原料藥工藝優(yōu)化的主要目標:
提高產(chǎn)品質(zhì)量(純度、含量、粒度等)
杜絕/減少安全隱患
減少成本
減少三廢
工藝優(yōu)化的先后順序可能根據(jù)工藝的性質(zhì)而有所不同,但所有工藝研發(fā)的最初目的都是為了在相應的反應條件下使產(chǎn)品的產(chǎn)量最大化。
工藝優(yōu)化的一般方法
合成路線的優(yōu)化:合成路線的選擇與設計應該以計算出的和實際結(jié)果得到的合成成本最低為原則。
合成路線的優(yōu)化包括:進行詳細的文獻調(diào)研;參考同系列產(chǎn)品的合成路線;搜索該產(chǎn)品的中間體;在目前的合成路線基礎上進行優(yōu)化,改變價格高的原料為價格低的原料;如果有一部反應的收率很低,那么該步反應就是你的攻關(guān)對象,通過優(yōu)化反應條件,獲得較高收率。
某步反應的工藝優(yōu)化:首先找到最初的或最基本的反應條件,通過改變反應條件(溫度、配料比、加料方法、溶劑、濃度、催化劑等)并與最初反應結(jié)果的比較,就可以選擇能使反應徹底進行同時只產(chǎn)生很少量雜質(zhì)的反應條件。
優(yōu)化流程
反應溫度
理想的反應溫度就是在可接受的反應時間內(nèi)得到高品質(zhì)的產(chǎn)品。升高溫度通??商岣叻磻乃俾?,但同時升高溫度也會降低反應的選擇性。在考察理想反應時間的時候,一方面考慮該反應要達到適當?shù)姆磻担涣硪环矫嬉紤]在規(guī)?;a(chǎn)時減少反應設備占用時間,兩者之間要達到一種平衡。
物料配比
減少反應底物的量可以減少投料時間、原材料消耗和廢物排放。但是減少反應物的配比會導致反應時間的延長,因為最后的10%(或者更少)的起始原料轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品需要更長的時間。
投料順序
不同的投料順序?qū)ρ娱L組分的有效摩爾率有的滴加時間有一定影響,從而將影響反應的選擇性,特別是對使用催化劑的反應。
溶劑
選擇最合適的溶劑收率就會明顯提高。
反應濃度
達到均相反應條件常常是優(yōu)化反應濃度的目標。只有非常少的反應是以兩相狀態(tài)進行的。伴隨著反應的進行,產(chǎn)品會逐漸溶解,從而使得漿狀物可能會變成均相溶液,同時生成物的溶解可能對起始原料的溶解具有促進作用。反應過程中某一產(chǎn)物如果可以結(jié)晶析出,則大大提高了分離效果,故而優(yōu)化反應濃度也許可以促進產(chǎn)物高收率、高純度的分離。如果時間允許,改變反應的濃度也許會得到更加好的結(jié)果。
催化劑
一個成功的催化反應受催化劑、配體、溶劑、濃度、溫度、老化以及攪拌速度的影響。催化劑分解和雜質(zhì)(包括共催化的和抑制催化的)的影響可以發(fā)揮重要作用。
后處理工藝
后處理工藝指通過萃取、減壓過濾、蒸餾、干燥、滲析、鹽析、洗滌、結(jié)晶等方式對合成反應得到的粗產(chǎn)物進行提純,以獲得符合要求的終產(chǎn)品,如純度、含量達標。后處理工藝優(yōu)化主要考慮的因素有萃取溶劑類型和用量、結(jié)晶溶劑類型和用量、結(jié)晶溫度、結(jié)晶時間、晶種類型等。
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