化学制药工艺学课件--第5章中试放大与生产工艺规程共45页PPT资料
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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。
化学制药工艺学PPT
近期前景：2001~2010年全世界医药产品销售额将 以8%的速度递增 2010年将增长到6800亿美元
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。
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。
化学制药工艺学课件第5章中试放大与生产工艺规程
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。
如：含水1％以下的二甲基亚砜对钢板腐蚀性很小， 含水量达到5％以上时，对钢板有强腐蚀作用。可 以用铝板作反应容器。
化学制药工艺学课件第5章中试放大 与生产工艺规程
3、搅拌器型式与搅拌速度的 考查
化学制药工艺学课件第5章中试放大 与生产工艺规程
8)生产工艺过程 配料比；工艺操作；主要工艺条件及其说明；生 产过程中的中间体及其理化性质和反应终点控制； 后处理方法及收率等。
9)生产技术经济指标 生产能力（年，月）；中间体、成品收率，分步 收率和产品总收率，收率计算方法；劳动生产率 及成本；原辅材料及中间体消耗定额。
化学制药工艺学课件第5章中试放大 与生产工艺规程
v 车间总收率
化学制药工艺学课件第5章中试放大 与生产工艺规程
化学制药工艺学课件第5章中试放大 与生产工艺规程
四、物料计算的步骤
①收集和计算所必需的基本数据。 ②列出化学反应方程式，包括主反应和副反应；根据给定 条件画出流程简图。 ③选择物料计算的基准。 ④进行物料衡算 ⑤列出物料平衡表
31 中试放大 2 物料平衡 3 生产工艺规程
化学制药工艺学课件第5章中试放大 与生产工艺规程
第二节 物料平衡
一、物料平衡的理论基础
物料衡算——是研究某一个体系内进、出物料及组成的变 化，即物料平衡。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
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。
如：含水1％以下的二甲基亚砜对钢板腐蚀性很小， 含水量达到5％以上时，对钢板有强腐蚀作用。可 以用铝板作反应容器。
化学制药工艺学课件第5章中试放大 与生产工艺规程
3、搅拌器型式与搅拌速度的 考查
化学制药工艺学课件第5章中试放大 与生产工艺规程
8)生产工艺过程 配料比；工艺操作；主要工艺条件及其说明；生 产过程中的中间体及其理化性质和反应终点控制； 后处理方法及收率等。
9)生产技术经济指标 生产能力（年，月）；中间体、成品收率，分步 收率和产品总收率，收率计算方法；劳动生产率 及成本；原辅材料及中间体消耗定额。
化学制药工艺学课件第5章中试放大 与生产工艺规程
v 车间总收率
化学制药工艺学课件第5章中试放大 与生产工艺规程
化学制药工艺学课件第5章中试放大 与生产工艺规程
四、物料计算的步骤
①收集和计算所必需的基本数据。 ②列出化学反应方程式，包括主反应和副反应；根据给定 条件画出流程简图。 ③选择物料计算的基准。 ④进行物料衡算 ⑤列出物料平衡表
31 中试放大 2 物料平衡 3 生产工艺规程
化学制药工艺学课件第5章中试放大 与生产工艺规程
第二节 物料平衡
一、物料平衡的理论基础
物料衡算——是研究某一个体系内进、出物料及组成的变 化，即物料平衡。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
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。
第五章中试放大与生产工艺规程.pptx
影响药品的质量，与工艺过程很难分割，通常将其列 人工艺过法 当一种药物的小试工艺稳定后，即工艺路线和反
应条件确定后，一般都要经过一个比实验室试验规模 放大50-100倍的中试放大过程；也可结合该药的制剂 规格、剂型及临床使用情况确定中试放大规模，一般 每批号原料的得量应达到制剂规格量的1万倍以上。
研究在中试规模装置中各步反应条件的变化规律， 并解决实验室阶段所未能解决或尚未发现的问题。新 药研究开发中也需要一定数量的样品，以供应临床前 药学和药理毒理研究以及临床试验之用。根据该药品 剂量大小和疗程长短，通常需要2-10Kg数量。
确定工艺路线后，每步化学合成反应或生物合成
反应一般不会因小试验、中试放大和大型生产的条件 不同而有明显变化，但各步的最佳工艺条件，则随试 验规模和设备等外部条件的变化而有所不同。如果把 实验室里使用玻璃仪器条件下所获得的最佳工艺条件 原封不动地搬到工业生产中去，常常会出现下列结果： 收率低于小规模实验收率，甚至得不到产品；产品质 量不合格；发生溢料或爆炸等安全事故以及其它不良 后果。
❖ 优点： 数学模拟放大法以过程参数间的定量关系为 基础，不仅避免了相似放大法中的盲目性与矛盾， 而且能够较有把握地进行高倍数放大，缩短放大周 期。
❖ 近年来微型中间装置的发展也很迅速，即用微型中 间装置取代大型中间装置，为工业化装置提供精确 的设计数据。其优点是费用，建设快，在一般情况 下，不必做全工艺流程的中试放大，而只做流程中 某一关键环节的中试放大。
第五章 中试放大与生产工艺规程
❖ 第一节 中试放大 ❖ 第二节 物料平衡 ❖ 第三节 生产工艺规程
化学制药工业利用化工原料或自然界中的天然
物质，通过化学合成及生物合成等方法，制备化学 结构明确，具有治疗、诊断、预防疾病或改善人体 机能等作用的产品，这种由原料到成品之间若干个 相互联系的劳动过程的总和称为生产过程，生产过 程还包括对原辅材料、中间体和成品的质量监控等。 根据生产工序的繁杂程度，生产规模的大小，一个 药品的生产过程可分为若干个生产岗位。
应条件确定后，一般都要经过一个比实验室试验规模 放大50-100倍的中试放大过程；也可结合该药的制剂 规格、剂型及临床使用情况确定中试放大规模，一般 每批号原料的得量应达到制剂规格量的1万倍以上。
研究在中试规模装置中各步反应条件的变化规律， 并解决实验室阶段所未能解决或尚未发现的问题。新 药研究开发中也需要一定数量的样品，以供应临床前 药学和药理毒理研究以及临床试验之用。根据该药品 剂量大小和疗程长短，通常需要2-10Kg数量。
确定工艺路线后，每步化学合成反应或生物合成
反应一般不会因小试验、中试放大和大型生产的条件 不同而有明显变化，但各步的最佳工艺条件，则随试 验规模和设备等外部条件的变化而有所不同。如果把 实验室里使用玻璃仪器条件下所获得的最佳工艺条件 原封不动地搬到工业生产中去，常常会出现下列结果： 收率低于小规模实验收率，甚至得不到产品；产品质 量不合格；发生溢料或爆炸等安全事故以及其它不良 后果。
❖ 优点： 数学模拟放大法以过程参数间的定量关系为 基础，不仅避免了相似放大法中的盲目性与矛盾， 而且能够较有把握地进行高倍数放大，缩短放大周 期。
❖ 近年来微型中间装置的发展也很迅速，即用微型中 间装置取代大型中间装置，为工业化装置提供精确 的设计数据。其优点是费用，建设快，在一般情况 下，不必做全工艺流程的中试放大，而只做流程中 某一关键环节的中试放大。
第五章 中试放大与生产工艺规程
❖ 第一节 中试放大 ❖ 第二节 物料平衡 ❖ 第三节 生产工艺规程
化学制药工业利用化工原料或自然界中的天然
物质，通过化学合成及生物合成等方法，制备化学 结构明确，具有治疗、诊断、预防疾病或改善人体 机能等作用的产品，这种由原料到成品之间若干个 相互联系的劳动过程的总和称为生产过程，生产过 程还包括对原辅材料、中间体和成品的质量监控等。 根据生产工序的繁杂程度，生产规模的大小，一个 药品的生产过程可分为若干个生产岗位。
化学制药工艺学课件中试放大与生产工艺规程
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
❖ 收率（产率） ❖ 某重要产物实际收的量与投入原料计算的理论
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实验室条件： 氯乙醛缩二甲醇＋20％甲醇钠，140℃，10×105Pa
分馏塔
中试放大条件： 氯乙醛缩二甲醇＋20％甲醇钠，140℃，常压
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小试：芦丁：环氧乙烷：氢氧化钠 = 80 ：100 ：3.6 中试：芦丁：环氧乙烷：氢氧化钠 = 80 ：50 ：2.2
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Learning Contents
31 中试放大 2 物料平衡 3 生产工艺规程
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第一节 中试放大
一、中试放大的目的
验证、复审和完善实验室工艺所研究确定的反应条件， 及研究选定的工业化生产设备结构、材质、安装和车 间布置等，为正式生产提供数据，以及物质量和消耗 等。
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。
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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。 工艺技术尚未成熟或腐蚀性大的车间一般采用300天或更
少一些时间计算。 连续操作设备按每年8000～7000h为设计计算的基础。
如：含水1％以下的二甲基亚砜对钢板腐蚀性很小， 含水量达到5％以上时，对钢板有强腐蚀作用。可 以用铝板作反应容器。
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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。中试放大时必须 根据物料性质和反应特点注 意研究搅拌器的型式，考察 搅拌速度对反应规律的影响， 特别是在固－液非均相反应 时，要选择合乎反应要求的 搅拌器型式和适宜的搅拌速 度。
第五章中试放大与生产工艺规程
2H2O
OCH3
第二十页，编辑于星期五：十八点 十七分。
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
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： （1）小试收率稳定，产品质量可靠； （2）操作条件已确定，产品、中间体和原料的分析检验方 法 已确定；
第十页，编辑于星期五：十八点 十七分。
例：
CHO
CH2OH
CH2OH
H
OH
H
OH
O
HO
H
HO
H2/Raney Ni
H
黑乙酸菌
H
OH
H
催化氢化 OH
H
氧化 OH
HO
H
H
OH
H
OH
HO
H
CH2OH
D-葡 萄 糖
氧化葡萄糖酸杆菌/假单孢杆菌 氧化
CH2OH
D-山 梨 醇
COOH
O
HO
H
H
OH
HCl
内酯化
适的反应条件。
例1：
CHO
HO
H
H
OH
OH
H
CH2OH
COOH
O
H -CO2 HO H
H
H
OH
OH
H
CH2OH
第五章-中试放大与生产工艺
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。
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。
实现药物的工业化生产。
中试的目的： 1. 在中试装置上打通工艺路线； 2.优化工艺条件； 3.提供试验用药品； 4. 进一步评价工艺路线； 5. 为工业装置工艺设计和设备选型提供数据。
中试放大的研究内容
工艺过程-在生产过程中，化学合成反应的顺 序、条件(摩尔比、反应温度、反应时间、反 应压力、搅拌方式、后处理方法和精制条件等) 统称为工艺过程，其它过程，比如动力供应、 产品包装等则称为辅助过程。
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
通常采用的基准有：
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
物料 名称 硝酸 输
硫酸 入
废酸
总计
工业品 质量组 量/kg 成/%
469.4 HNO3：98 H2O：2 输
399.5
H2SO4：92.5
H2O：7.5 出
131.1 H2SO4：69
H2O：31
1000
物料 名称
硝化 混酸
总计
工业品 质量组 量/kg 成/%
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。
实现药物的工业化生产。
中试的目的： 1. 在中试装置上打通工艺路线； 2.优化工艺条件； 3.提供试验用药品； 4. 进一步评价工艺路线； 5. 为工业装置工艺设计和设备选型提供数据。
中试放大的研究内容
工艺过程-在生产过程中，化学合成反应的顺 序、条件(摩尔比、反应温度、反应时间、反 应压力、搅拌方式、后处理方法和精制条件等) 统称为工艺过程，其它过程，比如动力供应、 产品包装等则称为辅助过程。
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
通常采用的基准有：
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
物料 名称 硝酸 输
硫酸 入
废酸
总计
工业品 质量组 量/kg 成/%
469.4 HNO3：98 H2O：2 输
399.5
H2SO4：92.5
H2O：7.5 出
131.1 H2SO4：69
H2O：31
1000
物料 名称
硝化 混酸
总计
工业品 质量组 量/kg 成/%
中试放大与生产工艺规程PPT课件
➢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。
第34页/共54页
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
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。
第14页/共54页
例1：抗癌药物氮芥（chlormethine）,曾用乙醇做溶剂精 制，但杂质较多。
OCH3
2，3-二甲基苯甲醛
第27页/共54页
例2： O2N
CH3 Na2S + S
CHO
C2H5OH O2N
对氨基苯甲醛
第28页/共54页
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、
OO
N
O
S NH N CH3
H2N HN
-H2O
CH3ONH2 -H2O CH3CN
第30页/共54页
第二节 物料平衡
第31页/共54页
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。
（2）以单位时间为基准，适用于连续操作设备的物料 衡算。
第34页/共54页
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
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。
第14页/共54页
例1：抗癌药物氮芥（chlormethine）,曾用乙醇做溶剂精 制，但杂质较多。
OCH3
2，3-二甲基苯甲醛
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例2： O2N
CH3 Na2S + S
CHO
C2H5OH O2N
对氨基苯甲醛
第28页/共54页
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、
OO
N
O
S NH N CH3
H2N HN
-H2O
CH3ONH2 -H2O CH3CN
第30页/共54页
第二节 物料平衡
第31页/共54页
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。
（2）以单位时间为基准，适用于连续操作设备的物料 衡算。
中试放大与生产工艺规程(PPT 42页)
21
(4)选择性：各种主、副产物中，主产物所 占分率。
收率、转化率和选择性的关系：
22
甲氧苄氨嘧啶生产中由没食子酸经甲基化反 应制备三甲氧苯甲酸工序，投料没食子酸 25.0kg，测得未反应的没食子酸2.0kg，生成 三甲氧苯甲酸24.0kg，求选择性和收率。
23
由已知条件得：
24
28
生产工艺规程的基本内容 (1) 产品介绍叙述产品规格和药理作用等，包
括： ①名称(商品名、化学名和英文名等)； ②化学结构式，分子式和分子量等； ③性状(物化性质)； ④质量标准及检验方法； ⑤药理作用、毒副作用； ⑥包装与贮存。
29
(2) 化学反应过程 按化学反应，分工序写出主反应、副反应、
(2)转化率 转化率：反应过程中，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。
20
(3)收率：某重要产物实际收的量与投入原料 计算的理论产量之比值，也以百分率表示， 有两种计算方法。
某产品的总收率：合成该产品的各反应(也 也包括物理过程)的收率的乘积。
对应于工艺流程示意图，物料流程图也有两 种表示方法：
以方框流程表示单元操作及物料成分和数量 将物料衡算和能量衡算结果直接加进工艺流
程示意图中，得到物料流程图
38
带控制节点工艺流程图： 是表示全部工艺设备、物料管道、阀门、
设备附件以及工艺和自控仪表的图例、号 等的一种内容较为详细的工艺流程，也称 生产控制流程图或工艺控制流程图
39
口服液生产工段带控制点的工艺流程图
40
41
作业 1 中试放大的主要方法。 2 物料衡算的重要性及主要内容。 3 转化率、收率和选择性的定义，三者之
(4)选择性：各种主、副产物中，主产物所 占分率。
收率、转化率和选择性的关系：
22
甲氧苄氨嘧啶生产中由没食子酸经甲基化反 应制备三甲氧苯甲酸工序，投料没食子酸 25.0kg，测得未反应的没食子酸2.0kg，生成 三甲氧苯甲酸24.0kg，求选择性和收率。
23
由已知条件得：
24
28
生产工艺规程的基本内容 (1) 产品介绍叙述产品规格和药理作用等，包
括： ①名称(商品名、化学名和英文名等)； ②化学结构式，分子式和分子量等； ③性状(物化性质)； ④质量标准及检验方法； ⑤药理作用、毒副作用； ⑥包装与贮存。
29
(2) 化学反应过程 按化学反应，分工序写出主反应、副反应、
(2)转化率 转化率：反应过程中，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。
20
(3)收率：某重要产物实际收的量与投入原料 计算的理论产量之比值，也以百分率表示， 有两种计算方法。
某产品的总收率：合成该产品的各反应(也 也包括物理过程)的收率的乘积。
对应于工艺流程示意图，物料流程图也有两 种表示方法：
以方框流程表示单元操作及物料成分和数量 将物料衡算和能量衡算结果直接加进工艺流
程示意图中，得到物料流程图
38
带控制节点工艺流程图： 是表示全部工艺设备、物料管道、阀门、
设备附件以及工艺和自控仪表的图例、号 等的一种内容较为详细的工艺流程，也称 生产控制流程图或工艺控制流程图
39
口服液生产工段带控制点的工艺流程图
40
41
作业 1 中试放大的主要方法。 2 物料衡算的重要性及主要内容。 3 转化率、收率和选择性的定义，三者之
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
迫使车间采用新原料、新工艺设备，于是要求重新研究 工艺过程和反应条件；
▲副产品和三废的回收、综合利用及处理问题在中试 阶段不可能全部解决。
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第二节 放大试验的基本概念和方法
中试放大的方法有逐级经验放大法、相似放大法和 数学模拟放大法。 1.相关概念
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什么是中试放大？
采用金属或玻璃制造的小型工业器械．应用工业级原料， 按照实验室最佳工艺条件进行操作。通过一系列的实验研 究之后，可以核对、校正和补充实验室获得的数据。
▲为什么要进行中试放大 G.E.Davis(第一部《化学工程手册》的作者)指出：
与原体第之间的存在一定的相似性进行放大。 ⑵相似理论 几何相似：几何相似要求两个大小不同体系的对应
尺寸具有比例性。 运动相似：运动相似要求具有时间的比例性，即在
几何相似的两体系中，各对应点的运动速率相同。 动力相似：动力相似要求具有力的比例性，即在几
何相似的两体系中，各对应点承受的作用力相同。 热相似：热相似要求在几何相似的两体系间，各对
“在实验室中几克物料的小实验，对于指导大型工厂 的建设工作并没有什么作用。但用数公斤物料进行的 试验，则无疑可提供大型工厂需要的全部数据。” 可 见，工业化设计工作要在一定规模的完整试验基础上 才能进行。
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确定工艺路结后，每步化学合成反应或生物合成反应 一般不会因小试、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。这是因为：
4.化学反应工程理论指导放大 化学反应工程理论指出，“放大效应”的主要原因
▲副产品和三废的回收、综合利用及处理问题在中试 阶段不可能全部解决。
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第二节 放大试验的基本概念和方法
中试放大的方法有逐级经验放大法、相似放大法和 数学模拟放大法。 1.相关概念
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什么是中试放大？
采用金属或玻璃制造的小型工业器械．应用工业级原料， 按照实验室最佳工艺条件进行操作。通过一系列的实验研 究之后，可以核对、校正和补充实验室获得的数据。
▲为什么要进行中试放大 G.E.Davis(第一部《化学工程手册》的作者)指出：
与原体第之间的存在一定的相似性进行放大。 ⑵相似理论 几何相似：几何相似要求两个大小不同体系的对应
尺寸具有比例性。 运动相似：运动相似要求具有时间的比例性，即在
几何相似的两体系中，各对应点的运动速率相同。 动力相似：动力相似要求具有力的比例性，即在几
何相似的两体系中，各对应点承受的作用力相同。 热相似：热相似要求在几何相似的两体系间，各对
“在实验室中几克物料的小实验，对于指导大型工厂 的建设工作并没有什么作用。但用数公斤物料进行的 试验，则无疑可提供大型工厂需要的全部数据。” 可 见，工业化设计工作要在一定规模的完整试验基础上 才能进行。
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确定工艺路结后，每步化学合成反应或生物合成反应 一般不会因小试、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。这是因为：
4.化学反应工程理论指导放大 化学反应工程理论指出，“放大效应”的主要原因
第五章中试放大与生产工艺规程-PPT课件
2.相似放大法
利用经验法能简便地估算出所需要的反应器容积， 在化学合成药物的中试放大研究中，主要采用经验 放大法。 相似放大法主要是应用相似理论进行放大，一般只 适用于物理过程的放大，而不宜用于化学反应过程 的放大。在化学制药反应器中，化学反应与流体流 动、传热及传质过程交织在一起，要同时保持几何 相似、流体力学相似、传热相似、传质相似和反应 相似是不可能的。 一般情况下，既要考虑反应的速度，又要考虑传递 的速度，因此采用局部相似的放大法不能解决问题。 相似放大法只有在某些特殊情况下才有可能应用， 例如反应器中的搅拌器与传热装置等的放大。
第一节 中试放大
一、中试放大研究方法 当一种药பைடு நூலகம்的小试工艺稳定后，即工艺路线和反 应条件确定后，一般都要经过一个比实验室试验规模 放大50-100倍的中试放大过程；也可结合该药的制剂 规格、剂型及临床使用情况确定中试放大规模，一般 每批号原料的得量应达到制剂规格量的1万倍以上。 研究在中试规模装置中各步反应条件的变化规律， 并解决实验室阶段所未能解决或尚未发现的问题。新 药研究开发中也需要一定数量的样品，以供应临床前 药学和药理毒理研究以及临床试验之用。根据该药品 剂量大小和疗程长短，通常需要2-10Kg数量。
采用经验放大法的前提条件是放大的反应装置必须 与提供经验数据的装置保持完全相同的操作条件。 经验放大法适用于反应器的搅拌形式、结构等反应 条件相似的情况，而且放大倍数不宜过大。 优点：利用经验法能简便地估算出所需要的反应器 容积，在化学合成药物的中试放大研究中，主要采 用经验放大法。 缺点：缺乏理论指导，对放大过程存在的问题很难 提出解决办法。因放大系数不可能太高，开发周期 较长。对同一过程，每次放大都要建立装置，开发 成本高。
中试放大与生产工艺规程PPT课件( 42页)
相似放大法—主要应用相似理论进行放大。使用于物理过程， 有一定局限性。（非线性）
数学模拟放大法—应用计算机技术的放大法，它是今后发展的 主要方向。（数字工厂）
三、中试放大的研究内容
1、生产工艺路线的复审
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。
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为小试、 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。
三、中试放大的方法
经验放大法—主要凭借经验通过逐级放大（试验装置、中间装 置、中型装置、大型装置）来摸索反应器的特征。在合成药物 的工艺研究中，中试放大主要采用经验放大法，也是化工研究 中的主要方法。
31 中试放大 2 物料平衡 3 生产工艺规程
第二节 物料平衡
一、物料平衡的理论基础
物料衡算——是研究某一个体系内进、出物料及组成的变 化，即物料平衡。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
二、中试放大的重要性
当化学制药工艺研究的实验室工艺完成后，一般都需要经过一个比小 型试验规模放大50-100倍的中试放大，以便进一步研究在一定规模装 置中各部反应条件变化规律，并解决实验室阶段未能解决或尚未发现 的问题。
新药开发中也需要一定数量的样品，以供应临床试验和作为药品检验 及留样观察之用。根据该药品剂量大小，疗程长短，通常需要2-10kg 数量，这是一般实验室条件所难以完成的。
第五章 中试放大与生产工艺规程
数学模拟放大法—应用计算机技术的放大法，它是今后发展的 主要方向。（数字工厂）
三、中试放大的研究内容
1、生产工艺路线的复审
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。
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为小试、 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。
三、中试放大的方法
经验放大法—主要凭借经验通过逐级放大（试验装置、中间装 置、中型装置、大型装置）来摸索反应器的特征。在合成药物 的工艺研究中，中试放大主要采用经验放大法，也是化工研究 中的主要方法。
31 中试放大 2 物料平衡 3 生产工艺规程
第二节 物料平衡
一、物料平衡的理论基础
物料衡算——是研究某一个体系内进、出物料及组成的变 化，即物料平衡。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
二、中试放大的重要性
当化学制药工艺研究的实验室工艺完成后，一般都需要经过一个比小 型试验规模放大50-100倍的中试放大，以便进一步研究在一定规模装 置中各部反应条件变化规律，并解决实验室阶段未能解决或尚未发现 的问题。
新药开发中也需要一定数量的样品，以供应临床试验和作为药品检验 及留样观察之用。根据该药品剂量大小，疗程长短，通常需要2-10kg 数量，这是一般实验室条件所难以完成的。
第五章 中试放大与生产工艺规程
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二、确定物料衡算的计算基准及每年设备操作时间
1、通常采用的物料衡算的基准有：
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
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。
实验室条件： 氯乙醛缩二甲醇＋20％甲醇钠，140℃，10×105Pa
分馏塔
中试放大条件： 氯乙醛缩二甲醇＋20％甲醇钠，140℃，常压
小试：芦丁：环氧乙烷：氢氧化钠 = 80 ：100 ：3.6 中试：芦丁：环氧乙烷：氢氧化钠 = 80 ：50 ：2.2
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，因而有 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
学习内容 Learning Contents
31 中试放大 2 物料平衡 3 生产工艺规程
第一节 中试放大
一、中试放大的目的
验证、复审和完善实验室工艺所研究确定的反应条 件，及研究选定的工业化生产设备结构、材质、安 装和车间布置等，为正式生产提供数据，以及物质 量和消耗等。
产物实际得量 Y按某一主要原料 理计 论算 产的 1量0% 0
产物收得量折算成量原料
Y
原料投入量 100%
选择性 各种主、副产物中，主产物所占比率。
主产物 反生 应成 掉量 原折 料算 料 量成 量原 100%
例：甲氧苄氨嘧啶生产中由没食子酸经甲基化反应 制备三甲氧苯甲酸工序，测得投料没食子酸 25.0kg，未反应的没食子酸2.0kg，生成三甲氧苯 甲酸24.0kg，求转化率、选择性和收率。
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为小试、 中试放大和大型生产条件不同而又明显变化，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。
三、中试放大的方法
经验放大法—主要凭借经验通过逐级放大（试验装置、中间装 置、中型装置、大型装置）来摸索反应器的特征。在合成药物 的工艺研究中，中试放大主要采用经验放大法，也是化工研究 中的主要方法。
的浓度、纯度或组成，车间总产率，阶段产率，转化率。
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。
XA反 投应 入A A 消 反 组 组耗 应 分 分的 的 10量 量 % 0
收率（产率） 某重要产物实际收的量与投入原料计算的理论
产量之比值，也以百分率表示。
二、中试放大的重要性
当化学制药工艺研究的实验室工艺完成后，一般都需要经过一个比小 型试验规模放大50-100倍的中试放大，以便进一步研究在一定规模装 置中各部反应条件变化规律，并解决实验室阶段未能解决或尚未发现 的问题。
新药开发中也需要一定数量的样品，以供应临床试验和作为药品检验 及留样观察之用。根据该药品剂量大小，疗程长短，通常需要2-10kg 数量，这是一般实验室条件所难以完成的。
HO
OH
OH
+ NaOH
3(CH3)2SO4
MeO 2
OMe OMe
+ 3CH3OSO2OH
COOH
COOH 08.2 9% 2.0 5
Y25.204.021210% 083.1%
24.0188
188
21210% 093.1%
+C H 3 O S O 3 N a+H 2 O
中试放大：PTC反应
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。
如：DMF与强氧化剂以一定比例混合时易引起 爆炸。
2)原辅材料、中间体质量标准的制定。 如：磺胺异嘧啶中间体4-氨基-2,6-二甲基嘧 啶：
学习内容 Learning Contents
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。中试放大时必 须根据物料性质和反应特点 注意研究搅拌器的型式，考 察搅拌速度对反应规律的影 响，特别是在固－液非均相 反应时，要选择合乎反应要 求的搅拌器型式和适宜的搅 拌速度。
4.反应条件的进一步研究
31 中试放大 2 物料平衡 3 生产工艺规程
第二节 物料平衡
一、物料平衡的理论基础
物料衡算——是研究某一个体系内进、出物料及组成的变 化，即物料平衡。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
硝基苯电解还原生产对氨基苯酚，中试放大时存在铅 阳极的腐蚀问题，电解槽的定期拆洗等。
2、设备材质与形式的选择
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。
如：含水1％以下的二甲基亚砜对钢板腐蚀性很小， 含水量达到5％以上时，对钢板有强腐蚀作用。可 以用铝板作反应容器。
相似放大法—主要应用相似理论进行放大。使用于物理过程， 有一定局限性。（非线性）
数学模拟放大法—应用计算机技术的放大法，它是今后发展的 主要方向。（数字工厂）
三、中试放大的研究内容
1、生产工艺路线的复审
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。
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。
工艺技术尚未成熟或腐蚀性大的车间一般采用300天或更 少一些时间计算。
连续操作设备按每年8000～7000h为设计计算的基础。
三、收集有关计算数据
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