有机合成工艺优化.
前面已经提到,提高选择性,无非就是尽量控制副产物生成。
而控制副产物生成的首要条件就是定性副产物。 定性方法:核磁、红外光谱以及质谱,条件不允许可依据气 相、液相以及其他分析手段估计产物以及副产物结构。当然, 要求技术员必须具备一定的分析以及判断能力。 定性的作用:确定副产物结构后,才能调整条件抑制副反应, 进而提高主反应的选择性。
技术进步
主要针对技术进步,而技术进步与有机合成工艺优化息息相
关。 以下主要针对工艺优化方法以及手段进行经验的总结。
工艺分解
所有化学合成药品都由一个或者若干个工序组成,如地塞米
松除精制过程由8个工序组成:消除、还原、环氧、格氏、
上氟、上碘、置换、水解。
药品生产除精制之外,一个工序一般由一个或多个化学合成
为生产技术人员,研究一个工序的时候,应该首先明确反应
过程。
反应过程研究
1、明确反应原理以及机理,明确原辅料性质。
2、反应过程研究:动力学以及热力学
用动力学方法研究反应过程
1、转化率、选择性以及收率的概念
转化率 反应消耗原料 A的物质的量 反应加入原料 A的物质的量
选择性
反应生成主产物所消耗 原料A的物质的量 反应消耗原料 A的物质的量
有机合成工艺优化以及单元操作
讲授:李工
医药化工的特点
1、涉及学科较多:化学(有机化学、物理化
学、结构化学、分析化学、环境工程等等) 、物理、工程机械以及相关辅助学科; 2、高能耗、高污染、高风险行业。
生产型企业工人需具备的素质
1、具备最基本的化学以及物理知识,了解相关法律 法规,如:环保、安全; 2、具有过硬的操作技能; 3、较强的安全环保意识。
反应组成,地米消除反应仅仅为羟基脱水成双键,而格氏由
加成、氧化以及还原才生成目标产物。
一个工序主要组成为:反应过程、后处理。后处理由一个或 多个化工单元操作组成:蒸馏、萃取、结晶、分离、干燥等 等。
目前概况
1、技术人员不懂得对工艺进行分解:作为生产技术人员拿 到工艺或者是工作安排之后,首先应该对工艺进行分解。是 什么反应?后处理过程涉及到多少化工单元操作,每个单元 操作控制点是什么?要做一个初步的了解,之后才开始着手 实验。 2、很多从事药品生产技术工作的人喜欢做到最后产品,计 算收率以及关注质量。事实上在最初接触某产品某工序的时 候,我们都无法排除药品在提纯过程的物料走向。因此,作
跟踪定量反应产物
1、在同一实验中考查原料、中间体、产物、各副产物的变
化趋势。 2、尽量做到目标多元化,主要体现在后处理过程,反应过 程完成后,可将反应液分成几个部分,进行后续处理。 3、作为科技工作者,学会将反应过程不同时刻、不同组分
的相对含量做成相关的曲线图,为后续研究掌握相关的因素。
分阶段研究反应过程和分离过程
1、拿到工艺后,起初的实验阶段,分离过程不成熟不明确。
因此,不敢保证分离过程损失,这样,所得产品的多少并不 代表反应过程收率。 2、做好反应过程是基础,副产物越少,分离纯化过程越容 易。但是并不是所有副产物都可以在反应过程得到控制,因 此,除了研究反应过程之外,后处理也应该考虑进去。
物料衡算
任何产品任何工序要想提高收率,必须明确反应过程选择性,
以及分离提纯方法是否得当。那么物料衡算是一种手段。
物料衡算式
主反应 主原料 投入量 ×实际 含量% 主产物 理论产量 ×实际含 量% 后处理 提取水液 结晶母液 产品×实 际含量% 最终产品 损失
①反应过程损失=理论产量(100%收率)-主产物量,以此判断 反应过程方法以及条件是否得当。 ②后处理过程损失=主产物-最终产品,以此判断后处理过程是 否最佳。 ③只有物料衡算后才能做到有的放矢,达到事倍功半的目 ④物料很酸涉及到标准品的制备。
X
X
动力学的研究目的以及方向:就是提高选择性,而提高选择
性无非就是降低副产物的生成。
而高选择性的反应影响因素为:温度以及浓度效应。如前所 述的地米消除,可以通过降低投料温度以及控制反应温度降 低副产物的生成,或者降低副反应的反应速率。 要抑制副反应的速度,必须明确副产物结构。
定性反应产物
反应生成主产物所消耗 原料A的物质的量 收率 反应加入原料 A的物质的量
三者之间的关系
选择性 收率 转化率
1、在一定转化率的基础上,选择性即副反应越多,说明选
择性越低。一个好的合成方法应尽量避免副反应的生成。
2、转化率即在一定的温度、时间、压力等条件下,原料的 消耗程度。
3、实际工作中,研究反应过程尽量提高转化率以及选择性。
当然选择最佳平衡点。
副反应
副反应分为平行副反应以及连串副反应 平行副反应即伴随主反应同时进行,如地米消除反应:
O HO O O O
主反应
O O O HO O
O O
副反应
O O
连串副反应:在一定条件下,反应目的产物继续与某组分继续反应生 成副产物。如苯酚的卤化:
OH X2
OH X2
OH X
区分化学以及物理变化过程
举例说明
过硬操作技能
举例:加热、降温、过滤、离心、干燥等
药厂生产技术。提高
产品收率以及质量、提高设备利用率以及增加产能、缩短工 序时间以及降低能耗、减轻环保压力增强操作安全性等方面 入手,达到降低生产成本、清洁生产的目的。 2、技术支持:配合相关部门,及时有效的处理及时问题。 3、技术管理:配合QA完成相关的文件性工作,如试产方案、 工艺验证方案、工艺规程以及批生产记录的制定;及时对项 目进行总结,完成小试总结报告以及工作总结。
过程动力学两个主要方法
1、程序升温法:抑制副反应以及提高主反应选择性,程序
升温法尤为重要。在地米消除、上氟过程得到验证,都是低 温投料,缓慢升温的过程反应。 2、调节加料法:如反应剧烈的反应,一般为滴加原料。在 这里涉及到原料用量等因素。技术员在工作中积累经验,在 前人的基础上应该得到进步。
后处理
后处理由不同单元操作组成:精馏、萃取、结晶、分离、干
燥等等。
化工单元操作
一个化工产品的生产是通过若干个物理操作与若干个化学反