制藥工藝學(xué)期末復(fù)習(xí)題目及答案一、選擇題1.以下哪種反應(yīng)類型不屬于制藥工藝中常見的有機反應(yīng)類型？A.加成反應(yīng)B.水解反應(yīng)C.核聚變反應(yīng)D.氧化反應(yīng)答案：C解析：核聚變反應(yīng)是核反應(yīng)，不是有機反應(yīng)類型。加成反應(yīng)、水解反應(yīng)和氧化反應(yīng)在制藥工藝的有機合成中非常常見。例如，烯烴的加成反應(yīng)可用于構(gòu)建新的碳-碳鍵；酯類的水解反應(yīng)常用于藥物結(jié)構(gòu)的修飾；醇的氧化反應(yīng)可將醇轉(zhuǎn)化為醛或酮等。2.關(guān)于藥物合成路線的選擇，下列說法錯誤的是：A.盡量選擇步驟少的路線B.原料應(yīng)來源廣泛、價格低廉C.反應(yīng)條件應(yīng)溫和，易于控制D.不需要考慮反應(yīng)的選擇性答案：D解析：在藥物合成路線選擇中，反應(yīng)的選擇性至關(guān)重要。高選擇性的反應(yīng)可以減少副反應(yīng)的發(fā)生，提高目標產(chǎn)物的純度和收率。步驟少的路線可以降低成本和操作復(fù)雜性；來源廣泛、價格低廉的原料有利于大規(guī)模生產(chǎn)；溫和且易于控制的反應(yīng)條件能保障生產(chǎn)的安全性和穩(wěn)定性。3.以下哪種分離純化方法是基于物質(zhì)在固定相和流動相之間的吸附和解吸原理？A.蒸餾B.萃取C.色譜分離D.重結(jié)晶答案：C解析：色譜分離是利用不同物質(zhì)在固定相和流動相之間的吸附和解吸能力差異來實現(xiàn)分離的。蒸餾是利用液體混合物中各組分沸點的不同進行分離；萃取是根據(jù)溶質(zhì)在兩種互不相溶的溶劑中的溶解度差異進行分離；重結(jié)晶是利用物質(zhì)在溶劑中的溶解度隨溫度變化的特性進行提純。4.制藥工藝中，常用的催化劑不包括：A.金屬催化劑B.酸堿催化劑C.生物催化劑D.放射性催化劑答案：D解析：放射性催化劑具有放射性危害，在制藥工藝中不會使用。金屬催化劑如鈀、鉑等常用于加氫反應(yīng)；酸堿催化劑可促進水解、酯化等反應(yīng)；生物催化劑如酶具有高效、專一的催化特性。5.對于一個可逆反應(yīng)，提高產(chǎn)物收率的方法不包括：A.增加反應(yīng)物濃度B.移走產(chǎn)物C.降低反應(yīng)溫度D.選擇合適的催化劑答案：C解析：降低反應(yīng)溫度不一定能提高產(chǎn)物收率，對于放熱的可逆反應(yīng)，降低溫度可能有利于正反應(yīng)，但對于吸熱的可逆反應(yīng)，降低溫度會使平衡向逆反應(yīng)方向移動，降低產(chǎn)物收率。增加反應(yīng)物濃度、移走產(chǎn)物都能使平衡向正反應(yīng)方向移動，提高產(chǎn)物收率；合適的催化劑可以加快反應(yīng)速率，使反應(yīng)更快達到平衡。二、填空題1.制藥工藝學(xué)是研究藥物的（制備原理）、（生產(chǎn)工藝）和（過程優(yōu)化）的一門學(xué)科。解析：制藥工藝學(xué)的核心就是圍繞藥物從原理層面的制備方法，到實際生產(chǎn)中的工藝過程，以及對整個過程進行優(yōu)化以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。2.藥物合成反應(yīng)中，常見的親核試劑有（醇）、（胺）等。解析：親核試劑是具有親核性的試劑，醇中的氧原子和胺中的氮原子都有孤對電子，具有親核性，能與親電試劑發(fā)生反應(yīng)。3.分離純化藥物的方法主要有（過濾）、（蒸餾）、（萃?。?、（色譜分離）等。解析：過濾用于分離固體和液體；蒸餾用于分離沸點不同的液體混合物；萃取用于分離溶質(zhì)在不同溶劑中的分配差異；色譜分離利用物質(zhì)在固定相和流動相之間的吸附和解吸等作用進行分離。4.藥物合成路線評價的指標主要有（收率）、（純度）、（成本）等。解析：收率反映了反應(yīng)得到目標產(chǎn)物的效率；純度是藥物質(zhì)量的關(guān)鍵指標；成本則關(guān)系到藥物生產(chǎn)的經(jīng)濟效益。5.生物制藥工藝中，常用的發(fā)酵方式有（分批發(fā)酵）、（連續(xù)發(fā)酵）和（補料分批發(fā)酵）。解析：分批發(fā)酵是一次性投入原料和菌種，發(fā)酵結(jié)束后取出產(chǎn)物；連續(xù)發(fā)酵是連續(xù)進料和出料；補料分批發(fā)酵是在發(fā)酵過程中分批補加營養(yǎng)物質(zhì)。三、簡答題1.簡述制藥工藝學(xué)在藥物研發(fā)和生產(chǎn)中的重要作用。答：制藥工藝學(xué)在藥物研發(fā)和生產(chǎn)中具有極其重要的作用。在藥物研發(fā)階段，制藥工藝學(xué)為新藥的合成提供了理論和技術(shù)支持。通過研究藥物的合成路線，能夠設(shè)計出合理、高效的制備方法，確定最佳的反應(yīng)條件和工藝參數(shù)。例如，在研發(fā)一種新型抗癌藥物時，制藥工藝學(xué)可以幫助篩選合適的起始原料，優(yōu)化反應(yīng)步驟，提高藥物的合成收率和純度，從而降低研發(fā)成本和時間。同時，它還能對藥物的質(zhì)量進行初步評估，為藥物的安全性和有效性研究提供基礎(chǔ)。在藥物生產(chǎn)階段，制藥工藝學(xué)確保了藥物生產(chǎn)的穩(wěn)定性和可重復(fù)性。它制定了嚴格的生產(chǎn)工藝規(guī)程，規(guī)范了生產(chǎn)操作流程，保證了每一批次藥物的質(zhì)量一致性。通過對生產(chǎn)過程的優(yōu)化，能夠提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，實現(xiàn)藥物的大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。例如，采用先進的分離純化技術(shù)，可以提高藥物的純度和質(zhì)量，減少雜質(zhì)的含量，從而提高藥物的安全性和有效性。此外，制藥工藝學(xué)還關(guān)注生產(chǎn)過程中的環(huán)境保護和安全生產(chǎn)，確保藥物生產(chǎn)符合相關(guān)法規(guī)和標準。2.請說明選擇藥物合成路線的基本原則。答：選擇藥物合成路線應(yīng)遵循以下基本原則：（1）化學(xué)合成途徑簡潔：盡量選擇步驟少的合成路線，減少反應(yīng)步驟可以降低成本，減少副反應(yīng)的發(fā)生，提高目標產(chǎn)物的收率。例如，一個藥物的合成如果有兩條路線，一條需要10步反應(yīng)，另一條只需要5步反應(yīng)，在其他條件相似的情況下，應(yīng)優(yōu)先選擇5步反應(yīng)的路線。（2）原料易得：原料應(yīng)來源廣泛、價格低廉，便于大規(guī)模采購和供應(yīng)。例如，以石油化工產(chǎn)品為起始原料，通常比使用稀有或昂貴的天然產(chǎn)物更具優(yōu)勢，因為石油化工產(chǎn)品來源豐富，成本相對較低。（3）反應(yīng)條件溫和：反應(yīng)條件應(yīng)易于控制，避免使用過于苛刻的條件，如高溫、高壓、強酸堿等。溫和的反應(yīng)條件可以降低設(shè)備要求，提高生產(chǎn)的安全性，同時也有利于減少副反應(yīng)的發(fā)生。例如，選擇在常溫常壓下進行的反應(yīng)，比需要高溫高壓的反應(yīng)更具優(yōu)勢。（4）反應(yīng)選擇性高：高選擇性的反應(yīng)可以減少副產(chǎn)物的生成，提高目標產(chǎn)物的純度和收率。例如，在進行取代反應(yīng)時，選擇具有區(qū)域選擇性和立體選擇性的反應(yīng)條件，能夠準確地得到所需的產(chǎn)物結(jié)構(gòu)。（5）環(huán)保友好：盡量減少對環(huán)境的污染，采用綠色化學(xué)的理念和方法。例如，選擇無毒、無害的溶劑和試劑，減少廢棄物的產(chǎn)生，對廢棄物進行合理的處理和回收利用。（6）易于分離純化：反應(yīng)產(chǎn)物應(yīng)易于分離和純化，以降低生產(chǎn)成本和提高產(chǎn)品質(zhì)量。例如，選擇生成的產(chǎn)物與副產(chǎn)物在物理性質(zhì)上有較大差異的反應(yīng)，便于采用簡單的分離方法進行分離。3.簡述重結(jié)晶法純化藥物的原理和操作步驟。答：原理：重結(jié)晶法是利用固體混合物中各組分在某種溶劑中的溶解度隨溫度變化的差異來進行分離純化的。一般來說，目標藥物在溶劑中的溶解度隨溫度升高而增大，隨溫度降低而減小。當(dāng)溶液冷卻時，目標藥物的溶解度降低，會從溶液中結(jié)晶析出，而雜質(zhì)則留在溶液中，從而達到分離純化的目的。操作步驟：（1）選擇合適的溶劑：溶劑的選擇是重結(jié)晶的關(guān)鍵。溶劑應(yīng)滿足對目標藥物在高溫時溶解度大，在低溫時溶解度小，而對雜質(zhì)的溶解度要么很大（使雜質(zhì)留在溶液中），要么很?。ㄊ闺s質(zhì)在熱過濾時被除去）的條件。常用的溶劑有乙醇、水、丙酮等。（2）溶解：將粗品藥物加入到適量的溶劑中，加熱至沸騰，使藥物完全溶解。如果溶液中有不溶性雜質(zhì)，可趁熱過濾除去。（3）脫色：如果粗品藥物帶有顏色，可加入適量的活性炭進行脫色。活性炭具有吸附色素的作用，加入后攪拌一段時間，然后趁熱過濾除去活性炭。（4）冷卻結(jié)晶：將熱溶液緩慢冷卻，使目標藥物逐漸結(jié)晶析出。冷卻速度不宜過快，以免形成細小的晶體，影響過濾和純度。（5）過濾：采用減壓過濾或常壓過濾的方法，將結(jié)晶與母液分離。（6）洗滌：用少量冷的溶劑洗滌結(jié)晶，以除去附著在結(jié)晶表面的雜質(zhì)。（7）干燥：將洗滌后的結(jié)晶進行干燥，去除殘留的溶劑，得到純化后的藥物。4.舉例說明催化劑在制藥工藝中的應(yīng)用。答：催化劑在制藥工藝中有廣泛的應(yīng)用，以下是幾個具體例子：（1）金屬催化劑：鈀催化劑常用于藥物合成中的加氫反應(yīng)。例如，在合成抗抑郁藥物舍曲林的過程中，使用鈀-碳催化劑進行加氫反應(yīng)，將不飽和鍵還原為飽和鍵。鈀-碳催化劑具有高效、選擇性好的特點，能夠在溫和的條件下促進反應(yīng)的進行，提高反應(yīng)的收率和選擇性。（2）酸堿催化劑：硫酸是一種常用的酸催化劑，在酯化反應(yīng)中應(yīng)用廣泛。例如，在制備阿司匹林時，水楊酸與乙酸酐在硫酸的催化下發(fā)生酯化反應(yīng)生成阿司匹林。硫酸能夠促進反應(yīng)的進行，提高反應(yīng)速率。堿催化劑如氫氧化鈉也常用于藥物合成中的水解反應(yīng)，例如酯類藥物在氫氧化鈉的作用下發(fā)生水解反應(yīng)，生成相應(yīng)的酸和醇。（3）生物催化劑：酶是生物催化劑的典型代表。在生產(chǎn)半合成青霉素時，使用青霉素?；笇⑶嗝顾谿水解生成6-氨基青霉烷酸（6-APA），6-APA是合成各種半合成青霉素的重要中間體。酶具有高效、專一的催化特性，反應(yīng)條件溫和，對環(huán)境友好。四、論述題1.論述如何優(yōu)化藥物合成工藝以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。答：優(yōu)化藥物合成工藝以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量是制藥工藝學(xué)的重要任務(wù)，可從以下幾個方面進行：（1）合成路線優(yōu)化-減少反應(yīng)步驟：通過設(shè)計更簡潔的合成路線，減少不必要的反應(yīng)步驟，降低成本和操作復(fù)雜性。例如，尋找更直接的合成方法，避免迂回的反應(yīng)過程。-提高反應(yīng)選擇性：選擇具有高選擇性的反應(yīng)，減少副反應(yīng)的發(fā)生?？梢酝ㄟ^選擇合適的反應(yīng)條件、催化劑和試劑來實現(xiàn)。例如，在進行立體選擇性合成時，使用手性催化劑可以得到單一構(gòu)型的產(chǎn)物，提高產(chǎn)品的純度和質(zhì)量。（2）反應(yīng)條件優(yōu)化-溫度：根據(jù)反應(yīng)的性質(zhì)，選擇合適的反應(yīng)溫度。對于放熱反應(yīng)，要控制好反應(yīng)溫度，避免溫度過高導(dǎo)致副反應(yīng)增加；對于吸熱反應(yīng)，要提供足夠的熱量使反應(yīng)順利進行。例如，在某些氧化反應(yīng)中，適當(dāng)降低反應(yīng)溫度可以減少過度氧化的副反應(yīng)。-壓力：對于一些涉及氣體參與的反應(yīng)，壓力的控制很重要。合適的壓力可以提高反應(yīng)速率和收率。例如，在加氫反應(yīng)中，適當(dāng)提高氫氣壓力可以加快反應(yīng)速度。-催化劑：選擇高效、選擇性好的催化劑，并優(yōu)化催化劑的用量和使用條件。例如，調(diào)整催化劑的活性中心和載體，提高催化劑的催化效率。同時，要注意催化劑的回收和再利用，降低成本。（3）原料和試劑優(yōu)化-原料選擇：選擇來源廣泛、價格低廉、質(zhì)量穩(wěn)定的原料。對原料進行嚴格的質(zhì)量控制，確保其純度和雜質(zhì)含量符合要求。例如，使用高純度的起始原料可以減少雜質(zhì)對反應(yīng)的影響，提高產(chǎn)品質(zhì)量。-試劑選擇：選擇合適的試劑，避免使用有毒、有害、易揮發(fā)的試劑。例如，采用綠色試劑替代傳統(tǒng)的有機溶劑，減少對環(huán)境的污染。同時，要優(yōu)化試劑的用量，避免浪費。（4）分離純化工藝優(yōu)化-選擇合適的分離方法：根據(jù)產(chǎn)物和雜質(zhì)的性質(zhì)，選擇合適的分離純化方法。例如，對于沸點差異較大的混合物，可以采用蒸餾的方法進行分離；對于溶解度差異較大的物質(zhì)，可以采用重結(jié)晶的方法進行純化。-優(yōu)化分離條件：對分離過程的條件進行優(yōu)化，提高分離效率和純度。例如，在色譜分離中，優(yōu)化流動相的組成和流速，提高分離效果。（5）過程控制和自動化-建立完善的過程控制系統(tǒng)：實時監(jiān)測反應(yīng)過程中的溫度、壓力、濃度等參數(shù)，及時調(diào)整反應(yīng)條件，確保反應(yīng)的穩(wěn)定性和可重復(fù)性。-實現(xiàn)自動化生產(chǎn)：采用自動化設(shè)備和控制系統(tǒng)，減少人工操作的誤差，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量的一致性。例如，使用自動化的反應(yīng)釜和分離設(shè)備，實現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)。2.結(jié)合實際案例，論述生物制藥工藝的特點和發(fā)展趨勢。答：生物制藥工藝是以生物體、生物組織、細胞或其成分等為原料，采用生物學(xué)、工程學(xué)和藥學(xué)等學(xué)科的原理和方法，制造用于預(yù)防、治療和診斷疾病的藥物的過程。特點：（1）原料的生物活性：生物制藥的原料通常是具有生物活性的物質(zhì)，如蛋白質(zhì)、核酸等。這些物質(zhì)對環(huán)境條件非常敏感，需要在溫和的條件下進行處理，以保持其生物活性。例如，胰島素是一種蛋白質(zhì)類藥物，在生產(chǎn)過程中需要嚴格控制溫度、pH值等條件，避免蛋白質(zhì)變性失活。（2）生產(chǎn)過程的復(fù)雜性：生物制藥工藝涉及到細胞培養(yǎng)、發(fā)酵、分離純化等多個復(fù)雜的過程。細胞培養(yǎng)需要提供合適的營養(yǎng)物質(zhì)、氣體環(huán)境和培養(yǎng)條件，發(fā)酵過程需要控制微生物的生長和代謝，分離純化需要采用多種技術(shù)去除雜質(zhì)，整個過程需要精確的控制和優(yōu)化。例如，在生產(chǎn)單克隆抗體時，需要先培養(yǎng)雜交瘤細胞，然后通過發(fā)酵大量生產(chǎn)抗體，最后采用親和色譜等多種分離純化技術(shù)得到高純度的抗體。（3）高度的特異性和有效性：生物藥物通常具有高度的特異性，能夠針對特定的靶點發(fā)揮作用，治療效果顯著。例如，腫瘤靶向治療藥物能夠特異性地作用于腫瘤細胞表面的靶點，抑制腫瘤細胞的生長和擴散，而對正常細胞的影響較小。（4）質(zhì)量控制嚴格：由于生物藥物的復(fù)雜性和特殊性，其質(zhì)量控制要求非常嚴格。需要對原料、生產(chǎn)過程和成品進行全面的質(zhì)量檢測，確保藥物的安全性、有效性和穩(wěn)定性。例如，對生物制品的純度、活性、內(nèi)毒素含量等都有嚴格的標準。發(fā)展趨勢：（1）基因治療和細胞治療：基因治療是通過將正常基因?qū)牖颊唧w內(nèi)，糾正或補償基因缺陷來治療疾??；細胞治療是利用患者自身或他人的細胞進行治療。例如，CAR-T細胞療法在治療血液系統(tǒng)腫瘤方面取得了顯著的療效，未來基因治療和細胞治療有望在更多疾病的治療中發(fā)揮重要作用。（2）個性化藥物：隨著基因測序技術(shù)的發(fā)展，能夠了解患者的基因信息，為患者提供個性化的藥物治療方案。例如，根據(jù)患者的基因分型選擇合適的