年产100吨阿司匹林GMP车间工艺设计讲述

化学制药工艺学课程设

计

题目：100吨/年阿司匹林GMP车间工艺设计

院系：药学院

班级：一班

设计人：×××

学号：

指导老师：×××

化学制药工艺学课程设计任务书

系别：药学院专业班级：设计人：×××一：课题名称

年产100吨阿司匹林GMP车间工艺设计二：原始数据及条件

1、年产100吨阿司匹林

2、原料：水杨酸、乙酸酐、三氯化铝、乙醇

3、要求：原料工艺级纯度

三、设计要求

编辑一份设计说明书，主要内容包括：

（1）标题页

（2）设计任务书

（3）目录

（4）设计方案简介

（5）工艺流程框图及说明

（6）物料衡算

（7）对本设计的评述（问题及建议）

（8）附图（工艺流程简图）

（9）参考文献

图纸需采用计算机绘图和手绘

四：设计日期

2013年11月20日至2013年12月15日

指导老师：游桂荣

目录

一．产品介绍：------------------------------------------------------------4 二．设计任务-------------------------------------------------------------10 三．产品方案-----------------------------------------------------------------10四．生产方法和工艺流程-------------------------------------------------10五．格原料、中间产物的主要技术或规格----------------------------13 六．物料衡算----------------------------------------------------------------20 七．主要工艺设备选型---------------------------------------------------21 八．三废处理及综合利用------------------------------------------------21 九．存在问题及建议------------------------------------------------------21 十．参考文献---------------------------------------------------------------22

年产100吨阿司匹林车间工艺设计

一、产品介绍

1、产品简介

阿司匹林：结构式分子量180

阿司匹林即乙酰水杨酸（Acetylsalicylic Acid）,它的别名有：醋柳酸，醋酰基水杨酸，阿司匹灵，ASA, Aspirin等。本品为水杨酸类解热镇痛抗炎及抗通风药中最常用的药物。

本品为白色结晶或结晶性粉末，针状或颗粒状结晶，无臭或微带醋酸臭，味微酸，在干燥空气中稳定，遇湿气即缓缓水解成水杨酸与醋酸。

难溶于水，水溶液曾酸性反应。易溶于乙醇，溶于乙醚、氯仿，在无水乙醚中微溶，在氢氧化碱或碳酸碱溶液中溶解，但同时分解。它的熔点在１３２～１３５℃之间［１］。

2、发展概况

早在1853年夏尔，弗雷德里克·热拉尔（Gerhardt）就用水杨酸与醋酐合成了乙酰水杨酸，但没能引起人们的重视；1897年德国化学家菲利克斯·霍夫曼又进行了合成，并为他父亲治疗风湿关节炎，疗效极好；1899年由德莱塞介绍到临床，并取名为阿司匹林（Aspirin）。到今日为止，阿司匹林已应用百年，成为医药史上三大经典药物之一，至今它仍是世界上

应用最广泛的解热、镇痛和抗炎药，也是作为比较和评价其他药物的标准制剂。在体内具有抗血栓的作用，它能抑制血小板的释放反应，抑制血小板的聚集，这与TXA2生成的减少有关。临床上用于预防心脑血管疾病的发作。

阿司匹林于1898年上市，发现它还具有抗血小板凝聚的作用，于是重新引起了人们极大的兴趣。将阿司匹林及其他水杨酸衍生物与聚乙烯醇、醋酸纤维素等含羟基聚合物进行熔融酯化，使其高分子化，所得产物的抗炎性和解热止痛性比游离的阿司匹林更为长效。

根据文献记载，都说阿司匹林的发明人是德国的费利克斯·霍夫曼，但这项发明中，起着非常重要作用的还有一位犹太化学家阿图尔·艾兴格林。阿图尔·艾兴格林的辛酸故事发生在1934年至1949年间。1934年，费利克斯·霍夫曼宣称是他本人发明了阿司匹林。当时的德国正处在纳粹统治的黑暗时期，对犹太人的迫害已经愈演愈烈。在这种情况下，狂妄的纳粹统治者更不愿意承认阿司匹林的发明者有犹太人这个事实，于是便将错就错把发明家的桂冠戴到了费利克斯·霍夫曼一个人的头上，为他们的“大日耳曼民族优越论”贴金。纳粹统治者为了堵住阿图尔·艾兴格林的嘴，还把他关进了集中营。第二次世界大战结束后，大约在1949年前后，阿图尔·艾兴格林又提出这个问题，但不久他就去世了。从此这事便石沉大海。英国医学家、史学家瓦尔特·斯尼德几经周折获得德国拜尔公司的特许，查阅了拜尔公司实验室的全部档案，终于以确凿的事实恢复了这项发明的历史真面目。他指出：在阿司匹林的发明中，阿图尔·艾兴格林功不可没。事实是在1897年，费利克斯·霍夫曼的确第一次合成了构成阿司匹林的主

要物质，但他是在他的上司——知名的化学家阿图尔·艾兴格林的指导下，并且完全采用艾兴格林提出的技术路线才获得成功的。我国于1958年开始生产。

3、临床应用

（１）解热作用：可使发热病人的体温降至正常，但对正常体温无影响。常用于感冒，发热过高。常将本品与镇静剂苯巴比妥或抗组织胺药（如异丙嗪等）组成付方制剂，用于小儿发热。

（２）镇痛作用：本品通过抑制PGS合成而产生镇痛效应，但只具中等度镇痛，又无成瘾性，古临床广泛用于头疼，牙痛，神经痛，关节痛，肌肉痛及月经痛等中度钝痛，对外伤性剧痛及内脏平滑肌绞痛无效。

（３）湿抗炎、抗风效应：抗炎作用也主要由于抑制PGS合成，从而取消PGS对缓激肽等致炎介质的致敏作用，其抗风湿作用除解热、镇痛等因素外，主要在于抗炎。临床将本品作为急性风湿性和类风湿性关节炎的主要药物，

（４）抗血小板聚集作用：血小板的聚集对于止血和血栓的形成有密切的关系，本品对血小板聚集有特异的抑制作用，故临床已广泛用于防止术后血栓形成，预防动脉粥样硬化、短暂性脑缺血及心肌梗塞等。

（５）其它新用途：抑制肠道PGS合成，可用于治疗腹泻；干扰PGS 类物质的形成而缓解偏头痛发作；环节癌症的痛疼；对因糖尿病所致的血栓性动脉硬化病、坏疽、冠脉硬化有某些疗效；还可用于治疗大骨节病，早期老年性白内障；小剂量乙酰水杨酸可预防妊娠高血症和胎儿发育迟缓；亦可治疗失眠；粉末外用可治疗足藓等［１］。

4、药理及作用

（1）解热镇痛药理作用温和而确实，用于感冒发

热、头痛、神经痛、肌肉痛、痛经。

（2）消炎抗风湿用于控制急性风湿热的疗效讯速而确实，也用于鉴别诊断。为风湿性关节炎及类风湿性关节炎、风湿热的首选药物。但由于抗风湿治疗剂量大，易引起胃溃疡和胃出血。长期用药对肝、肾都有损害，但损害是可逆的，停药后可恢复。

（3）防止血栓形成小剂量阿司匹林能抑制血小板聚集，预防血管内血栓形成。因此，可作为治疗脑血栓及预防心肌梗塞发生的常规治疗药物。阿司匹林也能通过抑制动脉管壁上脂肪类沉积斑的形成而预防和治疗冠心病。在冠心病急性发作时，嚼碎阿司匹林后吞服效果比直接吞服更好。但长期、大量服用阿司匹林5g/日以上，可抑制凝血酶原形成，延长凝血酶原时间，造成出血，可用维生素K预防。大剂量水杨酸盐能增加心排出量，由于水和盐潴留而增加血容量，因而治疗风湿热心肌炎和心力衰竭的风湿性心肌炎患者应避免使用。阿司匹林敏感者或剂量过大时易出现头痛、眩晕、恶心、呕吐、耳鸣、视力减退等中毒症状，为水杨酸反应，一旦出现应立即停药，静脉滴注碳酸氢钠碱化尿液，加速水杨酸盐排泄。

（4）防治糖尿病及其并发症胰岛的含淀粉多肽和胰岛素是由在胰岛的激素分泌中发挥主要作用的胰岛的β-细胞分泌的。β-折叠多肽纤维的沉积作用形成的含淀粉沉淀是包括Ⅱ型糖尿病在内的很多淀粉化紊乱性疾病的主要病理机制，在Ⅱ型糖尿病病人中观察到的由含淀粉的多肽组成的含淀

粉沉淀有细胞毒素作用并有明显的引起β-细胞功能退化作用。阿司匹林和其他的非类固醇消炎药可以预防和逆转人类含淀粉多肽的β-折叠的结构改变，因此，阿司匹林可以作为维持β-细胞功能的药物。糖尿病的慢性并发症是糖尿病人的大敌，而在糖尿病的并发症中，心血管疾病是最主要的，阿司匹林之所以能防治糖尿病引发的心脏病，部分原因就在于它通过乙酰化血小板的环氧酶阻止了凝血素在体内合成。因此，美国糖尿病协会建议：在没有出血性禁忌症的情况下服用小剂量阿司匹林，可以作为非糖尿病人群预防心脏病的一种措施，而对于高风险的糖尿病患者来说，小剂量的阿司匹林应用为一种预防心血管疾病的主要措施。

（5）防治老年痴呆据纽约艾伯塔爱因斯坦医学院查德?利普顿博士研究发现，由于中枢炎症，加重了老年痴呆症，而按时服用阿司匹林的患者（如关节病，心脏病），患老年痴呆的几率大大降低，其机制可能是：①阿司匹林可防治本病的炎症过程；②阿司匹林可延缓老年人认知功能的减退，有助于老年痴呆的防治。迈阿密大学医学博士查利斯?翰尼肯斯说：“服用阿司匹林的老年人，其认识能力的下降比例比一般人低”，所以，阿司匹林不但有益于老年痴呆症病人，而且对为数众多的老年健忘症患者也颇具疗效。日本广岛大学医学院内科教授的文章中也指出在老年痴呆病人的大脑中出现了免疫异常，而阿司匹林和布洛芬等抗炎药可纠正这种异常。美国的家庭医生杂志也指出感染是老年性痴呆的发病因素之一，由于阿司匹林可以抑制合成前列腺素的环氧化物酶-2（cox-2）的活性，因此，可以抑制前列腺素的合成，从而通过治疗炎症和其他机制来预防和治疗老年性痴呆。

(6) 预防老年性白内障据国外观察，每日口服小剂量(50mg)的肠溶阿司匹林，可延缓和预防老年性白内障的形成，可推迟10 年发病，并可使45%以上的患者免于手术。这可能与ASA 降血糖、降低血浆色氨酸和对丙醛活性的抑制作用有关，从而使阿司匹林能抑制晶状体蛋白变性，预防和延缓白内障的形成。

(7) 可以防治中风及心肌梗塞现已证实血栓素A2( TXA2) 是花生四烯酸在环氧化酶作用下转化而成的，TXA2是强大的血小板释放及聚集的诱导剂，它可直接诱发血小板释放ADP 进一步加强血小板的聚集过程，而前列环素( PGI2) 是一个强力血管扩张剂和血小板聚集抑制剂。研究发现，阿司匹林在血小板中干扰花生四烯酸转化为TXA2所需剂量大约是抑制花生四烯酸转化为PGI2剂量的1/10，这有利于用小剂量阿司匹林抑制TXA 2的产生而对PGI2 的合成不发生影响。小剂量阿司匹林能使前列腺素的合成酶(环加氧酶) 活性中心的丝氨酸乙酰化而失活，因而减少血小板TXA 2的生成，有抗血小板聚集及抗血栓形成的作用。临床上已经广泛用于防治心、脑血管疾病。国外文献报道，阿司匹林防治心、脑血管疾病有效剂量为30～1500 mg/d。国内文献报道阿司匹林防治心、脑血管疾病的最佳剂量为40mg/d，可选择性抑制体内TXA2的生成，改善PGI2/TXA2的平衡，减少阿司匹林的副作用。目前主张，无论年龄、性别差异及患高血压或糖尿病与否，应当在可疑心脏病发作或不稳定心绞痛或有心脏病发作史、中风、心绞痛、动脉旁路手术或形成术或其它血管闭塞性病患中考虑用阿司匹林，然而对没有既往血管疾病史的人们通常不推荐使用。

(8) 防治恶性肿瘤近年来阿司匹林已逐渐应用到结直肠癌及乳腺癌防治。流行病学研究发现常规使用阿司匹林可使结直肠癌发生的危险性降低。其机制尚未清楚，可能与血中前列腺素(PG)降低有关。阿司匹林通过抑制环氧化酶-2的活性而抑制PG的合成，通过抑制合成PG 来抑制细胞增殖，提高免疫功能，或者通过抑制PG 合成，使鸟氨酸脱羧酶活性下降，导致肿瘤细胞生长代谢降低。阿司匹林的作用是抑癌，而不是灭癌或溶癌。

二、设计任务

1、设计项目名称：100吨每年阿司匹林车间工艺设计

2、生产方法：以水杨酸为起始原料，经酰化、结晶、精制等工序合成阿司匹林。

3、生产能力：年产100吨阿司匹林

4、主要原料、辅料：水杨酸、乙酸酐、三氯化铝、乙醇

5、工段产品：白色结晶或结晶性粉末的阿司匹林

三、产品方案

1、产品名称和性质:产品名阿司匹林，白色结晶或结晶性粉末，熔点132℃--135℃。

2、产品的质量规格：含量为99.5％的阿司匹林

3、产品规模：100吨每年

4、产品包装方式：袋装

四、生产方法和工艺流程

1、生产工艺路线比较

（1）采用乙酸酐为乙酰化剂的生产路线

比较两条工艺路线可知，以乙酸酐为酰化剂的路线简单，收率成本也较为理想，但反应过程需要加热，耗能较大，成本增加。因此，需要添加不同的催化剂，使反应容易进行，时间更短，耗能更少，产品质量更好。

(3)催化剂的选择

比较无催化剂和以无水碳酸钠、三氯化铝、三氯化铋作催化剂的情况下阿司匹林的产率，结果如下：

催化剂的催化性能

可见，加入催化加可大大提高阿司匹林产率，且三氯化铝和三氯化铋的催化效能比无水碳酸钠强一些，考虑到三氯化铝比三氯化铋更稳定且经济，因此得出三氯化铝是一种较理想的催化剂。

2、 本设计拟采用的合成路线

综合考虑能源、环保、产率、成本等多方面的因素，我们采用以下路线进行工业化生产：

OH

COOH +(CH 3CO)2O OCOCH 3COOH

+CH 3COOH

此法工艺路线简单，收率、成本等较为理想，以三氯化铝为催化剂，快速无污染，产品质量好。且三氯化铝价格低廉，并可重复利用，适用于工业生产。

3、 工艺流程

（1）工艺流程方框图

打开酰化釜的投料盖，加入批量的水杨酸和三氯化铝，关闭乙酸酐流量阀，加入定量的乙酸酐后，关闭阀门。电动搅拌加热至85回流30分钟。将反应液真空抽滤至结晶罐中，趁热离心，得到粗品阿司匹林。

将制得的粗品阿司匹林加入热熔槽中，打开95乙醇计量槽，缓慢加入，直至粗品恰好溶解，将溶液抽至重蒸塔中，除去部分乙酸和乙醇，将反应液抽至结晶罐中，盐水冷却到0左右，析出晶体，离心，真空干燥得阿司匹林精品。

其中酰化反应中的滤液再抽至酰化釜中进一步反应，重新结晶，回收少量粗品阿司匹林。

（2）带控点的工艺流程图（见附图）