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摘要：化学合成制药中的绿色有机合成，是指采用无毒、无害的原料、催化剂和溶剂，选择具有高选择性、高转化率，不生产或少生产副产品的对环境友好的反应进行合成，其目的是通过新的合成反应和方法，开发污染最低、能源消耗最少的先进合成方法，从根本上消除或减少环境污染。本文对药物合成中的绿色合成进行了研究探讨。
关键词：化学制药；绿色合成；环境友好
化学合成制药中的绿色有机合成，是指采用无毒、无害的原料、催化剂和溶剂，选择具有高选择性、高转化率，不生产或少生产副产品的对环境友好的反应进行合成，其目的是通过新的合成反应和方法，开发污染最低、能源消耗最少的先进合成方法，从根本上消除或减少环境污染。
一、绿色化学概述
绿色化学又称清洁化学，是指用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境的污染，反应物的原子全部转化为期望的最终产物。绿色化学的最大特点是在始端就采用预防污染的科学手段， 因而过程和终端均为零排放或零污染。 世界上很多国家已把“化学的绿色化” 作为新世纪化学进展的主要方向之一。绿色化学从反应效率着手，注重提高化学反应效率，尽可能地将反应物转化为可再次利用的产物。该技术不仅是保护环境，建设环境友好型社会的必然选择，更有利于建设环境友好型的产业，节省大量的工业资源和环保投入。
绿色化学技术因具有环境友好的特点，而且能大大降低对人们身体健康的危害，在化工行业一经投入便得到了快速而广泛的应用，被众多化工企业所青睐，绿色化学的技术特点主要体现在以下几个方面：
(1) 绿色化学设计的化工原料不会危害到人类的健康和生态环境，如在传统化工生产中经常会用到对人类危害很大的异氰酸酯，对化工行业工人的身体健康极为不利。绿色化学技术所使用的异氰酸酯原料，是通过一氧化碳合成的，可以直接过胺羰基化完成合成，现在已经实现了工业化生产。
(2) 同绿色化学一样，生物技术的发展也能很好的应用于化工行业的生产中，新型催化剂结合绿色化学和先进生物技术，可以开发出新的绿色合成工艺，如实现在水溶液中或温和的环境条件下进行化学合成反应等，采用新型无毒催化剂代替有毒催化剂，提高催化性能，以减少催化剂的含量，降低催化剂可能对环境造成的危害。
(3) 提高化工原材料的利用率，有效降低废弃物对环境的污染。
二、实现绿色合成的途径
（1）使用环境友好催化剂，提高原子利用率。有机合成中，减少废物的关键是提高原子利用率，所以在选择合成途径时，除了考虑理论产率外，还应考虑和比较不同途径的原子利用率。如二联苯的合成，常规方法是以PdCl2为催化剂，以含苯基的有机汞化合物为原料在吡啶中进行，但操作过程较为复杂，原子利用率低。若以具有高反应活性的GaP纳米晶为催化剂，就可以直接以苯为原料，一步合成得到二联苯。
（2）使用环境友好介质，改善合成条件。传统的有机合成中，有机溶剂是最常用的反应介质，但是有机溶剂的毒性和难以回收，又使之成为对环境有害的因素。理想的有机合成，可以水为介质进行，可用超临界液体为介质进行。
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（3）采用洁净的有机电合成。电化学过程是洁净技术的重要组成。由于电解一般无需使用危险或者有毒试剂，且通常在常温、常压下进行，所以在绿色合成中独具魅力。例如，实现自由基环化反应，常规的方法是使用过量的三丁基锡烷，过程中存在的问题是原子利用率低、使用和产生着有毒的锡试剂。利用天然、无毒、手性的维生素B12为催化剂，进行催化反应，可在温和、中性条件下完成。
（4）运用高效的多步合成技术。在药物的合成中，往往涉及分离中间体的多步骤反应。为实现绿色合成，研究发展的串联反应是非常有效的。串联反应包括有一瓶多步串联和一瓶多组分串联。前者是仿照生物体内的多步链锁式反应，使反应在同一反应器内从原料到产物的多个步骤连续进行，无需分离出中间体，又不产生相应的废弃物；后者是涉及至少3种不同原料的反应于同一反应器中进行，而每步反应都是下步反应所必需的，而且原料分子的主体部分都融进到最终产物中，是一类高效的合成方法。
三、药物合成中绿色合成的优势
（1）引领化学合成产业朝着无污染、无毒的方向发展。分析在当前的药物生产中，大量的有机溶剂被使用，有很多有机溶剂具有较高的毒性，还有易燃、易爆等特点，绿色化学的环境友好性主要体现在可以开辟化学合成产业朝着无污染、无毒的方向发展。主要应用有以下几种：近临界及超临界流体：目前主要是针对二氧化碳的环保、无毒、安全便捷的特点实现在医药领域的广泛应用；离子液的应用：离子液具有无味、易分离、易回收、不燃和可循环利用的优点；水为介质的反应：反应操作简单安全，没有易燃易爆的缺点；无溶剂有机反应有高效性和高选择性的特点。
（2）提高原子反应经济性。著名的化学家 Trost 认为影响合成效率的主要因素是选择性和原子经济性，为了在反应中保障原料分子中原子的充分利用，就应在合成实验设计时尽量避免使用保护基团和离去基团，要保证一个合成反应的有效性，就必须保证原子的经济性和合成反应高度的选择性。在传统的化学合成反应中，一些反应副产物和废弃物往往会被忽略，人们往往更重视反应的产率，如早期布洛芬的生产，在合成反应中，对原料原子的利用率不到 50% ，整个合成反应能耗较大而且会产生大量的无机盐，这种生产工艺需要消耗大量的生产成本，容易造成较为严重的污染。当前采用的绿色合成工艺，仅有三步催化反应，讲原子利用率提高到了 80% ，且副产物的回收效率也很高，布洛芬的选择性为 96% 。
（3）有助于手性合成应用分析。药物是一种生物活性的手性化合物，药物通过与受体部分之间的作用方式是手性方式，这种方式使药物采用不同作用方式与不同对映体反应时产生效果也不同。如今的药物制造过程大多是全合成生产，该过程的最后一步通过拆分外消旋混合物从而得到所需化合物，但该过程容易对环境造成污染，原子经济性也很差。近些年手性合成成为关注热点，手性合成主要通过催化不对称合成获得化合物，不对称催化反应可以实现绿色合成，并能提供药物合成中间体，手性合成应用主要有酮的不对称还原和不对称催化氢化。第一个用于工业生产的不对称催化反应是不对称催化氢化。1986 年，美国科学家诺尔斯发现特定镜像手性分子对映体的获得可以通过使用过渡金属对手性分子的氢化反应来实现。与此同时美国孟山都公司在合成可以治疗帕金森病的 L- 多巴时采用的是不对称催化氢化。通过手性合成产生的化合物，已经被广泛应用于治疗心血管疾病及癌症的药物合成过程中，手性合成药物的疗效明显优于普通合成方法所研制药物。手性合成技术正实现工业化生产，成为研究及关注的热点领域。
综上所述，绿色药物合成倡导原子经济性，手性合成和环境友好理念，可以从根本上解决环境污染问题。绿色合成在药物合成中的广泛应用，不但可以节约能源和资源，提高企业的经济效益，而且有助于推进人类社会的可持续健康发展。
参考文献
[1]郭艳微;朱志良;;绿色化学的发展趋势[J];清洗世界;2011年02期
[2]赵桂芝;蔡东;方芳;;绿色化学在实验教学中的应用研究[J];数理医药学杂志;2012年05期
论文作者:邵青凌
论文发表刊物:《航空军医》2017年第12期
论文发表时间:2017/8/24
标签：化学论文; 原子论文; 药物论文; 催化剂论文; 利用率论文; 手性论文; 化学合成论文; 《航空军医》2017年第12期论文;