盐酸洛美沙星的生产工艺.docx
《盐酸洛美沙星的生产工艺.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《盐酸洛美沙星的生产工艺.docx（23页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
盐酸洛美沙星的生产工艺
学号：
200806010205
专业课程设计
（2）
题目
盐酸洛美沙星的生产工艺设计
学院
化学化工学院
专业
化学工程与工艺
班级
化工0802
姓名
石书婷
指导教师
陈少虎、刘华杰、杨辉琼
2011
年
6
月
30
日
专业课程设计
（2）任务书
一、设计时间
2011年6月20日－2011年7月1日（第18和19周）
二、设计题目
盐酸洛美沙星的生产工艺设计
三、设计条件
1、产品规格：
纯度99.5%
2、生产能力：
50公斤/批或60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
2天
2
工艺计算（物料衡算，热量衡算，设备选型）
3天
3
设计绘制工艺流程图（包括方框流程图和PID流程图）
4天
4
整理打印装订课程设计说明书等有关资料
1天
合计
10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
第一章概述1
1.1产品名称、化学结构及理化性质1
1.1.1产品名称1
1.1.2化学结构式、分子式及分子量1
1.1.3理化性质1
1.2产品质量标准、包装规格要求及储藏2
1.3产品用途及使用注意事项2
1.4产品生产的工艺沿革2
第二章工艺流程设计及工艺流程3
2.1工艺流程设计3
2.2反应原理及理论解释8
2.3工艺流程操作简述8
第三章物料衡算10
3.1物料衡算依据10
3.2还原工段的物料衡算10
第四章PID流程图及设备一览表14
4.1PID流程图14
4.2设备一览表14
第五章总结15
参考文献:
16
附录：
化学化工学院课程设计评分表17
盐酸洛美沙星的合成工艺研究
第一章概述
1.1产品名称、化学结构及理化性质
1.1.1产品名称：
中文名：
盐酸洛美沙星
俗名：
氟沙星、罗麦沙星
化学名：
1-乙基-6，8-二氟-7-（3-甲基-1-哌嗪）-4-氧代-3-喹啉羧酸
英文名：
1-Ethyl-6,8-difluoro-1,4-dihydro-7-（3-methyl-1-piperazinyl）-4-oxo-3-
quinolinecarboxylicAcidHydrochloride
1.1.2化学结构式、分子式及分子量：
①化学结构式：
②分子式：
C17H19F2N3O3·HCl
③分子量：
387.81
1.1.3理化性质：
物理性质：
白色或微黄色结晶粉末，几乎无臭，味微苦。
化学性质：
盐酸洛美沙星酸度为PH值3.5-4.5，在水中微溶，在乙醇或氯仿中几乎不溶；在氢氧化钠试液中易溶，在氨试液中溶解；与丙二酸和醋酐在30～90℃的水浴中加热5～10分钟，显红棕色；盐酸洛美沙星加水在稀硝酸微温使溶解，溶液显氯化物的鉴别反应；因本品遇光渐变色。
1.2产品质量标准、包装规格要求及储藏
产品质量标准：
含量≥99（%）。
包装方式；内衬二层聚乙烯薄膜袋,外包装用圆纸桶。
包装规格：
25KG/桶。
储藏：
避光、密闭、在阴凉处保存。
1.3产品用途及使用注意事项
产品用途：
盐酸洛美沙星属于抗生素类药物，为二氟喹诺酮广谱抗菌药，主要通过抑制细菌的DNA旋转酶而起杀菌作用，对不动杆菌、绿脓杆菌等假单胞菌属、葡萄球菌属和肺炎球菌、溶血性链球菌等亦具有一定的抗菌作用。
注意事项：
对喹诺酮类药物过敏者禁用。
1.4产品生产的工艺沿革
盐酸洛美沙星于1985年首先由日本北陆制药公司和盐野义制药公司生产，1989年于阿根廷首次上市，其后为美国Searle公司的产品（商品名为Maxaquin）上市[1]。
第二章工艺流程设计及工艺流程
2.1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六个工段，包括还原、缩合环合、乙基化、水解、缩合、成盐六个单元反应，和压滤、醇洗、水洗、干燥、结晶、溶剂回收等一系列单元过程。
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，该设计各个工段的生产工艺流程方框图如下所示[6-8]：
第一工段2,3,4-三氟苯胺（中间体1）的制备
第二工段6,7,8-三氟-1,4-二氢-4-氧代喹啉-3-羧酸乙酯（中间体2）的制备
第三工段1-乙基-6,7,8-三氟-1,4-二氢-4-氧代喹啉-3-羧酸乙酯（中间体3）的制备
第四工段1-乙基-6,7,8-三氟-l,4-二氢-4-氧代喹啉-3-羧酸（中间体4）的制备
第五工段洛美沙星的制备
第六工段盐酸洛美沙星的制备
2.2反应原理及理论解释
盐酸洛美沙星的最佳合成路线为：
由2，3，4-三氟硝基苯经还原成2，3，4-三氟氯苯，再缩合环合成6,7,8-三氟-1,4-二氢-4-氧代喹啉-3-羧酸乙酯，乙基化合成1-乙基-6,7,8-三氟-1,4-二氢-4-氧代喹啉-3-羧酸乙酯，水解生成1-乙基-6,7,8-三氟-l,4-二氢-4-氧代喹啉-3-羧酸，再与2-甲基哌嗪缩合成l-乙基-6,8-二氟-7-（3-甲基-1-哌嗪基）-1,4-二氢-4-氧代哇啉-3-羧酸，最后成盐生成盐酸洛美沙星这六步完成[2,3]。
合成路线原理图如下[4]：
2.3工艺流程操作简述[4]
第一工段2,3,4-三氟苯胺的制备
将七水合硫酸亚铁、氯化钠、水和乙醇投料加入催化氢化反应釜，然后投入2,3,4-三氟硝基苯，关闭该投料口，并不断通入氢气反应2.5h，反应完毕后反应液出料进入水蒸汽蒸馏罐进行水蒸汽蒸馏，收集蒸馏液，静置分层后，水层回收氯化钠后进行三废处理，油层进入减压蒸馏罐，馏液进入下一工段，罐内剩余液体进行乙醇回收处理。
第二工段6,7,8-三氟-1,4-二氢-4-氧代喹啉-3-羧酸乙酯的制备
在缩合环合反应釜中投料加入乙氧基亚甲基丙二酸二乙酯、石蜡油，关闭投料口，
缓慢升温至l40～l50℃反应2h，反应毕，蒸去反应生成的乙醇，并进行处理；打开投
料口，加入二苯乙烷继续升温至250~260℃反应2h，反应毕，打开冷却水冷却、反应
混合物进入过滤装置过滤，滤液经处理后进入回收罐分别回收DPE和石蜡油，固体用
石油醚洗涤得6,7,8-三氟-1,4-二氢-4-氧代喹啉-3-羧酸乙酯，无需纯化直接用于下一工段
反应，石油醚进入回收罐回收处理。
第三工段1-乙基-6,7,8-三氟-1,4-二氢-4-氧代喹啉-3-羧酸乙酯的制备
在乙基化反应釜中投料加入DMF、碳酸钾，再缓慢加入溴乙烷，关闭投料口，控制温度于70～80℃反应4h，反应毕，打开冷却水冷却至室温，再出料进入过滤装置过滤，滤液进行处理回收DMF和副产物乙醇，过滤固体用二氯乙烷重结晶、过滤、干燥制得1-乙基-6,7,8-三氟-1,4-二氢-4-氧代喹啉-3-羧酸乙酯，进入下一工段，二氯乙烷进入回收罐回收。
第四工段1-乙基-6,7,8-三氟-l,4-二氢-4-氧代喹啉-3-羧酸的制备
将冰醋酸及浓盐酸投料加入缩合反应釜中，关闭投料口，加热回流反应4h，反应完毕后，打开冷却水进行冷却，然后反应液出料进入过滤装置过滤，滤液进行处理，固体出料进入洗涤装置中依次用水，95%乙醇洗涤，对废水进行三废处理，乙醇经处理后进入回收罐回收处理，最后固体进入干燥器中干燥得1-乙基-6,7,8-三氟-l,4-二氢-4-氧代喹啉-3-羧酸，进入下一工段。
第五工段洛美沙星的制备
在水解反应釜中投料加入无水2-甲基哌嗪、呲啶，关闭投料口，升温于100℃搅拌反应，反应毕，反应液出料进行减压蒸馏分去吡啶，吡啶进入回收罐回收处理，残留固体出料进入洗涤装置用水进行洗涤，过滤，对水进行三废处理，最后出料在进入燥器中干燥得白色粉末结晶洛美沙星，进入下一工段。
第六工段盐酸洛美沙星的制备
在成盐反应釜中投料加入盐酸、乙醇，关闭投料口，开始进行反应使洛美沙星转化成盐酸洛美沙星，反应完毕后，打开冷却水冷却，进入洗涤装置用乙醇洗涤，乙醇经处理后进入回收罐回收处理，最后固体出料在结晶塔中再用水重结晶、过滤、干燥得最终产品盐酸洛美沙星。
第三章物料衡算
3.1物料衡算依据
设计任务：
1、设计项目：
盐酸洛美沙星车间
2、产品名称：
盐酸洛美沙星
3、产品规格：
纯度99.5%
4、批生产能力：
50㎏（纯盐酸洛美沙星：
49.75㎏；杂质：
0.25㎏）
5、安定制备共分六个工段，其中前五个工段都有化学反应发生，反应式如上原理图所示。
6、收率：
还原工段收率：
90%
缩合环合工段收率：
90%
乙基化工段收率：
90%
水解工段收率：
90%
缩合工段收率：
90%
成盐工段收率：
90%
总收率：
90%×90%×90%×90%×90%×90%=53.1%
基准：
物料衡算以批计算,物料单位为千克。
3.2还原工段的物料衡算
还原反应岗位（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
2,3,4-三氟硝基苯
氢气
七水硫酸亚铁
氯化钠
水
乙醇
纯度100%
纯度100%
纯度100%
纯度100%
密度1.00㎏/L
纯度100%
密度0.79㎏/L
1.00
3.00
1.00
1.00
16.67
5.15
42.78㎏
1.45㎏
67.16㎏
14.13㎏
300L
300L
177.08
2.00
278.00
58.50
18.00
46.00
（2）计算过程：
①还原反应：
原料投入量，计算结果填入表1
2,3,4-三氟硝基苯用量：
（50×99.5%）÷387.81÷53.1%×177.08=42.78㎏
氢气用量：
（50×99.5%）÷387.81÷53.1%×3×2=1.45㎏
七水硫酸亚铁用量：
67.16㎏
氯化钠用量：
14.13㎏
水用量：
300L
乙醇用量：
300L
2,3,4-三氟苯胺的理论产量：
35.53㎏
实际产量：
31.98㎏
损失量：
3.55㎏（由于副反应，转化为杂质）
A．2,3,4-三氟苯胺的生产量：
31.98㎏
B．氢气回收量：
0.145㎏
C．生成的水量：
7.83㎏
总水量=投入水+反应生成水
=300+7.83
=307.83㎏
D．杂质生成量：
4.28㎏
总杂质量=杂质生成量
=4.28㎏（来源于副产物）
E．七水硫酸亚铁剩余量：
67.16㎏
F．氯化钠剩余量：
14.13㎏
G．乙醇剩余量：
237㎏
②A
A.还原反应出来的混合液：
662.38㎏
B.母液：
a2,3,4-三氟苯胺：
31.98㎏
b七水硫酸亚铁剩余量：
67.16㎏
c氯化钠剩余量：
14.13㎏
d乙醇剩余量：
237㎏
e杂质量：
4.28㎏
f水量：
307.83㎏
C．水层：
a七水硫酸亚铁量：
67.16㎏
b氯化钠量：
14.13㎏
c水量：
307.83㎏
D．油层：
a2,3,4-三氟苯胺：
31.98㎏
b乙醇：
237㎏
c杂质量：
4.28㎏
③A
A．母液：
a2,3,4-三氟苯胺：
31.98㎏
b乙醇：
237㎏
c杂质量：
4.28㎏
B．乙醇混合物：
a乙醇：
237㎏
b杂质量：
4.08㎏
C．2,3,4-三氟苯胺粗品：
a2,3,4-三氟苯胺：
31.98㎏
b杂质量：
0.20㎏
还原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（㎏）
序
号
物料
名称
组成
（%）
数量（㎏）
1
2,3,4-三氟硝基苯
6.46
42.78
1
水层
58.73
389.12
（1）
FeSO4·7H2O
10.14
67.16
（2）
氯化钠
2.13
14.13
2
氢气
0.22
1.45
（3）
水
46.46
307.83
3
七水硫酸亚铁
10.14
67.16
2
乙醇混合物
36.39
241.08
（1）
乙醇
35.77
237
4
水
45.28
300
（2）
杂质
0.62
4.08
5
乙醇
35.77
237
3
2,3,4-三氟苯胺粗品
4.86
32.18
6
氯化钠
2.13
14.13
（1）
2,3,4-三氟苯胺
4.83
31.98
（2）
杂质
0.03
0.20
4
氢气
0.02
0.15
合计
100
662.52
合计
100
662.53
第四章PID流程图及设备一览表
4.1PID流程图
4.2设备一览表
序号
名称
规格
数量
备注
1
管式换热器
1
2
反应釜
5
3
反应塔
1
4
冷凝器
1
5
过滤器
1
6
水洗槽
2
7
阀门
16
第五章总结
洛美沙星是第三代喹诺酮类强效广谱杀菌剂，对革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌和部分厌氧菌有良好的抗菌作用。
由于其抗菌谱广，组织吸收分布良好，副作用小而备受患者青睐[5]。
本文结合了盐酸洛美沙星的一条最佳合成路线对其进行了工业工艺研究，按照生产的批量严格的进行了物料衡算，以便于更好的设计其生产PID图。
从绿色化学的角度对每一工段所用到的剩余的原料、生产过程中用到的溶剂等进行了回收处理，对生产中出现的废水废渣等进行了三废处理，确保该产品的生产过程不会对环境造成污染。
通过这两周的课程设计，不仅让我对盐酸洛美沙星这一药物有了一些基本的认识，对它的基本特性、制备原理等有了一定的了解，而且我也了解到了实验室工艺和工业工艺之间的差别。
实验室的制备是少量生产，而工业的生产是大批量的，因此实际生产中要考虑的问题更多，这就要求我们对每一个小地方都要有严格的态度，不仅设计过程要尽量符合绿色化学的要求，也要考虑到以最少的原料投入量生产出一定量、一定纯度的产品。
因而此次的课程设计提高了我们全面考虑问题的能力，让我获益匪浅。
参考文献:
[1]刘向辉，洛美沙星和阿莫西林多克隆抗体的制备及Ci-ELISA检测方法的初步研究，郑州大学硕士学位论文，2006,10459:
11
[2]YasuoI,HideoK,EiichiE,etal.Piperazinylquinolinecarboxylateeatera,JP,1986,65882（CA1986,107:
9670t）
[3]YasuoI,HideoK,NobuoO,etal.6-Fluoro-1,4-dihydro-4-oxo-7-（subatitute–dpiperazinyl）quinoline-3-carboxylicacidderivativea,US,1985,4528287（CA1985,103:
123517b）
[4]申永存、雏淑静、李春香、卢星晓，盐酸洛美沙星合成工艺研究，华西药学杂志，1997
（12）：
100~102
[5]王晓炜，廖政邦，谭斌，复方洛美沙星耳用滴丸的制备及质量控制，赣南医学院学报，
2004,6（24）：
3
[6]《化工设计概论》，侯文顺主编，北京：
化学工业出版社，2005年
[7]《化工工艺设计》，丁浩主编，上海：
上海科学技术出版社，1989年
[8]《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
化学化工学院课程设计评分表
专业班级姓名学号
评价单元
评价要素
评价内涵
满分
评分
知识水平
30%
文献查阅与
知识运用能力
能独立查阅文献资料，并能合理地运用到课程设计之中；能将所学课程（专业）知识准确地运用到课程设计之中，并归纳总结本课程设计所涉及的有关课程知识
20
课程设计方案设计能力
课程设计整体思路清晰，课程设计方案合理可行
10
说明书质量
50%
文题相符
与课程设计任务书题目相符，内容与文题相符
5
写作水平
整体思路清晰，结构合理，层次分明，语言表达流畅，综合概括能力强
30
写作规范
符合课程设计说明书的基本要求，用语、格式、图表、数据、量和单位及各种资料引用规范（符合标准）；符合课程设计规定字数
15
学习表现
20%
工作量
课程设计工作量饱满，能按时完成课程设计规定的工作量
10
学习态度
学习态度认真，遵守课程设计阶段的纪律，作风严谨，按时完成课程设计规定的任务，按时上交课程设计有关资料
10
指导教师评定成绩：
实评总分 ；成绩等级
指导教师（签名）
注：
按优（90-100分）、良（80-89分）、中（70-79分）、及格（60-69分）、不及格（60分以下）五档制评定成绩。
指导老师评语
指导老师:
年月日
成绩
备注
升级会员 