化学制药工艺与反应器第4章 化学制药反应器51P
化学制药工艺学PPT
市场特点：发展不平衡
少数国家 少数跨国制药公司控制世界医药市场的 大部分份额 占世界人口20%的经济发达国家享有 世界医药产品消费总额的80% 医药市场的支撑点：近年开发成功的 可获得巨额 利润的新药
个剂型4000余个品种。
12
医药品出口势头良好，将近一半的化学原料药供应 出口，2000年化学原料药出口额为22.5亿美元，我 国已成为国际上化学原料药的主要出口国。
截止1998年底我国自主创制的新药有65种，其中化 学药27种，中药21种，生化、生物技术产品15种、 诊断试剂2种，其中青蒿素是国际公认的NCE。
4
（二） 新药的研究与开发
新药：未在本国上市的药物
包括：新化学实体 新剂型 新组方 新用途
新化学实体（new chemical entities，NCEs） 具有特定生物活性的新化合物
新药研究与开发的步骤：六个个阶段
作用靶点的确认——先导化合物的发现和优化—— 临床前药效与药理学研究——临床研究——生产注 册和商业化
7
品种更新迅速：
创新药物研究并不是平稳地发展，而是具有明显
的群集现象，即一个重要技术突破（发现新的作
用靶点或发现新结构类型的药物）及其市场成功
性示范作用（如重磅炸弹），迅速促进了技术扩
散和模仿，而广泛的技术扩散与模仿造就了成群
的、相互关联的技术进步成果。 某一个类型新药的出现，给疾病的治疗带来新的 手段，同时，也将使某些原有类型的药物失去应 用价值，被淘汰出市场，带来品种的更新换代。 在同一类型的药物中，后出现的新品种往往具有 一定的优点，使先上市的老品种的市场份额下 降，两者激烈竞争。
制药工程中的技术使用指南
制药工程中的技术使用指南药品的研发和生产过程涉及众多的技术和设备，是一个复杂而又精细的过程。
本文将为您介绍制药工程中常用的技术和设备，并分别说明它们的作用和使用指南。
一、反应器反应器是制药工程中最重要的设备之一，用于进行化学反应和合成药物。
在选择反应器时，需要考虑反应类型、温度和压力的要求，以及反应物和产物的特性。
1. 不锈钢反应器：适用于大多数化学反应，具有耐腐蚀性能，易于清洁和维护。
同时，不锈钢反应器具有较高的耐压能力，适用于高压反应。
2. 玻璃反应器：适用于敏感药物的合成和反应。
玻璃材质具有良好的透明度，可以观察反应过程。
此外，玻璃反应器对于热的稳定性较差，需要注意温度控制。
使用指南：在使用反应器时，需要注意以下几点：1. 确保反应器表面清洁，以防止杂质和污染物对反应的影响。
2. 根据反应类型和要求选择合适的材质和尺寸。
确定反应器的最大可承受压力和温度，并保证操作在安全范围内。
3. 在操作前，进行充分的实验和试验，以确保反应条件和要求的一致性。
二、过滤器过滤器是制药工程过程中常用的设备，用于除去反应物中的杂质、固体颗粒或细菌，以获得纯净的药物产物。
1. 压力过滤器：适用于需要较高压力进行过滤的情况。
压力过滤器通常采用不锈钢材质，具有较好的耐腐蚀性和可清洗性。
2. 自由过滤器：适用于反应物中固体颗粒较大、结构较松散的情况。
自由过滤器通常采用纸或纤维素材料，具有较高的孔隙度和通量。
使用指南：使用过滤器时，应注意以下几点：1. 在使用前，确保过滤器干净和完好，以避免杂质和细菌对药物产物的污染。
2. 根据反应物特性选择合适的过滤器类型和尺寸。
3. 在过滤过程中，保持稳定的压力和流量，以提高过滤效率。
三、干燥设备干燥是制药工程中重要的工艺步骤，用于去除药物产物中的水分，以保证产品的稳定性和质量。
1. 真空干燥箱：适用于需要在低温下进行干燥的情况。
真空干燥箱可以在低压下去除水分，同时防止药物产物的氧化和分解。
典型化学制药工艺
典型化学制药工艺1. 简介化学制药工艺是将原材料通过一系列的化学反应转化为药物的过程。
在制药工艺中，通过控制反应条件，选择适当的催化剂和溶剂，以及优化反应步骤，可以获得高纯度、高产率的药物。
典型化学制药工艺通常包括四个主要步骤：原料准备、反应、纯化和成品制备。
在每个步骤中，都需要严格控制各种参数，确保反应的可重复性和产品质量。
2. 原料准备在化学制药工艺中，原料的纯度和质量是非常重要的。
通常情况下，制药过程所使用的原料是化学合成的中间体或原料药。
在原料准备步骤中，首先需要对原料进行检验和验证。
这包括检查原料的外观、纯度和湿度等特性。
对于需要去除杂质的原料，还需要进行进一步的处理，如晶体化、精炼或过滤等。
3. 反应反应是化学制药工艺中最核心的步骤之一。
在反应步骤中，根据制药的要求，通过控制温度、压力、pH值和反应时间等参数，将原料转化为目标产物。
在反应过程中，需要选择合适的催化剂和溶剂。
催化剂可以提高反应的速率和选择性，溶剂可以提供适当的反应环境。
此外，在一些复杂的反应中，还需要添加辅助剂，如络合剂或配体来促进反应的进行。
在工业化生产中，通常采用连续式反应器或批量反应器。
连续反应器具有高效、连续生产的优势，但对控制要求较高。
批量反应器适用于小规模生产或反应条件较为复杂的情况。
4. 纯化在制药工艺中，纯化是非常重要的一步。
纯化的目的是去除反应中形成的杂质，得到高纯度的目标产物。
常用的纯化方法包括晶体化、萃取、蒸馏和过滤等。
晶体化是将产物溶解于适当的溶剂中，并通过控制温度和溶剂的挥发，使产物从溶液中析出。
萃取是利用溶剂的亲和性差异，将产物从混合溶液中分离出来。
蒸馏是利用产物的沸点差异，将产物从混合物中分离出来。
过滤是通过滤纸或滤器将产物与溶剂分离。
纯化过程中，还需要对产物进行检验和验证，确保纯化效果和产品质量。
5. 成品制备成品制备是化学制药工艺的最后一步。
在这一步骤中，通过采用适当的工艺和设备，将纯化后的产物转化为最终的药物制剂。
制药工艺学(化药工艺4)
1.工艺过程—在生产过程中凡直接关系到化学合 成反应或生物合成途径的次序、条件（配料比、温 度、反应时间、搅拌方式、后处理方法和精制条件
等）统称为工艺条件。由原料到成品之间的各个相
互连接的单元操作过程及其质量监控是生产工艺过
程。一个产品由若干个车间线完成生产。
一、中试放大的研究内容
2. 辅助过程－其它过程（包括动力供应、原料供 应、包装、储运、三废处理等）则成为辅助过程。 3. 放大的概念 将实验室和中试车间试验取得的研究结果应用到
各种手段，确证化学结构；测定化合物的主要物理
参数，了解化合物的一般性质。
一、中试放大的研究内容
（2）实验室小试：在实验室规模的条件下进行，
提供足够数量的药物供临床前评价。考查工艺参数、
设备与原料，转化率，收率，成本估算等。目的是
为中试做技术准备。要求收率稳定，质量可靠。确
定操作条件，制成品、半成品、中间品、原料等建
一、中试放大的研究内容
中试放大的重要性
3.确定工艺路线后，每步化学合成反应或生物合 成反应不会因小试、中试放大和大型生产条件不同 而有明显变化，但各步最佳工艺条件，则随试验规 模和设备等外部条件的不同而有可能需要调整。
一、中试放大的研究内容
中试放大的重要性
4.为原料药的生产报批和新药审批提供最主要的 实验数据。 5.为产品投产前的GMP认证打下一定的基础。
为车间设计、施工安装、中间质控，制定质量要求
与规程提供数据和资料。
一、中试放大的研究内容
制定车间生产工艺：在大型设备和车间投入生
产，试制若干批号后，制定出生产工艺规程。 （4）工业化生产阶段
一、中试放大的研究内容
中试放大的重要性
1.以便进一步研究在一定规模装置中操作参数和条 件的变化规律，验证实验室工艺路线的可行性，并 解决实验室阶段未能解决或尚未发现的问题。 2.为新药开发过程提供一定数量的样品，通常需要 2～10kg数量。
制药工艺学第四章.pdf
第四章手性制药技术
4.1 概述
4.2 化学法制备手性药物
4.3 生物酶法制备手性药物
1
4.1 概述
（一）基本概念
（二）手性化合物的标记
（三）手性药物的纯度表征
（四）手性药物的构型与活性
2
CHFClBr分子
R S
侧时叫苏式。
赤式苏式
4.2 化学法制备手性药物
化学法制备手性药物的方法（一）拆分法（二）不对称合成
1）直接结晶拆分法2）化学拆分法
3）柱色谱法
4）动力学拆分法1）手性源法
2）手性辅助剂法
3）手性试剂法
4）不对称催化合成法5）双不对称诱导法
26
4.3生物酶法制备手性药物
生物酶法制备手性药物的优势
1）反应条件温和；
2）催化效率高；
3）专一性强；
4）涉及的反应广泛；
5）底物的结构多样；
6）无毒可降解，环境友好。
49
思考题
4-1 手性药物单一对映体的制备方法有哪几种？分析它们的优缺点及使用范围。
4-2 化学拆分外消旋药物有几种方法？分别举例加以阐述。
4-3 不对称化学合成在手性药物制备中的原理及其应用。
4-4 举例叙述生物酶法制备手性药物的原理及其应用。
50。
化学工艺制药学 第四章
2.胺类—不带电荷的催化剂 多用在烷基化反应、卡宾的形成以及氰化和硫氢 化等。 叔胺类所以具有催化效果是由于在反应过程中， 它首先转变成季铵盐的缘故。
3.冠醚类
O O O O O 18－冠－6 O O O 二苯 基－18－冠－6 O O O O O 二环 已 基－18－冠－6 O O O
冠醚的结构特征：
酸作催化剂，反应物中必须有一个带有剩余负电 荷、容易接受质子的原子或基团 例如酯化反应的历程
O + R C OH
+ OH
OH
H+
R’OH
OH O
R
+
C
R
C
+
OH
+ H2O + H+
R
C
OR’
O R’ H 在这里，若没有质子催化，则碳原子上的正电荷不够， 醇分子中的孤电子对作用能力薄弱，无法形成加成物， 酯化反应就难于进行。
3)载体（担体） 常把催化剂负载在某种惰性物质上，这种物 质称为载体。常用的载体活性碳、硅藻土等 4)催化剂毒物 对于催化剂的活性有抑制作用的物质，叫做 催化毒物。有些催化剂对毒物非常敏感，微量 的催化毒物即可以使催化剂的活性减少甚至消 失。
三、酸碱催化
酸碱催化是指在溶液中的均相酸碱催化反应，它在 有机合成中的应用广泛。 酸碱催化剂是石油化工中使用最多的催化剂，其催 化作用是通过质子转移得以实现的。 像裂解、异构化、烷基化、歧化、聚合、水合、 水解等一些重要反应。 工业上应用的酸催化剂多数是固体酸，常见的有硅 酸铝、氧化物、分子筛，金属盐类、酸性离子交换 树脂等。
影响催化剂活性的因素
1)温度 温度对催化剂活性影响很大，温度太低时，催化 剂的活性小，反应速度很慢，随着温度上升，反应 速度逐渐增大，但达到最大反应速度后，又开始降 低。绝大多数催化剂都有活性温度范围。 2)助催化剂 在制备催化剂时，往往加入少量物质（<10%）， 这种物质对反应的活性很小，但却能显著提高催化 剂活性、稳定性或选择性。
化学制药的工艺研究 ppt课件
如：加成反应、取代反应、消除反应等
14
第二节 反应物的浓度与配料比
（3）零级反应
若反应速度与反应物浓度无关，而仅受其它因素影 响的反应为零级反应，其反应速度为常数。
dC /d tk
如某些光化学反应、表面催化反应、电解反应等。
15
第二节 反应物的浓度与配料比
（4）可逆反应
2、溶剂的极性
偶极矩（μ）、介电常数（ε）
27
第三节 反应溶剂和重结晶溶剂
3、溶剂的分类：
质子性溶剂：
含有易取代氢原子，可与含阴离子的反应物发生氢键结合， 产生溶剂化作用，也可与阳离子的孤对电子配价，或与中 性分子中的氧原子（氮原子）形成氢键，或由于偶极矩的 相互作用产生溶剂化作用。
如水、醇类、醋酸、硫酸、氨及胺类化合物
C2H5 H2C CH2 , AlCl3
(C2H5)2
H2C CH2 , AlCl3
(C2H5)n
工业上，乙烯：苯＝0.4：1.0
26
第三节 反应溶剂和重结晶溶剂
一、溶剂
1、溶剂的作用：
传质、传热、其他 溶剂化：指每一个溶解的分子或离子，被一层溶剂分 子疏密程度不同地包围着。溶质离子对溶剂分子施加特 别强的力，溶剂层的形成是溶质离子和溶剂分子间作用 力的结果。
C O O C 2 H 5
H 2 N
+
C 2 H 5 C O O C 2 H 5
H 2 N
O
C 6 H 5 O CN H
CO C 2 H 5
O CN H
24
第二节 反应物的浓度与配料比
4)当参与主、副反应的反应物不尽相同时，应利用这一差 异，增加某一反应物用量，以增加主反应的竞争力
第四章 化学制药反应器
第四章化学制药反应器教学目的：⏹了解各种反应器的结构、特点及工业应用。
⏹了解搅拌器型式和加热剂、冷却剂的选择；⏹理解搅拌混合的机理和液体的流动特性；⏹掌握间歇操作釜式反应器的结构和基本计算；⏹能根据化学反应的特点正确选择反应器的型式和操作方式教学重点:⏹掌握各种反应器的结构、特点；⏹理解搅拌混合的机理和液体的流动特性；⏹掌握间歇操作釜式反应器的结构和基本计算；教学方法：采取启发式、开放式教学方法，设问、提问、讨论。
布置思考题，，为培养学生创新思维能力提供空间和条件。
教学手段与工具：采用多媒体形式，配之以必要的板书。
教学指导思想：贯彻以学生为主体、教师为指导者的教学思想，充分调动学生主动、生动学习的积极性。
教学内容：第一节反应器基础一、反应器的类型⏹按反应物系相态分类：气固、气液、液液、液固、气液固反应器⏹反应器结构：釜式、管式、塔式、固定床、移动床、流化床反应器；⏹操作方式：间歇式、半间歇式、连续式反应器；二、反应器计算的基本方程式1.动力学方程2.物料衡算方程0=⎭⎬⎫⎩⎨⎧-⎭⎬⎫⎩⎨⎧-⎭⎬⎫⎩⎨⎧反应的反应物量有效体积内参加的反应物量离开有效体积的反应物量进入有效体积进入反应器反应物量--反应器反应物量-反应器内转化掉反应物量＝0)()1(0)()1(0000=----=⋅∆--∆--∆R A Af A A R A Af A A V r x F F V r x F F τττ )(0A A A R r x F V -= 3.热量衡算方程 根据能量守恒与转化定律对反应中的热量进行衡算第二节 工艺路线选择依据生产周期：反应时间＋清洗、拆卸、安装等辅助时间。
特点： ①剧烈的搅拌，混合完全均匀，无浓度梯度存在；②反应器有足够的传热条件，反应器内无温度梯度；③物料同时加入，并同时停止反应，所有物料具有相同的反应时间。
一、间歇操作釜式反应器的特点、结构和应用❖ 基本结构：① 釜体：由壳体和上、下封头组成，其高与直径之比一般在1~3之间。
《制药化工过程与设备》生物反应器
生物反应器的设计和操作可以保证产品的质量和安全性，例如在制药和食品工业中，通过 生物反应器生产抗生素、疫苗、食品添加剂等产品时，可以控制产品质量和安全性。
生物反ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ器的分类与发展
分类
生物反应器可以根据不同的标准进行分类，例如根据操作方式可以分为间歇式和 连续式反应器；根据微生物类型可以分为好氧型和厌氧型反应器；根据应用领域 可以分为制药、食品、环保等领域使用的反应器等。
温度
温度对微生物发酵的影响 是多方面的，包括代谢过 程、酶活性、发酵反应速 度、微生物形态、培养基 成分的物理性质和化学成 分等。
温度对酶促反 应速度的影响
温度升高，反应速度加快 ；温度降低，反应速度下 降；最适温度：酶促反应 速度最大时的温度。
pH值
对酶促反应速度的影响； 对微生物生长的影响；对 培养基性质的影响。
生物反应器的制造成本较高，需要降低设备 制造成本，提高设备利用率和降低生产成本 。
未来生物反应器的展望
创新材料与技术
开发新型生物反应器材料和加工技术， 提高设备的性能和可靠性，优化细胞培 养环境。
智能化与自动化
应用物联网、人工智能等技术，实现生 物反应器的智能化与自动化控制，提高 生产效率和产品质量。
生物反应器的性能优化
01
通过实验研究优化反应条件，提高产品收率和质量。
02
采用新型生物反应器技术，提高设备的生产效率和使用寿命。
针对不同生产工艺和物料特性，开发适用的生物反应器操作规
03
程，提高生产效率及产品质量。
06
生物反应器的发展趋势与挑战
生物反应器的发展趋势
适应环保要求
开发高效、节能、环保的生物反应器， 减少工业废弃物排放，降低环境污染。
制药工艺学整理（化学制药）
制药⼯艺学整理（化学制药）第⼀章绪论1.化学合成制药：全合成制药，半合成制药，⼿性制药 p5第⼆章化学制药⼯艺路线的设计和选择1.化学制药⼯艺路线的基本内容：针对已经上市的药物或临床研究申请的药物，研究如何应⽤有机化学合成的理论和⽅法，设计出适合⼯业⽣产的合成⼯艺路线。
意义：满⾜需要，占住先机，改进⾰新。
p21药物⼯艺路线设计的主要⽅法：类型反应法，分⼦对称法，追溯求源法，模拟类推法，光学异构拆分法 p222.追溯求源法：益康唑先拆分C-O键（a），后拆分C-N键（b） p253.⼯艺路线的评价标准：1)化学合成途径简捷；2）所需的原辅材料品种少且易得，有⾜够数量的供应；3）中间体容易提纯，质量符合要求，多步反应连续操作；4）反应在易于控制的条件下进⾏，安全⽆毒；5）设备条件要求不苛刻；6）三废少且易于治理；7）操作简便，经分离提纯易达到药⽤标准；8）效率最佳，成本最低，经济效益最好 p264.化学反应类型的选择：⼯业⽣产倾向采⽤“平顶型”反应5.合成步骤：直线⽅式，汇聚⽅式第三章化学制药的⼯艺研究1.合成⼯艺研究的主要内容：配料⽐，溶剂，温度和压⼒，催化剂，反应时间及其监控，后处理，产品的纯化和检验 p292.化学反应的内因：反应物和反应试剂分⼦中原⼦的结合状态、键的性质、⽴体结构、官能团的活性，各种原⼦核官能团之间的相互影响及物化性质等。
化学反应的外因：配料⽐，反应物的浓度与纯度、加料次序、反应时间、反应温度与压⼒、溶剂、催化剂、pH值、设备条件、反应重点控制，产物分离精制，质量控制等。
p293.双分⼦反应：反应速率和反应物浓度成正⽐ p314.可逆反应：正反应速度随时间逐渐减⼩，逆反应速度随时间逐渐增⼤，直到两个反应速度相等，反应物和⽣成物浓度不再随时间⽽发⽣变化。
5.反应物浓度和配料⽐的确定p321）可逆反应：增加反应物之⼀的浓度，或除去⽣成物之⼀2）⽣成物取决于某⼀反应物：增加该反应物浓度3）⼀反应物不稳定：增加该反应物浓度，保证⾜够量的反应物参与主反应4）主副反应物不同:增加主反应⽤量，抑制副反应5）存在连续反应或副反应：反应的配料⽐⼩于理论配⽐，反应到⼀定程度后停⽌反应6.催化剂活性：催化能⼒，反映催化剂转化反应物能⼒的⼤⼩影响因素：温度，助催化剂，载体，催化毒物 p387.三氯化铝，三氟化硼（Lewis酸催化剂） p398.相转移催化反应影响因素：催化剂，搅拌速度，溶剂，含⽔量 p41第四章⼿性制药技术1.化学法制备⼿性药物：化学拆分，化学合成 p492.⽣成⾮对应异构体后的拆分⽅法：柱⾊谱法，结晶法 p50第五章氯霉素⽣产⼯艺1.氯霉素结构式O2Cl O2.结构性质：2个相连的⼿性中⼼，4个光学异构体，D-苏型有效 p583.合成路线：苯甲基为起始原料：苯甲醛，对硝基苯甲醛苯⼄基为起始原料：苯⼄酮，对硝基苯⼄酮，苯⼄烯，对硝基苯⼄烯4.对硝基苯⼄酮制备：对硝基⼄苯在催化剂硬脂酸钴和⼄酸锰作⽤下与氧化剂进⾏的游离基反应。
制药工程中的反应器技术
制药工程中的反应器技术反应器是制药工程中最重要的设备之一，它是完成药品合成反应的核心部件。
因此，反应器的选择、设计和操作将直接影响药品合成的质量和效率。
本文将探讨反应器技术在制药工程中的应用。
一、反应器类型在制药工程中，常见的反应器类型有：搅拌式反应器、固定床反应器、连续流动反应器和微反应器等。
搅拌式反应器是最常见的反应器类型，它通过机械搅拌将反应物混合并维持反应体系中的均相状态。
这种反应器的优点是反应过程易于控制，并且可以适应不同的反应条件。
固定床反应器是指在反应模型中装有固定的反应物，反应物流经固体床时发生反应。
这种反应器通常用于催化反应，具有反应效率高、选择性好的特点。
连续流动反应器是用于连续生产的反应器，它通过不断注入反应物和流经反应物来完成反应过程。
连续流动反应器具有高效率、连续性和可控性等优点。
微反应器是一种微型反应器，通常用于微反应和微流动化学领域。
由于反应体系微型化，微反应器具有反应速度快、反应体积小、易于控制等特点。
不同种类的反应器适用于不同的反应条件和反应物质，制药工程师需要根据药物特性选择合适的反应器类型。
二、反应器设计在反应器的设计中，需要考虑到多个因素，如反应器体积、搅拌速度、温度和压力等。
这些因素将直接影响反应体系中反应物的混合情况、反应速率和反应物质的选择性。
反应器的体积通常由反应量和反应速度决定。
反应速度越快，所需的反应器容量就越小，因此需要根据具体反应条件选择适当的反应器体积。
搅拌速度是搅拌式反应器中最重要的因素之一。
搅拌速度过慢会导致反应物不充分混合，反应速率降低；而过快的搅拌速度则会导致反应物快速消耗，反应物质选择性不足等问题。
制药工程师需要通过实验确定最佳的搅拌速度，以实现最佳的反应效果。
温度和压力是反应器设计中另外两个重要的参数。
根据反应类型和反应物质的物理化学性质，选择适当的反应温度和压力可以提高反应物的选择性和反应速率，并保证反应的稳定性和产品纯度。
制药工艺中的反应器设计与优化研究
制药工艺中的反应器设计与优化研究制药工艺中的反应器设计是现代化药物生产中非常重要的一环。
一方面，好的反应器设计能够有效提高药物生产的质量和产量；另一方面，则直接影响到药物生产的成本和效益。
本文将从反应器的类型、反应器设计方法、反应器优化等角度探讨制药工艺中的反应器设计与优化研究。
反应器的类型生产药物时，反应器的类型多种多样。
目前在制药工艺中应用比较广泛的反应器主要有以下几种:一、批量反应器：批量反应器是一种常用的反应器，适用于小批量药物生产。
其特点是操作简便，能够有效控制反应物的质量和反应程度，但是不利于药物大规模生产。
二、连续式反应器：连续式反应器一般用于大规模药物生产，其输出比批量反应器准确高效，操作难度适中。
三、循环床反应器：循环床反应器主要应用于高密度发酵反应，可达到较高的产量和能量效率。
四、固定床反应器：固定床反应器主要适用于小分子物质的催化合成，在大规模生产时操作难度大，但适用于烷基化反应和脱氢反应等反应类型的制药。
反应器设计方法反应器设计的方法很多，通常包括反应器材料选择、反应器外形设计、反应器流体力学设计、反应器传热设计等多种因素。
下面分别探讨这些因素的影响。
一、反应器材料选择：反应器材料选择是反应器设计中的必要步骤，选错了材料会影响反应器的安全性和耐用性。
常用的反应器材料有玻璃钢、不锈钢、塑料等。
其中，玻璃钢价格便宜，但不耐压，适用于较小规模的药物生产。
不锈钢质地坚硬，强度高，用于大规模化药物生产较为适用。
塑料材料价格低廉，但其在制药生产中应用较少。
二、反应器外形设计：反应器外形设计包括反应器反应载体和反应器尺寸。
反应器载体的设计通常需要特定形状和表面质量，最好选用流线型和无孔质侵蚀的材质制造。
反应器尺寸则直接影响到反应器生产产量和费用。
一般而言，产品紧缩、温度升高或压力遭受过程，需要特殊炮举的滞后措施，制动反应器直接采取一定超越的容积和面积。
三、反应器流体力学设计：反应器流体力学的设计通常需要制定合适的流速方案，同时避免过度的湍流和不适当的边界层。
第四章化学制药反应设备
第一节 间歇操作釜式反应器
LOGO
（4）凸缘法兰
凸缘法兰用于连接搅拌器传动装置的安装底
盖。凸缘法兰下部与釜体顶盖焊接连接，上部与 安装底盖法兰相连。凸缘法兰可以自行设计，也 可以选用标准件。标准凸缘法兰(HG 21564—95) 有四种结构形式，适应的设计压力为0.1～1.6MPa，
设计温度为-20～300 ℃的反应釜。
第一节 间歇操作釜式反应器
LOGO
锚框式搅拌器混合效果并不理想，只适用于 对混合要求不太高的场合。由于锚框式搅拌器在 容器壁附近流速比其它搅拌器大，能得到大的表 面传热系数，故常用于传热、晶析操作。由于直 径较大，能使釜内整个液层形成湍动，减小沉淀 或结块，减少“挂壁”的产生，故在反应釜中应 用较多。也常用于搅拌高浓度淤浆和沉降性淤浆。 当搅拌粘度大于100Pa·s 的流体时，应采用螺带 式或螺杆式搅拌器。
第二节 其他形式的化学反应设备
LOGO
一、管式反应器
1、管式反应器的类型
管式反应器是工业生产中常用的反应器类型之一。 它大多采用长径比很大的圆形空管构成，因而得 名“管式反应器”。将管式反应器分为多管串联 管式反应器和多管并联管式反应器，由单根(直管 或盘管)串联或多根平行并联的管子组成，主要用 于气相、液相、气-液相连续反应过程，一般设有 套管或壳管式换热装置。
第一节 间歇操作釜式反应器
LOGO
（5）安装底座 安装底座用于支承支架和轴封，轴封和机架 定位于底座，有一定的同心度，从而保证搅拌轴 既与减速器连接又穿过轴封还能顺利运转。视釜 内物料的腐蚀情况，底座有不衬里和衬里两种。 安装方式分为上装式(传动装置设立在釜体上部) 和下装式(传动装置设立在釜体下部)两种形式， 安装底座、机架、凸缘法兰、轴封的装配如图4-7 和图4-8所示。
第四章 制药工艺
O
4%L-proline DMF
O O OH
收率100%, ee.93.4%
3、不对称D-A反应及其它成环反应
1*R
1*R
LA* +
R*2 R*2
O
O
4、不对称催化氢化等还原反应
H2 BINAP-Ru 98% ee
H
OH
OH
5、不对称氧化反应 （1）Sharpless环氧化反应 （2）前手性硫醚的对映选择性的氧化成亚砜
（二）不对称合成的发展 非均相催化反应 均相催化反应
（三）过渡金属催化的基本原理 1、过渡金属配合物催化的基本步骤 配体解离或整合 氧化加成和还原消除 迁移插入和移出
16/18电子规则； (Ph3P)3RhCl催化烯烃不对称氢化反应；
2、手性配体在不对称催化合成过程中的作用 一是 加速反应， 二是 手性识别和对映体控制。
对一个外消旋化合物，随着低共熔物的组 分向相图的边缘靠近，收率会显著下降。 收率=EF/EG
二、结晶法拆分非对映异构体
( 一) 结晶法拆分非对映异构体
(dl) -A + (d) –B 拆分剂
(d) –A (d) –B + (l) –A (d) –B p盐 n盐
T
M E p 1：1 n
具有最低共熔点非对映异构体混合物的相图
（二）拆分剂 1、常用拆分剂 2、选择或设计拆分剂的原则 3、拆分参数 S = (Kp-Kn)/(1/2C0)
(三) 结晶法拆分非对映异构体的新技术 1、特制的拆分剂 2、相互拆分
(dl) -A + (d) –B (d) –A (d) –B + (l) –A (d) –B Less soluble salt (d) –A (dl) -B + (d) –A (d) –A (d) –B + (l) –B (d) –A Less soluble salt (d) –B
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
反应过程及反应器在生产中重要性
制药工业的生产过程由一系列化学反应与物理处理过程有 机地组合而成的。 以氯霉素工艺为例 化学反应过程是生产过程的中心，反应器是关键设备。
第一节 反应器基础
一、化学反应器的分类 1.按物料的聚集状态分
均相： 气相、液相 非均相：g-l相、 g-s相、l-l相、l-s相、 g-l-s相
（3）连续式操作 连续加入反应物料和取出产物的生产过程。属定态
过程，反应器内参数不随时间而改变，适于大规模生 产。
二、反应器计算的内容和基本方程式 （一）反应器计算的基本内容 1.选择合适的反应器型式 2.确定最佳操作条件 3.计算完成生产任务所需的反应器体积
（二）反应器计算的基本方程
反应器计算可以采用经验法和数学模型法。
釜式反应器的结构, 主要由壳体、搅拌 装置、轴封和换热 装置四大筒体、底、盖（或称封头）、 手孔或人孔、视镜及各种工艺接管口等。
2.搅拌器
作用：使物料混和均匀，强化传热和传质。
种类：桨式、推进式、涡轮式、框式、锚式、 螺带式等
选择依据：主要根据物料性质、搅拌目的及 各种搅拌器的性能特征来进行。
CA CA,O
time
CA, out
0
tout/2
tout
t
➢ 优点： 操作灵活，适用于小批量、多品种、反应 时间较长的产品生产
➢ 缺点：
➢装料、卸料等辅助操作时间长， 定
产品质量不稳
➢ 应用：用于液—液相、气—液相等系统，如染料、 医药、农药等小批量多品种的行业。
一、已知条件
1.每天处理物料总体积VD（或反应物料每小时体积流 量V0）
➢ 一般情况下，反应器计算可以不考虑此 项。
4.动力学方程式 ➢ 对于均相反应，需要有本征动力学方程； ➢ 对于非均相反应，应该有包括相际传递 过程在内的宏观动力学方程。
物料衡算式和动力学方程式是描述反应 器性能的两个最基本的方程式。
第二节 间歇操作釜式反应器
一、化学反应器的分类 1.按物料的聚集状态分
均相： 气相、液相 非均相：g-l相、 g-s相、l-l相、l-s相、 g-l-s相
实质是按宏观动力学特性分类，相 同聚集状态反应有相同的动力学规律。
釜式反应器的结构
釜式反应器是生产中广泛采用的反应器。它可用 来进行均相反应，也可用于以液相为主的非均相反应。 如非均相液相、液固相、气液相、气液固相等。
[积累的热量]=[原料带入的热量]+[反应产生的热量][出料带走的热量]-[传给环境或热载体的热量]
➢ 目的：给出温度随反应器内位置或时间变化的函数关 系。
3.动量衡算式
➢ 动量衡算式以动量守恒与转化定律为 基础，计算反应器的压力变化。
➢ 当气相流动反应器的进出口压差很大， 以致影响到反应组分浓度时，就要考虑流 体的动量衡算。
二、BR容积和数量求算
特点:
1.由于剧烈搅拌，反应器内物料浓度达到分子 尺度上的均匀，且反应器内浓度处处相等，因 而排除了物质传递对反应的影响； 2.具有足够强的传热条件，温度始终相等，无 需考虑器内的热量传递问题； 3.物料同时加入并同时停止反应，所有物料具 有相同的反应时间。
4.釜内各点物料的浓度、温度、反应速度 相同，随时间而变。
（1）分批(或称间歇)式操作 一次性加入反应物料，在一定条件下，经过一定的
反应时间，达到所要求的转化率时，取出全部物料的 生产过程。属非定态过程，反应器内参数随时间而变。 适用：小批量、多品种的生产过程。
（2）半分批(或称半连续)式操作 原料与产物只要其中的一种为连续输入或输出而其
余则为分批加入或卸出的操作。属于非定态过程，反 应器内参数随时间而变，也随反应器内位置而变。
3.根据温度条件和传热方式分类 (1) 根据温度条件分：等温、非等温式反应器 (2) 根据传热方式分 绝热式：不与外界进行热交换 外热式：由热载体供给或移走热量 又有间壁传热式、直接传热式、外 循环 传热式之分。 蒸发传热式：靠挥发性反应物、产物、溶 剂的蒸发移除热量。
4.按化学反应器的操作方式分
3.轴封
静止的搅拌釜封头和转动的搅拌轴之间设有 搅拌轴密封装置，简称轴封，以防止釜内物料泄 漏。
轴封装置主要有填料密封和机械密封两种。
4.换热装置
换热装置是用来加热或冷却反应物料，使之 符合工艺要求的温度条件的设备。
其结构型式主要有夹套式、蛇管式、列管式、 外部循环式等，也可用直接火焰或电感加热。
[A的积累量]=[A的进入量]-[A的离开量]-[A的反应量] ➢目的：给出反应物浓度或转化率随反应器内位置或时间 变化的函数关系。
2.热量衡算式 ➢ 依 据： 能量守衡定律。 ➢ 基 准： 取温度、浓度等参数保持不变的单元体积和
单元时间作为空间基准和时间基准。 ➢ 衡算式：
在单元时间Δτ、单元体积ΔV内（以放热反应为例）：
2.操作周期—VD—或由GD反V应0=时FA间0/（C生A0=产W时0间/ρ）τ和非生产时
实质是按宏观动力学特性分类，相 同聚集状态反应有相同的动力学规律。
2.据反应器结构分
（a） 管式反应器；（b）釜式反应器；（c）板式塔；（d）填料塔； （e)鼓泡塔；（f）喷雾塔；（g）固定床反应器；（h）流化床反应器； （i）移动床反应器；（j）滴流床反应器
实质是按传递过程的特征分类，相同结构反应器内物 料具有相同流动、混和、传质、传热等特征。
➢ 经验计算法是根据已有的装置生产定额，进 行相同生产条件、相同结构生产装置的工艺计算。 局限性很大，只能在相近条件下进行反应器体积 的估算。
➢ 数学模型法计算的基础是描述化学过程本 质的动力学模型以及反映传递过程特性的传递模 型。基本方法是以实验事实为基础，建立上述模 型，并建立相应的求解边界条件，然后求解。
反应器计算的基本方程包括： ➢ 描述浓度变化的物料衡算式； ➢ 描述温度变化的能量衡算式； ➢ 描述压力变化的动量衡算式；
➢ 描述反应速率变化的动力学方程式。
1.物料衡算式 ➢依 据：质量守衡定律。 ➢基 准： 取温度、浓度等参数保持不变的单元体积和单 元时间作为空间基准和时间基准。 ➢衡算式：对任一组分A在单元时间Δτ、单元体积ΔV内：