【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 多倍，這就有望徹底解決紫杉醇來(lái)源稀有的難題。 ?從自然資源中提取藥物，造?；颊撸臼羌尾【热说暮檬?，但如何在藥物開(kāi)發(fā)和保護(hù)自然資源之間尋求平衡，這是我們今天必須面對(duì)的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。 ?完全從生物中提取是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，而且破壞生態(tài)環(huán)境，這要求我們必須經(jīng)過(guò)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(jí)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(xì)胞全能性，可利用紅豆杉植株嫩莖、針葉、樹(shù)皮、形成層、假種皮、胚等作為外植體進(jìn)行培養(yǎng) ，從而形成大量的提取原料。目前國(guó)內(nèi)外有很多報(bào)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(guò)愈傷組織形成、生根、幼苗芽從形成等步驟，在實(shí)驗(yàn)室可獲得大量的組培苗，經(jīng)過(guò)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(xì)胞培養(yǎng) ?利用組織培養(yǎng)技術(shù)對(duì)紅豆杉細(xì)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(xì)胞懸浮培養(yǎng)系統(tǒng)，培養(yǎng)技術(shù)的研究取得了很大進(jìn)展。 ?細(xì)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(duì)紫杉醇含量的提高有一定的作用，而半乳糖對(duì)細(xì)胞生長(zhǎng)作用顯著，高濃度蔗糖（ 40g/L）能提高培養(yǎng)細(xì)胞紫杉醇的含量有利于細(xì)胞生長(zhǎng) 。 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(guò)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(shù)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(guò)此培養(yǎng)系統(tǒng)進(jìn)行紫杉醇生產(chǎn)的嘗試，因?yàn)檫@一培養(yǎng)系統(tǒng)無(wú)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(duì)植物的研究有更大的意義。 3 使用生物工程法來(lái)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(guò)對(duì)它們不斷地?cái)U(kuò)充培養(yǎng)，實(shí)現(xiàn)在培養(yǎng)基里“無(wú)限制地”生產(chǎn)紫杉醇，而無(wú)須再去砍伐自然界已所剩無(wú)幾的紅豆杉樹(shù)。 實(shí)例 ?目前已從一棵百年紅豆杉的樹(shù)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(jìn)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(hù)紫杉樹(shù)珍貴的資源，避免大量采集紫杉樹(shù)樹(shù)皮造成資源破壞，應(yīng)將目標(biāo)瞄向了利用可再生資源進(jìn)行紫杉醇的生產(chǎn)。百時(shí)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(shù)的細(xì)枝、葉等可再生材料，提取初級(jí)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(guó) FDA的批準(zhǔn)。從此，太平洋紫杉樹(shù)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(jī)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(guó)內(nèi)外許多有機(jī)化學(xué)家的興趣。先后共有 30多個(gè)研究組參與研究 ,實(shí)屬罕見(jiàn)。經(jīng) 20多年的努力 ,于 1994年才由美國(guó)的 。 ? 后來(lái) ,(1996年 )、 (1997年 )、(1998年 )和 (1998年 )4個(gè)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(jī)合成化學(xué)提高到一個(gè)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(jī)合成的步驟 二 紫杉醇生產(chǎn)工藝 ? 工藝流程分三個(gè)階段： ① 合成紫杉醇的側(cè)鏈（或前體物） ② 選擇性保護(hù)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(hù)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(guò)皮膚血管擴(kuò)張，散放出汗，而使升高的體溫恢復(fù)正常。 ? 撲熱息痛 (對(duì)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(jì) 40年代開(kāi)始在臨床上廣泛使用，現(xiàn)已收入各國(guó)藥典。尤其是自 60年代，發(fā)現(xiàn)非那西丁 (Phenacetin)對(duì)腎小球及視網(wǎng)膜有嚴(yán)重毒副作用以來(lái)，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(guó)的撲熱息痛中間體－對(duì)氨基苯酚的產(chǎn)量已達(dá)到 3萬(wàn)噸以上 撲熱息痛，化學(xué)名為對(duì)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(wú)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(diǎn)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(dá)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(duì)胃無(wú)刺激作用，故胃病患者宜用；無(wú)阿司匹林的過(guò)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(jiàn)有明顯的危害和致病性的報(bào)道。可用于治療發(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(duì)氨基苯酚是合成撲熱息痛的關(guān)鍵，本節(jié)將著重介紹對(duì)氨基苯酚的幾種合成路線 以對(duì)硝基苯酚鈉為原料的合成路線 ?對(duì)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。可由氯苯經(jīng)硝化和水解等反應(yīng)制得。對(duì)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(shí)很緊張；制備對(duì)硝基苯酚鈉的中間體對(duì)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(guó)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(duì)亞硝基苯酚，再經(jīng)還原可得對(duì)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(duì)硝基苯酚，反應(yīng)時(shí)需冷卻(0~5℃ )，且有二氧化氮?dú)怏w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(dá) 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(jià)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(duì)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(duì)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(duì)氨基苯酚質(zhì)量較好，副產(chǎn)物氫氧化鋁可通過(guò)加熱過(guò)濾回收 (2) 電解還原法 ?此法也是經(jīng)苯胲一步合成對(duì)氨基苯酚。一般采用硫酸為陽(yáng)極溶劑，銅作陰極，鉛作陽(yáng)極，反應(yīng)溫度為80~90℃ 。其優(yōu)點(diǎn)是可對(duì)還原過(guò)程進(jìn)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(shí)驗(yàn)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(jìn)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(duì)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(duì)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(fù)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(jìn)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(bào)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(diǎn)是價(jià)格便宜，不易中毒，可多次循環(huán)使用而不喪失活性，等等。 ? 實(shí)際上，如能解決反應(yīng)的選擇性問(wèn)題、分離問(wèn)題和催化劑的壽命與套用問(wèn)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(duì)氨基苯酚的方法。 撲熱息痛的合成路線總結(jié) 3 對(duì)氨基苯酚的生產(chǎn)工藝 ? 對(duì)硝基苯酚的制備 ? (1) 工藝原理 ?對(duì)硝基苯酚鈉用酸中和，即析出對(duì)硝基苯酚，它易溶于熱水中。因此向?qū)ο趸椒逾c中加入強(qiáng)酸，中和到 pH4以后，放置冷卻，可使對(duì)硝基苯酚結(jié)晶析出 (2) 工藝過(guò)程 ?配料比：對(duì)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(kāi)動(dòng)攪拌后將對(duì)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(guò)濾，得對(duì)硝基苯酚濕品。 ?冷卻速度宜低，以防結(jié)晶掛壁。 對(duì)氨基苯酚的制備 ? (1) 工藝原理 ?用鐵屑將對(duì)硝基苯酚還原為對(duì)氨基苯酚 (2) 工藝過(guò)程 ? 配科比：對(duì)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(kāi)動(dòng)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(duì)硝基苯酚和鐵粉，通過(guò)滲圈實(shí)驗(yàn)(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(duì)硝基苯酚的黃色滲圈，可以據(jù)此判斷反應(yīng)終點(diǎn) )觀察反應(yīng)終點(diǎn)。 ? 達(dá)到終點(diǎn)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(guò)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(shí)離心分離，得對(duì)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(duì)氨基苯酚 4 撲熱息痛的生產(chǎn)工藝 ? (1) 工藝原理 ?對(duì)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(jìn)行，未酰化的對(duì)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(duì)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(guò)測(cè)定對(duì)氨基苯酚的剩余量和反應(yīng)液的酸度來(lái)控制反應(yīng)終點(diǎn)。 ? 另外，?；瘯r(shí)，采用適量的分餾裝置嚴(yán)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(shí)蒸出，使?；磻?yīng)完全 (2) 工藝過(guò)程 ? 配料比：對(duì)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(shí)蒸出總量的 1/10，待內(nèi)溫升至 130℃ 以上，取樣檢驗(yàn)對(duì)氨基苯酚殘留量 %時(shí)，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(wú)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(shí)，趨熱壓濾，除去活性炭。