第七章-奥美拉唑的生产工艺原理最终课件.ppt

1、第七章第七章 奥美拉唑的生产工艺原理奥美拉唑的生产工艺原理学习内容学习内容 概述概述1 合成路线与及其选择合成路线与及其选择2 奥美拉唑与中间体生产工艺原理及过程奥美拉唑与中间体生产工艺原理及过程3 原辅材料的制备和污染治理原辅材料的制备和污染治理4第一节第一节 概概 述述一、奥美拉唑简介一、奥美拉唑简介奥美拉唑奥美拉唑是一类抗溃疡是一类抗溃疡质子泵抑制剂质子泵抑制剂(PPI)，主要用于治疗十二指肠主要用于治疗十二指肠溃疡、良性胃溃疡、术溃疡、良性胃溃疡、术后溃疡、返流性食管炎后溃疡、返流性食管炎等。等。自自1997年，世界抗溃疡年，世界抗溃疡药物市场销售额居首位。药物市场销售额居首位。一般作

2、成肠溶胶囊。一般作成肠溶胶囊。其它其它PPI抗溃疡药物抗溃疡药物学习内容学习内容 概述概述1 合成路线与及其选择合成路线与及其选择2 奥美拉唑与中间体生产工艺原理及过程奥美拉唑与中间体生产工艺原理及过程3 原辅材料的制备和污染治理原辅材料的制备和污染治理4第二节第二节 合成路线及其选择合成路线及其选择奥美拉唑合成线路分析：奥美拉唑合成线路分析：断开断开a键键（一）（一） 5-甲氧基甲氧基-1H-苯并咪唑苯并咪唑-2-硫醇硫醇（7-6）的合成的合成1. 合成路线合成路线1优点：反应条件温和，工艺成熟，为国内厂家生产奥美拉唑采用的方法！优点：反应条件温和，工艺成熟，为国内厂家生产奥美拉唑采用的方法

3、！乙氧基黄原酸钾乙氧基黄原酸钾2. 合成路线合成路线2优点：一勺烩，反应条件温和，收率高，有很高的实用价值！优点：一勺烩，反应条件温和，收率高，有很高的实用价值！反应机理：反应机理：3. 合成路线合成路线3两步反应总收率可达两步反应总收率可达65%，由于异硫氰酸烯丙酯或者异硫氰酸，由于异硫氰酸烯丙酯或者异硫氰酸苯酯来源困难，大量制备收到限制！苯酯来源困难，大量制备收到限制！（二）（二）2-氯甲基氯甲基-3,5-二甲基二甲基-4-甲氧基吡啶盐酸盐甲氧基吡啶盐酸盐（7-7）合成路线合成路线1 1？氧化氧化硝化硝化醚化醚化重排重排氯化氯化这是目前工业上采用的生产路线！这是目前工业上采用的生产路线！反

4、应机理：反应机理：合成路线合成路线2重排重排？（1）这个氧化反应机理是怎样的？）这个氧化反应机理是怎样的？（2）为何其他位置的）为何其他位置的CH3没有被氧化？没有被氧化？反应机理：反应机理：是是Pyridine的的Minsci reaction，自由基，自由基历程。先生成历程。先生成N-methoxypyridinium,然后经过如图反应历程！然后经过如图反应历程！重排反应收率低，仅为重排反应收率低，仅为40%。被路线。被路线1已已取代！取代！（二）（二） 奥美拉唑的合成奥美拉唑的合成由由7-8氧化到氧化到7-1，氧化剂可以是：，氧化剂可以是：间氯过氧苯甲酸（间氯过氧苯甲酸（MCPBA）和高

5、）和高碘酸钠，碘酸钠，将硫醚氧化成亚砜。这个氧化反应的机理是怎样的？将硫醚氧化成亚砜。这个氧化反应的机理是怎样的？所得产物为所得产物为R和和S异构体的混合物异构体的混合物氧化反应的机理：氧化反应的机理：过渡态过渡态断开断开b处处二、二、2-氯氯-5-甲氧基甲氧基-1H-苯并咪唑与苯并咪唑与3,5-二甲基二甲基-4-甲氧基甲氧基 -2-吡啶甲硫醇反应吡啶甲硫醇反应两种原料来源困难，合成难度大，文献两种原料来源困难，合成难度大，文献资料少，实用价值不大。资料少，实用价值不大。断开断开C处处三、三、4-甲氧基邻苯二胺和甲氧基邻苯二胺和2-(3,5-二甲基二甲基-4-甲氧基甲氧基-2- 吡啶基吡啶基)

6、甲硫基甲硫基甲酸反应甲酸反应7-23合成路线长，制备困难，使整个路线较长，合成路线长，制备困难，使整个路线较长，后处理麻烦，总收率低于路线后处理麻烦，总收率低于路线1断开断开d处处四、四、5-甲氧基甲氧基-2-甲基亚磺酰基甲基亚磺酰基-1H-苯并咪唑碱金属盐与苯并咪唑碱金属盐与 1,4-二甲氧基二甲氧基-3,5-二甲基吡啶鎓盐反应二甲基吡啶鎓盐反应碱金属盐碱金属盐7-25要求在低温下制备，丁基锂价格昂贵而且遇水和空气分解要求在低温下制备，丁基锂价格昂贵而且遇水和空气分解反应条件苛刻。反应条件苛刻。学习内容学习内容 概述概述1 合成路线与及其选择合成路线与及其选择2 奥美拉唑与中间体生产工艺原理

7、及过程奥美拉唑与中间体生产工艺原理及过程3 原辅材料的制备和污染治理原辅材料的制备和污染治理4本节以国内采用的合成路线为例，介绍奥美拉唑的生产本节以国内采用的合成路线为例，介绍奥美拉唑的生产工艺原理及其过程！工艺原理及其过程！第三节第三节 奥美拉唑与中间体生产工艺原理及过程奥美拉唑与中间体生产工艺原理及过程一、一、5-甲氧基甲氧基-1H-苯并咪唑苯并咪唑-2-硫醇硫醇（7-6）的生产工艺及其过程的生产工艺及其过程（一）（一） 4-甲氧基甲氧基-2-硝基苯胺的制备硝基苯胺的制备1. 4-甲氧基甲氧基-2-硝基乙酰苯胺的制备硝基乙酰苯胺的制备一勺烩反应一勺烩反应（1 1）工艺原理）工艺原理 氨基乙

8、酰化的方法有哪些？氨基乙酰化的方法有哪些？ 氨基进行乙酰化的原因？氨基进行乙酰化的原因？ 硝酸进行硝化反应的机理？硝酸进行硝化反应的机理？（2）反应条件与影响因素）反应条件与影响因素 乙酰化反应温度控制在乙酰化反应温度控制在0-5？ 4-甲氧基乙酰苯胺与对氨基苯甲醚如何分离？所得产品乙酰化甲氧基乙酰苯胺与对氨基苯甲醚如何分离？所得产品乙酰化物如何处理以利于下一步硝化反应？物如何处理以利于下一步硝化反应？ 如何加快硝化反应的速率？如何加快硝化反应的速率？（3）工艺过程）工艺过程 配料比：配料比：对氨基苯甲醚：冰乙酸：乙酸酐：浓硝酸：冰水对氨基苯甲醚：冰乙酸：乙酸酐：浓硝酸：冰水=1:2.56:

9、0.9:1.15:4.2 操作方法：操作方法：将对氨基苯甲醚、冰乙酸和水混合，搅拌至溶解。加入碎将对氨基苯甲醚、冰乙酸和水混合，搅拌至溶解。加入碎冰，冰，0-5 ，加入乙酸酐，搅拌下结晶析出。冰浴冷却下，加入乙酸酐，搅拌下结晶析出。冰浴冷却下，加入浓硝酸，加入浓硝酸，60-65 保温保温10min。冷却至。冷却至25 ，结晶完，结晶完全析出后，抽滤，冰水洗涤至中性，干燥，得黄色结晶全析出后，抽滤，冰水洗涤至中性，干燥，得黄色结晶4-甲氧基甲氧基-2-硝基乙酰苯胺，硝基乙酰苯胺，mp 114-116，收率，收率84%。2. 4-甲氧基甲氧基-2-硝基苯胺的制备硝基苯胺的制备（1）工艺原理）工艺原

10、理（2）反应条件与影响因素）反应条件与影响因素 反应碱液配制的比例：反应碱液配制的比例：氢氧化钾：水：乙醇氢氧化钾：水：乙醇= 176g:126mL:374mL 反应中加水稀释的目的是什么反应中加水稀释的目的是什么?（3）工艺过程）工艺过程 配料比：配料比：重量配料比为重量配料比为4-甲氧基甲氧基-2-硝基乙酰苯胺：碱液：水硝基乙酰苯胺：碱液：水=1:1.86:1.56. 操作方法：操作方法：将将7-10加到已经配制好的碱液中，回流加到已经配制好的碱液中，回流15min后，加水，再回流后，加水，再回流15min,冷却至冷却至0-5,抽滤，冰水洗涤三次，得砖红色固体的抽滤，冰水洗涤三次，得砖红色

11、固体的4-甲甲氧基氧基-2-硝基苯胺（硝基苯胺（7-11），），mp 122-123 ，收率，收率88%。（二）（二）5-甲氧基甲氧基-1H-苯并咪唑苯并咪唑-2-硫醇的制备硫醇的制备1. 4-甲氧基邻苯二胺的制备甲氧基邻苯二胺的制备（1）工艺原理）工艺原理常用到的还原剂有：常用到的还原剂有：金属的酸溶液、催化氢化、水合肼金属的酸溶液、催化氢化、水合肼和硫化钠等方法。和硫化钠等方法。（2）反应条件与影响因素）反应条件与影响因素 产品如何纯化？产品如何纯化？ 产品如何保存？产品如何保存？（3）工艺过程）工艺过程 配料比：配料比：重量配料比为重量配料比为4-甲氧基甲氧基-2-硝基苯胺：硝基苯胺：S

12、nCl2: 浓浓HCl= 1 : 4.57 : 7.45.将将SnCl2和浓和浓HCl混合，搅拌溶解后，混合，搅拌溶解后，20加入加入4-甲氧基甲氧基-2-硝硝基苯胺，搅拌基苯胺，搅拌3h。滴加。滴加40%氢氧化钠溶液至氢氧化钠溶液至pH为为14，温度，温度不超过不超过40。用乙酸乙酯萃取二次，合并有机相，水洗，无。用乙酸乙酯萃取二次，合并有机相，水洗，无水硫酸钠干燥。减压蒸出有机溶剂，得黄色油状物，冷冻后水硫酸钠干燥。减压蒸出有机溶剂，得黄色油状物，冷冻后结晶为结晶为4-甲氧基邻苯二胺，收率为甲氧基邻苯二胺，收率为72%。 操作方法：操作方法：2. 5-甲氧基甲氧基-1H-苯并咪唑苯并咪唑-

13、2-硫醇的制备硫醇的制备（乙氧基黄原酸钾）（乙氧基黄原酸钾）（1）工艺原理）工艺原理（2）反应条件与影响因素）反应条件与影响因素 原料的摩尔配比为原料的摩尔配比为4-甲氧基邻苯二胺：二硫化碳：甲氧基邻苯二胺：二硫化碳：氢氧化钾：乙醇氢氧化钾：乙醇= 1:1.10:1.50:11.26。为什么？。为什么？ 产品产品7-6如何分离纯化？如何分离纯化？ 尾气如何处理？尾气如何处理？（3）工艺过程）工艺过程搅拌下，将搅拌下，将CS2和和4-甲氧基邻苯二胺加到甲氧基邻苯二胺加到95%乙醇和乙醇和KOH的的混合液中，加热回流混合液中，加热回流3h。加入活性碳，回流。加入活性碳，回流10min，趁热过，趁热

14、过滤。滤液与滤。滤液与70热水混合，搅拌下滴加乙酸至热水混合，搅拌下滴加乙酸至pH为为4-5，结，结晶析出，冷却至晶析出，冷却至5-10 结晶析出完全。抽滤，水洗至中性，结晶析出完全。抽滤，水洗至中性，干燥，得土黄色结晶干燥，得土黄色结晶7-6，mp 254-256，收率为，收率为78%。二、二、2-氯甲基氯甲基-3,5-二甲基二甲基-4-甲氧基吡啶盐酸盐的生产工艺原理甲氧基吡啶盐酸盐的生产工艺原理（一）（一） 4-甲氧基甲氧基-2,3,5-三甲基吡啶三甲基吡啶-N-氧化物的制备氧化物的制备1. 2,3,5-三甲基吡啶三甲基吡啶-N-氧化物的制备氧化物的制备（1）工艺原理）工艺原理（2）反应条

15、件与影响因素）反应条件与影响因素 经过氧化反应，吡啶环以及吡啶环上的甲基没有被氧经过氧化反应，吡啶环以及吡啶环上的甲基没有被氧化，产物为化，产物为N的氧化物，为什么？的氧化物，为什么？ 产品产品7-16如何分离纯化？如何分离纯化？（3）工艺过程）工艺过程2. 4-硝基硝基-2,3,5-三甲基吡啶三甲基吡啶-N-氧化物的制备氧化物的制备（1 1）工艺原理）工艺原理（2）反应条件与影响因素）反应条件与影响因素 如何控制反应的温度？如何控制反应的温度？ 硫酸脱水值硫酸脱水值(DVS)越高，硝化能力越强。越高，硝化能力越强。DVS = 混酸中硫酸的含量混酸中硫酸的含量/（混酸中含水量（混酸中含水量+硝

16、化后生成水量）硝化后生成水量）2,3,5-三甲基吡啶三甲基吡啶-N-氧化物：浓硫酸（氧化物：浓硫酸（98%）：）：浓硝酸（浓硝酸（70%）=1:4.95:3.682,3,5-三甲基吡啶三甲基吡啶-N-氧化物：硝酸氧化物：硝酸=1:5.61重量比：重量比：摩尔比：摩尔比：（3）工艺过程）工艺过程搅拌下，温度控制在搅拌下，温度控制在90以下，将浓硫酸滴加到以下，将浓硫酸滴加到7-16中，再缓中，再缓慢滴加混酸。然后于慢滴加混酸。然后于90保温反应保温反应20h。冰浴冷却下，缓慢滴。冰浴冷却下，缓慢滴加加40%NaOH至至pH为为3-4，用氯仿萃取三次，合并有机相，干，用氯仿萃取三次，合并有机相，干

17、燥。减压浓缩回收氯仿，残留液为黄色液体，冷却后固化，得燥。减压浓缩回收氯仿，残留液为黄色液体，冷却后固化，得产品产品7-17。收率。收率82.1%。3. 4-甲氧基甲氧基-2,3,5-三甲基吡啶三甲基吡啶-N-氧化物的制备氧化物的制备（1）工艺原理）工艺原理（2）反应条件与影响因素）反应条件与影响因素 反应物反应物7-17与甲醇钠的摩尔配比为与甲醇钠的摩尔配比为1:1.5，以提高它的转化率。，以提高它的转化率。 产物容易吸潮，干燥处放置。产物容易吸潮，干燥处放置。 （3）工艺过程）工艺过程将将7-17和无水甲醇混合，加热回流下，滴加甲醇钠的甲醇和无水甲醇混合，加热回流下，滴加甲醇钠的甲醇溶液（

18、甲醇钠：甲醇溶液（甲醇钠：甲醇=1: 3.85）回流）回流12h。冷至室温，加水。冷至室温，加水稀释反应液，减压回收甲醇，加水稀释残留液，用氯仿萃稀释反应液，减压回收甲醇，加水稀释残留液，用氯仿萃取三次，合并有机相，无水硫酸钠干燥。减压浓缩回收氯取三次，合并有机相，无水硫酸钠干燥。减压浓缩回收氯仿后，得棕黄色固体仿后，得棕黄色固体7-18，回收率为，回收率为80.6%。（二）（二）2-氯甲基氯甲基-3,5-二甲基二甲基-4-甲氧基吡啶盐酸盐的制备甲氧基吡啶盐酸盐的制备1. 3,5-二甲基二甲基-2-羟甲基羟甲基-4-甲氧基吡啶的制备甲氧基吡啶的制备（1 1）工艺原理）工艺原理（2）反应条件与影

19、响因素）反应条件与影响因素 反应中醋酸酐的作用？反应中醋酸酐的作用？ 重排反应要求无水操作，温度为重排反应要求无水操作，温度为110。（3）工艺过程）工艺过程将将7-18和乙酸酐混合，搅拌下于和乙酸酐混合，搅拌下于110反应反应3h。减压浓缩回收。减压浓缩回收乙酸酐。将残留液、甲醇、氢氧化钠和水混合，加热回流乙酸酐。将残留液、甲醇、氢氧化钠和水混合，加热回流3h。减压回收甲醇后，加水稀释，用氯仿萃取三次，合并。减压回收甲醇后，加水稀释，用氯仿萃取三次，合并有机相，无水硫酸钠干燥。减压浓缩回收氯仿，得棕黄色有机相，无水硫酸钠干燥。减压浓缩回收氯仿，得棕黄色产品产品7-19，收率，收率84.4%。

20、2. 2-氯甲基氯甲基-3,5-二甲基二甲基-4-甲氧基吡啶盐酸盐的制备甲氧基吡啶盐酸盐的制备（1 1）工艺原理）工艺原理（2）反应条件与影响因素）反应条件与影响因素 如何控制反应温度？如何控制反应温度？ 反应要求无水操作。反应要求无水操作。（3）工艺过程）工艺过程搅拌下，将搅拌下，将7-19的氯仿溶液降温至的氯仿溶液降温至-5，滴加二氯亚砜，温，滴加二氯亚砜，温度控制在度控制在0以下，滴毕，室温搅拌以下，滴毕，室温搅拌2h。减压浓缩至干，将。减压浓缩至干，将残留物用异丙醇和无水乙醚的混合溶剂提纯，得残留物用异丙醇和无水乙醚的混合溶剂提纯，得7-7白色结白色结晶，晶，mp:126-128，收率

21、，收率63.1%。三、奥美拉唑的生产工艺原理及其过程三、奥美拉唑的生产工艺原理及其过程（一）（一） 5-甲氧基甲氧基-2-(3,5-二甲基二甲基-4-甲氧基甲氧基-2-吡啶基吡啶基)甲硫基甲硫基 - 1H-苯并咪唑苯并咪唑 的制备的制备（7-8）1. 工艺原理工艺原理2. 反应条件与影响因素反应条件与影响因素 氢氧化钠：氢氧化钠：7-6:7-7 = 1.1:1:1. 甲醇和水为混合溶剂。甲醇和水为混合溶剂。 粗产品粗产品7-8可不经提纯，直接参加下一步反应。可不经提纯，直接参加下一步反应。3. 工艺过程工艺过程将将7-6、甲醇、氢氧化钠和水混合，搅拌溶解后，加入、甲醇、氢氧化钠和水混合，搅拌溶

22、解后，加入7-7，回流状态下，滴加碱液（回流状态下，滴加碱液（NaOH:H2O=1:4），再回流反应），再回流反应6h。减压蒸除甲醇，用乙酸乙酯萃取残留液三次，用饱和碳酸氢减压蒸除甲醇，用乙酸乙酯萃取残留液三次，用饱和碳酸氢钠水溶液和水依次洗涤有机相，无水硫酸钠干燥，减压浓缩钠水溶液和水依次洗涤有机相，无水硫酸钠干燥，减压浓缩得棕红色产物。丙酮和水为溶剂重结晶，得到白色固体硫醚得棕红色产物。丙酮和水为溶剂重结晶，得到白色固体硫醚7-8，收率为，收率为80.5%。（二）奥美拉唑的制备（二）奥美拉唑的制备1. 工艺原理工艺原理常用的氧化剂有：常用的氧化剂有：30%H2O2、NaIO4或叔丁基氯酸酯

23、或叔丁基氯酸酯(tBuOCl)2. 反应条件与影响因素反应条件与影响因素 MCPBA与与7-8的摩尔比为的摩尔比为1:1 反应溶剂为氯仿或者乙酸乙酯反应溶剂为氯仿或者乙酸乙酯 产物容易氧化分解，应避光于干燥阴凉处。产物容易氧化分解，应避光于干燥阴凉处。3. 工艺过程工艺过程7-8溶于氯仿，将反应液冷却至溶于氯仿，将反应液冷却至-10以下，滴加以下，滴加MCPBA的的氯仿溶液（氯仿溶液（MCPBA:CHCl3=1:15.11），室温搅拌），室温搅拌15 min。用饱和碳酸氢钠水溶液和水依次洗涤反应液，无水硫酸镁用饱和碳酸氢钠水溶液和水依次洗涤反应液，无水硫酸镁干燥。减压浓缩至干，得棕黑色产物。用

24、乙腈处理粗品，干燥。减压浓缩至干，得棕黑色产物。用乙腈处理粗品，得白色或几乎白色粉末奥美拉唑得白色或几乎白色粉末奥美拉唑7-1，mp:154,收率收率67.4%。奥美拉唑奥美拉唑7-1纯化不能采用加热重结晶的方法！纯化不能采用加热重结晶的方法！学习内容学习内容 概述概述1 合成路线与及其选择合成路线与及其选择2 奥美拉唑与中间体生产工艺原理及过程奥美拉唑与中间体生产工艺原理及过程3 原辅材料的制备和污染治理原辅材料的制备和污染治理4第四节第四节 原辅材料的制备和污染治理原辅材料的制备和污染治理一、一、2,3,5-三甲基吡啶的制备方法三甲基吡啶的制备方法1. Chichibabin吡啶类化合物合

25、成法吡啶类化合物合成法产物中产物中7-14占占27.6%，副产物较多，目标产物收率低。，副产物较多，目标产物收率低。2. Hantzsch吡啶类化合物合成法吡啶类化合物合成法7-31与与7-32原料来源困难原料来源困难成本高。成本高。3. 甲基化或氰基化法甲基化或氰基化法价格昂贵，性质活泼，遇水和氧分解。价格昂贵，性质活泼，遇水和氧分解。4. 脱甲基化脱甲基化条件温和，收率较高，得率达到条件温和，收率较高，得率达到67%。二、溶剂的回收和套用二、溶剂的回收和套用1. 酸碱性废水的处理2. 反应中硫化氢气体3. 氯仿、乙酸乙酯和乙腈的回收方法：将氯仿或乙酸乙酯用水洗涤至中性，分去水层，然后常压蒸馏。回收氯仿时，收集60-62馏分套用，回收乙酸乙酯时，收集76-78馏分套用，回收已腈时，收集81-83馏分套用。4. 甲醇、乙醇和异丙醇的回收方法：分馏塔蒸馏，回收甲醇时，收集64-65馏分套用，回收乙醇时，收集78-79馏分套用，回收异丙醇时，收集81-83馏分套用。Thank You！