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不修改或取代反应器即可实施工艺过程分析技术

在开发工艺过程分析技术(PAT)的使用上所作的承诺和投入是制药工业能够找到系统化和改进生产工艺过程的主要原因。然而,在实施工艺过程分析技术(PAT)时存在各种明显的挑战,比如像测量仪器与分级危害性区域以及现有工艺加工基础设施的匹配性。更重要的是,怎样做到原位化学采样分析。现今在运行使用的大部分反应器容器都缺乏适合这类测量技术所需的进入点,为此要作修改或取代,这会显著增加项目成本或彻底阻止实施。 Continue reading

第一届年度RSC/SCI连续流动学术报告会

Jon Goode、Nigel Gaunt和我参加了第一届年度皇家化学学会(RSC)/化学工业学会(SCI)的连续流动学术报告会,该会于十一月初在英国由地处Stevenage的GlaxoSmithKline公司主持。考虑是第一次举办这种特殊报告会,其出席状况非常良好。这也提示我们大家对连续流动的兴趣越来越高。

监测连续流动化学在此学术报告会上,我展示了一个墙报,题为“配备ReactIR™ (FTIR) 测量的连续化学过程”。我讨论了对产品质量、产率、合成途径、安全、和总体时间效率上的改进如何已成为科学家和工程师们寻找化学开发的非传统方法的动力因素。

要确保只生产想要的产物,反应控制很关键,而像带毒性和/或高活性中间体这些副产物可能难以控制进而带给操作人员安全危险。连续流动反应器能使化学反应得到更好的控制,降低生成非理想产物的可能性,并因操作体积很小而显著降低对操作人员的安全危险。

对连续流动反应器进行理想的控制自然需要在线分析技术。离线分析方法只能零散地对控制参数提供反馈(数分钟或数小时的间隔,根据所用分析技术/方法),而在线测量仪每几秒到几分钟提供一反馈。我讨论了为什么与微型流动池相结合的傅立叶变换红外(FTIR)光谱的应用提供一个理想的在线测量装置,用它来对反应的控制参数进行监测和控制反馈,从而达到即时理解和优化其工艺过程。

我的报告用了两个不同的例子(还原反应和羰基化作用)表明连续流动反应器与在线ReactIR™测量技术相结合的应用价值。从这两个例子中搜集的信息演示了这种结合体系的有效性。

如果您有兴趣了解更多有关流动化学的益处,我邀请您参看英国剑桥大学Steven Ley 教授的在线报告:将ReactIR流动池应用于连续工艺过程技术 或者我最近制作的一个短视频:什么是流动化学?

近来ACS杂志里列举原位FTIR使用的化学研究

在2010 年即将过去之际,我将于利用十一月十七日的机会再一次回顾实时原位FTIR在促进学术界化学研究中起的作用。这次网络研讨会是一个系列里的第六部:学术界通过使用实时原位FTIR在有机化学研究上的新进展。在准备此研讨会的过程中,我意识到了原位中红外(in situ mid-IR)的使用是如何地广泛,涉及宽广的化学领域。为了方便起见,我把注意力集中在美国化学学会(ACS)杂志的研究文章上。

从2010年起,美国化学学会(ACS)杂志上发表了28篇列举ReactIR™使用的研究文章 (作为本博客的读者,我设想你们多数都知道ReactIR™ 是一个用中红外光谱专门开发出来进行实时原位分析的专用系统) 。这些文章发表在ACS杂志的Macromolecules, Inorganic Chemistry, JACS, Organometallics, JOC, Organic Letters, 和 Analytical Chemistry。另外, 有两本书的章节里列举了ReactIR™。同时,我注意到三分之一的文章发表在ACS 杂志的Macromolecules 和 Inorganic Chemistry上。

在这即将到来的网络研讨会中,我将通过六篇选出的文章回顾ReactIR™在提供化学洞察力上的作用,从而示范说明原位FTIR 的广泛应用。这些文章出自以下化学研究组:

  • Donald Darensbourg (Texas A&M University)
  • Bernard Rieger (Technical University of Munich, Germany)
  • Ming-Hsi Chiang (Academia Sinica, Tapei, Taiwan)
  • Jason Kingsbury (Boston College)
  • Clark Landis (University of Wisconsin-Madison)
  • David MacMillon (Princeton University)

这六篇文章都发表在2010年里。

我希望你会抽时间参加这一2010年最后的学术界通过使用实时原位FTIR在有机化学研究上的新进展网络研讨会。与通常一样,注册参加者将会得到可重播我的十一月十七日实况演讲的许可。

有机化学教学有怎样的变化?

传统的教学方式指导有机化学的学生们使用标准的离线分析方法来分析化学反应,使用像高效液相色谱(HPLC)、核磁共振(NMR)、和气相色谱(GC)分析手段。

尽管这些分析手段提供最终产品的特性,它们不提供关于反应机理、中间产物或副产物的关键反应信息。通过ReactIR进行原位FTIR分析可在反应进行的同时实时分析和显现不同关键反应成分浓度的变化。这种信息使有机化学学生们得知并理解整个反应的动态过程,乃至反应途径和机理,从而大大增强教学效果。

http://cn.mt.com/cn/zh/home/events/webinar/live/chemistry5.html?=US_AC_eAdv_zhBlog

“梅特勒-托利多的ReactIR改变了我教有机化学的方法。它的实时分析能力使我可以设计出更有激励性的教学实验,把学生们的注意力放在一个有机反应过程中在发生什么。就像观看一个化学反应的电影,当他们眼睁睁地看着反应物在消失同时产物在生成学生们感到惊奇。”
John Sowa
有机和金属有机化学教授
Seton Hall大学

在十一月十七日的“将原位FTIR分析用于有机化学的新进展” 网络研讨会中,Paul Scholl将谈论在教学研究上通过ReactIR进行原位FTIR分析是怎样得到利用的。

如何在现实反应条件下进行化学研究

使用像高压液相色谱(HPLC)、核磁共振(NMR)、和气相色谱(GC)这些传统离线方法来分析化学反应有一个共同的问题:当分析样品从反应体系里取出之后,样品的成分或性质很可能已不代表反应体系里的真实状况,因而导致明显的分析误差。原位傅立叶变换红外(FTIR)分析是解决这种问题的方法。使用原位FTIR分析来在反应器中的现实条件下进行化学研究是理想的,因为它避免传统取样分析法带来的时间滞后和各种误差。

用ReactIR实时原位分析化学反应今天,我想回答一个常提出的问题:

为何用原位FTIR分析取代离线分析方法进行化学反应分析?

  • 一个实际存在的关键的中间产物在离线样品里可能已经消失了
  • 取样时不小心或不可避免引入的空气可以改变化学条件
  • 因反应毒性之高需要防止接触反应体系
  • 反应在高压和/或极高温度下进行 — 取样可能改变化学成份,致使分析不合格

原位FTIR分析可用于分析几乎所有化学反应,包括:

  • 腐蚀性化学反应
  • 高温高压反应
  • 固液多项反应体系
  • 带水或有机溶剂的反应体系
  • 酸性或碱性反应体系

十一月十七日, Paul Scholl 将在“学术界在有机化学方面使用实时原位FTIR的新进展”网络研讨会中更具体地讲解本论题。Paul会谈论以下领域里近来发表的使用原位FTIR分析来更好地理解化学反应的案例: 有机合成、催化、金属有机、高分子合成、及反应动力学。