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。
放热化学放大生产
格氏反应的安全形成
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。
对放热格氏化学进行控制和放大生产的 4 个步骤
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。
放热化学中的 PAT
科学期刊上的相关文献
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。
原位反应监测
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：
- 不受气泡或固体影响，是氢化反应或 任何非均相反应的理想之选
- 可直接浸入反应容器中，进行原位、实时的反应测量
- 无需取样即可在原位环境中测量化学反应
- 不具有破坏性，可保留化学反应的完整性
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。
应用
与放热反应过程控制相关的应用
连续测量 NCO 的工艺分析技术
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。
适用于化学家的自动化工艺开发策略
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％）。
利用工艺分析技术掌握和控制格氏反应工艺开发与放大生产
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。
了解和优化工艺参数对氢化反应的影响
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。
Scale-Up and Optimize Highly Reactive Chemistries
Highly reactive chemistry is a terminology used to describe chemical reactions that are particularly challenging to handle and develop due to the potentially hazardous and/or energetic nature of the reactants, intermediates and products that are present during synthesis. These chemistries often involve highly exothermic reactions which require specialized equipment or extreme operating conditions (such as low temperature) to ensure adequate control. Ensuring safe operating conditions, minimizing human exposure, and gaining the maximum amount of information from each experiment are key factors in successfully designing and scaling-up highly reactive chemistries.
了解和表征在难以采样条件下的高压反应
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。
Key Syntheses in Pharmaceutical and Polymer Chemistry
Halogenation occurs when one of more fluorine, chlorine, bromine, or iodine atoms replace one or more hydrogen atoms in an organic compound. Depending on the specific halogen, the nature of the substrate molecule and overall reaction conditions, halogenation reactions can be very energetic and follow different pathways. For this reason, understanding these reactions from a kinetics and thermodynamic perspective is critical to ensuring yield, quality and safety of the process.
使用催化剂加快化学反应速率
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。
了解与控制有机金属化合物
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。
Key C-C Bond-Forming Reactions in Molecular Synthesis
The Suzuki and related cross-coupling reactions use transition metal catalysts, such as palladium complexes, to form C-C bonds between alkyl and aryl halides with various organic compounds.
Functionalization of Carbon Bonds
C-H bond activation is a series of mechanistic processes by which stable carbon-hydrogen bonds in organic compounds are cleaved.
In-Situ Chemistry to Support Click Reactions
Click reactions refer to chemical reactions that meet the criteria of click chemistry. Click reactions are typically fast, high-yielding, and occur under mild conditions, making them ideal for a variety of applications.
Highly reactive chemistry is a terminology used to describe chemical reactions that are particularly challenging to handle and develop due to the potentially hazardous and/or energetic nature of the reactants, intermediates and products that are present during synthesis. These chemistries often involve highly exothermic reactions which require specialized equipment or extreme operating conditions (such as low temperature) to ensure adequate control. Ensuring safe operating conditions, minimizing human exposure, and gaining the maximum amount of information from each experiment are key factors in successfully designing and scaling-up highly reactive chemistries.
Halogenation occurs when one of more fluorine, chlorine, bromine, or iodine atoms replace one or more hydrogen atoms in an organic compound. Depending on the specific halogen, the nature of the substrate molecule and overall reaction conditions, halogenation reactions can be very energetic and follow different pathways. For this reason, understanding these reactions from a kinetics and thermodynamic perspective is critical to ensuring yield, quality and safety of the process.
文档
与放热反应过程控制相关的文献
白皮书与指南
放热化学反应存在固有风险 – 特别是在放大过程中。 优良化工和制药公司公布的研究结果表明：通过遵循四个关键步骤，放热格氏反应可安全地从实验室放大至生产。
利用反应量热法可了解化学过程，并获得安全和放大的信息。 反应量热仪可确定化学反应如何从实验室安全地转移到生产中，并确定传热、传质或混合相关的问题。
使用光谱学进行原位反应监测使科学家能够看到他们的化学反应在反应时发生了什么，并允许立即改变化学条件以加快工艺开发。
引文
This free Citation List presents an extensive list of peer-reviewed publications related to the use of in-situ ReactIR spectroscopy for the advancemen...
