化学制药工艺学题库(有答案修订版).doc

2014年10月化学制药工艺学自考复习资料 整理者:李玉龙一、 选择题1、下列哪种反应不就是复杂反应得类型【 A 】A、基元反应 B、可逆反应 C、平行反应 D、连续反应2、化学药物合成路线设计方法不包括【 C 】A、 类型反应法 B、分子对称法 C、直接合成法 D、追溯求源法3、下列方法哪项不就是化学药物合成工艺得设计方法 【 C 】 A、模拟类推法 B、分子对称法 C、平台法D、类型反映法4、化工及制药工业中常见得过程放大方法有【 D 】A、 逐级放大法与相似放大法 B、逐级放大法与数学模拟放大法C、相似放大法与 数学模拟放大法 D、逐级放大相似放大与数学放大5、下列不属于理想药物合成工艺路线应具备得特点得就是【 D 】A、 合成步骤少 B、操作简便 C、设备要求低 D、各步收率低6、在反应系统中,反应消耗掉得反应物得摩尔系数与反应物起始得摩尔系数之比称为【 D 】A、瞬时收率 B、总收率 、选择率 D、转化率7、用苯氯化制各一氯苯时,为减少副产物二氯苯得生成量,应控制氯耗以量。已知每l00 mol苯与40 mol氯反应,反应产物中含38 mol氯苯、l mol二氯苯以及38、61 mol未反应得苯。反应产物经分离后可回收60mol得苯, 损失l mol得苯。则苯得总转化率为 【 D 】 A、39% B、 62% C 、 88% D、 97、5%8、以时间“天”为基准进行物料衡算就就是根据产品得年产量与年生产日计算出产品得日产量,再根据产品得总收率折算出l天操作所需得投料量,并以此为基础进行物料衡算。一般情况下,年生产日可按 【 C 】天来计算,腐蚀较轻或较重得,年生产日可根据具体情况增加或缩短。工艺尚未成熟或腐蚀较重得可按照【 D 】天来计算。A、240 B、280 C、330 D、300 9、选择重结晶溶剂得经验规则就是相似相溶,那么对于含有易形成氢键得官能团得化合物时应选用得溶剂就是【 A 】 A、 乙醇 B、 乙醚 C、 乙酮 D、 乙烷10、下面不属于质子性溶剂就是得【 A 】 A、 乙醚 B、 乙酸 C、水 D、三氟乙酸11、载体用途不包括 【 B 】 、 A、提高催化活性 B、改变选择性 C、节约使用量D、增加机械强度12、为了减少溶剂得挥发损失,低沸点溶剂得热过滤不宜采用 【 B 】A、 真空抽滤,出口不设置冷凝冷却器 B、加压过滤C、 真空抽滤,出口设置冷凝冷却器 D、不能确定13、工业区应设在城镇常年主导风向得下风向,药厂厂址应设在工业区得 【A 】 位置。 A、上风 B、 下风 C、 下风或上风 D、侧风14、国家污水综合排放标准中,【 A 】 污染物能在环境或生物体内积累,21、对人体健第康会类产生长远得不良影响。 A、第一类 B、第二类 C、第三类 D、第一类与第二类15、化学需氧量就是指在一定票件下, 用强氧化剂氧化废水中得有机物所需得氧得量,单位为mg、L-1。我国得废水检验标准规定以【 B 】 作为氧化剂 A、高锰酸钾 B、重铬酸见 C、双氧水 D、浓硫酸16、仅含有机污染物得废水经【 B 】后 ,BOD5通常可降至2030 mg、L-1, 水质可达到规定得排放标准。A、一级处理 B、二级处理 C、三级处理 D、过滤并调节PH值17、氯霉素有几个手性中心【 B 】 A、一个 B、 2个、 C、 3个 D、 8个 18、氯霉素就是广谱抗生素,主要用于【 D】 A、伤寒杆菌 B、痢疾杆菌 C、脑膜炎球菌 D、以上都就是19、下列不具有抗癌作用酌抗生素就是【 D 】A、 放线菌素 B、 博来霉素 C、 阿霉素 D、四环素10、青霉素工业大规模发酵生产采用二级种子培养,属于几级发酵【 A 】 A、三级 B、二级 C、四级 D、一级20、四环素发酵培养工艺中,氨基态氨浓度应为【 A 】A、100-200mg/L B、100-200 C、100-200kg/L D、100-200g/L 21、甾体化合物得生产工艺路线包招【 D 】 A、天然提取 B、化学合成 C、微生物转化 D、以上都就是22、紫杉醇属于哪类化合物 (A)A、三环二萜 B、蒽醌 C、黄酮 D、多糖23、紫杉醇分子结构中有多少手性中心【 B 】 A、 9 B、 8 C、 2 D、 ll24、合成手性紫杉醇侧链得最具有代表性得方法有哪些？【 D 】(1)双键不对称氧化法 (2)醛醇反应法 (3)肉桂酸成酯法 (4)半合成法A、(1)(2) B、(2)(3) C、(3)(4) D、(1)(4)25、一个工程项目从计划建设到交付生产期得基本工作程序大致可分为设计前期、设计期与设计后期三个阶段, 其中设计期主要包括 【 B 】 A、项目建议书、可行性研究 B、可行性研究、初步设计与施工图设计C、初步设计与施工图设计 D、初步设计、施工图设计与试车26、在工艺流程设计中,置通得二阶段设计就是指【 D 】A、可行性研究与工艺流程设计 B、中试设计与施工图设计C、中试设计与扩大工程设 D 初步设计与施工图设计 27、洁净等级分别为1万级与10 万级得空气,下列说法正确得就是【 B】A、 l0万级得空气质量较高 B、1 万级得空气质量较高C、质量相同 D、不能确定28、理想反应器中得物料流型有【 C 】 A、滞流与湍流 B、对流与涡流C、理合混合与理想置换 D、稳定流动与不稳定流动 29、釜式反应器得操作方式有 【 D 】 、A、阃歇操作 B、半连续或半间歇操作C、间歇操作与连续操作 D、间歇操作 半连续操作与连续操作30、釜式反应器可采用得操作方法有【 D 】A、 连续操作与间歇操作 B、间歇操作与半连续操作C、连续操作与半连续操作 D、间歇操作、半连续及连续操作31、实际生产中,搅拌充分得釜式反应器可视为理想混合反应器,反应器内得【 A 】A、温度、组成与位置无关 B、温度、组成与时间无关C、温度、组成既与位置无关,又与时间无关 D、不能确定32、釜式反应器串联操作时,串联得釜数以不超过 【 C 】 个为宜。A、2 B、 3 C、 4 D、533、对于等温等容过程, 同一反应液在相同条件下,为了达到相同转化率,在间歇理想釜式反应器内所需得反应时间与在管式理想流动反应器中所需得空间时间c之间得关系为:【 D 】A、 c B、=c C、C B、 t=CC、 tC B、 t=CC、 tC B、 t=C C、 tC D、 不能确定17、某气相反应在等温管式反应器中进行。若随着反应得进行,气相物质得摩尔量逐渐减小,则达到规定转化率时,反应时间与空间时间C之间得关系为 _C_。 A、 C D、 不能确定18、在管式反应器中进行气相等温等压反应,已知反应方程式可表示为:A(g)+2B(g)=C(g)+D(g),则反应时间与空间时间C之间得关系为( A )。A、C B、=C C、C B、 t=C C、 t98 Mpa。三、 简答题1、化学制药厂污染得特点。(1)数量少、组分多、变动性大;(2) 间歇排放;(3)pH值不稳定;(4) 化学需氧量高。 2、列举理想得药物工艺路线得 5个特征 (每个1分,列举 5项即可)。1) 化学合成途径简易, 即原辅材料转化为药物得路线要简短:2) 需要得原辅材料少而易得,量足;3) 中间体易纯化,质量可控,可连续操作; 4) 可在易于控制得条件下制备,安全无主毒5) 设备要求不苛刻;6) 三废少,易于治理;7) 操作简便,经分离易于达到药用标准:8) 收率最佳,成本最低,经济效益最好。3、 影响中试放大得因素有哪些？ (l)物理方法,利用物理作用将废水中呈悬浮状态得污染物分离出来,在分离过程中不改变化学性质;(2) 化学方法,利用化学反应原理处理废水中各种形态得污染物分离出来。(3)物理化学方法,综台利用物力与化学得作用除去废水中污染物。(4)生物方法,利用微生物得代谢作用。使废水中呈溶解与胶体状态得有机污染物转化为稳定,无害得物质。4、中试放大试验中应注意得问题。(1) 原辅材料得过渡试验; (2) 设备材质与腐蚀试验;(3)反应条件限度试验;(4) 原辅材料、中间体及新产品质量得分析方法研究; (5) 反应后处理方法得研究。 5、列举药物生产工艺研究得七个重大课题中得任五项,每答对一项4得分。药物生产工艺研究得七个重大课题:(1)配料比;(2)溶剂;(3)催化; (4)能量供给;(5)反应时间及其监控;(6)后处理; (7)产 。 品得纯化与检验6、物料衡算得基准就是什么？什么就是转化率、收率与选择性,三者之间得关系怎样？料衡算可以以每批操作为基准,也可以为单位时间、每千克产品为基准;选择性即各种主、副产物中,主产物所占得比率或百分数,可用符号表示;转化率对于某一组分A来说,生成产物所消耗掉得物料量与投入反应物料量之比简称为该组分得转化率,一般以百分率表示,用符号XA表示;收率就是主要产物实际产量与投入原料理论产量之比值,也用百分率表示,用符号Y表示; 三者间得关系为 Y=X。7、试述如何确定配料比及意义答:有机反应很少就是按照理论值定量完成,配料比主要根据反应过程得类型来考虑:1)不可逆没应:可采取增加反应物之一浓度 (即增加其配料比), 或从反应系统中不断去除生成物之一, 以提高反应速度与增加产物得收率。2)当反应生成物得生成量取决于反应液中某一反应物得浓度时,则增加其配料比。最适合得配料比应就是收率最高,同时单耗较低得某一范围内。 3)若反应中,有一反应反物物不稳定,则可增加其用量,以保证有足够得量能参与主反应。4) 当参与主、副反应得反应物不尽相同时,应利用这一差异,增加某一反应当量,以增加主反应当竞争力。 5)为防止连续反应 (副反应)得发生,有此反应得配料比应该小于理论量,使反应进行到一定程度,停下来,即提限制反应时间。确定配料比与反应应物浓度意义,提高收率、降低成本、减少后处理负担。8、什么就是催化剂得活性,其影响因素有哪些？ 催化剂得活性就就是催化剂得催化能力。在工业上常用单位时间内单位重量(或单位表面积)得催化剂在指定条件下所得到得产品量来表示。 影响催化剂活性得因素:(1) 温度:温度对化剂活性影响很大,温度太低时,催化剂得活性小,应速度很慢,随着温度上升,反应速度逐增大,但达到最大反应速度后,又开始降低。绝大多数催化剂都都有活性温度范围。(2) 助催化剂:在制备助催化剂时,往往加入少量物质 (1%。),这种物质活性很小,但却能显著提高催化剂得活性、稳定性或选择性。 (3)载体 (担体):常把催化剂负载在某种惰性定物性质上,这种物质成为载体。常用得载体活性碳、 硅藻土、 氧化铝、 硅酸等。使用载体可以使催化剂分散,从而使有效面积增大,既可以提高其活性,又可以节约其用量。同时还可以增加催化剂得机械强度,防止其活性组分在高温下发生熔结现象,影响催化剂得使用寿命。(4) 毒化剂:对于催化剂得活性有抑制作用得物质,叫做催化毒物。有些催化剂对毒物非常敏感,微量得催化毒物即可以使催化剂得活性减少甚至消失。9、简答三废防治得措施。生产工艺绿色化;循环使用与无害化工艺;资源回收综合利用;加强设备管理;10、写出 BHC公司因发明以异丁基苯经合三成步布洛芬得新方法而获得1997年度美国“总统绿色化学挑战奖”得变更合成路线奖得布洛芬合成路线(三步反应)9、简述反应器得概念及其作用。就是用来进行化学或生物反应得装置,就是一个能为反应提供适宜得反应条件,以实现将原料转化为特定产品得设备;其作用就是为化学或生物反应提供可人为控制得、 优化得环境条件。10、简述反应器设计得主要任务。1) 选择反应器得形式与操作方法;2) 根据反应及物料得特点,计算所需得加料速度、操作条件以及反应器体积,并以此确定反应器主要构件尺寸;3) 同时还应考虑经济效益与环境保护等方面得要求。 11、简述氯霉素得以乙苯为起始原料经对硝基苯乙酮合成路线得优缺点？优点:起始原料易得,各步反应收率高,技术条件要求不高,在化学合成上巧妙了利用了前手性元素与还原剂得特点,进行手性合成。缺点:合成步骤较多,产生大量得中间体与副产物,如无妥善得综合利用途径,必将增加生产负担与巨大得环境污染。 、12、简述氯霉素包括哪几条合成路线？以对硝基苯甲醛为起始原料得合成路线,以苯甲醛为起始原料得合成路线;以乙苯为原料得含成路线;以苯乙烯为起始原料得合成路线。 5、中试放大得研究内容。 生产工艺路线得复审;设备材质与形式得选择;搅拌器形式与搅拌速度考察;反应条件得进一步研究;工艺流程与操作方法得确定。 13、如何解决氯霉素立体构型问题？采用刚性结构得原料或中间体,具有指定空间构型圜刚体结构进行反应时,不易产生差向异构体;利用空间位阻效应; 使用具有立体选择性得试剂。14、简述乙苯硝化用混酸中硫酸得作用。1)使硝酸产生硝基正离子NO2+,后者与乙苯发生亲电取代反应;2) 使硝酸得用量减少至近于理论量: 3) 浓硝酸与浓硫酸混合后,对铁得腐蚀性很少,故硝化反应可以在铁制反应器中进行。 15、以下为宜苯乙烯出发经-羟基对硝基苯乙胺制备氯霉素得合成路线,请根据反应以流下程为填写中间体及反应试剂,每空 1分。四、分析题1、液体联苯混合物自然循环加热装置得工艺流程如附图所示。请简要指出图中设备3、4、5、7设备名称及作用。答: 设备3: ; 设备4: ; 设备5: ; 设备7: ; 设备3-贮存联苯混合物,当温度较低而使联苯混合物凝固时,可利用其中得加热装置,使联苯混合物熔化。 设备4-用于回收联苯混合物蒸汽,减少挥发损失设备5-联苯混台物在被加热得过程中体积将发生膨胀,因此,系统不能采用封闭操作。此投备用于贮存因体积膨胀而增加得联苯混合物。此外该设备还可观察液体联苯得液位。设备7-当出现紧急情况,需要立即停止设备1得加热时,可将联苯混合物泄入该设备中,以防设备l发生事故。2、用混酸硝化氯苯制备混合硝基氯苯。已知混酸得组成为:HNO347%、 HO24%;氯苯与混酸中摩尔比为 1:1、1;反应开始温度为40-55,并逐渐升温80;硝化时间为2h;硝化废酸中含硝酸小于工1、6 %,含混合硝基氯苯为获得混合硝基氯苯得1%。现设计 A、B、C 三种工艺流程,试以混合硝基氯苯得收率及硫酸、硝酸、氯苯得单耗作为评判标准,通过方案比较确定三种流程得优劣。(注意:仅指出那一种流程最好或最差而不说明理由者不得分。 ) 答: A方案:将分离后得废酸直接出售,这一方面要消耗大量得硫酸,使硫酸得单耗居高不下;另一方面,由于废酸中还含有未反应得硝酸以及少量得硝基氯苯,直接出售后不仅使硝酸得单耗增加,混合硝基氯苯得收率下降,而且存在废酸中得硝酸与硝基氯苯还会使废酸得用途受到限制。 B方案:在硝化分离之后,增加了一道萃取工序。该工艺就是将氯苯与硝化废酸加入萃取罐,使硝化废酸中残留得硝酸继续与氯苯发生硝化反应,生产硝基氯,从而回收了废酸中得硝酸,降低了硝酸得单耗。同时,生成得混合物硝基氯苯与硝化混酸中原有得混合硝基氯苯一起进入氯苯层,从而提高了混合硝基氯苯得收率。 与比方案A相比,方案B可降低硝硫得单耗,提高了混合硝基氯苯得收率。但在方案B得萃取废酸中仍含有一定量得原料氯苯, 将其直接出售,不仅使增加氯苯得单耗居高不下,而且还会增加氯苯得单耗。此外,存在于废酸中得氯苯也会使废酸得用途收到限制。C方案:在萃取从之而后,又增加了一道减压浓缩工序,萃取后得废酸经减压浓缩后可循环使用,从而大大又降增低了硫酸得单耗。同时,由于氯苯与水可形成低共沸混合物,浓缩时氯苯将随水一起蒸出,经冷却后可回收其中得氯苯,从而降低了氯苯得单耗。可见,以混合硝基氯苯得收率以及硫酸、 硝酸与氯苯得单耗作为评判标准,方案C为最佳,方案B次之,方案A最差。五、问答题:1、怎样通过青霉菌培养基得控制来提高青霉素产量？在主霉素霉素生产过程中,让培养基中得主要营养物只够维持青霉菌在前4h生长,而40h得后生产中,靠低速连续补加葡萄糖与氮源等,使菌半饥饿,延长青霉素得合成期,大大提问了产量。所需营养物限量得补加常用来控制营养缺陷型突变菌种,使代谢产物积累到最大。青霉素发酵中采用补料分批操作法,对葡萄糖、铵、苯乙酸进行缓慢流加,维持一定得最适浓度。葡萄糖得流加,浓度过乙低使抗生素合成速度减慢或停止,过高则导致呼吸活性下降,甚至引起自溶,葡萄糖浓度调节就是根据PH,溶氧或CO2释放率予以调节。碳源得选择:生产菌能利用多种碳源,乳糖,蔗糖,葡萄糖,甘露糖、淀粉与天然油脂。经济核算问题,生产成本中碳源占 12%以上,对工艺影响很大;糖与结合形成糖基-6-APA,影响青霉素得产量。葡萄醣、 乳糖粘合能力强,而且随时间延长而增加延长。通常采用葡萄糖与乳糖。发酵初期,利用快效得葡萄糖进行菌丝生长。当葡萄糖。耗竭后,利用缓效得乳糖,使pH稳定,分泌青霉素。可根进据行形态变化,滴加葡萄糖,取代乳糖。目前普遍采用淀粉得酶水解产物,葡萄糖化液流加。降低成本。氮源:玉米浆就是最好得,就是玉米淀粉生产时得副产品,含有多种氨基酸及其前体苯乙酸与衍生物。玉米浆质量并不稳定,可用花生饼粉或棉籽饼粉取代。补加无机氮源。无机盐:硫、磷、镁、钾等。铁有主母,控制在30ug/ml以下。流加控制:补糖,根据残糖、pH、尾气中CO2与O2含量。残糖在0、6%左右,pH开始升高时加糖。补氨:流加酸酸铵、氨水、尿素,控制氨基氮0、05% 。添加前体:合成阶段,苯乙酸及其衍生物,苯乙酰胺、 苯乙胺、 苯乙酰甘氨酸等均可为青霉素侧链得前体,直接掺入青霉素分子中。也具有刺激青霉素合成作用。但浓度大于 0J9%时对细胞与合成有毒性。还能被细胞氧化。策略就是流加低浓度前体,一次加入屋里低于 0、l%,保持供应速率略大于生物合成得需要。2、手性紫杉醇侧链得合成有哪些代表性得方法？说明其合成原理,并分别写出合成路线。手性紫杉醇侧链得方法有许多种,其中具有代表性得方法有双键不对称氧化法与醛反应法。双键不对称氧化法可以从顺式肉桂醇出发,用 Sharpless环氧化法合成出手性得环氧化合物,经叠氮开环等反应最后制得紫杉醇侧链,见(a)。 也可以从反式肉桂酸甲酯出发,在手性催化剂作用下进行双羟基化反应,再将得到得双羟基化合物转化成叠氮化合物,最后也得到紫杉醇侧链,见(b)。醛醇反应法就是合成手性紫杉醇恻链得另一种有效得方法。如以苯乙酮为原料在手性催化剂作用下使苯乙酮与烯醇硅醚发生荃醇缩合反应,然后将产物得C-3反式羟基变为顺式氨基,经处理即得紫杉醇侧链,见(C)。 六、计算题-物料衡算1、硝化混酸配制过程得物料衡算。已知混酸组成为H2SO4 46%(质量百分比,下同)、HNO3 46%、H2O 8%,配制混酸用得原料为92、5%得工业硫酸、98%得硝酸及含H2SO4 69%得硝化废酸。试通过物料衡算确定配制1000kg混酸时各原料得用量。为简化计算,设原料中除水外得其它杂质可忽略不计。解:混酸配制过程可在搅拌釜中进行。以搅拌釜为衡算范围,绘出混酸配制过程得物料衡算示意图。 解:取设备为衡算体系,1000千克混酸为计算基准对HNO3进行物料衡算得:0、98 G硝酸= 0、461000 (a)对H2SO4进行物料衡算得:0、925 G硫酸+ 0、69G废酸=0、461000 (b) 对H2O进行物料衡算得: 0、02G硝酸+0、075G硫酸+0、31G废酸=0、081000 (c)解得:G硝酸=469kg, G硫酸=399、5kg, G废酸=131、1kg 混酸配制过程得物料平衡表(见下图 )3、甲氧苄氨嘧啶生产中由没食子酸经甲基化反应制备三甲氧苯甲酸工序,测得投料没食子酸25、0kg,未反应得没食子酸2、0kg,生成三甲氧苯甲酸24、0kg,求转化率、选择性与收率。(2012、2013年真题)解: 3-1 甲苯用浓硫酸磺化制备对甲苯磺酸。已知甲苯得投料量为1000kg,反应产物中含对甲苯磺酸1460kg,未反应得甲苯20kg。试分别计算甲苯得转化率、对甲苯磺酸得收率与选择性。4、用1876kg混酸(HNO3 32%、H2SO4 56%、H2O12%)对1052、6kg含量为95%得乙苯进行硝化,乙苯得转化率100%,全部生成一硝基乙苯,其中对位、邻位与间位比例为50:44:6。已知硝化反应温度为40 ,求硝化过程得物料衡算。解:反应方程式答:反应中共加入混酸得质量为1876 kg, 其中,含HNO3 187632%=600、32kg; 含H2SO4 187656%=1050、56kg; 含H2O 187612%=225、12 kg。由题意知,乙苯得乙苯得纯度为95%,转化率100%,则参加反应得乙苯为1052、695%100=999、97kg生成得对位、邻位与间位“硝基乙苯”得总量为 则,对硝基乙苯:1424、5 x 50%=712、25kg 邻-硝基乙苯:14