辛伐他汀课程设计.docx
- 文档编号:47117
- 上传时间:2022-10-01
- 格式:DOCX
- 页数:19
- 大小:335.26KB
辛伐他汀课程设计.docx
《辛伐他汀课程设计.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《辛伐他汀课程设计.docx(19页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
辛伐他汀课程设计
学号:
专业课程设计
(2)
题目
辛伐他汀的生产工艺设计
学院
化学化工学院
专业
化学工程与工艺
班级
化工**03
姓名
指导教师
2013
年
11
月
11
日
专业课程设计
(2)任务书
一、设计时间
2013年11月17日-2011年11月17日(第11周)
二、设计题目
辛伐他汀的生产工艺设计
三、设计条件
1、产品规格:
纯度99.5%
2、生产能力:
50公斤/批
3、收率:
每个工段收率都为90%
四、设计任务
1、从前两周所给目标化合物设计的合成线路中选择一条成熟的路线(即可以工业化生产的路线)确定生产方法。
2、进行工艺流程设计,说明工艺基本原理和流程简述
3、进行第一工段的物料衡算、能量衡算。
4、主要设备选型说明,填写设备一览表。
5、绘制相应的工艺流程图(包括方框流程图和PID流程图)。
五、设计要求
每个学生要全面认真地完成课程设计所规定的设计内容,要认真复习教材内容,查阅有关设计规范、手册等资料,独立按时完成任务;要正确综合运用所学的基础理论,来分析和解决课程设计中的问题;要正确掌握课程设计的设计方法和计算方法,方案设计要正确,步骤要清楚、简练、正确;设计说明书、计算书要求逻辑清晰、层次分明、书写整洁,图纸表达内容完整、清楚、规范。
六、课程设计进度安排
序号
设计内容
所用时间
1
查阅资料
1天
2
工艺计算(物料衡算,热量衡算,设备选型)
2天
3
设计绘制工艺流程图(包括方框流程图和PID流程图)
2天
4
整理打印装订课程设计说明书等有关资料
1天
合计
6天
七、课程设计考核方法及成绩评定
本课程设计采用优秀、良好、中等、及格、不及格5级记分制。
评分的主要依据为:
说明书和图纸的质量,独立完成设计的工作能力。
八、课程设计教材及主要参考资料
1.《化工设计概论》,侯文顺主编,北京:
化学工业出版社,2005年
2.《化工工艺设计》,丁浩主编,上海:
上海科学技术出版社,1989年
3.《化工工艺设计手册》,上海医药设计院主编,北京:
化学工业出版社,1981年
目录
一、概述1
1、产品名称、化学结构及理化性质1
2、产品质量标准、包装规格要求及储藏1
3、产品用途及使用注意事项2
4、产品生产的工艺沿革2
二、工艺流程设计及工艺流程4
1、工艺流程设计4
2、反应原理及理论解释5
3、工艺流程操作简述7
三、物料衡算8
1、物料衡算依据8
2、开环缩合工段的物料衡算8
四、PID流程图10
五、设备一览表11
六、总结12
参考文献13
一、概述
1、产品名称、化学结构及理化性质
(1)产品名称:
中文名:
辛伐他汀
俗名:
舒降脂、Zocor
化学名:
[1S·-[1a,3a,7b,8b(2S·,4S),8ab]]-1,2,3,7,8,8a-六氢-3,7-二甲基-8-[2-(四氢-4-羟基-6-氧代-2H-吡喃-2-基)乙基]-l-萘基2,2-二甲基丁
英文名:
Simvastatin
(2)化学结构式、分子式及分子量:
①化学结构式:
②分子式:
C25H38O5
③分子量:
418.57
(3)理化性质:
辛伐他汀是白色结晶粉末,无臭,熔点135~138℃。
辛伐他汀不溶于水,易溶于三氯甲烷、DMF、丙酮、,略溶于甲醇、乙醇、异丙醇、丁醇等[1]。
2、产品质量标准、包装规格要求及储藏
(1)产品质量标准:
CP2010
(2)包装规格要求:
500g封装于铝箔袋,充氮气,再装入一铝听中。
(3)储运:
库房低温,通风,干燥,避光,30℃以下贮存。
3、产品用途及使用注意事项
(1)产品用途:
具有降低胆固醇、低密度脂蛋白胆固醇和极低密度脂蛋白胆固醇的作用。
HMG-CoA还原酶抑制剂,可降低血清总胆醇的浓度,抑制胆固醇合成。
用于其它治疗无效或不能耐受,且胆固醇水平超过7.8mmol/L原发性高胆固醇血症的治疗[2]。
(2)使用注意事项:
.孕妇及哺乳期妇女不宜服用本品。
.患有肝脏疾病且在活动期者不宜服用。
.与下列药物合用时可由于对HMG辅酶A还原酶的抑制过强而损伤横纹肌,因此服辛伐他汀时应避免同时用纤维酸类降脂药、烟酸、环孢酶素及红霉素。
.辛伐他汀与华法林合用时可轻度增强后者的抗凝作用,应予注意。
.与地高辛合用时,辛伐他汀可使前者的血浓度轻度升高(<0.3μg/L)。
4、产品生产的工艺沿革
辛伐他汀是由洛伐他汀(源于微生物的产品)经半合成而来的HMG-COA还原酶抑制剂,主要有酵素法、碱水解法和甲基化法。
酵素法是利用洛伐他汀水解酵素将洛伐他汀水解产生,从发酵液中提取、分离、纯化得到,然后与特丁基二甲基氯硅烷进行选择性硅烷化,与2,2-二甲基丁酰氯酰化,脱特丁基二甲基氯硅烷保护基得辛伐他汀[3]。
此法利用酵素法的高专一性、高反应性、低成本、低污染特性,使得这种利用微生物、酵素的半合成法,成为未来生产药物的潮流方向,但目前受到发酵水平低的限制,难以实现大规模工业化生产[4]。
碱水法是以洛伐他汀在碱性条件下水解,生成完全皂化侧链的洛伐他汀中间体,然后重新环化,与特丁基二甲基氯硅烷进行选择性硅烷化,与2,2-二甲基丁酰氯作用重新酰化得到有特丁基二甲基氯硅烷保护的辛伐他汀,脱保护基即得辛伐他汀。
此法在制备时,收率低,产物难以纯化,反应所需试剂市场上不易购买,需要自己合成,增加了难度:
而且1-8-OH的空间位阻较大,在用异丁基氯酰酰化时很困难,反应难以完全,所以整条路线总收率很低,难以工业化生产:
对于此法改进的重点是缩短水解反应时间[5]。
甲基化法以洛伐他汀为原料,首先在碱性条件下开环得到洛伐他汀正丁胺,以吡啶为溶剂与特丁基二甲基氯硅烷反应上保护基以保护羟基,再与甲基化试剂发生甲基化反应,脱保护、精制得到辛伐他汀。
目前国内主要采用此法生产辛伐他汀[6]。
二、工艺流程设计及工艺流程
1、工艺流程设计
本设计的生产工艺的操作方式采用的是间歇操作,整个工艺总体上分为五个工段,包括酰胺化、酰胺酯化、甲基化、铵化和辛伐他汀制备五个单元反应,以及减压操作、水洗、萃取、蒸馏、过滤、抽滤中空干燥等一系列单元过程。
以方框和圆框分别表示单元过程及单元反应,以箭头表示物料和载能介质流向,该设计的生产工艺流程方框图如下所示:
2、反应原理及理论解释
反应过程中碳负离子的形成是甲基亲电取代反应顺利进行的关键,要降低物料单耗,最大程度地实现碳负离子与甲基之间的反应。
必须对洛伐他汀内酯环酰胺化后的2个活泼羟基进行保护,羟基的保护主要使用硅烷基化试剂,如:
叔丁基二甲基氯硅、叔丁基二甲基碘硅烷和三甲基氯硅烷,这种方法的主要缺陷是脱保护后生成的有机硅醇与溶剂甲醇不能精馏分开,使大量的甲醇不能套用[7]。
用氯甲酸甲酯替代氯硅烷,省去了在酸性甲醇溶液中脱硅保护基的过程,将酸碱条件下的两步水解变为一步的碱性条件下水解,脱保护基后的产物为碳酸盐和甲醇,经过初蒸和精馏,甲醇可回收套用;在由辛伐他汀铵盐转化成辛伐他汀的过程中,以二氯甲烷为溶剂,于室温下反应,无需精制[8]。
其具体反应路线如下:
3、工艺流程操作简述
、酰胺化产物的制备
在反应釜中加入洛伐他汀和正丁胺,于65至70℃反应6h,减压回收过量的正丁胺,得酰胺化产物。
、酰胺酯化产物的制备
将上步制得的化合物溶于二氯甲烷中,加入咪唑,于20至25℃在1h内添加氯甲酸甲酯,反应2h。
冷却至室温,加入甲醇,搅拌30min,加入水和二氯甲烷洗涤,停止搅拌静置分层,留下有机层蒸馏回收二氯甲烷,向残余物中加入环己烷、四氢呋喃,即可制得。
、甲基化产物的制备
将化合物的有机溶液于反应釜中降温至-30℃,在氮气保护下,于-30℃加入吡咯烷锂乙醚溶液,于-20至-25℃保温反应2.5h,加入碘甲烷,在-15至-20℃保温反应30min。
搅拌至室温,加水,搅拌0.5h,静置分层,有机层依次用盐酸、饱和氯化钠溶液搅拌洗涤,蒸馏浓缩有机层,得到甲基化物。
、辛伐他汀铵盐的制备
向上步制得的化合物中加入氢氧化钠和水配成的溶液,于90℃水解2h。
降温至0℃,加入盐酸调pH值1.5至2.0之间,加入乙酸乙酯,搅拌1h,静置,留下有机层,加入甲醇,添加稀氨水至pH值7.5至8.0之间,降温至0℃保温0.5h,过滤,用乙酸乙酯洗涤,抽滤至干,干燥,得到辛伐他汀铵盐。
、辛伐他汀的制备
将上述制得的辛伐他汀铵盐、二氯甲烷加入反应釜中,于10至15℃添加由甲烷磺酸和二氯甲烷配成的溶液,于10至15℃保温反应1h。
加入碳酸钠,搅拌30min,过滤,用二氯甲烷洗涤,合并滤液,蒸馏至干。
向残留物中加入甲醇和活性炭,于60至65℃搅拌脱色30min,,过滤,用甲醇漂洗滤饼,合并滤液,加入纯化水,降温至0℃,抽滤,用冷冻甲醇漂洗产物,抽滤至干,干燥。
得到雪花细针状晶体即为产物
三、物料衡算
1、物料衡算依据
设计任务:
1、设计项目:
辛伐他汀车间
2、产品名称:
辛伐他汀
3、产品规格:
纯度99.5%
4、批生产能力:
50kg(辛伐他汀:
49.75kg;杂质:
0.25kg)
5、安定制备共分五个工段,每个都有化学反应发生,反应式如上原理图所示。
6、收率:
开环缩合工段收率:
90%
酯化工段收率:
90%
甲基化工段收率:
90%
铵盐制备工段收率:
90%
磺化工段收率:
90%
总收率:
90%×90%×90%×90%×90%=59%
基准:
物料衡算以批计算,物料单位为千克。
2、开环缩合工段的物料衡算
开环缩合反应岗位(收率:
90%)
(1)投料:
表1还原反应原料用量表
原料名称
规格
摩尔配比
批投料量
分子量
洛伐他汀
正丁胺
纯度100%
纯度100%
1.00
1.00
81.50kg
14.73kg
404.54
73.14
(2)计算过程
①开环缩合反应:
原料投入量,计算结果填入表1
洛伐他汀用量:
(50×99.5%)÷418.57÷59%×404.54=81.50kg
正丁胺用量:
(50×99.5%)÷418.57÷59%×73.14=14.73kg
洛伐他汀酰胺化产物的理论产量:
96.23kg
实际产量:
86.61kg
损失量:
9.62kg(由于反应不完全,转化为杂质)
A:
洛伐他汀酰胺化产物生产量:
86.61kg
B:
正丁胺回收量:
1.47kg
开环缩合工段物料衡算计算结果如下表2:
表2还原工段物料平衡一览表
进料
出料
序
号
物料
名称
组成(%)
数量(kg)
序
号
物料
名称
组成
(%)
数量(kg)
1
洛伐他汀
84.7
81.50
1
洛伐他汀酰胺化产物
90
86.61
2
正丁胺
15.3
14.73
2
正丁胺
1.5
1.47
3
杂质
8.5
8.15
合计
100
96.23
合计
100
96.23
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 辛伐他汀 课程设计