氯霉素生产工艺课件.ppt
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- 氯霉素 生产工艺 课件
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1、1第五章第五章 氯霉素生产工艺氯霉素生产工艺 5.1 5.1 概述概述 5.2 5.2 合成路线及选择合成路线及选择 5.3 5.3 对硝基苯乙酮的生产工艺原理及其对硝基苯乙酮的生产工艺原理及其 过程过程 5.4 5.4 对硝基对硝基-乙酰氨基乙酰氨基-羟基苯丙羟基苯丙 酮的生产工艺原理及其过程酮的生产工艺原理及其过程 5.5 5.5 氯霉素的生产工艺原理及其过程氯霉素的生产工艺原理及其过程25.1 5.1 概概 述述D-D-苏型苏型-N N-(-(羟基甲羟基甲基基)-)-羟基羟基-对硝基苯乙对硝基苯乙基基-2,2-2,2-二氯乙酰胺二氯乙酰胺 OHO2NHNOClClOHCH2OHOHHHC
2、l2HCOCHNNO2D-D-苏型苏型(1R,2R)(1R,2R)1321235.1 5.1 概概 述述45.1 5.1 概概 述述 第一个人工合成的广谱抗生素,用于伤寒第一个人工合成的广谱抗生素,用于伤寒杆菌、痢疾杆菌、脑膜炎球菌、肺炎球菌杆菌、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,亦可用等感染,对多种厌氧菌感染有效,亦可用于立克次体感染。于立克次体感染。长期使用可损害造血功能,引起再生障碍长期使用可损害造血功能,引起再生障碍性贫血。临床应用受到一定的限制。性贫血。临床应用受到一定的限制。目前仍是治疗伤寒等疾病的首选药物。目前仍是治疗伤寒等疾病的首选药物。55.1 5.
3、1 概概 述述 作用于细菌核糖体作用于细菌核糖体50S50S亚基,能特异性地亚基,能特异性地阻止阻止mRNAmRNA与核糖体结合,阻止细菌蛋白质与核糖体结合,阻止细菌蛋白质的合成。的合成。还可抑制转肽酶,阻止肽链增长,与大环还可抑制转肽酶,阻止肽链增长,与大环内酯抗生素相似。内酯抗生素相似。作用机制作用机制65.2 5.2 合成路线及其选择合成路线及其选择基本骨架:基本骨架:苯基丙烷苯基丙烷 OHO2NHNOClClOH1321-OH:1-OH:羰基还原;或羰基还原;或双键加成,同时于双键加成,同时于C2C2位加入卤原子,便于位加入卤原子,便于在在C2C2位引入氨基。位引入氨基。2-2-二氯乙
4、酰氨基:二氯乙酰氨基:氨基的二氯乙酰化;氨基的二氯乙酰化;氨基:卤原子胺化。氨基:卤原子胺化。75.2 5.2 合成路线及其选择合成路线及其选择 OHO2NHNOClClOH1323-OH3-OH:酯基还原;:酯基还原;C-2C-2上具有活泼氢的化合上具有活泼氢的化合物与甲醛加成。物与甲醛加成。Ph-NOPh-NO2 2:混酸硝化。混酸硝化。85.2 5.2 合成路线及其选择合成路线及其选择基本骨架的构成:基本骨架的构成:CC CC CCC C C苯甲基结构:苯甲醛,对硝基苯甲醛苯甲基结构:苯甲醛,对硝基苯甲醛苯乙基结构:苯乙酮,对硝基苯乙酮、苯乙烯、苯乙基结构:苯乙酮,对硝基苯乙酮、苯乙烯、
5、对硝基苯乙烯对硝基苯乙烯立体构型立体构型9立体构型的问题立体构型的问题1 1)采用刚性结构的原料或中间体;)采用刚性结构的原料或中间体;2 2)利用空间位阻效应;)利用空间位阻效应;3 3)使用具有立体选择性的试剂。)使用具有立体选择性的试剂。反式反式-溴代苯乙烯;反式溴代苯乙烯;反式-肉桂醇肉桂醇甘氨酸与一分子的对硝基苯甲醛反应生成甘氨酸与一分子的对硝基苯甲醛反应生成SchiffSchiff碱碱异丙醇铝还原羰基,苏型异构体占优势;异丙醇铝还原羰基,苏型异构体占优势;硼氢化钠还原,无立体选择性。硼氢化钠还原,无立体选择性。105.2 5.2 合成路线及其选择合成路线及其选择(A A)以具有苯甲
6、基结构的化合物)以具有苯甲基结构的化合物 为起始原料的合成路线为起始原料的合成路线(B B)以具有苯乙基结构的化合物)以具有苯乙基结构的化合物 为起始原料的合成路线为起始原料的合成路线11A1-A1-以对硝基苯甲醛与甘氨酸为原料的合成路线以对硝基苯甲醛与甘氨酸为原料的合成路线A2-A2-以对硝基苯甲醛与乙醛缩合经对硝基肉桂醇的以对硝基苯甲醛与乙醛缩合经对硝基肉桂醇的 路线路线A3-A3-以苯甲醛与乙醛缩合经肉桂醇的合成路线以苯甲醛与乙醛缩合经肉桂醇的合成路线以具有苯甲基结构的化合物为起始原料以具有苯甲基结构的化合物为起始原料12A1-A1-以对硝基苯甲醛与甘氨酸为原料的合成路线以对硝基苯甲醛与
7、甘氨酸为原料的合成路线以具有苯甲基结构的化合物为起始原料以具有苯甲基结构的化合物为起始原料13A1-A1-以对硝基苯甲醛与甘氨酸为原料的合成路线以对硝基苯甲醛与甘氨酸为原料的合成路线以具有苯甲基结构的化合物为起始原料以具有苯甲基结构的化合物为起始原料第一步两个分子的对硝基苯甲醛与甘氨酸缩合,第一步两个分子的对硝基苯甲醛与甘氨酸缩合,同时引入了同时引入了C1C1的羟基与的羟基与C2C2的氨基,得到苏型结的氨基,得到苏型结构。构。合成步骤少,所需物料品种与设备少。合成步骤少,所需物料品种与设备少。但消耗过量的对硝基苯甲醛,若用量减少出现但消耗过量的对硝基苯甲醛,若用量减少出现大量赤型对映体。大量赤
8、型对映体。还原剂还原剂Ca(BHCa(BH4 4)2 2的来源问题。的来源问题。14A2-A2-以对硝基苯甲醛与乙醛缩合经对硝基肉桂醇的路线以对硝基苯甲醛与乙醛缩合经对硝基肉桂醇的路线以具有苯甲基结构的化合物为起始原料以具有苯甲基结构的化合物为起始原料羟醛缩和羟醛缩和加成加成还原还原环氧化环氧化拆分拆分二氯乙酰化二氯乙酰化15以具有苯甲基结构的化合物为起始原料以具有苯甲基结构的化合物为起始原料使用符合立体构型要求的反式对硝基肉桂醇使用符合立体构型要求的反式对硝基肉桂醇为中间体,经溴水加成同时引入羟基和溴原为中间体,经溴水加成同时引入羟基和溴原子。子。由于加成反应的机理所决定,得到的最终产由于加
9、成反应的机理所决定,得到的最终产物为符合要求的苏型。物为符合要求的苏型。合成步骤不多,各步收率不低,有发展前途,合成步骤不多,各步收率不低,有发展前途,但工业化较难。但工业化较难。A2-A2-以对硝基苯甲醛与乙醛缩合经对硝基肉桂醇的路线以对硝基苯甲醛与乙醛缩合经对硝基肉桂醇的路线16A3-A3-以苯甲醛与乙醛缩合经肉桂醇的合成路线以苯甲醛与乙醛缩合经肉桂醇的合成路线以具有苯甲基结构的化合物为起始原料以具有苯甲基结构的化合物为起始原料17以具有苯甲基结构的化合物为起始原料以具有苯甲基结构的化合物为起始原料最后引入硝基,由于缩酮化物分子中酮基最后引入硝基,由于缩酮化物分子中酮基空间掩蔽效应的影响,
10、使硝基利于进入对空间掩蔽效应的影响,使硝基利于进入对位,硝化反应产物中对位体的收率高达位,硝化反应产物中对位体的收率高达88%88%。但硝化反应需低温但硝化反应需低温(-20(-20)进行,因此需制进行,因此需制冷设备。冷设备。A3-A3-以苯甲醛与乙醛缩合经肉桂醇的合成路线以苯甲醛与乙醛缩合经肉桂醇的合成路线18以具有苯乙基结构的化合物为起始原料以具有苯乙基结构的化合物为起始原料B1-B1-以乙苯为原料经对硝基苯乙酮的合成路线以乙苯为原料经对硝基苯乙酮的合成路线B3-B3-以苯乙烯为原料经以苯乙烯为原料经-羟基对硝基苯乙胺的路线羟基对硝基苯乙胺的路线B2-B2-以乙苯为原料经对硝基苯乙酮肟的
11、合成路线以乙苯为原料经对硝基苯乙酮肟的合成路线B4-B4-以苯乙烯为原料制成以苯乙烯为原料制成-卤代苯乙烯经卤代苯乙烯经PrinsPrins反反 应的路线应的路线19以具有苯乙基结构的化合物为起始原料以具有苯乙基结构的化合物为起始原料B1-B1-以乙苯为原料经对硝基苯乙酮的合成路线以乙苯为原料经对硝基苯乙酮的合成路线20以具有苯乙基结构的化合物为起始原料以具有苯乙基结构的化合物为起始原料B1-B1-以乙苯为原料经对硝基苯乙酮的合成路线以乙苯为原料经对硝基苯乙酮的合成路线原料廉价易得,各步收率较高。原料廉价易得,各步收率较高。技术条件要求不高,在化学合成上巧妙地利技术条件要求不高,在化学合成上巧
12、妙地利用了前手性元素和还原剂的特点,进行手性用了前手性元素和还原剂的特点,进行手性合成。合成。步骤较多,产生大量的中间体和副产物,有步骤较多,产生大量的中间体和副产物,有“三废三废”治理的问题。治理的问题。21以具有苯乙基结构的化合物为起始原料以具有苯乙基结构的化合物为起始原料B2-B2-以乙苯为原料经对硝基苯乙酮肟的合成路线以乙苯为原料经对硝基苯乙酮肟的合成路线22以具有苯乙基结构的化合物为起始原料以具有苯乙基结构的化合物为起始原料对硝基乙苯经硝化生成对硝基苯乙酮肟,然后对硝基乙苯经硝化生成对硝基苯乙酮肟,然后经经NeberNeber转位,得对硝基转位,得对硝基-氨基苯乙酮,代氨基苯乙酮,代
13、替了之前路线中的氧化、溴化、替了之前路线中的氧化、溴化、DelDelpine(pine(德德尔宾尔宾)三步反应。三步反应。优点是硝基乙苯的异构体不需分离,成肟后对优点是硝基乙苯的异构体不需分离,成肟后对位体沉淀析出。位体沉淀析出。缺点是工艺过程复杂,原料品种种类较多。缺点是工艺过程复杂,原料品种种类较多。B2-B2-以乙苯为原料经对硝基苯乙酮肟的合成路线以乙苯为原料经对硝基苯乙酮肟的合成路线23以具有苯乙基结构的化合物为起始原料以具有苯乙基结构的化合物为起始原料B3-B3-以苯乙烯为原料经以苯乙烯为原料经-羟基对硝基苯乙胺的合成路线羟基对硝基苯乙胺的合成路线24以具有苯乙基结构的化合物为起始原
14、料以具有苯乙基结构的化合物为起始原料原料价廉易得,合成路线较简单,各步收原料价廉易得,合成路线较简单,各步收率较高。率较高。胺化一步收率不理想。胺化一步收率不理想。B3-B3-以苯乙烯为原料经以苯乙烯为原料经-羟基对硝基苯乙胺的合成路线羟基对硝基苯乙胺的合成路线25以具有苯乙基结构的化合物为起始原料以具有苯乙基结构的化合物为起始原料B4-B4-以苯乙烯为原料制成以苯乙烯为原料制成-卤代苯乙烯卤代苯乙烯经经Prins反应的路线反应的路线PrinsPrins反应反应26以具有苯乙基结构的化合物为起始原料以具有苯乙基结构的化合物为起始原料合成步骤短,共八步反应,前四步中间体合成步骤短,共八步反应,前
15、四步中间体均为液体,实现连续自动化操作。均为液体,实现连续自动化操作。但需用高压反应设备及高真空蒸馏设备。但需用高压反应设备及高真空蒸馏设备。B4-B4-以苯乙烯为原料制成以苯乙烯为原料制成-卤代苯乙烯卤代苯乙烯经经Prins反应的路线反应的路线275.2 5.2 合成路线及其选择合成路线及其选择CH3CH3O2N(1)(1)对硝基乙苯的制备对硝基乙苯的制备以乙苯为原料经对硝基苯乙酮生产氯霉素以乙苯为原料经对硝基苯乙酮生产氯霉素HNOHNO3 3H H2 2SOSO4 4硝化硝化285.2 5.2 合成路线及其选择合成路线及其选择(1)(1)对硝基乙苯的制备对硝基乙苯的制备以乙苯为原料经对硝基
16、苯乙酮生产氯霉素以乙苯为原料经对硝基苯乙酮生产氯霉素HNOHNO3 3H H2 2SOSO4 4硝化硝化29(2)(2)对硝基苯乙酮的制备对硝基苯乙酮的制备V V2 2O O5 5O O2 2以乙苯为原料经对硝基苯乙酮生产氯霉素以乙苯为原料经对硝基苯乙酮生产氯霉素氧化氧化30(3)(3)对硝基对硝基-溴代苯乙酮的制备溴代苯乙酮的制备+Br+Br2 2以乙苯为原料经对硝基苯乙酮生产氯霉素以乙苯为原料经对硝基苯乙酮生产氯霉素溴代溴代31(4)(4)对硝基对硝基-氨基苯乙酮盐酸盐的制备氨基苯乙酮盐酸盐的制备以乙苯为原料经对硝基苯乙酮生产氯霉素以乙苯为原料经对硝基苯乙酮生产氯霉素(CH(CH2 2)6
17、 6N N4 4HClHCl成盐、水解成盐、水解32(5)(5)对硝基对硝基-乙酰氨基苯乙酮的制备乙酰氨基苯乙酮的制备以乙苯为原料经对硝基苯乙酮生产氯霉素以乙苯为原料经对硝基苯乙酮生产氯霉素(CH(CH3 3CO)CO)2 2O OCHCH3 3COONaCOONa乙酰化乙酰化33(6)(6)对硝基对硝基-乙酰氨基乙酰氨基-羟基羟基-苯丙酮的制备苯丙酮的制备以乙苯为原料经对硝基苯乙酮生产氯霉素以乙苯为原料经对硝基苯乙酮生产氯霉素HCHOHCHO羟醛缩合羟醛缩合34(7)DL-(7)DL-苏型苏型-1-1-对硝基苯基对硝基苯基-2-2-氨基氨基-1,3-1,3-丙二醇丙二醇 的制备的制备以乙苯为
18、原料经对硝基苯乙酮生产氯霉素以乙苯为原料经对硝基苯乙酮生产氯霉素(CH(CH3 3)2 2CHOHCHOH(CH(CH3 3)2 2CHOCHO3 3AlAlH H+H H2 2O O羰基还原羰基还原酰胺水解酰胺水解35(8)DL-(8)DL-苏型苏型-1-1-对硝基苯基对硝基苯基-2-2-氨基氨基-1,3-1,3-丙二醇丙二醇 的拆分的拆分以乙苯为原料经对硝基苯乙酮生产氯霉素以乙苯为原料经对硝基苯乙酮生产氯霉素光学拆分光学拆分36(9)(9)氯霉素的制备氯霉素的制备以乙苯为原料经对硝基苯乙酮生产氯霉素以乙苯为原料经对硝基苯乙酮生产氯霉素ClCl2 2CHCOCHCO2 2CHCH3 3二氯乙
19、酰化二氯乙酰化375.3 5.3 对硝基苯乙酮的生产工艺原理对硝基苯乙酮的生产工艺原理及其过程及其过程(一)对硝基乙苯的制备(一)对硝基乙苯的制备(二)对硝基苯乙酮的制备(二)对硝基苯乙酮的制备38副反应:副反应:1 1)酸浓度偏低且过量的水存在时,硝基化合物)酸浓度偏低且过量的水存在时,硝基化合物生成后转变为亚硝酸酯,遇水分解成酚类。生成后转变为亚硝酸酯,遇水分解成酚类。2 2)还生成二硝基乙苯酚,蒸馏时高温迅速分解)还生成二硝基乙苯酚,蒸馏时高温迅速分解造成爆炸事故,应水洗去除。造成爆炸事故,应水洗去除。硝硝 化化 对硝基乙苯对硝基乙苯 工艺原理工艺原理39混酸的制备混酸的制备混酸罐混酸罐
20、搅拌、冷却搅拌、冷却降温至降温至353592%以上硫酸以上硫酸混酸混酸控温不超控温不超4040水水细流加细流加控温控温40-4540-45加加96%96%硝酸硝酸冷却至冷却至2020 对硝基乙苯对硝基乙苯 工艺过程工艺过程混酸配制的混酸配制的加料顺序加料顺序!硝酸含量约硝酸含量约32%32%,硫酸含,硫酸含量约量约56%56%。40硫酸的作用硫酸的作用 对硝基乙苯对硝基乙苯 工艺过程工艺过程1 1)使硝酸产生硝基正离子)使硝酸产生硝基正离子NONO2 2+,后者与乙苯发生,后者与乙苯发生亲电取代反应;亲电取代反应;2 2)使硝酸的用量减少至近于理论量;)使硝酸的用量减少至近于理论量;3 3)浓
21、硫酸与硝酸混合后,对铁的腐蚀性很小,)浓硫酸与硝酸混合后,对铁的腐蚀性很小,故硝化反应可以在铁制反应器中进行。故硝化反应可以在铁制反应器中进行。41对硝基乙苯的制备对硝基乙苯的制备(1)(1)硝化罐硝化罐搅拌搅拌2828滴加混酸滴加混酸乙苯乙苯控温控温30-3530-35保温保温1h1h至至反应完全反应完全 对硝基乙苯对硝基乙苯 工艺过程工艺过程升温至升温至40-4540-45静置分层静置分层冷却至冷却至2020水洗去酸水洗去酸碱洗去酚碱洗去酚水洗去碱水洗去碱送蒸馏送蒸馏岗位岗位42对硝基乙苯的制备对硝基乙苯的制备(2)(2)对硝基乙苯对硝基乙苯 工艺过程工艺过程对硝基乙苯对硝基乙苯含部分含部
22、分间位体间位体减压蒸出未反减压蒸出未反应的乙苯及水应的乙苯及水减压分馏减压分馏塔顶馏出邻塔顶馏出邻硝基乙苯硝基乙苯塔底馏出高沸物塔底馏出高沸物粗对硝基乙苯粗对硝基乙苯减压蒸馏精制减压蒸馏精制对硝基乙苯对硝基乙苯余下部分送往余下部分送往高效分馏塔高效分馏塔431 1)防爆)防爆浓硝酸是强氧化剂,遇纤维等发生浓硝酸是强氧化剂,遇纤维等发生氧化,放出大量热,易引起爆炸;氧化,放出大量热,易引起爆炸;2 2)防腐)防腐浓硫酸、浓硝酸均有强腐蚀性,应浓硫酸、浓硝酸均有强腐蚀性,应注意防护;注意防护;3 3)禁高温解除真空)禁高温解除真空精馏完毕,不得在高温精馏完毕,不得在高温下解除真空放入空气,以免热的
23、残渣下解除真空放入空气,以免热的残渣(含多含多硝基化合物硝基化合物)氧化爆炸;氧化爆炸;注意事项注意事项 对硝基乙苯对硝基乙苯 工艺过程工艺过程444 4)禁停搅拌及冷却)禁停搅拌及冷却在配制混酸以及进行硝在配制混酸以及进行硝化反应时,因有大量稀释热或反应热放出,化反应时,因有大量稀释热或反应热放出,故中途不得停止搅拌及冷却。如发生停电故中途不得停止搅拌及冷却。如发生停电事故,应立即停止加酸。事故,应立即停止加酸。注意事项注意事项 对硝基乙苯对硝基乙苯 工艺过程工艺过程45(1)(1)温度:温度:(2)(2)配料比:配料比:(3)(3)乙苯质量:乙苯质量:硝化反应剧烈放热,温度控制不当,会产生
24、大量硝化反应剧烈放热,温度控制不当,会产生大量副产物。措施:良好的搅拌和有效的冷却。副产物。措施:良好的搅拌和有效的冷却。为避免产生二硝基乙苯,乙苯与硝酸的摩尔比为避免产生二硝基乙苯,乙苯与硝酸的摩尔比为为1:1.051:1.05。乙苯含量应高于乙苯含量应高于95%95%,否则影响反应速率和收率。,否则影响反应速率和收率。对硝基乙苯对硝基乙苯 影响因素影响因素465.3 5.3 对硝基苯乙酮的生产工艺原理对硝基苯乙酮的生产工艺原理及其过程及其过程(一)对硝基乙苯的制备(一)对硝基乙苯的制备(二)对硝基苯乙酮的制备(二)对硝基苯乙酮的制备47游离基反应游离基反应空气氧化法空气氧化法 对硝基苯乙酮
25、对硝基苯乙酮 工艺原理工艺原理缓和条件缓和条件激烈条件激烈条件48 对硝基苯乙酮对硝基苯乙酮 工艺过程工艺过程氧化塔氧化塔逐渐升温至逐渐升温至150150以激发反应以激发反应对硝基乙苯对硝基乙苯对硝基对硝基苯乙酮苯乙酮稍冷,放料稍冷,放料硬脂酸钴及硬脂酸钴及乙酸锰催化剂乙酸锰催化剂维持温度维持温度135135进行反应进行反应冷却冷却过滤过滤干燥干燥通压缩空通压缩空气使塔压气使塔压为为0.49MPa0.49MPa洗去对硝基洗去对硝基苯甲酸钠盐苯甲酸钠盐对硝基对硝基苯乙酮苯乙酮析出析出加入加入NaNa2 2COCO3 3除对硝除对硝基苯甲基苯甲酸酸49(1)(1)催化剂:催化剂:乙酸锰:收率低,反
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