培优精选|研发技术系列3——中试放大经验总结

2018-09-19 来源:bc体育 点击:732

                                                              文章来源:培优创新药品研发与一致性评价 2018.09.19

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:

一、中试的条件

--小试收率稳定,产品质量可靠。

--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。

--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

--进行了物料衡算。三废问题已有初步的处理方法。

--已提出原材料的规格和单耗数量。

--已提出安全生产的要求。

二、中试放大的方法

1、经验放大法

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。

2、相似放大法

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。

3、数学模拟放大法

是应用计算机技术的放大法,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。

三、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。

4、反应条件的进一步研究

试验室阶段获得的最佳反应条件不一定完全符合中试放大的要求,为此,应就其中主要的影响因素,如加料速度,搅拌效果,反应器的传热面积与传热系数以及制冷剂等因素,进行深入研究,以便掌握其在中间装置中的变化规律。得到更适用的反应条件。

5、工艺流程和操作方法的确定

要考虑使反应和后处理操作方法适用工业生产的要求。特别注意缩短工序,简化操作,提高劳动生产率。从而最终确定生产工艺流程和操作方法。

6、进行物料平衡算

当各步反应条件和操作方法确定后,就应该就一些收率低,副产物多和三废较多的反应进行物料衡算。反应产品和其他产物的重量总和等于反应前各个物料投量量的总和是物料衡算必须达到的精确程度。以便为解决薄弱环节。挖潜节能,提高效率,回收副产物并综合利用以及防治三废提供数据。对无分析方法的化学成分要进行分析方法的研究。

7、相关参数的测定

为了解决生产工艺和安全措施中的问题,必须测定某些物料,中间体的性质和化工常数,如比热,黏度,爆炸极限等。

8、质量标准的制订

小试中原材料,中间体质量标准有欠完善的要根据中试实验进行修订和完善。

9、生产成本的确定

根据原材料、动力消耗和工时等,初步进行经济技术指标的核算,提出生产成本。

10、设备安装完毕

在中试研究总结报告的基础上,可以进行基建设计,制订型号设备的选购计划。进行非定型设备的设计制造,按照施工图进行生产车间的厂房建筑和设备安装。在全部生产设备和辅助设备安装完毕。

如试产合格和短期试产稳定即可制订工艺规程,交付生产。

四、原料药和中间体步骤

原料药和中间体的中试放大要进行的工作步骤包括:

1、物料衡估算和工艺流程

依据小试操作步骤进行物料衡算和中试工艺流程。物料衡算包括原材料消耗和生产成本估算。原料消耗表中应包括回收溶剂的回收估算。工艺流程应是操作步骤和设备结合的综合体现。

2、工艺装备的安装

依据流程图和中试工艺进行中试工艺装备的安装。其中重要的方面包括:在改装车间是要从安全,通风,采暖,照明,配电等方面加以考虑。依据设备装置来布置操作平台。 设备安装和调试。

3、编制操作规程

在设备完备的情况下,依据小试操作步骤和流程来编制中试操作规程。

4、人员培训,试车

同时配合车间人员的操作培训,进行试车。试车的一般原则是先分步进行,考察每步操作和试车情况,然后在同时进行。

5、正式实验

开始正式实验。正式实验过程中要考察的项目主要有8项:

--验证工艺,稳定収率。

--验证小试所用操作。

--确定产品精制方法。

--验证溶剂回收套用等方案。

--验证工业化特殊操作过程。

--详细观察各步反应热效应。

--确定安全性措施。

--制备中间体及成品的批次一般不少于3~5批,以便积累数据,完善中试生产资料。

提出工业化生产工艺方案,并确定大生产工艺流程,这是中试的最终目的。工业化生产依据中试提供的数据,可行工艺过程和设备选型,进行工业化设计,安装,试车,正式投入生产。中试生产的一切活动要符合gmp,产品的质量和纯度要达到药用标准。美国FDA规定,在新药申请(NDA)时要提供原料药中试生产(或今后大规模生产)的资料。


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