Sve kategorije
  • Sve kategorije
  • Proizvodi
  • Podrška
  • Stručnost
  • Događaji i webinari
  • Ostalo
Filter
Filter
Kategorije
  • Sve kategorije
  • Proizvodi
  • Podrška
  • Stručnost
  • Događaji i webinari
  • Ostalo
Jasni filtriPrikaži rezultate
Home Prema aplikaciji AutoChem Applications Kemija kontinuiranog protoka

Kemija kontinuiranog protoka

Poboljšajte sigurnost, smanjite vrijeme ciklusa, povećajte kvalitetu i prinos

Kemija protoka, također poznata kao kemija kontinuiranog protoka ili kontinuirana obrada, započinje s dvije ili više struja različitih reaktanata koji se pumpaju određenim brzinama protoka u jednu komoru, cijev ili mikroreaktor. Odvija se reakcija, a struja koja sadrži rezultirajući spoj skuplja se na izlazu. Otopina se također može usmjeriti kroz naknadne petlje protočnog reaktora kako bi se proizveo konačni proizvod.

Ovaj pristup zahtijeva samo male količine materijala, što dramatično povećava sigurnost procesa. Zbog inherentnog dizajna tehnologije kontinuiranog protoka, mogući su uvjeti reakcije koji su nesigurni ili nedostižni u serijskoj obradi. Rezultat je proizvod s većom kvalitetom, manje nečistoća i bržim vremenom ciklusa reakcije.

Kemija protoka koristi se desetljećima u kemijskoj industriji. U novije vrijeme, farmaceutska i fina kemijska industrija sve više usvajaju ovu metodologiju. Inherentna poboljšanja sigurnosti, poboljšana kvaliteta proizvoda, isplativost i ukupna fleksibilnost proizvodnje potiču sve veću upotrebu kemije kontinuiranog protoka.

Osnove kemije protoka

Oprema za protočnu kemiju općenito se sastoji od pumpi koje transportiraju reaktante, reagense i otapala u reakcijske petlje, koje unose male količine reagensa. Oni se dovode u spoj za miješanje gdje se struje reagensa kombiniraju i prolaze u reaktor zavojnice kako bi se osiguralo potrebno vrijeme zadržavanja reakcije. Reakcijska smjesa se zatim može ubaciti u reaktor u koloni koji sadrži čvrste reagense, katalizatore ili čistače. Linijski regulator protutlaka kontrolira tlak u sustavu, a linijska analitika često se koristi za pružanje informacija o performansama reakcije.

Osim toga, in-situ FTIR spektroskopija može pružiti povratne informacije u stvarnom vremenu za proaktivno poboljšanje reakcije. Na primjer, podaci iz in-situ FTIR spektroskopije mogu se koristiti za ublažavanje učinaka nesavršenog protoka i kontrolu brzine dodavanja reagensa, što rezultira boljim profilom miješanja.

Ključne primjene kemije protoka

Posljednjih godina opseg i raznolikost reakcija koje se izvode pomoću kemije kontinuiranog protoka značajno su se proširili, posebno u sektorima farmaceutske industrije, finih kemikalija, zelene kemije, katalitičkih reakcija i kemije polimera. Velik dio ovog rasta uključuje kemije koje predstavljaju izazove za povećanje u tradicionalnim šaržnim procesima, posebno onima koji su potencijalno opasni. Primjeri uključuju:

Kemija protoka povećava sigurnost omogućujući sigurnije rukovanje reaktantima koji mogu predstavljati opasnost za ljudsko zdravlje. Druga važna primjena je kontrola stereokemije, jer sustavi protoka omogućuju precizno podešavanje reakcijskih varijabli za učinkovito upravljanje epimerizacijom.

Osim toga, kemija protoka vrlo je prikladna za reakcije s ograničenim početnim materijalima, gdje je poželjno provođenje reakcija malih razmjera.

Poboljšanje kemije protoka s procesnom analitičkom tehnologijom

Kada se integrira s procesnom analitičkom tehnologijom (PAT), kemija protoka omogućuje brzu analizu, optimizaciju i povećanje kemijskih reakcija. Kontinuirano praćenje u stvarnom vremenu omogućuje istraživačima praćenje uvjeta stabilnog stanja, brzo rješavanje problema s odstupanjima procesa i prepoznavanje reaktivnih intermedijera.

Koristeći tehnike kao što je spektroskopija oslabljene ukupne refleksije (ATR), svaka funkcionalna skupina unutar tvari pokazuje jedinstveni spektralni otisak prsta koji se može pratiti tijekom vremena. To omogućuje kontinuirano mjerenje koncentracija komponenata u odnosu na procesne uvjete, nudeći vrijedan uvid u vrijeme i parametre potrebne za postizanje i održavanje stabilnog stanja.

Reakcija kontinuiranog protoka visoko egzotermne reakcije

U ovom primjeru korištena je inline FTIR tehnologija za analizu kontinuiranog procesa stvaranja tiomorfilin dioksida reakcijom etanolamina (EA) i divinilsulfona (DVS). Inline FTIR odigrao je ključnu ulogu i tijekom razvoja kontinuiranog procesa i u praćenju reakcije u većim razmjerima.

Testiranje malih serija pokazalo je da je ova reakcija vrlo egzotermna i može predstavljati izazov kada se poveća. Nadalje, divinilsulfon je otrovno alkilirajuće sredstvo i izlaganje treba strogo izbjegavati.


Reakcija kontinuiranog protoka visoko egzotermne reakcije
Kemija protoka egzotermne reakcije

Praćenje u stvarnom vremenu i povećanje reakcije kontinuiranog protoka

Da bi se razvio kontinuirani proces, provedena je reakcija etanolamina (EA) s divinilsulfonom (DVS) u reaktoru od 12 ml. ReactIR s protočnom ćelijom korišten je za praćenje nestanka DVS-a (pojas od 1390 cm⁻¹) i pojave ciljnog spoja (pojas od 1195 cm⁻¹). Kao otapalo korištena je voda koja nije ometala IR pojaseve koji se nadziru za DVS i ciljni spoj.

Kao što pokazuje IR spektralni trag tijekom vremena, pojas od 1390 cm⁻¹ koji odgovara DVS-u pojavljuje se kada se pokrene pumpa B. Nakon aktiviranja pumpe A, uvođenja EA, DVS pojas nestaje dok se pojavljuje ciljna složena traka i dostiže stabilno stanje. Ova reakcija kontinuiranog protoka naknadno je povećana do proizvodnje u razmjeru od kilograma, s ReactIR tehnologijom protoka koja se koristi za praćenje procesa u stvarnom vremenu.

Strotman, NA, Tan, Y., Powers, K. W., Soumeillant, M., & Leung, S. W. (2018). Razvoj sigurnog i visokopropusnog kontinuiranog proizvodnog pristupa 4-(2-hidroksietil)tiomorfolinu 1,1-dioksidu. Istraživanje i razvoj organskih procesa, 22(6), 721–727. https://doi.org/10.1021/acs.oprd.8b00100

Ubrzani razvoj procesa s kemijom protoka

Kemija protoka za egzotermne reakcije u CRO

NALAS Engineering, ugovorna istraživačka organizacija (CRO), demonstrirala je sigurniju metodu kontinuiranog protoka za snažno egzotermnu kemijsku reakciju koristeći eksperimentiranje bogato podacima (DRE). Projekt je koristio kalorimetriju za procjenu toplinske ravnoteže i koristio in-situ srednju infracrvenu spektroskopiju za praćenje reakcijskih komponenti u stvarnom vremenu i razvoj kinetičke modele.

Analiza srednjeg infracrvenog zračenja trebala se koristiti za definiranje konverzije frakcije u svakoj fazi sustava višestrukih fluidnih modula, kao i ukupne pretvorbe i prinosa u funkciji vremena zadržavanja. Ključne varijable kao što su brzina doziranja, opterećenje katalizatora i temperatura brzo su pregledane i optimizirane na temelju informacija u stvarnom vremenu dobivenih kalorimetrijom toplinskog toka i in-situ srednjocrvenom infracrvenom spektroskopijom.  

Ovi alati također su omogućili razumijevanje koji korak kontrolira ukupnu brzinu procesa, kao i učinak koji miješanje i prijenos mase i katalizator imaju na brzinu reakcije.

Oprema za kemiju protoka

Tehnologija kontinuiranog protoka za automatiziranu optimizaciju reakcije

ReactIR za kontinuirani protok

ReactIR 702L

ReactIR 702L™ idealan je za praćenje kemije kontinuiranog protoka u stvarnom vremenu. Njegova in-situ FTIR spektroskopija omogućuje kontinuirano praćenje ključnih reakcijskih vrsta, omogućujući mjerenje kinetike, mehanizama i putova, posebno tamo gdje su izvanmrežno uzorkovanje i analiza izazovni.

Mali i lagani
S pojednostavljenim profilom, instrument se lako uklapa u fizički ograničene prostore, omogućujući postavljanje duž redoslijeda reakcije gdje god je potrebno praćenje.

Nije potreban tekući dušik
Infracrvena mjerenja mogu se provoditi kontinuirano i bez nadzora tijekom duljeg razdoblja, prilagođavajući se dugotrajnim procesima sinteze.

Softver iC IR 8
Postavljanje i praćenje trendova su jednostavni i intuitivni. Podaci iz ReactIR 702L besprijekorno se integriraju s upravljačkim sustavima, omogućujući proaktivno upravljanje kemijom.

Tekućinska kromatografija s izravnim ubrizgavanjem

Online HPLC analiza

 Uz DirectInject-LC,™ HPLC se sada može koristiti za razumijevanje reakcija, procesa i kristalizacije u gotovo stvarnom vremenu. Potpuno automatizirano uzorkovanje i ubrizgavanje brze reakcije pretvara HPLC u moćnu novu tehnologiju procesne analitike (PAT) za online praćenje reakcije.

  • Kontinuirano prikupljajte reprezentativne uzorke u seriji ili protoku, omogućujući analizu složene, višefazne i izazovne kemije u stvarnom vremenu.

  • Uzorkovanje, priprema i trenutačno ubrizgavanje na HPLC bez upotrebe ruku i ponovljivost reakcija eliminira starenje uzorka i pruža podatke u stvarnom vremenu.

  • Analizirajte podatke s vodećim svjetskim iC softverskim paketom, posebno dizajniranim za analizu i modeliranje reakcija, kako biste omogućili ubrzani razvoj procesa i proizvoda.

Softver za kontinuirano modeliranje protoka

Dynochem: Dizajn i povećanje sustava kemije protoka

Izvođenje reakcija i procesa u načinu kontinuiranog protoka može poboljšati kvalitetu, sigurnost i propusnost. Dynochem, softver za simulaciju kemijskih procesa, omogućuje modeliranje kritičnih varijabli kao što su duljina cijevi, volumen, temperatura i vrijeme zadržavanja. Također omogućuje procjenu učinkovitosti miješanja u cjevastim i statičkim reaktorima za miješanje.

Za poboljšanu sigurnost procesa u energetskim reakcijama, Dynochem pomaže u dizajniranju odgovarajućih reaktora s čepnim protokom na temelju podataka o protoku topline dobivenih kalorimetrijskim mjerenjima. Osim toga, olakšava jednostavno modeliranje stupnja pretvorbe u proizvod u lancima reaktora s kontinuiranim miješanjem (CSTR).

Dynochem gradi organizacijsko povjerenje u odabir prave vrste reaktora i reakcijskih uvjeta za proces. Dynochem modeliranje idealno je za brzu optimizaciju uvjeta u protočnim reaktorima na svim razinama proizvoda. 

Pružajući pouzdane uvide, Dynochem gradi organizacijsko povjerenje u odabir pravog tipa reaktora i reakcijskih uvjeta. Idealan je za brzu optimizaciju uvjeta u protočnim reaktorima u različitim razinama proizvoda.

Što je kemija protoka?

Kemija protoka ili kontinuirani protok je tehnika koja uključuje izvođenje kemijskih reakcija u kontinuiranom toku gdje pumpe premještaju tekućinu u reaktor, a tekućine se međusobno dodiruju gdje se cijevi spajaju. Kombinirane komponente mogu reagirati spontanim miješanjem ili zagrijavanjem.

Zašto je kemija protoka važna?

Kemija protoka dobro je uspostavljena tehnika za upotrebu u velikim razmjerima pri proizvodnji velikih količina određenog materijala. 

Neke prednosti izvođenja reakcija u kontinuiranom protoku uključuju:

  • Bolja kontrola nad parametrima reakcije
  • Brže reakcije
  • Poboljšana kvaliteta proizvoda i prinos
  • Poboljšani sigurnosni profili
  • Intenziviranje procesa
  • Održivi kemijski procesi

Koja je razlika između šaržnog i kontinuiranog protoka?

Kemija protoka razlikuje se od konvencionalne šaržne kemije na nekoliko načina, uključujući:

  • Protok reagensa: U kontinuiranom protoku, reagensi se pumpaju pod pritiskom i kontinuirano teku kroz reaktor.
  • Kontrola vremena reakcije: Vrijeme reakcije određeno je vremenom potrebnim reagensima da prođu kroz reaktor.
  • Povećana kontrola nad parametrima reakcije: To može pojačati reaktivnost ili omogućiti nove reakcije. 

FTIR spektroskopija za kemiju protoka

FTIR spektroskopija za kemiju protoka

Članci u časopisima koje treba pregledati prije nego što razvijete svoj kontinuirani proces

Vodič za analizu reakcije

Vodič za analizu reakcije u stvarnom vremenu

Vodič koji razmatra prednosti i važnost analize reakcije u stvarnom vremenu – ključni element u bilo kojoj PAT strategiji

ReactIR™ Spectroscopy in Peer-Reviewed Publications

ReactIR™ Spectroscopy in Peer-Reviewed Publications

Extensive List of References Published from 2020 to May 2023

in situ praćenje kemijskih reakcija

In-situ praćenje kemijskih reakcija

Nedavni napredak u organskoj kemiji

Rapid Analysis of Continuous Reaction Optimization Experiments

Rapid Analysis of Continuous Reaction Optimization Experiments

Optimize Chemical Reactions With In Situ Monitoring

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

Kemija protoka u recenziranim publikacijama

  1. Qin, Y., Ayesa, U., Lévesque, F. & Ji, Y. (2025). Nova primjena tekućinske kromatografije s izravnim ubrizgavanjem (DILCTM) kao procesne analitičke tehnologije u stvarnom vremenu za reakcije protoka. ChemRxiv. https://doi.org/10.26434/chemrxiv-2025-c3680
  2. Kelly, SM, Lebl, R., Malig, TC, Bass, TM, Kummli, D., Kaldre, D., Orcel, U., Tröndlin, L., Linder, D., Sedelmeier, J., Bachmann, S., Han, C., Zhang, H. i Gosselin, F. (2024). Sinteza visoko funkcionaliziranog organozinca kinazolina prema KRAS G12C inhibitoru Divarasibu (GDC-6036), omogućena kontinuiranom kemijom protoka. Istraživanje i razvoj organskih procesa, 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). Razvoj procesa i kinetička analiza u zelenoj sintezi lomustina. Istraživanje i razvoj organskih procesa. https://doi.org/10.1021/acs.oprd.3c00463
  4. Wang, H., Cui, Y., Shi, J., Tao, X., & Zhu, G. (2023). Porozni ugljik podržavao je Lewisova kiselinsko-bazna mjesta kao katalizatore bez metala za karbonilaciju glicerola ureom. Primijenjena kataliza. B, Okoliš, 330, 122457. https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2023.122457
  5. Wang, Z., Gérardy, R., Gauron, G., Damblon, C., & Monbaliu, J. M. (2019). Organokatalitska priprema cikličkih organskih karbonata bez otapala u skalabilnim uvjetima kontinuiranog protoka. Reakcijska kemija i inženjerstvo, 4(1), 17–26. https://doi.org/10.1039/c8re00209f
  6. Harper, K. C., Moschetta, EG, Bordawekar, S., i Wittenberger, S. J. (2019). Laserski vođena platforma za kemiju protoka za skaliranje fotokemijskih reakcija s vidljivom svjetlošću. ACS Središnja znanost, 5(1), 109–115. https://doi.org/10.1021/acscentsci.8b00728
  7. Wang, Z., Gérardy, R., Gauron, G., Damblon, C., & Monbaliu, J. M. (2019). Organokatalitska priprema cikličkih organskih karbonata bez otapala u skalabilnim uvjetima kontinuiranog protoka. Reakcijska kemija i inženjerstvo, 4(1), 17–26. https://doi.org/10.1039/c8re00209f
  8. Dunn, AL, Leitch, DC, Journet, M., Martin, MT, Tabet, EA, Curtis, NR, Williams, GD, Goss, CA, Shaw, T., O'Hare, B., Wade, CE, Toczko, MA, i Liu, P. (2018). Selektivna jodiranje kontinuiranog toka vođeno direktnim spektroskopskim promatranjem ravnotežnih aril litijevih regioizomera. Organometalci, 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). Organska kemija kontinuiranog protoka: uspjesi i zamke na sučelju s trenutnim društvenim izazovima. Europski časopis za organsku kemiju, 2018(20–21), 2301–2351. https://doi.org/10.1002/ejoc.201800149
  10. Strotman, NA, Tan, YS, Powers, KW, Soumeillant, M., i Leung, S. (2018). Razvoj sigurnog i visokopropusnog kontinuiranog proizvodnog pristupa 4-(2-hidroksietil)tiomorfolinu 1,1-dioksidu. Istraživanje i razvoj organskih procesa, 22(6), 721–727. https://doi.org/10.1021/acs.oprd.8b00100
  11. Fitzpatrick, DE i Ley, SV (2018). Inženjerska kemija za budućnost kemijske sinteze. Tetraedar, 74(25), 3087–3100. https://doi.org/10.1016/j.tet.2017.08.050
  12. Galaverna, R., Breitkreitz, MC i Pastre, JC (2018). Pretvorba d-fruktoze u 5-(hidroksimetil)furfural: procjena šaržnih i kontinuiranih uvjeta protoka dizajnom eksperimenata i linijskim FTIR praćenjem. ACS Održiva kemija i inženjerstvo, 6(3), 4220–4230. https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.7b04643
  13. Yang, H., Martin, B., i Schenkel, B. (2018). Proizvodnja i potrošnja diazometana na zahtjev u višestupanjskim sustavima kontinuiranog protoka. Istraživanje i razvoj organskih procesa, 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). Kontinuirana proizvodnja bezvodnog terc-butil-hidroperoksida u nonanu pomoću membranskog isparavanja i njegova primjena u oksidaciji protoka Γ-butilolaktama. Istraživanje i razvoj organskih procesa, 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). Redizajn sinteze šarže aktivnog farmaceutskog sastojka (API) na bazi Grignarda u proces protoka za pripremu Melitracen HCL. Istraživanje i razvoj organskih procesa, 22(2), 228–235. https://doi.org/10.1021/acs.oprd.7b00368
  16. Hunter, SM, Susanne, F., Whitten, R., Hartwig, T., i Schilling, M. B. (2018). Metodologija dizajna procesa za organometalnu kemiju u sustavima kontinuiranog protoka. Tetraedar, 74(25), 3176–3182. https://doi.org/10.1016/j.tet.2018.04.020
  17. O'Brien, AG, Ricci, EM i Journet, M. (2018). Dehidracija netopljivog nusproizvoda uree omogućuje kondenzaciju DCC-a i malonske kiseline u protoku. Istraživanje i razvoj organskih procesa, 22(3), 399–402. https://doi.org/10.1021/acs.oprd.7b00375
  18. Fitzpatrick, DE, Maujean, T., Evans, AC i Ley, SV (2018). Automatizirana optimizacija diljem svijeta i sinteza kontinuiranog protoka farmaceutskih sredstava koja rade putem poslužitelja temeljenog na oblaku. Angewandte Chemie, 57(46), 15128–15132. https://doi.org/10.1002/anie.201809080
  19. Hock, KJ i Koenigs, RM (2018). Stvaranje diazo spojeva u kontinuiranom toku. Kemija, 24(42), 10571–10583. https://doi.org/10.1002/chem.201800136
  20. Rođen, SC, Edwards, CER, Martin, B., i Jensen, KF (2018). Kontinuirano generiranje i odvajanje difenilfosforil azida na zahtjev. Tetraedar, 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). Svestrana strategija kontinuiranog protoka na biološkoj osnovi za proizvodnju 3-buten-1,2-diola i vinil etilen karbonata iz eritritola. Zelena kemija, 20(22), 5147–5157. https://doi.org/10.1039/c8gc02468e
  22. Thaisrivongs, DA, Naber, JR, Rogus, N. J. i Spencer, G. (2018). Razvoj organometalne kemijske reakcije protoka na skali Pilot-Plant za proizvodnju Verubecestata. Istraživanje i razvoj organskih procesa, 22(3), 403–408. https://doi.org/10.1021/acs.oprd.7b00385
  23. Tshibalonza, N. N. i Monbaliu, J. M. (2017). Preispitivanje deoksiddehidracije glicerola prema alil alkoholu u uvjetima kontinuiranog protoka. Zelena kemija, 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). Asimetrična propargilacija protoka: razvoj kontinuiranih procesa za pripremu kiralnog Β‐amino alkohola. Angewandte Chemie, 56(32), 9425–9429. https://doi.org/10.1002/anie.201704882
  25. Plutschack, M. B., Pieber, B., Gilmore, K. i Seeberger, P. H. (2017). Autostoperski vodič za kemiju protoka. Kemijske recenzije, 117(18), 11796–11893. https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.7b00183
Želim…
Need assistance?
Our team is here to achieve your goals. Speak with our experts.