【文章內(nèi)容簡介】 多倍，這就有望徹底解決紫杉醇來源稀有的難題。 ?從自然資源中提取藥物，造福患者，本是件治病救人的好事，但如何在藥物開發(fā)和保護自然資源之間尋求平衡，這是我們今天必須面對的現(xiàn)實問題。 ?完全從生物中提取是遠遠不夠的，而且破壞生態(tài)環(huán)境，這要求我們必須經(jīng)過另外的一條道路。 ？ 什么道路呢 現(xiàn)今可以選擇的道路： ? ?、葉等可再生材料，提取初級原料，再人工半合成生產(chǎn)紫杉醇 ? 生物合成 ? 1 植物組織培養(yǎng) ?植物組織培養(yǎng)利用植物細胞全能性，可利用紅豆杉植株嫩莖、針葉、樹皮、形成層、假種皮、胚等作為外植體進行培養(yǎng) ，從而形成大量的提取原料。目前國內(nèi)外有很多報道，取得了顯著成果。 A 紅豆杉組培苗的生產(chǎn) ?選取紅豆杉優(yōu)良品種、優(yōu)質(zhì)器官（紫杉醇含量）作為外植體，接種于培養(yǎng)基中經(jīng)過愈傷組織形成、生根、幼苗芽從形成等步驟，在實驗室可獲得大量的組培苗，經(jīng)過基質(zhì)移栽、練苗、檢查疫后成為生產(chǎn)用苗，其數(shù)量是相當(dāng)巨大的。 B 紅豆杉細胞培養(yǎng) ?利用組織培養(yǎng)技術(shù)對紅豆杉細胞培養(yǎng)，直接分離得到紫杉醇，這是一條很有發(fā)展?jié)摿Φ墨@取紫杉醇的途徑，現(xiàn)已有 9種紅豆杉植物建立了細胞懸浮培養(yǎng)系統(tǒng)，培養(yǎng)技術(shù)的研究取得了很大進展。 ?細胞懸浮培養(yǎng)，培養(yǎng)基大多使用 B5培養(yǎng)基，碳源大多為蔗糖，果糖對紫杉醇含量的提高有一定的作用，而半乳糖對細胞生長作用顯著，高濃度蔗糖（ 40g/L）能提高培養(yǎng)細胞紫杉醇的含量有利于細胞生長 。 2 微生物生產(chǎn) ? Stierle等從短葉紅豆杉韌皮部分離到一種寄生真菌（ Taxomyces andreanae）可以在特定的培養(yǎng)基中產(chǎn)生紫杉醇及其相關(guān)化合物，但由于目前產(chǎn)量極低，還未能在生產(chǎn)中得到應(yīng)用。通過改變培養(yǎng)條件和應(yīng)用重組 DNA技術(shù)，可望提高紫杉醇的產(chǎn)量。 ?由于根是除樹皮外紫杉醇含量較高的器官，人們利用發(fā)根農(nóng)桿菌（ Agrobacterium rhizogenes）侵染紅豆杉植物外植體誘導(dǎo)生根，通過此培養(yǎng)系統(tǒng)進行紫杉醇生產(chǎn)的嘗試，因為這一培養(yǎng)系統(tǒng)無需外援激素、發(fā)根生產(chǎn)迅速、遺傳性狀穩(wěn)定而受到重視 。 ?積極尋找能合成紫杉醇或其類似的微生物，從微生物的合成途徑中定位關(guān)鍵酶和克隆相關(guān)基因，將比對植物的研究有更大的意義。 3 使用生物工程法來合成 ?利用生物工程的方法大規(guī)模生產(chǎn)紫杉醇是使用生物工程手段，培育、篩選出可大量產(chǎn)生紫杉醇的菌株，通過對它們不斷地擴充培養(yǎng)，實現(xiàn)在培養(yǎng)基里“無限制地”生產(chǎn)紫杉醇，而無須再去砍伐自然界已所剩無幾的紅豆杉樹。 實例 ?目前已從一棵百年紅豆杉的樹皮中分離、篩選出一株紫杉醇產(chǎn)生量十分可觀的菌種，命名為 HQD33，然后利用化學(xué)、物理等多種方法多次誘變、優(yōu)化其基因結(jié)構(gòu)，再利用生物工程的手段進行處理，最終培育構(gòu)建出在每升培養(yǎng)液中可產(chǎn)出 杉醇的高產(chǎn)菌株。 人工半合成 ?為了保護紫杉樹珍貴的資源，避免大量采集紫杉樹樹皮造成資源破壞，應(yīng)將目標瞄向了利用可再生資源進行紫杉醇的生產(chǎn)。百時美施貴寶公司在充分保證泰素產(chǎn)品質(zhì)量的前提下， 1994年，他們成功地利用紫杉樹的細枝、葉等可再生材料，提取初級原料，再人工半合成生產(chǎn)紫杉醇。其半合成生產(chǎn)方法獲得了美國 FDA的批準。從此，太平洋紫杉樹不再被破壞性采集，泰素的持續(xù)生產(chǎn)供應(yīng)也得到了保障。 有機合成 ? 紫杉醇分子結(jié)構(gòu)復(fù)雜 ,具有特殊的三環(huán) [6+8+6]碳架和橋頭雙鍵以及眾多的含氧取代基。其全合成引起國內(nèi)外許多有機化學(xué)家的興趣。先后共有 30多個研究組參與研究 ,實屬罕見。經(jīng) 20多年的努力 ,于 1994年才由美國的 。 ? 后來 ,(1996年 )、 (1997年 )、(1998年 )和 (1998年 )4個研究組也完成這一工作。 6條合成路線雖然各異 ,但都具有優(yōu)異的合成戰(zhàn)略 ,把天然有機合成化學(xué)提高到一個新水平。 O T B SOO B zO P M POT B SO B n981 01 11 5123O T B SO B zO P M POHO O HOO A cHO B zO HA c OH O1 23 4 567891 01 11 21 31 61 71 81 92 01 41 5O O HOO A cHO B zO HA c OOP hOB z H NO HB CA有機合成的步驟 二 紫杉醇生產(chǎn)工藝 ? 工藝流程分三個階段： ① 合成紫杉醇的側(cè)鏈（或前體物） ② 選擇性保護母環(huán)巴卡亭 III或 10DAB、使側(cè)鏈與母環(huán)發(fā)生酯化反應(yīng)去除保護基 ③ 得到紫杉醇 ? 1 概述 ? 解熱鎮(zhèn)痛藥是臨床上常用的一類藥物，有的已人工合成100多年，至今仍被廣泛使用 (如阿司匹林 )。此類藥物種類繁多，有水楊酸類、酚類和乙酰苯胺類等。它們能使體溫降至正常水平，并可解除某些軀體疼痛。 ? 其解熱原理是作用于下丘腦的體溫調(diào)節(jié)中樞，通過皮膚血管擴張，散放出汗，而使升高的體溫恢復(fù)正常。 ? 撲熱息痛 (對乙酰氨基酚， Paracetamol， Acetaminophen)屬于乙酰苯胺類解熱鎮(zhèn)痛藥。 ? 撲熱息痛于本世紀 40年代開始在臨床上廣泛使用，現(xiàn)已收入各國藥典。尤其是自 60年代，發(fā)現(xiàn)非那西丁 (Phenacetin)對腎小球及視網(wǎng)膜有嚴重毒副作用以來，逐漸形成了以撲熱息痛代替非那西丁的局面。 ? 截止到 2022年，我國的撲熱息痛中間體－對氨基苯酚的產(chǎn)量已達到 3萬噸以上 撲熱息痛，化學(xué)名為對乙酰氨基苯酚，結(jié)構(gòu)式為 ? 本品為白色、類白色結(jié)晶或結(jié)晶性粉末。無臭，味微苦。在熱水或乙醇中易溶，在丙酮中溶解，在水中微溶。熔點為 168~172℃ 。 ? 撲熱息痛系乙酰苯胺或非那西丁在體內(nèi)的代謝產(chǎn)物。它的解熱鎮(zhèn)痛作用與非那西丁相仿，其解熱效果與阿司匹林相似，但消炎效果較阿司匹林差?？诜笪蛰^迅速，在血液中的濃度能較快地達到蜂值 (約 ~1h)。在體內(nèi)代謝產(chǎn)物主要為葡萄糖醛酸鹽及少量硫酸鹽，自尿中排出。 ? 撲熱息痛對胃無刺激作用，故胃病患者宜用；無阿司匹林的過敏反應(yīng)，嬰兒、兒童及婦女用于退燒、鎮(zhèn)痛較為安全。至目前為止，未見有明顯的危害和致病性的報道?？捎糜谥委煱l(fā)熱、頭痛、關(guān)節(jié)痛、肌肉痛和神經(jīng)痛等。 2 撲熱息痛的合成路線 ?由反合成分析知，合成對氨基苯酚是合成撲熱息痛的關(guān)鍵，本節(jié)將著重介紹對氨基苯酚的幾種合成路線 以對硝基苯酚鈉為原料的合成路線 ?對硝基苯酚鈉也是染料和農(nóng)藥中間體，其合成方法較成熟，產(chǎn)量很大，成本低廉?？捎陕缺浇?jīng)硝化和水解等反應(yīng)制得。對硝基苯酚鈉經(jīng)酸化、還原和?；芍频脫錈嵯⑼? ?此路線反應(yīng)經(jīng)典，適合大生產(chǎn)，但原料供應(yīng)常常受染料和農(nóng)藥生產(chǎn)的制約，有時很緊張；制備對硝基苯酚鈉的中間體對硝基氯苯毒性又很大，且用鐵屑 /鹽酸還原后，產(chǎn)生的鐵泥在“三廢”防治和處理上也存在困難。 ?此法是目前我國撲熱息痛生產(chǎn)采用的方法 以苯酚為原料的合成路線 ? 1) 苯酚亞硝化法 ?苯酚在 0~5℃ 下與亞硝酸鈉和硫酸反應(yīng)，生成對亞硝基苯酚，再經(jīng)還原可得對氨基苯酚。此法較成熟；收率為 80~85%，但使用硫化鈉作還原劑，成本嫌高 (2) 苯酚硝化法 ?由苯酚硝化可得對硝基苯酚，反應(yīng)時需冷卻(0~5℃ )，且有二氧化氮氣體產(chǎn)生。因此，設(shè)備要求較高 (3) 苯酚偶合法 ?本法原料易得，收率可達 95~98%。但氫解反應(yīng)需用昂貴的鈀 /炭作催化劑，從成本考慮，這條路線并不理想 以硝基苯為原料的路線 ?硝基苯價廉易得，它可由鋁屑還原或電解還原或催化加氫等方法直接還原成中間體對氨基苯酚。工藝流程較短，值得探討。早在1979年， Harting Chemicals公司就建成了電解還原法生產(chǎn)對氨基苯酚的生產(chǎn)裝置。 ?這類反應(yīng)經(jīng)苯基羥胺 (苯胲 )中間體，由Bamberger重排 (1894)完成 (1) 鋁屑還原法 ?苯胲是中間產(chǎn)物，不分離。此路線流程短，所得對氨基苯酚質(zhì)量較好，副產(chǎn)物氫氧化鋁可通過加熱過濾回收 (2) 電解還原法 ?此法也是經(jīng)苯胲一步合成對氨基苯酚。一般采用硫酸為陽極溶劑，銅作陰極，鉛作陽極，反應(yīng)溫度為80~90℃ 。其優(yōu)點是可對還原過程進行控制，收率較高，副產(chǎn)物少。 ?除日本某些公司采用外，本法在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用不多，一般僅限于實驗室合成或中型規(guī)模生產(chǎn)。原因是電解設(shè)備要求高，須用密閉電解槽防止有毒的硝基苯蒸氣溢出，且電極腐蝕較多等。但在電力資源充足，成本可進一步降低的情況下，用該法是可行的 (3) 催化加氫法 ? 此法同樣是經(jīng)苯胲一步合成對氨基苯酚。 ? 但苯胲能繼續(xù)還原為苯胺，這是本法最主要的副反應(yīng)，其副產(chǎn)物生成量約為 10~15%。鐵、鎳和鈷等金屬有利于苯胲轉(zhuǎn)化成苯胺，而鋁、硼和硅等元素及其鹵化物可使硝基苯加速轉(zhuǎn)化成對氨基苯酚，并使苯胺的生成量降至最少。苯胺等副產(chǎn)物可加少量氯仿或氯乙烷處理除去。 ? 本法一般采用活性炭負載的貴金屬作催化劑，如鉑、鈀或銠等，反應(yīng)可在常壓或低壓下進行。此外，還可以用鉑 /釕復(fù)合催化劑，它可部分抑制副反應(yīng)。蘇聯(lián)專利報道了以硫化物 (如 PtS2/C)為催化劑的方法。 Kopper公司則采用 MoS3/C作催化劑，其優(yōu)點是價格便宜，不易中毒，可多次循環(huán)使用而不喪失活性，等等。 ? 實際上，如能解決反應(yīng)的選擇性問題、分離問題和催化劑的壽命與套用問題，硝基苯一步催化加氫法在氫源充足的地域是最好的合成對氨基苯酚的方法。 撲熱息痛的合成路線總結(jié) 3 對氨基苯酚的生產(chǎn)工藝 ? 對硝基苯酚的制備 ? (1) 工藝原理 ?對硝基苯酚鈉用酸中和，即析出對硝基苯酚，它易溶于熱水中。因此向?qū)ο趸椒逾c中加入強酸，中和到 pH4以后，放置冷卻，可使對硝基苯酚結(jié)晶析出 (2) 工藝過程 ?配料比：對硝基苯酚鈉 (65%):工業(yè)鹽酸 :水=1::(質(zhì)量 )。 ?操作方法：在酸化釜中加入水及部分鹽酸，開動攪拌后將對硝基苯酚鈉加入，攪拌下加熱到 48~50℃ ，滴加鹽酸，調(diào) pH2~3后，升溫至 75℃ ，復(fù)調(diào) pH2~3，保溫 25℃ 。放料，過濾，得對硝基苯酚濕品。 ?冷卻速度宜低，以防結(jié)晶掛壁。 對氨基苯酚的制備 ? (1) 工藝原理 ?用鐵屑將對硝基苯酚還原為對氨基苯酚 (2) 工藝過程 ? 配科比：對硝基苯酚 (濕品 ):工業(yè)鹽酸 :鐵粉 (60~80目 ):上批母液 :亞硫酸氫鈉 :活性炭 =1:::::(質(zhì)量 )。 ? 操作方法：向反應(yīng)釜中投入約一半量的母液，開動攪拌加熱升溫到 80℃ ，加入約 1/4~1/3量的鐵粉及鹽酸全量，繼續(xù)升溫至 95℃ ，分批投入對硝基苯酚和鐵粉，通過滲圈實驗(方法：用試棒沾取反應(yīng)液滴在潔凈濾紙上，觀察尚未反應(yīng)的對硝基苯酚的黃色滲圈，可以據(jù)此判斷反應(yīng)終點 )觀察反應(yīng)終點。 ? 達到終點后，用母液或水使體積增加 1倍，然后用碳酸鈉調(diào)~，加活性炭，攪拌脫色 10min，靜置 過濾，濾液中加亞硫酸氫鈉，冷卻至 40℃ 后，轉(zhuǎn)入結(jié)晶釜中，溫度降至 30℃ 時離心分離，得對氨基苯酚粗品。 ? 上述粗品再用熱水溶解，加入活性炭脫色。冷卻結(jié)晶，抽濾得精品。再用氣流干燥得成品對氨基苯酚 4 撲熱息痛的生產(chǎn)工藝 ? (1) 工藝原理 ?對氨基苯酚與醋酸或醋酐加熱脫水，生成撲熱息痛?？赡娣磻?yīng)，采用蒸餾除水的方法可以使反應(yīng)趨于完全，提高收率。 ?由于該反應(yīng)在較高溫度下 (148℃ )進行，未酰化的對氨基苯酚有可能與空氣中的氧氣作用，生成亞胺醌及其聚合物等，致使產(chǎn)品變成深褐色或黑色，故通常需加入少量抗氧劑 (如亞硫酸氫鈉等 )。此外，對氨基苯酚也能縮合，生成深灰色的 4,4’二羥基二苯胺 主要的副反應(yīng) ? 生產(chǎn)上一般采用稀醋酸 (35~40%)與醋酐混合使用，即套用回收的稀醋酸，蒸餾脫水，再加入冰醋酸回流去水，最后加醋酐減壓蒸出稀醋酸。通過測定對氨基苯酚的剩余量和反應(yīng)液的酸度來控制反應(yīng)終點。 ? 另外，?；瘯r，采用適量的分餾裝置嚴格控制蒸餾速度和脫水量，是反應(yīng)的關(guān)鍵。也可利用三元共沸的原理把?；傻乃皶r蒸出，使?；磻?yīng)完全 (2) 工藝過程 ? 配料比：對氨基苯酚 :冰醋酸 :母液 (含酸 50%) =1:1:1(質(zhì)量 )。 ? 操作方法：將物料投入?；脢A套蒸氣加熱至110℃ 左右，回流反應(yīng) 4h，控制蒸出稀酸速度為每小時蒸出總量的 1/10，待內(nèi)溫升至 130℃ 以上，取樣檢驗對氨基苯酚殘留量 %時，加入稀酸 (含量50%)，轉(zhuǎn)入結(jié)晶釜結(jié)晶，離心，先用少量稀酸洗，再用大量水洗至濾液近無色，得撲熱息痛粗品。 ? 攪拌下將撲熱息痛粗品、水及活性炭加熱至沸騰，調(diào)節(jié) ~，保溫 5min。將溫度升至 100℃ 時，趨熱壓濾，除去活性炭。