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原料药 小试工艺的中试放大



反应有无气体生成?会否冲料?如有必要,应加气液分离器,安装
回流管。

真空度的要求?尾气及有毒气体的吸收?
I.
在实验室中由于物料体积较小,搅拌效率好,传热、
传质的问题表现不明显,但是在中试放大时,由于搅
拌效率的影响,传热,传质的问题就突出地暴露出来。
因此,中试放大时必须根据物料性质和反应特点注意 研究搅拌器的型式,考察搅拌速度对反应规律的影响, 特别是在固-液非均相反应时,要选择合乎反应要求 的搅拌器型式和适宜的搅拌速度。
甲苯
水 硫酸 水 对甲苯磺酸 邻甲苯磺酸 间甲苯磺酸 甲苯 硫酸 水
99.9
0.1 98.0 2.0 78.70 8.83 8.45 1.05 1.85 1.12 100
999
1 1078 22
总计
2100
2100
1500.8 168.4 161.1 20.0 35.2 21.4 193.1 2100
要任务是:合理设计化合物尽快完成这些化合物的 合成;利用各种手段,确证化合物的化学结构;测 定化合物的主要物理参数;了解化合物的一般性质, 而对化合物的合成方法不作过多的研究。为了制备
少量的样品供药理筛选,不惜采用一切分离纯化手
段,如反复分馏,多次重结晶,各种层析技术等。
显然,这样的合成方法与工业生产的距离很大
安放。
4. 5.
计划和准备好中间体的盛放器具和堆放场所。 生产条件的检查:蒸汽、油浴、冷却水和盐水是否通 畅(可用手试一下阀门开启后的前后温差),阀门开
关是否符合要求。
6.
物料是否均相,搅拌是否足以使他们混合均匀,固体 是否沉积在底阀凹处,尤其固体催化剂或难溶原料的 沉积,如何采取避免沉积的措施。

在中试研究总结报告的基础上,可以进行基建设计, 制订型号设备的选购计划。进行非定型设备的设计制 造,按照施工图进行生产车间的厂房建筑和设备安装。

在全部生产设备和辅助设备安装完毕。如试产合格和
短期试产 稳定即可制订工艺规程、操作规程、清洁规
程、工艺验证方案、清洁验证方案、批生产记录等文
件交付生产。
1.
研究确定一条最佳的合成工艺路线:一条比较成熟的合成工 艺路线应该是:合成步骤短,总产率高,设备技术条件和工
艺流程简单,原材料来源充裕而且便宜。
2.
用工业级原料代替化学试剂:实验室小量合成时,常用试剂 规格的原料和溶剂,不仅价格昂贵,也不可能有大量供应。 大规模生产应尽量采用化工原料和工业级溶剂。小试阶段应 探明,用工业级原料和溶剂对反应有无干扰,对产品的产率
中试放大是快速,高水平到工业化生产的重要过渡阶段,其水 平代表工业化的水平


中试放大是药品研发到生产的必由之路,也是降低产业化风险的 有效措施。
1. 2.
实验室研究阶段
小量试制阶段
3.
4.
中试生产阶段
工业化生产阶段

这是新药研究的探索阶段,目的是发现先导化合物
和对先导化合物的结构修饰,找出新药苗头。其主
和质量有无影响。通过小试研究找出适合于用工业级原料生
产的最佳反应条件和处理方法,达到价廉、优质和高产。
3.
原料和溶剂的回收套用:合成反应一般要用
大量溶剂,多数情况下反应前后溶剂没有明 显变化,可直接回收套用。有时溶剂中可能 含有反应副产物,反应不完全的剩余原料, 挥发性杂质,或溶剂的浓度改变,应通过小 试研究找出回收处理的办法,并以数据说明, 用回收的原料和溶剂不影响产品的质量。原
料和溶剂的回收套用,不仅能降低成本,而
且有利于三废处理和环境卫生。
4.
安全生产和环境卫生: 安全对工业生产至关重要,应通过小 试研究尽量去掉有毒物质和有害气体参加的合成反应;避免 采用易燃、易爆的危险操作,实属必要,一时又不能解决, 应找出相应的防护措施。尽量不用毒性大的有机溶剂,寻找 性质相似而毒性小的溶剂代替。药物生产的特点之一是原材 料品种多,用量大,化学反应复杂,常产生大量的废气、废


回收副产物并综合利用以及防治三废提供数据
对无分析方法的化学成分要进行分析方法的研究。
对3-5批稳定性试验的数据,每批按每个单元反 应或每个设备体系进行物料衡算,对物料衡算 中出现的不平衡去向作出合理的说明。 物料衡算结果的正确与否将直接关系到整 个工艺设计的可靠程度。
甲苯磺化过程的物料平衡表 物料名称 原料甲苯 输入 浓硫酸 1100 质量/Kg 1000 质量组成/% 纯品量/Kg
1.
经验放大:主要是凭借经验通过逐级放大(小试装置-中 间装置-中型装置-大型装置)来摸索反应器的特征。它 也是目前药物合成中采用的主要方法。
2.
相似放大:主要是应用相似原理进行放大。此法有一定
局限性,只适用于物理过程放大。而不适用于化学过程 的放大。
3.
数学模拟放大:是应用计算机技术的放大,它是今后发 展的方向。
响因素,如加料速度,搅拌效果,反应器的传
热面积与传热系数以及制冷剂等因素,进行深
入研究,以便掌握其在中间装置中的变化规律。
得到更适用的反应条件。

对热敏反应或对升温、降温时间要求苛刻
的反应按中试实际情况,如反应釜釜体传
热面积不能满足工艺要求时,则需用反应
釜内置排管或蛇管或外接冷却设备的方式
来调整传热面,使其尽可能满足相关工艺
7.
各种仪表是否正常?估计整个过程(物料浅满发
生变化和投料偏少时)温度计是否能插到物料里。
8. 9.
写好操作规程和安全规程。 对职工进行培训,工艺培训(尤其要讲清楚控制 指标和要点,违犯操作规程的危害和管道走向, 阀门的进出控制,落实超出控制指标和突发事件 的应急措施)。进行安全培训和劳动保护培训。
1. 2.
小试收率稳定,产品质量可靠。 工艺条件已经确定,产品,中间体和原理的分析 检验方法已确定。 某些设备,管道材质的耐腐蚀实验已经进行,并
3.
有所需的一般设备。
4. 5. 6.
进行了物料衡算。三废问题已有初步的处理方法。
已提出原材料的规格和单耗数量。
已提出安全生产的要求。
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.
磺化液
输出
1906.9
脱水器排水 总计
193.1 2100

对各步中间体/产品进行技术经济指标的计算和分析,按每 步反应的收率及物料衡算表计算出每步反应的原材料消耗定额 →产品的原材料消耗定额(公斤/公斤)(理论量公斤/公斤)。 按原材料消耗定额对中间体/产品工艺水平的高低、耗材的合
理性及存在问题进行评估。
原料药车间 王国军

什么是中试?
中试生产是从实验室过渡到工业生产必不
可少的重要环节,是二者之间的桥粱。中 试生产是小试的扩大,是工业生产的缩影, 应在工厂或专门的中试车间进行。

中试生产的原料药供临床试验,属于人用药物。
中试生产的一切活动要符合《药品生产质量管
理规范》(GMP),产品的质量和纯度要达
到药用标准。美国FDA规定,在新药申请
(NDA)时要提供原料药中试生产(或今后
大规模生产)的资料。

中试是从小试实验到工业化生产必经的过渡环节;在生产设备 上基本完成由小试向生产操作过程地过渡,确保按操作规程能 始终生产出预定质量标准的产品;是利用在小型的生产设备进 行生产的过程,其设备的设计要求,选择及工作原理与大生产 基本一致;在小试成熟后,进行中试,研究工业化可行工艺, 设备选型,为工业化设计提供依据。所以,中试放大的目的是 验证,复审和完善实验室工艺所研究确定的合成工艺路线,是 否成熟、合理,主要经济技术指标是否接近生产要求;研究选 定的工业化生产设备结构,材质,安装和车间布置等,为正式 生产提供数据和最佳物料量和物料消耗。

制备中间体及成品的批次一般不少于3 批,以便积累数据,完善中 试生产资料。

药品工艺路线经论证确定后,一般都需要经过一个必小型实验规模 放大50~100倍的中试放大,以便进一步研究在一定规模装置中各步 反应条件的变化规律,并解决实验室阶段未能解决或尚未发现的问 题

根据中试研究的结果制订或修订中间体和成品的质量标准,以及分 析鉴定方法。
工艺路线和单元反应操作方法的最终确定
设备材质和型号的选择。
搅拌器型式和搅拌速度的考察。 反应条件的进一步研究。 工艺流程和操作方法的确定。 进行物料衡算。
原材料,中间体的物理性质和化工常数的测定。
原材料、中间体质量标准的制订。 消耗定额,原材料成本,操作工时与生产周期等的确定。
① ②
验证小试提供的合成工艺路线,是否成熟、合理。 进一步考核和完善工艺路线,对每一反应步骤和单元操作,均应取 得基本稳定的数据。

按反应的均相、非均相等反应物料的性质和反应特点及
小试工艺考察中对反应液混合要求的认知,初步选择搅拌
的类型和转速,并通过中试考察搅拌对反应影响的规律确 定搅拌的类型及转速(推进式、涡轮式、桨式、锚式、框 式、螺式)

试验室阶段获得的最佳反应条件不一定完全符
合中试放大的要求,为此,应就其中主要的影
的要求。

要考虑使反应和后处理操作方法适用工业
生产的要求。特别注意缩短工序、简化操
作、注重安全、提高劳动生产率。从而最
终确定生产工艺流程和操作方法。

当各步反应条件和操作方法确定后,就应该就收率,副 产物、三废等方面进行物料衡算。

反应产品和其他产物的重量总和等于反应前各个物料投 量量的总和是物料衡算必须达到的精确程度。以便为解 决薄弱环节。挖潜节能,提高效率,
渣和废物,处理不好,将严重影响环境保护,造成公害。三
废问题在选择工艺路线时就要考虑,并提出处理的建议。

中试放大是产品在正式被批准投料前的最重要的一次模 型化的生产实践。它不但为原料药的生产报批/新药审 批提供了最主要的实验数据,也为产品投产前的GMP认 证打下了基础。 通过中试所形成的产品工艺规程应该是“能证实任何程 序、生产过程、设备、物料、活动或系统确实能导致预 期结果的有文件证明的活动”。
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