制藥分離工程復(fù)習(xí)提綱

1、引言制藥工業(yè)包括:生物制藥化學(xué)合成制藥中藥制藥生物藥物、化學(xué)藥物與中藥構(gòu)成人類(lèi)防病、治病的三大藥源。生物藥物是利用生物體、生物組織或其成分，經(jīng)過(guò)加工、制造而成的一大類(lèi)預(yù)防、診斷、治療制品。廣義的生物藥物包括從動(dòng)物、植物、微牛物等生物體中制取的各種天然生物活性物質(zhì)及其人工合成或半合成的天然物質(zhì)類(lèi)似物?；瘜W(xué)合成藥物一般由化學(xué)結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單的化工原料經(jīng)過(guò)一系列化學(xué)合成和物理處理過(guò)程制得（稱(chēng)全合成），或由已知具有一定基本結(jié)構(gòu)的天然產(chǎn)物經(jīng)對(duì)化學(xué)結(jié)構(gòu)

2、進(jìn)行改造和物理處理過(guò)程制得（稱(chēng)半合成）?！爸兴帯?Chinesetraditionalmedicine)人們?yōu)榱送瑐魅氲奈麽t(yī)、西藥相區(qū)分，將中國(guó)傳統(tǒng)醫(yī)藥分別稱(chēng)為中醫(yī)、中藥。西藥主要系指“人工合成藥”或從“天然藥物”提取得到的化合物；中藥則以天然植物藥、動(dòng)物藥和礦物藥為主。中藥具有明顯的特點(diǎn)，其形、色、氣、味，寒熱、溫、涼，升、降、沉、浮是中醫(yī)幾千年來(lái)解釋中藥藥性的依據(jù)。1.2制藥分離技術(shù)1.2.1制藥分離技術(shù)的作用1：其制藥過(guò)程均包括原

3、料藥的生產(chǎn)和制劑生產(chǎn)兩個(gè)階段。2：就分離純化而言，原料藥生產(chǎn)〔尤其生物制藥和中藥制藥）與化工生產(chǎn)存在明顯的三大差別：第一，制藥合成產(chǎn)物或中草藥粗品中的藥物成分含量很低，第二，藥物成分的穩(wěn)定性通常較差特別是生物活性物質(zhì)對(duì)溫度、酸堿度都十分敏感，遇熱或使用某些化學(xué)試劑會(huì)造成失活或分解，使分離純化方法的選擇受到很大限制。第三，原料藥的產(chǎn)品質(zhì)量要求，特別是對(duì)產(chǎn)品所含雜質(zhì)的種類(lèi)及其含量要求比有機(jī)化工產(chǎn)品嚴(yán)格得多，因?yàn)樗侵苯由婕叭祟?lèi)健康和生命的特

4、殊商品。3：分離操作通常可分機(jī)械分離和傳質(zhì)分離兩大類(lèi)。機(jī)械分離的對(duì)象是非均相物系，根據(jù)物質(zhì)的大小、密度的差異進(jìn)行分離，如過(guò)濾、重力沉降和離心沉降等。傳質(zhì)分離的對(duì)象主要是均相物系，其特點(diǎn)是有質(zhì)量傳遞現(xiàn)象發(fā)生。傳質(zhì)分離又分輸送分離和擴(kuò)散分離兩種。第2章固液萃取1.萃取原理利用原料液中組分在第三溶劑中溶解度的差異實(shí)現(xiàn)分離。最常規(guī)是三元體系，亦有多元體系。萃取是分離液體(或固體)混合物的一種單元操作.它是利用原料中的組分在溶劑中溶解度的差異選擇

5、一種溶劑作為萃取劑用來(lái)溶解原料混合物中待分離的組分.萃取是傳質(zhì)過(guò)程.2.萃取應(yīng)用場(chǎng)合：①原雙組分α→1，難于用蒸餾方法分離；②原雙組分形成恒沸物α=1，不能用蒸餾法分離；③原雙組分中待回收組分濃度極低，用蒸餾法不經(jīng)濟(jì)；④原雙組分中待回收組分對(duì)熱敏感，不能用蒸餾法提取。3：浸?。寒?dāng)以液態(tài)溶劑為萃取劑而被處理的原料為固體時(shí)則稱(chēng)為固液萃取又稱(chēng)浸取或浸出.該操作在中藥有效成分提出中經(jīng)常使用.如從植物組織中扣取生物堿、黃酮類(lèi)、皂苷等。4；物理萃取

6、：溶質(zhì)根據(jù)相似相溶原理在兩相間達(dá)到分配平衡，萃取劑與溶質(zhì)之間不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。5：化學(xué)萃?。和ㄟ^(guò)萃取劑與溶質(zhì)之間的化學(xué)反應(yīng)（如離子交換或絡(luò)合反應(yīng)等）生成復(fù)合分子實(shí)現(xiàn)溶質(zhì)向萃取相的分配。6：固液萃取(浸取)浸取的目的在于選擇適宜的溶劑和方法，充分浸出有效成分及輔助成分，盡量減少或除去無(wú)效成分。中藥材有植物、動(dòng)物、礦物性藥材三類(lèi)。7：中藥材的浸取過(guò)程一般認(rèn)為由濕潤(rùn)、滲透、解吸、溶解及擴(kuò)散、置換等幾個(gè)相互聯(lián)系的作用綜合組成。8：(1)浸取溶劑的

7、選擇原則①對(duì)溶質(zhì)的溶解度足夠大，以節(jié)省溶劑用量；②與溶質(zhì)之間有足夠大的沸點(diǎn)差，以便于容易采取蒸餾等方法回收利用；③溶質(zhì)在溶劑中的擴(kuò)散系數(shù)大且黏度小；④價(jià)廉易得，無(wú)毒，腐蝕性小等。9：常用的浸取溶劑①水。水為最常用的浸取溶劑。它作為溶劑經(jīng)濟(jì)易得，而且極性大、溶解范圍廣.②乙醇。乙醇為僅次于水的常用浸取溶劑，是一種半極性溶劑。由于乙醇溶解性能界于極性與非極性之間，所以，乙醇不僅能溶解水中溶解的某些成分，同時(shí)也能溶解非極性溶劑所能溶解的一些成

8、分，只是溶解度不同。在臨界點(diǎn)時(shí)的溫度和壓力稱(chēng)為臨界溫度和臨界壓力。不同的物質(zhì)其臨界點(diǎn)所要求的壓力和溫度各不相同。超臨界流體(SCF)是指在臨界溫度（Tc）和臨界壓力(Pc)以上的流體。5：超臨界流體的主要特性(1)超臨界流體的密度接近于液體。由于溶質(zhì)在溶劑中的溶解度一般與溶劑的密度成正比，因此超臨界流體具有與液體溶劑相當(dāng)?shù)妮腿∧芰Α?2)超臨界流體的粘度和擴(kuò)散系數(shù)與氣體的相近，因此超臨界流體具有氣體的低粘度和高滲透能力，故在萃取過(guò)程中的

9、傳質(zhì)能力遠(yuǎn)大于液體溶劑的傳質(zhì)能力。(3)當(dāng)流體接近于臨界點(diǎn)時(shí)，氣化熱將急劇下降。當(dāng)流體處于臨界點(diǎn)時(shí)，可實(shí)現(xiàn)氣液兩相的連續(xù)過(guò)渡。此時(shí)，兩相的界面消失，氣化熱為零。由于超臨界萃取在臨界點(diǎn)附近操作，因而有利于傳熱和節(jié)能。(4)在臨界點(diǎn)附近流體溫度和壓力的微小變化都會(huì)導(dǎo)致流體密度相當(dāng)大的變化，從而使溶質(zhì)在流體中的溶解度也產(chǎn)生相當(dāng)大的變化。該特性為超臨界萃取工藝的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)6：超臨界萃取工藝具有如下特點(diǎn)①超臨界萃取兼具精餾和液液萃取的特點(diǎn)溶質(zhì)的蒸汽

10、壓、極性及分子量大小是影響溶質(zhì)在超臨界流體中溶解度的重要因素，使在萃取過(guò)程中被分離物質(zhì)間揮發(fā)度的差異和它們分子間親和力的不同這兩種因素同時(shí)起作用，如超臨界萃取物被萃出的先后常以它們的沸點(diǎn)高低為序，非極性的超臨界二氧化碳僅對(duì)非極性和弱極性物質(zhì)具有較高萃取能力。②操作參數(shù)易于控制：僅就萃取劑本身而言，超臨界萃取的萃取能力取決于流體的密度，而流體的密度很容易通過(guò)調(diào)節(jié)溫度和壓強(qiáng)來(lái)加以控制，這樣易于確保產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定。③溶劑可循環(huán)使用在溶劑分離與

11、回收方而超臨界萃取優(yōu)于一般液液萃取和精餾，被認(rèn)為是萃取速度快、效率高、能耗少的先進(jìn)工藝。④特別適合于分離熱敏性物質(zhì)，且能實(shí)現(xiàn)無(wú)溶劑殘留。最常用的萃取劑CO2的臨界溫度由于接近室溫，故能防止熱敏性物質(zhì)的降解，達(dá)到無(wú)溶劑殘留。7：超臨界萃取使用的萃取劑超臨界萃取劑分為非極性和極性?xún)深?lèi)，它可適用的范圍也有區(qū)別。作為SCF的物質(zhì)很多，如二氧化碳、一氧化亞氮、六氟化硫、乙烷、甲醇、氨和水等。8：二氧化碳作為萃取劑，這主要是由它的如下幾個(gè)優(yōu)異特性決

12、定：①臨界溫度低（Ｔc＝31.3℃)，接近室溫；該操作溫度范圍適合于分離熱敏性物質(zhì)，可防止熱敏性物質(zhì)的氧化和降解，使沸點(diǎn)高、揮發(fā)度低、易熱解的物質(zhì)遠(yuǎn)在其沸點(diǎn)之下被萃取出來(lái)。②臨界壓力（7.38MPa）處于中等壓力，就目前工業(yè)水平其超臨界狀態(tài)一般易于達(dá)到。③具有無(wú)毒、無(wú)味、不燃、不腐蝕、價(jià)格便宜、易于精制、易于回收等優(yōu)點(diǎn)。因而，SCCO2萃取無(wú)溶劑殘留問(wèn)題，屬于環(huán)境無(wú)害工藝。故SCCO2萃取技術(shù)被廣泛用于對(duì)藥物、食品等天然產(chǎn)品的提取和純化

13、研究方面。④SCCO2還具有抗氧化滅菌作用，有利于保證和提高天然物產(chǎn)品的質(zhì)量。9：使用夾帶劑的超臨界CO2萃取單一組分的超臨界溶劑對(duì)溶質(zhì)的溶解度和選擇性常有較大局限性，例如非極性的CO2只能有效萃取分子量較低的非極性的親脂性物質(zhì)。且選擇性不高，萃取物常常是混合物。尤其CO2萃取帶有極性溶質(zhì)時(shí)，溶解度太小，一次萃取量很低。因此，為提高單一組分的超臨界溶劑對(duì)溶質(zhì)的萃取能力，依待萃溶質(zhì)的不同，適量加入適當(dāng)?shù)姆菢O性或極性溶劑做共同試劑(coso

14、lvent)，即夾帶劑(entrainer，又稱(chēng)改性劑，modifier)10：夾帶劑的作用機(jī)理夾帶劑的作用主要有兩點(diǎn)：一是可大大增加被分離組分在超臨界流體中的溶解度；二是在加入與溶質(zhì)起特定作用的適宜夾帶劑時(shí)，可使該溶質(zhì)的選擇性(或分離因子)大大提高。夾帶劑可分為兩類(lèi)：一類(lèi)是混溶的超臨界溶劑，其中含量少的被視為夾帶劑。另一類(lèi)是將亞臨界態(tài)的有機(jī)溶劑加入到純超臨界流體中。隨加入量的不同，它們可能形成單—相混溶態(tài)的超臨界混合流體，也可能為由超

15、臨界流體夾帶部分液相的兩相的混合溶劑，但一般不希望出現(xiàn)后一種情況。11：夾帶劑的選擇應(yīng)考慮三個(gè)方面—是在萃取段，夾帶劑與溶質(zhì)的相互作用能改善溶質(zhì)的溶解度和選擇性；二是在溶劑分離段，夾帶劑與超臨界溶劑應(yīng)能較易分離，同時(shí)夾帶劑應(yīng)與目標(biāo)產(chǎn)物也能容易分離；三是在食品、醫(yī)藥工業(yè)中應(yīng)用還應(yīng)考慮夾帶劑的毒性等問(wèn)題，不能對(duì)原料和藥品造成污染。12：溶質(zhì)在超臨界CO2中的溶解度規(guī)則在超臨界狀態(tài)下，CO2對(duì)不同溶質(zhì)的溶解能力差別很大，這與溶質(zhì)的極性、沸點(diǎn)和