Návrhy k hledání
  • antistatic
  • kalibrace
  • konduktometr
  • závaží
  • ph metr
Všechny kategorie
  • Všechny kategorie
  • Produkty
  • Podpora
  • Expertíza
  • Akce a webové semináře
  • Další
Filter
Filter
Kategorie
  • Všechny kategorie
  • Produkty
  • Podpora
  • Expertíza
  • Akce a webové semináře
  • Další
Vymazat filtryZobrazit výsledky
Úvodní stránka podle aplikace Autochemické aplikace Chemie s kontinuálním tokem

Chemie s kontinuálním tokem

Zvýšení bezpečnosti, zkrácení doby cyklu, zvýšení kvality a výtěžnosti

Průtoková chemie, známá také jako kontinuální průtoková chemie nebo kontinuální zpracování, začíná dvěma nebo více proudy různých reaktantů čerpaných při specifických průtokech do jedné komory, trubice nebo mikroreaktoru. Dojde k reakci a proud obsahující výslednou sloučeninu se shromažďuje na výstupu. Roztok může být také směrován přes následné smyčky průtokového reaktoru za vzniku konečného produktu.

Tento přístup vyžaduje pouze malé množství materiálu, což dramaticky zvyšuje bezpečnost procesu. Vzhledem k vlastní konstrukci technologie kontinuálního toku jsou možné reakční podmínky, které jsou při dávkovém zpracování nebezpečné nebo nedosažitelné. Výsledkem je produkt s vyšší kvalitou, menším množstvím nečistot a rychlejšími reakčními cykly.

Průtoková chemie se v chemickém průmyslu používá již desítky let. V poslední době tuto metodiku stále více přijímá farmaceutický a jemný chemický průmysl. Inherentní zlepšení bezpečnosti, zvýšená kvalita produktů, efektivita nákladů a celková flexibilita výroby vedou k rostoucímu používání chemie s kontinuálním průtokem.

Základy průtokové chemie

Zařízení pro průtokovou chemii se obecně skládá z čerpadel, která transportují reaktanty, činidla a rozpouštědla do reakčních smyček, které zavádějí malé objemy činidel. Ty se přivádějí do směšovacího spoje, kde se proudy činidla kombinují a vedou do spirálového reaktoru, aby se zajistila potřebná doba zdržení reakce. Reakční směs pak může být přiváděna do kolonového reaktoru obsahujícího pevná činidla, katalyzátory nebo lapače. Inline regulátor zpětného tlaku řídí tlak v systému a inline analytika se často používá k poskytování informací o reakčním výkonu.

Kromě toho může in-situ FTIR spektroskopie poskytnout zpětnou vazbu v reálném čase pro proaktivní zlepšení reakce. Například data z in-situ FTIR spektroskopie lze použít ke zmírnění účinků nedokonalého toku a řízení rychlosti přidávání činidel, což vede k lepšímu směšovacímu profilu.

Klíčové aplikace průtokové chemie

V posledních letech se rozsah a rozmanitost reakcí prováděných pomocí kontinuální průtokové chemie výrazně rozšířily, zejména ve farmaceutickém průmyslu, čistých chemikáliích, zelené chemii, katalytických reakcích a polymerní chemii . Velká část tohoto růstu zahrnuje chemické látky, které představují výzvy pro rozšíření v tradičních dávkových procesech, zejména těch, které jsou potenciálně nebezpečné. Příklady:

Průtoková chemie zvyšuje bezpečnost tím, že umožňuje bezpečnější manipulaci s reaktanty, které mohou představovat nebezpečí pro lidské zdraví. Další důležitou aplikací je řízení stereochemie, protože průtokové systémy umožňují přesné nastavení reakčních proměnných pro efektivní řízení epimerizace.

Kromě toho je průtoková chemie vhodná pro reakce s omezeným počtem výchozích materiálů, kde je vhodnější provádění reakcí v malém měřítku.

Zlepšení průtokové chemie pomocí procesní analytické technologie

Při integraci s procesní analytickou technologií (PAT) umožňuje průtoková chemie rychlou analýzu, optimalizaci a zavádění chemických reakcí do praxe Nepřetržité monitorování v reálném čase umožňuje výzkumníkům sledovat podmínky v ustáleném stavu, rychle odstraňovat odchylky procesu a identifikovat reaktivní meziprodukty.

S využitím technik, jako je spektroskopie se zeslabenou celkovou odrazivostí (ATR), vykazuje každá funkční skupina v látce jedinečný spektrální otisk, který lze sledovat v průběhu času. To umožňuje nepřetržité měření koncentrací komponent ve vztahu k podmínkám procesu a nabízí cenné informace o čase a parametrech potřebných k dosažení a udržení ustáleného stavu.

Kontinuální průtoková reakce vysoce exotermické reakce

V tomto příkladu byla použita inline technologie FTIR k analýze kontinuálního procesu tvorby oxidu thiomorfolinu reakcí ethanolaminu (EA) a divinylsulfonu (DVS). Inline FTIR hrál rozhodující roli jak při vývoji kontinuálního procesu, tak při monitorování reakce ve větším měřítku.

Testování v malém měřítku odhalilo, že tato reakce je vysoce exotermická a může představovat problémy při škálování. Kromě toho je divinylsulfon toxickým alkylačním činidlem a je třeba se přísně vyvarovat expozice.


Kontinuální průtoková reakce vysoce exotermické reakce
Exotermická reakční toková chemie

Monitorování a zavádění kontinuální průtokové reakce do praxe v reálném čase

Pro vývoj kontinuálního procesu byla provedena reakce ethanolaminu (EA) s divinylsulfonem (DVS) ve 12ml reaktoru. ReactIR s průtokovou celou byl použit ke sledování vymizení DVS (pásmo 1390 cm⁻¹) a výskytu cílové sloučeniny (pásmo 1195 cm⁻¹). Jako rozpouštědlo byla použita voda, která neinterferovala s IR pásmy monitorovanými pro DVS a cílovou sloučeninu.

Jak ukazuje IR spektrální stopa v průběhu času, pásmo 1390 cm⁻¹ odpovídající DVS se objeví při spuštění čerpadla B. Po aktivaci čerpadla A, zavedení EA, pásmo DVS zmizí, zatímco se objeví cílové pásmo sloučeniny a dosáhne ustáleného stavu. Tato kontinuální průtoková reakce byla následně rozšířena až na výrobu v kilogramech, přičemž pro monitorování procesu v reálném čase byla použita průtoková technologie ReactIR.

Strotman, N. A., Tan, Y., Powers, K. W., Soumeillant, M., & Leung, S. W. (2018). Vývoj bezpečného a vysoce výkonného přístupu kontinuální výroby 4-(2-hydroxyethyl)thiomorfolin 1,1-dioxidu. Výzkum a vývoj organických procesů, 22(6), 721–727. https://doi.org/10.1021/acs.oprd.8b00100

Zrychlený vývoj procesů díky průtokové chemii

Průtoková chemie pro exotermické reakce v CRO

NALAS Engineering, smluvní výzkumná organizace (CRO), demonstrovala bezpečnější metodu kontinuálního toku pro silně exotermickou chemickou reakci pomocí experimentů bohatých na data (DRE). Projekt využíval kalorimetrii k vyhodnocení tepelné bilance a využíval in-situ střední infračervenou spektroskopii k monitorování reakčních složek v reálném čase a vývoji kinetických modelů.

Analýza ve středním infračerveném oboru měla být použita k definování konverze frakcí v každé fázi systému vícenásobných fluidních modulů, stejně jako celkové konverze a výtěžku jako funkce doby zdržení. Klíčové proměnné, jako je rychlost dávkování, zatížení katalyzátoru a teplota, byly rychle prověřeny a optimalizovány na základě informací v reálném čase poskytovaných kalorimetrií  tepelného toku a in-situ střední infračervenou spektroskopií.

Tyto nástroje také poskytly pochopení toho, který krok řídí celkovou rychlost procesu, a také vliv, který má míchání a přenos hmoty a katalyzátoru na rychlost reakce.

Zařízení pro průtokovou chemii

Technologie kontinuálního toku pro automatizovanou optimalizaci reakce

ReactIR pro kontinuální průtok

ReactIR 702L

ReactIR 702L™ je ideální pro monitorování kontinuální chemie průtoku v reálném čase. Jeho in-situ FTIR spektroskopie poskytuje nepřetržité sledování klíčových reakčních látek, což umožňuje měření kinetiky, mechanismů a drah, zejména tam, kde jsou offline vzorkování a analýza náročné.

Malý a lehký
Díky optimalizovanému profilu se přístroj snadno vejde do fyzicky omezených prostor, což umožňuje umístění podél reakční sekvence všude tam, kde je potřeba monitorování.

Není potřeba žádný kapalný dusík
Infračervená měření lze provádět nepřetržitě a bez dozoru po delší dobu, což umožňuje zdlouhavé procesy syntézy.

Software iC IR 8
Nastavení a sledování trendů je jednoduché a intuitivní. Data z ReactIR 702L se hladce integrují s řídicími systémy, což umožňuje proaktivní řízení chemie.

kapalinová chromatografie s přímým vstřikováním

Online HPLC analýza

S technologií DirectInject-LC™ lze nyní HPLC použít k pochopení reakcí, procesů a krystalizace téměř v reálném čase. Plně automatizovaný odběr vzorků a vstřikování s rychlou reakcí transformuje HPLC na novou výkonnou procesní analytickou technologii (PAT) pro online monitorování reakcí.

  • Nepřetržitě odebírejte reprezentativní vzorky v dávkách nebo průtoku, což umožňuje analýzu složitých, vícefázových a náročných chemických procesů v reálném čase.

  • Hands-free a reprodukovatelné reakční vzorkování, příprava a okamžité vstřikování do HPLC eliminuje stárnutí vzorku a poskytuje data v reálném čase.

  • Analyzujte data pomocí špičkové softwarové sady iC, která je speciálně navržena pro reakční analýzu a modelování, a umožňuje tak zrychlený vývoj procesů a produktů.

Software pro kontinuální modelování proudění

Dynochem: Návrh a škálování systémů průtokové chemie

Provádění reakcí a procesů v režimu kontinuálního toku může zvýšit kvalitu, bezpečnost a propustnost. Dynochem, software pro simulaci chemických procesů, umožňuje modelování kritických proměnných, jako je délka trubky, objem, teplota a doba zdržení. Umožňuje také posouzení účinnosti míchání v trubkových a statických směšovacích reaktorech.

Pro zvýšení bezpečnosti procesů při energetických reakcích pomáhá společnost Dynochem při navrhování vhodných reaktorů s pístovým tokem na základě údajů o tepelném toku získaných z kalorimetrických měření. Kromě toho usnadňuje snadné modelování stupně přeměny na produkt v řetězcích kontinuálních míchaných tankových reaktorů (CSTR).

Dynochem buduje důvěru organizace při výběru správného typu reaktoru a reakčních podmínek pro proces. Modelování Dynochem je ideální pro rychlou optimalizaci podmínek v průtočných reaktorech napříč produktovými měřítky. 

Poskytováním spolehlivých informací buduje společnost Dynochem důvěru organizace při výběru správného typu reaktoru a reakčních podmínek. Je ideální pro rychlou optimalizaci podmínek v průtočných reaktorech v různých měřítcích produktů.

Co je průtoková chemie?

Průtoková chemie neboli kontinuální proudění je technika, která zahrnuje provádění chemických reakcí v nepřetržitě proudícím proudu, kde čerpadla přenášejí tekutinu do reaktoru a kapaliny se vzájemně dotýkají v místě, kde se trubky spojují. Sloučené složky mohou reagovat při spontánním míchání nebo při zahřívání.

Proč je průtoková chemie důležitá?

Průtoková chemie je dobře zavedená technika pro použití ve velkém měřítku při výrobě velkého množství daného materiálu. 

Mezi výhody provádění reakcí v kontinuálním proudění patří:

  • Lepší kontrola nad parametry reakce
  • Rychlejší reakce
  • Zlepšení kvality a výtěžnosti produktu
  • Vylepšené bezpečnostní profily
  • Intenzifikace procesů
  • Udržitelné chemické procesy

Jaký je rozdíl mezi dávkovým a kontinuálním průtokem?

Průtoková chemie se liší od konvenční dávkové chemie několika způsoby, včetně:

  • Tok činidel: Při kontinuálním toku jsou činidla čerpána pod tlakem a nepřetržitě protékají reaktorem.
  • Řízení reakční doby: Reakční doba je určena dobou, za kterou činidla protečou reaktorem.
  • Zvýšená kontrola nad parametry reakce: To může zvýšit reaktivitu nebo umožnit nové reakce. 

FTIR spektroskopie pro průtokovou chemii

FTIR spektroskopie pro průtokovou chemii

Články v časopisech, které si můžete prohlédnout před vývojem kontinuálního procesu

Průvodce reakční analýzou

Průvodce analýzou reakcí v reálném čase

Průvodce zkoumající výhody a důležitost reakční analýzy v reálném čase – klíčový prvek každé strategie PAT

ReactIR™ Spectroscopy in Peer-Reviewed Publications

ReactIR™ Spectroscopy in Peer-Reviewed Publications

Extensive List of References Published from 2020 to May 2023

Monitorování chemických reakcí in situ

In-situ monitorování chemických reakcí

Nedávné pokroky v organické chemii

Rychlá analýza experimentů pro optimalizaci průběžných reakcí

Rychlá analýza experimentů pro optimalizaci průběžných reakcí

Optimalizace chemických reakcí s využitím monitoringu in-situ

Continuous Flow Process Optimization and Control Using Multiple Orthogonal PAT

Webinar: Continuous Flow Process Optimization and Control Using Multiple Orthogonal PAT

Deploy Autonomous Processes for Continuous Manufacturing

Flow Chemistry as a Powerful Tool to Enable the Scale-up of APIs

Webinar: Flow Chemistry as a Powerful Tool to Enable the Scale-up of APIs

Using Flow Chemistry to Mitigate Hazards Associated with Materials Used in Commercial Manufacturing and Piloting of Challenging Processes in Batch Mode

Continuous Primary Processing Facilitated by PAT

Continuous Primary Processing Facilitated by PAT

From an R&D Concept to Industrial Scale Implementation

paracetamol continuous crystallization case study

Continuous Crystallization of Paracetamol Using NiTech COBC

Scale-up from Batch to Continuous Crystallization with In-Process Monitoring

continuous flow chemistry for api manufacturing

Continuous Flow Chemistry for API Manufacturing

Continuous Flow Chemistry Using PAT

Development of Continuous Flow Chemistry Using Online PAT Analysis

Pioneering Chemistry Information Technology

Accelerated Process Development

Accelerated Process Development

Using an Advanced Flow Reactor

Development of Continuous Processes

Using Data-Rich Experimentation to Enable the Development of Continuous Processes

Oxidative Nitration reaction with a fast and highly exothermic oxidation step using reaction calorimetry and process analytical technology

beta lactam antibiotics powerpoint

Continuous Manufacturing of Beta-Lactam Antibiotics

With Combined Enzymatic Reaction and Crystallization

Flow chemie v recenzovaných publikacích

  1. Qin, Y., Ayesa, U., Lévesque, F. & Ji, Y. (2025). Nová aplikace kapalinové chromatografie s přímým vstřikováním (DILCTM) jako analytická technologie procesu v reálném čase pro průtokové reakce. ChemRxiv. https://doi.org/10.26434/chemrxiv-2025-c3680
  2. Kelly, S.M., Lebl, R., Malig, T.C., Bass, TM, Kummli, D., Kaldre, D., Orcel, U., Tröndlin, L., Linder, D., Sedelmeier, J., Bachmann, S., Han, C., Zhang, H. a Gosselin, F. (2024). Syntéza vysoce funkcionalizovaného chinazolinového organozincu směrem k inhibitoru KRAS G12C Divarasibu (GDC-6036), umožněná kontinuální průtokovou chemií. Výzkum a vývoj organických procesů, 28(5), 1546–1555. https://doi.org/10.1021/acs.oprd.3c00164
  3. Murbach-Oliveira, G., Akturk, I., Nagy, Z. K., & Thompson, D. H. (2024). Vývoj procesů a kinetická analýza v zelené syntéze lomustinu. Výzkum a vývoj organických procesů. https://doi.org/10.1021/acs.oprd.3c00463
  4. Wang, H., Cui, Y., Shi, J., Tao, X., & Zhu, G. (2023). Porézní uhlíkem podporovaná Lewisova acidobazická místa jako katalyzátory bez kovů pro karbonylaci glycerolu močovinou. Aplikovaná katalýza. B, Životní prostředí, 330, 122457. https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2023.122457
  5. Wang, Z., Gérardy, R., Gauron, G., Damblon, C., & Monbaliu, J. M. (2019). Organokatalytická příprava cyklických organických uhličitanů bez rozpouštědel za škálovatelných podmínek kontinuálního toku. Reakční chemie a inženýrství, 4(1), 17–26. https://doi.org/10.1039/c8re00209f
  6. Harper, K. C., Moschetta, E. G., Bordawekar, S., & Wittenberger, S. J. (2019). Laserem řízená platforma průtokové chemie pro škálování fotochemických reakcí ve viditelném světle. Ústřední věda ACS, 5(1), 109–115. https://doi.org/10.1021/acscentsci.8b00728
  7. Wang, Z., Gérardy, R., Gauron, G., Damblon, C., & Monbaliu, J. M. (2019). Organokatalytická příprava cyklických organických uhličitanů bez rozpouštědel za škálovatelných podmínek kontinuálního toku. Reakční chemie a inženýrství, 4(1), 17–26. https://doi.org/10.1039/c8re00209f
  8. Dunn, A. L., Leitch, D. C., Journet, M., Martin, M. T., Tabet, E. A., Curtis, N. R., Williams, G. D., Goss, C. A., Shaw, T., O'Hare, B., Wade, C. E., Toczko, M. A., & Liu, P. (2018). Selektivní jodace s kontinuálním tokem řízená přímým spektroskopickým pozorováním ekvilibrujících aryllithných regioizomerů. Organokovové, 38(1), 129–137. https://doi.org/10.1021/acs.organomet.8b00538
  9. Gérardy, R., Emmanuel, N., Toupy, T., Kassin, V., Tshibalonza, N. N., Schmitz, M., & Monbaliu, J. M. (2018). Organická chemie s kontinuálním tokem: Úspěchy a úskalí na rozhraní se současnými společenskými výzvami. Evropský žurnál organické chemie, 2018 (20–21), 2301–2351. https://doi.org/10.1002/ejoc.201800149
  10. Strotman, N. A., Tan, Y. S., Powers, K. W., Soumeillant, M., & Leung, S. (2018). Vývoj bezpečného a vysoce výkonného přístupu kontinuální výroby 4-(2-hydroxyethyl)thiomorfolin 1,1-dioxidu. Výzkum a vývoj organických procesů, 22(6), 721–727. https://doi.org/10.1021/acs.oprd.8b00100
  11. Fitzpatrick, D. E., & Ley, S. V. (2018). Inženýrská chemie pro budoucnost chemické syntézy. Čtyřstěn, 74(25), 3087–3100. https://doi.org/10.1016/j.tet.2017.08.050
  12. Galaverna, R., Breitkreitz, M. C., & Pastre, J. C. (2018). Přeměna d-fruktózy na 5-(hydroxymethyl)furfural: Hodnocení dávkových a kontinuálních podmínek toku návrhem experimentů a in-line monitorováním FTIR. ACS Udržitelná chemie a inženýrství, 6(3), 4220–4230. https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.7b04643
  13. Yang, H., Martin, B., & Schenkel, B. (2018). Výroba a spotřeba diazomethanu na vyžádání ve vícestupňových systémech s kontinuálním průtokem. Výzkum a vývoj organických procesů, 22(4), 446–456. https://doi.org/10.1021/acs.oprd.7b00302
  14. Li, B., Guinness, S. M., Hoagland, S., Fichtner, M., Kim, H., Li, S., Maguire, R. J., McWilliams, J. C., Mustakis, J., Raggon, J. W., Campos, D., Voss, C. R., Sohodski, E., Feyock, B., Murnen, H. K., Gonzalez, M., Johnson, M. R., Lu, J., Feng, X., . . . Wu, B. (2018). Kontinuální výroba bezvodého terc-butyl hydroperoxidu v nonanu pomocí membránové pervaporace a jeho aplikace při průtokové oxidaci Γ-butyrolaktamu. Výzkum a vývoj organických procesů, 22(6), 707–720. https://doi.org/10.1021/acs.oprd.8b00083
  15. Pedersen, M., Skovby, T., Mealy, M. J., Dam‐Johansen, K., & Kiil, S. (2018). Přepracování dávkové syntézy aktivní farmaceutické přísady (API) na bázi Grignarda na průtokový proces pro přípravu Melitracen HCL. Výzkum a vývoj organických procesů, 22(2), 228–235. https://doi.org/10.1021/acs.oprd.7b00368
  16. Hunter, S. M., Susanne, F., Whitten, R., Hartwig, T., & Schilling, M. B. (2018). Metodika návrhu procesů pro organokovovou chemii v systémech s kontinuálním tokem. Čtyřstěn, 74(25), 3176–3182. https://doi.org/10.1016/j.tet.2018.04.020
  17. O'Brien, AG, Ricci, E. M., & Journet, M. (2018). Dehydratace nerozpustného vedlejšího produktu močoviny umožňuje kondenzaci DCC a kyseliny jablečné v toku. Výzkum a vývoj organických procesů, 22(3), 399–402. https://doi.org/10.1021/acs.oprd.7b00375
  18. Fitzpatrick, D. E., Maujean, T., Evans, A. C., & Ley, S. V. (2018). Celosvětová automatizovaná optimalizace a kontinuální syntéza farmaceutických látek fungujících prostřednictvím cloudového serveru. Angewandte Chemie, 57(46), 15128–15132. https://doi.org/10.1002/anie.201809080
  19. Hock, K. J., & Koenigs, R. M. (2018). Generování diazosloučenin v kontinuálním toku. Chemie, 24(42), 10571–10583. https://doi.org/10.1002/chem.201800136
  20. Born, S. C., Edwards, C. E. R., Martin, B., & Jensen, K. F. (2018). Kontinuální generování a separace difenylfosforylazidu na vyžádání. Čtyřstěn, 74(25), 3137–3142. https://doi.org/10.1016/j.tet.2018.01.026
  21. Tshibalonza, N. N., Gérardy, R., Alsafra, Z., Eppe, G., & Monbaliu, J. M. (2018). Všestranná biologická strategie kontinuálního toku pro výrobu 3-buten-1,2-diolu a vinylethylenkarbonátu z erythritolu. Zelená chemie, 20(22), 5147–5157. https://doi.org/10.1039/c8gc02468e
  22. Thaisrivongs, D. A., Naber, J. R., Rogus, N. J., & Spencer, G. (2018). Vývoj organokovové průtokové chemické reakce v měřítku pilotního závodu pro výrobu Verubecestatu. Výzkum a vývoj organických procesů, 22(3), 403–408. https://doi.org/10.1021/acs.oprd.7b00385
  23. Tshibalonza, N. N., & Monbaliu, J. M. (2017). Přehodnocení deoxydehydratace glycerolu směrem k allylalkoholu za podmínek kontinuálního toku. Zelená chemie, 19(13), 3006–3013. https://doi.org/10.1039/c7gc00657h
  24. Li, H., Sheeran, J. W., Clausen, A., Fang, Y., Bio, M. M., & Bader, S. J. (2017). Průtoková asymetrická propargylace: vývoj kontinuálních procesů pro přípravu chirálního Β‐aminoalkoholu. Angewandte Chemie, 56(32), 9425–9429. https://doi.org/10.1002/anie.201704882
  25. Plutschack, M. B., Pieber, B., Gilmore, K., & Seeberger, P. H. (2017). Stopařův průvodce tokovou chemií. Chemické recenze, 117(18), 11796–11893. https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.7b00183
Chci...
Need assistance?
Our team is here to achieve your goals. Speak with our experts.