 |
De toepassing van Process Analytical Technology (PAT)-methodes wordt van steeds groter belang binnen de academische en industriële synthetische chemie. Realtime reactie-analyse is een belangrijk onderdeel van een algemene PAT-strategie, waaronder geavanceerde analyses, modellering en digitalisatie. Het hoofddoel van een PAT-strategie is om data te verzamelen en te transformeren in bruikbare informatie waardoor reacties sneller worden begrepen en meer proceskennis wordt opgedaan om de winst, kwaliteit en duurzaamheid van chemische syntheses te optimaliseren.
Afhankelijk van de specifieke chemie kunnen spectroscopische methodes worden gekozen, zoals FTIR, Raman, UV/VIS, NIR, NMR en MS om realtime analyses mogelijk te maken. Geavanceerde chromatografische methodes, zoals UPLC zijn ook beschikbaar voor online reactie-analyses. Deze technologieën leveren uitgebreide datastromen die geanalyseerd kunnen worden met geavanceerde analyse- en modelleringshulpmiddelen. Vaak worden meerdere realtime analysetechnieken met elkaar gecombineerd om data te verkrijgen die een reactie of proces volledig kan karakteriseren.
Download de 'Informatiegids over realtime reactie-analyse' voor meer informatie over belangrijke methodes voor een beter begrip van reacties en proceskennis over de aspecten van synthetische chemie.
Er zijn momenteel enkele actuele trends en thema's in de synthetische chemie waarin PAT en reactie-analyse een belangrijke rol spelen:
- Quality by Design (QbD)-strategie. QbD is een actieve trend in de farmaceutische en chemische productie die de ontwikkeling van realtime reactie-analysetechnologie vereist.
- Data-Rich Experimentation (DRE) DRE levert procesefficiënties en duurzaamheid met gebruik van PAT en geavanceerde, dynamische modellering waardoor de informatie voor de optimalisatie en opschaling van reacties veel sneller en met minder experimenten wordt verkregen.
- Continue verwerking De farmaceutische chemie maakt steeds vaker gebruik van continue flowmethodes die ideaal zijn voor de reactie-analysetechnologie en de levering van ononderbroken, continue metingen.
- Duurzame chemie via katalyse Bij het ontwerpen van efficiënte, duurzame syntheses en processen zijn organokatalyse, organometallieke katalyse en biokatalyse de meest actieve ontwikkelingsgebieden. PAT reactie-analyse is zeer waardevol gebleken voor een beter begrip van kinetiek, mechanismen, katalytische cycli en het effect van reactieparameters in de op katalyse gebaseerde chemie.
- Deeltjestechnologie Realtime analyse is zeer waardevol gebleken voor een beter begrip van de complexiteit van kristallisatieprocessen met data over de deeltjesgrootte, grootteverdeling en morfologie. PAT traceert de impact van procesparameters, zoals temperatuur, menging, toevoegingssnelheid, concentratie van opgeloste stoffen en entprotocollen voor een gegarandeerde ontwikkeling en opschaling van robuuste kristallisaties.
- Biologische processen De analyse van realtime samenstellingsreacties kan de processen optimaliseren en aansturen door de concentratie van voedingsstoffen, metabolieten, biomassa, producten en nevenproducten te meten gedurende een bepaalde tijd in biologische reacties.
- Duurzame processen Deze processen optimaliseren de opbrengst, zuiverheid en atoom-efficiëntie en reduceren tegelijkertijd het gebruik van gevaarlijke materialen en de benodigde energie. Hiervoor moeten de reacties goed worden begrepen op basis van de proceskennis die door PAT wordt geleverd.
- Polymeersynthese In-situ analytische methodes traceren de conversie van monomeren in polymeren om de reactiekinetiek te bepalen en het effect van variabelen op belangrijke polymeerattributen te controleren. Realtime analyse wordt gebruikt om smeltende polymeren, extrusies en laagjesvorming continu te bewaken voor een gegarandeerde productkwaliteit.
