工艺优化的目标随项目早期的工艺研发、放大直至投产的成功进展而发生变化(图8.1)。工艺优化的先后顺序可能根据工艺的性质而有所不同。例如，-个产生过量废物的生产工艺过程，则在中试之前需要先进行工艺优化以期降低废物产量。所有工艺研发的最初目的都是为了在相应的反应条件下使产品的产量最大化。这就需要反应尽量完全，也就是所有起始原料都消耗到最低量，并且其副产物尽可能少。一旦工艺进程中的每一步产量都得以优化，则获取最大产率的分离产物就可能成为现实。
杂质的存在可导致产品的纯化困难和产率降低。特别是在原料药的制备过程中，难以除掉的杂质会增加最后步骤的成本。例如，胺类化合物1和羧酸类化合物2的缩合反应(图8.2) 不能有效进行，羧酸2会有较大部分的剩余，而过量的2使原料药3的纯化特别困难，收率也特别低。为了克服纯化困难的难题，可使用酰氯4来高效完成该反应。[1]
从表8.1可以看出，在重结晶过程中每1%的杂质会损失1%~2%的产品，E构型的5是合成aztreonam (图8.3)的主要杂质[2]，在制备肟的反应中加人CuSO、可使E/Z异构体的比例从85: 15提高到95:5，收率也从70%提高到80%。这一步的优化可使aztreonam的收率比最初的工艺提高14%。在制备enalapril maleate 8时，非对映异构体7 (图8.4)是主要杂质。优化反应条件可把6: 7的比例从87 : 13提高到94.5 :5.5，收率从76%提高到81%。这些条件的优化有望把enalaprilmaleate的收率提高6.6%。通过工艺改进降低了每公斤原料药的成本，减少了中间体的量以使其适合市场需求。
优化其中一步会对工艺中其他步骤产生显著影响。对反应组分比例的调整进行研究很容易进行，通常也是花时间最少，对其他步骤影响最小的手段。恰当的改变溶剂、反应试剂、催化剂和配体达到快速优化是有可能的;这个领域给化学工作者相当大的空间去创新和简化工艺。但这种方法会在分离出的中间物产生新的杂质，所以需要检验其余工艺对这种杂质的耐受性。
改变官能团可能大大改善工艺，但如果需要去优化由此中间体步骤出发后的新化合物制备与分离工艺，则要求其他工艺都要做相应改变。改变一个流程, 包括步骤重置和引人新步骤，可能是减少杂质生成的最佳方法，特别是对最终产品而言。最终步骤对工艺的影响是最显著的，要达到其最优的工艺过程开发消耗的时间也是最多的。
提示:从一个反应的优化到可行性的工艺过程需要大量的时间和资金，关键是清楚.怎样安排时间来进行工艺优化，并且要不断根据研发期限来进行过程评价。
