原料药工艺放大中需要规避的技术陷阱

避免工艺放大过程中存在的各种问题，注重工艺放大过程中各种经验的积累，结合工艺放大过程中的规范流程和应避免的问题，同时意识到合作的重要性，会使原料药工艺放大能够更加顺利的开展。

在工艺发展和放大中要尽可能简单，越简单，产生工艺错误的机会越少。在实际操作中，越复杂的工艺越不易为操作人员掌握，也很难通过操作规程详细的描述。

简化不仅是从安全考虑，同时可以减少生产周期，减少废物等。避免使用非常特殊的设备的反应。或者非常危险需要安全设施的反应，如硝化、氢化等。

工艺的简化来源于反应路线的简化，往往反应步数***少的路线就是******的路线。在工艺研发阶段需要考虑是否可以避免中间体的分离，合并反应，减少溶剂使用的种类和数量。

工艺中***危险的操作之一是将所有反应物一起加入再升温反应。同样不要***后投料后再加入催化剂。危险在于一旦反应混合物达到反应温度开始反应，就没有办法停止。有些反应是高度放热的，并且会自行升温至越来越高的温度。如果达到混合物的沸点就会沸腾甚至冲料。有些原料会在更高温度发生降解，并且降解会自加速，放热会比反应本身更剧烈。当反应需要紧急冷却时，切换和降温也没有小试方便迅速。

当然对于已经理解并确定是安全的反应，一次投入原料是可以接受的。但对于首次放大的工艺应是禁止的。

放热反应***常用的控制是采用一种试剂滴加，滴加的时间取决于反应的热量和反应釜的移热能力。在滴加时，要避免原料的累积，造成突然反应，需要在适合的温度滴加，保证滴加的原料能立即反应，比如格氏试剂的制备。

生产中反应釜内的传热主要依靠搅拌。除了保证安全，良好的搅拌能减少釜内的温度差，使温度读数更准确。一般釜壁的温度会比体系中心温度更高些，会造成局部过热，是产品分解或结焦，***终影响产量和质量。也不能停搅拌，直到反应结束并冷却到安全温度。

比如一次事故的发生是由于有机胺和硫酸的强放热反应。按照工艺，需要在剧烈搅拌下将胺缓慢加入热硫酸中，反应是双相体系。一天操作员工更换，在没有开搅拌的情况下，开始加入胺，胺沉淀在反应釜底部没有反应。稍后另一个员工发现搅拌没有开，就启动了搅拌，在这一刻所有物料瞬间反应导致了爆炸。

不要在已知反应物降解温度50℃内进行反应，以免反应失控。除了对放热反应的量热评估，可以自加速的降解反应也需要考察。这需要附加的实验，比如绝热反应量热（ARC），如果分析认为反应可能产生潜在的不稳定易降解产物，应进行相应的量热实验。

有些降解反应可能进行的很慢，通过常规的测试无法辨识。即使低于引发温度，反应放热依然会以很小的速度增加，等到发现温度明显上升时，分解反应已经发生。

国内一家原料药厂在进行重氮化反应时，在保温阶段，操作人员关闭蒸汽阀门，离岗吃饭，由于蒸汽阀门内漏，导致反应温度上升，重氮盐分解。由于无人值守，没有及时发现温度上升，等当班工人回岗发现温度异常上升时，反应已无法控制，***终发生爆炸，整个车间被毁。

不要将固体投入正在回流或热的反应混合物。这是在小试常见的操作，但在生产中难于实现。分次投加是为了控制反应，在小试中很容易实现。但在生产中投加固体物料必然要打开人孔，釜内已有的溶剂蒸汽会和空气形成爆炸性混合气体。如果物料反应很快，会导致料液喷出人孔（投钠氢时出现过类似事故）。

一种改进是考虑先加固体，再加溶剂。但改变投料顺序可能会影响反应的选择性。另外可以将固体溶解投加，甚至形成料浆再压入反应釜。

如果无法改变工艺，需要从工程方面考虑怎样进行密闭条件下的投加。这方面一直在进行尝试，进行改进，比如使用真空上料等，但目前还没有一个经济、良好的和普遍适用的解决方法，尤其对于一些具有腐蚀、剧毒品和流动性差的固体原料和中间体。

使用旋转蒸发将料液浓缩至干的操作是小试很常用的。但在车间大多数反应釜有大约10--20%***小搅拌体积。当料液浓缩到***后，不可避免会在没有良好搅拌的情况下对物料进行加热。没有搅拌情况下进行加热的危害前已述及。这会引起安全和质量问题。当蒸干是为了更换溶剂时，采用蒸至一定体积时，加入后一种溶剂反复拖带，可以避免浓缩至干的操作，但这需要看两种溶剂的相对挥发度和是否共沸。更有效率的方式是采用“恒体积蒸馏”。

浓缩至干的工艺在我们的生产中很常见，如果小试工艺提供的工艺浓缩至干，生产也会按照实行。浓缩至干的操作可能比较简便，但是不可控的，没有衡量标准，也只有在后续产量和质量出现问题才会发现可能是前步蒸的不够干。出现过搅拌轴断裂，溶剂替换不彻底导致产率下降，浓缩后搅拌不好淬灭冲料。因此在研发时需要考虑是否有更好工艺实现。

对于初次接触工艺放大的人，可能******的意外就是所有的操作都要这么长时间。重要的是在放大前进行所有涉及原料、中间体和产品的稳定性评估。避免反应后必须马上淬灭和分离的反应。

小试中可能会用到具有良好溶解性、易于蒸馏回收的溶剂。但其中一些是在生产中需要避免的。这包括所有的一类溶剂，闪点低于-18℃的溶剂。正己烷的闪点-23℃，并且导电性差，一般国外企业在生产中禁止使用，采用庚烷代替。但由于成本的问题，在一些工艺中还有使用。二氯甲烷的毒性低于其它氯代烷烃溶剂（氯仿，二氯乙烷等），但还是要尽量避免使用，在有些工艺中可以用甲基叔丁基醚、甲苯代替。

很多放大的问题来源于后处理过程。因此应该得到和反应一样的重视。避免分层的上层是废液。提取往往是溶剂体积******的步骤，为了提高单位体积的产能，应该尽量减少提取用的溶剂。随着溶剂数量的增加，分层和放料的时间也随之延长，乳化的现象可能加剧。在弱酸/碱环境下，萃取和分离时间的延长可能导致含易水解官能团的化合物水解。

在一个API中间体放大到80吨/年的规模时，其中一步提取需要2000L溶剂提取两次，共4000L溶剂，溶剂的转移就需要三四个小时。

乙酸乙酯作为一种常见的萃取溶剂，在酸/碱性环境下易水解产生乙酸，从而使体系酸性增强。可以采用更稳定的乙酸异丙酯或丁酯代替，溶剂饱和含水量较低更易回收。

安全是***重要的。这里强调的是不要冒险把有限的原料一次性反应完。要预备可能的失败，尤其是对于新工艺。可以分成两批或更小的批次进行，避免由于所有的原料都用光而导致项目的暂停。同时小的批次单位传热面积更高，混合问题会减少，放大因数也相应减少。