放大反应中试剂的选择..
制药工艺学-中试放大与工艺规程PPT
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工艺规程
规定如何进行制药工艺操作的书面文 件，包括原材料的选用、加工步骤、 操作条件、质量检测和控制方法等。
课程目标
01
掌握中试放大的基本原理和方法，理解中试放大过 程中可能出现的问题及其解决方案。
02
了解工艺规程的制定和实施，掌握制药工艺操作的 基本要求和规范。
03
培养学生对制药工艺学的兴趣和热情，提高其解决 实际问题的能力。
结果分析
对实验数据进行整理和分析，评估中试放大结果 与实验室结果的差异和原因。
工业化生产建议
根据中试放大结果，提出工业化生产的工艺参数优化和 设备选型建议。
03
工艺规程概述
工艺规程的定义与重要性
定义
工艺规程是制药生产过程中必须 遵循的操作程序和规范，用于确 保药品质量和安全。
重要性
工艺规程是制药企业生产合格药 品的基础，是实现药品生产标准 化的关键，也是保障药品质量和 安全的重要措施。
02
中试放大概述
中试放大的定义与重要性
定义
中试放大是在实验室工艺确定后，将实验室规模的工艺过程放大至中等规模的 反应器或生产设备，以验证工艺在扩大规模下的可行性、稳定性和重复性。
重要性
中试放大是连接实验室研究和工业化生产的重要桥梁，旨在确保实验室工艺在 工业化生产中的可行性，为工业化生产的工艺参数优化和设备选型提供依据。
规程，提高生产效率与产品质量。
案例三：中试放大与工艺规程的协同优化
要点一
总结词
要点二
详细描述
中试放大与工艺规程在制药工艺学中相互关联，通过协同 优化可实现更高效、经济的药品生产。
中试放大过程中收集的数据和经验可以为工艺规程的制定 提供参考，帮助完善生产流程和参数。同时，工艺规程的 实施过程中也可以根据实际情况对中试放大结果进行验证 和调整，以实现更优化的生产效果。通过中试放大与工艺 规程的协同优化，可以提高药品生产的成功率、降低成本 并缩短商业化生产的时间。
tsa信号放大反应液
tsa信号放大反应液一、TSa信号放大反应液的概述TSa信号放大反应液是一种常用于核酸检测中的试剂，主要用于扩增DNA序列。
该反应液由多种试剂组成，包括聚合酶、缓冲液、dNTPs、引物等。
其中，聚合酶是该反应液的关键成分之一，可将DNA模板复制成数百万份。
二、TSa信号放大反应液的组成1. 聚合酶：聚合酶是TSa信号放大反应液中最重要的成分之一。
常见的聚合酶有Taq聚合酶和Pfu聚合酶等。
2. 缓冲液：缓冲液可以调节pH值，并提供离子以维持反应环境的稳定性。
常见的缓冲液有Tris-HCl缓冲液和KCl缓冲液等。
3. dNTPs：dNTPs是构建DNA链所必需的单个核苷酸单元，包括脱氧腺嘌呤（dATP）、脱氧胞嘧啶（dCTP）、脱氧鸟嘌呤（dGTP）和脱氧胸腺嘧啶（dTTP）。
4. 引物：引物是一种短的DNA序列，用于定向扩增特定的DNA片段。
引物通常由两个互补的序列组成，称为前向引物和反向引物。
三、TSa信号放大反应液的原理TSa信号放大反应液利用聚合酶将模板DNA复制成多份。
在反应开始时，缓冲液和dNTPs混合在一起，并加入前向和反向引物。
然后加入样品中的DNA模板，并将混合物置于热循环仪中进行PCR扩增。
热循环仪会依次升温、降温和保持恒温，以促进DNA复制过程。
四、TSa信号放大反应液的优点1. 高灵敏度：TSa信号放大反应液可以扩增少量的DNA模板，并且可以检测到极低浓度的目标序列。
2. 特异性：由于使用特定的引物，TSa信号放大反应液只扩增目标序列而不扩增其他序列。
3. 可重复性：TSa信号放大反应液具有高度可重复性，可以在不同实验室和设备上获得相似结果。
五、TSa信号放大反应液的应用1. 基因检测：TSa信号放大反应液常用于基因检测和DNA分型，可检测遗传性疾病、感染病原体等。
2. 生物学研究：TSa信号放大反应液也广泛应用于生物学研究中，例如克隆基因、构建表达载体等。
3. 法医学：在法医学上，TSa信号放大反应液可用于DNA鉴定和刑事侦查。
关于中试放大的方法
关于中试放大的方法中试是产品从孕育走向成年的必经之路，是产品生命的纽带．中间实验阶段是进一步研究在一定规模的装置中各步化学反应条件的变化规律，并解决实验室中所不能解决或发现的问题。
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反应工艺条件，则可能随实验规模和设备等外部条件的不同而改变。
因此，中试放大很重要。
实验进行到什么阶段才进行中试呢？至少要具备下列的条件：1，小试收率稳定，产品质量可靠。
2，造作条件已经确定，产品、中间体和原理的分析检验方法已确定。
3，某些设备，管道材质的耐腐蚀实验已经进行，并有所需的一般设备。
4，进行了物料衡算。
三废问题已有初步的处理方法。
5，已提出原材料的规格和单耗数量。
6，已提出安全生产的要求。
中试放大的方法有：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。
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。
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。
此外，微型中间装置的发展也很迅速，即采用微型中间装置替代大型中间装置，为工业化装置提供精确的设计数据。
其优点是费用低廉，建设快。
中试放大阶段的任务主要有以下十点，实践中可以根据不同情况，分清主次，有计划有组织地进行。
1，工艺路线和单元反应操作方法的最终确定。
特别当原来选定的路线和单元反应方法在中试放大阶段暴露出难以解决的重大问题时，应重新选择其他路线，再按新路线进行中试放大。
2，设备材质和型号的选择。
对于接触腐蚀性物料的设备材质的选择问题尤应注意。
3，搅拌器型式和搅拌速度的考察。
反应很多是非均相的，且反应热效应较大。
在小试时由于物料体积小，搅拌效果好，传热传质问题不明显，但在中试放大时必须根据物料性质和反应特点，注意搅拌型式和搅拌速度对反应的影响规律，以便选择合乎要求的搅拌器和确定适用的搅拌速度。
化学反应试剂
化学反应试剂化学反应试剂是化学实验中常用的一种工具，它能够促进化学反应的进行，改变反应速率或产物的性质。
本文将介绍几种常见的化学反应试剂及其在实验中的应用。
一、酸碱试剂1. 盐酸（HCl）盐酸是一种强酸，它在实验室中常被用作酸化试剂。
它可以与碱性物质反应，生成相应的盐和水，并且可以用于酸碱中和反应。
例如，在实验中加入盐酸可以将NaOH中和生成氯化钠和水的反应表达为：NaOH + HCl → NaCl + H2O2. 硫酸（H2SO4）硫酸是另一种常见的酸性试剂，也是一种强酸。
它具有较高的酸度，可以用于酸化反应和脱水反应。
在实验中，硫酸可以与醇反应，进行酸催化的醇脱水反应：C2H5OH + H2SO4 → C2H4 + H2O二、氧化还原试剂1. 过氧化氢（H2O2）过氧化氢是一种强氧化剂，可以用于氧化反应或酸碱中和反应。
在实验室中，过氧化氢常被用作漂白剂、消毒剂以及化学反应的催化剂。
例如，过氧化氢可以与二氧化锰反应，产生氧气：2 H2O2 → 2 H2O + O22. 二氧化硫（SO2）二氧化硫是一种常见的还原剂，可以用于还原反应。
它可以与氧气反应，生成三氧化硫。
在实验室中，二氧化硫可用于还原碘酸钠：5 NaIO3 +6 SO2 + 10 H2O → 5 NaIO6 + 10 H2SO4三、沉淀试剂1. 氯化银（AgCl）氯化银是一种常见的沉淀试剂，可以用于检测氯离子的存在。
它与氯化物反应，生成白色沉淀。
例如，当氯化银与氯化钠反应时，会生成白色的氯化银沉淀：AgCl + NaCl → AgCl↓ + NaCl2. 溴化钡（BaBr2）溴化钡是一种常用的沉淀试剂，可以用于检测硫酸根离子的存在。
它与硫酸盐反应，生成黄色的硫酸钡沉淀。
例如，溴化钡与硫酸钠反应时会生成黄色的硫酸钡沉淀：BaBr2 + Na2SO4 → BaSO4↓ + 2 NaBr在化学实验中，合适的化学反应试剂能够提高实验效果，促进反应的进行。
中试放大要考虑的实际问题及经验总结建议
中试放大要考虑的实际问题及经验总结建议一、实验室研发到工厂放大要考虑的实际问题1、明确放大目标和安全因素准备工艺放大的第一步是要有明确的目标，知道所需产品的质量和数量以及哪个更重要，该工艺是否满足放大的要求。
为了确保实验室研发和放大的安全性，必须全面评估该工艺过程中化学反应的危险性，并不是所有的反应都需要进行彻底的分析。
例如：脂类的水解反应，在比较的碱性溶液中是不会发生危险，按照测试可以对反应放热多少热以及放大是否会产生危险做出评估。
而还原反应是放热反应，实验室小试没有明显的放热反应，而在放大反应的时候，往往是剧烈的放热反应，若控制不好温度，反应过程中放出的热量会使溶剂剧烈沸腾，甚至由于反应放出的热量不能够及时的传递出去而导致爆炸的危险。
另外，操作工人的安全也是要考虑的一个重要因素，尤其要考虑投料和分离最终产品时操作人员的安全。
比如工业上提取植物碱（例如金雀花碱）用到的醇类往往使用乙醇而不是用甲醇，是因为甲醇对人体的伤害要远远大于乙醇。
2、确定关键工艺步骤在编写工艺规程前，应该与参与工艺研发的研发人员一起讨论。
工艺规程应该考虑工艺过程中的每一个方面。
如果加料的速度很重要，那如何控制加料速度；试剂应该加载反应液的上方还是下方；试剂加到低温的反应中是否会凝固成固体；反应温度、水分应控制在什么范围；反应终点怎么控制，是观察反应现象；TLC监控还是开发终控的HPLC方法；是否可以重结晶对中间体进行严格的控制，建立较为严格合理的质量标准；是否需要分离和干燥最终产品的专用设备等问题都要考虑到并讨论。
3、限定设备的使用范围工厂里大部分用于放大的设备都是多用途的，很少选用专用设备。
事实上，工厂里用于放大的设备都限定了使用范围。
例如，我们在做某个项目中有一步要无水无氧低温操作，而且使用到了正丁基锂，所以我们选用的设备首先要耐低温并耐强碱的腐蚀，所以要用到专用的反应设备，注意：要确保转移正丁基锂溶液的管子，密封塞、探测器能够满足生产的需要；再比如氢化反应往往要用到高压氢化反应釜，强酸体系不能用金属材质的反应釜作反应，否则容易腐蚀。
小试与放大实验和中试生产三者之间的区别和联系
小试与放大实验和中试生产三者之间的区别和联系小试，放大实验和中试生产三者是相互联系非常密切的三个部分。
三者的反应都是同一个反应，也就是说它们的反应原理是一致的。
但是在细微操作上，三者总是有着或多或少的区别。
很多反应稍微一经放大就容易出现这样那样的问题。
其实并非它们反应的过程出现了什么问题，而是在反应的处理上两者应该有着细微的差别。
很多老师或者工程师在放大的时候从200ml的反应瓶放大到500ml的反应瓶中的时候，总是出现反应收率下降或者反应的温度区间跟原来的区间稍微有些差别。
其实这些差别也算不得是什么差别，只是在不同的空间内，该反应的传质传热空间不同而已。
由于空间有了细微的差别，导致在细致的操作中，相同的操作实际上也就有了细微的差别，而这个差别就导致了我们常见的收率下降和温度区间的变化问题。
只要我们能够将这个问题仔细的分析清楚，这个问题也就不是问题了。
放大实验和中试生产稍微有些不同，因为两者的基础是都是小试的放大，不过由于放大的倍数和区间不同，导致两者表现出来的东西也就不同。
这也就是相同的积分元在不同的积分区间积分出来的不同结果而已。
我们只要明了这个积分元在不同积分区间的不同特性就能够得出积分的变化趋势，从而调整各个因素使积分向我们需要的方向转化。
总之，三者的联系就是同一个积分元在不同积分区间积分的结果。
贯穿三者的同一主线就是主反应过程。
当反应被放大时，由于空间的增大，导致物料的传输空间增大，也就是反应物分子的活动空间变大了，导致在反应一旦开始进行后，参加反应的分子碰撞的几率就开始变小，这是个概率学问题，因而放大反应在与实验室相同的时间内是反应不到相同的转化率的，因此我们需要延长反应时间来使反应进行的更加彻底，但是当反应受动力学控制时，我们很容易遇到即使反应很长时间也不能使得反应更进一步的进行，因此我们需要采取一些手段来使得我们的物料浓度变得更大一些，以使反应更进一步进行，如回流或蒸出部分溶剂等操作。
放大的注意事项
三、放大过程中需要避免的事情
三、放大中需避免的事情
1. 避免复杂 “KISS”原则（keep it simple, stupid），在化学工艺研发和放大过程 中，要使之尽量简单。 在商业生产是由操作工人实施的，在操作过程中需要书面的批次生产 记录，简单的程序易于执行。 例如在研发时尽量使反应、处理、结晶均在一种溶剂或混合溶剂 中进行，避免中间的溶剂变换。 简单的工艺可使操作更为安全有效，减少操作时间及废物的产生。 对于有些难以简化的反应，如加氢、硝化、胺化等，可将这些反应承 包给专门进行该类反应的制造商进行。
第二部分：活性药物化合物（API）
放大的注意事项
SCALE-UP DOS AND DON’TS
一、前言
在制药工业中，化学工程师的任务是将实验室的工艺或研发阶段的工 艺进行放大。 然而，要得到有效的、实用的放大经验，常需要数年实际工作中的积 累。大多数大学中的工程类课程并不会教给学生关于复杂的工程放大 以及关于意外结果、失败案例以及潜在危险等实际情况。 工程放大并非简单的学会经历并处理出现的意外情况，其实在放大过 程中出现的意外问题都是可以通过对具体细节进行注意、进行简单的 实验室研究、在研发早期正确的收集定量数据从而能进行预测并避免 的。 其实工艺化学家或工程师能通过很多实验室测定，对工艺中使用的反 应物和其他材料进行表征和定量，以简化工程放大。
二、放大过程中要做的事情
除了化合物的纯度之外，对固体物料，还需要考虑物理性质，如颗粒 大小，有时会对工艺结果起到很大的影响。
例如K2CO3在烷基化反应或其它有机反应中用作中和酸的试剂时， 由于颗粒状的碳酸盐表面积较小，溶解较慢，尤其在大规模反应 中，混合强度不如实验室，不足以悬浮起较大的颗粒导致固体颗 粒沉淀于釜底。 10. 原材料使用实验 在实验室规模下，应采用规模化生产中的原料和中间体进行试验，并 将整个生产过程在实验室中都进行一次，包括分离、分析等。结果出 来并满足产品要求之后，再进行规模试验。
制备液相放大的原理 -回复
制备液相放大的原理-回复液相放大是一种在化学实验室中常用的技术，它允许研究人员将少量试剂反应扩大到更大的比例，并且在控制条件下进行。
液相放大的原理基于液体化学反应的基本原理。
一般来说，液体反应中的反应物溶液以一定的体积添加到反应容器中，然后通过适当的装置和操作，回流或搅拌水平可调的反应物溶液，使反应在液体相中进行。
该方法具有如下优点：操作简单易行、可掌握的参数较少（如温度、反应物浓度、反应时间等）、易于控制反应条件等。
在液相放大过程中，首先需要准备反应液。
反应液中包含了反应所需的所有反应物和反应条件所需的溶剂。
通常，反应液的配制是根据反应物的摩尔比例进行的。
反应液的体积可以根据需要进行放大。
然后，在液相放大过程中，需要选择一个适当的反应容器。
可能的选择包括圆底烧瓶、磁力搅拌棒和磁力搅拌器等。
选择适当的反应容器是确保反应均匀进行的重要步骤。
一旦反应液和反应容器准备好，液相放大的下一步是在适当的温度下进行反应。
温度是影响液体反应速度的关键因素之一。
反应温度通常通过加热或冷却装置进行控制，并且应根据反应物的性质和反应需要进行调整。
根据需求，可以使用水浴、油浴或恒温槽等设备来维持恒定的温度。
当反应开始后，应该对反应液进行充分的搅拌，以确保反应物均匀分布并提供足够的反应机会。
搅拌的目的是促进反应物之间的相互作用，增加反应速率，并提高反应效果。
在反应过程中需要监测反应的进展情况，可以使用各种分析仪器和技术来进行。
例如，可以通过采用光谱技术（如紫外-可见吸收光谱和红外光谱）或色谱技术（如气相色谱和液相色谱）等对反应物和产物进行监测和分析。
当反应结束后，需要对反应液进行后续处理。
这可能包括分离反应产物、纯化反应产物、测定产物的收率等等。
总的来说，液相放大是一种重要的化学实验室技术，允许研究人员将小规模的反应扩大到更大的比例。
通过适当的反应液准备、选择适当的反应容器、控制反应温度、搅拌反应液、监测反应进程和后续处理等步骤，研究人员能够在控制条件下进行液体反应的放大。
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六甲基二硅基胺基锂、六甲基二硅基胺基钠、六甲基二硅
基胺基钾等是强度适中的碱，不会产生氢气副产物，在后 处理过程中遇水产生的六甲基硅醚（沸点101℃）是一种 容易回收的副产品。
碱性的强弱依赖于该碱的碱金属部分的性质，如下图所示 的杂-Michael加成。
OBz base HO CO2CH3 OBz HO CO2CH3 ~100% O H OBz
4-二甲氨基吡啶（DMAP）常被用作酰化催化剂。在放大 反应上，催化剂量的吡啶有时可能会取代较昂贵的DMPA。
比2-甲基吡啶和吡啶碱性稍强的是2，6-二甲基吡啶，因
为两个甲基的空间位阻使其活性降低。
胺与酸生成的盐的溶解度可以为规模化生产提供一些方便操作的有利信 息。
二异丙基乙基胺使得取代哌啶和二氯嘧啶在乙腈中发生缩合反应的后处
四氢呋喃
38
>25
>30
>50
C、胺碱
三乙胺最常被用于清除反应过程中产生的酸。三乙胺常用 于放大反应，但是在某些情况下，还有许多其他胺表现出 不同的优势。
放大反应上常用的廉价的胺碱：氨气，甲胺，乙胺，3-二 甲基胺基丙胺，二乙胺，二异丙胺，哌啶，吗啉，二甲基
异丙胺，三乙胺，二异丙基乙基胺，咪唑，吡啶，2-甲基
放大反应中试剂的选择
王伟 2015.12.25
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选择试剂的主要目标是为了在获得高收率预期产品的同时， 使后处理也能最简化。用来做放大反应的试剂的适宜性取决 于试剂的反应活性/选择性、成本、易获得性、放大反应中的
易操作性，以及许多其他实际因素。
理想试剂的特征
理非常容易：在偶联反应后，二异丙基乙基胺-盐酸盐副产品溶ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ在反 应溶液里，而产品在此条件下可以结晶分离出来。
F N H N NH Cl N H3CO OCH3 Cl N (i-Pr)2EtN CH3CN reflux (95%) F N H N N N Cl N
如果用三乙胺取代二异丙基乙基胺，则因为三乙胺-盐酸盐不溶于乙 腈，而使产品受污染。
常用醇碱在有机溶剂中的溶解度（25℃）
溶剂 甲苯 环己烷 己烷 叔丁醇 吡啶 叔丁醇钠 叔丁醇钾 叔戊醇钠 叔戊醇钾 /%（质量分数） /%（质量分数） /%（质量分数） /%（质量分数） 6 14 11 NA NA 2.3 NA 0.3 17.8 19.0 46 >50 >50 NA NA 36 27.6 30.0 NA NA
10、选择易于后处理及纯产品的有效分离（不应当对后处理产生不利 影响）。 11、生成无毒性副产品（废物处理成本最小化）。 12、催化剂量，及易于回收再利用（在放大反应中使用昂贵的催化剂， 则回收和再利用非常重要）。 13、无需专门的设备或设施（高选择性和高产率反应可能需要购买专 门设备，例如、加氢设施）。 14、在反应和后处理时溶解度适合（高溶解度可加速反应，提高生产 力；不易容的试剂可能有利于后处理）。 实际上并不存在满足所有这些特点的试剂。
O 1.1 (i-Pr)2EtN 1 mol% catalyst O2, MTBE (75%) OCOPh OH 98% ee
PhCOOH (1.1 eq.)
D、氧化
氧化是放大反应上最麻烦的反应之一，这是由于所用试剂 的毒性和危险性，处理含重金属如铬试剂的高费用，以及 费力的后处理过程。
近年来，关于氧化的工作已经有了很大改善，尤其是大量 使用催化试剂作为主要的氧化剂。这方面的一个例子是钌 催化氧化伯醇，N-甲基吗啉-N-氧化物是主要的氧化剂。
吡啶，2，6-二甲基吡啶，4-二甲胺基吡啶（DMAP)， DBU，等等。
值得一提的是在水中仲胺比类似的叔胺碱性更强。这可能 是质子化后的仲胺的氢与水由于氢键结合稳定性增加的缘 故。
在不能产生氢键的溶剂中，其碱性将与取代胺的诱导效应
一致：在对氯苯中的碱性强弱顺序是BuNH2< Bu2NH< Bu3N。
在放大反应上有用的试剂系列
A、去质子化试剂
正丁基锂和氢化钠通常用于从弱酸性分子脱质子并允
许进一步的反应。然而在放大反应上。这些试剂很少选择，
因为它们非常容易着火。另外它们的副产品，丁烷和氢气
也为易燃的化合物，作为气体排放必须考虑其安全性。
一些替代品优于正丁基锂和氢化钠通常基于安全理由。 例如，正己基锂和正辛基锂不易着火，可以在室温储存。 这些试剂的副产品比较容易回收，更有生态效率。
1、专门用来做目标合成反应（高反应性，较短的反应时间）。 2、对操作人员和分析人员无毒害（有毒试剂增加处理时间）。 3、廉价（要使得产品的总成本最小化）。 4、容易获得（有多个供应商）。 5、批次间质量的可重复性。 6、稳定，良好的保存期限（首选在室温下稳定性好的）。 7、如果不稳定，容易现做现用。 8、无需特殊处理，如对空气中的水分和氧气稳定（放大反应上，常 常使用惰性气体以确保安全）。 9、容易加入反应釜（液体和溶液是首选，固体、尤其是粉尘状物料 可能会造成加料困难）。
CO2CH3 OBz
base ~100% O H
CO2CH3
六甲基二硅基胺基锂 六甲基二硅基胺基钾 氢化钠
室温/过夜 －78℃，5min －78℃，长于5min
B、醇碱
叔丁醇钾经常作为中等强度的碱使用。在放大反应上，因 为其在一些有机溶剂中相对较低的溶解度妨碍了它的广泛
使用。
叔戊醇的醇碱在一些有机溶剂中有较好的溶解度，应考虑 在放大反应上取代叔丁醇钾，而且叔戊醇钠和叔戊醇钾都 比较易得。
二异丙基乙胺在羟基嘧啶氯化反应中也优于三乙胺，因为 在三乙胺的存在下氯化反应不完全。
OCH3 HO N N POCl3 (i-Pr)2EtN PhCH3 60~70℃ (82%~88%) Cl N N OCH3
二异丙基乙胺使环氧环己烷与苯甲酸开环反应的收率增加， 反应速率和手性选择性也得到提高：因为二异丙基乙胺使 得苯甲酸在甲基叔丁基醚溶剂里具有良好的溶解性。
Ar O O O O O OH NMO cat. n-Pr4N RuO4 (96%) O O O Ar O O CHO
氧气和铜催化剂可用于苄醇到醛的氧化过程，甚至在芳硫 醚存在的情况下。