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《制药工艺学实验教程》可作为制药工程、生物制药、生物工程、药学等专业本科生的实验教材，也可供相关的实验、科研人员参考。

内容简介

制药工艺学实验是制药工程专业教学实践的重要环节，《制药工艺学实验教程》主要包括基本操作与实验技术、生物制药工艺学实验和化学制药工艺学实验三个部分。《制药工艺学实验教程》的编排体现了从工艺单元、工艺优化及路线设计的系统工艺学实验体系，同时将工艺过程分析技术（PAT）的原理应用于实验工艺过程分析，在大部分实验章节中安排了工艺控制点分析，突出了工艺过程控制的基本思想，有助于学生完整、系统地掌握制药工艺学的专业知识，提高实践能力。

作者简介

目　　录

目录
第1章基本操作和实验技术 1
**节绪论 1
第二节基本操作 7
第2章生物制药工艺学实验 24
**节生物制药工艺基础实验 24
实验一双水相萃取脂肪酶 24
实验二等电点分离法提取酪蛋白 27
实验三离子交换法提取溶菌酶 28
实验四大孔吸附树脂分离荷叶黄酮 30
实验五超滤法制备聚苹果酸 33
实验六高速逆流色谱法分离雷帕霉素 35
实验七真空冷冻干燥法制备桑黄多糖冻干粉 37
第二节微生物制药工艺 39

目录 
第1章基本操作和实验技术 1 
**节绪论 1 
第二节基本操作 7 
第2章 生物制药工艺学实验 24 
 **节生物制药工艺基础实验 24 
 实验一双水相萃取脂肪酶 24 
 实验二等电点分离法提取酪蛋白 27 
 实验三 离子交换法提取溶菌酶 28 
 实验四 大孔吸附树脂分离荷叶黄酮 30 
 实验五超滤法制备聚苹果酸 33 
 实验六 高速逆流色谱法分离雷帕霉素 35 
 实验七 真空冷冻干燥法制备桑黄多糖冻干粉 37 
 第二节微生物制药工艺 39 
 实验八庆大霉素的摇瓶培养与效价检定 39 
 实验九黏质沙雷氏菌的分批补料培养 44 
 实验十 黑曲霉生产葡萄糖酸钠 47 
 第三节基因工程制药工艺实验 50 
 实验十 重组人胰岛素原基因的克隆 50 
 实验十二重组人胰岛素原基因在大肠杆菌中的诱导表达 54 
 实验十三 超声破碎法裂解重组大肠杆菌 57 
 实验十四 亲和层析法纯化重组人胰岛素原 59 
 第四节设计性实验 61 
 实验十五青蒿素提取工艺设计与优化 61 
 实验十六300L发酵罐聚苹果酸发酵中试放大实验 62 
 实验十七 聚苹果酸分离纯化工艺实验 67 
第3幸化学制药工艺学实验 69 
 **节化学药物合成基础实验 69 
 实验 水杨酰苯胺的制备 69 
 实验二 丙二酸亚异丙酯的制备 71 
 实验三 阿司匹林的杂质限量检查——HPLC法 73 
 实验四 扑热息痛的熔点测定 75 
 实验五 贝诺酯的精制 79 
 实验六 联苯乙酸的结构鉴定——IR法 80 
 实验七 外消旋a-苯乙胺的手性拆分 82 
 实验八柱色谱法分离邻硝基苯胺和对硝基苯胺 85 
 实验九相转移催化法用甲苯氧化制备苯甲酸 88 
 实验十 萃取蒸馏法回收医药溶媒 90 
第二节化学药物制备工艺实验 92 
 实验十 盐酸普鲁卡因的制备工艺 92 
 实验十二 巴比妥的制备工艺 95 
 实验十三硝苯地平的制备工艺 98 
 实验十四 苯佐卡因的制备及工艺路线分析 101 
第三节设计性实验 106 
 实验十五苦杏仁酸的合成工艺路线设计 106 
 实验十六微波辐射技术制备香豆素-3-羧酸乙酯的创新设计 107 
 实验十七 正交设计法优选苯妥英的合成工艺 109 
 实验十八 苯佐卡因的中试放大研究． 114 
 实验十九 盐酸吗啉胍的中试放大研究 117 
参考文献 120

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第1章基本操作和实验技术
**节绪论
一、化学试剂的种类和分级
化学试剂的种类很多，世界各国对化学试剂的分类和分级的标准不尽一致。IUPAC对化学标准物质的分类为：
（1）A级：原子量标准。
（2）B级：和A级*接近的基准物质。
（3）C级：含量为100%±0.02%的标准试剂。
（4）D级：含量为100%±0.05%的标准试剂。
（5）E级：以C级或D级为标准对比测定得到的纯度的试剂。
化学试剂按用途可分为标准试剂、一般试剂和生化试剂等。我国习惯将相当于IUPAC的C级和D级试剂称为标准试剂。优级纯、分析纯和化学纯是一般试剂的中文名称，所对应级别和用途为：
（1）一级：即优级纯（GR）；标签为深绿色，用于精密分析试验。
（2）二级：即分析纯（AR）；标签为金光红，用于一般分析试验。
（3）三级：即化学纯（CP）；标签为中蓝，用于一般化学试验。
二、常用有机溶媒的回收方法
（一）甲醇
（1）回收方法：将甲醇用分馏柱分馏，收集64℃的馏分，再用镁脱水，可制得纯度达99.9%及以上的甲醇。
（2）注意事项：甲醇有毒，处理时应防止吸入蒸气。甲醇不能用生石灰脱水，因氧化钙能吸附20%甲醇。
（二）乙醇

第1章基本操作和实验技术 
**节绪论 
一、化学试剂的种类和分级 
化学试剂的种类很多，世界各国对化学试剂的分类和分级的标准不尽一致。IUPAC对化学标准物质的分类为： 
（1）A级：原子量标准。 
（2）B级：和A级*接近的基准物质。 
（3）C级：含量为100%±0.02%的标准试剂。 
（4）D级：含量为100%±0.05%的标准试剂。 
（5）E级：以C级或D级为标准对比测定得到的纯度的试剂。 
化学试剂按用途可分为标准试剂、一般试剂和生化试剂等。我国习惯将相当于IUPAC的C级和D级试剂称为标准试剂。优级纯、分析纯和化学纯是一般试剂的中文名称，所对应级别和用途为： 
（1）一级：即优级纯（GR）；标签为深绿色，用于精密分析试验。 
（2）二级：即分析纯（AR）；标签为金光红，用于一般分析试验。 
（3）三级：即化学纯（CP）；标签为中蓝，用于一般化学试验。 
二、常用有机溶媒的回收方法 
（一）甲醇 
（1）回收方法：将甲醇用分馏柱分馏，收集64℃的馏分，再用镁脱水，可制得纯度达99.9%及以上的甲醇。 
（2）注意事项：甲醇有毒，处理时应防止吸入蒸气。甲醇不能用生石灰脱水，因氧化钙能吸附20%甲醇。 
（二）乙醇 
回收方法：用氧化钙脱水再蒸馏收集相应馏分。具体操作为：在100mL 95%的乙醇中，加入20g新鲜的块状生石灰，回流3～5h，脱水后分级蒸馏，收集76～81℃的馏分并置入圆底烧瓶中，加入两倍量的氧化钙再蒸馏收集76～78℃的馏分，可制得纯度达90.5%及以上的乙醇。 
（三）乙酸乙酯 
回收方法：于1000mL乙酸乙酯中分别加入100mL乙酸酐和10滴浓硫酸，加热回流4h，除去乙醇和水等杂质，然后进行蒸馏。蒸馏液中加入20～30g无水碳酸钾并振荡，再次蒸馏收集乙酸乙酯馏分，可制得纯度达99%以上的乙酸乙酯。 
（四）乙醚 
1.过氧化物及氧化醛酸的去除 
在干净试管中分别加入2~3滴浓硫酸、1mL 2%碘化钾溶液（若碘化钾溶液已被空气氧化，可用稀亚硫酸钠溶液滴定到黄色消失）和1～2滴淀粉溶液，混合均匀后加入乙醚。若出现蓝色即表示有过氧化物及氧化醛酸存在，可在分液漏斗中反复萃取直至蓝色消失。 
2.醇与水的去除 
在乙醚中加入10g高锰酸钾粉末和少量氢氧化钠，放置数小时后，若氢氧化钠表面有棕色的树脂生成，则重复此操作直至氢氧化钠表面不产生棕色物为止。然后将脱醇后的乙醚倒入另一干净玻璃容器中，加入无水氯化钙脱水，蒸馏即得无水乙醚。如需**无水，将金属钠压成钠丝加入，可在木塞中插一末端拉成毛细管的玻璃管，这样既可防止潮气浸入，又可使产生的气体逸出。乙醚放置至无气泡产生时即可使用。若放置后钠丝表面已变黄变粗，则需再次蒸馏，然后再压入钠丝。 
（五）石油醚 
回收方法：将石油醚用等体积的浓硫酸洗涤2～3次后，再用10%硫酸加入高锰酸钾配成的饱和溶液反复洗涤，直至水层中的紫色不再消失为止。然后用水洗涤，经无水氯化钙干燥后蒸馏。若需**干燥的石油醚，可加入钠丝（与纯化无水乙醚相同）。 
（六）丙酮 
（1）回收方法：于250mL丙酮中加入2.5g高锰酸钾回流，若溶液中的紫色很快消失，再加入少量高锰酸钾继续回流至紫色不褪为止。然后将丙酮蒸出，用无水碳酸钾或无水硫酸钙干燥，过滤后蒸馏，收集55~56.5℃的馏分。 
（2）注意事项：丙酮不宜用金属钠和五氧化二磷脱水。 
（七）二氯甲烷 
回收方法：用5%碳酸钠溶液洗涤后再水洗，后用无水氯化钙干燥，再蒸馏收集40～41℃的馏分，保存在棕色瓶中。 
（八）氯仿 
（1）回收方法：将氯仿与少量浓硫酸混合并置于分液漏中振摇2～3次（每200mL氯仿用10mL浓硫酸），静置分层，分去酸层后用水洗涤氯仿，干燥，再蒸馏。 
（2）注意事项：氯仿在日光下易氧化成氯气、氯化氢和光气（剧毒），故氯仿回收后应贮于棕色瓶中。 
（九）苯 
回收方法：将苯装入分液漏斗中，加入约为其1/7体积的浓硫酸，振摇使噻吩磺化。静置分层，分去酸层后再加入新的浓硫酸，重复操作至酸层呈无色或淡黄色并检验无噻吩为止。将上述无噻吩的苯依次用10%碳酸钠溶液和水洗涤至中性，再用无水氯化钙干燥后进行蒸馏，收集80℃的馏分，*后用金属钠脱去微量的水得到无水苯。 
（十）四氢呋喃 
（1）回收方法：用氢化铝锂在隔绝空气条件下回流（通常1000mL四氢呋喃约需2~4g氢化铝锂），除去其中的水和过氧化物，然后蒸馏，收集66℃的馏分（蒸馏时不要蒸干，将剩余的少量残液倒出）。 
（2）注意事项：精制后的液体应加入钠丝并保存在氮气气氛中。 
（十一）二甲基亚砜（DMSO） 
（1）回收方法：经氧化钙、氢化钙、氧化钡或无水硫酸钡进行干燥，然后减压蒸馏。也可用部分结晶的方法纯化。 
（2）注意事项：二甲基亚砜不能与氢化钠、高碘酸或高氯酸镁等物质混合，易发生爆炸。 
（十二）二甲基甲酰胺（DMF） 
（1）回收方法：加入约为其1/10体积的苯，在常压及80℃以下蒸去二甲基甲酰胺中的水和苯，然后再用无水硫酸镁或氧化钡干燥，*后进行减压蒸馏。 
（2）注意事项：纯化后的二甲基甲酰胺要避光贮存。 
（十三）吡啶 
（1）回收方法：将吡啶与粒状氢氧化钾（或氢氧化钠）一同回流，然后隔绝潮气蒸出备用。 
（2）注意事项：干燥的吡啶吸水性很强，保存时应将容器口用石蜡封好。 
三、实验记录及报告格式 
（一）实验记录 
实验记录是培养学生科学素养的重要途径，实验中要做到认真操作，对整个实验过程仔细观察并如实记录。记录内容除实验名称、日期、气温、气压和同组者等基本信息外，还包括所用物料的名称、数量、规格和浓度、实验开始时间、所用药品的用量和浓度，以及观察到的现象（如反应物颜色的变化，反应温度的变化，有无结晶，有无沉淀的产生或消失，是否放热及有无气体放出等）、产物的性状（如色泽、晶形等）和测得的各种数据（如熔点、沸点、折光率和重量等）。与预期不一致的现象应给予特别关注，因为这对正确解释实验结果将有很大帮助。以外，记录应简单明了，真实可靠，并且字迹清晰。 
（二）实验报告 
实验操作完成之后，必须对实验进行总结，即讨论观察到的实验现象，分析出现的问题及整理归纳实验数据等。这是把各种实验现象提高到理性认识的必要步骤，因此必须如实、准确、认真地填写。在实验报告中还应完成指定的思考题或提出改进本实验的建议等［1］。 
正确书写实验报告是实验教学的主要内容之一，也是实验基本技能训练的需要。完成实验报告的过程，不仅仅是学习能力、书写能力、灵活运用知识能力的提升过程，也是培养基础科研能力的过程。实验报告的书写因实验类型不同而有所差异，但大体应遵循一定的格式。常见的实验报告可分为基本操作实验报告、物质性质实验报告、定量测定实验报告及物质制备实验报告，这四类实验报告的一般书写格式如图1-1～图1-4所示。 
实验名称： 
1.实验目的 
2.实验原理 
3.仪器和装置图 
4.主要试剂用量及规格 
5.操作步骤及现象 
6.结果与讨论 
7.思考题解答 
图1-1基本操作实验报告一般书写格式 
实验名称： 
1.实验目的 
2.实验原理 
3.项目、现象和解释 
项目 
样品 
试剂 
现象 
反应式或解释 
4.结果与讨论 
5.思考题解答 
图1-2物质性质实验报告一般书写格式 
实验名称： 
1.实验目的 
2.实验原理 
3.实验内容 
4.数据记录、处理与结果（可用数据列表、作图等方式） 
编号 
1 
2 
3 
实验平均值： 
5.误差与讨论 
6.思考题解答 
图1-3定量测定实验报告一般书写格式 
实验名称： 
1.实验目的 
2.实验原理 
3.主要试剂与产物的物理性质 
4.主要试剂用量及规格 
5.仪器装置 
6.实验步骤及现象 
7.产率计算 
产物的颜色形态： 
称重：产物重g 
产率：实际产量理论产量×100% 
8.结果与讨论 
9.思考题解答 
图1-4物质制备实验报告一般书写格式 
四、实验文献检索与辅助软件 
（一）实验室需要常备的工具书［2］ 
1.《CRC有机化合物数据手册》 
该手册由R.C.Weast和M.J.Astle主编，手册中绝大部分为有机化合物物性表，有近14000个有机化合物的基本物性，并对每个化合物提供了相对分子质量、沸点、熔点、常温折射率和常温密度等常见数据。 
2.Langes Handbook of Chemistry 
该书*早由McGraw-Hill Company于1934年出版，涵盖了包括数学、综合数据和换算表、原子和分子结构、无机化学、分析化学、电化学、光谱学和热力学性质等共11章的内容，并详细介绍了各学科的重要理论和公式。 
3.《分子克隆实验指南》 
该书由Joe Sambrook主编，诞生于冷泉港实验室出版社，在近二十年的时间里一直被作为分子生物学实验的经典参考书。2012年出版的第四版修订版中，除了突出现有的核酸制备和克隆、基因转移及表达分析的策略和方法，还展示了应该如何制备、评估和操作DNA、RNA和蛋白质，以及如何研究细胞组分之间的相互作用等实验方法。 
4.SciFinder 
化学文摘是化学和生命科学研究领域中不可或缺的参考和研究工具，也是资料量**、**权威的出版物之一。网络版化学文摘（SciFinder Scholar）更是整合了Medline医学数据库、欧美等六十多家专利机构的全文专利资料以及化学文摘1907年至今的所有内容，涵盖的学科包括应用化学、化学工程、普通化学、物理、生物学、生命科学、医学、聚合体学、材料学和农学等诸多领域。SciFinder Scholar拥有多种先进的检索方式，例如，化学结构式（其中的亚结构模组，对科研工作极具帮助）和化学反应式检索等，同时还可以通过Chemport链接到全文资料库以及进行引文链接。美国化学文摘社在SciFinder Client版的基础上推出了功能更强大、服务更完善的SciFinder Web版，特色功能有：通过物性检索物质，物质的靶点和生物活性查询，反应过程的获取及相似反应检索等。 
（二）实验室常用的辅助软件［3］ 
实验室常用的辅助软件主要有化学结构式（包括化学反应方程式、化工流程图和实验装置流程图等）和生物信息学（引物设计、基因序列比对和蛋白质结构分析等）软件，其中具有代表性的软件有AutoCAD、ChemDraw、ISIS/Draw、ChemSketch和Uniprot等。数据处理方面常用的软件有Origin、Igor和SigmaPlot等，可根据需要对实验数据进行数学处理、统计分析、线性或非线性拟合和绘制二维及三维图形等。 
五、实验室仪器设备的使用 
制药工程实验仪器设备通常涉及高压、蒸汽、动力电源等，如反应釜、蒸汽发生器、发酵罐等，因此一定要在管理人员的指导下使用。仪器设备的使用人在实验前应经过相关培训，并检查仪器是否在校准/检定有效期内，否则不得使用；使用时要完全按照操作规范进行操作；使用后要填写仪器使用记录，记录仪器的工作说明、使用时间、使用人员和仪器使用状态等。大型精密仪器（如高效液相色谱仪、气相色谱仪和红外分光光度计等）由专人管理并使用，无关人员严禁动用。

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