对于药化的朋友而言,一般只需要拿到目标化合物即可。
相对于催化剂、反应温度、碱类型,溶剂类型等条件,溶剂体积通常不那么重要。
比如我们投一个1g的反应,溶剂用2mL还是3mL,并不会影响最终能否拿到产物。
而进入药物化学工艺优化与生产这一领域之后,我对溶剂体积数这一看似不重要的指标有了新的认识。
刚开始组长总是问我投的反应"溶剂用了多少V",以前从来没有接触过,一头雾水。
比如投1g的反应,如果用1mL溶剂,那就是1V;投1kg,1V对应就是1L。
溶剂V数与投料当量数(Equivalents)类似,都是一个可迁移的工艺指标。
项目有一步次氯酸钠氧化醇到醛的反应,由于原料是盐,需要先用碳酸钾的水溶液和有机溶剂去解离,因此溶剂用量会偏大。
领导一直要求把总V数控制在12V以内,而体积不够会导致反应液不溶清、有固体,所以每次后处理都需要过滤后才能分液。
而当溶剂达到15V时,反应液可以溶清,后续处理也很方便。
所以当时我比较困惑,为什么一定要限制溶剂V数,一直以为是为了控制成本。
但对于常用溶剂而言,成本大约都是每吨几千人民币,多一点少一点对项目总成本的影响微乎其微。
直到后来组长解释说,这个反应在100公斤生产时,12V以内可以用一个反应釜装,而超过之后就得分两个釜投两个反应。
我恍然大悟,这一刻真正认识到了小试和放大的差异。
多一个反应釜,不只是影响成本和效率,更多的是生产上环保和安全评估风险会增加。
除此之外,溶剂体积数通常决定搅拌能否均一,反应液是否是均相
克级小试时可能影响并不大,一旦到生产端,传质不充分的弊端就会显现出来,导致反应变慢、原料转化不完全或者副产物增加,影响最终纯度和收率。
之前有一步偶联反应,10克级小试时用5V DMF做溶剂,反应效果很好。
但放大到公斤级生产之后,原料就很难转化完全。
排查原因后发现,反应是用碳酸钾做碱,本质上是非均相反应,量大时会有很多固体,搅拌比较困难。
而增加溶剂用量到7V之后,转化率得到了明显提升。
因此,对工艺优化而言,溶剂体积数在实验室小试时就要重视起来。
不能只关注小试结果和状态,要时刻考虑生产可行性,否则再好的工艺路线也是纸上谈兵。
从控制生产成本和环保安全的角度,在保证反应搅拌均一、反应效果不受影响的前提下,需要尽量减少溶剂体积数。
要摸索好这个关键数值,并不是一项简单的工作,需要研发端筛选大量条件并通过公斤级中试结果反馈来确定。
克级小试时可能影响并不大,一旦到生产端,传质不充分的弊端就会显现出来,导致反应变慢、原料转化不完全或者副产物增加,影响最终纯度和收率。
之前有一步偶联反应,10克级小试时用5V DMF做溶剂,反应效果很好。
但放大到公斤级生产之后,原料就很难转化完全。
排查原因后发现,反应是用碳酸钾做碱,本质上是非均相反应,量大时会有很多固体,搅拌比较困难。
而增加溶剂用量到7V之后,转化率得到了明显提升。
因此,对工艺优化而言,溶剂体积数在实验室小试时就要重视起来。
不能只关注小试结果和状态,要时刻考虑生产可行性,否则再好的工艺路线也是纸上谈兵。
从控制生产成本和环保安全的角度,在保证反应搅拌均一、反应效果不受影响的前提下,需要尽量减少溶剂体积数。
要摸索好这个关键数值,并不是一项简单的工作,需要研发端筛选大量条件并通过公斤级中试结果反馈来确定。