FTIR光谱可使科研人员实时测量反应趋势与剖面图,提供关于动力学、机理、途径以及反应变量对于性能影响的具体信息。 ReactIR利用ReactIR原位FTIR光谱,可在反应过程中直接跟踪反应物、试剂、中间体、产物与副产物发生的变化。 当科研人员研究、开发与优化化合物、合成途径与化学过程时,ReactIR可提供重要信息。


FTIR光谱与原位ReactIR
确保稳定、灵活、一致的过程开发

简化FTIR光谱
为了了解化学反应,化学家必须明确以下问题:
- 反应开始的时间 反应停止的时间
- 反应动力学与机理是什么?
- 这些瞬时中间体的影响是什么?
- 反应是否达到预期要求? 是否形成任何副产物?为什么?
- 反应温度、加料速率、混合速率发生改变造成的后果?
为了快速获得准确数据以快速分析反应,ReactIR FTIR光谱利用五个方面确保每一名化学家(包括专业与非专业化学家)了解反应情况。

一流的性能
从探头到探测器再到软件,ReactIR经过优化可在中红外“指纹”区域内使用,从而产生确保提供快速和准确分子信息的高灵敏度系统。

一键式分析
专门为随时间变化的反应分析而设计的iC IR软件将峰值拾取算法与功能组智能相结合,大大缩短了分析时间。 用户将化学知识与自动化数据分析工作流程相结合,可确保为每一次实验正确采集和解释。

多种原位探头供FTIR光谱使用
探头经过设计,可在低至高温度、低至高压以及酸性、碱性、苛性、氧化与水条件下使用,可分析几乎任何类型的化学反应。

从实验室到工厂的FTIR光谱解决方案
ReactIR FTIR光谱尺寸小,可在通风橱内使用,通过ATEX认证可在工厂内使用,另外采用取样技术,可对任何反应或过程进行取样,因此可用于证明工厂内发生的情况与您在实验室内观察到的情况完全相同。

广泛的FTIR光谱经验
梅特勒托利多是一家拥有着30多年专门从事反应分析的企业。 这是我们的工作重心与热情所在。 我们利用这一专业技能开发出适合于用途的FTIR光谱。

为什么选择实时原位FTIR光谱取代离线分析?
以往,为了获得反应信息,取样后利用HPLC进行离线分析。 对于移除样品会导致重要信息丢失,或者有毒或有害的化学品而言,这种方法并不直截了当。 另外,化学家必须在场提取样品,然后等待获得结果后才能开始反应分析。
这些问题会造成不同的后果,例如:
- 样品可能不具有代表性
- 中间体的破坏会造成不正确的途径假设
- 对易受空气影响、有毒、易爆或加压系统了解不正确
- 由于反应发生变化,因此错误数据导致开发时间延长
- 有可能错过对产品或过程质量产生影响的重要事件

ReactIR可随时使用!
ReactIR 702L是梅特勒托利多的第一款将实时原位FTIR光谱的强大功能同相当的操作便利性真正融合在一起的系统。 ReactIR适用于每一位化学家和每一次实验。
ReactIR可隔夜运行!
ReactIR 702L采用固态冷却技术,可达到一流的性能,无需使用液态氮。 由于无需进行危险设置和重复性杜瓦瓶灌装,因此科研人员可以在更长时间内轻松监测化学反应。
ReactIR即用即测!
小型可折叠装置可节省通风橱内的宝贵空间,可以灵活地将ReactIR部署在实验室内的不同位置。 “始终启用”的检测器可减少设置时间,并且可使科研人员快速可靠地采集数据。
ReactIR可随时监测您的化学反应!
基于探头与适于流体的取样技术可使科研人员分批或连续研究液相与气相化学反应。 由于采用适合于用途的材料制成,因此可在酸性与腐蚀性环境中广泛的温度与压力条件下直观采集数据。
FTIR光谱应用
ReactIR FTIR光谱适用于分子具有红外活性,溶液或废气中的化学反应,以及浓度高于大约0.1%的广泛化学体系。
FTIR光谱的常见应用领域包括:

FTIR光谱与拉曼光谱比较
比较
尽管FTIR光谱与拉曼光谱 经常可以互换,并且提供互补信息,但是存在着影响哪一种方法更优的实质性差别。 大多数分子对称性会使其同时具有FTIR与拉曼活性。 在包含一个对称中心的分子中,红外光谱带与拉曼光谱带相互排斥(即:键要么具有拉曼活性,要么具有红外活性,但是不会两者兼具)。 一个通用规则是:偶极变化大的官能团在红外方面强,而偶极变化弱,或者对称度高并且偶极不发生净变化的官能团将更容易在拉曼光谱中被发现。
在下列情况下选择FTIR光谱:
- 反应物、试剂、溶剂与反应物种发出荧光的反应
- 偶极变化强的键很重要,例如:C=O、O-H、N=O
- 试剂与反应物浓度低的反应
- 溶剂光谱带在拉曼中强并且可覆盖关键物种信号的反应
- 形成的中间体具有红外活性的反应
在下列情况下选择拉曼光谱:
- 重点研究脂肪族和芳香族环中的碳键
- 在FTIR中难以发现的键(例如:0-0、S-H、C=S、N=N、C=C等)
- 研究溶液中的颗粒很重要(例如:多晶型物)
- 较低频率模式很重要(例如:金属氧化物)
- 研究水介质中的反应
- 只能通过反应窗才更容易且更安全进行观察所在的反应(例如:高压催化反应、聚合)
- 对研究较低频率晶格模式感兴趣
- 研究双相与胶体反应的开始、终点与产物稳定性

HPLC样品之间隐藏着什么?
本白皮书给出了摘自于较近发表的期刊文章中的五个示例,其中阐述了如果利用传统的离线方法实施原位FTIR光谱,将会是高难度、不可能完成甚至是过于耗时的任务。
- 显示反应机理–瞬时检测耦联试剂中的中间体
- 监测难以取样的化学反应-在-70 °C进行的锂化反应
- 跟踪反应进程,确保更高产量与纯度-确定较佳反应终点
- 消除等待时间,提高质量与处理量-分解导致异构化
- 快速确定动力学-一项实验中的一级反应动力学
近期刊物中的FTIR光谱
红外光谱进行的连续测量用于获得反应趋势图,以计算反应速率。 同行评审期刊的一系列出版物非常关注令人兴奋的原位FTIR光谱新型应用。 学术界与工业研究人员经常利用 原位 中FTIR光谱提供详细的信息与丰富的实验数据,以帮助其进行研究。
FTIR光谱专题引文
- Beutner, G., Young, I., Davies, M., Hickey, M., Park, H., Stevens, J., Ye, Q., “TCFH−NMI: Direct Access to N‑Acyl Imidazoliums for Challenging Amide Bond Formations”, Org. Lett. (2018) 20, 4218−4222.
- Sheikh,N., Leonori,D., Barker,G., Firth,J., Campos,K., Meijer, A., O’Brien,P., Coldham,I., “An Experimental and in Situ IR Spectroscopic Study of the Lithiation−Substitution of N-Boc-2-phenylpyrrolidine and -piperidine: Controlling the Formation of Quaternary Stereocenters” J. Am. Chem. Soc.( 2012) 134, 5300−5308.
- Hamilton, P., Sanganee, M., Graham, J., Hartwig, T., Ironmonger, A., Priestley, C., Senior, L., Thompson, D., Webb, M., “Using PAT To Understand, Control, and Rapidly Scale Up the Production of a Hydrogenation Reaction and Isolation of Pharmaceutical Intermediate”, Org. Process Res. Dev. (2015) 19, 236−243.
- Chanda, A., Daly, A., Foley, D., LaPack, M., Mukherjee, S., Orr, J., Reid, G., Thompson, D., Ward, H., “Industry Perspectives on Process Analytical Technology: Tools and Applications in API Development”, Org. Process Res. Dev. (2015) 19, 63−83.
- Rehbein, M., Husmann, S., Lechner, C., Kunick, C., Scholl, S., “Fast and calibration free determination of first order reaction kinetics in API synthesis using in-situ ATR-FTIR”, European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 126 (2018) 95–100.
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ReactIR FTIR光谱常见问题
FTIR光谱常见问题
什么是FTIR光谱
FTIR光谱(FTIR)是一种在工业与学术实验室内广泛使用,用于了解单个分子的结构以及分子混合物构成的分析方法。 FTIR光谱利用调制的中红外能量检测样品。 使用与分子中存在的官能团的振动键能量相关的特定频率吸收红外光。 形成光谱带的特征图,即:分子的振动光谱。 这些光谱带的位置与强度提供分子结构的指纹,使FTIR光谱成为适应性强并且有用的方法。 与传统的色散红外方法相比,FTIR光谱是一种巨大进步,原因包括:只需片刻即可采集整个FTIR光谱,并可通过添加光谱提高信噪比。
FTIR光谱的用途是什么?
FTIR光谱在对于制药、化学与高分子行业很重要的分子分析方面具有广泛的用途与应用性。 FTIR光谱广泛用于工业与学术实验室,有助于更好地了解反应动力学、机理与途径以及催化循环。 在QA/QC实验室中,FTIR光谱用于确保原材料、中间化合物以及较终产品符合含量与纯度要求。 在化学品开发过程中,FTIR光谱用于帮助对化学反应放大生产、优化反应产量以及较大限度减少杂质。 在化工生产领域,FTIR光谱可帮助确保过程稳定、受控以及符合较终产品要求与杂质分布。
FTIR光谱的工作原理?
传统的傅里叶变换红外光谱仪由若干关键组件构成:光源(通常为红外辐射体)、干涉仪(例如:带有定镜与动镜的迈克尔逊干涉仪)、样品室与热或光子探测器。 将光源中的宽带红外能量直接送到分束器,由其通过两个不同光路传递能量。 一个光路末端带有一个定镜;另外一个带有动镜。 来自于这两条光路的红外能量返回到分束器并且重新组合,从而产生具有建设性和破坏性的干扰图(即:干涉图)。 这条经过调制的红外光束被传递至样品并被吸收,这与样品的分子结构有关。 生成的干扰图由傅里叶变换处理,将强度-时间信号转化为强度-频率光谱。 按照参考光束确定单光束样品光谱比例,以消除背景作用,从而产生常规的红外吸光/透光光谱
为什么使用FTIR光谱?
在许多情况下,为了解反应,需要为每一个物种构建准确的反应曲线,以浓度-时间形式表示,从而测定反应动力学。 FTIR光谱是提供这种信息的理想方法,因为它可以快速采集详细的反应曲线。
FTIR光谱带给反应分析的优点有哪些?
FTIR光谱可带给反应分析两个优点。 首先,使用中红外的指纹区可对化学物种进行单独跟踪,从而提供关于反应机理的线索。 其次,比尔定律将测定的反应物种吸光率与其浓度之间进行了关联。 这种关系意味着我们可利用离线测量测定离线样品的浓度,然后使用此数据点缩放中红外曲线。 离线样品的浓度测量值与原位样品的测量形状之间存在着关联性。
为什么使用FTIR光谱取代其他方法?
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学开发,包括:
- 可直接浸入反应容器中,进行原位、连续和实时测量
- 无需取样即可在原位环境中测量化学反应
- 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
- 适合于液相化学反应
- 不具有破坏性,可保留化学反应的完整性
- 符合朗伯-比尔定律,可进行定性和定量测量
由FTIR光谱是一种原位技术,因此可获得关于FTIR光谱反应的瞬时信息。 这是更深入了解反应行为的关键优点,尤其当涉及到瞬变物种时。
为什么FTIR光谱生成的数据很重要?
数据如此重要的原因是因为它具有持续性。 FTIR光谱采用自动化采集数据方式,通常每分钟生成一次浓度信息,甚至可以每秒钟采集四次数据。 这意味着仅需几次实验便可提供确定支持反应机理理论的反应驱动力所需信息,无需通过大量的反应了解速率相关性。 这意味着研究可以更高速度进行。 此外,与通过离线方法分析的数据相比,数据通常更加准确,这是因为避免了因准备分析或者将分子暴露于反应容器以外的环境造成的分子变化。
使用FTIR光谱的行业有哪些?
FTIR光谱用于制药、化学与石油化工行业以及学术研究。
在制药行业中FTIR光谱的用途是什么?
- 有机合成
- 格氏反应
- 氢化反应
- 结晶
- 不对称催化
- 卤化
- 酶催化
- 交叉耦合反应
- 金属有机化学
- 液相与异相催化
在化学行业中FTIR光谱的用途是什么?
- 中间体
- 表面活性剂
- 香精和香料
- 涂层/染料
- 农用化学品
- 引发剂
- 散装化学品
- 异氰酸酯化学
- EO/PO
- 高度氧化反应
- 氢甲酰化
- 催化过程
- 光气化
- 酯化
在学术研究中FTIR光谱的用途是什么?
- 金属介导化学
- 催化作用
- C-H活化
- 机理研究
- 反应动力学