原料藥工藝優(yōu)化的主要目標(biāo):
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(yīng)的反應(yīng)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(shè)計(jì)應(yīng)該以計(jì)算出的和實(shí)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(jìn)行詳細(xì)的文獻(xiàn)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(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化,改變價(jià)格高的原料為價(jià)格低的原料;如果有一部反應(yīng)的收率很低,那么該步反應(yīng)就是你的攻關(guān)對(duì)象,通過(guò)優(yōu)化反應(yīng)條件,獲得較高收率。
某步反應(yīng)的工藝優(yōu)化:首先找到最初的或最基本的反應(yīng)條件,通過(guò)改變反應(yīng)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(yīng)結(jié)果的比較,就可以選擇能使反應(yīng)徹底進(jìn)行同時(shí)只產(chǎn)生很少量雜質(zhì)的反應(yīng)條件。
優(yōu)化流程
反應(yīng)溫度
理想的反應(yīng)溫度就是在可接受的反應(yīng)時(shí)間內(nèi)得到高品質(zhì)的產(chǎn)品。升高溫度通??商岣叻磻?yīng)的速率,但同時(shí)升高溫度也會(huì)降低反應(yīng)的選擇性。在考察理想反應(yīng)時(shí)間的時(shí)候,一方面考慮該反應(yīng)要達(dá)到適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)值;另一方面要考慮在規(guī)?;a(chǎn)時(shí)減少反應(yīng)設(shè)備占用時(shí)間,兩者之間要達(dá)到一種平衡。
物料配比
減少反應(yīng)底物的量可以減少投料時(shí)間、原材料消耗和廢物排放。但是減少反應(yīng)物的配比會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng),因?yàn)樽詈蟮?0%(或者更少)的起始原料轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品需要更長(zhǎng)的時(shí)間。
投料順序
不同的投料順序?qū)ρ娱L(zhǎng)組分的有效摩爾率有的滴加時(shí)間有一定影響,從而將影響反應(yīng)的選擇性,特別是對(duì)使用催化劑的反應(yīng)。
溶劑
選擇最合適的溶劑收率就會(huì)明顯提高。
反應(yīng)濃度
達(dá)到均相反應(yīng)條件常常是優(yōu)化反應(yīng)濃度的目標(biāo)。只有非常少的反應(yīng)是以兩相狀態(tài)進(jìn)行的。伴隨著反應(yīng)的進(jìn)行,產(chǎn)品會(huì)逐漸溶解,從而使得漿狀物可能會(huì)變成均相溶液,同時(shí)生成物的溶解可能對(duì)起始原料的溶解具有促進(jìn)作用。反應(yīng)過(guò)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(yīng)濃度也許可以促進(jìn)產(chǎn)物高收率、高純度的分離。如果時(shí)間允許,改變反應(yīng)的濃度也許會(huì)得到更加好的結(jié)果。
催化劑
一個(gè)成功的催化反應(yīng)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(guò)萃取、減壓過(guò)濾、蒸餾、干燥、滲析、鹽析、洗滌、結(jié)晶等方式對(duì)合成反應(yīng)得到的粗產(chǎn)物進(jìn)行提純,以獲得符合要求的終產(chǎn)品,如純度、含量達(dá)標(biāo)。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(shí)間、晶種類型等。
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