 |
Việc áp dụng các phương pháp công nghệ phân tích quy trình (PAT) ngày càng có tầm quan trọng ngày càng tăng trong tất cả các lĩnh vực của hóa học thuật và hóa học tổng hợp công nghiệp. Phân tích phản ứng thời gian thực là một yếu tố chính trong chiến lược PAT tổng thể, bao gồm phân tích, mô hình hóa và số hóa nâng cao. Chiến lược PAT nhằm mục đích thu thập và chuyển đổi dữ liệu thành thông tin có thể hành động giúp tăng tốc độ hiểu biết về phản ứng và kiến thức quy trình để tối đa hóa năng suất, chất lượng và tính bền vững của tổng hợp hóa học.
Tùy thuộc vào hóa học cụ thể, các phương pháp quang phổ, bao gồm FTIR, Raman, UV / Vis, NIR, NMR và MS, có thể được chọn để cho phép phân tích thời gian thực. Các phương pháp sắc ký hiện đại, chẳng hạn như UPLC, cũng có sẵn để phân tích phản ứng trực tuyến. Các công nghệ này cung cấp các luồng dữ liệu rộng lớn và trực giao có thể được phân tích bằng các công cụ phân tích và mô hình hóa nâng cao. Thông thường, nhiều kỹ thuật phân tích thời gian thực được sử dụng kết hợp để cung cấp dữ liệu mô tả đầy đủ một phản ứng hoặc quá trình.
Nhận "Hướng dẫn phân tích phản ứng thời gian thực" để tìm hiểu về các phương pháp chính để phát triển hiểu biết sâu hơn về phản ứng và kiến thức quy trình cho các lĩnh vực xu hướng của hóa học tổng hợp.
Có một số xu hướng và chủ đề hiện tại trong hóa học tổng hợp đã phát triển trong đó PAT và phân tích phản ứng rất quan trọng:
- Chiến lược chất lượng theo thiết kế (QbD): Là một xu hướng tích cực trong sản xuất dược phẩm và hóa chất, QbD yêu cầu thực hiện công nghệ phân tích phản ứng theo thời gian thực.
- Thí nghiệm giàu dữ liệu (DRE): DRE cung cấp hiệu quả quy trình và tính bền vững bằng cách sử dụng PAT và mô hình động tiên tiến để mang lại thông tin cho phép tối ưu hóa và mở rộng quy mô phản ứng nhanh hơn nhiều và với ít thí nghiệm hơn.
- Xử lý liên tục: Hóa dược đang phát triển nhanh chóng để sử dụng các phương pháp dòng chảy liên tục, được phục vụ tốt bởi công nghệ phân tích phản ứng để cung cấp các phép đo liên tục, không bị gián đoạn.
- Hóa học bền vững thông qua xúc tác: Xúc tác hữu cơ, xúc tác kim loại hữu cơ và xúc tác sinh học là một trong những lĩnh vực phát triển tích cực nhất trong việc thiết kế các quy trình và tổng hợp hiệu quả, bền vững. Phân tích phản ứng PAT đã được chứng minh là có giá trị cao trong việc tìm hiểu động học, cơ chế, chu trình xúc tác và ảnh hưởng của các thông số phản ứng trong hóa học dựa trên chất xúc tác.
- Kỹ thuật hạt: Phân tích thời gian thực đã được chứng minh là vô giá trong việc hiểu được sự phức tạp của quá trình kết tinh, cung cấp dữ liệu về kích thước hạt, phân bố kích thước và hình thái. PAT theo dõi tác động của các thông số quy trình như nhiệt độ, trộn, tốc độ bổ sung, nồng độ chất tan và quy trình gieo hạt, đảm bảo sự phát triển và mở rộng quy mô của quá trình kết tinh mạnh mẽ.
- Quá trình sinh học: Phân tích phản ứng thành phần theo thời gian thực có thể cung cấp tối ưu hóa và kiểm soát chủ động bằng cách đo nồng độ chất dinh dưỡng, chất chuyển hóa, sinh khối, sản phẩm và sản phẩm phụ như một hàm của thời gian trong các phản ứng sinh học.
- Quy trình bền vững: Các quy trình này tối ưu hóa năng suất, độ tinh khiết và hiệu quả nguyên tử đồng thời giảm việc sử dụng vật liệu nguy hiểm và nhu cầu năng lượng. Để thực hiện điều này đòi hỏi sự hiểu biết sâu sắc về phản ứng và kiến thức quy trình do PAT cung cấp.
- Tổng hợp polyme: Phương pháp phân tích tại chỗ theo dõi sự chuyển đổi của monome thành sự hình thành polyme để xác định động học phản ứng và kiểm soát ảnh hưởng của các biến đối với các thuộc tính chính của polyme. Phân tích thời gian thực liên tục theo dõi nóng chảy, đùn và màng polyme để đảm bảo chất lượng sản phẩm.
