绿色化学在药物合成中的应用
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摘 要：近年来，绿色化学的概念被不断提及，已经在多个领域得到了广泛应用。药物合成是化学中的重要分支，要保证药物合成的健康发展，需要绿色化学相关概念引入该领域，改变传统的合成工艺，提供原材料原子利用率，提升药物合成对环境的适应性，降低对人体的危害。
关键词：绿色学；药物合成；应用
1 概述
绿色化学也可称为环境友好化学、清洁化学或环境无害化学，是用化学技术和化学方法减少或者消除对环境、人体有害的原料、溶剂、试剂、产物和副产物等成分的使用和产生，从源头上消除有毒物质，防止环境污染。绿色化学除具有环境效益外，还具有很高的经济效益，能最大限度的提高原材料的利用率，满足当前节能降耗走可持续发展战略政策的要求。
2 绿色化学特点及其在药物合成中的应用
2.1 绿色化学特点
绿色化学是一种降低环境和人体危害，维护环境平衡的一种技术，该技术具有的特点主要为：①原料的绿色化。绿色化学在选择化工原材料时，一般选择对人体健康和环境无害的物质，如传统合成异氰酸酯常以光气为原料。光气毒性较高，对环境和人体的危害较大；若选用一氧化碳，则能降低合成工艺对环境和人体的危害。②生物技术与催化剂的融合。近年来，新型的催化剂不断与生物技术相融合，极大地减轻了催化使用造成的环境问题。生物型催化剂的使用，为绿色化工合成工艺的实现提供了技术保障，化学合成可在温和的水溶液中进行。例如传统的Friedel-Crafts酰化反应时通常以AlCl3为催化剂，而AlCl3作为一种强酸弱碱性盐会发生水解，且腐蚀性较强。据统计，每生产1吨酰化产物，就能产生3吨酸性铝盐废弃物，造成了资源的极大浪费，同时也给环境造成了巨大的破坏。利用EPZG催化剂可减少90%的用量，且该物质属于无毒催化剂，因此对环境的危害能降低至原来的1/4。③利用率高。绿色工艺不仅能减少污染物的产生，还有助于提高原材料的利用率，尤其是资源较少原材料的利用率。④产品安全。利用绿色化学工艺，可生产低毒、易降解、易残留的化学品，提高化学品的安全性。总之，绿色化学的核心内容为“原子经济性、手性合成、环境友好的反应介质”。
2.2 绿色化学在药物合成中的应用
基于绿色化学的核心内容，以下将从原子经济性、手性合成和环境友好介质三个方面的应用进行介绍。
2.2.1 原子经济性应用。原子经济性的概念最早是由美国化学家Trost提出的，该理论认为合成效率的主要影响因素是选择性和原子经济性，因此，在合成中尽量避免使用保护基团和离去基团，充分利用原材料分子中的原子，提高反应的经济效益。自1991年以来，该理论已经得到了较为广泛的推广，并且取得了一系列突出的成就。以布洛芬药物的合成为例，早期合成路线是以异丁基苯为原料，通过六步反应制得，在纷繁复杂的反应过程中，有大量材料损失，原材料的原子利用率不足50%；该工艺生产过程中会产生大量的无机盐，污染严重，且成本高。
美国Hoeehst-Celanese公司联合Boots公司利用原子经济性原则对生产工艺进行了改进，通过IBPE的碳化即可获得合成的布洛芬，整个反应过程仅为3步，原子利用率也上升至80%；若对乙醇进行回收，则回收率达到99%，相关对比数据可见表1。
2.2.2 手性合成应用。药物是具有生物活性的手性化合物，与它的受体部分通常以手性的方式相互作用，这就导致药物的两个对映体会以不同的方式参与作用并导致不同的效果。现代药物制备多采用合成工艺，而药物则是对经过合成过程最后一步的产物进行拆分而获得。从绿色化学角度来看，上述合成路径会造成大量的污染，原子经济性较差，所以手性合成，即催化的不对称合成可能成为研究的新趋势。不对称催化不仅可提供医药研究所需的中间体，还能改善合成环境，减少对环境和人体的危害。手性合成大体可分为不对称催化氢化和酮的不对称还原两种。美国科学家诺尔斯利用过渡金属对手性分子进行氢化时获得了有效的对映体；随后孟山都公司就利用不对产催化氢化合成了L-多巴，用于治疗帕金森症；日本科学家野依良治进一步完善了用于氢化反应的手性催化剂工艺，将立体选择性提高至100%，实现了不对称催化合成的高效性和实用性。以上研究成果在抗生素、抗癌药物、心血管药领域得到了广泛应用，且疗效是原来药物的几倍甚至几百倍。
2.2.3 清洁反应介质的应用。药物合成工艺中，所用溶剂多为有毒、易燃、易爆、易挥发的有机溶剂。绿色化学工艺研究内容是降低合成工艺中对环境和人体的危害，反应介质的绿色化就成为必然。就目前来说，属于清洁型反应介质的为超临界或超临界流体、水、离子液、无溶剂有机反应等。超临界二氧化碳以其无毒、无害、环保、安全、便捷的特点，已经在化学研究领域和医药等工业领域中得到了广泛应用。水相中有机反应操作简单，安全，且不存在易燃、易爆问题，能省略某些官能团的保护和去保护功能；离子液对无机物、有机物、有配合物等溶解性较好，不仅不易燃、无味，还可实现高速分离，高效回收和可再利用循环。离子液的不足是其适应范围无法满足实际需求，需要不断地研究。无溶剂反应是将原材料、反应物作为溶剂；原料或试剂在熔融状态下反应；固体表面反应三类，无溶剂反应选择性较高，收率好，能耗低。
3 结语
绿色化学是当前化学学科发展的主要方向，利用绿色合成工艺制备药物，可提高原子利用率，降低废弃物的产生，同时减轻药物合成对环境和人体的影响。药物合成的绿色化是一个持续改进的过程，需要科研人员和相关工作者不断引入新方法、新理论，对现有的传统方法进行创新和改进，以构建具有经济性和环境性的药物合成工艺。
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