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第五章 中试放大与生产工艺规程


CHO OH HO
O
CHO
n
盐酸的用量是关键!
糠醛
例 2:
CH3CHO
Cl2/ CH3OH
Cl OCH3 OCH3
CH3ONa /CH3OH
H3CO
OCH3 OCH3
H2N NH O O S NH NH2
BaSiO3-H2SiO3
H3CO
OCH3
PCl3/ DMF / CH3ONa
H2N NH O O S N N OCH3
例:
CHO H HO H H OH H OH OH CH2OH H HO H H CH2OH OH H OH OH CH2OH CH2OH O
H2/Raney Ni 催化氢化
黑乙酸菌 氧化
H HO HO
OH H H CH2OH
D-葡萄糖
D-山梨醇
COOH
L-山梨糖
OH O HO H OH O
氧化葡萄糖酸杆菌/假单孢杆菌 氧化
《药品生产质量管理规范(附录)》(1998年修订) 1999年6月19日印发,其中关于原料药的规定 连续生产的原料药,在一定时间间隔内生产的在规 定限度内的均质产品为一批; 间歇生产的原料药,可由一定数量的产品经最后混 合所得的在规定时间内均质产品为一批,混合前的 产品必须按同一工艺生产并符合质量标准,且有可 追踪的纪录。
磺胺-5-甲氧嘧啶
例 3:
OH HO OH O OH OC12H21O9
O / NaOH HOH CH CO 2 2
OCH2CH2OH OCH2CH2OH OH O OC12H21O9
芦丁
7,4’,3’-三羟基芦丁
5. 工艺流程与操作方法的确定 在中试放大阶段由于处理物料增加,因而又必要考虑 使反应与后处理的操作方法如何适应工业生产的要求,特 别要注意缩短工序、简化操作。
第五章 中试放大与生产工艺规程
第一节 中试放大
一、新药研究
新药研究的最终目的 生产出质量合格的药品、供医疗应用 新药投入大量生产以前,必须研制出一条成熟、稳定、适合 于工业生产的技术工艺路线。研制过程分阶段进行。 新药合成研究的三个阶段: 1. 实验室研究阶段 2. 中试放大阶段 本章所指的化学制药工艺的放大
二、确定物料衡算的计算基准及每年设备操作时间
1.物料衡算的基准 (1)以每批操作为基准,适用于间歇操作设备、标准或定 型设备的物料衡算,化学制药产品的生产间歇操作居多。 (2)以单位时间为基准,适用于连续操作设备的物料衡算。 (3)以每公斤产品为基准,以确定原辅材料的消耗定额。 2.每年设备操作时间 车间每年设备正常开工生产的天数一般以330天计算,其 中余下的36天作为车间检修时间。
例1:
CHO OH OCH3
(CH3)2SO4 / NaOH
CHO OCH3 OCH3
邻位香兰醛
2,3-二甲基苯甲醛
例2:
CH3 O2N
CHO
Na2S + S C2H5OH O2N
对氨基苯甲醛
6. 原辅材料和中间体的质量控制 (1) 原辅材料、中间体的物理性质和化工参数的测定,可 以帮助解决生产工艺和安全措施中可能出现的问题。 如某些物料的物理性质和化工参数,如比热、粘度、 闪点和爆炸极限等。如 N,N- 二甲基甲酰胺( DMF )与强 氧化剂以一定比例混合时可引起爆炸,必须在中试放大前 和中试放大时作详细考察。 (2) 原辅材料、中间体质量标准的制定。 在实验室条件下质量标准来制定或不够完善时,应根 据中试放大阶段的实践进行制定或修改。 (3) 在中试放大研究时,必须注意考察各步反应可能带来 的“三废”和环境污染问题,并采取相应措施,有效地防 范、控制和治理。
(1)中试放大是在实验室小规模生产的工艺路线打通后, 采用该工艺在模拟工业化生产的条件下所进行的工艺研 究,以验证放大生产后原工艺的可行性,保证研发和生 产时工艺的一致性。 (2)虽然化学反应的本质不会因实验生产的不同而改变, 但各步化学反应的最佳工艺条件,则可能随实验规模和 设备等外部条件的不同而改变,所以中试很重要。 (3)在中试放大的基础上制定生产工艺规程,也就是把 生产工艺过程的各项内容归纳形成文件。
例1:
3CH3CN
NaNH2
CH3 N H2N N CH3
O
Et3N
4-氨基-2,6-二甲氨基嘧啶
O O S Cl HN
H 3C
CH3 O H3C HN O O S NH N N CH3
CH3 N N CH3
NaOH / HCl
O H2N HN
-H2O
O O S NH
-H2O
CH3COONH4
CH3ONH2
3. 工业化生产阶段
各个阶段前后衔接,相互促进,任务各不相同, 研究的重点也有差异,制备的规模逐渐由小变大。新 药申请注册前应完成中试生产。
1. 实验室研究阶段 这是新药研究的探索阶段,目的首先是发现先导化合 物和对先导化合物的结构修饰,找出新药苗头。其主要任 务是:合理设计化合物尽快完成这些化合物的合成,不惜 采用一切分离纯化手段。显然,这样的合成方法与工业生 产的距离很大。 从实验室研究进入到中试至少要具备的条件:
中试放大是对已确定的工艺路线进行实践性审查, 中试放大的研究内容主要有: 1. 生产工艺路线的复审 一般情况下,单元反应的方法和生产工艺路线应在实 验室阶段就基本选定。在中试放大阶段,只是确定具体工 艺操作和条件以适应工业生产。但是当选定的工艺路线和 工艺过程,在中试放大时暴露出难以克服的重大问题时, 就需要复审实验室工艺路线,修正其工艺过程。
2. 在中试研究过程中,大量的物料在较粗直径管道中 输送时,它的流动状态不同于实验室。
随着设备的增大,传热表面积的增大,反应热不易 仅靠反应器表面来导出。所以到了中试和工业化生产就 要采取散热的手段,以保证生产的安全,中试是非常关 键的。
三、中试放大有关的概念
1. 放大系数:一般习惯将放大系数称为放大倍数。
3.搅拌器型式与搅拌速度的考查 药物合成反应中的反应大多是非均相反应,其反应热 效应较大。搅拌的目的-均质。在中试放大时,重点研究 搅拌速度、搅拌浆类型对反应进程和产品纯度的影响。 例如:儿茶酚与二氯甲烷和固体烧碱在含有少量水分的 DMSO存在下,反应合成小檗碱中间体胡椒环。
HO + HO CH2Cl2 + 2NaOH DMSO O + O NaCl + 2H2O
三、收集有关计算数据和物料衡算步骤 1. 收集有关计算数据 反应物的配料比,原辅材料、半成品、成品及副产品 等的浓度、纯度或组成,车间总产率,阶段产率,转 化率。 2. 转化率 对某一组分来说,反应物所消耗的物料量与投入反应 物料量之比简称该组分的转化率。一般以百分率表示。
CH3CN
第二节 物料平衡
一、物料平衡的理论基础
物料平衡是指产品理论产量与实际产量或物料的理论 用量与实际用量之间的比较。也就是是研究某一个体系 内进、出物料及组成的变化。所谓体系就是物料衡算的 范围,可以是一个设备或多个设备,可以是一个单元操 作或整个化工过程。 物料衡算的理论基础为质量守恒定律: 进入反应器的物料量-流出反应器的物料量-反应器中的 转化量=反应器中的积累量 即进入一个系统的全部物料量必等于离开系统的全部物 料量,再加过程中的损失量和在系统中的积累量。
例1:
CHO HO H OH H OH H CH2OH H -CO2
HO H OH
COOH O H OH H CH2OH
COOH OH
OH OH
H
HO H OH OH H CH2OH
H
O
O
HO
OH
2-酮-L-古龙糖酸
H ,-H2O HO
烯醇化
内酯化
HO H -H2O O CHO H -H2O O CHO H
例1:抗癌药物氮芥(chlormethine),曾用乙醇做溶剂精 制,但杂质较多。
HO Cl
CH3NH2
O
HoAc
HO
N
CH3
PoCl3,DMF
N
Cl
CH3
HCl
可能的杂质
中试改进:提纯
无水乙醇
二氯乙烷
结晶
例 2:
O
NO2
电解还原 or H2/Pt-C
NHOH
NH2
HOAc
HN
CH3
OH
OH
2.设备材质与型式的选择 开始中试放大时应考虑所需各种设备的材质和型式,并 考查是否合适,尤其应注意接触腐蚀性物料的设备材质的 选择。 例1:二甲基亚砜 含水1%----对钢板的腐蚀作用极微 含水5%----对钢板的腐蚀作用很强 -----对铝板的腐蚀作用极微 例2: 实验室生产----玻璃仪器 中试以上规模生产----不锈钢、搪瓷 因此要研究金属离子对反应的干扰。
180 r.p.m-----56 r.p.m
O O N OCH3 Cl 2H2O
Revolution Per Minutes
OCH3
Berberine
4. 反应条件的进一步研究
实验室阶段获得的最佳反应条件不一定能符合中试放大要求。应 该就其中的主要的影响因素,如放热反应中的加料速度,反应罐的 传热面积与传热系数,以及制冷剂等因素进行深入的试验研究,掌 握它们在中试装置中的变化规律,以得到更合适的反应条件。
二、中试放大的重要性
1 . 从实验室研究到工业化生产阶段,如果不做好中试放大, 将存在许多问题:试剂的纯度问题,工业生产中所用的原 料都是工业级的,将不可避免的多混入杂质;经济的问题; 尽量选用毒性低的溶剂。 化学纯:是指满足一般生产或分析试验的试剂纯度;
分析纯:纯度比化学纯要高。
色谱纯:一般用于色谱分析。
H
2-酮基-L-古龙酸
抗坏血酸
注意:葡萄糖液pH 8.0-8.5;D-山梨醇溶解金属
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