第三章 化学合成药物的工艺研究
第三章化学合成药物的工艺分析研究99

第三章化学合成药物的工艺研究第一节概述在药物合成工艺路线的设计和选择之后,接下来要进行工艺条件研究。
<1)一个药物的合成工艺路线通常可由若干个合成工序组成,每个合成工序包含若干个化学单元反应,每个单元反应又包括反应和后处理两部分,后处理是产物的分离、精制的物理处理过程,只有经过适当而有效的后处理才能得到符合质量标准的药物。
<2)对这些化学单元反应进行实验室水平的工艺<小试工艺)研究,目的在于优化和选择最佳的工艺条件;同时,为生产车间划分生产岗位做准备。
<3)药物的制备过程是各种化学单元反应与化工单元操作的有机组合和综合应用。
另:在合成工艺上多倾向于在同一反应器中,连续地加入原辅材料,以进行一个以上的化学单元反应,成为一个合成工序;即多个化学单元反应合并成一个合成工序的生产工艺,习称为“一勺烩”工艺。
本章讨论的具体内容:研究反应物分子到产物分子的反应过程,深入探讨药物化学合成工艺研究中的具体问题及其相关理论。
<1)在了解或阐明反应过程的内因<如反应物和反应试剂的性质)的基础上,探索并掌握影响反应的外因<即反应条件);只有对反应过程的内因和外因以及它们之间的相互关系深入了解后,才能正确地将两者统一起来,进一步获得最佳工艺条件。
药物化学合成工艺研究的过程也就是探索化学反应条件对反应物所起作用的规律性的过程。
<2)化学反应的内因,主要是指反应物和反应试剂分子中原子的结合状态、键的性质、立体结构、官能团的活性,各种原子和官能团之间的相互影响及物化性质等,是设计和选择药物合成工艺路线的理论依据。
<3)化学反应的外因,即反应条件,也就是各种化学反应的一些共同点:配料比、反应物的浓度与纯度、加料次序、反应时间、反应温度与压力、溶剂、催化剂、pH值、设备条件,以及反应终点控制、产物分离与精制、产物质量监控等等。
在各种化学反应中,反应条件变化很多,千差万别,但又相辅相成或相互制约。
制药工艺笔记

第一章绪论一、化学制药工艺研究内容:⑴化学制药工艺路线的设计和评价及选择方法⑵化学合成制药的工艺研究技术,反应条件与影响因素是药物工艺研究的主要任务⑶中试放大,生产工艺规程,安全生产技术。
⑷“三废”防治。
二、化学合成药物生产工艺的研究可分为实验室工艺研究和中试放大研究两个阶段。
中试放大实验是确定生产工艺最后一个环节。
所得数据可知道生产车间设计、施工安装、“三废”处理、中间体监制、制定各步骤质量要求和工艺操作。
三、新药研究与开发的主要内容:1.创制新颖的化学结构类型的新化学实体(突破性新药研究发展)。
2.模仿性新药创制。
3.已知药物的化学结构修饰以及单一对映体和异构体的研究和发展(延伸性研究发展)。
四、现代制药工业的基本特点:1.高度的科学性、技术性。
2.生产分工细致、质量要求严格。
3.生产技术复杂、品种多、剂型多。
4.生产的比例性、连续性。
5.高投入、高产出、高效益。
五、原料生产根据药物来源和生产技术的性质不同分为天然药物(包括中草药有效成分提取)、化学合成制药、微生物发酵制药及生化和现代生物制药几大类。
六、化学制药的发展1.第一代制剂为一般常规制剂。
生产以手工为主,质量以定性评价为主。
2.第二代制剂为一般缓释长效制剂。
定量与定性相结合的方法。
3.第三代为控释制剂。
制剂满足物理化学指标、生物学指标。
4.第四代为靶向制剂。
第二章药物制备工艺路线的设计和选择全合成:以结构简单的化工产品为起始原料,经一系列化学反应和物理处理过程制备的方法。
半合成:由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备的方法。
药物工艺路线:具有工业生产价值的合成途径,称为药物的工艺路线或技术路线。
药物生产工艺路线是药物生产技术的基础和依据。
它的技术先进性和经济合理性,是衡量生产技术高低的尺度。
一、理想的药物工艺路线:⑴化学合成途径简易,即原辅料转化为药物的路线要简短。
⑵需要的原辅材料少而易得,量足,价格低廉。
⑶中间体易纯化,质量可控,可连续操作。
化学制药工艺学复习参考资料

化学制药工艺学复习参考资料第一节、绪论1、化学制药工业的特点:①品种多,更新速度快;②生产工艺复杂,需用原辅料繁多,而产量一般不大;③产品质量要求严格;④大多采用间歇式生产方式;⑤原辅材料和中间体不少是易燃、易爆、有毒性的;⑥“三废”多(废渣、废气、废液),且成分复杂,严重危害环境。
2、名词(清洁技术):用化学原理和工程技术来减少或消除造成环境污染的有害原辅材料、催化剂、溶剂、副产物;设计并采用更有效、更安全、对环境无害的生产工艺和技术。
3、清洁技术的目标:分离和再利用本来要排放的污染物,实现“零排放”的循环利用策略。
4、清洁技术当前研究内容:①原料的绿色化;②化学反应绿色化;③催化剂或溶剂的绿色化;④研究新合成的方法和新工艺路线。
5、名词(化学制药工艺学):药物开发和生产过程中,设计和研究经济、安全、高效的化学合成工艺路线的一门科学;也是研究工艺原理和工业生产过程,制定生产工艺规程,实现化学制药生产过程最优化的一门科学。
6、化学合成药物的生产工艺研究分为:实验室工艺研究、中试放大研究、工业生产工艺研究。
第二节、药物合成工艺路线的设计和选择1、名词(全合成):化学合成药物一般以化学结构简单的化工产品为起始原料,经过一系列化学反应和物理处理过程制得,这种途径被称为全合成。
2、名词(半合成):具有一定结构的天然产物经化学结构改造和物理处理过程制得的。
3、IND:研究中新药。
4、(填空题):药物生产工艺路线是药物生产技术的基础和依据。
工艺路线的技术先进性和经济合理性,是衡量生产技术水平高低的尺度。
5、药物合成工艺路线设计,应从剖析药物的化学结构入手,然后根据其化学结构的特点采取相应的设计方法。
6、如何剖析药物的化学结构:①分清主要部分(主环)和次要部分(侧链),基本骨架与官能团;②研究分子中各部分的结合情况,找出易拆键的部位;③考虑骨架的组合方式,形成方法;④官能团的引入、转换和消除,官能团的保护与去保护等;⑤若为手型药物还需考虑手型中心的构建方法和整个工艺路线中的位置等问题。
化学制药工艺学——第3章模板

一、常用溶剂的性质和分类
1 极性表
溶剂
石油醚 乙醚 苯 二氯甲烷 乙酸乙酯 氯仿 丙酮 二甲基甲酰胺 甲醇 乙二醇 二甲亚砜 水
极性 沸点
0.01 30~60 2.9 35 3 80 3.4 41 4.30 77 4.4 61 5.4 57 6.4 153 6.6 65 6.9 197 7.2 189 10.2 100
46
1 重结晶的原理
47
2 溶剂的选择原则-1
理想的重结晶溶剂:对杂质有良好溶解度, 对待提纯药物有所期望的溶解性:高温易溶、 低温难溶,溶解度随温度变化曲线斜率大。 ①“相似相溶”:若溶质极性很大,就需用极 性很大的溶剂才能使它溶解;若溶质是非极性 的,则需用非极性溶剂。 ②对于含有易形成氢键的官能团(如OH, -NH2, -COOH, -CONH-等)的化合物来说,它们在水 、甲醇类溶剂中的溶解度大于在苯或乙烷等烃 类溶剂中的溶解度。
在第一步质子化反应中,强酸的质子化作 用在溶剂甲醇中受到甲醇分子的破坏而遭 削弱;而在氯仿或苯中,酸的“强度”将 集中作用在反应物上,因而质子化作用得 到加强,结果加快反应速率。 第二步解离反应为离子型反应,极性溶剂 可以促进离子反应,因此应选择氯仿为反 应溶剂。
40
例2 碘甲烷与三丙胺反应
45
三、重结晶溶剂的选择
药物微晶化可增加药物的表面积,加快药物的 溶解速度;对于水溶性差的药物,微晶化处理 很有意义。 产物溶剂化:重结晶产物可能含有不同量的溶 剂。最常见为水合物,例如阿莫西林三水合物 药物与有机溶剂形成溶剂化物,在水中的溶解 度和溶解速率与非溶剂化物不同,因而剂量和 疗效可能有所不同。 对于口服制剂,原料药的晶型与疗效和生物利 用度有关。例如棕榈氯霉素B型结晶与无定型 有效。
化学药物合成工艺改进的研究方法及案例分析

苏为科创新团队学术报告化学药物合成工艺改进的研究方法及案例分析一、化学药物工艺改进研究的背景二、化学药物工艺改进研究的方法及案例分析三、结语•(1)仿制药依然是中国药企的主导,工艺是核心以色列TEVA 的成功,在世界范围内兴起仿制热潮1986200120042010收购美国罗瑞恩74亿美元大手笔收购Ivax50亿美元德国大型仿制药生产企业Ratiopharm 公司收购美国列蒙以仿为主,仿中有创,仿创结合•(2)环保力度与绿色化学,红与白双管齐下经济发展不能以牺牲环境为代价“解铃还需系铃人”•(3)市场竞争加剧,中小企业求生存谋发展,工艺是否先进成了最后的救命稻草赢得市场赢得市场成本低成本低工艺先进工艺先进反之,则被市场所淘汰!!!在中小企业居多的中国尤为严峻•(4)知识产权日益被重视,规避专利是权宜之计,创造专利则是长久之计用于镇痛附加专利保护多晶形处方盐/水合物医学用途合成路线给药途径纯化剂量方案检验技术包装配合物变化中的中国专利法案. 1984年—遵照巴黎协定(15年期限,药品不能获得专利权). 1992年—TRIPS协议修订案(20年期限,允许获得药品专利权). 2001—为加入WTO做了修订. 更多的仿制药获得专利保护. 如果发生侵权,中国的生产厂商将会被海外企业追究责任• 1. 两个概念药物合成路线:针对新药,尽快地在实验室中得到该药物,以便进行随后的其他药学工作和药效毒理等相关的新药筛选研究,几乎不顾及制备成本和工业化生产中可能遇到问题。
针对已上市的药物和已申请临床研究的药物,其化学结构明确,疗效肯定,其工艺路线设计的关键是应用有机合成理论和技巧设计出合乎工业化生产要求的工艺路线。
药物合成工艺:药物合成工艺是将药物产品化的一种技术过程,是药物产业化的桥梁与瓶颈。
药物合成工艺的研究是医药产业化的一个关键因素,是现代医药行业的关键技术领域之一。
工艺改进是化学药物合成工艺研究最重要的内容。
化学合成药物工艺研究

化学合成药物工艺研究引言化学合成药物工艺研究是现代药物研发领域中的重要一环。
通过合成药物的工艺研究,可以确定药物的制备方法、反应条件、纯度及产量等关键参数,为药物的生产提供指导,并促进药物的优化及工业化生产。
本文将介绍化学合成药物工艺研究的方法、意义以及一些典型的研究案例。
方法化学合成药物工艺研究通常包括以下几个步骤:1.药物分子设计:首先需要设计合成目标药物的分子结构,并确定合成的关键中间体。
通过分子模拟等计算方法,可以预测分子的性质,并优化设计。
2.合成路线规划:根据目标药物的结构和合成中间体的性质,制定合成路线,并考虑合成的可行性和效率。
3.合成步骤优化:确定每个合成步骤的具体条件,包括反应时间、温度、溶剂等。
通过调整反应条件,优化合成步骤,提高产量和纯度。
4.中间体的合成和纯化:根据合成路线,逐步合成中间体,并进行纯化和结构表征。
纯化方法包括结晶、溶剂挥发、柱层析等。
5.药物的合成和纯化:最后通过合成中间体的连接和后续的化学变换,完成目标药物的合成。
合成后,需要进行纯化和结构表征。
6.比较研究和最优条件确定:通过比较不同合成工艺的结果,确定最佳的合成条件,包括产量、纯度、操作简便性等因素。
意义化学合成药物工艺研究的意义在于:1.优化合成工艺:通过工艺研究,可以寻找和优化合成路径中的瓶颈步骤,提高反应效率和产量。
合成工艺的优化能够减少合成过程中的废料产生,提高药物的制备效率。
2.提高纯度和质量:工艺研究还可以提高药物的纯度,并确保其化学结构的一致性。
高纯度的药物可以提高治疗效果,并减少不良反应的发生。
3.提高可持续性:优化合成工艺可以减少原料和能源的消耗,提高合成过程的可持续性。
通过减少废料产生和能源消耗,工艺研究可以减少化学废物对环境的影响。
4.加速药物研发:合成工艺研究可以加速新药的研发过程,缩短药物的上市时间。
通过工艺优化,可以提高合成速度,并减少研发阶段的反复尝试。
典型案例以下是一些典型的化学合成药物工艺研究案例:1. 阿司匹林的合成阿司匹林是常见的非处方药,用于缓解疼痛、退烧和消炎。
合成药物工艺研究

2)溶剂
化学反应的介质、溶剂化作用
3)催化
酸碱催化、金属催化、相转移催化、
酶催化等,加速化学反应、缩短生产周
期、提高产品的纯度和收率。
2019/11/22
14
4)能量供给 化学反应需要热、光、搅拌等能量的传输和转换等。
5)反应时间及其监控 适时地控制反应终点。可使获得的生成物纯度高、
收率高。 6)后处理
解:
d[RCH dt
2Z
]
k[RCH
2Z
][OH
]
2019/11/22
17
H
OH- + H C
H
慢
Br
HH
δ-
HO
C
H
Br δ-
快
HH
过渡态
HO C
+ Br-
H
二级反应(SN2)
亲核试剂从离去基团的背面向它连接的碳原子进攻,先与碳原
子形成弱的键;与此同时,离去基团与碳原子的键有所减弱,两者
与碳原子呈直线状,碳原子上另外三个键逐渐由伞形转变为平面,
30
5)为防止连续反应(副反应)的发生,有些反应 当配料比宜小于理论量,使反应进行到一定程 度,停下来。如乙苯是在三氯化铝催化下,将 乙烯通入苯中制得。所得乙苯由于引入乙基的 供电性能,使苯环更为活泼,极易继续引入第 二个乙基。
H2C CH2 , AlCl3
C2H5
H2C CH2 , AlCl3
(C2H5)2
dx dt =k1[CA-x][CB-x]-k2x2
正反应速度随着时间逐渐减小,逆反应速度逐渐增大,直到
两个反应速度相等。
利用影响化学平衡移动的因素,使得化学反应向有利于生产
化学制药工艺学

单元反应的分类-3
• 根据反应机理分类: • 单分子反应(一级反应):只有一个分子参与反应。公式:-
dc/dt=kc如:热分解反应、异构化反应和分子重排反应 • 双分子反应(二级反应):两分子碰撞时相互作用发生的反应。
公式:-dc/dt=kCACB如:加成反应、取代反应和消除反应 • 零级反应:反应速度与反应物浓度无关,而仅受其它因素影响的
• 中试放大是确定生产工艺的重要环节; • 工业化考察实验室工作报告、优化; • 生产车间的设计、施工安装, • “三废处理” • 中间体质量控制; • 制定产品质量要求和工艺操作规程;
4、制定产品的生产工艺规程
• 在车间试生产若干批号,稳定后; • 制定出该产品的 生产工艺规程。
三、合成药物的生产特点
写出——调查报告, 并进行信息搜集工作,
创造性的设计 及选择出工艺路线。
2、实验室工艺研究
考察
单元反应;
操作方法;
工艺技术条件;
设备要求;
劳动保护;
安全生产及“三废”防治;
分析 数据的分析、优化和整理,
完成各项工作指标;
总结 最后形成——实验室工作报告。
单元反应的分类-1
• 基元反应:反应物分子在碰撞中一步直接转化为生成物分子的反 应。
二、化学制药工艺学研究的内容
1、制定出药物及其工艺路线(包括仿制药物和创新 药物) 研究方案;
2、开展实验室工艺研究; 3、中试放大确定生产工艺的工业化生产线; 4、制定出该产品的生产工艺规程。
内容
研究方案
实验室研究
中试放大
生产工艺规 程
1、制定出药物及其工艺路线研究方案
依据—— 遴选药物周密的调查研究
CPT 的相关学科
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
第三章化学合成药物的工艺研究第一节概述在药物合成工艺路线的设计和选择之后,接下来要进行工艺条件研究。
(1)一个药物的合成工艺路线通常可由若干个合成工序组成,每个合成工序包含若干个化学单元反应,每个单元反应又包括反应和后处理两部分,后处理是产物的分离、精制的物理处理过程,只有经过适当而有效的后处理才能得到符合质量标准的药物。
(2)对这些化学单元反应进行实验室水平的工艺(小试工艺)研究,目的在于优化和选择最佳的工艺条件;同时,为生产车间划分生产岗位做准备。
(3)药物的制备过程是各种化学单元反应与化工单元操作的有机组合和综合应用。
另:在合成工艺上多倾向于在同一反应器中,连续地加入原辅材料,以进行一个以上的化学单元反应,成为一个合成工序;即多个化学单元反应合并成一个合成工序的生产工艺,习称为“一勺烩”工艺。
本章讨论的具体内容:研究反应物分子到产物分子的反应过程,深入探讨药物化学合成工艺研究中的具体问题及其相关理论。
(1)在了解或阐明反应过程的内因(如反应物和反应试剂的性质)的基础上,探索并掌握影响反应的外因(即反应条件);只有对反应过程的内因和外因以及它们之间的相互关系深入了解后,才能正确地将两者统一起来,进一步获得最佳工艺条件。
药物化学合成工艺研究的过程也就是探索化学反应条件对反应物所起作用的规律性的过程。
(2)化学反应的内因,主要是指反应物和反应试剂分子中原子的结合状态、键的性质、立体结构、官能团的活性,各种原子和官能团之间的相互影响及物化性质等,是设计和选择药物合成工艺路线的理论依据。
(3)化学反应的外因,即反应条件,也就是各种化学反应的一些共同点:配料比、反应物的浓度与纯度、加料次序、反应时间、反应温度与压力、溶剂、催化剂、pH值、设备条件,以及反应终点控制、产物分离与精制、产物质量监控等等。
在各种化学反应中,反应条件变化很多,千差万别,但又相辅相成或相互制约。
有机反应大多比较缓慢,且副反应很多,因此,反应速率和生成物的分离、纯化等常常成为化学合成药物工艺研究中的难题。
反应条件和影响因素(7个方面):(1)配料比:参与反应的各物料之间物质量的比例称为配料比(也称投料比)。
通常物料量以摩尔为单位,则称为物料的摩尔比。
(2)溶剂:溶剂主要作为化学反应的介质,反应溶剂性质和用量直接影响反应物的浓度、溶剂化作用、加料次序、反应温度和反应压力等。
(3)温度和压力:化学反应需要光和热的传输和转换,在化学合成药物工艺研究中要注意考察反应温度和压力的变化,选择合适的搅拌器和搅拌速度。
(4)催化剂:现代化学工业中,80%以上的反应涉及催化过程。
化学合成药物的工艺路线中也常见催化反应,如酸碱催化,金属催化,相转移催化,生物酶催化等,来加速化学反应、缩短生产周期、提高产品的纯度和收率。
(5)反应时间及其监控:反应物在一定条件下通过化学反应转变成产物,与化学反应时间有关。
有效地控制反应终点,力图以高收率获得高纯度的产物。
(6)后处理:由于药物合成反应常伴随着副反应,因此反应完成后,需要从副产物和未反应的原辅材料及溶剂中分离出主产物;分离方法基本上与实验室所用的方法类似,如蒸馏、过滤、萃取、干燥等技术等。
(7)产品的纯化和检验:为了保证产品质量,所有中间体都必须有一定的质量标准,最终产品必须符合国家规定的药品标准。
化学原料药生产的最后工序(精制,干燥和包装)必须在符合《药品生产质量管理规范》(GMP)规定的条件下进行。
另:还应当提到的是环境保护和三废防治。
在进行合成药物工艺研究时,必须同时具备消除或治理污染的相应技术措施(参看第六章)。
另:在化学合成药物工艺研究中,还要注意化学反应各种条件之间的相互影响。
通常采用数理统计学中的正交设计和均匀设计法来安排实验和处理实验数据;目的在于用最少实验次数,得出最佳的合成药物工艺条件,进而进行中试放大。
第二节反应物的浓度与配料比(1)基元反应:凡反应物分子在碰撞中一步转化为生成物分子的反应称为基元反应。
基元反应是机理最简单的反应,其反应速率符合质量作用定律。
对于任何基元反应来说,反应速率总是与其反应物浓度的乘积成正比。
例:伯卤代烷的碱性水解:d [RCH 2X]= k [RCH 2X][OH -] (3-1)d t _此反应是按双分子亲核取代历程(S N 2)进行的,在化学动力学上为二级反应。
+ OH - R CH H X R C H X HO H HO C H H R + X -δ -δ -在反应过程中,碳氧键(C-O )的形成和碳卤键(C-X )的裂解同时进行,化学反应速率与伯卤代烷和OH -的浓度有关,这个反应实际上是一步完成的。
(2)非基元反应:凡反应物分子要经过若干步,即若干个基元反应才能转化为生成物的反应,称为非基元反应。
例:叔卤代烷的碱性水解速度仅依赖于叔卤代烷的浓度,而与碱的浓度无关:_ d t = k [R 3CX] (3-2)d [R 3CX]由此可见,叔卤代烷的水解反应历程与伯卤代烷并不相同,它属于一级反应。
这个反应实际上是分两步完成的,反应的第一步(慢的一步)是叔卤代烷的离解过程:R 3C + + X -δ-R 3C X R 3CX δ +反应的第二步是由碳正离子与试剂作用,生成水解产物。
整个反应速率取决于叔卤代烷的离解进程。
因此,反应速率仅与叔卤代烷的浓度成正比,与碱的浓度和性质无关。
这个离解过程属于单分子历程(S N 1)。
R 3C + + H 2R 3C OH + H +R 3C OH R 3C + + OH R 3C + + X -R 3CX由于伯卤代烷和叔卤代烷的碱水解反应机理不同,欲加速伯卤代烷水解可增加碱(OH -)的浓度;而加速叔卤代烷水解则需要增加叔卤代烷的浓度。
一、化学反应过程(1)化学反应分类:化学反应按照其过程可分为简单反应和复杂反应两大类。
(2)简单反应:由一个基元反应组成的化学反应称为简单反应;(3)复杂反应:两个和两个以上基元反应构成的化学反应则称为复杂反应。
有机化学中简单反应在是极为少见的,多数都是复杂反应,包括可逆反应、平行反应和连续反应等。
无论是简单反应还是复杂反应,一般都可以应用质量作用定律来计算浓度和反应速率的关系。
即温度不变时,反应速率与直接参与反应的物质的瞬间浓度的乘积成正比,并且每种反应浓度的指数等于反应式中各反应物的系数。
例如,aA + bB + ......gG + hH + ......按质量作用定律,其瞬间反应速率为:or _ d t = k C A a C B b ....... (3-3)d C B d C A = k C A a C B b .......d t _各浓度项的指数称为级数;所有浓度项的指数的总和称为反应级数。
1. 单分子反应在反应过程中,若只有一分子参与反应,则称为单分子反应。
多数的一级反应为单分子反应。
反应速率与反应物浓度成正比。
d C = k C (3-4)d t _属于这一类反应的有:热分解反应(如烷烃的裂解),异构化反应(如顺反异构化),分子内重排(如Beckman 重排、联苯胺重排等)以及羰基化合物酮型和烯醇型之间的互变异构等。
2. 双分子反应当相同或不同的两分子碰撞时相互作用而发生的反应称双分子反应,即为二级反应,反应速率与反应物浓度的乘积成正比。
_ d t = k C A C B (3-5)d C在溶液中进行的大多数有机化学反应属于这种类型。
如加成反应(羰基的加成、烯烃的加成等),取代反应(饱和碳原子上的取代、芳核上的取代、羰基 位的取代等)和消除反应等。
3. 零级反应若反应速率与反应物浓度无关,仅受其它因素影响的反应为零级反应,其反应速率为常数。
d C = k (3-6)d t _如某些光化学反应,表面催化反应,电解反应等。
它们的反应速率常数与反应物浓度无关,而分别与光的强度、催化剂表面状态及通过的电量有关。
这是一类特殊的反应。
4. 可逆反应可逆反应是常见的一种复杂反应,两个方向相反的反应同时进行。
对于正方向的反应和反方向的反应,质量作用定律都适用。
例如乙酸和乙醇发生的酯化反应: 2k CH 3COOC 2H 5 + H 2O CH 3COOH + C 2H 5OH若乙酸和乙醇的最初浓度各为C A 及C B ,经过t 时间后,生成物乙酸乙酯及水的浓度为x ,则该瞬间乙酸的浓度为(C A -x ),乙醇的浓度为(C B -x )。
按照质量作用定律,在该瞬间:正反应速率 = k 1 [C A -x ] [C B -x ]逆反应速率 = k 2 x 2两速度之差,便是总的反应速率。
d x = k 1 [C A - x ] [C B - x ] - k 2 x 2 (3-7)d t可逆反应的特点是正反应速率随时间逐渐减小,逆反应速率随时间逐渐增大,直到两个反应速率相等,反应物和生成物浓度不再随时间而发生变化。
对这类反应,可以用移动平衡的办法(除去生成物或加入大量的某一反应物)来破坏平衡,以利于正反应的进行,即设法改变某一物料的浓度来控制反应速率。
例如酯化反应,可采用边反应边蒸馏的办法,使酯化生成的水,与乙醇和乙酸乙酯形成三元恒沸液(9.0%H 2O ,8.4%C 2H 5OH ,82.6%CH 3COOC 2H 5)蒸出,从而移动化学平衡,提高反应收率。
利用影响化学平衡移动的因素,可以使正逆反应趋势相差不大的可逆平衡向着有利的方向移动。
对正逆反应趋势相差很大的可逆平衡,也可以利用化学平衡的原理,使可逆反应中处于次要地位的反应上升为主要地位。
如用氢氧化钠与乙醇反应来制备乙醇钠,乍看起来是不可能的,但是,既然乙醇钠的水解反应存在着可逆平衡,就有利用价值。
C 2H 5ONa + H 2O C 2H 5OH + NaOH尽管在上述平衡混合物中,主要是氢氧化钠和乙醇,乙醇钠的量极少;也就是说,在这个可逆反应中,乙醇钠水解趋势远远大于乙醇和氢氧化钠生成乙醇钠的趋势,但若按照化学平衡移动原理,设法将水除去,就可使平衡向左移动,使平衡混合物中乙醇钠的含量增加到一定程度。
生产上就是利用苯与水生成共沸混合物不断将水带出,来制备乙醇钠的。
5. 平行反应平行反应,又称竞争性反应,也是一种复杂反应,即反应物同时进行几种不同的化学反应。
在生产上将所需要的反应称为主反应,其余称为副反应。
这类反应在有机反应中经常遇到,如以氯苯的硝化为例:(65%)(35%)Cl O 2N Cl NO 2Cl若反应物氯苯的初浓度为a ,硝酸的初浓度为b ,反应t 时,生成邻位和对位硝基氯苯的浓度分别为x 、y ,其速度分别为d x /d t ,d y /d t ,则d t= k 1 (a - x - y ) (b - x - y ) (3-8) d x d y = k 2 (a - x - y ) (b - x - y ) (3-9) d t反应的总速度为两式之和。