
中国化工学会第四届微化工技术年会于 2026 年 10 月 16–19 日在南昌举办。大会报告环节,中国工程院院士、华东师范大学钱旭红教授带来的报告中,以抗艾滋病药物的齐多夫定五步全连续合成制备及精制作为典型案例展开分享,致谢欧世盛,并现场展示了由欧世盛为其团队打造的药物连续合成智能化装备。
01 引言:AI4S 对实验端的真实要求
在展开这一案例之前,需要先阐明欧世盛对 AI4S 的理解:AI4S 对实验端的要求,并非自动化单元的简单叠加,亦非通量指标的线性放大。自动化解决的是"无人值守",通量解决的是"单位时间样本数",二者都不直接回答一个更根本的问题——反应本身是否被置于其动力学与传递条件下。传统间歇反应模式下,即便实现高自动化,本质只是解放人力。依靠人力释放+ 24 小时不间断跑实验带来的研发提速效果有限,存在明显天花板,无法从底层缩短研发周期。
真正决定数据生产效率的,是反应端的工艺 know-how:微通道内的传质传热强化、停留时间的精确调控、加压条件下温度窗口的拓展,使反应速率与时空收率较人工间歇操作实现显著提升。AI4S 闭环的成立以实验端的数据生产能力为前提——只有当数据的生产速率足以匹配模型侧的学习速率,"假设—验证—迭代"的数据飞轮方能持续转动。齐多夫定五步全连续案例的价值,恰在于它以
02 经典药物合成中的间歇工艺遗留问题
齐多夫定(AZT)是抗艾滋病药物中的经典品种,其合成路线以胸苷为起始原料,依次经过羟基保护、磺酰化、分子内环化、叠氮化与脱保护五步反应。该路线在间歇釜中沿用数十年,工艺成熟,但结构性约束同样固化:五步反应彼此独立,每一步之后均需经历一次分离、纯化与再投料,中间体在设备间转运,生产周期以周计。
更关键的是第四步。叠氮化反应,间歇釜中大量物料长时间滞留,使这一步成为整条路线的安全瓶颈——其限制不在反应可行性,而在放大条件下的安全约束。这是间歇范式留给该路线的工艺遗留问题:产能、安全与一致性,三者难以兼得。
03 五步反应如何串成一条流
钱旭红院士报告中展示的工艺流程,给出了另一种答案:五步反应不再分釜进行,而是被串接为一条连续流动的管线,物料自一端进入、自另一端以反应产物形式流出,中间体全程不经离线分离,其粗品须待下游后处理转化而得。
图1|齐多夫定五步全连续合成工艺流程:五台微反应器串联,配在线 HPLC、背压阀与超声水浴,下游衔接析出、过滤-洗涤-溶解、蒸馏与结晶模块
这条管线里有三个值得注意的工程细节。
其一,高温不再以开放体系为代价:两级背压阀(100 psi 与 75 psi)将体系维持于加压状态,使其中 120–180 °C 的若干步骤得以在常压沸点以上稳定实现。
其二,叠氮化被压缩进 1.1 mL 的反应体积:高危物料的在线持液量由釜式的公斤级降至毫升级,且即生成即消耗,这是"本质安全"的物理含义。
其三,在线 HPLC 分布于多个节点,每一步的转化率不再依赖终点取样送检,而是在流动过程中被实时读出。
04 反应之后:后处理也被写进了全流程
五步反应只是这条产线的前半段。环化产物先经析出模块与过滤-洗涤-溶解三合一模块完成在线固液分离与置换,再进入叠氮化段;脱保护之后,物流依次通过蒸馏、第二个三合一模块、二次蒸馏与结晶模块,最终以齐多夫定粗品出料。
把后处理纳入连续链,意义不亚于反应串联本身。间歇工艺中,分离纯化往往是占据大部分时间与人力的环节,也恰恰是间歇与连续的分水岭——若仅将反应连续化而后处理仍停留于间歇式,产线仍会被中间体的离线分离、转运与再投料拖回间歇节奏。这套流程的完整性在于:自原料至粗品,物流全程无中断。
05 超限微厂:一台智能设备的工程形态
承载这条产线的是欧世盛建造的超限微厂撬装设备,采用双单元积木式集成:五步反应与在线后处理被封装进两组可组合的撬装单元。
积木式分段集成的价值在于灵活性与可复制性:当目标分子更换、反应步骤增减时,产线无需整体重建,而是按段替换与重组模块。多步串联、中间体免分离,使时空效率较间歇工艺显著提升。高危叠氮反应的连续化,则将以往受安全约束难以放大的一步,转化为可在毫升级持液量下连续运行的一步。
本届年会的主题是 "连续智造新化工"。当院士的大会报告将一台国产撬装设备作为展示对象,连续化对于中国药物制造的意义已经越过 "可行性论证" 的阶段 —— 它正在成为可以被建造、被交付、被复用的工程能力。连续智造从反应底层重构研发范式,为 AI4S 打通稳定、持续产出高质量实验数据的源头。依托这套可部署的连续装备体系,AI 与化学实验的闭环迭代可以突破间歇工艺固有的上限,让智能研发真正实现规模化落地。