有機合成 - メトラー・トレド
Organic Synthesis Applications

有機合成

触媒反応、水添反応、ポリマー重合、およびその他の合成操作の最適化とスクリーニング

有機合成
タンデム型ヒドロホルミル化/水素化の触媒性能を向上
リアルタイム反応モニタリング
反応条件最適化のための実験計画法(DoE)
有機合成装置
画期的な化合物合成
高反応性化学

アプリケーション

有機合成のアプリケーション

残留イソシアネートの制御
イソシアネート(NCO)の連続測定のためのPAT(プロセス分析技術)

ポリウレタンはコーティング剤、発泡フォーム、接着剤、エラストマー、絶縁体などに用いられ、イソシアネートはその重要な原料です。残留イソシアネートへの曝露に対する懸念から、製品中の残留イソシアネートに関する新たな基準が設けられました。通常実施されているオフラインサンプリングによる残留イソシアネート(NCO)濃度分析法には困難な点があります。PAT(プロセス分析技術)を使用したin situモニタリングは、このような課題に対応し、工場とラボにおける製品の品質規格と作業員の安全を担保し、環境規制にも対応できます。

重合反応の測定
ポリマー合成の研究開発のための反応速度論解析

重合反応、反応メカニズム、速度論、反応性比、活性化エネルギーを測定し理解するために、通常の技法としてin situ FTIRを利用することで、多様な情報を含む総合的なデータを短時間で取得し高度な研究に活用できます。

化学反応の不純物プロファイリング
生産性を高め、化学者の理解を深める連続自動反応サンプリング

不純物の反応速度と形成メカニズムを理解することは、化学およびプロセス開発研究において反応終点を決定するために重要です。このような研究には、正確で再現性の高い、そしてプロセスを代表する反応サンプルが必要です。

反応速度論解析
化学反応の速度論解析と反応速度のインライン測定

in situの反応速度論解析では、反応成分の濃度依存性をリアルタイムで示すことにより、反応機構と反応経路の理解を深めることができます。反応開始から終点までの連続的なデータを使用することで、より少ない実験回数で速度論解析を実施することができます。 RPKA(Reaction Progression Kinetics Analysis)では、いくつかの濃度でのin situデータを使用し、実験全体の情報を捕捉することで、完全な反応挙動を正確に記述できます。

連続フロー合成
安全性の向上、サイクルタイムの短縮、品質と収率の向上

連続フロー反応により、バッチリアクタでは困難であった発熱合成が可能となりました。フローリアクタ設計の新規開発により、バッチリアクタでは制限のあった混合物の合成も実行できるようになりました。多くの場合、これにより製品の品質と収率を向上することができます。 プロセス分析技術(PAT)と組み合わせると、フローケミストリーによって、化学反応の迅速な分析、最適化、スケールアップが可能になります。

発熱を伴う反応のプロセス制御
PAT(Process Analytical Technology)を使用したグリニャール反応の開発とスケールアップの理解/制御

発熱を伴う反応は、特にスケールアップ時にリスクを伴います。リスクには、圧力増加、内容物の噴出、爆発などの安全上の問題に加えて、急激な温度上昇に関連する製品の収率や純度の低下などがあります。 例えば、グリニャール試薬調整時の制御が不十分な場合、有機ハロゲン化合物の蓄積が発生する可能性があります。これを検出できないと暴走反応につながる危機的状況が発生します。

水素化反応
反応条件が水素化反応に与える影響の把握と最適化

水素化反応の研究には、研究室で反応条件を最適化し、スケールアップ時の繰返し性を確保するために正しい情報に基づく意思決定が必要です。反応条件に関する詳細な情報を得るために連続的なリアルタイムの反応測定を行います。この測定によってすばやい意思決定が可能になり、プロセスのスケールアップに必要な実験の回数と時間が減少し反応に関するほぼ瞬時のフィードバック制御により選択性/収率が向上します。また、特定の時間点での反応停止と、副生成物形成のリスク回避によって理想的な終点を決定することでサイクル時間が短縮され、収率が向上します。

高反応性化学
高い反応性を有する反応のスケールアップと最適化

高い反応性を有する反応では有害な反応物、中間体、生成物が含まれる場合や、高い発熱反応を伴う場合も多くあります。高い反応性をうまく制御し、スケールアップするには、安全な運用条件を確保し、人体への暴露を最小限に抑え、各実験から最大量の情報を得ることが重要です。 反応性が高い反応の原料は多くの場合不安定であり、そのためにオフラインのサンプリングが制限され、in situ反応モニタリングが重要になります。 例としては、グリニャール試薬の合成などがあります。

高圧反応
サンプリング困難な高圧反応の深い理解と最適化検討

高圧反応において、オフライン分析のためのサンプルを収集は困難で時間と手間を要します。またサンプリング後に時間をかけ精密にガスの置換、再加圧をしても、反応時間、収率に影響を及ぼすケースが多く存在します。これらの課題をin situ反応モニタリングが解決します。

Hydroformylation or Oxo Synthesis/Process
Understand Catalyst Activity

Hydroformylation, or oxo synthesis/process, is important for the production of olefins to aldehydes and aldehydes from alkenes. Hydroformylation reactions are performed at high pressure and can be challenging to sample due to the extreme reaction conditions, as well as the toxic, flammable, and reactive raw materials and reagents.

触媒反応
触媒を用いた反応の促進

触媒は反応の速度と結果を向上させるための別の反応経路をとるため、反応速度論を十分に理解することが重要になります。 反応速度に関する情報だけでなく、反応のメカニズムについての詳細な知見も得られます。触媒反応には、不均一系と均一系の2種類があります。 不均一系は、触媒と反応物が2つの異なる相に存在する系です。 均一系は触媒と反応物が同じ相に存在する系です。

合成反応
研究開発、商業分野における重要な分子を提供

合成反応は、有機合成、触媒化学、重合、無機/有機金属化学での重要な例にも取り上げられます。 最もシンプルな事例として、2種の物質からより複雑な第3の生成物が形成される際に合成反応が起こります。多くの場合、合成反応は非常に複雑で、化学メカニズム・反応速度論に関する基礎知識、反応条件の厳密な制御が要求されます。

実験計画法(DoE)
反応最適化への統計的アプローチ

実験計画法(DoE)では、化学プロセス最適化を適切に行うため高精度に制御された高い再現性をもって実験を行う必要があります。 有機合成装置は、DoEによる検討を実施して高品質のデータを確保できるように設計されています。

Fundamental Understanding of Chemical Reactions and Factors Affecting Them

Reaction mechanisms describe the successive steps at the molecular level that take place in a chemical reaction. Reaction mechanisms cannot be proven, but rather postulated based on empirical experimentation and deduction. In situ FTIR spectroscopy provides information to support reaction mechanisms hypotheses.

残留イソシアネートの制御

ポリウレタンはコーティング剤、発泡フォーム、接着剤、エラストマー、絶縁体などに用いられ、イソシアネートはその重要な原料です。残留イソシアネートへの曝露に対する懸念から、製品中の残留イソシアネートに関する新たな基準が設けられました。通常実施されているオフラインサンプリングによる残留イソシアネート(NCO)濃度分析法には困難な点があります。PAT(プロセス分析技術)を使用したin situモニタリングは、このような課題に対応し、工場とラボにおける製品の品質規格と作業員の安全を担保し、環境規制にも対応できます。

重合反応の測定

重合反応、反応メカニズム、速度論、反応性比、活性化エネルギーを測定し理解するために、通常の技法としてin situ FTIRを利用することで、多様な情報を含む総合的なデータを短時間で取得し高度な研究に活用できます。

化学反応の不純物プロファイリング

不純物の反応速度と形成メカニズムを理解することは、化学およびプロセス開発研究において反応終点を決定するために重要です。このような研究には、正確で再現性の高い、そしてプロセスを代表する反応サンプルが必要です。

反応速度論解析

in situの反応速度論解析では、反応成分の濃度依存性をリアルタイムで示すことにより、反応機構と反応経路の理解を深めることができます。反応開始から終点までの連続的なデータを使用することで、より少ない実験回数で速度論解析を実施することができます。 RPKA(Reaction Progression Kinetics Analysis)では、いくつかの濃度でのin situデータを使用し、実験全体の情報を捕捉することで、完全な反応挙動を正確に記述できます。

連続フロー合成

連続フロー反応により、バッチリアクタでは困難であった発熱合成が可能となりました。フローリアクタ設計の新規開発により、バッチリアクタでは制限のあった混合物の合成も実行できるようになりました。多くの場合、これにより製品の品質と収率を向上することができます。 プロセス分析技術(PAT)と組み合わせると、フローケミストリーによって、化学反応の迅速な分析、最適化、スケールアップが可能になります。

発熱を伴う反応のプロセス制御

発熱を伴う反応は、特にスケールアップ時にリスクを伴います。リスクには、圧力増加、内容物の噴出、爆発などの安全上の問題に加えて、急激な温度上昇に関連する製品の収率や純度の低下などがあります。 例えば、グリニャール試薬調整時の制御が不十分な場合、有機ハロゲン化合物の蓄積が発生する可能性があります。これを検出できないと暴走反応につながる危機的状況が発生します。

水素化反応

水素化反応の研究には、研究室で反応条件を最適化し、スケールアップ時の繰返し性を確保するために正しい情報に基づく意思決定が必要です。反応条件に関する詳細な情報を得るために連続的なリアルタイムの反応測定を行います。この測定によってすばやい意思決定が可能になり、プロセスのスケールアップに必要な実験の回数と時間が減少し反応に関するほぼ瞬時のフィードバック制御により選択性/収率が向上します。また、特定の時間点での反応停止と、副生成物形成のリスク回避によって理想的な終点を決定することでサイクル時間が短縮され、収率が向上します。

高反応性化学

高い反応性を有する反応では有害な反応物、中間体、生成物が含まれる場合や、高い発熱反応を伴う場合も多くあります。高い反応性をうまく制御し、スケールアップするには、安全な運用条件を確保し、人体への暴露を最小限に抑え、各実験から最大量の情報を得ることが重要です。 反応性が高い反応の原料は多くの場合不安定であり、そのためにオフラインのサンプリングが制限され、in situ反応モニタリングが重要になります。 例としては、グリニャール試薬の合成などがあります。

高圧反応

高圧反応において、オフライン分析のためのサンプルを収集は困難で時間と手間を要します。またサンプリング後に時間をかけ精密にガスの置換、再加圧をしても、反応時間、収率に影響を及ぼすケースが多く存在します。これらの課題をin situ反応モニタリングが解決します。

Hydroformylation or Oxo Synthesis/Process

Hydroformylation, or oxo synthesis/process, is important for the production of olefins to aldehydes and aldehydes from alkenes. Hydroformylation reactions are performed at high pressure and can be challenging to sample due to the extreme reaction conditions, as well as the toxic, flammable, and reactive raw materials and reagents.

触媒反応

触媒は反応の速度と結果を向上させるための別の反応経路をとるため、反応速度論を十分に理解することが重要になります。 反応速度に関する情報だけでなく、反応のメカニズムについての詳細な知見も得られます。触媒反応には、不均一系と均一系の2種類があります。 不均一系は、触媒と反応物が2つの異なる相に存在する系です。 均一系は触媒と反応物が同じ相に存在する系です。

合成反応

合成反応は、有機合成、触媒化学、重合、無機/有機金属化学での重要な例にも取り上げられます。 最もシンプルな事例として、2種の物質からより複雑な第3の生成物が形成される際に合成反応が起こります。多くの場合、合成反応は非常に複雑で、化学メカニズム・反応速度論に関する基礎知識、反応条件の厳密な制御が要求されます。

実験計画法(DoE)

実験計画法(DoE)では、化学プロセス最適化を適切に行うため高精度に制御された高い再現性をもって実験を行う必要があります。 有機合成装置は、DoEによる検討を実施して高品質のデータを確保できるように設計されています。

Reaction mechanisms describe the successive steps at the molecular level that take place in a chemical reaction. Reaction mechanisms cannot be proven, but rather postulated based on empirical experimentation and deduction. In situ FTIR spectroscopy provides information to support reaction mechanisms hypotheses.

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