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As aplicações dos métodos de Tecnologias Analítica de Processo (PAT) é cada vez mais importante em todas as áreas de químicas sintética acadêmica e industrial. Análise de reação em tempo real é um elemento importante na estratégia geral PAT que inclui análises avançadas, modelagem e digitalização. O objetivo geral da estratégia PAT é coletar e transformar dados em informações práticas que aceleram a compreensão da reação e o conhecimento do processo para maximizar a produção, qualidade e sustentabilidade de sínteses químicas.
Dependendo da química específica, os métodos espectroscópicos, incluindo FTIR, Raman, UV/Vis, NIR, NMR e MS, podem ser escolhidos para permitir a análise em tempo real. Métodos cromatográficos de última geração, como UPLC, também estão disponíveis para análise de reação on-line. Estas tecnologias fornecem fluxos de dados extensivos que possibilitam a análise avançada e ferramentas de modelagem. Frequentemente, várias técnicas de análise em tempo real são utilizadas em conjunto para fornecer dados que caracterizam completamente a reação ou o processo.
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Há uma série de tendências e temas atuais que evoluíram na química sintética em que a PAT e análise de reação são importantes:
- Estratégia Quality by Design (QbD). Como uma tendência ativa na produção farmacêutica e química, o QbD requer o desenvolvimento de tecnologia de análise de reação em tempo real.
- Experimentação Rica em Dados (DRE). O DRE fornece eficiência e sustentabilidade em processos utilizando o PAT e uma modelagem dinâmica e avançada dessa forma produzindo informações para possibilitar a otimização e o aumento de escala de reações muito mais rápidas e com menos experimentos.
- Processamento Contínuo. A química farmacêutica está evoluindo rapidamente para a utilização de métodos de fluxo contínuo, que são bem servidos pela tecnologia de análise de reação para fornecer medições contínuas e ininterruptas.
- Química Sustentável via Catálises. Na concepção de processos e sínteses eficientes e sustentáveis, as organocatálises, as catálises organometálicas e os biocatalisadores estão entre as áreas de desenvolvimento mais ativas. A análise de reação PAT comprovou ser altamente valiosa para compreender a cinética, os mecanismos, os ciclos catalíticos e o efeito dos parâmetros de reação na química baseada em catálise.
- Engenharia de Partículas. Análise em tempo real comprovou ser inestimável em compreender as complexidades dos processos de cristalização, fornecendo dados sobre o tamanho das partículas, distribuição de tamanho e morfologia. A PAT acompanha o impacto dos parâmetros do processo, como a temperatura, a mistura, a taxa de adição, a concentração de soluto e o protocolo de semeadura, garantindo o desenvolvimento e o aumento de escala de cristalizações robustas.
- Processos Biológicos. Análises de reação composicional e em tempo real podem fornecer otimização e controle ativo, mensurando a concentração de nutrientes, de metabólicos, de biomassas, produtos e subprodutos em função do tempo nas reações biológicas.
- Processos Sustentáveis. Esses processos otimizam a produção, a pureza e a eficiência do átomo enquanto reduz simultaneamente o uso de materiais perigosos e a demanda de energia. Para conseguir isso, é necessário a compressão da reação e o conhecimento do processo, fornecido pela PAT.
- Síntese de Polímeros. Os métodos analíticos in-situ rastreiam a conversão do monómero à formação de polímeros para determinar a cinética da reação e para controlar o efeito das variáveis nos principais atributos do polímero. Análises em tempo real é utilizado para continuar a monitorar a fusão de polímeros, extrusões e filmes para garantir a qualidade do produto.
