Impurity Profiling of Chemical Reactions - METTLER TOLEDO

Profilage des impuretés des réactions chimiques

L'échantillonnage automatisé et continu des réactions améliore la productivité et la compréhension des chimistes

Profilage exact des impuretés
Échantillonnage de réactions chimiques
Profil des impuretés des réactions organométalliques sensibles à l'air
Échantillonnage de réactions sensibles à l'air
Échantillonnage de réactions chimiques
Profilage des impuretés avec échantillonnage in situ
Échantillonnage automatisé pour améliorer le profilage des impuretés
Profilage des impuretés avec échantillonnage in situ
Technologie de synthèse et d'échantillonnage
Applications de synthèse organique

Applications

Applications liées au profilage des impuretés des réactions chimiques

Reaction Mechanism Pathway
Fundamental Understanding of Chemical Reactions and Factors Affecting Them

Reaction mechanisms describe the successive steps at the molecular level that take place in a chemical reaction. Reaction mechanisms cannot be proven, but rather postulated based on empirical experimentation and deduction. In situ FTIR spectroscopy provides information to support reaction mechanisms hypotheses.

Contrôler les isocyanates résiduels
Technologie analytique de procédé pour les mesures continues des isocyanates résiduels

Les isocyanates sont les éléments essentiels des polymères hautes performances à base de polyuréthane qui constituent les revêtements, les mousses, les adhésifs, les élastomères et les matériaux d'isolation. Les problèmes liés à une surexposition aux isocyanates résiduels ont entraîné une réduction des seuils de ces composés dans les nouveaux produits. Les méthodes d'analyse traditionnelles pour mesurer les concentrations d'isocyanates résiduels en effectuant des prélèvements et des analyses hors ligne présentent des difficultés. La surveillance in situ avec technologie analytique de procédé résout ces difficultés et garantit aux fabricants et aux formulateurs le respect des critères de qualité, des normes de sécurité du personnel et des réglementations environnementales.

Mesurer les réactions de polymérisation
Comprendre la cinétique pour développer la chimie des polymères de synthèse

Mesurer et comprendre les réactions de polymérisation, les mécanismes, la cinétique, les rapports de réactivité et les énergies d'activation incitent les chercheurs à employer la spectroscopie infrarouge in situ comme technique de routine pour obtenir des données expérimentales complètes et progresser plus rapidement dans leurs recherches.

Profilage des impuretés des réactions chimiques
L'échantillonnage automatisé et continu des réactions améliore la productivité et la compréhension des chimistes

Il est important de connaître la cinétique et le mécanisme de formation des impuretés pour déterminer le point final de la réaction dans le cadre d'études de développement chimiques et de procédé. Ces études nécessitent des échantillons de réactions exacts, reproductibles et représentatifs.

Études de la cinétique des réactions chimiques
Étude de la vitesse des réactions chimiques et mesure de la cinétique en ligne

Les études de la cinétique des réactions chimiques in situ permettent de mieux comprendre le mécanisme et le déroulement des réactions en décrivant la dépendance entre les concentrations des composants de réaction en temps réel. Les données obtenues tout au long d'une réaction permettent de calculer des lois gouvernant le taux de réaction grâce à un nombre réduit d'expériences, en raison de la nature exhaustive des données.L'analyse cinétique de la progression de la réaction (RPKA) utilise des données in situ dans des concentrations synthétiquement pertinentes et capture des données tout au long de l'expérience pour veiller à ce que le comportement de réaction complet puisse être décrit avec exactitude.

Chimie en flux, notions et avantages - suivi des données en temps réel
Améliorer la sécurité, la qualité et le rendement, réduire la durée de cycle

La chimie en flux continu permet de réaliser des étapes exothermiques qui sont impossibles avec les réacteurs standards. De plus, les améliorations apportées à la conception des réacteurs à flux continu multiplient les possibilités de réaction, qui sont limitées dans les réacteurs classiques. Cela permet généralement d'améliorer la qualité des produits et d'optimiser le rendement.  Associée à la technologie analytique de procédé (PAT), la chimie en flux permet d'analyser, d'optimiser et d'extrapoler rapidement une réaction chimique.

Contrôle de procédé pour les réactions exothermiques
Comprendre et contrôler le développement de la réaction de Grignard, extrapoler avec la technologie analytique de procédé

Les réactions chimiques exothermiques présentent des risques inhérents, particulièrement au cours de l'extrapolation. Ces risques incluent les problèmes de sécurité comme une pression excessive, une décharge de contenu, les explosions, une dégradation du rendement de produit ou de sa pureté due à une hausse rapide de la température.  Par exemple, un contrôle inadéquat des réactions de Grignard pose des problèmes de sécurité associés à l'accumulation de l'halogénure organique qui, s'il n'est pas détecté, peut avoir des conséquences graves et entraîner un emballement réactionnel.

Réactions d'hydrogénation
Comprendre et optimiser les effets des paramètres de procédé sur les réactions d'hydrogénation

L'étude des réactions d'hydrogénation implique de prendre des décisions avisées afin d'optimiser le procédé en laboratoire et de garantir sa répétabilité lors de son extrapolation. Des mesures continues de la réaction en temps réel permettent d'améliorer la compréhension fondamentale du procédé. Ces mesures permettent ainsi de prendre des décisions plus rapidement afin de réduire le nombre d'expériences et le délai d'extrapolation du procédé ; d'améliorer la sélectivité/le rendement grâce aux informations quasi instantanées sur la direction de la réaction ; de réduire la durée du cycle et d'améliorer le rendement en déterminant le point final idéal en arrêtant la réaction à un moment précis et en évitant le risque de formation de produits dérivés.

Chimie hautement réactive
Mise à l'échelle et optimisation de procédés chimiques hautement réactifs

La chimie hautement réactive est un terme se rapportant aux réactions chimiques particulièrement difficiles à générer et à gérer en raison des risques potentiels et/ou à la nature énergétique des réactifs, des intermédiaires et des produits de la synthèse. Ces composés chimiques impliquent souvent de fortes réactions exothermiques nécessitant un équipement spécialisé ou des conditions extrêmes de manipulation (comme des températures basses) pour assurer un contrôle adéquat. Assurer la sécurité des opérations, réduire l'exposition humaine et recueillir un maximum d'informations à chaque expérience : tels sont les facteurs clés dans la conception et la mise à l'échelle de procédés efficaces de chimie hautement réactive.

High Pressure Reactions
Understand and Characterize High Pressure Reactions Under Challenging Sampling Conditions

Many processes require reactions to be run under high pressure. Working under pressure is challenging and collecting samples for offline analysis is difficult and time consuming. A change in pressure could affect reaction rate, conversion and mechanism as well as other process parameters plus sensitivity to oxygen, water, and associated safety issues are common problems.

Hydroformylation or Oxo Synthesis/Process
Understand Catalyst Activity

Hydroformylation, or oxo synthesis/process, is important for the production of olefins to aldehydes and aldehydes from alkenes. Hydroformylation reactions are performed at high pressure and can be challenging to sample due to the extreme reaction conditions, as well as the toxic, flammable, and reactive raw materials and reagents.

Réactions catalytiques
Accélérer les réactions chimiques avec un catalyseur

Les catalyseurs sont une méthode alternative permettant d'augmenter la vitesse et l'ampleur d'une réaction. Une parfaite compréhension de la cinétique de réaction est donc essentielle. Vous obtenez ainsi des informations sur la vitesse de réaction, mais aussi sur le mécanisme de cette dernière. Il existe deux types de réaction catalytique : réaction homogène et hétérogène. La réaction est dite hétérogène lorsque le catalyseur et le réactif sont présents dans deux phases différentes. La réaction est dite homogène lorsque le catalyseur et le réactif sont présents dans la même phase.

réactions de synthèse
Fournir des molécules essentielles à la recherche, à l'industrie et au commerce

Les réactions de synthèse, qui constituent l'une des quatre principales catégories de réactions chimiques, comptent des exemples importants en synthèse organique, en chimie catalytique, en chimie inorganique/organométallique et en chimie de polymérisation. Dans le cas le plus simple, une réaction de synthèse se produit lorsque deux molécules se combinent pour en former une troisième, plus complexe. Mais souvent, les réactions de synthèse ne sont pas aussi simples et requièrent une compréhension approfondie de la cinétique et des mécanismes chimiques sous-jacents, ainsi que des conditions de réaction contrôlées avec précision.

Plans d'expérimentation
Une approche statistique de l'optimisation des réactions

Un plan d'expérimentation implique de réaliser des expériences dans des conditions contrôlées et reproductibles en vue d'optimiser les procédés chimiques. Les réacteurs de synthèse chimique sont conçus pour effectuer des analyses dans le cadre du plan d'expérimentation afin de garantir la qualité des données.

Understand the structure of individual molecules and composition of molecular mixtures

Fourier Transform Infrared (FTIR) Spectroscopy For Real-Time Monitoring Of Chemical Reactions

Synthèse organométallique
Comprendre et contrôler les composés organométalliques

La synthèse organométallique, ou chimie organométallique, définit le processus de création de composés organométalliques. Elle figure parmi les principaux domaines de recherche en chimie. Les composés organométalliques sont fréquemment utilisés pour la synthèse de produits chimiques fins et pour les réactions catalysées. Les spectroscopies raman et infrarouge in situ figurent parmi les méthodes d'analyse les plus performantes pour étudier les composés et les synthèses organométalliques.

Ensure Yield, Purity, and Cost Objectives

Oligonucleotide synthesis is the chemical process by which nucleotides are specifically linked to form a desired sequenced product. The repetitive cyclic nature of the synthesis used in producing these biopolymers requires careful control of reaction variables, as well as step-wise reaction tracking and purity assurance to ensure that the desired sequence is attained. PAT methodology supports the development and production of these important biomolecules.

For Key Reactions in Organic Chemistry

Alkylation is the process by when an alkyl group is added to a substrate molecule. There are many different alkylating reagents and types of alkylating reactions, and thus it is a widely used technique in organic chemistry. Alkylation is important for manufacturing in the petroleum and commodity chemicals industries, as well as in medicine, since many chemotherapy drugs are alkylating agents. The breadth of reaction types, conditions, and the economic importance of alkylation necessitates thorough understanding, control, and monitoring of alkylation reactions.

Key Functional Groups for Synthesis of Polymers and Pharmaceuticals

Epoxides are three member ethers having a highly strained ring structure containing two carbons and an oxygen. Because of the strain in this structure, epoxides are quite reactive and represent a valuable functional group for performing a variety of reactions. Due to this, epoxides are useful in polymer, pharmaceutical, and fine chemical syntheses.

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. These catalyzed reactions are widely used methods to efficiently increase molecular complexity in pharmaceutical, polymer, and natural product syntheses. PAT technology is used to investigate cross-coupled reactions with regard to kinetics, mechanisms, thermodynamics, and the effect of reaction variables on performance and safety.

New Business Realities Call for a New Kind of Laboratory

Key Reagents for Synthesizing Complex Molecules

Lithiation and organolithium reactions are key in the development of complex pharmaceutical compounds. Also, organolithium compounds act as initiators in certain polymerization reactions. The exceptional reactivity of organolithium reagents result from the strong polarity of the C-Li bond, making these reactions and family of compounds among the most important in industrial applications. In situ ReactIR technology has proven useful for investigating lithiations and organolithium reactions in both batch and continuous flow applications.

Reaction Mechanism Pathway

Reaction mechanisms describe the successive steps at the molecular level that take place in a chemical reaction. Reaction mechanisms cannot be proven, but rather postulated based on empirical experimentation and deduction. In situ FTIR spectroscopy provides information to support reaction mechanisms hypotheses.

Contrôler les isocyanates résiduels

Les isocyanates sont les éléments essentiels des polymères hautes performances à base de polyuréthane qui constituent les revêtements, les mousses, les adhésifs, les élastomères et les matériaux d'isolation. Les problèmes liés à une surexposition aux isocyanates résiduels ont entraîné une réduction des seuils de ces composés dans les nouveaux produits. Les méthodes d'analyse traditionnelles pour mesurer les concentrations d'isocyanates résiduels en effectuant des prélèvements et des analyses hors ligne présentent des difficultés. La surveillance in situ avec technologie analytique de procédé résout ces difficultés et garantit aux fabricants et aux formulateurs le respect des critères de qualité, des normes de sécurité du personnel et des réglementations environnementales.

Mesurer les réactions de polymérisation

Mesurer et comprendre les réactions de polymérisation, les mécanismes, la cinétique, les rapports de réactivité et les énergies d'activation incitent les chercheurs à employer la spectroscopie infrarouge in situ comme technique de routine pour obtenir des données expérimentales complètes et progresser plus rapidement dans leurs recherches.

Profilage des impuretés des réactions chimiques

Il est important de connaître la cinétique et le mécanisme de formation des impuretés pour déterminer le point final de la réaction dans le cadre d'études de développement chimiques et de procédé. Ces études nécessitent des échantillons de réactions exacts, reproductibles et représentatifs.

Études de la cinétique des réactions chimiques

Les études de la cinétique des réactions chimiques in situ permettent de mieux comprendre le mécanisme et le déroulement des réactions en décrivant la dépendance entre les concentrations des composants de réaction en temps réel. Les données obtenues tout au long d'une réaction permettent de calculer des lois gouvernant le taux de réaction grâce à un nombre réduit d'expériences, en raison de la nature exhaustive des données.L'analyse cinétique de la progression de la réaction (RPKA) utilise des données in situ dans des concentrations synthétiquement pertinentes et capture des données tout au long de l'expérience pour veiller à ce que le comportement de réaction complet puisse être décrit avec exactitude.

Chimie en flux, notions et avantages - suivi des données en temps réel

La chimie en flux continu permet de réaliser des étapes exothermiques qui sont impossibles avec les réacteurs standards. De plus, les améliorations apportées à la conception des réacteurs à flux continu multiplient les possibilités de réaction, qui sont limitées dans les réacteurs classiques. Cela permet généralement d'améliorer la qualité des produits et d'optimiser le rendement.  Associée à la technologie analytique de procédé (PAT), la chimie en flux permet d'analyser, d'optimiser et d'extrapoler rapidement une réaction chimique.

Contrôle de procédé pour les réactions exothermiques

Les réactions chimiques exothermiques présentent des risques inhérents, particulièrement au cours de l'extrapolation. Ces risques incluent les problèmes de sécurité comme une pression excessive, une décharge de contenu, les explosions, une dégradation du rendement de produit ou de sa pureté due à une hausse rapide de la température.  Par exemple, un contrôle inadéquat des réactions de Grignard pose des problèmes de sécurité associés à l'accumulation de l'halogénure organique qui, s'il n'est pas détecté, peut avoir des conséquences graves et entraîner un emballement réactionnel.

Réactions d'hydrogénation

L'étude des réactions d'hydrogénation implique de prendre des décisions avisées afin d'optimiser le procédé en laboratoire et de garantir sa répétabilité lors de son extrapolation. Des mesures continues de la réaction en temps réel permettent d'améliorer la compréhension fondamentale du procédé. Ces mesures permettent ainsi de prendre des décisions plus rapidement afin de réduire le nombre d'expériences et le délai d'extrapolation du procédé ; d'améliorer la sélectivité/le rendement grâce aux informations quasi instantanées sur la direction de la réaction ; de réduire la durée du cycle et d'améliorer le rendement en déterminant le point final idéal en arrêtant la réaction à un moment précis et en évitant le risque de formation de produits dérivés.

Chimie hautement réactive

La chimie hautement réactive est un terme se rapportant aux réactions chimiques particulièrement difficiles à générer et à gérer en raison des risques potentiels et/ou à la nature énergétique des réactifs, des intermédiaires et des produits de la synthèse. Ces composés chimiques impliquent souvent de fortes réactions exothermiques nécessitant un équipement spécialisé ou des conditions extrêmes de manipulation (comme des températures basses) pour assurer un contrôle adéquat. Assurer la sécurité des opérations, réduire l'exposition humaine et recueillir un maximum d'informations à chaque expérience : tels sont les facteurs clés dans la conception et la mise à l'échelle de procédés efficaces de chimie hautement réactive.

High Pressure Reactions

Many processes require reactions to be run under high pressure. Working under pressure is challenging and collecting samples for offline analysis is difficult and time consuming. A change in pressure could affect reaction rate, conversion and mechanism as well as other process parameters plus sensitivity to oxygen, water, and associated safety issues are common problems.

Hydroformylation or Oxo Synthesis/Process

Hydroformylation, or oxo synthesis/process, is important for the production of olefins to aldehydes and aldehydes from alkenes. Hydroformylation reactions are performed at high pressure and can be challenging to sample due to the extreme reaction conditions, as well as the toxic, flammable, and reactive raw materials and reagents.

Réactions catalytiques

Les catalyseurs sont une méthode alternative permettant d'augmenter la vitesse et l'ampleur d'une réaction. Une parfaite compréhension de la cinétique de réaction est donc essentielle. Vous obtenez ainsi des informations sur la vitesse de réaction, mais aussi sur le mécanisme de cette dernière. Il existe deux types de réaction catalytique : réaction homogène et hétérogène. La réaction est dite hétérogène lorsque le catalyseur et le réactif sont présents dans deux phases différentes. La réaction est dite homogène lorsque le catalyseur et le réactif sont présents dans la même phase.

réactions de synthèse

Les réactions de synthèse, qui constituent l'une des quatre principales catégories de réactions chimiques, comptent des exemples importants en synthèse organique, en chimie catalytique, en chimie inorganique/organométallique et en chimie de polymérisation. Dans le cas le plus simple, une réaction de synthèse se produit lorsque deux molécules se combinent pour en former une troisième, plus complexe. Mais souvent, les réactions de synthèse ne sont pas aussi simples et requièrent une compréhension approfondie de la cinétique et des mécanismes chimiques sous-jacents, ainsi que des conditions de réaction contrôlées avec précision.

Plans d'expérimentation

Un plan d'expérimentation implique de réaliser des expériences dans des conditions contrôlées et reproductibles en vue d'optimiser les procédés chimiques. Les réacteurs de synthèse chimique sont conçus pour effectuer des analyses dans le cadre du plan d'expérimentation afin de garantir la qualité des données.

Fourier Transform Infrared (FTIR) Spectroscopy For Real-Time Monitoring Of Chemical Reactions

Synthèse organométallique

La synthèse organométallique, ou chimie organométallique, définit le processus de création de composés organométalliques. Elle figure parmi les principaux domaines de recherche en chimie. Les composés organométalliques sont fréquemment utilisés pour la synthèse de produits chimiques fins et pour les réactions catalysées. Les spectroscopies raman et infrarouge in situ figurent parmi les méthodes d'analyse les plus performantes pour étudier les composés et les synthèses organométalliques.

Oligonucleotide synthesis is the chemical process by which nucleotides are specifically linked to form a desired sequenced product. The repetitive cyclic nature of the synthesis used in producing these biopolymers requires careful control of reaction variables, as well as step-wise reaction tracking and purity assurance to ensure that the desired sequence is attained. PAT methodology supports the development and production of these important biomolecules.

Alkylation is the process by when an alkyl group is added to a substrate molecule. There are many different alkylating reagents and types of alkylating reactions, and thus it is a widely used technique in organic chemistry. Alkylation is important for manufacturing in the petroleum and commodity chemicals industries, as well as in medicine, since many chemotherapy drugs are alkylating agents. The breadth of reaction types, conditions, and the economic importance of alkylation necessitates thorough understanding, control, and monitoring of alkylation reactions.

Epoxides are three member ethers having a highly strained ring structure containing two carbons and an oxygen. Because of the strain in this structure, epoxides are quite reactive and represent a valuable functional group for performing a variety of reactions. Due to this, epoxides are useful in polymer, pharmaceutical, and fine chemical syntheses.

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. These catalyzed reactions are widely used methods to efficiently increase molecular complexity in pharmaceutical, polymer, and natural product syntheses. PAT technology is used to investigate cross-coupled reactions with regard to kinetics, mechanisms, thermodynamics, and the effect of reaction variables on performance and safety.

Lithiation and organolithium reactions are key in the development of complex pharmaceutical compounds. Also, organolithium compounds act as initiators in certain polymerization reactions. The exceptional reactivity of organolithium reagents result from the strong polarity of the C-Li bond, making these reactions and family of compounds among the most important in industrial applications. In situ ReactIR technology has proven useful for investigating lithiations and organolithium reactions in both batch and continuous flow applications.

Publications

Publications sur le profilage des impuretés des réactions chimiques

Notes d'application

Profil des impuretés des réactions organométalliques sensibles à l'air
Les nouvelles techniques de prélèvement automatisé résolvent les défis liés au prélèvement grâce à une méthode de prélèvement en ligne d'échantillons...

Livres blancs

Pfizer évalue le prélèvement automatisé pour améliorer le profilage des impuretés
Les laboratoires de développement de procédés et de produits chimiques de synthèse de Pfizer se servent d'une méthode de ligne automatisée et robuste...

Web-séminaires

Representative Reaction Samples
Dr. David Place reviews recent studies at Pfizer focused on the accurate and precise sampling of chemical reactions that are typically difficult to sa...

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