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美罗培南中间体

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  • 拉曼光谱新应用:原位光谱观测多种关键反应中间体
    在 BBC 纪录片《蓝色星球》第二季中,担任解说员的“世界自然纪录片之父”大卫爱登堡(David Attenborough)为了探究二氧化碳对海洋的危害,拜访了一位科学家。▲图 | 大卫爱登堡(左一)和一位海洋科学家(来源:见水印)后者把稀释的酸倒向水中,结果贝壳开始“消失”。贝壳由碳酸钙构成,而酸会溶解它们。构成珊瑚礁的材质,和贝壳是一样的。科学家认为,在 21 世纪之前,珊瑚礁有可能会消失。背后的“罪魁祸首”便是二氧化碳,它们溶解在海水中会变成碳酸。空气中的二氧化碳越多,海水酸性就越强,“死去”的珊瑚礁就越多。有证据显示,燃烧矿物燃料是造成二氧化碳浓度上升的主要原因。因此,全球许多国家都在致力于碳中和。实现“双碳”目标(2030 年前碳达峰、2060 年前碳中和)是中国为应对全球气候变化做出的重大战略决策和庄严承诺,也是构建人类命运共同体和促进人与自然和谐共生的必然选择。其中的战略路径选择之一,是实现碳化工与碳利用产业结构重构,比如利用风能、水能、太阳能等可再生能源,将CO2电催化成为高附加值的化工产品和化学燃料。目前,在用于CO2还原反应的各类催化剂中,铜(Cu)基材料是最具潜力的催化剂,因为其能直接将CO2电催化还原为多种高碳氧和碳氢化合物。此外,人们还可通过调整铜催化剂的形貌、晶面、孔径、颗粒间距离、次表面原子和晶界等参数,来实现特定的催化反应活性和选择性。因此,在实际的电化学反应条件下,原位研究铜表面上CO2的电催化反应、及其反应中间体是非常重要的,这有助于我们更深入地了解 CO2电催化反应机理,并借此设计出更合理、高效的催化剂。尽管目前许多原位表征测试技术,比如表面增强拉曼光谱(SERS,Surface-Enhanced Raman Scattering)、表面增强红外吸收光谱(SEIRAS,Surface-enhanced infrared absorption spectroscopy)、衰减全反射傅里叶变换红外光谱(ATR-FTIR,Attenuated total reflectance-Fourier transform infrared)、X射线吸收光谱、和X射线光电子光谱等,在研究CO2电催化还原反应中取得了快速的发展。但是,如何全面识别其众多表面反应中间体、理解其表面吸附物种之间的相互作用,仍然是一个巨大的挑战。基于此,南京工业大学材料化学工程国家重点实验室邵锋团队及其合作者针对上述挑战,结合运用电化学-壳层隔绝纳米粒子增强拉曼光谱 (EC-SHINERS,electrochemical shell-isolated nanoparticle-enhanced Raman spectroscopy)技术、以及从头算分子动力学(ab initio molecular dynamics,AIMD)模拟,对铜表面的一氧化碳电催化反应过程进行系统而深入的研究,首次用全光谱(40-4000cm-1)观测了多种关键反应中间体,指认了中间体的特征拉曼峰,提出了表面吸附物种相互作用机理,并通过同位素标记实验进一步获得证实。▲图 | 大卫爱登堡(左一)和一位海洋科学家(来源:见水印)概括来说,本研究主要关注CO2电催化还原反应中间体和机理的基础研究,以期指导新型高效铜催化剂的设计与制备。▲图 | EC-SHINERS 技术示意图、(FDTD,Finite-difference Time-domain)以及 AIMD 模拟示意图(来源:PNAS)近日,相关论文以《原位光谱电化学探测铜单晶表面一氧化碳氧化还原过程》(In situ spectroelectrochemical probing of CO redox landscape on copper single-crystal surfaces)为题,发表在 PNAS 上[1]。邵锋教授(南京工业大学)担任第一兼通讯作者,李景国博士(瑞典乌普萨拉大学)和兰晶岗博士(瑞士洛桑联邦理工大学)担任共同通讯作者。▲图 | 相关论文(来源:PNAS)邵锋表示:“(投稿期间)印象最深的一个插曲,是在我们的返回第一轮审稿意见大概两个月后,编辑给我发来邮件说其中的一个审稿人失去联系了,准备再重新找一个新的审稿人开启新一轮的审稿。”而当时正是俄乌冲突发生最激烈的时候,并且欧美也开始了各类制裁和限制俄国和俄裔人士的风潮。课题组担心其中之一的审稿人可能是俄国或俄裔科学家,因此,或多或少会受到了一点影响,也耽误了审稿的进程。“因此我们的论文从投稿到接收,确实经历耗时很久。虽然虚惊一场,好在最后还是得到了编辑的肯定,最终论文被接收了!”邵锋说。同时审稿人表示,论文的光谱实验部分非常令人兴奋,包含大量有价值的信息,对研究反应机理非常有帮助。此外,理论计算部分质量也很高,预测了各种可能中间体的特征振动图谱,并能与实验结果很好地吻合。其还称,这是一项非常扎实的工作,进行了大量的控制实验和对比实验,同时结合了 AIMD 计算,故论文的论证路线和数据分析令人信服。此外,审稿人也提出了非常重要的建议:即对于特征拉曼峰的归属指认,如何排除其他接近的拉曼峰的重叠与干扰?例如,课题组首次观测并指认了 1220 和 1370cm-1 处的拉曼峰,为 CO-CO 耦合后迅速夺取表面水分子的质子而形成的*HOCCOH 中间体的特征峰。然而,这些峰的位置与反应过程中共存的 *HCO3–/*COOH /*CO32–/*CO2– 等表面中间体的拉曼峰十分接近。因此,该团队需要进行严格的对比实验,来排除可能的重叠与干扰。通过控制实验和理论计算相结合,课题组对这些中间体的特征拉曼峰进行了明确归属,并由此提出了相应的电催化反应机理和路径。研究中的第一步是对原位检测技术的选择。鉴于其具有明确的表面状态以及光电性质,铜单晶表面被用作电催化反应基底。常用的 SERS 技术很难应用于单晶界面研究,而基于红外的光谱技术又难以提供低波数范围(至-0.8 V);2. 不同反应氛围(CO 与 Ar 饱和溶液);3. 不同反应阳离子(CsOH、KOH 与 LiOH);4. 不同反应晶面(Cu(100)、(111)与(110)晶面5. 不同反应 pH 值(CsOH、CsHCO3 与 CsCl 溶液);6. 不同同位素标记(13CO 与 D2O 溶液);7. 不同中间体的稳定性(*OCCO、 *HOCCO, 和*HOCCOH物种)。8. 不同特征峰的重叠(*HCO3–/*COOH /*CO32–/*CO2– )等。值得注意的是,课题组的 AIMD 的计算还表明,溶剂水分子不太可能与铜表面吸附的一氧化碳形成氢键,这意味着 *CO 在较低的过电位下,难以直接从溶剂水分子里得到质子进而形成 *COH/*CHO。与此同时,之前文献报道的 *OCCO 和 *HOCCO 作为 C-C 耦合的关键中间体,它们在铜表面依旧拥有较高的反应活性而发生进一步的反应,最终形成 *HOCCOH 中间体。其中,吸附于铜表面的水分子可以作为质子源参与反应,同时还能留下 Cu-OHad 这一表面吸附物种。下一步,该团队计划开展基于新材料的 CO2捕获富集、催化转化与产物分离耦合的过程研究,以提高传统反应过程的资源和能源利用率为目标,助力“双碳”目标的高质量实现。参考资料:1.Shao, F., Wong, J. K., Low, Q. H., Iannuzzi, M., Li, J., & Lan, J. (2022). In situ spectroelectrochemical probing of CO redox landscape on copper single-crystal surfaces. Proceedings of the National Academy of Sciences, 119(29), e2118166119.
  • 注射剂中间体质量标准制定策略
    药物成品之前的都是中间体。根据产品特点及工艺情况,综合确定关键中间体,关键中间体需要制定质量标准,并检验控制。对于注射剂而言,关键中间体一般是指在配液罐中完成调配的药液。对于注射剂产品,一般会将性状、含量、pH值列为中间体检查项,参考成品的质量标准,将含量和pH值的限度收一收。但光是这样做就有些粗糙了,我们应该根据剂型的特点,产品的特点,有目的地设定中间体检查项,更好地做好产品的质量控制。一、性状对于无色溶液,一般简单地规定“无色澄明液体”即可。但对于有色溶液,特别是灭菌后颜色会加深的产品,建议中间体增加溶液颜色检查项。这样一旦成品颜色比正常情况要深,便于分析是配液工序还是灭菌工序发生的异常。有些冻干产品,随着药液储存时间的延长,溶液颜色也逐渐加深,而一旦冻干开始,颜色即不再变化。这类产品更应建立溶液颜色检查项,并以此检查项确定配液灌装工序的储存时限。基于中间体检查需要简单、快速的特点,一般对比色号即可,不建议使用溶液颜色测定仪。二、含量可以认为,制剂成品的含量控制限度即是药物可以在人体内起效的限度,低于这个限度,药效降低。而制定中间体含量标准的目的就是要保证含量在药品有效期内符合其质量标准。对于非常稳定的品种而言,假如成品的含量限度是90.0%-110.0%,那么中间体含量限度定在95.0%-105.0%即可;假如成品的含量限度是95.0%-105.0%,中间体含量限度可定在97.0%-103.0%。由于含量在效期内基本不会发生变化,中控范围只需能够包容检测方法产生的系统误差。对于储存期间含量逐渐下降的品种,中控含量限度除了要包容方法的误差外,还要包容含量降低的幅度。假如成品的含量限度是90.0%-110.0%,含量在效期内预期降低6%,检测误差不会超过2%,则中控限度应定为98.0%-102.0%。对于冻干产品,由于其标示量和水针不同,影响产品含量的还包括装量。灌装机总是有精度误差的,因此在制定中控含量标准时,还应考虑这一因素。下面用一张图表示某冻干产品制定中控含量限度的思路。 对于其他特殊情况,如采用半透性包材包装的注射剂,也应根据其特点制定做相应的调整。此外,由于尚未灌装的药液不存在标示量这一概念,注射剂的中控含量采用浓度表示(如4.8-5.2mg/ml)较为规范。为了方便理解,企业可以在内部文件中注明浓度对应的百分比。如4.8-5.2mg/ml(96.0-104.0%)。三、pH值大多数的注射剂都对pH值非常敏感,一般不能将成品的pH值标准简单收紧作为中控pH值范围。如硫酸阿托品注射液,中国药典规定pH3.5-5.5,但pH低于4时水解速度明显下降;又如氨茶碱注射液,USP规定pH8.0-9.0,但事实上pH低于8.5原料根本无法溶解。因此,一般以药物最适的pH值范围作为中控范围,同时注意不要触及成品pH值的上下限。四、渗透压摩尔浓度因为渗透压的检测方法非常简单快捷,所以建议成品有渗透压检测项的也在中间体制定,有时投料出现偏差能及时发现。所有的输液产品都会规定渗透压检查项,水针品种用法中包含有静脉推注给药方式的要进行渗透压检测。需要注意的是,有的产品,虽然给药方式是静脉推注,但并不等渗。如地西泮注射液和托拉塞米注射液,限于API溶解性或稳定性的原因,处方中加入了较大量的有机溶剂,形成高渗溶液。这类产品建议也增加渗透压检查项,对产品质量形成更有效的控制。五、有关物质一般终端灭菌的注射剂不需在中间体进行有关物质检测。对于极不稳定的某些产品,如易水解的冻干制剂,可在中控中加有关物质项。并以此验证配液和灌装的试产。六、抗氧剂按照要求,制剂产品放行标准应包括所含的抗氧剂的含量测试,以保证有足够的抗氧剂保留在制剂中,能在整个货架期和所拟的使用期间一直对制剂起到保护作用。 依据上述理念,亚硫酸盐这类属于还原剂的抗氧剂的含量还是非常有必要定在中控标准中的,因为配液及药液在配液罐放置过程中,亚硫酸盐即在被消耗。而依地酸二钠的含量不会发生变化,因此无需进行控制。EMA在《药品注册上市许可申请材料中对辅料的要求》(Guideline on Excipients in the dossier for application for marketing authorisation of a medicinal product)中也指出抗氧剂应提供药品生产过程中的控制方法,但不适用于增效剂,如依地酸二钠。七、微生物负载对于注射剂的微生物负载,国内的GMP有很明确的规定,即:对于除菌过滤前非最终灭菌产品微生物的限度标准一般为:10CFU/100ml对于最终灭菌的无菌产品微生物的限度标准一般为:100CFU/100ml但对于微生物负载的取样位置,各企业却有不同的做法。有的企业会在配液罐中取,有的企业会在药液过0.45μm滤芯后取。后一种做法的依据是:GMP中规定最后一步除菌过滤前,料液的微生物含量应不大于 10CFU/100ml。但其实这样做是有些违背GMP理念的。在欧盟《药品、活性物质、辅料和内包材灭菌指南》中,有如下描述:In most situations, a limit of NMT 10 CFU/100 ml (TAMC) would be acceptable for bioburden testing. If a pre-filter is added as a precaution only and not because the unfiltered bulk solution has a higher bioburden, this limit is applicable also before the pre-filter and is strongly recommended from a GMP point of view. A bioburden limit of higher than 10CFU/100 ml before pre-filtration may be acceptable if this is due to starting material known to have inherent microbial contamination. In such cases, it should be demonstrated that the first filter is capable of achieving a bioburden of NMT 10 CFU/100 ml prior to the last filtration. Bioburden should be tested in a bulk sample of 100 ml in order to ensure the sensitivity of the method. Other testing regimes to control bioburden at the defined level should be justified.翻译如下:大多数情况下不超过10 CFU/100 ml(TAMC)的限度对于生物负载测试是可接受的。如果仅作为预防措施添加预过滤器而不是因为未过滤溶液具有更高的生物负载,则此限度也适用于预过滤器,并且从GMP的角度强烈推荐。如果由于已知具有固有微生物污染的起始物料,则预过滤前的生物负载限度高10CFU/ 100ml是可接受的。在这种情况下,应该证明第一个过滤器能够在最后一次过滤之前达到不超过10CFU/100ml的生物负载。生物负载应在100ml的样品中进行测试,以确保该方法的灵敏度。其他在特定浓度控制生物负载的测试方案应该是合理的。 显然,欧盟是建议在配液罐中取样进行微生物负载检测的。GMP的一个核心理念即是“可控”。要知道即使药液微生物负载很大了,经过预过滤滤芯后也会有几个数量级的下降。数据虽然好看了,但焉知预过滤前未知的微生物负载会不会导致细菌内毒素的失控?有的营养性药物,浓度大,确实适合微生物生长,但如果确知微生物的种类,在可控的前提下进行预过滤,是可以接受的。八、细菌内毒素建议在配液罐中取药液进行检测,与中控含量检测同步进行。九、可见异物、不溶性微粒这两个检查项可以取药液过滤后的样品,取滤芯后或灌装初始样品,各企业可以按照自己的习惯进行管理。不溶性微粒的中控标准制定必然是1ml药液含有多少微粒,而制剂成品的标准是每支样品中含有多少微粒。应注意换算关系,确保中控标准严于成品标准。
  • 重要科研用试剂核心中间体研发 申报指南
    关于发布“十一五”国家科技支撑计划重点项目“重要科研用试剂核心中间体研发与产业化应用示范”课题申报指南的通知 各有关单位:   为贯彻落实《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》,满足我国科学研究对试剂需求日益增长的需要,科技部在认真总结前期工作的经验、成果并广泛征求各有关部门(单位)、地方对科研用试剂提出的需求的基础上,决定启动“十一五”国家科技支撑计划重点项目“重要科研用试剂核心中间体研发与产业化应用示范”。通过本项目的实施,将进一步完善产学研相结合的机制,在政府的引导下构建更加完善的科研用试剂产学研用联盟 发挥和提升我国科研用试剂的自主创新及产业化的能力,进一步推动我国科研用试剂行业的稳步发展,为科研提供更有力的支撑。   为充分调动各方的积极性,促进科技资源优化配置,公平、公开、公正地选择课题承担单位,科技部对本项目的课题采取公开申报,择优委托的方式选择课题承担单位,现将项目课题申报指南发给你们,请按照指南要求,做好组织申报工作。   联系人:王建伦 010-58881698       wangjl@most.cn   附件:“十一五”国家科技支撑计划重点项目“重要科研用试剂核心中间体研发与产业化应用示范”课题申报指南   科技部科研条件与财务司   二〇〇九年六月二十三日
  • 爆炸级反应安全化!炸药中间体苦味胺的连续合成
    苦味胺作为关键中间体用于合成DATB、TATB等高能材料,在染料行业被用于制备2,4,6-三硝基苯肼的前体。Scheme1: 对硝基苯胺一步硝化法制苦味胺&bull 先前苦味胺的合成主要是通过邻/对位硝基苯胺的再硝化得到(scheme1),但是硝酸会氧化氨基导致收率下降。有报道称,苦味胺可通过苦味酸和尿素(摩尔比1:3)在173℃@36hr 条件下合成得到,但收率仅有88%。这条路线的风险主要是高温和较长反应时间带来的潜在过程安全风险。截至目前,文献中报道大规模生产苦味胺的工艺具有很大的安全风险且难以放大。&bull 微反应器为此反应提供了机会,在微反应器中,极佳的传热和传质效率可以大大缩短反应的停留时间,在任何时间点上都只有很少量的原料、中间体和产物,对于高能材料而言可显著提升反应的安全性。来自印度的Ankit Kumar Mittal等人开发了一种从对硝基甲醚到苦味胺的连续合成路线(scheme2)。Scheme2: 对硝基苯甲醚两步法制苦味胺&bull 首先进行了step-1的条件筛选和优化,分别优化了不同的温度、停留时间和硝酸用量(Table1):Table1: step1连续合成条件筛选和优化 &bull 根据实验结果,选择硝酸用量2.5e.q.,温度80℃,停留时间2.5min,此条件下中间体TNAN含量最高且杂质苦味酸含量相对较少。&bull Step-1放大至16ml盘管中生产,15min可以得到6.27gTNAN,相当于25g/hr的产量,分离收率90%,纯度99%。&bull 同时做了step-1的连续流和釜式工艺的结果对比,釜式75min仅能达到25%收率,而连续流2.5min就可以达到90%的收率(Table2):Table2: step-1釜式和连续流工艺对比&bull 随后进行了step-2的条件筛选和优化,NH3 用量5.e.q.,温度70℃,停留时间30s,苦味胺纯度100%(Table3):Table3: step-1连续合成条件筛选和优化 &bull Step-2放大由于受到设备(10ml盘管)自身参数的限制,选择了60℃和1min的停留时间,15分钟可以拿到6.68g产品,相当于26g/hr的产能,纯度99%。Scheme3: step-2放大&bull 总结:&bull 1. 使用微反应器成功开发了苦味胺的连续合成工艺,产能26g/hr&bull 2. 两步的条件都很温和,可以在优化后的条件下成功放大&bull 3. 该工艺可以安全、经济地进行苦味胺的工业化生产&bull 4. 后续结合自动监控装置可以更有效地保障工艺的安全性和稳定性参考文献:An Asian Journal Volume 18 Issue 2 Pages e202201028Journal---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------集萃微反应创新中心: 打造微通道反应器定制开发、绿色合成工艺研发、化工连续化与自动化生产技术、化工在线检测与在线数据处理平台;提供连续化、自动化、智能化生产技术、化工高效分离技术、副产物的高效回收与综合利用、在线检测与大数据收集等,实现化学合成生产过程 “连续化、微型化、信息化、智能化”。如您有连续流工艺开发、转化方面的需求,欢迎联系我们!
  • ​【诺华新案例】重氮-叠氮-环合,三步全连续制备药物中间体
    欢迎您关注“康宁反应器技术”微信公众号,点击图片报名一、早期药物发现一个自身免疫性疾病的治疗药物发现项目中,2H-吲唑类化合物被鉴定为高效的选择性TLR 7/8拮抗剂。在先导化合物发现阶段,化合物12被确定可进一步进行体内药效实验研究。图1. 微克级样品的合成路线药物的早期发现使得化合物12和作为关键中间体的化合物5(2H-吲唑)的需求迅速增加。项目团队认识到,该微克级的合成路线可能会在进一步批量放大中产生问题。分离不稳定、潜在危险的叠氮化物中间体4及其在热环化为2H-吲唑5的工艺过程中有安全性的隐患。【考虑到连续工艺在处理高活性、不稳定化合物方面具有的优势,从间歇反应切换到连续流工艺的多个驱动因素中,安全性是最重要的一个因素。在需要快速合成化合物的早期临床前阶段,流动化学作为一种新技术可以大大加快开发过程。】二、连续流工艺探讨针对100克及以上规模的合成,团队启动了流动化学的工艺研究,其主要目标是保持反应体积尽可能小,精确控制反应条件,并避免在任何时间内反应混合物中危险且不稳定中间体的积累。1. 间歇式工艺的连续流技术评估图2. 2H-吲唑类化合物5a的三步合成将氨基醛2a转化为叠氮化物4a,间歇式工艺采用了在酸性条件下使用亚硝酸钠的重氮化方案,然后在0°C下添加叠氮化钠。该反应通常在三氟乙酸(TFA)作为酸性介质和溶剂的存在下进行,可以获得高收率的结果,并常规用于小规模合成。【但含有叠氮化物4a的反应混合物形成的悬浊液明显不适合流动化学筛选。而当该反应在水和盐酸的混合物中进行时,观察到明显较低的产率和大量副产物的形成。考虑到下一步反应,叠氮化合物4与氨基哌啶化合物6在Cu(I)催化的热环化反应仍然面临不适合连续流工艺的固体溶解问题。】研究团队首先需要找到合适的反应溶剂和试剂,对这两步反应来说,合适的溶剂既要溶解所有的物料,又要保持高的转化率。其次,作为另一个重点考虑的事项,需要避免叠氮化合物中间体4的分离。2. 叠氮化合物4a生成的连续流工艺开发 1)溶剂的选择研究者首先用亚硝酸叔丁酯和三甲基叠氮硅烷来代替无机物亚硝酸钠和叠氮化钠,但仅得到了20%的转化率。接着,研究者发现利用二氯乙烷和水的两相混合溶剂与三氟乙酸组合,可以将反应体系中的物质完全溶解,并得到了很高的转化率。而其它酸的应用,如乙酸、盐酸、硫酸和四氟硼酸等,仍会造成沉淀的生成或者反应的转化率降低。2)工艺条件筛选对该反应仔细的研究揭示,需当亚硝酸钠完全消耗后再向反应混合物中添加叠氮化钠,如果过早加入叠氮化钠,它将立即被第一反应步骤中剩余的未反应的亚硝酸钠所消耗。图3. 叠氮化合物4a的连续流工艺流程【Entry 3的实验条件连续稳定运行60分钟,可产中间体16g/h,完全满足下游实验的需要。】3. 2H-吲唑5a连续流工艺开发在完成重氮化及叠氮取代的连续流工艺开发之后,研究团队继续研究铜催化环化的连续流工艺。1)间歇式工艺缺陷间歇式反应中,10% mol的氧化亚铜在体系中悬浮性差,不适合用于连续流工艺。对于流动反应而言,80°C下反应90分钟的时间太长,会导致不可接受的低生产率。这种环化反应的收率通常合理的范围在70−80%,研究团队使用LC-MS鉴定了两种主要副产物氨基亚胺8a和氨基醛2a。图4. 2H-吲唑 5a反应路径及副产物确认2)对铜催化剂和配体的筛选研究者发现,在1当量TMEDA存在下,0.1当量的碘化铜可溶于二氯乙烷中。经反应筛选后,研究者确定了流动条件下环化的合适参数。含有0.1当量碘化铜(I)和1当量TMEDA的0.45M 4a 二氯乙烷溶液,在120°C下,在20分钟的停留时间内,完全转化为吲唑5a。使用LC-MS分析反应混合物表明,叠氮化物4a被完全消耗,得到产物5a、氨基醛2a和亚胺8a,其比例分别为91.5%、3.4%和5.1%,与之前使用的间歇式工艺相比,有了显著的改进。3)停留时间及铜盘管催化为了缩短停留时间和提高生产率,研究者在寻求用更具反应性的催化剂代替碘化铜(I)和TMEDA过程中发现,内径为1mm的铜线圈也有效地催化了该环化反应。推断在铜线圈的内表面上形成了少量的氧化铜(I),起到有效催化该反应的作用。图5. 铜盘管反应器催化反应作为概念证明,制备了0.32M的4a溶液,该溶液已与1.2当量的胺6在甲苯中混合,并在120°C下泵送通过铜盘管,停留时间为20分钟。使用色谱法进行处理和纯化后,分离出5.6g吲唑5a,产率为85%,纯度为98%(图5)。4. 重氮-叠氮-环合三步全连续合成2H-吲唑类化合物图6. 2H-吲唑 5b的连续流工艺结果利用上述研究结果,研究者同样进行了类似物5b的连续流工艺开发。与最初使用的间歇合成相比,新的替代连续工艺不仅避免了危险叠氮化物4a和4b的分离,而且为叠氮化物形成和热环化这两个关键步骤提供了更高的纯度和产率。总结报道了三步反应的连续工艺开发,在100克的规模上制备了两个关键的药物中间体2H-吲唑化合物5a和5b。与最初使用的间歇合成相比,新的替代连续工艺不仅避免了危险叠氮化物4a和4b的分离,而且为叠氮化物形成和热环化这两个关键步骤提供了更高的纯度和产率。通过减小反应器的持液体积,避免固体叠氮化合物的分离,并确保精确控制反应参数,特别是反应温度和试剂的比例,改进了工艺的安全性。将两个连续流步骤整合到化合物12的多步合成中导致更安全地制备和处理叠氮化物中间体,并显著促进了高效和选择性TLR 7/8拮抗剂项目的加速开发。随后,连续流工艺从研究部门转移到化学开发部门,仅对工艺进行了少量的修改,便用于制备千克规模的5b。参考文献:Org.Process Res. Dev. 2022,26, 1308−1317
  • 德祥顺利参展第10届中国(长春)国际医药原料、中间体、包装设备展览会
    2017年3月23日到25日,第10届中国(长春)国际医药原料、中间体、包装设备展览会在长春国际会展中心顺利举办,德祥携手众多进口实验室仪器供应商在展会上亮相。 作为制药行业的展会,我司代理的德国Hettich离心机,德国Heidoph旋蒸、美国SP scientific、冻干机、德国Pharmatest等仪器作为代表参展,在展会期间,我们产品的质量和性能受到客户的高度认可,客户也对他们目前遇到的技术问题与我们工作人员进行沟通,我们的技术人员也一一给予了满意的答复。 德祥,作为进口实验室仪器的代理商,将一如既往为广大新老客户提供*的产品和完善的服务,欢迎来电咨询,了解更多资讯和产品详情! 电话:4009-000-900
  • 创新通恒参展2012中国国际医药原料药、中间体、包装、设备交易会
    第69届中国国际医药原料药、中间体、包装、设备交易会于2012年11月7日至9日在厦门国际会展中心隆重举行。本届展览交易会的主题是“药品安全之源,品牌优质之选”,旨在关注药品安全,打造创新制药品牌,引领中国制药工业发展大势。 本次交易会吸引了大批国内外众多知名厂商参与。 北京创新通恒科技有限公司作为国内能提供工业化核酸药物合成仪及大型工业级制备纯化系统的企业,组织了公司精干技术人员和市场人员参加了本次交易会。创新通恒十多年来一直专注色谱产品领域的研发及生产,不断攻坚克难,满足客户不同需求。本届展览交易会上我公司展出的产品受到了广大参观者的关注和好评。 “因为专注,所以专业”创新通恒一定能为广大客户提供优质的产品和服务,为用户创造价值。 交易会开幕式 客商正在参观创新通恒展品 创新通恒市场人员与客商进行交流 创新通恒技术人员解答客商的问题
  • 德国新帕泰克公司将参加第61届中国国际医药原料药、中间体、包装、设备秋季交易会!
    公司将参加于2008年11月05-07日在苏州国际博览中心(苏州工业园区现代大道博览广场.) 举办的“第61届中国国际医药原料药、中间体、包装、设备秋季交易会 The 61st API CHINA&INTERPHEX CHINA”。 公司展位号3A522,公司会携专利的全自动干湿二合一激光粒度仪HELOS/OASIS和世界上 第一台光子交叉相关光谱纳米激光粒度仪NANOPHOX 参展! 随着对原料药出口要求的不断提高,粒径分布已经成为原料药出口过程中一个很关键的参数指标。 德国新帕泰克专注于医药行业的粒度检测需要,在全球尤其欧美拥有大量的医药客户,专利的干 法激光粒度仪HELOS/RODOS能为您提供快速、方便的原料药粒度检测技术,功能强大,完全符 合FDA的各项要求! 届时中国区首席代表耿建芳博士等将与大家进行专业的现场技术交流,并可以在现场测试样品。 热忱欢迎各界人士光临公司展位!
  • 德国新帕泰克将参加第62届中国国际医药原料药、中间体、包装、设备春季交易会!
    德国新帕泰克公司将参加第62届中国国际医药原料药、中间体、包装、设备春季交易会(62nd API)! 德国新帕泰克公司将参加于2009年05月12-14日在西安曲江国际会展中心(西安市雁展路1号)举办的&ldquo 第62届中国国际医药原料药、中间体、包装、设备春季交易会&rdquo ,The 62nd API China 2009 Xi&rsquo an。 公司展位号B1309,届时公司会携专利的全自动干湿二合一激光粒度仪HELOS/OASIS 和世界上第一台光子交叉相关光谱纳米激光粒度仪NANOPHOX 参展!期待与大家进行专业的现场技术交流,并可以在现场提供样品粒度检测。 热忱欢迎各界人士光临公司展位!
  • 丹东百特精密仪器亮相第86届中国国际医药原料药中间体包装设备交易会
    在初夏的美丽羊城-广州,丹东百特携百特激光粒度仪Bettersizer 2600,纳米粒度电位仪BeNano 90 Zeta,智能粉体特性仪 BT-1001,图像颗粒分析仪BT-1600参加了为期三天的第86届中国国际医药原料药中间体包装设备交易会。此次展会吸引了生物制药行业上下游众多企业,同时丹东百特也为制药行业提供了全方位的颗粒检测解决方案。会议开展于广交会展馆,拥有9.2、9.3、10.2、10.3、11.2五个展区,分别展示了制药设备、干燥设备、包装设备、检测设备及原料药和辅药材料,吸引了数以万计的观众前来交流学习。期间,到访百特展位的观众络绎不绝,对于粒度检测比较陌生的观众,百特销售经理从激光粒度仪的原理、测试方法、报告解读以及售后保养等方面为每位观众进行详细全面的介绍。对于前来交流的的老客户,百特销售经理更是细心的询问仪器目前的使用状态是否良好,若出现疑问,销售经理和工程师在现场立刻解决问题,保证每位客户在百特展台的交流都有所收获。耐心的仪器讲解、一丝不苟的做事态度赢得了每一位观众的好评。针对生物制药行业,丹东百特深入研究行业标准,产品均符合ISO13320-2016,21CFR Part 11等制药标准及审计追踪。对于药物颗粒检测,Bettersizer 2600 同时可以具备干湿法分散器及微量耐腐蚀样品池进样方式。正反傅里叶光路设计使得粒度检测范围达到0.02μm-2600μm,重复性和准确性都能达到国际水平。对于纳米颗粒检测,例如蛋白质、脂质体、纳米悬浮液,丹东百特研发的第四代纳米粒度电位仪BeNano 90 Zeta,采用高性能APD和准确的温控系统能够准确测量颗粒的粒度和电位变化。BT-1600图像颗粒分析仪是颗粒检测的眼睛,它能够拍摄到清晰的颗粒照片并通过百特自主研发的高速率分析软件进行颗粒的多项指标分析,例如:长径比、圆形度、单体颗粒和颗粒群等。智能粉体特性仪能够测量粉末的14项粉体特性指标,能够充分表征粉末的物理特性。丹东百特仪器有限公司秉着“诚信经营,以客户为本”的经营方针,为广大制药用户提供全方位的颗粒检测方案,展会还在进行中,百特团队在广交会展馆9.2A06展位期待着您的光临。
  • 定位中国制药新未来——第82届中国国际医药原料药/中间体/包装/设备交易会在杭州召开
    p    strong 仪器信息网讯 /strong & nbsp 2019年5月8-10日,制药及制药设备行业盛会——第82届中国国际医药原料药/中间体/包装/设备交易会(以下简称“API China”)在杭州国际博览中心盛大召开。1200余家医药原料、辅料配料、医药包装、制药设备及检测仪器企业参展,超过5万名全球药品、保健品与化妆品领域专注研发与生产的精英人士汇聚于此,共同分享大健康产业蓬勃发展带来的巨大市场机遇,探讨中国制药行业未来的发展,为观众打造一场规模盛大、产业链齐全的制药工业展会。 /p p style=" text-align: center " img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201905/uepic/698835a3-34ce-4bb4-8460-709d2db1275e.jpg" title=" 观众入场.JPG" alt=" 观众入场.JPG" / /p p style=" text-align: center " 观众入场 /p p style=" text-align: center " img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201905/uepic/2c545a59-36c3-426c-b0df-73dbb1c52986.jpg" title=" 现场.JPG" alt=" 现场.JPG" / /p p style=" text-align: center " 展馆内景 /p p style=" text-align: center " img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201905/uepic/9decb2af-c7d2-4017-af58-cef6551293c9.jpg" title=" 现场3.JPG" alt=" 现场3.JPG" / /p p style=" text-align: center " 展馆外景 /p p   API China是中国制药领域规模较大、历史悠久的展会,也是海内外数万家药品与保健品生产企业采购原料药、中间体、药用辅料、医药包材、制药设备的“一站式”的平台。展会当天,穿梭于各展馆之中,可以看到现场人头攒动,展商和参展观众热情高涨,气氛十分热烈。 /p p   除了展览之外,本次展会还给展商以及参展观众提供了一个与前沿技术接触、和专家学者交流的机会。当一致性评价、两票制、智能化、信息化、自动化等政策和趋势向制药工业袭来时,很多企业或许无法采取及时有效的应对措施。本次展会特针对于国内各种制药“新政”举办了三十余场高质量会议论坛,邀请了来自NMPA、CDE、核查中心、中检院、药典委、省市药检所等相关政府部门领导及国内外优秀的制药企业、CRO公司、原辅料企业的百余位嘉宾,为制药行业同仁带来最务实的分析、指导和建议。 /p p style=" text-align: center " img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201905/uepic/0578332c-f636-4dea-9904-fa05e4eea44c.jpg" title=" 高峰论坛.JPG" alt=" 高峰论坛.JPG" / /p p style=" text-align: center " 2019中欧医药产业发展论坛 /p p style=" text-align: center " img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201905/uepic/1d8d1384-9206-4814-933b-a12bdf29abec.jpg" title=" 仪器论坛.JPG" alt=" 仪器论坛.JPG" / /p p style=" text-align: center " “工欲善其事,必先利其器——论现代仪器技术在药品研发与质控中的应用”论坛 /p p style=" text-align: center " img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201905/uepic/9d0fe1b5-8f42-471c-b061-58bc2cb1a55e.jpg" title=" 一致性.JPG" alt=" 一致性.JPG" / /p p style=" text-align: center " API China 巡回交流会(杭州)注射剂一致性评价技术和法规研讨会 /p p    span style=" color: rgb(0, 112, 192) " strong 部分实验室仪器设备参展商: /strong /span /p p style=" text-align: center " span style=" color: rgb(0, 112, 192) " strong img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201905/uepic/909e4ccd-dc69-4316-8f16-ecff5fd194b3.jpg" title=" 永合创新.JPG" alt=" 永合创新.JPG" / /strong /span /p p style=" text-align: center " span style=" color: rgb(0, 112, 192) " strong 永合创信 /strong /span /p p style=" text-align: center " span style=" color: rgb(0, 112, 192) " strong img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201905/uepic/5699fd34-8a39-4c8e-81af-46217216bedf.jpg" title=" 永岐实验.JPG" alt=" 永岐实验.JPG" / /strong /span /p p style=" text-align: center " span style=" color: rgb(0, 112, 192) " strong 永生仪器 /strong /span /p p style=" text-align: center " span style=" color: rgb(0, 112, 192) " strong img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201905/uepic/3a5e374c-939a-438e-a34e-dd221ea99dbe.jpg" title=" 苏盈仪器.JPG" alt=" 苏盈仪器.JPG" / /strong /span /p p style=" text-align: center " span style=" color: rgb(0, 112, 192) " strong 苏盈仪器 /strong /span /p p style=" text-align: center " span style=" color: rgb(0, 112, 192) " strong img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201905/uepic/d1685a44-34c3-4c55-ae7f-ce4241547797.jpg" title=" 真理光学.JPG" alt=" 真理光学.JPG" / /strong /span /p p style=" text-align: center " span style=" color: rgb(0, 112, 192) " strong 真理光学 /strong /span /p p style=" text-align: center " span style=" color: rgb(0, 112, 192) " strong img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201905/uepic/799f973d-70ba-472e-a4b9-dc1404612bc7.jpg" title=" 长城.JPG" alt=" 长城.JPG" / /strong /span /p p style=" text-align: center " span style=" color: rgb(0, 112, 192) " strong 郑州长城 /strong /span /p p style=" text-align: center " span style=" color: rgb(0, 112, 192) " strong img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201905/uepic/83938542-3488-4bf2-a322-ed06e4bf6966.jpg" title=" 岩征仪器.JPG" alt=" 岩征仪器.JPG" / /strong /span /p p style=" text-align: center " span style=" color: rgb(0, 112, 192) " strong 岩征仪器 /strong /span /p p style=" text-align: center " span style=" color: rgb(0, 112, 192) " strong img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201905/uepic/26c575da-30bd-4fde-8bb4-c9015961288f.jpg" title=" 马尔文.JPG" alt=" 马尔文.JPG" / /strong /span /p p style=" text-align: center " span style=" color: rgb(0, 112, 192) " strong 马尔文帕纳科 /strong /span /p p style=" text-align: center " span style=" color: rgb(0, 112, 192) " strong img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201905/uepic/586bb406-01bb-4eb8-bbe5-e22b1d368003.jpg" title=" 庚yu .JPG" alt=" 庚yu .JPG" / /strong /span /p p style=" text-align: center " span style=" color: rgb(0, 112, 192) " strong 庚雨仪器 /strong /span /p p style=" text-align: center " span style=" color: rgb(0, 112, 192) " strong img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201905/uepic/aa61d815-7eea-43ce-a924-b7253669736f.jpg" title=" 欧世盛.JPG" alt=" 欧世盛.JPG" / /strong /span /p p style=" text-align: center " span style=" color: rgb(0, 112, 192) " strong 欧世盛 /strong /span /p p style=" text-align: center " span style=" color: rgb(0, 112, 192) " strong img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201905/uepic/9a4de8d0-be36-4822-8d7b-65df63b0dea2.jpg" title=" 上海雅称.JPG" alt=" 上海雅称.JPG" / /strong /span /p p style=" text-align: center " span style=" color: rgb(0, 112, 192) " strong 上海雅程 /strong /span /p p style=" text-align: center " span style=" color: rgb(0, 112, 192) " strong img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201905/uepic/7c223040-8f13-45a6-8af4-f80178701006.jpg" title=" 仪器信息网.JPG" alt=" 仪器信息网.JPG" / /strong /span /p p style=" text-align: center " span style=" color: rgb(0, 112, 192) " strong 仪器信息网 /strong /span /p p br/ /p
  • 固体核磁共振“超级放大镜”观察催化反应网络
    2016年,中国科学院大连化学物理研究所(以下简称大连化物所)院士包信和和研究员潘秀莲等提出的OXZEO催化技术发布于《科学》杂志。该项技术自提出以后就广受关注,并且入选了当年的“中国科学十大进展”。  近日,基于OXZEO催化剂设计概念,大连化物所院士包信和、研究员侯广进等利用固体核磁共振技术,在金属氧化物分子筛(OXZEO)双功能催化剂催化合成气转化机理研究领域取得了新进展。相应研究成果于6月23日发表在《自然-催化》上。  重要的催化过程与复杂的反应网络  催化技术在资源利用、能源转化和环境保护等诸多领域发挥着关键作用,是人类现代社会发展速度与质量的重要保证。而石油资源是当代能源和材料的核心来源。近年来,随着石油资源的日益匮乏,寻找补充性乃至替代性技术路径,以此满足现代社会发展日益旺盛的能源和材料需求尤为重要。  我国长期以来“富煤、缺油、少气”的资源结构,导致石油资源长期高度依赖进口。但是石油进口依赖国际环境,价格不可控,获取也容易受限。此外,人们对生态环境的保护意识也在不断增强,改良乃至废止高污染、高排放化工过程的呼声越来越高。但同时,生产效率又不能被牺牲,这使得催化研究领域面临很大的挑战。  针对国家的需求和能源现状,包信和从20世纪90年代回国起就全身心投入到能源小分子催化转化的科学研究中,带领团队深入的开展基础研究,聚焦“纳米限域催化”领域,一干就是二十余年。2016年,包信和与潘秀莲等在煤基合成气转化制低碳烯烃的研究中,创建了OXZEO催化过程。随着研究的不断深入,OXZEO催化概念已拓展成为碳资源转化的重要平台。  然而,OXZEO催化体系中涉及合成气经C1物种到多碳产物的转化过程,其反应网络非常复杂,包含催化剂表面众多的活化过程和复杂的多碳中间体,如何确定其活性组分和中间产物成为研究的难题,反应机理研究面临着挑战。  独特的设计思路  长期以来,基于在表界面催化及固体核磁共振谱学表征领域积累的丰富研究经验,包信和和侯广进等想到可以借助固体核磁共振方法对复杂多碳物种及其所处吸附相化学环境的原子超高分辨表征的优势,实现对OXZEO催化转化过程中催化剂表面活化多碳中间体的准确鉴别。  “在中科院和大连化物所的大力支持下,为研究团队搭建了优异的仪器平台,特别是前些年中科院的修购计划支持了包括高场800MHz固体核磁共振谱仪等的仪器装备,为催化反应机理研究提供了重要的设备保障。”侯广进说。  先进的表征技术和优秀的研究平台是团队在催化反应机理领域克难攻坚的利器。  基于对OXZEO催化过程的大量反应实践,研究团队发现,以甲醇催化转化为代表的传统C1转化反应机理并不能准确解释OXZEO催化体系中观察到的很多实验现象。为了充分论证OXZEO催化体系中包含的特殊反应路径,基于ZnAlOx金属氧化物是典型的合成气转化制甲醇催化剂,而H-ZSM-5分子筛是经典的甲醇转化制烃催化剂。于是团队提出要建立一个ZnAlOx/H-ZSM-5模型催化体系,可以说,这是一种独特的设计思路。  “如果我们可以在模型体系中观测到不同于甲醇直接转化过程报道过的中间体,并能够与OXZEO催化过程中观测到的独特反应现象相关联,”论文的第一作者纪毅说,“我们就可以说明OXZEO双功能催化概念是独特的,而我们观测到的关键中间体也对应了OXZEO催化中涉及的独特反应路径。”  研究人员利用模型催化体系,借助准原位固体核磁共振-气相色谱联用的分析检测方法,观测了从初始碳-碳键生成到稳态转化过程中,包括表面多碳羧酸盐、多碳烷氧基、BAS吸附环戊烯酮、环戊烯基碳正离子在内多种中间体的动态演化过程。检测到了数量众多、种类丰富的含氧化合物中间体物种,揭示了合成气直接转化的OXZEO过程与传统甲醇转化的重要区别,有力的解释了OXZEO合成气转化过程中烯烃及芳烃产物独特的高选择性。  接下来“向前也向后”  在上述研究的基础上,团队进一步提出和论证了一氧化碳和氢气在分子筛中也参与了含氧化合物的生成,并初步建立了OXZEO催化转化过程中C1中间体到多碳产物的反应网络和反应机理。  除了模型催化体系外,研究人员还在多种OXZEO催化剂上均观测到了关键中间体,验证了包括含氧化合物路径在内的反应机理的普适性。  但是,团队的研究工作不止于此,后续的基础研究会“向前也向后”。  “我们会进一步深入开展金属氧化物上C-O、H-H键活化以及C-H键形成的机理研究,进而拓展到其它碳资源转化领域如二氧化碳加氢等。”论文共同第一作者高攀告诉《中国科学报》。  与此同时,大家心里都有一个“梦”,就是将催化机理研究与实际反应密切结合,尽早实现OXZEO过程的工业化。  “基础研究需要一步一个脚印的积累,如果这些催化化学中基础科学问题的研究成果能够帮助应用研究学者建立一套完整的催化体系,设计出更高效的、理想化的催化剂,那我们的梦想就一定能实现。”侯广进提到。  有了前进的方向,整个团队将卯足精神,向前冲锋。侯广进对组内人员也提出了希望:“每个人都要有自己的思考,带着研究性思想去做工作,及时沟通交流,团队合作,协力攻坚,相信我们一定会取得更多、更好的研究成果。”  “作为包老师研究团队中的一个研究组,核磁共振是我们的特色也是优势,与其他几个研究组形成学科交叉、优势互补。最终目标,肯定是要从基础研究推向实际应用。”侯广进说。
  • 陈素明课题组实现了电化学中间过程的时间分辨质谱解析
    近日,国际权威学术期刊Angew. Chem. Int. Ed(《德国应用化学》)在线发表了高等研究院陈素明教授课题组在结构导向的质谱分析方面最新研究成果。论文题为“Elucidation of Underlying Reactivities of Alternating Current Electrosynthesis by Time-resolved Mapping ofShort-lived Reactive Intermediates”。武汉大学为论文唯一署名单位,高等研究院万琼琼副研究员为论文的第一作者,陈素明教授、易红研究员为论文共同通讯作者。该工作通过构建具有时间分辨能力的Operando电化学-质谱分析装置,实现了电化学过程中活性中间体以及自由基异构体的结构和动力学解析,揭示了电化学反应的内在机制(图1)。图1.时间分辨的Operando电化学-质谱分析装置与电化学芳胺功能化反应质谱是对分子进行定性和定量的有力工具,但在实际的复杂研究体系中,常规的质谱分析方法很难实现深层次的结构解析和定量分析。其中,化学反应瞬态中间过程的分析就是一个巨大的挑战。电化学合成是合成化学的新兴领域,但是电化学反应过程的机理研究一直受限于短寿命活性中间体的捕获和结构分析鉴定。为了解决电化学中间过程分析的难题,本研究开发了一种具有超快时间响应的原位电化学-质谱分析装置,可以在电合成工况条件下时间分辨地解析电化学反应过程中的短寿命活性中间体。由于该装置可以最大程度地模拟直流电合成和交流电合成反应,因此通过全面解析电化学芳胺功能化反应过程中活性中间体的结构和动力学,揭示了交流电合成相对于直流电合成具有独特反应性的内在机制。包括:减少中间体的过度氧化/还原,促进氧化-还原电生活性中间体的有效反应,尤其是控制多步电合成反应过程中氮中心自由基的动力学来减少竞争反应。这些发现对于深入理解交流电合成反应的机理提供了关键的信息。此外,本研究还发展了一种解析反应过程中氮中心自由基异构体的新型分析策略。由于中性的氮中心自由基和胺自由基阳离子在质谱分析时都会呈现出相同质量的质子化离子峰,因此难以在质谱中进行区分。研究巧妙利用中性自由基能形成碱金属加合峰的特性,并通过时间分辨的电化学-质谱分析装置测定中性自由基和自由基阳离子的寿命差异,从而准确地分辨出了反应过程中的氮中心自由基异构体。该方法不仅揭示了电化学芳胺功能化过程中隐藏的自由基反应历程,而且提供一种氮自由基异构体解析的通用方法,从而可以深入理解氮中心自由基的反应动力学。据悉,该研究得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划等项目经费的支持,雷爱文教授课题组为该工作提供了电化学实验装置支持。
  • 安全可控、提质增效!胶原蛋白关键中间体二甲基砜MSM的连续流合成工艺
    甲基砜(MSM)是一种重要的有机硫代物,在胶原蛋白合成中起着关键作用,并具有增加胰岛素敏感性和促进体内糖代谢的潜在健康作用。传统的硝酸氧化法生产MSM存在废酸产量高、气味难闻、安全性差等缺点。在绿色化工的指导下,使用双氧水作为氧化剂,因纯度高、原子利用率高且产物仅为水和氧而备受关注。由于生产工艺的强放热性,使用传统间歇釜存在反应失控甚至爆炸的风险,在绿色化学品和安全化学品的概念下,这种生产过程逐渐被淘汰。微通道反应器作为一种新兴技术,针对强放热反应可以有效避免热失控的风险,且尺寸小持液量少,具有本质安全,显著提高反应的过程安全性。近年来,微通道技术已应用于各种高危反应,包括硝化、氧化、氯化、加氢、烷基化、酰化等。来自南京工业大学的倪老师团队构建了几种不同规格的微通道反应器,并将其应用于MSM的连续流合成。实验开始,作者考察了通道直径、水浴温度、催化用量和停留时间对MSM产率的影响,MSM的收率和纯度都很高:图1:初始实验装置图2:初始考察通道直径、水浴温度、催化用量和停留时间对MSM收率的影响最佳条件为使用3mm*1mm的PTFE管道,水浴温度80℃,催化剂用量0.002e.q., 停留时间4min,收率可达91.5%。考虑到此反应初始阶段原料浓度高放热量较大,作者采用两段温区(温区一Tf+温区二Ts)进行研究:图3:第二阶段实验装置图4:第二阶段不同的温区组合对MSM收率的影响当温区一温度20℃,停留时间1.0 min,温区二温度80℃,停留时间3.0 min时,MSM收率最高98.1%。后续作者在自建的工业化微通道反应器上进行了工业化放大,时间收率为18.36吨/年,空间收率为36.43吨/年/m3(如图5):图5:工业化放大装置图5:釜式和连续流的对比总结:根据反应的放热特性,采用微通道反应器实现了MSM连续流合成工艺。单控温工艺,通道直径为3 mm × 1 mm,水浴温度为80℃,催化剂用量为0.002 mol,停留时间为4 min时,MSM收率达91.5%。双温控工艺,当温区一温度为20℃,停留时间为1.0 min,温区二温度为80℃,停留时间为3.0 min时,MSM的收率可达98.1%。在自建的工业化微通道反应器平台上对MSM的连续流工业化生产进行了研究。MSM年平均时间产量为18.36 吨/年,年平均空间产量为36.43吨/年/m3。微通道技术的应用可有效提高MSM制备过程的本质安全性和生产效率,具有广阔的工业应用前景。
  • 【安捷伦】方法目录免费下载 | 应对基因毒性杂质,我们有妙招!
    基因毒性杂质,又称遗传毒性杂质,是指能直接或间接损伤细胞 DNA,产生致突变和致癌作用的物质。其主要来源有:- 原料药合成过程中的起始物料、中间体、试剂、反应副产物;- 药物在合成、储存或者制剂过程中的降解产物;- 部分药物通过激活正常细胞而产生基因毒性物质,如化疗药物顺铂等。有关基因毒性杂质的英文文献报道出现于 2006 年。近年来,对于药物研发而言,基因毒性杂质已经不再是新闻:从沙坦类药物中的叠氮化物、亚硝胺类化合物,到美罗培南中的 318BP、M9、S5,再到阿瑞匹坦中的对甲苯磺酸甲酯、对甲苯磺酸异丙酯等,人们对于特定药物品种中基因毒性杂质的研究不断深入。同时,随着 EMA,FDA 及 CFDA 对于原料药和制剂中的基因毒性杂质监管和控制法规的不断强化,目前对于基因毒性杂质的评估要求无疑正在朝着更为严格的趋势发展。安捷伦作为药物杂质分析领域全面解决方案的领导者,可提供涵盖液相、气相、液质、气质、色谱柱与方案包、计算机认证与合规软件在内的完整基因毒性杂质检测技术。在当前市场背景和法规驱动下,继 2018 年发布《安捷伦基因毒性杂质检测解决方案》后,我们持续对市场动态和用户需求以及法规升级保持高度关注,并针对常见药物基因毒性杂质分析方法进行了系统的更新与梳理,适时推出《安捷伦基因毒性杂质检测简报》。简报对于常见的基因毒性杂质类型如卤代烷烃、磺酸酯/烷基磺酸酯/芳基磺酸酯、氮亚硝胺类化合物、硫酸二甲酯和硫酸二乙酯、氨基甲酸乙酯、肼类及其他近二十几类典型基因毒性杂质的分析进行了系统的方法开发,并对方案特点进行了客观详细的说明和总结,对于从事相关研究的用户来说,将是非常有助益的研究工具。访问 www.agilent.com/zh-cn/technology/yaodian,阅读安捷伦药典系列文章。[本文转自“安捷伦视界”公众号,作者为安捷伦 MKT 和 SDT 团队]关注“安捷伦视界”公众号,获取更多资讯。
  • 《质谱学报》“化学反应中间产物的质谱捕捉与测量”专辑征稿通知
    化学反应在自然界中无处不在。揭示化学反应及其相关过程的机制和基本规律,对认识化学反应的本质、创制新的物质有着不可替代的作用。质谱作为一种重要的分析检测技术,由于具有极高的原位性、特异性、灵敏度、操作性,在化学反应中间体的捕捉、化学反应机制的跟踪等方面大放异彩。从化学反应发生的物相来分,有气相反应、液相反应、固相反应、界面反应等 从化学反应发生的驱动力来分,有电化学反应、高电场反应、光化学反应、催化反应等 从化学反应发生的环境来分,有大气化学反应、生物化学反应、微液滴反应、气泡反应等。质谱技术在这些反应所涉及到的中间体捕获和机理探索研究中均已取得了很大的进展。  然而,机遇和挑战并存,化学反应中间产物通常有着不稳定、寿命短等特点,对质谱的进样、电离、结构解析等过程提出了一定的挑战,也对质谱方法的开发提出了新的要求。  为推动质谱技术在化学反应机制研究中的发展,集中报道相关领域的最新成果,促进广大质谱工作者的交流与合作,《质谱学报》计划组织一期“化学反应中间产物的质谱捕捉与测量”专辑。  本刊邀请南开大学张新星研究员担任该专辑的执行主编。  欢迎各位老师不吝赐稿!  1. 征稿范围(包括但不限于):  (1)多种类型、多种环境化学反应中间产物的捕捉与测量   (2)化学反应新、奇、特中间体的发现   (3)化学反应中间产物质谱检测新方法的开发。  2. 发表形式及时间:正刊(EI,中文核心),2024年1月  3. 稿件要求:  (1)研究性和综述论文,接收英文稿件   (2)投稿论文必须为未在正式出版物上发表过,不存在涉密问题,不存在一稿多投现象,不存在学术不端问题。  4. 投稿方式:  请登录《质谱学报》网站(http://www.jcmss.com.cn)进行在线投 稿。投稿时请选择“化学反应中间产物的质谱捕捉与测量”专辑。  5. 截稿日期:2023年8月底  6. 投稿咨询:  邮箱:jcmss401@163.com  电话:010-69357734  执行主编简介:  张新星,南开大学化学学院研究员、博士生导师,美国约翰霍普金斯大学博士,美国加州理工学院博士后。入选一系列国家和地方人才计划,获得中国化学会第二届菁青化学新锐奖、美国质谱学会ASMS新兴科学家称号、中国物理学会2021年度质谱青年奖。在气液界面质谱分析和相关质谱仪器开发,以及微液滴化学质谱分析领域取得了一系列成果,在PNAS,Angew. Chem.,JACS,Nat. Commun.等国际顶尖刊物发表SCI论文90余篇。
  • HORIBA前沿用户动态|Nano Lett.:FluoroLog-3光谱仪助力打破纳米酶的pH限制
    在纳米酶出现之前,纳米材料一般被当作一种生物惰性物质,但随着纳米研究的快速发展,科学家们发现一些纳米材料具有模拟生物酶催化活性的能力,这种材料称之为纳米酶。与天然酶或模拟酶相比,纳米酶不仅具备催化功能,它还是一种性能独特的多功能纳米材料,比表面积大且更易化学修饰,具备催化效率高、稳定,能够实现规模化地制备等优点,在医学生物、化工、食品等领域的应用前景非常广泛。然而,如何保证纳米酶在生理pH值下的活性是目前一个技术难点。虽然光敏氧化(不饱和双键与单线态氧直接发生的氧化反应)由于绿色、高效而备受关注,但以单线态氧(1O2)为主要氧化物种的催化体系依然面临相同的问题,主要是因为1O2寿命短(小于4μs),迁移距离受限,导致中性条件下TMB等底物难以被氧化。近期,四川大学吴鹏教授团队和滑铁卢大学刘珏文教授团队合作,发现Mn(II)作为光氧化的催化媒介,可以克服纳米酶的pH限制,为利用纳米酶体系研究生物分子在生理条件下的性质提供新思路。在实验中,研究团队发现Mn(II)可以提高碳点(CDs)纳米酶在中性pH下的光敏氧化作用。该工作以碳点为对象,引入Mn(II)作为氧化中间体以增强其中性pH下的光催化性能。与其它常见金属离子相比,Mn(II)增强C-dots光催化能力具有好的特异性。与其它纳米酶相比,CDs/Mn2+在酸性和中性条件下均可保持很高的活性。该氧化中间体同样适用于中性条件增强氧化其它底物,如ABTS,dopamine和Amplex red等。研究人员利用FluorLog-3荧光光谱仪对单线态氧的近红外磷光发射进行表征后发现:光照时,CDs产生的1O2可被Mn2+有效猝灭,且配体(EDTA)的加入也能够进一步猝灭1O2,同时,Mn2+对CDs荧光的影响并不大。进一步的光谱表征证明:在该过程中,Mn2+被氧化为具有强氧化活性的Mn3+,且配体(EDTA)可长时间稳定Mn3+。Mn3+能够在中性pH下氧化纳米酶的底物TMB,因而成功将碳点纳米酶工作的pH范围拓展至中性。四川大学吴鹏教授团队和滑铁卢大学刘珏文教授团队合作的这项研究,其研究结果表明了:在中性pH条件下能够开发更多的纳米酶,并将之用于生物分析和生物医学应用。文章作者:Zhang, J.Y., Wu, P., Liu, J.W. et al.题目&杂志:Manganese as a Catalytic Mediator for Photo-oxidation and Breakingthe pH Limitation of Nanozymes. Nano Letters, 2019, 19, 3214-3220.DOI:10.1021/acs.nanolett.9b00725HORIBA科学仪器事业部HORIBA Scientific 致力于为科研及工业用户提供先进的检测和分析工具及解决方案,如:光学光谱、分子光谱、元素分析、材料表征及表面分析等先进检测技术,旗下Jobin Yvon 光学光谱技术拥有200年的发展历史。今天HORIBA 的高品质科学仪器已经成为全球科研、各行业研发及质量控制的首选。
  • 国家自然科学基金委多层次手性物质的精准构筑重大研究计划2022年度项目指南
    国家自然科学基金委员会现发布多层次手性物质的精准构筑重大研究计划2022年度项目指南,请申请人及依托单位按项目指南中所述的要求和注意事项申请。 国家自然科学基金委员会2022年1月29日 多层次手性物质的精准构筑重大研究计划2022年度项目指南   手性与生命现象密切相关,也显著影响物质的性能,手性科学的发展对人类社会的进步做出了巨大贡献。然而,当前手性物质的研究面临着新的挑战,如:能够实际应用于手性医药和农药生产的合成技术依旧屈指可数;在超分子和材料层次上缺少获得单一镜像异构体高效和普适的方法;表征技术和理论的缺乏严重制约了手性材料的发展和应用。因此,开展多层次手性物质精准构筑的研究具有重要意义,并有望为医药、农药、信息和材料领域提供核心技术支持。本重大研究计划将集化学、物理、材料、生物等学科的优势力量,提升我国在手性科学领域的创新能力。  一、科学目标  以多层次手性物质的精准构筑为核心,通过多学科交叉和新技术运用,实现手性分子、手性大分子、手性超分子和手性材料单一镜像异构体的高效制备,揭示手性产生、传递、放大和调控的机制和规律,阐明手性物质的结构-功能关系,发展精准和规模创造手性功能分子和材料的关键技术,形成新的学科生长点,显著提升我国在手性物质研究领域的原始创新能力和国际竞争力。  二、核心科学问题  (一)单一镜像异构体的精准构筑。  (二)手性传递放大的机制与规律。  (三)不同镜像异构体的手性效应与功能。  三、2022年度资助的研究方向  围绕上述核心科学问题,本年度以“重点支持项目”和“集成项目”的形式开展资助工作,鼓励开展多层次、跨尺度的手性物质构筑、表征或功能的融合与交叉研究。  (一)重点支持项目。  1. 设计新型手性大分子、手性超分子和手性材料,发展获得其单一镜像异构体的有效方法,研究分子以上层次手性物质的组装与结构,探索手性产生、传递、放大和调控的机制与规律。  2. 研究手性物质在物理和生物等方面的性能,探索手性物质表征的新原理、新技术、新方法,阐释手性物质结构与其特性之间的关系,发展新的手性功能分子和材料。  (二)集成项目。  在本重大研究计划前期执行的基础上,进一步聚焦手性物质精准构筑的关键科学问题,对以下研究方向进行项目集成:  1. 对映选择性自由基和卡宾反应。聚焦有机化学反应中重要的中间体,拓展基于自由基和卡宾中间体的对映选择性合成化学,揭示对映选择性调控规律。包括以下方向:烃类化合物经自由基和卡宾过程的高效不对称转化新反应;自由基和卡宾反应的动态变化机制及对映选择性调控。  2. 不对称碳氢键活化。发展应用于天然产物、药物和材料等功能分子合成的高效、高选择性不对称碳氢键活化新反应,揭示催化过程中的活性和选择性控制规律。包括以下方向:烃类分子高效、高位点选择性和高对映选择性的碳氢键活化新反应;催化剂电性、立体位阻以及手性环境对反应活性和选择性的影响规律。  3. 新型手性配体和催化剂。聚焦新型高效手性配体及金属催化剂,揭示手性配体骨架、配位原子、非共价相互作用、金属价态和自旋态以及受限环境等因素对催化剂性能的影响规律,创制具有自主知识产权的高效手性金属催化剂。包括以下方向:基于优势骨架的手性配体及其丰产金属催化剂;多功能手性催化剂和协同催化新体系。  4. 手性光电功能材料和器件。聚焦高不对称因子(g)和高效率的手性光电功能材料及器件,研究多层次手性结构对手性光电性能的传递、放大和调控机制,实现手性光电材料的应用。包括以下方向:高g因子(g 1)和高光电转化效率的手性小分子、聚合物、半导体发光材料、液晶材料及圆偏振发光器件的构筑;手性材料和器件与g因子、光电转换效率等的构效关系及规律。  5. 功能导向手性超分子组装体。聚焦功能导向手性组装体,发展多组分、多层次超分子组装体,揭示跨层次、跨尺度手性传递与放大规律,实现功能导向手性物质的精准合成,为新型手性材料的构筑提供理论和物质基础。包括以下方向:功能导向手性大分子、超分子和组装体及其材料的构筑新方法;多级次手性分子选择性识别、传递和组装规律。  6. 生物和仿生催化。融合化学与生物学,发展生物催化和仿生催化新策略、新方法和新反应,探索生物体系中手性物质的合成机制及其生物学效应。包括以下方向:手性物质创制相关的酶学机制;仿生催化新体系、新反应和新催化模式以及基于人工智能和定向进化等技术的新酶体系;基于生物和仿生催化的手性药物及其中间体的规模化绿色制造。  四、项目遴选的基本原则  本重大研究计划以原始创新为首要目标。申请书应论述与项目指南最接近的科学问题和创新目标,同时要体现交叉研究的特征以及对解决核心科学问题和实现项目总体目标的贡献。  鼓励多学科实质性交叉合作研究,优先考虑数理、信息、生命及材料等学科与化学学科的交叉合作,优先支持跨领域交叉的研究项目。重点支持项目资助科学问题明确、原始创新性强、学科交叉特征明显的项目申请。集成项目要在前期已经取得的重要进展基础上,进一步聚焦核心科学问题,明确对实现本重大研究计划总体目标和解决核心科学问题的贡献。  五、2022年度资助计划  拟资助重点支持项目1-3项,直接费用资助强度为200-300万元/项,资助期限为4年,申请书中研究期限应填写“2023年1月1日-2026年12月31日”;拟资助集成项目3-4项,直接费用资助强度为800-1000万元/项,资助期限为3年,申请书中研究期限应填写“2023年1月1日-2025年12月31日”。  六、申请要求及注意事项  (一)申请条件。  本重大研究计划项目申请人应当具备以下条件:  1. 具有承担基础研究课题的经历;  2. 具有高级专业技术职务(职称)。  在站博士后研究人员、正在攻读研究生学位以及无工作单位或者所在单位不是依托单位的人员不得作为申请人进行申请。  (二)限项申请规定。  执行《2022年度国家自然科学基金项目指南》“申请规定”中限项申请规定的相关要求。  (三)申请注意事项。  申请人和依托单位应当认真阅读并执行本项目指南、《2022年度国家自然科学基金项目指南》和《关于2022年度国家自然科学基金项目申请与结题等有关事项的通告》中相关要求。  1. 本重大研究计划项目实行无纸化申请。申请书提交日期为2022年3月16日-3月20日16时。  (1)申请人应当按照科学基金网络信息系统中重大研究计划项目的填报说明与撰写提纲要求在线填写和提交电子申请书及附件材料。  (2)本重大研究计划旨在紧密围绕核心科学问题,将对多学科相关研究进行战略性的方向引导和优势整合,成为一个项目集群。申请人应根据本重大研究计划拟解决的具体科学问题和项目指南公布的拟资助研究方向,自行拟定项目名称、科学目标、研究内容、技术路线和相应的研究经费等。  (3)申请书中的资助类别选择“重大研究计划”,亚类说明选择“集成项目”或“重点支持项目”,附注说明选择“多层次手性物质的精准构筑”,根据申请的具体研究内容选择相应的申请代码。  重点支持项目的合作研究单位不得超过2个,集成项目的合作研究单位不得超过4个。  (4)申请人在申请书“立项依据与研究内容”部分,应当首先说明申请符合本项目指南中的资助研究方向,以及对解决本重大研究计划核心科学问题、实现本重大研究计划科学目标的贡献。  如果申请人已经承担与本重大研究计划相关的其他科技计划项目,应当在申请书正文的“研究基础与工作条件”部分论述申请项目与其他相关项目的区别与联系。  2. 依托单位应当按照要求完成依托单位承诺、组织申请以及审核申请材料等工作。在2022年3月20日16时前通过信息系统逐项确认提交本单位电子申请书及附件材料,并于3月21日16时前在线提交本单位项目申请清单。  3. 其他注意事项。  (1)为实现重大研究计划总体科学目标和多学科集成,获得资助的项目负责人应当承诺遵守相关数据和资料管理与共享的规定,项目执行过程中应关注与本重大研究计划其他项目之间的相互支撑关系。  (2)为加强项目的学术交流,促进项目群的形成和多学科交叉与集成,本重大研究计划将每年举办一次资助项目的年度学术交流会,并将不定期地组织相关领域的学术研讨会。获资助项目负责人有义务参加本重大研究计划指导专家组和管理工作组所组织的上述学术交流活动。  (四)咨询方式。  国家自然科学基金委员会  化学科学部一处  联系电话:010-62327170
  • JACS:华东理工刘培念/李登远课题组表面合成领域最新研究成果!
    二维晶体到晶体的转化是一种重要的分子晶体制备方法,可以通过不同的化学反应实现从一种晶体直接向其它各种晶体材料的转化,在晶体工程领域展现出独特的优势。晶体到晶体的转化是一种复杂的动态过程,涉及到共价键的断裂和形成,各种瞬态中间体中分子的几何形状、构型和构象,以及各种晶体微结构的变化。因此,在固体基底表面实现高化学选择性和高立体选择性的二维晶体到晶体的转化仍然是一个巨大的挑战。近日,华东理工大学刘培念教授/李登远副教授课题组通过异腈的表面[1+1+1]环加成反应,原位制备了基于C–HCl氢键作用的二维三轴烯晶体,并发展了高化学选择性和立体选择性保持的逆-[2+1]环加成反应,实现了从异腈向三轴烯到累积三烯二维晶体的定向转化(图一)。通过扫描隧道显微镜(STM)和非接触原子力显微镜(nc-AFM)直接观察到了多种二维晶体转变过程中的关键反应中间体,并结合理论计算阐明了逆-[2+1]环加成反应涉及到三元碳环的开环、次序性的脱氯/氢钝化和脱异腈的过程,并且三轴烯到累积三烯二维晶体转化是一种逐步外延生长机制。基于异腈成环/开环反应的二维晶体转化:图一:从异腈向三轴烯到累积三烯二维晶体的定向转化首先,设计合成了氯代联苯异腈前体分子Cl-ICBP,成功地在Ag(111)表面进行了高化学和非对映选择性的表面[1+1+1]环加成反应,得到了具有同向构型的三轴烯分子;然后通过C–HCl氢键作用实现了对映选择性的三轴烯分子识别和组装,原位制备了雪花状多孔型的二维三轴烯晶体。随后,373 K下退火发现雪花状多孔型二维三轴烯晶体发生了相变,部分结构转化成了更稳定的具有周期性的三角孔型二维三轴烯结构(图二和三)。下载化学加APP到你手机,更加方便,更多收获。图二:二维三轴烯晶体的形成和相变图三:二维三轴烯晶体的高分辨率结构表征进一步退火至393-433 K后,规整的三轴烯相完全消失,少量规整的累积三烯相出现。在不规整相中,我们直接观察到了各种逆-[2+1]环加成反应的中间体,包括三轴烯开环中间体、脱氯和脱异腈后形成的反式累积三烯金属有机中间体和少量顺式累积三烯(图四和五)。这些中间体的直接观察说明了逆-[2+1]环加成反应涉及到三元碳环的开环、脱氯、氢钝化和脱异腈的过程。图四:直接观测三轴烯到累积三烯转化的中间体图五:两个反向平行C-AgN键连接的累积三烯短链的高分辨结构表征当退火到513-553 K后,成功制备出大面积二维反式累积三烯晶体。高分辨的STM和nc-AFM结构表征表明,新形成的二维晶体是由反式累积三烯、Ag和Cl吸附原子组成。反式累积三烯和Ag吸附原子通过选择性的N–Ag–N配位反应形成了同向构型的Ag配位反式累积三烯链,然后与表面吸附的Cl原子通过C–HCl氢键作用,最终形成了大面积、稳定的二维反式累积三烯晶体(图六和七)。图六:形成的二维累积三烯晶体图七:二维累积三烯晶体的高分辨结构表征为了阐明三轴烯向累积三烯转化的反应机理,对包括三元碳环的开环、脱氯、氢钝化和脱异腈过程进行了理论计算。结果表明,开环和脱氯反应具有相似的能垒;脱异腈反应是能垒最高的过程,氢钝化是能量低的过程。结合实验结果和理论计算,提出了一种立体选择性保持的逆-[2+1]环加成反应机理,即三轴烯首先发生开环反应释放环张力,形成开环中间体I,中间体I依次进行脱氯/氢钝化以得到开环中间体II。最后,II经过立体选择性保持的脱异腈反应得到反式累积三烯产物,同时释放异腈单体(图八)。图八:理论计算的三轴烯向累积三烯转化路径为了探索三轴烯向累积三烯二维晶体转化的过程,我们对含有二维三轴烯晶体的样品进行了程序性退火和大规模STM成像。在433 K下对三轴烯样品进行退火后,偶尔会观察到被不规整相包围的相对规整、带有明显突起的累积三烯相;进一步在473 K下退火后发现相对规整、带有明显突起的累积三烯相的尺寸增加,同时不规整相的大小和数量减少;当同一样品进一步退火到513 K时,表面以平面规整的累积三烯相为主,尺寸可达到亚微米级,其中明显的突起部分几乎完全消失。这些实验结果表明,三轴烯向累积三烯二维晶体转变是一种逐步外延生长机制,其过程涉及高化学和立体选择性保持的逆-[2+1]环加成反应以及基于N–Ag–N配位反应和C–HCl氢键作用的对映选择性分子识别和组装(图九)。图九:二维累积三烯晶体的逐步外延生长相关成果近期以“Two-Dimensional Crystal Transition from Radialene to Cumulene on Ag(111) via Retro-[2+1] Cycloaddition”为题发表于J. Am. Chem. Soc. 2023, doi:10.1021/jacs.3c00962。该论文的通讯作者是华东理工大学化学与分子工程学院刘培念教授和李登远副教授,第一作者为该课题组博士研究生刘建伟、王瑛和亢丽霞。该研究工作得到了国家杰出青年科学基金等研究经费的资助。
  • 布洛芬等药品产量激增,制药企业VOCs治理跟得上吗?
    布洛芬、对乙酰氨基酚等药品最近成了“抢手货”。据工信部消息,日前,两类解热镇痛药的产能产量大幅提高,日产能达2.02亿片,产量达1.9亿片,多家药企24小时满负荷生产。这种情况下,制药企业产生的主要污染物——挥发性有机物(VOCs)的排放量也随之增加。这些制药企业的VOCs治理能跟得上吗?当前形势下,企业能否从容应对?冲击有限:取决于企业末端治理技术水平和管理能力多位业内人士认为,制药企业满负荷生产、产量激增对其VOCs处理能力的冲击有限。江苏省苏州市生态环境综合执法局郑兴春告诉记者:“制药企业安装VOCs处理设施时,我们要求设备处理能力达到满负荷运行的设计标准。大多数企业平时的运行效率只有30%—40%,即使现在运行效率提高了,也在可控范围内。而且,由于制药企业的生产能力强,每批次可以生产很多药品,所以很少出现超负荷运行的情况。例如,近期我们检查的几家苏州制药企业,虽然产量增加,但都没有超负荷运行。”但这并不意味着VOCs排放量增加对制药企业没有影响。中国环境科学研究院大气环境研究所副研究员王洪昌说:“影响大小,主要取决于企业VOCs末端治理的控制技术水平。”目前,制药企业选择的VOCs末端处理技术相差较大、治理水平参差不齐。一些企业采用燃烧法,安装投资和运行成本较高的RTO(蓄热式热力焚化炉)或RCO(蓄热催化燃烧装置),处理效率较高,能够较好应对生产负荷变化。但是,大多数制药企业采用的仍然是投资和运行成本较低的冷凝、吸收、吸附等技术,处理效率不高,对满负荷冲击的适应能力相对较差。“治理技术水平偏低的企业,当前可能更加频繁地出现VOCs排放浓度瞬时或小时超标问题。”王洪昌说。郑兴春表示,这就要求制药企业提高运维管理能力,加大环境治理力度,根据VOCs排放量的变化,更加及时地调整易耗品更换频率、优化处理设备参数,有效应对生产负荷增加的冲击。他举例说,未采用燃烧法的企业,需要提高易耗品更换频率。比如,采用活性炭吸附技术的企业,要提高活性炭更换频次;采用喷淋技术的企业,要及时更换碱液、调整碱液pH值等。采用燃烧法的企业,当VOCs收集量增加、燃烧时间变长、气体浓度变高时,设备温度也要调高。“企业对VOCs产生环节和收集管道也要实时检测,检查管道密闭性是否达到要求,防止气体泄漏。”郑兴春说。不容忽视:VOCs治理是制药企业重难点事实上,VOCs治理一直是制药企业的重难点,即使是制药行业头部企业,在这方面也吃过不少罚单。华东理工大学资源与环境工程学院党委书记、教授修光利告诉记者,从客观方面看,这与制药行业本身VOCs治理的复杂性相关。“制药企业生产品种多、所涉原料广,特别是原料药制备过程中使用了较多的有机原料和有机溶剂,导致其产生的VOCs种类繁多,排放成分复杂、性质差异大。不仅如此,制药企业生产流程长,VOCs产生环节多,无组织排放情况较多,序批式的生产操作方式导致排放的波动性较大,增加了企业污染治理难度。”修光利说。一些大企业能生产上千种药品。药品所用原料可分为活性药物成分(原料药)、非活性成分(辅料)和包装原料,其中,生产原料药的企业污染较重,利用原料药生产片剂、胶囊等的单纯制剂类企业污染较轻。在浙江,原料药约占全省医药工业一半比重。通常情况下,只有大型企业才有能力生产原料药,小型企业购买原料药做片剂或精包装。一些地区采用合同加工外包(CMO—Contract Manufacture Organization)式的制药企业,其药品品种复杂,也值得关注。药品所用原料越多,生产过程中发生的化学反应越多,产生的VOCs物种也越多。比如,生产布洛芬类消炎止痛药产生的主要大气污染物至少7种,生产对乙酰氨基酚等解热镇痛药则至少产生氨、氮氧化物、硫酸雾等21种大气污染物。“需要注意的是,制药企业所用的原辅料,有时还涉及医药中间体的生产和使用,比如布洛芬制药过程需要用到中间体异丁苯乙酮。医药中间体所用原料更加复杂,一些制药企业并不生产医药中间体,而是从其他化工企业购买。也就是说,药品产量激增,不仅带动制药企业VOCs排放量增加,还带动提供医药中间体的化工企业VOCs排放量的增加。”修光利说。他还指出,生产药品从第一步到最后一步可能有几十个环节,VOCs排放至少涉及7—8个环节,生产环节涉及的连接部件多,泄漏排放风险大。同时,药厂的药品一般都按批次生产,一批药品经过几小时的化学反应(或发酵)后再进入下一环节。物料的间歇式进出,导致产生的VOCs间歇排放,气体浓度波动变化大;更换药品品种需要清洗生产系统,清洗环节排放浓度高,这些都挑战着企业的治理能力。修光利告诉记者,受现有技术条件限制,制药企业产生的部分VOCs物种还缺乏监测方法,特别是一些低阈值特征污染物,虽然单一物质排放浓度达标,但综合恶臭(异味)仍十分明显,治理难度大;类似二氯甲烷等卤代烃的使用比较普遍,挥发性和毒性都很强,直接使用燃烧法会带来二次污染风险。但目前预处理技术非常不成熟,吸附脱附回收利用技术效果也不稳定。制药企业VOCs物种的复杂性对高效的RTO等处理设备的稳定运行也造成了很大影响。亟待解决:加强全过程管控、高效治理技术研发“对于制药企业的检查,我们面临的最大问题就是检测虽然合格,但异味还在。”郑兴春坦言。他希望,制药企业能在原有效率较低的VOCs处理设备上,加装二级、三级处理装置。处理装置升级是优化制药企业VOCs治理的末端环节。王洪昌指出,更应加强全过程管控,从原辅材料替代、工艺改进、过程控制、治污设施建设、监测监管等方面提出一体式优化控制路线。一是加大源头控制力度,积极推广绿色制药技术、推进清洁生产。鼓励采用酶促法、酶法裂解等无污染或低污染的先进药品回收工艺,对于6—APA产品,用酶法裂解替代化学裂解法,可以减少65%的有机溶媒和化学品;推广密闭化、管道化、连续化生产工艺与设备,采用无毒无害或低毒、低害的原料替代高度和难以去除高毒的原料等。二是加强设备密封操作要求,全面提升装备水平。采用国内先进设备,并进行垂直流设置,利用设备之间的层高差实现无缝化对接;生产装置采用DCS自动化控制,采用先进的温度测量、压力测量、液位测量仪器、仪表;鼓励使用无泄漏设备和连接部件。三是强化以资源化为目的的VOCs分类收集、分质处理。目前,很多制药企业采用同一系统收集处理混合VOCs废气,不利于有机溶剂资源回收,还大幅增加VOCs治理难度和费用。分类分质收集,不仅能有效提高废气浓度和物质纯度、降低风量,也便于采用深度冷凝、高效真空脱附等技术,提高溶剂回收率。修光利表示,2021年,由华东理工大学牵头制定、三省一市发布实施的长三角地区统一的《制药工业大气污染物排放标准》(以下简称《标准》),就明确要求对VOCs分类收集、分质处理。“分类收集、分质处理有助于推动VOCs治理技术低碳化改造。另外,分类收集可以考虑与《标准》中的控制项目结合起来。国家和地方标准针对制药行业都提出了总挥发性有机物(TVOC)以及一些特征污染物的控制指标,基本覆盖了化学药品原料药企业涉及VOCs的典型种类,我们也在《标准》的附录中基于产品进行了细致的分类,企业可根据使用的原辅料、生产工艺过程、生产产品等情况,从中筛选需要控制的VOCs。”修光利说:“未来,还要进一步研发适合不同种类VOCs的监测技术方法。”他透露,今年,适用于长三角地区的制药工业大气污染物防治技术规范正在制定,VOCs治理技术将遵循高效安全、节能低碳方向,综合考虑经济、环境和社会效益,构建全过程控制技术体系。同时,鼓励企业对有机溶剂回收利用。通过标准规范引领技术改造,推动化学合成类制药、发酵类制药等行业转型升级。
  • 应用指南--expression CMS小型台式质谱仪实现流动化学反应监测和优化
    Flow chemistry 流动化学本意指在连续流动的系统中完成化学反应,不同于批次式反应,其创新地将传统独立分开的合成操作过程整合起来,加快了合成的速度,尤其是能进行危险的、不易实现的反应条件,对于绿色化学和实验室自动化领域具有非常重要的意义。 连续流动化学始于两种以上的物料—比如起始反应物,这些物料以设定流速用泵打入反应舱室、反应管或微型反应器,不同反应物料在此进行混合和反应。根据反应动力学和物料流速,需要保证反应物料在微型反应器中达到某一特定的停留时间,从而获得预期的反应转换率。因为反应是在连续流动的流体中进行,自然希望对反应进行监测以便得知各种反应条件状况,因此反应的监测就尤为重要。 本应用指南中,为大家介绍使用 expression CMS 进行的两种不同反应的流动化学合成实验案例。实验方法质谱系统:expression® CMS 小型台式质谱仪 一、仪器设置 实验中使用了两种略有不同的设置。在第一种方法中,使用注射器将反应混合物注入质谱中(通过阀门,图1)。 第二种情况,使用注射泵系统输送试剂,通过阀门切换自动将样品转移到质谱中(图2), CMS 的数据输入到反应优化和数据处理软件中。二、质谱条件扫描范围:m/z 100-m/z 800;扫描时间:400ms;扫描速度:1750 m/z units/s; 流速:0.2mL/min;流动相:MeCN,H2O(50:50)(0.1% 甲酸);离子源:ESI; 模式:正离子模式 Capillary Temp:200℃;Capillary Voltage:80V; Source Offset:30; Source Gas Temp:250℃; ESI Voltage:3500V;实验结果 反应数据(图3)显示实时监测到产物的增加和原料的减少,同时看到中间体和杂质,提供有关反应的有价值信息,该信息在对反应/过程把控上为实验人员提供了其他技术无法提供的的优势。 获得的详细数据有利于进一步优化反应(尤其对于工艺开发),加深理解反应机理,这对于进一步反应机理开发至关重要。 使用 CMS 监测流动池中不同停留时间的反应,可以密切监测反应进程,看到大量杂质/中间体的形成条件,并且可以选择最佳停留时间。该反应通过两种不同的中间体进行,如果反应没有得到适当控制和优化,最终可能会成为杂质。因此,密切监测和了解这一过程至关重要。 在本实验中,通过流动化学设备自动确定试剂配比,输送不同组分的反应混合物。通过 expression CMS 实时监测原料、产物和中间体,有利于后续优化反应。结论 1、expression CMS 是与流动化学系统联用的理想质谱仪。 2、expression CMS 上具有多个信号输入和输出口,使其具有独特且灵活的接口功能。 3、expression CMS 分析提供了有关反应的详细实时信息,这些信息通常是其他分析技术(例如色谱、核磁共振、红外/近红外、紫外)无法提供的。 4、ESI 和 APCI 多种离子源选项扩展了可监控的反应范围。 5、Advion Interchim Scientific 在质谱与新型合成化学联用的解决方案方面经验丰富,可提供多种质谱联用方案。
  • 中国计量学院与普洛医药共建联合实验室
    日前,中国计量学院生命科学学院的教学大楼里又多了一块金灿灿的牌子——中国计量学院—浙江普洛医药科技有限公司联合实验室。这是学校充分发挥优势学科,加强校企合作,与企业合作建成的又一处产学研科技创新平台。   据联合室验室主任、中国计量学院药学系周益峰博士介绍,实验室实行双方共建共管共用,主要从事医药原料药与中间体的创新合成。根据合作协议,实验室每年将承担完成浙江普洛医药科技有限公司指定的2-3个原料药的开发及若干中间体的技术开发和技术改进项目 而浙江普洛医药科技有限公司将以项目形式向联合实验室提供不少于每年30万元的科研经费。目前,双方已签订协议,联合室验室首期科研经费为期三年,经费总额为100万元人民币。
  • 有“售”必有“后”,禾工免费巡回培训服务持续进行中
    十一小长假过后,新一轮的免费售后巡回服务再次提上了日程。10月8日,技术工程师巫工、李工同时从上海出发,相继对江苏、河南、成都、等地区用户提供售后安调培训服务。 第一站江苏,江苏维尤纳特精细化工有限公司是从事农用化学品、农药中间体及医药中间体等精细化学品的研发、生产、定制及销售的农药原药定点企业。下图中右手边AKF-1卡尔费休水分测定仪设备已在客户实验室工作6余年,主要应用于公司液体样品的含水量检测,仪器经过多年使用运行状态平稳、速度快精度高、故障率低,成为用户的“掌中宝”。由于公司生产线的增长,于今年9月再次购买我司AKF-1卡氏水分测定仪。仪器的操作用户早已游刃有余,禾工技术员本次上门拜访主要针对客户的具体情况,认真为用户解答仪器在日常使用中遇到的难题,细心指导维护保养。第二站河南,由南昌大学孙晓刚教授团队历经二十多年技术研发,郑州市磴槽集团有限公司投资5.5亿元,合作创办克莱威纳米碳材料公司,下设江西克莱威纳米碳材料有限公司和河南克莱威纳米碳材料有限公司,主要致力于晶须碳纳米管工业化生产与应用。本次采购了我司一台AKF-2010V卡氏水分测定仪设备用于河南克莱威纳米碳材料有限公司。本次相关检测人员是第一次接触卡尔费休水分检测设备,因此禾工技术员针对仪器的测量原理、具体操作、维护保养进行了一次详细的解读。 第三站四川成都,成都欧康医药、纽瑞特医疗科技本次采购的都是我司AKF-2010V医药专业版卡尔费休水分测定仪设备,这款仪器是由禾工技术团队精心研发设计的新版药厂专用水分测定仪,增加了权限管理、审计追踪功能,帮助药企应对新标准。此次培训为客户提供完全符合新版中国药典和FDA规定的分析仪器和应用方案,在售后培训服务过程中,其用心、专心的售后服务得到用户的一致好评!
  • 普今公司液相色谱仪深度免费培训班圆满结束
    为进一步提高分析人员使用及维护液相色谱仪的水平,12月12~15日分别在常州、南通举办制药及相关行业液相色谱仪深度免费培训班,邀请对象为各药品生产经营企业、原料及中间体生产企业及其他相关单位中使用及维护液相色谱仪两年以上的人员。   授课人员为岛津(中国)公司及普今公司液相色谱资深工程师。此次,交流培训班圆满结束!                          苏州普今生物科技有限公司   2009-12-21
  • 云南中医药大学与云南白药集团联手,共建国家重点实验室!
    2022年2月21日,云南中医药大学与云南白药集团战略合作框架协议签约仪式在呈贡校区举行,双方就共建国家重点实验室、建立朱兆云院士工作站、完善人才培养实践基地、新药研发临床运用等达成共识。云南中医药大学与云南白药集团签署战略合作框架协议(云南中医药大学 供图)云南中医药大学与云南白药集团签署战略合作框架协议(云南中医药大学 供图)签约仪式现场,云南中医药大学党委书记王翠岗在致辞中表示,希望双方以此次签署战略合作框架协议为契机,深入贯彻省委、省政府关于云南生物医药发展决策部署,落实省委人才工作会议和全省中医药大会精神,发挥校企双方优势,聚焦产业、行业重大需求,深化药物创新研发与人才培养战略合作,努力实现资源共享、协同创新、互利共赢、共同发展,共筑云南中医药产业发展新高地,有力支撑科技、教育、人才和产业强省建设,更好服务国家战略和云南经济社会发展。云南白药集团首席执行官董明在讲话中指出,作为云南唯一的中医药本科院校,云南中医药大学为云南白药集团输送了大量人才,已成为支撑集团发展的中坚力量。作为中医药发展的重要力量,双方近年来在科学研究、人才培养、学术交流等方面开展了很好合作。希望双方进一步促进研发资源整合,增强协同创新合力,建立一流的校企合作标杆、一流的国家重点实验室、一流的院士工作站,更好促进云南生物医药和大健康产业发展。中国工程院院士、云南白药集团中药研发总监,云南中医药大学杰出校友、终身教授朱兆云在讲话中表示,双方的合作将大有可为。她将切实发挥桥梁纽带作用,担负起药物研发领域的领军重任,整合科研创新和人才资源,把云南一流的中药民族药资源开发利用好,以学术引领云南中医药创新发展、增强服务经济社会和产业发展能力的责任担当,更好地为人民健康服务。现场,王翠岗与董明分别代表校企双方签署战略合作框架协议。为期5年的战略合作框架协议,包括筹建“民族医药传承创新转化重点实验室”,开展民族医药传承创新转化研究,全力共建申报国家级重点实验室;建立朱兆云院士工作站,力争实现科技创新突破;研究签订新一轮“药物研发协同创新平台”合作协议;探索联合共建“澜湄区域资源创新药物研究与开发云南省教育厅工程研究中心”、医药科研动物室、人才培养实践基地等。作为首批国家创新型企业,云南白药集团是集生产制造、研发、药品流通、中药资源、营养保健、健康护理为一体的大型医药健康企业。公司2021年实现营业收入327 亿元,实现利润总额68.01亿元。中药研发总监朱兆云坚持应用基础研究与新药开发并重,带领团队对我国低纬高原地区复杂多样的民族药资源开展系统研究,为民族药传承和创新提供了示范。2011年以来,云南中医药大学与云南白药集团通过共建药物研发协同创新平台、动物实验室等形式,旨在探索校企科研资源共享、科研组织方式创新、切实提升科研水平的有效途径。
  • 南京大学/厦门大学/中科大团队Nat. Catal.:可见光直接激发驱动的新光酶催化
    融合化学创新的生物制造,是可持续生物经济发展的原动力,也是当前中美科技博弈的焦点之一。生物制造的关键“芯片”是酶,然而现有酶的催化功能有限等问题极大地限制了生物制造的范畴。南京大学黄小强课题组自2021年建组以来,致力于融合生物与化学,实现新酶元件的创制和新分子生化体系的开发。近期,黄小强课题组与合作者以烯烃还原酶(ene-reductases, ER)为切入点,开发了可见光直接激发的新策略,实现了一例烯烃的不对称自由基氢芳基化转化。相关工作发表于Nature Catalysis。将酶催化和光催化结合的光酶催化,融合了可见光化学多样的反应性和酶的高选择性,成为当下开发新酶功能最有效的策略之一。ER是一类以黄素腺嘌呤单核苷酸(FMN)为辅因子的氧化还原酶,在自然界中催化C=C双键的双电子还原反应。前期Hyster、Huimin Zhao、吴起和徐鉴等课题组,通过可见光激发电子供体-受体(EDA)络合物的策略,开发了一系列净还原的自由基反应(图1b)。然而,直接可见光激发黄素蛋白催化非天然的双分子反应仍未有报道。图1. 受自然启发的光酶的氢芳基化。图片来源:Nat. Catal.除了光引发的自由基反应固有的选择性控制难题外,激发态的黄素蛋白面临很多竞争途径。首先,可见光激发的醌态黄素容易被反应缓冲液或氨基酸残基还原(图2,路径b)。其次,自由基碳碳成键步骤必须足够高效,以实现与无效的电子回转的竞争(图2,路径c)。第三,溶液中游离的未结合黄素可能引起消旋背景反应。受自然界中黄素依赖的脂肪酸光脱羧酶的启发,作者提出了一种直接光激发烯烃还原酶的新催化循环(图2)。首先,ER结合的辅因子FMNox被蓝色LED激发,由基态到达激发态FMNox*(Int. B)。激发态FMNox*单电子氧化富电子芳烃产生芳基自由基阳离子中间体以及半醌状态黄素辅因子FMNsq(Int. C)。随后的自由基C-C键形成,生成前手性自由基中间体(Int. D)。最后,酶活性位点内的电子和质子(或氢原子)转移,生成对映体富集的产物,并再生FMNox(Int. E)。图2. 设计的催化循环。图片来源:Nat. Catal.为了验证所设计的生物催化循环方案,作者选择了3-甲氧基噻吩1a和α-甲基苯乙烯2a作为模板底物,450-460 nm蓝色LED光照,发现几类烯还原酶可以以较低的反应性实现催化加氢芳基化(表1)。进一步研究发现,通过额外加入催化量的FMN作为添加剂,能够显著提高反应收率而不影响对映异构体选择性。通过条件优化,作者筛选到的葡萄糖酸杆菌来源的烯还原酶(GluER)可以实现对模板反应的高产率、高选择性催化,产物具有 (R) 选择性(97.5:2.5 er,entry 5);而来自酿酒酵母的老黄酶(OYE1)的产率为60%,具有 (S) 选择性(90:10 er,entry 6)。对以老黄酶为母本的突变体进行筛选,发现老黄酶的突变体(OYE1-F296A)的产率为65%,具有更好的 (S) 选择性(95:5 er,entry 7)。控制实验表明,惰性气氛、光照、酶都是反应正常进行所必需的。同时,降低酶催化剂的负载量到0.2 mol%,也能有52%的中等收率和优异的 (R) 选择性(95:5 er,entry 11)。表1. 条件优化。图片来源:Nat. Catal.接下来,作者使用GluER(ER1)、GluER_T36A-Y177F(ER2)、OYE1_F296A(ER3)、OYE1_F296G(ER4)对底物的适用性进行了考察(图3)。总体来看,该催化体系具有良好的底物适用范围和官能团耐受性,活化烯烃、内烯烃、非活化烯烃、以及各类芳基底物,都能顺利发生反应(27例,最高达99%收率)。通过使用不同的酶,该体系能够分别获得产物的两个对映异构体,即实现立体发散式生物合成。同时,反应可以以相同的效率和对映选择性放大到1 mmol级,如 (R)-3a的合成所示。此外,单晶X射线衍射研究确认ER3-4催化的产物的绝对构型为 (S)。图3. 代表性底物。图片来源:Nat. Catal.随后,作者进行了一系列的机理研究来验证所提出的催化反应机理。1)紫外-可见吸收光谱鉴定可见光直接激发FMN的关键过程(图4a);2)低温电子顺磁共振(EPR)实验和自由基捕获实验证实了该反应涉及的相关自由基中间体;3)自由基开环实验验证生成的自由基中间体,证实了Int. D的存在(图4d);4)氘代实验探索了自由基终止步骤的氢来源(图4e)。图4. 机理实验。图片来源:Nat. Catal.为了更好地理解关键的光氧化机制,作者进行了含时密度泛函理论(TDDFT)计算。计算结果显示,从1a到激发态FMNox*的单电子转移放热2.3 kcal/mol(图5a),支持可见光引发的单电子氧化在热力学上是有利的。作者为了研究OYE1_F296G中自由基反应过程的对映体选择性(Int. C → Int. E),进行了经典的MD模拟、QM/MM MD模拟和QM/MM计算,模拟结果支持自由基阳离子加成→质子转移→氢原子转移这个反应途径(图5c)。有趣的是,Int. C中的底物2a可以采用两种不同的构象,CH3基团可以朝里的,也可以是朝外的(图5b)。2a通过甲基(CH3-in → CH3-out)的翻转而发生的构象变化在动力学上非常容易,具有2.1 kcal/mol的较小能垒。从Int. C开始,QM/MM计算表明,对于CH3-in构象,1a+和2a之间的C-C耦合的能垒为15.6 kcal/mol,而CH3-out构象的能垒为12.7 kcal/mol,表明CH3-out构象更适合C-C偶联。这主要是因为2a的双键在CH3-out构象(3.75 Å)中与1a+-C2保持的距离比在CH3-in构象(4.17 Å)中更近。从IM1开始,计算表明阴离子FMNsq的N5可以作为从噻吩基C2位点提取质子的碱,CH3-in构象质子转移的能垒为12.9 kcal/mol,在CH3-out构象中,这一步反应能垒为13.5 kcal/mol。最后,前手性碳自由基可以从中性FMNsq物种中发生氢原子提取(HAT),分别从Int. D(CH3-in)得到 (R)-3a,从Int. D(CH3-out)得到 (S)-3a。图5c表明,对映选择性主要由1a+和2a之间的C-C偶联步骤决定。由于OYE1_F296G活性位点对底物的定位,(S)-3a的形成在动力学上优于(R)-3a,这与OYE1突变体形成的产物绝对构型一致。而对GluER催化反应的进一步计算表明,立体选择性也主要由C-C偶联步骤决定。图5. OYE1_F296G催化加氢芳基化的计算研究。图片来源:Nat. Catal.总之,南大/厦大/中科大团队合作报道了一例可见光直接激发黄素蛋白实现烯烃的不对称自由基加氢芳化反应,以优异的产率(最高达99%)和对映选择性(最高达99:1 er)制备了一系列对映体富集的氢芳基化产物。与先前报道的基于烯烃还原酶的光酶催化净还原体系不同,本文发展了一种机理上独特的氧化还原中性的催化循环,关键步骤是可见光直接激发黄素蛋白,并引发后续的单电子氧化和自由基加成途径。本文的理论计算部分由厦门大学王斌举课题组完成,电子顺磁共振实验部分由中国科学技术大学生命科学学院/中国科学院强磁场科学中心田长麟课题组完成,其余部分由南京大学黄小强课题组完成。南京大学博士研究生赵贝贝、厦门大学博士研究生冯键强和中国科学院强磁场科学中心于璐副研究员为论文的共同第一作者。黄小强特聘研究员、王斌举教授和田长麟教授为论文的共同通讯作者。论文得到了南京大学启动经费、科技部重点研发计划(2022YFA0913000, 2019YFA0405600, 2019YFA0706900)、国家自然科学基金(22277053, 22121001, 21927814, 21825703)、江苏省自然科学基金(BK20220760)、中国科学院青促会(2022455)等项目,以及稳态强磁场实验装置(SHMFF)的支持。原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面):Direct visible-light-excited flavoproteins for redox-neutral asymmetric radical hydroarylationBeibei Zhao, Jianqiang Feng, Lu Yu, Zhongqiu Xing, Bin Chen, Aokun Liu, Fulu Liu, Fengming Shi, Yue Zhao, Changlin Tian, Binju Wang & Xiaoqiang HuangNat Catal., 2023, DOI: 10.1038/s41929-023-01024-0通讯作者简介黄小强博士,南京大学化学化工学院特聘研究员、国家青年人才(海外)、重点研发计划青年首席;已在Nature, Nat. Catal.(3), Nat. Commun., JACS (3), ACIE (2), Acc. Chem. Res.(2)等杂志发表一作/通讯论文多篇。实验室正在招聘生物合成和化学合成方向的博士后、博士研究生,详见课题组主页:https://www.x-mol.com/groups/huang_xiaoqiang
  • 生物药行业快速发展,设备耗材国产替代正当时
    1. 生物制品行业蓬勃发展,上游制造产业链迎来黄金发展机遇1.1. 单抗药物快速增长,基因/细胞疗法蓄势待发根据沙利文的统计,2020 年,全球生物药的市场规模达到 2979 亿美元, 2019年的增速为 9.7%,2020年受到疫情的影响,增速有所下降,预计疫情之后 将恢复 9-10%左右的增长。中国 2020 年的规模达到 3457 亿元,2016-2019 年 维持在 19-20%的高速增长,国内生物药市场维持大幅高于全球市场的增速。2010 年以来,全球处于研发阶段的生物制品数量急剧增加。2010-2021 年, 处于 3 期的数量从 115 个提升至 398 个,CAGR 为 11.95%,处于 2 期/2-3 期的 数量从 98 个增加至 802 个,CAGR 为 21.06%,处于临床 1 期/1-2 期的数量从 59 个增加至 926 个,CAGR 为 28.44%。中国来看,2010-2021 年,处于 3 期的 数量从 6 个增加至 78 个,CAGR 为 26.26%,处于 2 期/2-3 期的数量从 8 个增加 至 220个,CAGR为 35.16%,处于 1期/1-2期阶段的产品数量从 5个增加至 237 个,CAGR 为 42.02%。无论从全球还是中国来看,处于临床更早期的项目数量 增速更快,项目储备充足,随着临床阶段的推进,将有更多的项目从临床阶段走 向商业化阶段。从细分领域来看,国内 3 期前的生物药中,抗体占比 58.6%,细胞疗法占比 25.4%,疫苗占比 13.1%,在 3 期及商业化的项目中,抗体类占比 71.3%、疫苗类占比 21.7%。3 期至上市状态的药品中,抗体药物占比超过 70%,疫苗占比超过 20%。从临床进程推演产业发展趋势,抗体是商业化生产中规模最大的种类, 其次是疫苗,细胞治疗项目大多处于较早期,随着时间的推进,预计后续细胞治 疗商业化的需求将增加。1.1.1. 抗体类药物千亿市场,国内企业积极布局2018 年以来,中国抗体类药物进入蓬勃发展阶段,市场规模快速扩大,根 据沙利文的预测,2018 年市场规模仅为 160 亿元,2021 年达到 735 亿元, CAGR 为 66.24%,2026 年之前仍将保持 20%以上的高速增长,预计到 2030 年 能够达到 3678 亿元。2018 年以后,获批药品数量在快速增加,2021 年一年获批的抗体药物数量 达到 18个。在研数量来看,2018年以后,在研管线数量快速增加,2021年,处 于临床 3 期的抗体类数量达到 54 个,2 期/2+3 期数量 168 个,临床 1 期/1-2 期 的为 169 个,随着在研项目的推进,更多抗体类项目将获批上市,预计未来 2-3 年国内上市的抗体类项目将迎来快速增长期。药物处于不同的开发阶段,对药品的需求量差异较大,药物发现阶段,需求 量在毫克级别,临床前研究阶段,需求量在克级别,临床研究阶段,需求量在千 克级别,上市后销售后,随着药品销售量的增加,需求量有望在吨级。从生产方 式看,药品在上市之前,药品在实验室合成,进入商业化阶段后,药品需求通过 工厂合成,在新建工厂的过程中,需要进行厂房设施建设的同时,对生产用的设 备和耗材的需求量也会大量增加。随着抗体类药物临床及上市进程的推进,更多生物药企业开始了大规模的产 能建设,以百济神州为例,已建成产能 2.4 万升,在建产能 4 万升,规划产能最 高可达 13.6 万升,在建和规划产能量远远大于现有产能。随着药品临床及上市 进程的推进,我们预计,中国抗体类药物大规模的产能建设刚刚开始,后续将有 更多的产能进入在建阶段,从而拉动产业链设备及耗材的需求增加。1.1.2. 细胞/基因治疗蓄势待发,国内企业占据重要地位国内目前共 2 款细胞治疗药物获批,分别是复星凯特的阿基仑赛注射液 (2021 年 6 月获批),药明巨诺的瑞基奥仑赛注射液(2021 年 9 月获批)。2 款 基因治疗药物获批, 腺病毒注射液(商品名:今又生)和重组人 5 型腺病毒注射液(商品名:安柯瑞)。从在研数量来看,2021 年,国内细胞治疗药物共 2 款处于临床 3 期,8 款处 于临床 2 期/2+3 期,30 款处于 1 期/1-2 期,基因治疗领域有 5 款药物处于临床 3 期,2 款处于 1 期/1-2 期。国内细胞和基因治疗药物实现了从无到有,2018 年以来,在研产品数量也快速增加,预计随着在研产品进度的推进,国内将迎来更多 的细胞及基因治疗产品的上市,商业化产能的建设也将随之增加。根据沙利文的数据,2020 年全球CAR-T 细胞疗法市场规模为 11亿美元,预 计中国2021年CAR-T细胞疗法市场规模为2亿元。预计未来全球及中国的CART 细胞疗法市场规模将快速增加,2030 年全球预计达到 218 亿美元,2021-2030 年 CAGR 为 31.14%,2030 年预计中国市场规模为 289 亿元,2021-2030 年 CAGR 为 73.77%,中国 CAR-T 细胞治疗市场规模增速远远高于全球。基因治疗来看,2020 年全球基因治疗市场规模为 20.8 亿美元,中国为 0.2 亿元,预计到 2025 年,全球基因治疗市场规模达到 305.4 亿美元,中国达到 178.9 亿元,2021-2025 年全球 CAGR 为 71.14%,中国 CAGR 为 289.33%。预 计未来几年,全球及中国的基因治疗产业均飞速发展,中国的景气程度高于全球。1.1.3. 在研疫苗品种数量丰富,商业化产业链需求稳步增加全球来看,已经批准上市的疫苗数量为 235 个,申请上市 13 个,处于临床 3 期 120 个,2 期 250 个。中国来看,已经批准上市的疫苗品种数量是 50 个,申 请上市 3 个,临床 3 期 27 个,2 期 30 个。全球及中国疫苗在研管线数量丰富, 获批上市数量稳步提升。与药品不同,疫苗研发的品种选择性难度较高,但单个 品种的销售金额及销售时间均长于一般的药品,故某个疫苗品种一旦获批,对整 个产业链的带动作用高于一般的药品,国内处于 3 期的疫苗不乏大品种,一旦获 批,对生产设备及耗材的带动作用也将非常明显。2018 年以后,国内陆续获批多个抗体类药物,百济神州、君实生物等公司 开始大规模建设抗体产能,在全球产业转移的背景下,以药明生物为代表的生物 药 CDMO 企业产能规划也迅速扩大,带动抗体类生物药生产制备所需的设备及 耗材产业链需求的快速增加,随着临床阶段的推进,更多药物完成临床并获批上 市,设备和耗材需求量将进一步扩容。在细胞和基因治疗领域,国内药品已经完 成了从无到有的阶段,在研管线丰富,未来几年内潜力巨大,将为生物药生产和 制备产业链带来增量市场。多个重磅疫苗品种已经处于 3 期阶段,未来几年将陆 续批复,非新冠领域的疫苗产业链需求也在增加。整体看,抗体类、细胞/基因 治疗、疫苗等生物药的持续扩容,将带动生产用设备及耗材产业链需求增加。1.2. 中国贡献全球生物药产能主要增量,成为产业转移主要承接地根据 BPI 的数据,2017 年,全球生物药的产能为 1671.94 万升,2020 年达 到 1738.09 万升,产能增加了 3.96%。分地区来看,北美、欧洲、中东生物药产 能下降,其中,北美是产能减少最多的地区,占 2017-2020 年全球生物药减少产 能的 87%。日本及亚洲其他国家、中国、印度、俄罗斯及东欧、南美/中美、非 洲产能增加,中国生物药产能增加了 97.5 万升,是全球产能增加最多的地区, 占 2017-2020 年全球生物药新增产能的 77%。从产能分布看,2017 年,北美、欧洲产能合计占比超过 69%,日本及亚洲 其他国家占比 12.53%,中国、印度分别占比 5.19%、5.63%。2020 年,北美、 欧洲产能合计占比为 63.07%,中国产能占比已经达到 10.60%。从产能建设来看, 2017-2020 年,中国是全球生物药产能建设量最大的国家,贡献了全球新增产能 的绝大部分。从产业趋势上看,生物药产能从欧美发达国家地区向中国、印度等 制造能力较强的国家和地区转移的趋势明显。同时,欧美、中东外的其他地区生 物药产能也在逐渐增加。产业转移的趋势下,国内 CDMO 企业产能也在快速增加,以药明生物为例, 现在产能 15 万升,在建产能达到 28 万升,国内其他 CDMO 企业也在陆续新建 或者扩建产能。CDMO企业承接的国外订单数量在增加,中国化的生产进一步增 加了产业链设备和耗材的需求。1.3. 生物制品生产与传统小分子差异巨大,对应设备及耗材不同1.3.1. 小分子生产工艺以化学合成为主,可拆解成多个中间体典型的小分子生产工艺繁琐,有多步中间体生成,多个中间体合成原料药, 再加以辅料最后合成制剂,中间步骤可拆解,中间体与原料药合成多以化学合成 为主。以近期热门的瑞德西韦为例: 根据吉利德公司公布的第二代瑞德西韦合成方法,共六步反应,得率分别为 40%,85%,86%,90%,70%,69%,其中合成所需的原料和关键中间体基本 是化工原料通过化学合成,具体种类如下:化合物 1,CAS:55094-52-5,原料中间体可购买。化合物2,使用原料(CAS:159326-68-8)合成 6。中间体 6,经过两步合成,得率分别为 80%和 39%,所需原料化合物 8 (CAS:946511-97-3),4-硝基苯酚(CAS:100-02-7),二氯化磷酸 苯酯(CAS:770-12-7)。得到化合物 GS-5734(即瑞德西韦原料药)后,需要进行制剂化:注射用瑞 德西韦冻干制剂是一种不含防腐剂的白色至灰白色或黄色冻干固体,除药物活性 成分外,冻干制剂还包含注射用水、磺丁基倍他环糊精(SBECD)和盐酸和氢氧 化钠等非活性成分。1.3.2. 生物药生产以发酵为主,整个过程连续生物药生产过程以发酵为主,整个过程连续,生产用的设施和设备与小分子 药物完全不同。从生物药的生产流程来看,主要包括上游发酵、下游纯化和制剂灌装三个主 要流程。上游一般从细胞株的培养到大规模生物反应器生产,主要包括摇瓶培养 -波浪式生物反应器-生逐级放大培养-生物反应器发酵几个环节,得到细胞及其产 物。下游纯化是将生物反应器出来的细胞及产物进行分离了纯化,得到制剂原液 的过程,主要环节包括收获-层析捕获 -低 PH 病毒灭活及深层过滤-两步层析-除 病毒过滤-浓缩超滤-无菌过滤等环节,得到药品原液。制剂灌装主要是将纯化获 得的原液进行制剂化处理,经过配置-除菌过滤及灌装-冻干-轧盖-灯检-贴签与包 装后,最终获得产品。整个生产过程连续,中间环节较少,生产过程中所使用的 设备、耗材与小分子药物有很大的不同。2. 生物制品生产工艺拆解2.1. 上游发酵:从细胞株到大规模生物反应器生产的一系列细胞放大培养过程以抗体生产为例,对生物药生产流程进行拆解,上游发酵需要经过细胞复苏、 常规传代、摇瓶放大培养等逐步放大培养阶段,最后接种到生物反应器中进行大规模细胞培养等一系列过程。发酵过程需要控制温度、溶氧等参数指标,由于细胞发酵过程中会产生较多 的气泡,需要加入消泡剂,整个过程需要 3-4 周的时间,进入生物反应器后,细 胞进行大规模的生产和繁殖,经过大约 13-14 天的培养后,细胞可以进行收获。 该过程需要控制的参数有 CO2、温度、空气、氧气、搅拌、PH、消泡剂,同时 还需要进行培养基补料。上游发酵主要用到的耗材包括细胞冻存管、培养基、不同规格的摇瓶,一次性细胞培养袋、培养基进入反应器前需要进行除菌过滤,需要用到除菌滤器;主 要用到的设备及系统包括细胞冻存阶段用到的细胞液氮罐、二氧化碳培养箱、摇 床、波浪式生物反应器、生物反应系统、培养基配置系统、生物反应器等。上游发酵过程中,价值量较大的耗材是培养基及一次性反应袋。2.1.1. 上游发酵主要耗材之培养基:为细胞生长提供营养物质培养基是为细胞生长提供所需营养成分的物质,其进化历程是配方不断改进和优化的过程。1950-1960s 年代,培养基通常添加10-20%血清,血清含有上千种不同成分, 为细胞体外培养提供广泛而丰富的营养和各种因子,但动物血清的使用存在引进 外源病毒的风险,因此减少血清浓度甚至完全去除血清在培养基前期培养基改进 的主要方向。19 世纪 80 年代,科学家通过在培养基里面添加蛋白(如胰岛素、转铁蛋白 和白蛋白等),可以很大程度上替代血清,无血清培养基逐渐发展起来。 1997 年,第一个完全化学成分的培养基推出,培养基开发从此进入了一个 全新的时代,2000 年后,无动物源 CDM 持续优化,支持高密度培养和高产物表 达。生物制品的制备和生产均需要依赖细胞培养基,培养基是生物制品生产的关 键耗材。细胞培养基通常包含培养细胞的能量来源和调节细胞周期的化合物。培 养基的基本组分包括缓冲系统、无机盐、氨基酸、糖类、脂肪酸/脂质、维生素、 微量元素。补料培养基还包括补充氨基酸、维生素、无机盐、葡萄糖和血清等。培养不同类型的细胞,对培养基的成分需求均有较大的不同,CHO 细胞、 HEK293、杂交瘤细胞在无动物来源成分、化学合成、无蛋白成分、重组蛋白、 生长因子等方面的需求都不一样。培养基技术难度在于培养基的配方保密且培养 基需要根据细胞种类进行优化以获得较高的产物表达量。培养基主要的国外生产企业主要有 Cytiva、赛默飞、赛多利斯、默克等企业, 国内的生产企业主要有健顺生物、奥浦迈、澳斯康、多宁生物等,同时,由于培 养基在使用过程中需要调节较多,不同的细胞株对培养基适用情况也不一样,国 内也有较多的企业存在自配培养基的情况。2.1.2. 上游发酵主要耗材之生物反应器:细胞大规模繁殖的场所生物反应器是指利用生物反应机能的系统或场所,主要作用是为生物体代谢 提供一个优化的物理、化学环境,使生物体能更快更好的生长,以获得更多所需 要的生物量或代谢产物。传统的搅拌式生物反应器以不锈钢罐子为主,经过多年, 发展,一次性技术的应用领域不断扩充。一次性生物反应器的最初起源是因 Hyclone(目前为 Cytiva 旗下品牌)需要 大量供应血清,因此购买了一条大规模的食品袋生产线,用塑料袋包装血清并进 行运输,后逐渐发展为在储液、生物反应器领域应用。第一台一次性生物反应器 袋子被称为“波浪袋”,至今还在被广泛使用,而这个袋子的限制在于体积,为 了做得更大,人们回归到传统的搅拌槽设计,里面放置袋子作为衬垫,于是第一 代大型搅拌槽一次性生物反应器诞生了。与不锈钢设备相比,一次性生物技术可以提供更高的速度、效率和经济性。 一次性设备每批的生产成本可能更高,但批量吞吐量也更大。根据 Cytiva 对 50L 设备的经济模拟数据得出,由于不锈钢设备每次发酵完成后需要 CIP、SIP 的清 洁和验证环节,该过程所需时间大约 7 天左右,一次性不存在产品转结的清洗和 验证工作,故生产批次增加。基于 300 天的发酵,不锈钢每三天可以收获一批, 每年最多生产 100批,一次性发酵批次完成时间减少 33%,可以每隔一天收获一 次,每年最多收获 150 批。无论在单产品设备还是多产品设备生产中,一次性的 生产批次均高于不锈钢。在成本方面,一次性生物反应器消耗的成本更高,单一产品设施中每批一次 性使用的成本比不锈钢高出 29%,在多产品设施中高出 25%。但是,不锈钢的 资本投入,认证周期和年度维护成本更高,无论设备利用率如何,维护成本基本 不变,在设备利用率不高的情况下,不锈钢的综合性价比不高。不锈钢设备更多用于 2000L 以上大规模生产,广谱抗体药物(如 PD-1 等) 生产量大,生产集中,商业化阶段使用不锈钢设备生产具有较高的性价比。在临 床阶段及小规模生物药的生产过程中,由于无菌 GMP 环境的构建成本高,不锈 钢设备需要进行 SIP、CIP 清洗,造成清洗成本的同时停留时间较长,提高生产 效率带来的成本降低效应显著。在药品治疗的精准化趋势下,单个药品生产规模逐步降低。此外,基因细胞治疗与mRNA等新技术的发展,对于非标准环境下的洁净区提出要求,一次性反 应器在小批量生产中更具优势。一次性生物反应器在灵活性、便利性、快捷性等方面具有优势,在小规模生产中将被广泛使用,大规模生产中不锈钢的成本优势比较明显,更倾向于使用不锈钢设备,所以,在较长的时间周期内,一次性生物 反应器仍将与不锈钢罐共存。2.2. 下游纯化:从发酵液中获得制剂原液的一系列纯化行为上游发酵经过大规模细胞发酵后,获得细胞及其代谢产物,其中含有制剂原 液所需要的目标蛋白。细胞及代谢产物从生物反应器出来后,进入下游分离纯化环节,主要涉及收获、层析捕获、低 PH 病毒灭活及深层过滤、层析、除病毒过 滤、浓缩超滤、无菌过滤等环节。主要目的是从复杂的本体基质中分离、纯化和浓缩先前合成过的产物,从中分离出目标产物,得到制剂原液。下游分离纯化的第一步是离心,是实现液体与固体颗粒或液体与液体混合物 分离的主要方式。离心机通常分为过滤式离心机和沉降式离心机,主要使用进口 品牌阿法拉伐。整个过程中需要使用多种过滤器、膜包、亲和填料、离子交换填 料、一次性储液袋等多种耗材,需要使用超滤系统、除病毒过滤系统等多种过滤 系统及层析系统。下游纯化的两个核心环节分别为过滤及层析。2.2.1. 下游纯化核心环节之过滤:实现多种物质的分离和去除在生物药生产过程中,培养基过滤、深层过滤、澄清、细菌过滤、病毒过滤 等多个环节会使用到不同的孔径大小的过滤膜或者过滤器来实现不同尺寸颗粒的过滤,来实现分离和纯化。由于整个生产过程均需要在无菌的环境中进行,因此 培养基、缓冲液、进入生物反应器的空气等任何进入生产流程的物质均需要进行减菌过滤,发酵液从生物反应器出来后需要进行澄清过滤,层析之后需要进行除 病毒过滤、除菌过滤,浓缩置换过程中也需要通过 TFF 过滤完成。多项过滤中涉及不同的过滤原理。发酵液从生物反应器出来,经过离心后, 需要进行深层过滤,实现初步的固液分离。深层过滤的基本原理是通过筛分、拦 截、吸附的方式去除细胞、碎片以及其他颗粒。深层过滤是细胞固液分离后进行 的第一步过滤,需要将离心后的含有众多杂质的液体进行分离,在这个过程中可以去除颗粒、亚微颗粒、胶质物以及可溶物质,理论上,粒径大于过滤器孔径的 污染物可以很容易地通过机械过滤去除。在除菌、除病毒过滤中使用的是超滤。超滤是一种加压膜分离技术,即在一 定压力下,使小分子溶质和溶剂穿过一定孔径的膜,是对溶质中极小颗粒及可溶性分子进行分离的方法。这种分离主要基于分子的大小,滤膜介质的通透性也会受到样品的化学、分子及电荷特性的影响。超滤通常只能分离大小相差 3-5 倍以上的分子,而不适合分离大小相似的分子。通常,糖类、氨基酸、盐、抗生素、寡核苷酸等分子量较小的介质用反渗透 /纳滤的方式进行分离,蛋白质、部分疫苗、哺乳类病毒等用超滤的方式进行分离,细菌、大肠杆菌等用微滤的方式进行分离。超滤过程用到的过滤耗材主要有中空纤维膜和超滤膜包。 中空纤维采用切向流过滤的方式,把一定孔径的膜(如 0.45μm)制成纤维状的膜管结构,细胞培养液在膜管内部流过形成切向流,目标抗体透过膜孔,而细胞和细胞碎片被截留,收集透过端即得到澄清的培养液。超滤膜包是一种使用亲水性聚醚砜超滤膜的半透膜,它既保持了传统的纤维素材料蛋白非特异性吸附的优点,又克服了纤维素材料化学兼容性差的缺点,可 在 PH2-14 的范围内使用,非常适合用于单克隆抗体和治疗用蛋白药物的分离。超滤膜包具有较高的技术壁垒,默克旗下的密理博、Pall、赛多利斯是全球知名的厂商,产品质量和性能受到广泛认可,也是现有生产中使用最多的品牌。 国产企业中,科百特在滤膜、过滤器等方面具有技术优势,有微电子事业部、生 命科学事业部、工业过滤事业部、医疗事业部、实验室应用五大部门,产品在各 个领域有较为广泛的应用。2.2.2. 下游纯化核心环节之层析:实现蛋白捕获的重要环节深层过滤后的液体经过澄清后进入亲和层析环节。亲和层析是整个下游纯化 工艺的核心环节,目标蛋白在该环节中被捕获。 根据物质性质的不同,层析填料的分离原理也不相同。亲和层析是通过配基 特异性识别来实现分离,主要在抗体领域应用。离子交换层析是利用分子所带电 荷的不同,通过正负电荷相互吸引来实现分离,在抗体、蛋白等领域有应用。体 积排阻层析主要利用分子大小的不同,在填料中滞留时间的长短来实现分离,在 胰岛素及小分子分离中应用较多。疏水层析利用分子表面极性的不同,来实现分 离,在抗体和蛋白中应用较多。常用的大分子分离纯化技术有凝胶过滤层析、疏水层析、离子交换层析、亲和层析等,小分子常用分离方法为反相层析。抗体生产过程中使用量最大的是亲和层析,也是填料中价值量最大的种类。亲和层析:一种通过分子间的特异性识别并相互作用来分离纯化物质的层析 方式,主要利用的是抗体的 Fc 片段与 Protein A 配基具有天然的特异性结合的特 点,来实现蛋白捕获。Protein A 是金黄色葡萄球菌的一个株系细胞壁蛋白,它通过 Fc 区与哺乳动物的 IgG 结合,含有四个 Ig Fc 结合位点,重组的 protein A 含 有 5 个 Ig Fc 区域结合位点,故带有 protein A 配基的亲和层析是用于特异性捕获 抗体蛋白的理想方法。体积排阻过滤层析:利用复杂的孔径结构,对应不同大小的分子或离子在填 料内的停留时间长短来达到分离的目的。 疏水层析:高度有序的水壳围绕着配体和蛋白质的疏水表面,疏水物质被迫 合并,达到分离的效果。在实际生产过程中,通常需要经过多步层析,一般有一步纯化、两步纯化、 三步纯化,达到捕获、中度纯化、精细纯化等不同的目的。 一步纯化:亲和层析;两步纯化:亲和+凝胶过滤;亲和+离子交换;三步纯 化:离子交换层析+疏水层析+凝胶过滤层析;疏水层析+离子交换层析+凝胶过 滤层析。填料选择规则:粒径越小,分辨率越高,反压越高,流速越低。第一步追求 流速的载量的时候通常选择高流速的填料作为捕获的第一步。通常,在捕获阶段, 填料粒径大小在 75-90 微米,较多的使用亲和层析和离子交换层析;中度纯化粒 径大小 34-75 微米,使用离子交换层析、疏水层析、亲和层析和反相层析填料; 精度纯化粒径大小 3-34 微米,常用的纯化方式有体积排阻、离子交换等。
  • 中国煤制气里程碑式重大突破:高效低耗
    p   3月4日,全国人大代表、中国科学院大连化学物理研究所(以下简称“大连化物所”)研究员、中国科学院院士包信和透露了这一最新研究成果——中国煤制气里程碑式重大突破“高效低耗”。据了解,预计到2020年,中国煤制天然气产能规划达到500亿立方米,占国内天然气供应量的12.5%。2014年中国实现煤制气年产能为27亿立方米/年。 /p p br/ /p p   据悉,包信和院士(现任复旦大学常务副校长、教授)和潘秀莲研究员领导的团队在煤气化直接制烯烃研究中获得重大突破,颠覆了90多年来煤化工一直沿袭的费托路线(简称为F-T),他们摒弃了高水耗和高能耗的水煤气变换制氢过程,创造性地直接采用煤气化产生的合成气(纯化后CO和H2的混合气体),在一种新型复合催化剂的作用下,高选择性地一步反应获得低碳烯烃,破解了传统煤化工催化反应中活性与选择性此长彼消的“跷跷板”难题,为高效催化剂和催化反应过程的设计提供了指南。这项成果被业界誉为“煤转化领域里程碑式的重大突破”。就在前几天,国际权威的《自然》杂志确认这一项中国科技的重大突破。 br/ /p p   3月4日,在北京出席全国“两会”的包信和院士在中科院物理所介绍成果。 br/ /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201603/insimg/5f196e65-0eaf-4b08-917d-1bd88e886631.jpg" title=" 1457257533411.jpg" width=" 600" height=" 441" border=" 0" hspace=" 0" vspace=" 0" style=" width: 600px height: 441px " / /p p   烯烃是现代工业最重要的原材料之一。我国的烯烃主要由石油炼制获得,成本和环境压力很大,煤化工替代石油化工也是我国近年探索的一种能源发展的新路径。 /p p   该研究成果于3月4日在美国《科学》(Science)杂志上发表,过程已申报中国发明专利和国际PCT专利。《科学》杂志同期刊发了以“令人惊奇的选择性”(Surprised by Selectivity)为题的专家评述文章,认为该过程未来在工业上将具有巨大的竞争力。 /p p   1923年,由德国科学家Fischer(费舍尔)和Tropsch(托普希)发明了煤经合成气生产高碳化学品和液体燃料的费-托过程。尽管该过程并不完美,除产生大量的二氧化碳以外,还消耗大量的水,且产物选择性差,后续处理消耗大量的能量,然而国际能源和化工界却一直认为该过程不可替代。 /p p   如今,这一过程被中科院大连化物所的研究人员颠覆——他们摒弃了高水耗和高能耗的水煤气变换制氢过程,直接采用煤气化产生的混合气体(经纯化),高选择性地获得低碳烯烃。当CO单程转化率为17%时,低碳烃类产物的选择性达到94%,其中低碳烯烃(乙烯、丙烯和丁烯)的选择性大于80%。打破了传统费-托合成过程低碳烯烃的选择性最高为58%的极限(SF极限)。 /p p   传统的费-托(F-T)过程采用金属(还原态)作催化剂。CO分子在金属催化剂表面被活化解离成C原子和O原子,C原子和O原子与吸附在催化剂表面的氢发生反应,形成亚甲基(CH2)中间体,同时放出水分子。亚甲基中间体通过迁移插入反应,在催化剂表面进行自由聚合,生成含不同碳原子数(从一到三十,有时甚至到上百个碳原子)的烃类产物。整个反应烃类产物碳原子数分布广,目标产物的选择性低。同时,这一过程需要消耗大量氢气来移去金属催化剂表面CO解离生成的O原子,而这些宝贵的氢气是通过水煤气变换(CO+H2O H2+CO2)获得的,水煤气变换过程是一个高能耗的过程,还要释放出大量CO2。 /p p   大连化物所研究人员创制的过程采用部分还原的复合氧化物作催化剂,CO分子在催化剂氧缺陷位上吸附并解离,气相氢分子选择性地与解离生成的C原子反应生成亚甲基自由基,而催化剂表面CO解离生成的氧原子倾向于与另一个CO反应,形成CO2。与传统的F-T过程不同,在氧缺陷位产生的亚甲基自由基,不在催化剂表面停留或发生表面聚合反应,而是迅速进入分子筛孔道,在孔道限域环境中进行择形偶联反应,定向生成低碳烯烃,大大提高了产物的选择性。通过对分子筛孔道和酸性质的调控,可以实现产物分子的可控调变。 /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201603/insimg/9752c9ec-0fcb-459d-9433-b7878fab0c71.jpg" title=" 1457257533334.jpg" / /p p   这一突破,通过以CO替代H2来消除烃类形成中多余的氧原子,在反应不改变CO2总排放的情况下,摒弃了高耗能和高耗水的水煤气变换反应,从原理上开创了一条低耗水(结构上没有水循环)进行煤转化的新途径,成功地回答了李克强总理一直关心的“能不能不用水或少用水进行煤化工”的问题。 /p p   同时,包信和院士的团队通过创造性将氧化物催化剂与分子筛复合,巧妙地实现了CO活化和中间体偶联等两种催化活性中心的有效分离,把传统费托技术上“漫无目的、无拘无束”生长的“自由基”控制在一个“笼子”(分子筛)里,通过限制其行为,使其最终变成我们想要的目标产物(低碳烯烃)。破解了传统催化反应中活性与选择性此长彼消的“跷跷板”难题,为高效催化剂和催化反应过程的设计提供了指南。 /p p   包信和院士团队的新发明的过程除了节水和在工艺上降低CO2排放(缩短流程、降低能耗)外,还具有很高的经济效益。据中国石化工程建设有限公司(SEI)初步评估,在现有的条件下,该过程的内部收益率(IRR)可达14%以上。 /p p   “科技要为‘能源革命’提供支撑。”包信和表示,国内外多家化学公司都非常感兴趣该过程的进一步应用推广。经认真评估和协商,目前大连化物所已与国内重要化工企业和国外著名化学公司达成初步协议,着手在催化剂制备和工艺过程开发等方面共同合作,力争尽快实现工业示范和产业化,努力将这一原创性成果转变为真正的生产力。 /p p   当从事费托过程制烯烃(FTTO)研究二十多年的德国BASF公司专家Schwab博士了解到这一过程的基本情况后,沮丧地说:“这个点子为什么不是我们先想到的?”包信和院士不无自豪地回答道:“你们想到的点子已经很多了,也该轮到我们了”。 /p p   说这话的底气来自于一个优秀的研究团队几十年的坚守和中国日益提高的科技研究能力的支撑:仅仅这一项研究,该团队就耗费了九年多的时间,并与国内包括合肥同步辐射光源在内的多家科研单位合作,使用了多种自主研制的高端研究装置。在这期间,团队除了申报了多件中国发明专利和国际PCT专利以外,没有公开发表一篇相关研究的文章。 /p p   相关项目的研究得到了国家自然科学基金委员会、科学技术部和中国科学院战略性先导科技专项的资助。 /p p br/ /p
  • 直击现场丨国家药典委员会举办的“药物制剂质量控制及标准研究培训研讨会”盛大开幕,科德角国际展会现场盛
    第88届中国国际医药原料药/中间体/包装/设备交易会(API China)于今日在山东青岛市世博城国际展览中心正式召开。由国家药典委员会举办的“药物制剂质量控制及标准研究培训研讨会”也于今日(4月12日)8:50拉开帷幕。 研讨会期间,作为拥有先进细菌内毒素检测能力的科德角国际生物医学科技(北京)有限公司,在展会上吸引了众多新老顾客的驻足,在川流不息的人群中,老客户前来捧场,新客户前来咨询,参观者络绎不绝。本次展会,科德角国际的全系列细菌内毒素检测产品均亮相展会现场,包括Pyros Kinetix® Flex细菌内毒素定量检测系统、动态浊度法鲎试剂、动态显色法鲎试剂、凝胶法鲎试剂、重组鲎试剂等产品,可满足顾客对细菌内毒素的检测需求。 在现场,科德角国际的技术总监及高级工程师为大家演示讲解Pyros Kinetix® Flex细菌内毒素定量检测系统的检测能力,吸引了大批观众驻足观看。科德角国际不仅细菌内毒素检测产品配套齐全,还具备高效、精准的细菌内毒素检测能力,可满足客户对各类样本类型,包括无菌工艺用水、生化类药品、蛋白质类、血清等检测需求。科德角国际始终坚持质量优先,将不断提升细菌内毒素检验检测能力,为客户提供更优质、便捷的细菌内毒素检测服务。为期三天的展会,还有两天,科德角国际欢迎大家的光临,大家的关注和期待,将坚定科德角国际迈向未来的步伐。 展会信息展会时间:2023年4月12日-14日展位地址:山东省青岛市世博城国际展览中心 展位号:S6T05
  • 科迈恩在云南中烟技术中心举办技术交流培训会
    2017年4月24日,科迈恩(北京)科技有限公司在云南中烟工业有限责任公司(红云红河烟草(集团)有限责任公司)技术中心开展了为期2天的大数据业务交流及软件产品培训工作。  技术团队一行3人首先前往拜访了红云红河集团烟草原料研究部王家俊工程师,并参观了新厂区主楼的上万平米实验室。王老师就烟草行业所涉及的研究及质控分析流程及相关检测仪器进行了深入浅出的说明,并对包括气质联用、液质联用、红外光谱仪、近红外光谱仪、拉曼光谱仪以及对针对烟气成分、卷烟各种理化参数的一体化测量等相关仪器进行了详细介绍。  随后,科迈恩技术团队与云南中烟工业有限责任公司技术中心联合举办了大数据及复杂体系分析技术交流研讨会,并开展了ChemPattern软件产品使用培训。来自云烟集团原料研究部、香精香料部、质量控制部,以及检验部等多位烟草质量研究领域的专家和老师参加了研讨会。  会议开始后,首先由科迈恩技术工程师对ChemPattern软件及使用中常见操作和问题进行了培训及演示,并根据烟草行业的实际需求对重点分析仪器模块进行详细说明。接下来,科迈恩科技总经理结合当前大数据分析技术在复杂体系分析及仪器分析领域的发展趋势,对公司现有技术优势以及当前开展的合作研究项目进行了汇报,并从实例入手着重介绍了ChemPattern在食品、药品,医疗等领域大数据产品的应用案例。  最后,云烟技术中心的多位专家分别对ChemPattern仪器分析大数据平台与烟草行业的具体结合提出了建设性意见,其中包括针对复杂组分样品的算法优化,色质数据处理过程优化,以及LC/MS鉴别共流出分组及纯度分析等等。王家俊老师对企业生产中利用多元统计过程控制实现生产中全过程质量表征和质量监管的重要意义进行了说明,并对后继ChemPattern开发给予了细致指导和殷切希望。此次技术交流活动中,双方充分探讨并交流了复杂体系大数据产品在烟草行业的创新的应用场景,并对进一步的合作研究开发奠定了基础,也为科迈恩科技针对烟草白酒及香精香料行业开发更好的基于分析仪器大数据的质量控制解决方案提供了宝贵思路。中心简介  云南中烟工业有限责任公司技术中心隶属云南中烟工业有限责任公司,于2014年3月成立,是在红塔烟草(集团)有限责任公司原技术中心、红云红河烟草(集团)有限责任公司原技术中心、原云南烟草科学研究院的基础上组建成立的,其中全国烟草行业科技领军人才1人,全国烟草行业学科带头人4人,高级调香师5人,高级技术职称87人,博士60人,在烟草研发领域规模位居世界前列。中心设有9个管理部门和16个科研部门,负责云南中烟工业有限责任公司玉溪、云烟、红塔山、红河等云产卷烟品牌的研发维护及科技创新工作,拥有行业卷烟调香技术重点实验室、行业卷烟工艺与装备研究重点实验室、云南省烟草化学重点实验室等省部级科技创新平台,具备开展各类研究的先进软硬件条件。王家俊简介  中国仪器仪表学会近红外光谱分会副理事长,任职于云南中烟工业有限责任公司技术中心,在近红外光谱分析方法研究、相关方法标准制定等方面有着丰富的经验。参与起草国家标准“GB/T 29858-2013 分子光谱多元校正定量分析通则”,编写企业标准“QB/HY 0001-2008 烟草及烟草制品主要化学成分的测定 近红外漫反射光谱法”和地方标准“DB 53T 497-2013 烟草及烟草制品 主要化学成分指标 近红外校正模型建立与验证导则”和“DB 53T 498-2013 烟草及烟草制品 主要化学成分指标的测定 近红外漫反射光谱法”。研究领域:1、近红外结合MSPC(多元统计过程控制)技术应用于复烤加工、卷烟生产过程质量表征及过程质量监测;2、近红外与定性模式识别技术和定量校正技术相结合应用于卷烟产品和卷烟纸的质量控制;3、中红外光谱指纹图谱技术结合定性模式识别技术应用于香精香料质量控制;4、烤烟主要化学成分数据以及烤烟品质属性的多元统计信息挖掘等。
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