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连续流化学技术服务平台

连续流化学技术服务平台是MD Pharma推进绿色化学的重要技术支撑之一。该平台可围绕创新药物合成中的特定反应需求,系统开展连续反应的可行性评估、工艺开发与优化,并通过持续改进工艺流程,提升合成工艺研发效率,降低创新药研发成本。


连续流化学是指化学反应在连续流动的流体中进行。原料和试剂配制成溶液从不同的容器泵入反应通道,随后发生化学转化。连续流化学常用的反应器是微反应器和中型反应器。其中微反应器通常指具有三维结构的反应器,其内部尺寸小于1毫米,在 10 到100 微米之间。
与传统间歇式反应相比,流动化学在反应控制、效率和安全性方面具有显著优势,尤其适用于复杂或高风险反应。其连续化的反应模式可提升工艺放大能力、实验重复性以及实时优化水平,从而显著加快研发进程。通过整合微流控技术与自动化系统,连续流化学平台可为常规及高端化学合成提供稳定、一致的高质量产出。
在“双碳”背景下,“ 绿色化学 ”正加速融入生物医药产业发展进程。唯有不断创新研发技术,才能打开绿色化学新门户。近年来,MD Pharma始终密切跟踪行业前沿的绿色化学研究进展,并致力于将这些研究转化为可应用的技术,推动医药研发绿色化升级。

连续流动化学工艺
MD Pharma的连续流动化学平台融合先进的微流控技术与自动化系统,实现安全、高效且精准可控的化学合成。该平台适用于常规及定制化工艺,可支持多种反应类型,在安全性、反应速度及合规性方面表现优异。
系统组成:
反应物引入
反应物A和反应物B通过泵和止回阀输送,确保稳定、连续的流量。
混合器
使反应物均匀混合,以实现最佳反应效率。
换热器
集成冷却/加热系统,实现对反应温度的精准控制。
反应器
在层流条件下进行可控的化学反应。
传感器与自动化系统
1) 实时监测反应参数 2) 通过自动调节维持最佳反应条件
背压阀
调节系统压力,确保工艺稳定性。
产品输出
安全收集反应生成的产物
反应物引入 反应物A和反应物B通过泵和止回阀输送,确保稳定、连续的流量。
混合器 使反应物均匀混合,以实现最佳反应效率。
换热器 集成冷却/加热系统,实现对反应温度的精准控制。
反应器 在层流条件下进行可控的化学反应。
传感器与自动化系统 1) 实时监测反应参数 2) 通过自动调节维持最佳反应条件
背压阀 调节系统压力,确保工艺稳定性。
产品输出 安全收集反应生成的产物

连续流化学技术优势
1、安全稳定 连续流化学技术可实现反应过程的自动化与连续化生产,显著降低因热失控引发的安全风险。连续流装置持液量相对较小,即使失控波及的范围也相对较小。
2、节能降本 对于当量敏感型反应,连续流平台能够实现对底物用量的良好控制;同时,连续流设备具备较高的传质与传热效率,有助于减少溶剂使用量,并通过降低或优化公用工程配置,实现节能降耗;此外,连续流设备一般为连续密闭形式,减少了各种无组织排放。
3、高效增产 连续流技术对非均相反应有明显的促进作用;轻松控制吸热和放热反应,反应过程接近恒温;对于多阶段不同反应温度,能迅速调整至工艺需求温度。同时,通过反应器并行放大或延长微反应器的连续运行时间,可有效提升整体产量。

连续反应的可行性评估
通过文献调研和初步实验结果的分析,对研究的化学反应及其反应机理全面深入的理解,结合连续流设备的特点,开展连续流合成工艺的初步设计。 首先,需要评估目标反应在连续流设备中运行的可行性,应避免堵塞、超温、超压等问题。 随后,通过连续流实验对反应可行性进行验证,观察反应表现,并初步判断工艺优化方向。 在可行性分析的基础上,进一步开展工艺优化研究,包括合成路线优化及关键反应条件的优化。

连续流应用的反应类型
MD Pharma的连续流化学分析服务尤其适用于: 1) 传统18类重点监管高危反应 2) 复杂小分子化合物的开发 3) 工艺方法与工艺优化
低温反应 (小于-20 度)
高温反应(大于 150 度)
重氮甲烷反应
臭氧化反应
过氧化物参与氧化反应
硝化反应
光化学反应
电化学反应
催化氢化反应
有机金属试剂制备以及应用
叠氮化等生成高能化合物的反应
气体参与的反应(如乙炔、乙烯、氨气、氢气等)

工艺开发和优化
在连续流合成工艺研究过程中,通常通过调节关键反应参数对实验方案进行优化。这些参数可以划分为一下三类: 输入参数: 反应时间、反应温度、摩尔比; 内在参数: 微反应器体积、化学计量比、溶液浓度; 输出参数: 流速、微反应器温度。 在实际研究中,通常选定输入参数,并结合内在参数计算相应的输出参数。其中,流速在很大程度上决定连续流反应的实验结果。流速的偏差会导致反应物料的摩尔比和反应时间的偏差,从而导致实验结果错误,因此应在连续流合成工艺研究中高度重视。
实验设计(Design of Experiments,DoE)和单因子轮换试验法(One-Factor-At-a-Time,OFAT)是连续流反应优化中常用且有效的方法。研究人员可根据具体反应特点和研究需求,选择合适的优化策略,对连续流反应条件及合成路线进行系统优化。
MD Pharma始终秉持绿色化学理念,持续推动绿色研发技术创新,积极履行社会责任,助力生物医药产业的可持续发展。

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