第一节　药物合成技术的任务和内容

一、药物合成技术的任务

药物合成技术的任务是对药物的合成路线和合成原理进行研究，实现工业生产过程及过程最优化的途径和方法。药物合成技术是在综合有机化学、分析化学、物理化学、药物化学、化学反应过程及设备等知识基础上，与化学工程学有着密切关系，与微生物学、生物化学等学科及生产工艺学相互渗透，与农药学、医学、天然药物化学等也有着不可分割联系的学科；是设计和选用安全、经济、简便的方法合成药物的一门科学；是药物研究和开发中的重要组成部分。

化学药物、生物药物以及中草药是人类防病、治病的三大药源，是药物合成技术的研究对象。所谓化学药物是指经过一系列的化学合成和物理处理过程制得的化学物质，而生物药物则泛指包括生物制品在内的生物体的代谢产物或生物体的某一组成部分，甚至是整个生物体用作诊断和治疗疾病的医药品，例如蛋白质、激素、疫苗等。

药物作用主要有两个方面：①对疾病预防、治疗和诊断；②调节抗体的生理功能及保健。因此按照药物的作用把药物分为预防药、治疗药、诊断药及保健药四大类，有些药物同时具有预防、治疗和保健作用，例如钙片、板蓝根等。

二、药物合成技术的内容

1.开发新药

新药和新药开发企业在医药产业中具有极其重要的地位。药物品种多、更新快，在发达国家，新药销售占药物总销售的80％左右。随着社会经济的进步和生活水平的提高，人们对康复保健也不断提出新的和更高的要求，这就要求制药技术不断进步，不断生产出品种更多、疗效更好的新药，以满足需求。

药物一般是由化学结构比较简单的化工原料经过一系列化学合成和物理处理过程制得（称为全合成）；或由已知具有一定基本结构的天然产物经化学结构改造和物理处理过程制得（称为半合成）。在新药创制中，首先是通过筛选，发现先导化合物（lead compound，具有一定生理活性、可作为结构改造的模型，从而获得预期药理作用的药物），然后合成一系列目标化合物，进而优选出最佳的有效化合物；其次是对被认为有开发前景的有效化合物进行深入的药效学、毒理学、药代动力学等药理学研究以及化学稳定性、药物剂型、生物利用度等药剂学研究。

2.改进生产工艺

生产工艺改进是针对已投产的药物，主要是指产量大、应用面广的品种，对这些类型的药物生产要研究开发出更先进的新技术路线和生产工艺，主要集中在产品收率、三废治理和经济效益方面。

3.合成方法的评价

合成一种药品常常可以有多种路线，即采用不同的原料，通过不同的工艺途径合成。那么如何确定最优合成路线？根据哪些原则对合成的路线进行评价和选择？这是在生产上必须解决的问题。一般要考虑原料的来源、成本、产物的产率、中间体的稳定性、分离的难易、设备条件、安全性及环境保护等因素。其中反应步数和反应总收率是评价合成方法优劣的最主要和最直接标准。生产上常用下列参数描述反应的进行程度。

①转化率　对某一组分来说，如A组分，反应物所消耗掉的物料量与投入反应的物料量之比称为该组分A的转化率，一般以百分比例来表示：

②收率　某主要产物实际收得的量与投入原料计算的理论产量之比值，也以百分比例表示：

或

收率一般要说明是按哪一种主要原料计算的。

③选择性　各种主、副产物中，主产物所占比例或百分率可用选择性表示，则有：

或　　收率=转化率×选择性　　（1-5）

④总收率　从原料到目标产物所需的反应步数之和称为反应总步数，而总收率是各步收率的连乘积。另外，反应的排列方式也直接影响产物的总收率，通常采用线性法和收敛法。线性法是由原料经连续的几步反应获得产物的方法，又称连续法。收敛法或汇聚法是指原料经两个或两个以上的反应平行进行，分别获得的产物再进行进一步反应的方法，又称为平行法。一般说来，在反应步数相同的情况下，收敛法的总收率高于线性法。例如，某化合物ABCDEF采用两条路线合成，每步收率都是90％，则总收率分别如下所述。

线性法：

总收率=（90％）5=59％

收敛法：

总收率=（90％）3=73％

4.安全生产和“三废”防治

在药物的生产中，可以通过不断改进生产工艺，尽量避免使用易燃易爆或具有较强毒性的原辅材料，如果必须使用有毒有害原料，一定要采取安全措施，如注意排气通风、配备必要的防护工具等。在生产过程中会产生大量的废水、废气和废渣即“三废”，并且具有数量少、成分复杂、变动性大、综合利用率低、间歇排放、化学耗氧量高等特点，如果不经处理直接排放，会造成严重的环境污染。因此，如何做好制药生产中的“三废”治理也是制药工艺中的重要部分。

三、本课程的学习内容和总目标

药物合成技术主要进行的是原料药生产，具有与其他化工生产不同的要求，包括精制、干燥、包装生产环境的要求。一种原料药的合成即是生产过程，或是工作过程，包括图1-1的几个方面。本课程的学习内容即是完成图1-1的工作任务，涉及的工作岗位主要有化学原料药和中间体生产的操作、调试、运行与设备维护、化工产品的质量监督与控制、GMP培训、生产管理、医药产品的研发与销售等岗位。

通过本课程的学习，能掌握各种有机单元反应的基本特点、各单元反应所需要的相关试剂及其应用，初步掌握各单元反应在有机产品合成中的应用，能判断和排除合成过程中常见的不正常情况，能初步对反应过程进行优化，掌握常用药物的合成方法和生产操作技术、产品检测方法等。