Controle de Processo para Reações Exotérmicas

As reações de litiação e organolítio são fundamentais no desenvolvimento de compostos farmacêuticos complexos; compostos de organolítio também atuam como iniciadores em certas reações de polimerização.

Isocianatos são os materiais estruturais essenciais para os polímeros de alto desempenho à base de poliuretano que compõem revestimentos, espumas, adesivos, elastômeros e isolamentos. Abrange a superexposição a isocianatos residuais levados a novos limites para isocianatos residuais em novos produtos. Os métodos analíticos tradicionais para medição das concentrações de isocianato residual (NCO) usando amostragem e análise off-line geram preocupações. O monitoramento in situ com a tecnologia analítica de processos aborda esses desafios e permite que os fabricantes e formuladores garantam que as especificações de qualidade do produto, a segurança pessoal e os regulamentos ambientais sejam seguidos.

A medição da reação de polimerização é essencial para produzir um material que atenda aos requisitos, incluindo compreensão imediata, precisão, reprodutibilidade e maior segurança.

O perfil de impureza visa a identificação e subsequente quantificação de componentes específicos presentes em níveis baixos, geralmente abaixo de 1% e idealmente inferiores a 0,1%.

Os estudos de cinética da reação química in situ oferecem uma compreensão e um caminho aprimorados do mecanismo de reação, fornecendo dependências de concentração dos componentes da reação em tempo real. Dados contínuos ao longo do percurso de uma reação permite calcular as leis de taxa com menos experimentos devido à natureza abrangente dos dados.  A Análise Cinética do Progresso da Reação (RPKA) usa dados in situ sob concentração sinteticamente relevantes e captura informações ao longo de todo o experimento, garantindo que todo o comportamento da reação possa ser descrito com precisão.

A química de fluxo contínuo expande as opções com etapas sintéticas exotérmicas que não são possíveis em reatores de batelada, e novos desenvolvimentos no design do reator de fluxo oferecem alternativas para reações de mistura limitada em reatores de batelada. Isso geralmente resulta em melhor qualidade do produto e maior rendimento.Ao ser combinada à tecnologia analítica de processo (TAP), a química de fluxo permite a análise rápida, a otimização e o aumento de escala de uma reação química.

As reações químicas exotérmicas geram riscos inerentes, especialmente durante o aumento de escala. Os riscos incluem riscos de segurança, como pressão excessiva, descarga de conteúdo ou explosão, assim como degradação da pureza e do rendimento do produto, associados a qualquer aumento brusco de temperatura.  Por exemplo, o controle inadequado das reações de Grignard introduz preocupações de segurança associadas à acumulação do haleto orgânico, que, se não detectada, pode resultar em catástrofe levando a uma reação descontrolada.

O estudo das reações de hidrogenação requer decisões informadas a fim de otimizar o processo no laboratório e garantir que sejam repetíveis em aumento de escala. Medições contínuas e em tempo real da reação são aplicadas para a obtenção de um conhecimento profundo e fundamental do processo. Isso se aplica para a tomada mais rápida de decisões, para reduzir o número de experimentos e o tempo de aumento de escala do processo; para aumentar seletividade/rendimento de um feedback praticamente instantâneo sobre a direção da reação; para reduzir o tempo de ciclo e melhorar o rendimento pela determinação do ponto final ideal, parando uma reação em um ponto do tempo específico e evitando o risco de formação de subproduto.

Highly reactive chemistry is a terminology used to describe chemical reactions that are particularly challenging to handle and develop due to the potentially hazardous and/or energetic nature of the reactants, intermediates and products that are present during synthesis. These chemistries often involve highly exothermic reactions which require specialized equipment or extreme operating conditions (such as low temperature) to ensure adequate control. Ensuring safe operating conditions, minimizing human exposure, and gaining the maximum amount of information from each experiment are key factors in successfully designing and scaling-up highly reactive chemistries.

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.

Processos catalíticos de hidroformilação, ou oxo síntese, que sintetizam aldeídos a partir de alquenos. Os aldeídos resultantes formam a matéria-prima para muitos outros compostos orgânicos úteis.

Halogenation occurs when one of more fluorine, chlorine, bromine, or iodine atoms replace one or more hydrogen atoms in an organic compound. Depending on the specific halogen, the nature of the substrate molecule and overall reaction conditions, halogenation reactions can be very energetic and follow different pathways. For this reason, understanding these reactions from a kinetics and thermodynamic perspective is critical to ensuring yield, quality and safety of the process.

Os catalisadores criam um caminho alternativo que aumenta a velocidade e o resultado de uma reação. Logo, uma compreensão aprofundada da cinética da reação é importante. Esse entendimento inclui não apenas informações sobre a velocidade da reação, mas também fornece um detalhamento sobre o mecanismo de reação. Há dois tipos de reações catalíticas: heterogênea e homogênea. A heterogênea se dá quando o catalisador e o reagente se encontram em duas fases diferentes. A homogênea se dá quando o catalisador e o reagente estão na mesma fase.

Uma das quatro principais classes de reações químicas, as reações de síntese são representadas por importantes exemplos na síntese orgânica, química catalisada, polimerizações e química inorgânica/organometálica. No caso mais simples, ocorre uma reação de síntese quando duas moléculas se combinam para formar uma terceira molécula de produto mais complexa. Muitas vezes, as reações de síntese são mais complexas e requerem uma compreensão profunda da cinética e dos mecanismos da química subjacente, bem como condições de reação cuidadosamente controladas.

O Design de Experimentos (DoE) exige que os experimentos sejam realizados em condições bem controladas e reprodutíveis na otimização do processo químico. Os reatores de síntese química são desenvolvidos para realizar investigações de DoE garantindo dados de alta qualidade.

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

Os mecanismos de reação descrevem as etapas sucessivas no nível molecular que ocorrem em uma reação química. Os mecanismos de reação não podem ser comprovados, mas são bastante postulados com base em experimentos empíricos e dedução. A espectroscopia FTIR in situ fornece informações para embasar as hipóteses dos mecanismos de reação.

A Síntese Organometálica, ou Química Organometálica, refere-se ao processo de criação de compostos organometálicos e está entre as áreas mais pesquisadas em química. Os compostos organometálicos são usados com frequência na síntese química fina e para catalisar reações. A espectroscopia Raman e a infravermelha in situ estão entre os métodos analíticos mais avançados para o estudo de sínteses e compostos organometálicos.

A síntese de oligonucleotídeos é o processo químico por meio do qual os nucleotídeos são ligados especificamente para formar um produto sequencial desejado.

A alquilação é o processo pelo qual um grupo alquila é adicionado a uma molécula de substrato. A alquilação é uma técnica amplamente utilizada em química orgânica.

Esta página descreve o que são epóxidos, como são sintetizados e a tecnologia para rastrear a progressão da reação, incluindo cinética e mecanismos principais.

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.

C-H bond activation is a series of mechanistic processes by which stable carbon-hydrogen bonds in organic compounds are cleaved.

Organocatálise é o uso de moléculas orgânicas específicas que podem acelerar reações químicas por meio de ativação catalítica.