Organische Synthese

Forscher in der synthetisch-organischen Chemie stehen zunehmend unter dem Druck, so schnell wie möglich innovative Synthesewege und robuste chemische Prozesse entdecken und entwickeln zu müssen.  Mithilfe von Inline-PATs (Process Analytical Technologies) kann der Forscher entscheidende Anhaltspunkte für das Verständnis der Kinetiken, Wege und Mechanismen chemischer Reaktionen ermitteln. Gestützt auf dieses tiefere Verständnis der Reaktionen können die Wissenschaftler Prozesse bereits in kurzer Zeit optimieren und skalieren und dabei sogar eine höhere Robustheit und Leistung erzielen.   Hier können Sie die Anwendungsbibliothek mit neuen Publikationen und branchenspezifischen Anwendungen anzeigen. 

Forscher haben mithilfe der In-Situ-Reaktionsüberwachung die Aktivität und Robustheit neuer Katalysatorkomponenten bei der Hydroformylierung/Hydrierung untersucht. Durch die Messung der Kinetik, der Reaktionswege und Reaktionsmechanismen können optimale Bedingungen für die Katalysatorleistung ermittelt werden.

Die in situ FTIR (Fourier-Transformations-IR-Spektroskopie) eignet sich für ein breites Spektrum chemischer Anwendungen und ermöglicht die Echtzeitüberwachung wesentlicher Reaktionsspezies. Mit ReactIR, ausgelegt auf die Überwachung des Reaktionsverlaufs, lassen sich spezifische Informationen über die Initiierung von Reaktionen, die Umwandlung, die Bildung von Zwischenprodukten und die Bestimmung von Endpunkten ermitteln, und zwar auch unter ungünstigen Bedingungen, die eine Offline-Probennahme und Analyse erschweren, beispielsweise bei Reaktionen unter Druck oder extremen Temperaturen. Zu den Anwendungen gehören die Optimierung von Katalysatoren, Hydrierung, Polymerisation und die hochreaktive Chemie.

Oftmals reizen Forscher die Möglichkeiten der statistischen Versuchsplanung (DoE – Design of Experiments) bei der Konzeption ihrer kontrollierten Experimente maximal aus.  Produktzusammensetzung, Stereospezifität, Ausbeute und Verunreinigungen werden durch Veränderung der Reaktionsbedingungen wie Temperatur, Lösemittel, Katalysator, Substrat- oder Reagenzienkonzentration optimiert.  Die effiziente Untersuchung der Einflussfaktoren mit nur einer geringen Anzahl an Experimenten setzt voraus, dass diese Experimente unter sorgsam kontrollierten, präzisen und wiederholbaren Bedingungen durchgeführt werden. Dies findet vorzugsweise in kleinem Massstab mithilfe voll- oder halbautomatischer Prozesse statt und ermöglicht eine schnelle Optimierung der Reaktionsbedingungen.

An Arbeitsstationen für organische Synthese, ausgelegt auf kleine Volumina, können Tag und Nacht Experimente mit kontrollierten Temperaturen, Mischvorgaben, Dosierungen und pH-Werten schnell und effizient durchgeführt werden.  Durch die Kombination automatischer Laborreaktoren mit unbeaufsichtigter, repräsentativer Probennahme bzw. In-Situ-Analyseinstrumenten lässt sich das Prozessverständnis auf eine neue Stufe heben – von der Partikelgrösse bis hin zur Analyse von Reaktionswegen, Kinetiken und Reaktionsverläufen auf molekularer Ebene. Diese Arbeitsstationen für organische Synthese sind anwenderfreundlich, erzeugen in hohem Masse wiederholbare Ergebnisse und können durch Softwaresteuerung und Datenaustausch miteinander gekoppelt werden.

Lesen Sie selbst, wie Forscher mithilfe effektiver Methoden neue Synthesewege entwickeln und kritische Prozessbedingungen optimieren. 4 Fallstudien zeigen, wie führende pharmazeutische Unternehmen die Syntheseleistung im Labor steigern.

Bei der hochreaktiven Chemie wird mit potenziell gefährlichen Reaktanten, Zwischenprodukten und Produkten gearbeitet, wobei es oft zu stark exothermen Reaktionen kommt. Sichere Einsatzbedingungen, die Minimierung der Expositionsgefahr für die Mitarbeiter sowie die maximale Informationsausbeute aus jedem Experiment sind Schlüsselfaktoren für die erfolgreiche Entwicklung und Skalierung hochreaktiver chemischer Prozesse. Dabei kommt der In-Situ-Reaktionsüberwachung eine entscheidende Rolle zu, denn hochreaktive Materialien sind in vielen Fällen instabil, was der Offline-Probennahme Grenzen setzt. Ein Beispiel dafür ist die Synthese von Grignard-Reagenzien.