氯霉素的生产工艺

第五章氯霉素的生产工艺内容1概述2合成路线及其选择3氯霉素及其中间体的生产工艺原理及其过程4综合利用与三废处理第一节概述氯霉素氯霉素是广谱抗菌素，主要用于伤寒杆菌、痢疾杆菌、脑膜炎球菌、肺炎球菌等感染。对多种厌氧菌感染有效，也可用于立克次体感染。氯霉素的结构\名称化学名称为D-苏式-(-)-N-[α-(羟基甲基)-β-羟基-对硝基苯乙基]-2,2-二氯乙酰胺，D-threo-(-)-N-[α-(hydroxymethyl)-β-hydroxy-p-nitrophenethyl]-2,2-dichloroacetamide。简介氯霉素药理性质(1)抗菌谱：1）伤寒杆菌、痢疾杆菌、脑膜炎球菌、肺炎球菌等感染；2）对多种厌氧菌感染有效；3）亦可用于立克次体感染。简介氯霉素不良反应1）引起粒细胞缺乏症及再生障碍性贫血2）长期应用可引起二重感染。3）新生儿、早产儿用量过大可发生灰婴综合症。简介氯霉素氯霉素理化性质白色或微带黄绿色的针状、长片状结晶或结晶性粉末，味苦。熔点149~153℃。本品在甲醇、乙醇、丙酮或丙二醇中易溶，在水中微溶。比旋度[α]25D+18.5~21.5°(无水乙醇)。。简介氯霉素abcdHOHCH2OHHNHCOCHCl2NO2HOHCH2OHCHCl2CONHHNO2HOHCH2OHCHCl2CONHHNO2HOHCH2OHHNHCOCHCl2NO2121R,2R1S,2S1S,2R1R,2S氯霉素NO2CCOHHHNHCOCHCl2CH2OH**•氯霉素于1947年从委内瑞拉链霉菌(Streptomycesvenezuelae)培养液中获得,目前用合成的方法得到.•中国科学家沈家祥和邢其毅为氯霉素的工业化生产做出了重要贡献．近年来，由于氯霉素本身的毒副作用以及其他抗生素迅速发展的影响，使氯霉素的临床应用受到一定的限制。但是，其疗效确切，尤其对伤寒等疾病仍是目前临床首选药物，依然是一个不可替代的抗生素品种。第二节合成路线及其选择合成分析：一、以具有苯甲基结构的化合物为原料的合成路线路线1：以对硝基苯甲醛与甘氨酸为起始原料的合成路线。（一）以对硝基苯甲醛为起始原料的合成路线路线评价：优点：合成步骤少，所需物料品种与设备少。缺点：缩合时消耗过量的对硝基苯甲醛，若减少用量，则得到的产物全是不需要的赤型对映体，另外，还需要解决还原剂钙硼氢等原料的来源问题。路线2：以对硝基肉桂醇的合成路线评价：本路线使用符合立体构型要求的反式对硝基肉桂醇为中间体合成步骤不多，各步收率不低是一条有发展前途的合成路线。（二）以苯甲醛为起始原料的合成路线评价：最后引入硝基，需要在低温下进行，需要制冷设备，这是其缺点。二、以具有苯乙基结构的化合物为原料的合成路线（一）以乙苯为原料的合成路线1.以乙苯为起始原料经对硝基苯乙酮的合成路线评价：起始原料价廉易得，各步反应收率较高，技术条件要求不高。缺点：合成步骤较多，产生大量的中间体及副产物。2、以乙苯为起始原料经对硝基苯乙酮肟的合成路线评价：硝基乙苯的异构体不需分离，成肟后对位体沉淀析出，而邻位体留在母液中，可省去分离步骤。缺点：本法工艺过程复杂，原料品种种类较多，而且邻位体的综合利用较困难。（二）以苯乙烯为起始原料的合成路线1.从苯乙烯出发经a-羟基苯乙胺的合成路线评价：该路线优点是原料苯乙烯价廉易得，合成路线较简单且各步收率较高。若硝化反应采用连续化工艺，则收率高，耗酸少，生产过程安全。缺点：胺化一步收率不够理想。2.从苯乙烯出发制成β-卤代苯乙烯经Prins反应的合成路线CNO2COHNHCOCHCl2HHCH2OHCl2CHCOOCH3拆分CHCH2BrOHCH=CH2CH=CHBrOOBrOONH2OHOHNH2CCOHNH2HHCH2OHCNO2COHNH2HHCH2OHHCHO,catBr2,H2OcatNH3,100atmH+HNO3,H2SO4评价：合成步骤较短，从苯乙烯出发经8步反应得到氯霉素，较从乙苯出发少了3步反应。缺点：需用高压反应设备及高真空蒸馏设备。小结：氯霉素的合成路线中有工业价值的中间体甚多。本章将对以乙苯为原料经对硝基苯乙酮生产氯霉素的工艺原理分节叙述。第三节对硝基苯乙酮的生产工艺原理及其过程C2H5C2H5NO2CNO2CH3OHNO3,H2SO4[O]一、对硝基乙苯的制备•1.工艺原理C2H5NO2C2H5C2H5NO2HNO3,H2SO4+b.p.136℃242℃232℃讨论：可能的副产物有哪些？？？C2H5NO2C2H5ONOC2H5HOH2OH2O副反应:副产物分析：副产物：二硝基乙苯酚C2H5C2H5NO2HNO3,H2SO42.反应条件及影响因素(1).温度对反应的影响温度控制在40-45℃,要有良好的搅拌和冷却措施.(2).配料比乙苯:硝酸=1:1.05（接近理论量）C2H5C2H5NO2HNO3,H2SO4•3.工艺过程(1).混酸的配制将水加入到92%的浓硫酸中,不断搅拌及冷却,至35℃以下,继续加96%的硝酸,使硫酸和硝酸的含量达到规定浓度.注意！配制混酸时,要将水以细流加到酸中.C2H5NO2C2H5C2H5NO2HNO3,H2SO4+(2).反应过程铸铁硝化锅中,先加入乙苯,降温至28℃,滴加混酸,控温30-35℃,之后升温至40-45℃,搅拌保温1h,冷却至20℃,静置分层.C2H5NO2C2H5C2H5NO2HNO3,H2SO4+(3).产品分离•硝化反应结束后,冷却至20℃,静置分层,分去下层废酸,用水洗去硝化产物中的残留酸,再用碱洗去酚类,最后用水洗去残留碱,送往蒸馏岗位.•将水及未反应的乙苯减压蒸出,余下的部分送往高效分馏塔,压力5.3×103Pa以下,塔顶馏出邻硝基乙苯,塔底的高沸物再进行一次减压蒸馏,得对硝基乙苯.二、对硝基苯乙酮的制备C2H5NO2CNO2CH3O[O]KMnO4,成本高O2,17%O2/MnAc2,62%O2/MnAc2/[CH3(CH2)16COO]2Co,80%氧化方法:1、工艺原理C2H5NO2CNO2CH3O硬脂酸钴,醋酸锰+H2O+O2副反应:+2.5O2+HCOOH+H2OCOOHNO2硬脂酸钴,醋酸锰C2H5NO2C2H5NO2CNO2CH3O硬脂酸钴,醋酸锰+H2O+O22.工艺过程•醋酸锰的制法:CaCO3和10%的醋酸锰溶液混匀,发生吸附,过滤,干燥得到.•硬脂酸钴的制法:硬脂酸钠醇溶液加入到硝酸钴溶液中,析出硬脂酸钴的沉淀,洗去NO3-,干燥得到.•催化剂用量:硬脂酸钴,醋酸锰各为对硝基乙苯的十万分之五.•反应温度:升温到150℃激发反应,反应开始后,维持135℃反应.•对硝基苯甲酸的去除:Na2CO3溶液洗.C2H5C2H5NO2CNO2CH3OCNO2COHNHCOCHCl2HHCH2OHHNO3,H2SO4[O]......对硝基乙苯的生产混酸的配制：水加到硫酸中温度的控制：40-45℃异构体的分离：两次减压蒸馏副产物的去除：碱洗去酚类化合物对硝基苯乙酮的生产催化剂的选择：醋酸锰和硬脂酸钴反应温度：150℃引发，135℃反应副产物的去除：碱洗去对硝基苯甲酸第四节对硝基-α-乙酰胺基-β-羟基苯丙酮的生产工艺原理及其过程C2H5CNO2CH3OCNO2CH2BrOCNO2CH2NH2·HClOCNO2CH2NHCOCH3OCNO2CHCH2OHONHCOCH3CNO2COHNHCOCHCl2HHCH2OH(CH2)6N4HCl,C2H5OH(CH3CO)2O,CH3COONaHCHO,OH-H2O,H+Cl2CHCOOCH3HNO3,H2SO4[O][(CH3)2CHO]3Al拆分对硝基-α-乙酰胺基苯乙酮对硝基-α-乙酰胺基-β-羟基苯丙酮对硝基-α-溴代苯乙酮对硝基-α-氨基苯乙酮盐酸盐αβCNO2CH2Br·C6H12N4O对硝基-α-溴代苯乙酮六次甲基四胺盐Br2C6H5Clα一.对硝基-α-溴代苯乙酮的制备•1.工艺原理CNO2CH3OCNO2CH2BrOBr2对硝基-α-溴代苯乙酮+HBr+CNO2CH3OBr2+HBr+CNO2CH3OBrH+AlCl3讨论：反应机理如何分析？？？诱导期CNO2CH3OH+CNO2CH3OH+CNO2CH2OH+H+CNO2CH2OHBr2CNO2CH2BrOHBr-HBrCNO2CH2BrO+HBr副反应:Br2CNO2CH2BrOCNO2CHBr2OCNO2CHBr2OCNO2CH3O+CNO2CH2BrO2HBr保持一定的溴化氢浓度,使副产物转化为主产物.反应历程CNO2CH3OBr2+HBr+CNO2CH2BrO2.工艺过程:溴化罐中加入对硝基苯乙酮和氯苯(含水量低于0.2%),搅拌下加少量溴素(全量的2-3%).红棕色的溴素颜色消失时,表示反应开始.保温27±1℃,逐渐加入其余的溴素.加溴素时产生的溴化氢用真空抽出,以水吸收,制成氢溴酸.溴素加完后继续反应1h,升温至35-37℃,通压缩空气排除反应液中的溴化氢.静置半小时,将澄清的反应液进行下一步成盐反应,罐底残液用氯苯洗涤、套用.二.对硝基-α-溴代苯乙酮六次甲基四胺盐的制备CNO2CH2BrOCNO2CH2Br·C6H12N4O对硝基-α-溴代苯乙酮+C6H12N4对硝基-α-溴代苯乙酮六次甲基四胺盐成盐物除去酸和水,以抑制副反应.副反应：C6H12N4+4HBr+6H2O6HCHO+4NH4BrCNO2CH2Br·C6H12N4OH2O,H+COCHONO2SommeletReactionpH3.0~6.5对硝基苯乙酮醛•工艺过程:将对硝基-α-溴代苯乙酮的氯苯溶液加入干燥的反应罐中,搅拌下加入六次甲基四胺,33~38℃反应1h.•成盐的产物无需过滤,冷至18~29℃,直接应用于下步反应.CNO2CH2BrOCNO2CH2Br·C6H12N4O+C6H12N4三.对硝基-α-氨基苯乙酮盐酸盐的制备对硝基-α-氨基苯乙酮盐酸盐CNO2CH2Br·C6H12N4O+3HCl+12C2H5OHCNO2CH2NH2·HClO+6CH2(OC2H5)2+NH4Br+2NH4Cl对硝基-α-溴代苯乙酮六次甲基四胺盐成盐物DelepineReaction水解物保持强酸性,抑制副反应CNO2CH2NH2ONNNO2NO2-2H2O副反应:2讨论：为何不直接用NH3进行氨化？？？CNO2CH2Br·C6H12N4ODelepineReactionCNO2CH2BrOCNO2CH2NH2·HClOC6H12N4HCl,C2H5OH对硝基-α-氨基苯乙酮盐酸盐CNO2CH2NH2·HClOCNO2CH2BrOCNO2CH2NH2ONH3HCl对硝基-α-氨基苯乙酮盐酸盐对硝基-α-溴代苯乙酮直接氨化,会生成吡嗪化合物,故不能采用.工艺过程:将浓盐酸加入到搪玻璃的反应罐中,降温至7-9℃,搅拌下加入“成盐物”,成盐物转化成颗粒状,停止搅拌,分出氯苯.氯苯经氯化钠干燥,循环使用.•加入乙醇,32-34℃反应5h,反应液中酸含量保持在2.5%左右.•反应完毕后,分出二乙醇缩甲醛,加适量水搅拌,冷至-3℃,离心分离,得水解物.对硝基-α-氨基苯乙酮盐酸盐CNO2CH2Br·C6H12N4O+3HCl+12C2H5OHCNO2CH2NH2·HClO+6CH2(OC2H5)2+NH4Br+2NH4Cl对硝基-α-溴代苯乙酮六次甲基四胺盐成盐物DelepineReaction水解物四.对硝基-α-乙酰氨基苯乙酮的制备CNO2CH2NH2·HClO对硝基-α-氨基苯乙酮盐酸盐+CH3COONa+(CH3CO)2OCNO2CH2NHCOCH3O对硝基-α-乙酰氨基苯乙酮+2CH3COOH+NaCl水解物乙酰化物加料顺序CNO2CH2NH2·HClOCNO2CH2NHCOCH3ONO2NNNO2CH3COONaCNO2CH2NH2O(CH3CO)2OCNO2CH2NH2O主反应副反应√先加乙酸钠，再逐渐加入乙酸酐?先加乙酸酐，再逐渐加入乙酸钠?乙酰化试剂的选择CNO2CH2NH2