放热化学反应存在固有风险,特别是在放大生产过程中。 这些风险包括过压、物料放电或爆炸,以及与任何急剧温度上升相关的产品产量和纯度降低等安全隐患。 例如,用有机卤化物和镁制备格氏试剂是合成步骤中存在此类风险的常见例子。 如果对格氏反应控制不当,则会造成与有机卤化物累积相关的安全隐患,如果不及时发现这些隐患,则会造成导致反应失控的灾难性事件。
放热化学反应存在固有风险,特别是在放大生产过程中。 这些风险包括过压、物料放电或爆炸,以及与任何急剧温度上升相关的产品产量和纯度降低等安全隐患。 例如,用有机卤化物和镁制备格氏试剂是合成步骤中存在此类风险的常见例子。 如果对格氏反应控制不当,则会造成与有机卤化物累积相关的安全隐患,如果不及时发现这些隐患,则会造成导致反应失控的灾难性事件。
格氏试剂是可靠的化学构建成分,广泛应用于实现碳-碳偶联。 在一个典型的格氏反应中,策略是向反应釜中加入镁和 THF,添加 <10 % 有机卤化物 (R-X),使温度上升至回流条件;(通过检测放热升温)等待反应引发开始,然后加入剩余的 R-X。 然而,在回流条件下大规模检测放热难以做到。 因此,可使用 ReactIR 原位中红外光谱监测有机卤化物浓度和格氏试剂的形成。
通过跟踪反应引发避免过分累积
右图显示如何通过将原位光谱仪同 ReactIR 相结合,在反应过程中跟踪关键反应组分。 在反应过程中不断测定反应引发点以及随后格氏试剂的形成。 这种原位 测量方法可提供关于无法进行离线取样的放大生产的工艺知识。
利用工艺分析技术控制放热
相关的 R-MgBr 浓度趋势显示较初添加两次芳基卤。 在反应开始两小时后才开始引发。 此图还显示了在较后一次添加芳基卤以及格氏试剂形成过程中,ReactIR 对于反应进程的灵敏度。 掌握此类信息后,科研人员可确保反应正在正常进行,以及芳基卤的累积在可控范围内。 原位 ReactIR 测量可确定反应终点,可使用组分档案制定工艺监测策略,以形成较佳条件和较有效控制。
优良化工和制药公司公布的研究结果表明:通过遵循四 (4) 个关键步骤,可将放热格氏化学从试验台安全地进行放大生产。 通过采用上述步骤,已开发出产率较高的更安全工艺,并实现了放大生产。
红外光谱仪广泛用于提高放热化学反应的安全性和加强控制。 学术界与工业顶尖的研究人员经常利用原位中 FTIR 光谱仪提供详细的信息与丰富的实验数据,以帮助推进研究。
与其他的分析方法(包括其他分子光谱仪技术)相比,中红外衰减全反射 (ATR) 技术具有诸多优势。 利用这些优势可以帮助研究人员和科研人员改进化工开发,包括:
由于 ReactIR 是一种原位技术,因此可获得关于 ReactIR 反应的瞬时信息。 这非常有用,并且是更深入了解反应行为的关键优点,尤其当涉及到瞬时反应性物种时。
基于聚氨酯的高性能聚合物可以用来生产涂料、泡沫、粘合剂、弹性体和绝缘体,异氰酸酯是其至关重要的构建成分。 由于担心接触到残留异氰酸酯,新产品中的残留异氰酸酯有了较新限制规定。 利用离线取样和分析测量残留异氰酸酯 (NCO) 浓度的传统分析方法会引发担忧。 利用工艺分析技术进行原位监测可解决这些问题,并可使制造商与配方设计师确保达到产品质量规范、人身安全以及环保规定要求。
杂质分析旨在鉴定和定量以低含量存在的特定组分(通常含量低于1%,理想含量低于0.1%)。
放热化学反应存在固有风险,特别是在放大生产过程中。 风险包括过压、物料放电或爆炸,以及与任何急剧温度上升相关的产品产量和纯度降低等安全隐患。 例如,如果对格氏反应控制不当,则会造成与有机卤化物累积相关的安全隐患,如果不及时发现这些隐患,则会造成导致反应失控的灾难性事件。
研究氢化反应需要作出明智的决策,以优化实验室工艺和确保其在放大生产时具有重复性。 为了深入了解基本工艺,进行连续实时反应测量。 运用此方法更快速作出决策,以减少实验次数和工艺放大生产的时间;通过对反应方向即时反馈提高选择性/产量;通过在特定时间点停止反应和避免副产物形成的风险确定理想的终点,进而缩短周期时间和提高产量。
许多工艺需要在高压下做出反应。在压力下工作具有挑战性,通过采集样品进行离线分析操作困难并且耗时。压力变化可影响反应速度、转化和机理,以及其他工艺参数及对氧气、水的灵敏度,并可导致相关安全问题。
当一个或多个氟、氯、溴或碘原子取代有机化合物中的一个或多个氢原子时,就会发生卤化作用。根据特定卤素、底物分子的性质和整体反应条件的不同,卤化反应的能量可能非常高,并遵循不同的反应途径。因此,从动力学和热力学角度了解这些反应对于确保产量、质量和工艺安全至关重要。
催化剂提供了提高反应速率和结果的另外一种途径,因此务必透彻了解反应动力学。 这不仅提供了有关反应速率的信息,而且还提供了对反应机制的深入了解。 催化反应有两种类型:均相和非均相。 非均相反应是指催化剂和反应物以两种不同的相存在。 均相反应指的是催化剂和反应物的相相同。
有机金属合成(即:有机金属化学)指创造有机金属化合物的过程,是化学行业研究最多的领域之一。 有机金属化合物常用于精细化工合成以及催化反应。 原位红外与拉曼光谱是研究有机金属化合物与合成的最有效分析方法之一。