化学制药工艺路线的选择和设计

制药的工艺流程
《制药工艺流程》
制药工艺流程是指将药物原料转化成合适剂型的药品的一系列生产过程。

这些过程涉及到化学、生物、工程以及其他相关学科的知识，需要严格的控制和执行。

下面将简单介绍一般的制药工艺流程。

1. 药物原料准备：首先，需要选择高质量的原料作为药物的主要成分。

这可能涉及到从植物提取活性成分、合成化学物质或者从生物培养物中获取所需的成分。

2. 实验室研究：在确定了药物的配方后，需要进行实验室研究，确定制备药物的最佳工艺条件。

这包括物质溶解性、反应温度、时间等参数的确定。

3. 药物合成：根据实验室结果确定的条件，进行药物的合成。

这可能涉及到化学反应、生物转化等过程，需要在严格的条件下进行。

4. 药物粉碎和混合：对于一些固体药物，需要将其粉碎并与辅料混合，以便后续的制剂过程。

5. 制剂工艺：将药物原料与辅料按照一定的配方进行混合，通过压制、成型等工艺将其制备成片剂、胶囊、颗粒剂等剂型。

6. 包装：制成的药物需要进行包装，以便于储存和使用。

这可
能涉及到制袋、灌装、贴标等过程。

7. 质量控制：在整个工艺过程中，需要进行严格的质量控制，确保药物的安全、有效和符合标准。

以上是一般的制药工艺流程，不同药物可能有不同的工艺要求，但整体原理是相似的，都需要严格的控制和执行，确保产出的药品质量和安全性。

第一章绪论一、化学制药工艺研究内容：⑴化学制药工艺路线的设计和评价及选择方法⑵化学合成制药的工艺研究技术，反应条件与影响因素是药物工艺研究的主要任务⑶中试放大，生产工艺规程，安全生产技术。

⑷“三废”防治。

二、化学合成药物生产工艺的研究可分为实验室工艺研究和中试放大研究两个阶段。

中试放大实验是确定生产工艺最后一个环节。

所得数据可知道生产车间设计、施工安装、“三废”处理、中间体监制、制定各步骤质量要求和工艺操作。

三、新药研究与开发的主要内容：1.创制新颖的化学结构类型的新化学实体（突破性新药研究发展）。

2.模仿性新药创制。

3.已知药物的化学结构修饰以及单一对映体和异构体的研究和发展（延伸性研究发展）。

四、现代制药工业的基本特点：1.高度的科学性、技术性。

2.生产分工细致、质量要求严格。

3.生产技术复杂、品种多、剂型多。

4.生产的比例性、连续性。

5.高投入、高产出、高效益。

五、原料生产根据药物来源和生产技术的性质不同分为天然药物（包括中草药有效成分提取）、化学合成制药、微生物发酵制药及生化和现代生物制药几大类。

六、化学制药的发展1．第一代制剂为一般常规制剂。

生产以手工为主，质量以定性评价为主。

2．第二代制剂为一般缓释长效制剂。

定量与定性相结合的方法。

3．第三代为控释制剂。

制剂满足物理化学指标、生物学指标。

4．第四代为靶向制剂。

第二章药物制备工艺路线的设计和选择全合成：以结构简单的化工产品为起始原料，经一系列化学反应和物理处理过程制备的方法。

半合成：由具有一定基本结构的天然产物经化学结构改造和物理处理过程制备的方法。

药物工艺路线：具有工业生产价值的合成途径，称为药物的工艺路线或技术路线。

药物生产工艺路线是药物生产技术的基础和依据。

它的技术先进性和经济合理性，是衡量生产技术高低的尺度。

一、理想的药物工艺路线：⑴化学合成途径简易，即原辅料转化为药物的路线要简短。

⑵需要的原辅材料少而易得，量足，价格低廉。

⑶中间体易纯化，质量可控，可连续操作。

1.药物工艺路线的设计要求有哪些答： 1合成途径简易；2原材料易得；3中间体易分离；4反应条件易控制； 5设备条件不苛求；6―三废‖易治理；7操作简便,经分离、纯化易达到药用标准,最好是多步反应连续操作,实现自动化；8收率最佳、成本最低;2.药物的结构剖析原则有哪些答： 1药物的化学结构剖析包括分清主要部分主环和次要部分侧链,基本骨架与官能团；2研究分子中各部分的结合情况,找出易拆键部位；3考虑基本骨架的组合方式,形成方法；4官能团的引入、转换和消除,官能团的保护与去保护等； 5若系手性药物,还必须考虑手性中心的构建方法和整个工艺路线中的位置等问题;3．药物生产工艺路线的设计和选择的一般程序：答：1必须先对类似的化合物进行国内外文献资料的调查和研究工作;2优选一条或若干条技术先进,操作条件切实可行,设备条件容易解决,原辅材料有可靠来源的技术路线; 3写出文献总结和生产研究方案包括多条技术路线的对比试验4确证其化学结构的数据和图谱红外、紫外、核磁、质谱等；5生产过程中可能产生或残留的杂质、质量标准；6稳定性试验数据；7―三废”治理的试验资料等等;10. 选择药物合成工艺路线的一般原则有哪些①所选单元反应不要干扰结构中已有的取代基,使副反应尽可能少,收率尽量高；②尽量采用汇聚型合成工艺,如果只能采用直线型工艺,尽量把收率高的反应步骤放在后面；③原料应价廉、供应充足；④反应条件尽量温和,操作宜简单；⑤多步反应时最好能实现―一锅法‖操作；⑥尽量采用―平顶型‖反应,使操作弹性增大；⑦三废应尽量少;1.现代有机合成反应特点有哪些答： 1反应条件温和,反应能在中性、常温和常压下进行； 2高选择性立体、对映体； 3需要少量催化剂1%； 4无―三废‖或少―三废‖等2.反应溶剂的作用有哪些答： 1溶剂具有不活泼性,不能与反应物或生成物发生反应;2 溶剂是一个稀释剂,有利于传热和散热,并使反应分子能够分布均匀、增加分子间碰撞和接触的机会,从而加速反应进程;3 溶剂直接影响化学反应的反应速度、反应方向、反应深度、产品构型等;3.用重结晶法分离提纯药物或中间体时,对溶剂的选择有哪些要求答 1溶剂必须是惰性的2溶剂的沸点不能高于被重结晶物质的熔点3被重结晶物质在该溶剂中的溶解度,在室温时仅微溶,而在该溶剂的沸点时却相当易溶,其溶解度曲线相当陡;4杂质的溶解度或是很大待重结晶物质析出时,杂质仍留在母液中或是很小待重结晶物质溶解在溶剂里,借过滤除去杂质;5溶剂的挥发性;低沸点溶剂,可通过简单的蒸馏回收,且析出结晶后,有机溶煤残留很容易去除;6容易和重结晶物质分离;7重结晶溶剂的选择还需要与产品的晶型相结合;6. 在进行工艺路线的优化过程中,如何确定反应的配料比合适的配料比,既可以提高收率,降低成本,又可以减少后处理负担;选择合适配料比首先要分析要进行的化学反应的类型和可能存在的副反应,然后,根据不同的化学反应类型的特征进行考虑;一般可根据以下几方面来进行综合考虑;1凡属可逆反应,可采用增加反应物之一的浓度,通常是将价格较低或易得的原料的投料量较理论值多加5％~20％不等,个别甚至达二三倍以上,或从反应系统中不断除去生成物之一以提高反应速度和增加产物的收率; 2当反应生成物的产量取决于反应液中某一反应物的浓度时,则增加其配料比、最合适的配料比应符合收率较高和单耗较低的要求;3若反应中有一反应物不稳定,则可增加其用量,以保证有足够的量参与主反应 4当参与主、副反应的反应物不尽相同时,可利用这—差异,通过增加某一反应物的用量,增强主反应的竞争能力;5为了防止连续反应副反应,有些反应的配料比宜小于理论量,使反应进行到一定程度停止;7．在进行工艺路线的优化过程中,如何确定物料的加料次序某些化学反应要求物料按一定的先后次序加入,否则会加剧副反应,降低收率；有些物料在加料时可一次投入,也有些则要分批慢慢加入; 对一些热效应较小、无特殊副反应的反应,加料次序对收率的影响不大;在这种情况下,应从加料便利、搅拌要求或设备腐蚀等方面来考虑,采用比较适宜的加料次序; 对一些热效应较大同时也可能发生副反应的反应,加料次序则成为一个不容忽视的问题,因为它直接影响着收率的高低; 所以必须针对引起副反应的原因而采取适当的控制方法,必须从使反应操作控制较为容易、副反应较小、收率较高、设备利用率较高等方面综合考虑,来确定适宜的加料次序;9. 反应溶剂对化学反应的影响有哪些反应速度、反应方向、反应深度、产品构型等;10. 影响药物合成工艺的反应条件和影响因素有哪些配料比与反应物浓度、溶剂、催化、能量的供给、反应时间及反应终点的监控、后处理、产品的纯化和检验1. 何为催化剂表征催化剂的性能指标有哪些作为工业催化剂的选择原则是什么答：能显着改变反应速率,而本身的质量及化学性质在反应前后保持不变的物质称为催化剂catalyst;表征催化剂的性能指标主要有1催化剂的活性；2催化剂的选择性；3稳定性；4价格工业上选择催化剂要从活性、选择性、稳定性及价格几个方面统筹考虑,并不是活性越高越好,一般是：选择性〉稳定性〉活性〉价格2. 什么叫毒化剂和抑制剂有何区别答：在催化剂的制备或反应过程中,由于引入少量杂质,使催化剂的活性大大降低或完全丧失,并难以恢复到原有活性,这种现象称催化剂中毒;使催化剂中毒的物质称毒化剂,有些催化剂对于毒物非常敏感,微量的毒化剂即可使催化剂活性减小甚至消失;在催化剂的制备或反应过程中,由于引入少量杂质,如果仅使其活性在某一方而受到抑制,但经过活化处理可以再生,这种现象称为阻化;使催化剂阻化的物质称为抑制剂,它使催化剂部分中毒,从而降低了催化活性;毒化剂和抑制剂之间并无严格的界限;毒化现象有时表现为催化剂的部分活性消失,因而呈现出选择性催化作用;4.何为相转移催化剂,作为相转移催化剂所需具备那几个条件答：相转移催化剂是使反应物由一相转移到另一相中进行反应,它实质上是促使一个可溶于有机溶剂的底物和一个不溶于此溶剂的离子型试剂两者之间发生反应;相转移催化应用于非极性溶剂中具有反应条件温和、反应速度快、收率高、产品质量好等相转移催化剂需具备的条件是： 1相转移催化剂必须具有正离子部分,以便同负离子结合形成活性有机离子对或能与反应物形成络离子；2必须具有足够多的碳原子数,才能保证形成活性有机离子对转入有机相,但碳原子数目不能太多,否则,不能转入无机相;碳原子数目一般为12~20之间； 3相转移催化剂中的亲油基的结构位阻应尽量小,一般为直链；4在反应条件下,化学性质应稳定且易回收;4. 相转移催化反应有何优点答：相转移催化反应与其他类型的反应相比,具有以下优点： 1避免使用无水的或极性非质子溶剂 2缩短了反应时间,降低了反应温度 3使有些原来不能进行的反应,成为可能 4改变了产品的比例和选择性 5处理简单 6环境条件好5．什么叫酶酶催化反应具有哪些优缺点答：酶是生物体活细胞产生的具有特殊催化功能的一类蛋白质,也被称为生物催化剂biological catalyst;酶具有一般催化剂的特性,即在一定条件下仅能影响化学反应速率,而不改变化学反应的平衡点,并在反应前后数量和性质不发生变化;优点：①酶催化反应一般是在常温、常压、中性pH范围等条件下进行的,因此效率较高且节省能量；②由于酶催化反应的专一性,因此无或很少副产物生成,有利于分离和提纯；另外,利用酶的立体异构转移性,即只与某一种异构体或某一种构象底物发生作用,这是一般化学催化剂无法比拟的；③与微生物发酵法相比,其反应物简单．反应最适条件易于确定；④利用酶的专一性,可高效率分析天然物质和生物体成分,且不必对检体进行分离处理;缺点：①由于在较温和的条件下进行反应,所以易发生杂菌污染；②酶的价格较高,精制过程工作量大,有必要开发低成本的精制技术；⑦仅限于一步或二步简单的反应,与微生物发酵相比,在经济上尚不理想；④从目前看,只能作用于限定的化合物;当然随着酶工程的不断发展,其适用的底物范围将不断扩大；⑤由于酶是蛋白质,所以其催化作用条件有一定限制,特别是当催化体系中含有抑制剂或失活剂时,将大大减弱酶的催化活力;另外,采用固定化技术,虽然有助于增加酶的稳定性,但酶终究还会失活;当底物为高分子化合物时,固定化酶并非一定是优良的生物催化剂;7. 影响催化剂活性的因素有哪些1温度温度对催化剂的活性影响很大,温度太低时,催化剂的活性很小,反应速度很慢,随着温度升高,反应速度逐渐增大,但达到最大速度后,又开始降低;绝大多数催化剂都有其活性温度范围、温度过高,易使催化剂烧结而破坏其活性,最适宜的温度要通过实验来确定;2助催化剂或促进剂在催化剂的制备过程中或催化反应中往往加入少量物质一般少于催化剂用量的10 ％,虽然这种物质本身对反应的催化活性很小或无催化作用,却能显着提高催化剂的活性、稳定性或选择性;这种物质称为助催化剂,3载体担体把催化剂负载于某种惰性物质之上,这种惰性物质称为载体;常用的载体有石棉、活性炭、硅藻土、氧化铝、硅酸等;使用载体可以使催化剂分散,增大有效面积,不仅可以提高催化剂活性、节约用量,同时还可以增加催化剂的机械强度防止活性组分在高温下发生熔结而影响其使用寿命;4毒化剂和抑制剂在催化剂的制备或反应过程中,由于引入少量杂质,使催化剂的活性大大降低或完全丧失,并难以恢复到原有活性,这种现象称催化剂中毒;1．中试放大的目的是什么答：中试放大的目的是验证、复审和完善实验室工艺又称小试验所研究确定的反应条件与反应后处理的方法,以及研究选定的工业化生产设备结构、材质、安装和车间的布置等,为正式生产提供设计数据、以及物质量和消耗等;同时,也为临床试验和其它深入的药理研究提供一定数量的药品;2、中试放大的研究内容主要有哪些答：中试放大中间试验是对已确定的工艺路线的实践审查;不仅要考查产品质量,经济效益,而且要考察工人劳动强度;中试放大阶段对车间布置、车间面积、安全生产、设备投资、生产成本等也必须进行审慎的分析比较,最后审定工艺操作方法、工序的划分和安排等; 中试放大的研究内容有： 1生产工艺路线的复审 2设备材质与型式的选择 3搅拌器型式与搅拌速度的考查4反应条件的进一步研究 5工艺流程与操作方法的确定 6原辅材料和中间体的质量监控 7安全生产与“三废”防治措施的研究 8 消耗定额、原料成本、操作工时与生产周期的计算3. 在中试工艺放大中针对工艺条件的考察,必须注意和解决哪些问题答：1原辅材料规格的过渡试验2反应条件的极限试验3设备材质的耐腐蚀性实验4原辅材料、中间体及新产品质量分析方法研究 5反应后处理的方法研究;5. 物料衡算的作用有哪些答：根据所需要设计项目的年产量,通过对全过程或者单元操作的物料衡算,可以得到单耗生产1kg产品所需要消耗原料的量,kg、副产品量、输出过程中物料损耗量以及―三废‖生成量等,使设计由定性转向定量; 物料衡算是车间工艺设计中最先完成的一个计算项目,其结果是后续热量衡算、设备工艺设计与选型、确定原材料消耗量定额、进行管路设计等各种设计内容的依据;。

?药物合成工艺路线的评价与选择技术?单元教材从理论上讲，一个化学合成药物往往可有多种合成途径，它们各有特点。

通常将具有工业生产价值的合成途径称为该药物的工艺路线。

至于哪条路线更适合当地的情况，进而可以开发成为工业生产上的工艺路线，那么必须通过深入细致地综合比拟和论证，以选择出最为合理的合成路线，并制订出具体的实验室工艺研究方案。

在化学制药工业生产中，必须把药物工艺路线的工业化、最优化和降低生产本钱放在首位，通过工艺路线的设计和选择，以确定一条经济、有效的生产工艺路线。

药物生产工艺路线是药物生产技术的根底和依据。

它的技术先进性和经济合理性，是衡量生产技术水平上下的尺度。

特别是对分子结构复杂，化学合成步骤较多的药物，它的工艺路线设计和选择尤其重要。

必须探索工艺路线的理论和策略，寻找化学合成药物的最正确途径，使它适合于工业生产；同时，还必须认真地考虑经济问题。

合成一种药物，由于采用的原料不同，其合成途径与工艺操作方法、“三废〞治理等亦随之而异；最后所得产品质量、收率和本钱也有所不同，甚至差异悬殊。

下面就药物工艺路线的评价和选择进行探讨。

一、药物合成路线评价的根本原那么1 化学合成途径简易，即原辅材料转化为药物的路线要简短；2 需用的原辅材料少且易得，并有足够数量的供给；3 中间体容易以较纯形式别离出来，质量符合标准要求，最好是多步反响连续操作；4 制备条件易于控制，如平安、无毒；5 设备条件要求不苛刻，如不需耐压容器；6“三废〞少且易于治理；7 操作简便，经别离、纯化易到达药用标准；8 收率最正确、本钱最低、经济效益最好。

二、原辅材料的供给原辅材料是药物生产的物质根底之一，没有稳定的原辅材料供给就不能组织正常的生产。

因此，选择工艺路线，首先应考虑每一合成路线所用的各种原辅材料的、易燃、易爆等。

合成中对原辅材料或试剂的根本要求是利用率高、价廉易得。

所谓利用率，包括化学结构中骨架和功能基的利用程度，它取决于原辅材料的化学结构、性质以及所进行的反响。

第一章绪论1、制药工艺学是研究药物工业生产过程的共性规律及其应用，包括制备原理，工艺路线和质量控制。

2、制药工艺学的研究可分为：包括小试研究、中试放大研究和工业化生产工艺研究，分别在实验室、中试车间和生产车间进行。

3、按照药物生产过程，制药工艺过程分为：✓化学制药工艺：全合成工艺（total synthesis）和半合成工艺（semi synthesis）✓生物技术制药工艺✓中药制药工艺✓制剂工艺4、化学全合成工艺——化学合成药物一般由结构比较简单的化工原料经过一系列化学合成和物理处理过程制得。

5、化学半合成工艺——由已知具有一定基本结构的天然产物经化学改造和物理处理过程制得。

第二章化学制药工艺路线的设计和选择1、药物生产工艺路线的设计和选择的一般程序：1）必须先对类似的化合物进行国内外文献资料的调查和研究工作。

2）优选一条或若干条技术先进，操作条件切实可行，设备条件容易解决，原辅材料有可靠来源的技术路线。

3）写出文献总结和生产研究方案（包括多条技术路线的对比试验）药物合成工艺路线设计属于有机合成化学中的一个分支，从使用的原料来分，有机合成可分为全合成和半合成两类。

●半合成（semi synthesis）：由具有一定基本结构的天然产物经化学结构改造和物理处理过程制得复杂化合物的过程。

●全合成（total synthesis）：以化学结构简单的化工产品为起始原料，经过一系列化学反应和物理处理过程制得复杂化合物的过程。

2、逆合成分析方法逆合成的过程是对目标分子进行切断，寻找合成子及其合成等价物的过程。

切断：目标化合物结构剖析的一种处理方法，想象在目标分子中有价键被打断，形成碎片，进而推出合成所需要的原料。

切断的方式有均裂和异裂两种，即切成自由基形式或电正性、电负性形式，后者更为常用。

切断的部位极为重要，原则是“能合的地方才能切”，合是目的，切是手段，与200余种常用的有机反应相对应。

合成子：已切断的分子的各个组成单元，包括电正性、电负性和自由基形式。

制药工程工艺设计方案一、引言制药工程工艺设计是制药行业中的重要环节，它涉及到药物的生产过程和工艺设备的选择与设计。

本文档将介绍制药工程工艺设计的关键步骤和参考指南，帮助制药企业制定高效、可靠的工艺设计方案。

二、工艺设计步骤1. 确定产品要求在进行工艺设计之前，首先要明确产品的要求，包括但不限于药物的成分、质量标准、生产目标和市场需求等。

这些要求将直接影响工艺设计的方向和决策。

2. 选定工艺路线根据产品要求，选择适合的工艺路线。

工艺路线应满足生产要求，同时考虑生产成本、设备投资、工程风险等因素。

3. 设计反应工艺根据工艺路线，设计反应工艺。

这包括确定反应条件、反应器选择、反应控制策略等。

通过试验和模拟，优化反应工艺，确保药物的成品率和质量。

4. 设计分离工艺根据反应产物的性质，设计分离工艺。

分离工艺包括物料分离、纯化、浓缩等步骤。

选用适当的设备和操作条件，确保分离效率和产品质量。

5. 设计填充工艺针对制药工艺中常见的药片或胶囊等填充工艺，设计合适的填充工艺。

包括药物配方设计、制备工艺设计、填充设备选择等。

6. 设计包装工艺根据药物的特性和市场需求，设计合适的包装工艺。

包括包装材料选择、包装设备选择、包装工艺参数等。

三、参考指南1.了解相关法规和规范：制药工程工艺设计必须符合相关的法规和规范要求，如药品生产质量管理规范（GMP）等。

2.学习类似产品的工艺设计案例：通过学习类似产品的工艺设计案例，了解成功的工艺设计思路和技术方法。

3.制药专业知识：熟悉制药领域的相关知识和技术，包括药物化学、药物制剂学、工艺工程学等。

4.合理利用计算机辅助设计软件：借助计算机辅助设计软件，对反应工艺、分离工艺等进行模拟和优化，提高设计效率。

5.与相关部门和专家进行合作：制药工程工艺设计是一个复杂的过程，需要与化学、工程、生物等相关领域的专家进行合作，获取全面的信息和建议。

四、总结制药工程工艺设计是制药企业成功生产高质量药物的关键环节。