工艺评价：优良工艺的8个评价指标（下）
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2024-12-01 08:03
天津
API开发和工艺链由三部分组成，化学开发，工艺开发和化学生产。
标准5：环境因素(E-Factor)/Process Mass Intensity (PMI)- 生产过程产生的废物影响环境，随着环保压力的增大，处理废物的成本越来越大，是总成本里非常重要的一部分。
- 通过路线设计和优化，努力减少废物量以及对环境的影响压力，产生了绿色化学理念。有很多指标去衡量绿色化学的提高，使用最频繁的就是(E-Factor)和PMI。
- E等于所有投入物料的总量（kg）减去产物的量kg，再除以产物的量kg=废物的量除以产物的量。
- PMI等于所有投入物料的总量（kg），除以产物的量kg
- 这里投入物料是所有步骤使用的物料，包括所有溶剂，试剂，以及使用的水。步骤包括从商业化的日常可用原料开始，产物是API。
- 这里的E和PMI，不考虑溶剂的回收和催化剂的循环使用等情况。
- 因为项目的复杂性，很难用E和PMI的具体值去评估工艺。每步范围10-40可以作为优化的目标。
- 为了达到工艺放大的可生产性和耐固性，满足过程控制和质量标准，勃林格殷格翰制定了四个质量指标（Q1-Q4）
- 四个质量指标通过失败点去校正，去量化Quality Service Level (QSL).
- 计算公式如上：total points = total number of batches
- 工艺的耐固性越好，可重复性越好，QSL数值越大。目标QSL ：98−100%。
- 一个化学步骤反应完成了15次，11个批次满足MBR，Q1无失败点；
- 2个批次没有达到理想转化，需要再加工达到质量标准，Q3执行0.5失败点；
- 另外两个批次没有得到目标物，执行Q4，1个失败点。
- QSL=[15 − (2 ×0.5 + 2 ×1)]/15 = 80%.
标准7：Process Excellence Index (PEI)- QSL用于衡量化学生产工艺的可重现性和耐固性，PEI是用来评价工艺性能，收率和成产周期，包括操作时间，干燥时间，离心时间等。
- PEI cycle time目标：商业化数据98−100%
- 如果商业化的PEI值低于98%，需要再分析原因，找出根源。
- 单步反应，5个批次，收率分别是80%, 87%, 81%, 82%和90%, 平均收率是 (80 + 87 + 81 + 82 + 90)/5 = 84%, 中间收率82%，最好收率90%.
- 相应的PEI yield=84/86 = 98%.
- 五个批次，分别周期是 36, 32, 40, 37和30h, 平均时间是 (36 + 32 + 40 + 37 + 30)/5 = 35 h, 中位时间 36 h，最好时间是 30 h
- 预期循环时间(36 + 30)/2 = 33 h,
- PEI cycle time=33/35 = 94%
- 基于经济性和生态性综合考虑的标准，不是单一的标准，而是结合上述7个标准以及EHS的多因素考量标准，标准和赋值如下
- 勃林格殷格翰认为 the volume-time-output (VTO) 是最优影响力的，评估一个项目时，最占主导地位。
Org. Process Res. Dev. 2012, 16, 1697−1706
