化学制药工艺过程及设备

第1章绪论1

1.1研究对象及内容1

1.1.1化学制药工艺及其研究内容1

1.1.2化学制药设备及原理1

1.2化学制药工业的特点2

1.3化学制药工业的发展趋势4

1.3.1产业格局的变化和发展趋势4

1.3.2企业兼并与重组5

1.3.3中国原料药产业的现状5

1.3.4中国原料药产业的发展方向7

1.3.5化学制药工业与清洁化生产7

第2章制药工艺路线的设计和选择10

2.1概述10

2.1.1合成路线10

2.1.2药物工艺路线11

2.1.3药物工艺路线的设计和选择的意义12

2.2药物工艺路线设计的基础12

2.3药物结构的剖析14

2.4工艺路线设计的方法16

2.4.1类型反应法16

2.4.2分子对称法19

2.4.3追溯求源法(倒推法)22

2.4.4模拟类推法24

2.5手性药物与生物活性28

2.5.1手性药物及其分类28

2.5.2外消旋体拆分31

2.5.3不对称合成34

2.6药物工艺路线的选择40

2.6.1化学反应类型的选择40

2.6.2原辅材料供应40

2.6.3合成步骤和收率41

2.6.4原辅材料更换和合成步骤改变42

第3章反应动力学基础44

3.1均相反应动力学44

3.1.1基本概念与术语44

3.1.2单一反应47

3.1.3复合反应53

3.2气-固相催化反应动力学62

3.2.1气-固相催化反应过程步骤62

3.2.2吸附等温方程式及气?固相催化反应动力学方程63

第4章化学合成药物的工艺研究69

4.1概述69

4.2反应条件和影响因素69

4.2.1反应物的浓度与配料比69

4.2.2反应温度和压力70

4.3溶剂72

4.3.1溶剂的性质和分类72

4.3.2溶剂的作用和选择73

4.3.3重结晶溶剂的选择74

4.4催化剂74

4.4.1催化剂与催化作用74

4.4.2催化剂的活性75

4.4.3酸碱催化剂76

4.4.4酶催化77

4.5反应时间与终点控制78

4.6反应器形式及搅拌78

4.6.1反应器选择78

4.6.2设备材质78

4.6.3搅拌79

4.7工艺研究方法及优化79

4.7.1正交试验80

4.7.2单纯形优化法83

4.8化学制药新工艺新技术84

4.8.1相转移催化技术84

4.8.2微波化学88

4.8.3绿色反应介质91

4.9生产工艺规程97

4.9.1生产工艺规程的主要作用97

4.9.2生产工艺规程的内容98

4.9.3生产工艺规程的制定和修订101

第5章工艺流程设计103

5.1咖啡因生产工艺流程设计103

5.1.1工艺路线的选择103

5.1.2工艺原理106

5.1.3工艺流程设计108

5.1.4物料平衡113

5.1.5生产设备113

5.1.6三废处理114

5.2?5-单硝酸异山梨酯工艺流程设计114

5.2.1工艺路线的选择115

5.2.2工艺过程及流程设计116

第6章反应设备的设计与选型原理120

6.1?概述120

6.1.1?工业化药品生产120

6.1.2?反应器的放大121

6.1.3?反应器的分类123

6.2?间歇反应器124

6.2.1?间歇反应器的特征124

6.2.2?间歇反应器的设计方程125

6.2.3?间歇反应器的热量平衡127

6.2.4?间歇反应器的优化130

6.3?理想管式反应器133

6.3.1?理想管式反应器的基本方程133

6.3.2?空时和停留时间134

6.3.3?操作方程137

6.3.4?管式循环反应器138

6.4?连续流动的釜式反应器139

6.4.1?连续流动的釜式反应器(CSTR)的特点139

6.4.2?连续流动的釜式反应器的基本方程139

6.4.3?连续流动的釜式反应器中的均相反应139

6.4.4?连续流动的釜式反应器的热量衡算与热稳定性143

6.4.5?多釜串联的全混流反应器147

6.5?理想间歇反应器、理想管式反应器、连续流动的釜式反应器的比较152

6.6?反应器形式与操作方法的评选153

6.6.1?单一反应反应器选型154

6.6.2?复合反应156

6.7?半分批式操作的釜式反应器163

6.8?停留时间分布及其实验测定165

6.8.1?停留时间分布的数学描述165

6.8.2?停留时间分布的实验测定170

6.8.3?流动模型与停留时间分布172

6.8.4?停留时间分布的应用175

6.8.5?非理想流动模型178

6.8.6?返混对化学反应的影响183

第7章间歇反应釜设计186

7.1?间歇反应釜的特点及结构186

7.2?间歇釜的工艺计算188

7.2.1?反应器容积的计算188

7.2.2?设备之间的平衡190

7.3?搅拌器及附件的设计与选型190

7.3.1?釜式反应器中的流动与混合190

7.3.2?搅拌器的分类与选型193

7.3.3?搅拌功率197

7.4?搅拌釜式反应器的传热201

7.4.1?传热装置201

7.4.2?常用的加热剂和冷却剂202

7.5?设备材料与防腐203

7.5.1?材料的性能204

7.5.2?碳钢与铸铁207

7.5.3?合金钢209

7.5.4?非金属材料211

7.5.5?设备的腐蚀及防腐212

7.5.6?设备材料的选择215

第8章其他制药设备216

8.1?流体输送设备216

8.1.1?离心泵216

8.1.2?往复泵219

8.1.3?气体输送设备219

8.2?过滤设备222

8.2.1?加压过滤机222

8.2.2?真空抽滤器224

8.2.3?过滤离心机224

8.3?换热设备226

8.3.1?管壳式换热器226

8.3.2?板式换热器226

8.3.3?填料函式换热器228

8.3.4?U形管式换热器228

8.4?蒸发与结晶设备228

8.4.1?升膜式蒸发器229

8.4.2?降膜式蒸发器230

8.4.3?刮板式蒸发器231

8.4.4?冷却搅拌结晶器232

8.4.5?结晶罐232

8.4.6?真空煮晶锅233

8.4.7?连续式真空结晶器233

8.5?蒸馏及精馏设备234

8.5.1?填料塔234

8.5.2?板式塔237

8.5.3?塔型的选择237

8.5.4?分子蒸馏器238

8.6?干燥设备243

8.6.1?厢式干燥器243

8.6.2?沸腾干燥机244

8.6.3?减压干燥器245

8.6.4?冷冻干燥设备245

8.6.5?喷雾干燥设备247

第9章原料药的洁净厂房设计249

9.1?原料药洁净厂房设计原则249

9.1.1?原料药车间的生产特点249

9.1.2?GMP对原料药生产车间的要求249

9.1.3?生产环境洁净级别及净化250

9.2?原料药洁净车间布置设计251

参考文献254

　　本书共分为9章，分别介绍了化学制药工业的特点及其设备的分类，化学药物工艺路线设计和选择的一般方法，均相反应和气-固相催化反应动力学基础，工艺研究的内容，影响化学药物合成的溶剂、催化剂等，工艺研究的方法以及新工艺新技术，工艺路线的选择、工艺流程设计方法，理想反应器、非理想流动等反应设备的设计原理及反应器的选型，化学制药常用的间歇反应设备的设计，化学制药的其他设备，原料药生产的成品洁净区设计原则和方法。全书力求将化学制药的工艺、设备、车间设计相结合，通过列举典型品种，从其工艺路线的设计开始，对其工业生产流程的设计、设备的设计计算与选型，直至其生产全过程进行介绍，对制药工程学生的毕业设计和今后的生产实践都有很好的指导意义。　　本书由从事多年化学药物研究、教学，并具有实际生产经验的人员编写，内容注重理论与实际相结合，不仅可以作为制药专业的本科生教材，也可以作为制药企业工程技术人员的参考书。　　本书对化学制药工业的工艺和设备进行了详细的说明，内容包括化学药物工业路线设计和选择的一般方法、均相反应和气固相催化反应动力学基础、化学合成工艺研究内容及影响因素、工艺设计的选择与方法、反应设备以及清洁厂房设计等。本书作者多年从事化学制药教学、科研并具有实际生产经验，编写中结合大量实例，更注重实际应用。　　本书适用于从事化学制药的研究、技术人员，以及相关专业的高校师生。