实时反应分析指南

工艺分析技术（PAT）方法在学术与工业合成化学所有领域中的应用越来越重要。实时反应分析是整个PAT策略中的一个重要元素，其中包括高级分析、建模与数字化。PAT策略的总体目标是获取数据并将其转换为可操作的信息，以加快对反应与工艺的了解，从而最大限度的提高化学合成的产率、质量和可持续性。

根据具体的化学反应，可选择FTIR、拉曼法、紫外可见分光光度法、NIR、NMR与MS等光谱方法进行实时分析。UPLC等先进的色谱方法也可用于在线反应分析。这些技术提供了大量的数据流，用以高级分析和建模工具分析。通常会组合使用多种实时分析方法，以提供全面的反应或工艺表征数据。

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在合成化学领域中，许多的趋势与主题都在逐渐发展，PAT与反应分析在其中也起到了非常重要的作用。

质量源于设计（QbD）策略。作为制药与化学品生产中的一个主流趋势，QbD需要开发出实时反应分析技术。
数据丰富的实验（DRE）。 DRE通过利用PAT与先进的动态建模，得到更多的信息，以实现用最少的实验，最快的实现工艺放大和控制，从而确保工艺的效率与可持续性。
持续处理。连续流方法在制药化学领域快速兴起，反应分析技术可以为这种方法提供有效支持，以实现不间断的，持续的测量。
通过催化实现可持续化学。在设计高效、可持续的合成与工艺时，有机催化、有机金属催化与生物催化发展最为活跃。在催化化学中，PAT反应分析对于了解反应动力学、机理、催化循环以及反应参数影响具有非常大的价值。
颗粒工程。事实证明，实时分析对于了解结晶工艺的复杂性非常重要，可提供有关颗粒尺寸、粒度分布与形貌的数据。PAT可跟踪工艺参数的影响，例如：温度、混合效率、添加速率、溶质浓度与晶种方案等，以确保可靠结晶的开发与放大生产。
生物工艺。实时的成分反应分析可以测量营养物质、代谢物、生物质、产物和副产物的浓度，建立这些参数与时间的关系，从而实现工艺优化与主动控制。
可持续工艺。这些工艺可优化产率、纯度与原子效率，同时可减少危险材料的使用以及对于能源的需求。要做到这一点，需要PAT提供全面的反应理解和工艺知识。
聚合物合成。原位分析法可跟踪单体到聚合物形成的转化，以确定反应动力学以及控制变量对关键聚合物属性的影响。实时分析用于持续监测聚合物熔体、挤出物与薄膜，以确保产品质量。