
在考虑合理安排工序次序时，通常把价格较贵的原料放在何处使用。
（D）
A.前头B.中间C.后边D.最后
工艺的后处理过程一般属于的过程是（B）
A.化学B.物理C.物理化学D.生物
应限制使用的溶剂是（B）
A.第一类溶剂B.第二类溶剂C.第三类溶剂D.第四类溶剂
属于第三类溶剂的是（C）
A.苯B.甲苯C.乙酸乙酯D.三氟醋酸
可以使用逆合成分析法设计药物工艺路线的药物是（A）
A．益康唑B.克霉唑C.肌安松D.鹰瓜豆碱
可以使用类型反应法设计药物工艺路线的药物是（B）
A．黄连素B.克霉唑C.鹰瓜豆碱D.己烷雌酚
可以使用模拟类比法设计药物工艺路线的药物是（C）
A．姜黄素B.吗啡C.黄连素D.川芎嗪
可逆反应属于（A）
A.复杂反应B.平行反应C.基元反应D.简单反应
平行反应属于（B）
A.连续反应B.复杂反应C.基元反应D.简单反应
在溶剂的作用描述中，不正确的是（B）
A.使反应分子能够分布均匀、增加分子间碰撞和接触的机会、有利于传热和散热。
B.溶剂必须是易挥发的
C.溶剂必须是惰性的，不能与反应物或生成物反应
D.溶剂直接影响化学反应的反应速度、反应方向、反应深度、产品构型等
在重结晶溶剂的选择原则中，不正确的是（A）
A.溶解度必须很大
B.溶剂必须是惰性的
C.溶剂的沸点不能高于被重结晶物质的熔点
D.溶剂必须容易和重结晶物质分离
在重结晶溶剂的选择原则中，不正确的是（A）
A.溶剂必须是活泼的
B.溶剂的沸点不能高于被重结晶物质的熔点
C.杂质的溶解度或是很大或是很小
D.溶剂必须容易和重结晶物质分离
在重结晶溶剂的选择原则中，正确的是（D）
A.杂质的溶解度必须很大
B.杂质的溶解度必须很小
C.被重结晶物质在该溶剂中的溶解度曲线必须相当平稳
D.被重结晶物质在该溶剂中的溶解度曲线必须相当陡
属于质子性溶剂的是（A）
A.乙酸B.乙醚C.DMFD.二氧六环
属于非质子性溶剂的是（B）
A.乙醇B.乙醚C.乙酸D.水
溶剂对化学反应的影响，叙述不正确的是（B）
A.溶剂对离子型反应影响较大。
B.溶剂对自由基反应影响较大
C.影响化学反应的方向。
D.影响化学反应的速度
下列哪个图可以表示爆炸型反应中温度和反应速度的关系？
（B）
关于催化剂的论述，下列观点错误的是（C）
A.能显著改变反应速率，而本身的质量及化学性质在反应前后保持不变
B.同等程度地加快正、逆反应的速率
C.可改变反应的可能性和平衡常数
D.不同类型的化学反应需选择不同的催化剂
衡量催化剂的性能指标不包括（D）
A.选择性B.活性C.稳定性D.形状
常用的钯碳催化剂的规格是（B）
A.1%B.5-10%C.10-15%D.20%
下列哪个物质可以作为酸催化剂（C）
A.三乙胺B.吡啶C.AlCl3D.NaH
下列哪个物质可以作为碱催化剂（D）
A.ZnCl2B.FeCl3C.BF3D.K2CO3
属于非离子型相转移催化剂的是（A）
A.18-冠-6B.四丁基溴化铵C.三乙胺D.P2O5
不属于相转移催化剂的是（A）
A.二乙胺B.四丁基溴化铵C.聚乙二醇D.三乙胺
毒性较大的相转移催化剂是（D）
A.聚乙二醇B.四丁基溴化铵C.三乙胺D.18-冠-6
固定化酶的特点叙述不正确的是（A）
A.是水溶性酶B.具有较高的稳定性和较长的寿命
C.耐热性增加D.对变性剂、抑制剂的抵抗力增强
针对制药厂排出的“三废”，下列说法正确的是（A）
A.化学好氧量高B.生化耗氧量高
C.化学好氧量和生化耗氧量都高D.化学好氧量和生化耗氧量都不高
关于药厂“三废”的论述，正确的是（B）
A.综合治理“三废”很容易
B.“三废”也是一种“资源”，可回收利用
C.仅用物理方法就可彻底治理“三废”
D.生物法可以去除废水中的所有污染物
废水的二级处理主要指的是（D）
A.物理处理法B.化学处理法C.物理化学处理法D.生化处理法
属于第一类污染物的是（C）
A.硫化物B.挥发酚C.总铬D.氰化物
属于第二类污染物的是（B）
A.总汞B.石油类C.总铬D.苯并芘
对于好氧生物处理，废水的pH控制在哪个范围较合适？
（A）
A.pH6~9B.pH6.5~7.5C.pH4~6D.pH7~8
对于厌氧生物处理，废水的pH控制在哪个范围较合适？
（B）
A.pH6~9B.pH6.5~7.5C.pH4~6D.pH7~8
对于好氧生物处理，水温宜控制在哪个范围较合适？
（A）
A.20~40℃B.10~30℃C.35~38℃D.50~55℃
对于高浓度的有机废水，一般采取的处理方法是（D）
A.好氧处理B.厌氧处理
C.先好氧处理，再厌氧处理D.先厌氧处理，再好氧处理
对于低浓度的大多数有机废水，目前主要采用的处理方式是（C）
A.化学法B.物理法C.生化法D.焚烧法
厌氧生物处理的最终代谢产物含有（C）
A.CO2B.H2OC.CH4D.CO
厌氧生物处理的最终代谢产物不含有（A）
A.CO2B.H2SC.CH4D.NH4+
活性污泥中的生物相，含量最多的是（A）
A.细菌B.霉菌C.酵母菌D.轮虫
下列哪种处理方式属于生物膜法（B）
A.逐步曝气法B.生物转盘法C.深井曝气法D.纯氧曝气法
下列哪种处理方式属于活性污泥法（C）
A.生物滤池法B.生物接触氧化法C.加速曝气法D.生物转盘法
下列哪种处理方式属于厌氧处理法（B）
A.生物滤池法B.厌氧接触法C.加速曝气法D.生物转盘法
化学反应工程学认为导致反应收率降低的原因是（A）
A.返混B.搅拌不均匀C.温度滞后D.反应器存在有死角
中试研究中的过渡试验不包括的是（D）
A.原辅材料规格的过渡试验B.反应条件的极限试验
C.设备材质和腐蚀试验D.后处理的方法试验
假设四个工序的收率分别Y1、Y2、Y3、Y4，则车间的总收率为（B）
A.Y1+Y2+Y3+Y4B.Y1Y2Y3Y4
C.（Y1+Y2）（Y3+Y4）D.Y1Y2+Y3Y4
关于中试放大的规模，下列叙述正确的是（A）
A.比小型试验规模放大50～100倍B.比小型试验规模放大500～1000倍
C.比小型试验规模放大10~50倍D.比小型试验规模放大100~500倍
新药研发过程中需要的样品数量一般是（B）
A.1~2kgB.2～10kgC.10~20kgD.20~50kg
对于工艺技术尚未成熟或腐蚀性大的车间，年操作时间一般是（C）
A.330天B.360天C.300天D.200天
下列哪种材质适合储存浓硫酸（B）
A.玻璃钢B.铁质C.铝质D.都可以
适合酸性介质的反应釜首选是（A）
A.搪瓷玻璃B.铸铁C.不锈钢D.都可以
适合碱性介质反应的反应釜是（C）
A.搪瓷玻璃B.铸铁C.不锈钢D.都可以
四、简答题
1.药物的结构剖析原则有哪些？
答：
（1）药物的化学结构剖析包括分清主要部分（主环）和次要部分（侧链），基本骨架与官能团；
（2）研究分子中各部分的结合情况，找出易拆键部位；
（3）考虑基本骨架的组合方式，形成方法；
（4）官能团的引入、转换和消除，官能团的保护与去保护等；
（5）若系手性药物，还必须考虑手性中心的构建方法和整个工艺路线中的位置等问题。
2什么叫固定化酶？
其特点有哪些？
答：
固定化酶又称水不溶性酶，它是将水溶性的酶或含酶细胞固定在某种载体上，成为不溶于水但仍具有酶活性的酶衍生物。
其特点：
（1）固定化酶一般都有较高的稳定性和较长的有效寿命，
（2）酶固定化增加其耐热性
（3）固定化还可增加酶对变性剂、抑制剂的抵抗力，减轻蛋白酶的破坏作用，延长酶的操作和保存有效期。
3.药物生产工艺路线的设计和选择的一般程序。
（8分）
答：
（1）必须先对类似的化合物进行国内外文献资料的调查和研究工作。
（2）优选一条或若干条技术先进，操作条件切实可行，设备条件容易解决，原辅材料有可靠来源的技术路线。
（3）写出文献总结和生产研究方案（包括多条技术路线的对比试验）
（4）确证其化学结构的数据和图谱（红外、紫外、核磁、质谱等）；
（5）生产过程中可能产生或残留的杂质、质量标准；
（6）稳定性试验数据；
（7）“三废”治理的试验资料等等。
4.反应溶剂对化学反应的影响有哪些？
答：
反应速度、反应方向、反应深度、产品构型等
4.简述外消旋体，外消旋混合物，外消旋化合物，外消旋固体溶液的定义,及如何区分外消旋混合物，外消旋化合物，外消旋固体溶液。
外消旋体是一种具有旋光性（见旋光异构）的手性分子（见手征性）与其对映体的等摩尔混合物。
由一个具有潜手性中心的分子在生成一个手性中心时的必然产物。
当同种对映体之间的作用力大于相反的对映体之间的作用力时，（+）的对映体和（-）的对映体将分别结晶，即每个晶胞内只有一种对映体，在宏观上就是两种对映体晶体的混合物，这就称为外消旋混合物。
当同种对映体之间力小于相反对映体的晶间力时，两种相反的对映体总是配对的结晶，就像真正的化合物一样在晶胞中出现，称为外消旋化合物。
有时同种对映体分子间的亲和力和相反对映体分子之间的亲和力差别很小，这时，外消旋体形成固体时，两种对映体的排列是混乱的，称为“外消旋固体溶液”
5外消旋体拆分主要有哪几种方法？
并详细叙述其中一种.
答：
结晶法拆分、动力学拆分和色谱分离。
诱导晶种分离法这种方法就是在外消旋体的过饱和溶液中加入一定量的右旋体或左旋体的晶体，则与晶种相同的异构体便优先析出，例如向某一外消旋体（±）A的过饱和溶液中加入（+）A的晶种，则（+）A优分析出一部分，滤出析出的（+）A，再向滤液中加入（-）A晶种，又可析出一部分（-）A的结晶，过滤，如此反复处理就可以得到相当数量的左旋体和右旋体。
工业上生产氯霉素时，就是用此种方法拆分中间体的。
6.何为中试放大？
中试放大的意义何在？
答：
中试放大（中间试验）是对已确定的工艺路线的实践审查。
不仅要考查产品质量，经济效益，而且要考察工人劳动强度。
中试放大阶段对车间布置、车间面积、安全生产、设备投资、生产成本等也必须进行审慎的分析比较，最后审定工艺操作方法、工序的划分和安排等。
意义:
中试放大是产品在正式被批准投产前的最重要的一次模型化的生产实践。
它不但为原料药的生产报批/新药审批提供了最主要的实验数据，也为产品投产前的GMP认证打下了坚实的基础。
中试放大是链接实验室小试与工业化大生产的桥梁。
7、中试放大的研究内容有哪些？
（1）生产工艺路线的复审
（2）设备材质与型式的选择
（3）搅拌器型式与搅拌速度的考查
（4）反应条件的进一步研究
（5）工艺流程与操作方法的确定
（6）原辅材料和中间体的质量监控
（7）安全生产与“三废”防治措施的研究
（8）消耗定额、原料成本、操作工时与生产周期的计算
8、简述化学制药工业污染的特点.
数量少、组分多、变动性大在制药生产过程中，原材料投入量大，产出比小，其大部分物质最终成为废弃物。
间歇排放。
由于药品生产的规模
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