Автоматический отбор проб из различных реакционных сред

Посредством автоматического отбора проб можно повысить производительность и преодолеть сложности, связанные с использованием стандартных лабораторных приборов (пипеток и шприцев). Автоматический отбор проб с помощью системы EasySampler — это интуитивно понятное и легко интегрируемое решение, с использованием которого можно упростить рабочий процесс эксперимента и освободить специалистов от трудоемкого ручного отбора проб.

EasySampler — это автоматическая система для отбора проб без участия оператора. С ее помощью можно круглосуточно получать высококачественные результаты для стандартной пробоподготовки, например ВЭЖХ.Благодаря уникальной запатентованной конструкции с зондом и микроячейкой можно:

• выполнять отбор проб и останавливать реакцию in situ в условиях процесса;
• проводить отбор проб с заданной периодичностью;
• разбавлять пробу для подготовки к лабораторному анализу;
• работать с системой без специальной подготовки.

Из-за каждодневных обязанностей в ходе рабочего дня (или ночи) часто не получается проводить отбор проб с нужной периодичностью. Это приводит к утере или отсутствию данных. Часто из-за отсутствия точек данных можно упустить оптимальную конечную точку и не до конца понять процесс образования примесей. Система EasySampler выполняет отбор представительных и воспроизводимых проб, включая остановку реакции in situ и разбавление. Подготовленные для ЖХ образцы можно получить в любое время.

Благодаря автоматическому отбору проб с помощью EasySampler научные сотрудники могут оптимизировать рабочий процесс и производительность, улучшив понимание механизма реакции и устранив трудоемкие практики ручного отбора проб. Чтобы дополнительно повысить производительность, можно автоматизировать отбор проб по расписанию или по изменяющимся в реальном времени параметрам процесса, таким как температура, перемешивание, дозировка, pH и т. д.

Используя сенсорный дисплей системы EasySampler, лаборант может запрограммировать последовательность отбора проб и разбавления для контроля хода реакции, при этом ручные операции не потребуются. Это позволит любому научному сотруднику получить воспроизводимые и представительные пробы для пробоподготовки (ВЭЖХ, ЯМР и т. п.), а также изучить пути химической реакции, кинетику, промежуточные продукты и профили примесей.

Автоматический отбор проб с помощью системы EasySampler может применяться в круглодонных колбах и лабораторных реакторах с рубашкой, а также легко интегрироваться в автоматизированные химические реакторы, такие как EasyMax и OptiMax. Это позволяет легко отследить влияние различных условий процесса на течение реакции. 

С помощью ручного отбора проб не всегда удается получить точные и воспроизводимые образцы, особенно при гетерогенных, многофазных реакциях, а также реакциях при температуре и давлении ниже или выше окружающей среды. Задержка с остановкой реакции обычно приводит к разбросу результатов и неточности аналитических данных. EasySampler использует надежную автоматическую методику отбора проб и остановки реакции в образцах даже в сложных условиях.

Благодаря гибкости применения EasySampler научные сотрудники могут получать высококачественные пробы в самых разных процессах, начиная от обычных колб и заканчивая тяжелым оборудованием, таким как реакторы высокого давления.

Автоматический отбор проб необходим для понимания реакции. При его использовании отсутствует человеческий фактор и результаты лабораторного анализа точно отражают фактический характер реакции.

Репрезентативные и воспроизводимые результаты доступны благодаря следующим преимуществам:

• Отбор пробы выполняется в фиксированной точке внутри реактора в реальных условиях.
• У каждой пробы есть временная метка, что исключает ошибки из-за расхождений в документации. Данные легко объединить с результатами встроенных методов на основе анализа технологических процессов.
• Автоматический сбор данных, интегрированный в ход процесса, увеличивает количество образцов и качество данных, что позволяет проводить эксперименты с получением большого объема данных.

Сотрудники лаборатории подвергаются риску травмирования и воздействия химических веществ. Отбирая пробы вручную с помощью стандартных инструментов, лаборант должен открыть реактор, в котором может быть токсичная среда под давлением или при высоких температурах. Система EasySampler снижает необходимость в ручных операциях, а также риск воздействия опасных химических веществ, следовательно, безопасность персонала лаборатории повышается.

В этой публикации обозреваются достоинства автоматического отбора проб и следующие четыре практических примера применения системы EasySampler в компании Pfizer для профилирования примесей и кинетики:

1. Профилирование примесей и кинетики в реакции Ульмана
2. Определение влияния, которое оказывают параметры процесса на реакции с участием имидазола
3. Определение конечной точки в реакции активации связи C-H
4. Масштабирование реакции аминирования

Система EasySampler объединяет три этапа пробоподготовки в одну автоматическую операцию. Стабильность отбора проб способствует получению воспроизводимых и точных результатов.

• Точная пробоподготовка начинается с выдвижения микроячейки в реакционную среду для отбора представительной пробы
• Реакция в отобранной пробе останавливается мгновенно, что гарантирует точность временной метки
• Последующее разбавление и дозирование в колбу готовит образцы для пробоподготовки  

Благодаря автоматизации этих трех этапов повышается воспроизводимость и представительность результатов анализа. Кроме того, автоматический отбор проб может быть выполнен в любое запрограммированное или заданное по расписанию время. 

Бесперебойный автоматический отбор проб с помощью системы EasySampler подходит для исследования реакций и профилирования примесей. Список публикаций из рецензируемых журналов посвящен новым областям, в которых исследователи используют систему EasySampler для проведения высокоинформативных экспериментов в научных и производственных целях.

• Pollack, S. R., & Dion, A. (2021). Metal-Free Stereoselective Synthesis of (E)- and (Z)-N-Monosubstituted β-Aminoacrylates via Condensation Reactions of Carbamates. The Journal of Organic Chemistry, 86(17), 11748–11762. https://doi.org/10.1021/acs.joc.1c01212
• Zhao, X., Webb, N. J., Muehlfeld, M. P., Stottlemyer, A. L., & Russell, M. W. (2021). Application of a Semiautomated Crystallizer to Study Oiling-Out and Agglomeration Events—A Case Study in Industrial Crystallization Optimization. Organic Process Research & Development, 25(3), 564–575. https://doi.org/10.1021/acs.oprd.0c00494
• Jurica, J. A., & McMullen, J. P. (2021). Automation Technologies to Enable Data-Rich Experimentation: Beyond Design of Experiments for Process Modeling in Late-Stage Process Development. Organic Process Research & Development, 25(2), 282–291. https://doi.org/10.1021/acs.oprd.0c00496
• Malig, T. C., Yunker, L. P. E., Steiner, S., & Hein, J. E. (2020). Online High-Performance Liquid Chromatography Analysis of Buchwald–Hartwig Aminations from within an Inert Environment. ACS Catalysis, 10(22), 13236–13244. https://doi.org/10.1021/acscatal.0c03530
• Malig, T. C., Tan, Y., Wisniewski, S. R., Higman, C. S., Carrasquillo-Flores, R., Ortiz, A., Purdum, G. E., Kolotuchin, S., & Hein, J. E. (2020). Development of a telescoped synthesis of 4-(1H)-cyanoimidazole core accelerated by orthogonal reaction monitoring. Reaction Chemistry & Engineering, 5(8), 1421–1428. https://doi.org/10.1039/d0re00234h
• Wang, K., Han, L., Mustakis, J., Li, B., Magano, J., Damon, D. B., Dion, A., Maloney, M. T., Post, R., & Li, R. (2019). Kinetic and Data-Driven Reaction Analysis for Pharmaceutical Process Development. Industrial & Engineering Chemistry Research, 59(6), 2409–2421. https://doi.org/10.1021/acs.iecr.9b03578
• Beutner, G. L., Coombs, J. R., Green, R. A., Inankur, B., Lin, D., Qiu, J., Roberts, F., Simmons, E. M., & Wisniewski, S. R. (2019). Palladium-Catalyzed Amidation and Amination of (Hetero)aryl Chlorides under Homogeneous Conditions Enabled by a Soluble DBU/NaTFA Dual-Base System. Organic Process Research & Development, 23(8), 1529–1537. https://doi.org/10.1021/acs.oprd.9b00196
• Mennen, S. M., Alhambra, C., Allen, C. L., Barberis, M., Berritt, S., Brandt, T. A., Campbell, A. D., Castañón, J., Cherney, A. H., Christensen, M., Damon, D. B., Eugenio de Diego, J., García-Cerrada, S., García-Losada, P., Haro, R., Janey, J., Leitch, D. C., Li, L., Liu, F., Lobben, P. C., MacMillan, D. W. C., Magano, J., McInturff, E., Monfette, S., Post, R. J., Schultz, D., Sitter, B., Stevens, J. M., Strambeanu, I. I., Twilton, J., Wang, K., & Zajac, M. A. (2019). The Evolution of High-Throughput Experimentation in Pharmaceutical Development and Perspectives on the Future. Organic Process Research & Development, 23(6), 1213–1242. https://doi.org/10.1021/acs.oprd.9b00140
• Carter, H. L., Connor, A. W., Hart, R., McCabe, J., McIntyre, A. C., McMillan, A. E., Monks, N. R., Mullen, A. K., Ronson, T. O., Steven, A., Tomasi, S., & Yates, S. D. (2019). Rapid route design of AZD7594. Reaction Chemistry & Engineering, 4(9), 1658–1673. https://doi.org/10.1039/c9re00118b
• Zawatzky, K., Grosser, S., & Welch, C. J. (2017). Facile kinetic profiling of chemical reactions using MISER chromatographic analysis. Tetrahedron, 73(33), 5048–5053. https://doi.org/10.1016/j.tet.2017.05.048
• Gurung, S. R., Mitchell, C., Huang, J., Jonas, M., Strawser, J. D., Daia, E., Hardy, A., O’Brien, E., Hicks, F., & Papageorgiou, C. D. (2016). Development and Scale-up of an Efficient Miyaura Borylation Process Using Tetrahydroxydiboron. Organic Process Research & Development, 21(1), 65–74. https://doi.org/10.1021/acs.oprd.6b00345
• Rougeot, C., Situ, H., Cao, B. H., Vlachos, V., & Hein, J. E. (2017). Automated reaction progress monitoring of heterogeneous reactions: crystallization-induced stereoselectivity in amine-catalyzed aldol reactions. Reaction Chemistry & Engineering, 2(2), 226–231. https://doi.org/10.1039/c6re00211k
• Duan, S., Place, D., Perfect, H. H., Ide, N. D., Maloney, M., Sutherland, K., Price Wiglesworth, K. E., Wang, K., Olivier, M., Kong, F., Leeman, K., Blunt, J., Draper, J., McAuliffe, M., O’Sullivan, M., & Lynch, D. (2016). Palbociclib Commercial Manufacturing Process Development. Part I: Control of Regioselectivity in a Grignard-Mediated SNAr Coupling. Organic Process Research & Development, 20(7), 1191–1202. https://doi.org/10.1021/acs.oprd.6b00070
• Malig, T. C., Koenig, J. D. B., Situ, H., Chehal, N. K., Hultin, P. G., & Hein, J. E. (2017). Real-time HPLC-MS reaction progress monitoring using an automated analytical platform. Reaction Chemistry & Engineering, 2(3), 309–314. https://doi.org/10.1039/c7re00026j
• Nykaza, T. V., Ramirez, A., Harrison, T. S., Luzung, M. R., & Radosevich, A. T. (2018). Biphilic Organophosphorus-Catalyzed Intramolecular Csp2–H Amination: Evidence for a Nitrenoid in Catalytic Cadogan Cyclizations. Journal of the American Chemical Society, 140(8), 3103–3113. https://doi.org/10.1021/jacs.7b13803

• Профилирование примесей
• Параллельный синтез
• Металлоорганический синтез и металлоорганическая химия
• Реакции активации связи C-H
• Кинетика химических реакций
• Моделирование экспериментов (DoE)
• Изучение реакций синтеза
• Химия непрерывных потоков
• Химические реакции при высоком давлении
• Изучение реакций гидрирования
• Качество через проектирование