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zliming2004的博客

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[转载]工艺研发感悟 - 工艺意识  

2015-07-15 20:51:42|  分类: 合成化学 |  标签: |举报 |字号 订阅

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从事工艺研发也有近两年的时间了,自己从中也得到些许感悟,今天花点时间把它记录下来。
首先从事工艺需要的三点意识:
1. 平行反应 这点适合在工艺研发初期使用。因为最初阶段,主要是对反应条件的优化,其中包括试剂当量,温度,浓度,反应时间等等变量,基于每次只改变一次变量的原则,所需反应数将是庞大的,尤其是在所要考察的变量较多的情况下。此时平行反应的概念就显得尤为重要,它可以大大提高条件优化的效率,使你在短时间内得到最优条件。
2. Stress test 也就是破坏性试验。这是在工艺初步完成优化之后,对工艺适用范围的一次检验。因为在实验室和在工厂中每一个单位操作所需时间都是有差异的,所以在去工厂放大之前,要在实验室中模拟工厂的放大条件。找到一个稳定工艺的范围而不是一个点.这样才能安全的去工厂生产。
3. Spiking experiment 也就是强化实验。这是在上述两项都完成之后,对工艺性能的验证,例如spec设定是否合理,杂质是否能够除去等等。

在具备了这三点意识之后,就是微观的具体工艺如何优化的问题了。工艺研发的不同阶段,决定了工艺研发的目标不同。从研发早期到研发晚期,目标依次为:
1. 提高反应效率
2. 提高产品收率和质量
3. 减少成本
4. 提高规模化生产力
5. 减少废物排放

在工艺研发之前,一定要明白自己研发工艺的目标,从而让自己的所有和工艺研发相关的活动紧紧围绕研发目标而设计,提高自己的工作效率。而为了明晰自己的研发目标,则需要对现有工艺有一个深刻的理解和判断,这些理解和判断由提问开始:
1. 工艺开发的阶段是什么?早期以交货为主,晚期以工艺研发为主。
2. 时间有多少?根据时间的长短,来安排工艺研发活动的优先级。
3. 现有工艺有哪些缺陷?路线是否合适?收率怎样?是否涉及到毒性试剂或者毒性物质?后处理是否方便?成本怎样?等等。主要是找出工艺中主要存在的问题,根据优先级,逐条列出来。

在理解了上面这些问题之后,自己就有了一个清晰明确的目标,对原工艺也有了一个深刻的认识,接下来就是根据具体问题来设计具体的实验来解决这些问题。
这里需要重点强调一下实验设计的重要性。

很多人都强调高效的工作方式,但这种高效来自于做事的目的性。如果做事目的性强,每一个行动都能针对特定的问题,而没有重复和返工,这就是高效。所以在实验之前,一定要想清楚自己这个实验是要验证什么,从而在其中有针对性的设计操作来实现自己的假设。比如最近在做的一个反应,生成之前,需要转化率的spec,但平时在实验室反应都是100%转化,那能不能设100%呢?当然不能,所以自己这个实验的目的就是验证转化率在什么范围内,自己的工艺过程能够接受.反应结束后,PSC发现转化率100%,于是自己向反应体系中加入一定量的原料,HPLC监测显示是4%,也就是现在转化率是96%,然后按原工艺进行后续操作,拿到终产品后,发现纯度和之前一样,并通过对中间过程的监测发现,多于的原料在中间的后处理过程已经被除掉,所以这个实验可以定义为转化率为96%时,该工艺可以接受。

在有了理性的实验设计之后,就是对工艺的具体研发和优化。这里涉及到更多的是经验部分,需要的是耐心的观察和积累。多做,多看,多想,多积累。这部分因人而异,并且自己也只有两年的工艺经验,就不在这里卖弄了。在日后过些时日,再把自己的经验与大家分享。


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