省重点实验室

发文单位:化工学院 发文时间:2017-11-30
    河北省药物化工工程技术研究中心围绕地方经济建设,紧密结合国家抗生素和维生素两个技术创新战略联盟的建设,凝练学术方向,开展产学研合作,体现国家和地方的重大需求,实现快速发展,为河北省医药化工行业的发展提供强有力技术支撑,产生一批对区域经济建设、社会发展和科技进步贡献突出的标志性成果,努力使本中心成为解决医药化工生产过程中若干领域重大问题的研究基地、新技术开发基地、医药化工领域人才培养基地和产学研示范基地。
1、药物制造工艺及中间体工程
本方向围绕河北省制药产业结构优化、产品结构更新及产业技术能级提升中的关键技术,以多肽药物开发中的核心问题和专利到期药物大品种技术再创新为切入点,加快重大创新药物研发和产业化进程,对国家急需药物进行研究开发。针对手性药物中间体技术落后的局面,对氨基酸生产中的生物催化技术和族拆分方法进行深入研究,解决水中生物催化转化效率低的技术关键和工程问题,在生物催化非均相转化方面形成了独有的特色。
在多肽药物研究领域,应用组合化学的方法,采用固相合成和液相合成策略,在理性设计的基础上建立肽化合物库,针对细胞凋亡酶、人弹性蛋白酶、Calpain酶等筛选模型,研究构效关系。在药物分子生物学基础上,探讨肽键酶解的选择性和不同肽键的酶解活性,从中遴选候选药物。基于天然活性肽的分子设计、合成与酶抑制活性筛选获得国家“973”计划前期项目资助,新药创制与药效药代动力学理论研究获得国家“973”计划项目资助,T细胞结合肽及其粉针获得国家重大新药创制专项资助。
2、精细化学品制造过程的反应分离耦合关键技术研究
在精细化学品生产中涉及大量受化工平衡控制的化学反应过程,这些化学品的生产受到化学平衡的限制,存在平衡转化率低、物料循环量大、能耗高等问题。化工耦合过程是化工单元操作、化工反应工程、催化工程等多学科的交叉集成,通过将反应-分离过程的有机耦合,改变反应体系的物料组成,促进化工过程向有利的方向移动,解决了化工过程中的技术难题。提高化工过程的收率、减少污染、提高资源利用率。
反应-结晶耦合过程是将反应过程与结晶分离过程有机结合,通过结晶过程的质量传递,改变反应体系的组成,促使反应向有利的方向进行。在药物和精细化学品合成中具有广阔的应用前景,例如在对5-对羟基苯海因水解合成D-对羟基苯甘氨酸的过程中,底物和产物在水中的溶解度非常低,反应单程转化率低、出晶少、成本高,通过合理设计反应过程的催化剂和设备,构建出生物催化反应-结晶耦合过程实现非均相转化,使转化一次出晶率由60%提高到70%以上,使原设计能力500/年的生产线的实际产能提高到3500/年;在氰乙酸的合成过程中,将酸化过程和结晶过程有机整合,实现低温酸化-结晶耦合,使能耗下降21%,产品纯度达到99.8%,该技术已在石家庄中天生物技术有限责任公司、河北诚信有限责任公司实施,年增效益3.6亿元。
反应-解吸过程是一种新型耦合过程,通过反应与解吸过程的有机耦合,将生成的气体快速释放并带走反应热,促使反应向正方向进行,提高反应速率和产品质量。在生产过程中,氯乙酸具有黏度大、腐蚀性强等特点,在与碳酸钠合成氯乙酸钠时产生二氧化碳,体系易起泡、溢锅,造成生产效率低、危险、污染环境等实际问题。通过合理设计反应-解吸设备,在反应塔内实现反应和解吸同时进行,解决了起泡、反应产物结晶等问题,并实现二氧化碳的回收。该技术已在河北诚信有限责任公司实施,经济、环境效益明显。
离散型反应-分离耦合技术是本研究方向的传统技术,曾在全国聚乙烯醇行业70%企业推广应用,并获河北省科技进步一等奖,2009年起将此技术进一步拓展,实现了高温差反应与精馏的有效耦合,应用于丙二酸酯、氰乙酸酯、三乙烯二胺等过程,在河北诚信、石家庄合佳等企业实现工业化生产,丙二酸酯、氰乙酸酯产能提高42%,收率从92%提高到94%,成本降低4.3%,能耗下降21%,产能达25000/年;三乙烯二胺生产工艺中,副产物得到循环利用,产品纯度从98%提高到99.5%,收率由46%提高到79.4%,乙二胺消耗由每吨产品3.3吨下降到2.03吨,能耗下降30%,水溶剂循环利用,实现零排放。2011年再获河北省科技进步一等奖。
3、功能无机粉体材料工程与产业化
本研究方向以我国功能无机粉体材料工程与产业化过程中的关键技术为核心,引入化工过程多尺度调控技术思想,针对我国无机粉体材料产品功能化程度低、质量不稳定及其生产过程能耗高、污染重等问题进行深入研究,开发出多种新型无机粉体材料,并对其工业化生产过程的关键设备和工艺过程进行设计和优化,提高产品质量、降低生产能耗。先后开发出药用纳米碳酸钙、牡蛎碳酸钙、重质碳酸镁及三硅酸镁等高附加值、精细化、功能型无机粉体材料,并成功实现工业化生产,实现了部分高端功能无机粉体材料的国产化。
碳酸化反应是多数碳酸盐和氧化物无机粉体材料生产过程的核心单元。本方向利用反应过程多尺度的技术思想,对气--固三相碳化反应过程进行多尺度调控,将反应器分为喷雾区和鼓泡区,研制了多层喷雾方法和管式进气+新型柔式弹性气体均布器,形成了新型组合碳化技术;开发了复合型结晶导向剂,通过诱导促进成核、成长导向和隔离分散,实现了不加冷却在较高反应物浓度的条件下不同形貌纳米碳酸盐的生产,解决了传统生产过程存在碳酸化夹生、产品粒度不可控、质量不稳定等问题。纳米关键生产技术与设备获得河北省科技支撑计划的支持。上述技术已成功应用于纳米碳酸钙、药用牡蛎碳酸钙和活性氧化镁等无机功能粉体的生产,共转让企业17家,近两年转让企业5家,直接经济效益超过1亿元。纳米牡蛎钙生产新技术开发” 获得2010河北省科技进步三等奖
4、基于离子液体的合成方法与技术开发
离子液体是近年来在绿色化学的框架下发展起来的全新介质和软功能材料,在药物合成、化工及生物质能源等领域展示了广阔的应用潜力和前景。本研究利用离子液体本身特点,以解决手性药物合成中催化效率低和药物生产中污染重等问题为导向,创建了含有官能团的固体有机物在熔融状态下可以与无机或有机离子配位,形成配位离子液体的理论。在此理论指导下制备了系列功能化离子液体,并根据其性质在不对称催化、氧化还原过程、酯化反应等三个方面开展了研究,实现了药物生产工艺的清洁、绿色化及合成过程的优化。
提出了离子液体相转移以新型绿色溶剂离子液体作为骨架结构,将有机小分子催化剂负载于离子液体上,使催化不对称合成反应在液-液两相间进行,在实现催化剂的高活性的同时,利用反应物在两相间的转移,提高催化效率。将该类离子液体应用于催化不对称AldolMannichMichael等经典合成反应,取得了理想的实验研究结果。通过酮和醛的Aldol反应在Bronsted酸离子液体[bmim]HSO4中制备了一系列α, β-不饱和酮,如2-丁酮和苯甲醛的Aldol反应,产率81%,纯度> 99%Mannich反应是合成CC键的重要反应之一,广泛应用于合成具有生物活性的生物分子和天然产物,尤其在合成具有手性结构的药物中间体方面具有重要的应用价值。本研究采用功能化配位离子液体催化异戊醛、丙酮和对甲基苯胺Mannich反应,收率高达90.3%。课题手性配位离子液体制备及其催化不对称合成反应研究获得国家自然科学基金资助。