药品生产技术《催化剂的选择》.pdf

?原料药合成工艺条件选择技术?单元教材

——催化剂的选择

1催化剂的作用

在药物合成中估计有80%-85%的化学反响虽然能进行,但反

响速度慢，时间长，收率低，无法在工业生产中应用，一旦在这

些反响中应用催化剂就可使反响加速，反响时间和周期缩短，反

响收率提高。催化剂的研究和应用已经成为化学合成领域里的一

个重要前沿。有催化剂参与的反响称为催化反响。催化剂使用反

响速度加快时，称为正催化作用；使反响速度减慢时，称为负催

化作用。负催化主要在药物贮存或运输时应用，防止药物分解和

变质失效。催化剂具有特殊的选择性；主要表现有两个方面：一

是不同类型的化学反响，各有其适宜的催化剂。二是对于同样的

反响物系统，应用不同的催化剂，可以获得不同的产物。

2常用的药物合成催化剂

化学药物的制备中常见的催化剂有固体催化剂和酸碱催化剂

等。固体催化剂具有机械强度高、热稳定性好、易与产物别离和

容易回收的优点，在制药工业中广泛应用。

Ⅰ常用的固体催化剂有骨架镍、5%钯碳催化剂和3%铂碳

催化剂等。

固体催化剂性能的发挥与用量有很大关系。表1列举一些

常用加氢催化剂的用量范围。

表1加氢催化剂及其用量

催化剂用量/%

载在载体上的5%钯、铂、铑10

氧化铝1～2

骨架镍10～2021～2

二氧化钌

影响催化剂活性的因素较多，主要有如下几点：

a温度温度对催化剂活性影响很大，温度太低时，催化剂

的活性小，反响速度很慢，随着温度升高，反响速度逐渐增大，

但到达最大速度后，又开始降低。所以，绝大多数催化剂都有活

性温度范围；温度过高，易使催化剂烧结而破坏活性；最适宜的

温度要通过实验确定。

b助催化剂〔或促进剂〕在制备催化剂时，往往参加少量

物质〔一般少于催化剂用量的10%〕，这种物质对反响的活性很

小，但却能显著提高催化剂的活性、稳定性或选择性。

c载体〔担体〕在大多数情况下，常常把催化剂负载于某种

惰性物质上，这种惰性物质称为载体。常用的载体有石棉、活性

炭、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，既可提

高其活性，又可节约其用量；同时还可增加催化剂的机械强度，

防止其活性组分在高温下发生烧结现象，影响其使用寿命。

d催化毒和抑制剂在催化剂中参加一些物质可使其活性大

大降低或活性完全丧失，这种物质叫催化毒。使催化剂活性在某

一方面受到抑制的物质叫抑制剂。

毒化现象，有的是由于反响物中含有杂质如硫、磷、砷、硫

化氢、砷化氢〔AH〕、磷化氢〔PH〕及一些含氧化合物如一

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氧化碳、二氧化碳、水等所造成的；有的是由于反响中的生成物

或分解物所造成的。毒化现象有时表现为催化剂局部活性的消失；

而呈现选择性催化作用。

Ⅱ酸碱催化催化反响一般指反响物与氢离子或氢氧根离子

结合生成活泼的中间体络合物，该中间体络合物又易于另一反响

物作用生成产物，同时释放出氢离子或氢氧根离子。

人们可根据不同的化学反响来选择不同的酸碱催化剂。常用

的酸性催化剂有无机酸、弱碱强酸盐〔氯化胺、盐酸吡啶等〕；

有机酸〔对甲苯磺酸、草酸〕，路易斯酸〔氯化锌、三氯化铝、

三氟化硼、四氯化锡和四氯化钛等〕；路易斯酸类催化剂通常是

在无水条件下使用。常用的碱性催化剂有金属氢氧化物，有机碱

类〔吡啶、三乙胺、N，N-二甲基苯胺〕，强碱弱酸盐类〔碳酸

钠、醋酸钠等〕；醇钠或钾盐类〔甲醇钠、乙醇钠、叔丁醇钠等〕。

硫酸也是常用的酸性催化剂，但浓硫酸有脱水和氧化副反响

发生。对甲苯磺酸性能温和，副反响少，在工业生产中广泛应用。

Ⅲ在非均相反响中，一种试剂能使水相中的反响物转入有

机相，从而改变了离子的溶剂化程度，增大离子反响活性，加快

反响速度，简化