化学制药中绿色溶剂及无溶剂合成技术研究

化学制药中绿色溶剂及无溶剂合成技术研究

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1山东海佑福瑞达制药有限公司   山东省  临沂市 276700

2山东福瑞达生物科技有限公司 山东省临沂市 276700

摘要：近年来，随着我国经济的快速发展，生态环境问题日趋严重。我国正以可持续发展理念为指导，推进各个行业的改革和发展，为全球经济的发展提供了新的思路。在化学制药等领域，人们都十分关注绿色合成研究。本文就目前在化学制药等领域所采用的绿色溶剂、无溶剂合成技术等工艺作了一些初步的探索与研究，以期推动化学工行业的绿色化发展。

关键词：化学制药；绿色溶剂；无溶剂合成；多组分反应

1.有机溶剂在化学制药中的意义

药品是一种用来帮助人们防治疾病，恢复或改善机体内在的生理机能和新陈代谢机能的一种物质，对保证人们的健康起到了重要的作用。但是大部分的药品都不是天然的，都是经过了复杂的化学精制、化学反应而形成的。在药品的生产中存在着严重的环境污染，严重时还会危害到药品从业人员的身体健康。为此，我国政府对化学制药产品的每一个环节都给予了高度的关注，并对其所引起的环境污染、环境损害等进行了严格的治理。在这样的大环境下，“绿色化学”的理念也随之被提了出来，并得到了人们的普遍认同。绿色化学反应是指在化学反应过程中，尽量避免使用对环境造成污染和危害的物质。由于能使原子间发生充分的反应，所以在得到目标产品的同时，也能避免副产品的产生。反应物在固态条件下的分子间距往往比液态条件下大得多，而固态条件下的反应物在固态条件下的接触往往是杂乱的、不充分的，从而导致了副产物的生成，引入有机溶剂，可有效地解决上述问题。有机溶剂具有较强的溶解性，能够有效地降低反应产物的含量，从而改善反应的稳定性。但是当前所用的有机溶剂大都含有甲醛、苯等有毒、易致癌的有毒有害物质。在应用时，对外界环境的要求也较高。这些有机小分子在光照下很容易产生化学变化，从而产生大量的环境污染，对人体的身体健康构成了巨大的威胁。鉴于此，我们有必要在现有的基础上，逐步淘汰传统的有机溶剂，站在对人体的健康和对环境的保护的立场上，研发和应用绿色的溶剂，来促进化学品的安全、绿色和节能，并采用更加科学的方法来提升化学绿色技术的水平，从而推动绿色、整个医药产业的健康和可持续发展。

2 绿色溶剂技术

2. 1 以水为介质的有机合成

基于有机化合物所具有的憎水性，诞生出了一种“增益憎水作用”的概念，将水作为有机反应的溶剂，使反应底物和有机试剂之间尽量减少和溶剂分子之间的相互接触面积，达到限制有机分子运动的效果，如此一来反应底物和有机试剂之间就会产生极强的相互作用，远超普通溶剂。

2. 2以超临界流体为介质的有机合成

它兼有气液两种性质的多种优势：一是与液态相近（比气态大得多）的溶解性；与液相相比，其粘性、扩散系数与气相的相似性较大，且传质速度较快；它具有可调性，在极低的温度、压强下，其溶解性可随著温度、压强的微调而改变，并能去除残留的溶剂。CO2具有较低的临界温压，易于操作等特点，因而在有机合成中得到了广泛的使用。二是，由于其化学性质稳定，不易爆炸，价格便宜，易于获取等优点，被广泛用于其它领域。

2. 3以离子液体为介质的有机合成

它具有不易挥发，不易氧化，稳定性好等优点。相对于传统的有机溶剂，这些化合物更适合于有机合成中的催化剂和溶剂。将离子液体用作溶剂的优势在于：第一，在高真空的体系中，可以采用较低的蒸汽压力。第二，不挥发，基本不会对环境产生影响。第三，该催化剂对有机物质、无机物质具有较好的溶解能力，能在较好的环境中进行反应。第四，它具有很高的热、化学稳定性，所以它的工作温度区间很大，而且可以循环使用。

3.无溶剂合成技术

3.1无溶剂有机合成

采用无溶剂有机合成工艺，可避免因有机溶剂而造成的环境污染及对人体造成的种种危险，该工艺具有绿色环保的特点。无溶剂的有机合成又叫“干态”或“固态态”。不用溶剂也能进行化学反应。这一过程包含了固体-固体反应，固体-液体反应以及气体-固体反应。其作用模式有两种。一种是在一定的温度、压力条件下，将反应剂直接放置在一定的条件下，进行搅拌、振荡，使粒子充分接触，使其产生化学反应；第二种是将固态的反应剂进行粉碎，或者将液态的反应剂进行加热，从而增大了接触面积，从而提高了反应的效率。如固-液反应，整体操作简便，安全，环保。该方法的基本原理是：在特定的条件下，反应物中的小分子或基团发生作用，从而形成新的小分子。这时，相对于总的反应剂，等于有一种不被稀释的、不会对反应的持续产生影响的杂质。生成的产物越多越多，而且还在不断地聚合。当积聚到某一尺寸时，就会形成核子。随着反应的不断发生，吸附的产物分子以晶核为籽不断增加，产物的独立晶相随着晶核的生长而出现。

3.2无溶剂有机合成的优点和缺点

3.2.1无溶剂有机综合的优点

①的因为无溶剂的有机合成，不需要任何溶剂，因此，从根本上解决了有机溶剂带来的环境污染及安全性问题；由于不需要任何的溶剂，从而大大减少了对资源的消耗，因此这是一种环保工业。②具有较强的选择能力。与常规的有机反应相比，由于反应产物的结晶受限，其扩散模式、接触模式以及转化过程均存在着较大的改变。通过引入新的反应环境和特定的反应条件，使反应的选择性得到极大的提升，从而突破了常规方法的限制。同时，对反应的速度进行调控也是可行的。③具有较好的反应及分离效果。其独特的反应方式使得分子内的反应更为彻底，在不需要进行分离和提纯的情况下，仅改变反应物质的组成，就能实现100%的转化率。④分离和纯化方法简单。根据这一原理，采用萃取、精制等方法，可以省去许多繁杂的工序，而且相对来说也较为简单。⑤节约能源，保护环境，降低成本。试剂采购的数量越少，费用就越低，而且适用于实验室。同时，很多反应都是在常温、常压和低温条件下完成的。

3.2.2无溶剂有机合成的缺点

目前，无溶剂法制备的有机合成方法存在如下不足：第一，反应原料的限制。在化工、医药等领域，很多有机物都是必须要用非溶剂法来制备的。举例来说，一些化合物有比较稳定的化学成分。若没有合适的溶剂，反应物不能充分接触，不能得到理想的新产品。第二，该公司的流动资金不足，并存在诸多限制。首先，反应过程中出现了非均一的混合，反应不完整。第三，在应用于工业化的过程中，存在着很多难以达到的条件，所需的设备也是巨大的投资。第四，对反应前、后的过程进行了严格的控制。在某些反应结束之后，还必须使用用于分离、提纯的溶剂。若处理不得当，极易对新产品产生污染。

4.结语

环境污染与绿色化学已成为人们关注的热点。随着人类对环境保护的日益重视，人们也在不断地探索降低有机溶剂污染的新途径。相对于常规的有机溶剂，无溶剂有机合成技术可以最大限度地降低反应中的污染物，提高反应产物的转化效率，节省成本，节省资源，从源头上解决环境污染问题。虽然这种方法还存在一些不足，但是我认为在未来这种方法和优化将会得到很好的应用。

参考文献：

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[3]顾彦龙. 丙三醇作为绿色溶剂在有机和催化反应中的应用[C]//我国化学会催化委员会.第六届全国环境催化与环境材料学术会议论文集.第六届全国环境催化与环境材料学术会议论文集,2009:271-272.