Sökförslag
  • konduktivitet
  • IND570
  • golvvåg
  • ph
Alla kategorier
  • Alla kategorier
  • Produkter
  • Köpa online
  • Support
  • Expertis
  • Events & Webinars
  • Annat
Filter
Filter
Kategorier
  • Alla kategorier
  • Produkter
  • Köpa online
  • Support
  • Expertis
  • Events & Webinars
  • Annat
Tydliga filterVisa resultat
Hem Efter applikation AutoChem Applications Kontinuerlig flödeskemi

Kontinuerlig flödeskemi

Förbättra säkerheten, minska cykeltiden, öka kvaliteten och avkastningen

Flödeskemi, även känd som kontinuerlig flödeskemi eller kontinuerlig bearbetning, börjar med två eller flera strömmar av olika reaktanter som pumpas med specifika flödeshastigheter in i en enda kammare, rör eller mikroreaktor. En reaktion äger rum och strömmen som innehåller den resulterande föreningen samlas upp vid utloppet. Lösningen kan också dirigeras genom efterföljande flödesreaktorslingor för att generera slutprodukten.

Detta tillvägagångssätt kräver endast små mängder material, vilket dramatiskt förbättrar processäkerheten. På grund av den inneboende utformningen av kontinuerlig flödesteknik blir reaktionsförhållanden som är osäkra eller ouppnåeliga vid batchbearbetning möjliga. Resultatet är en produkt med högre kvalitet, färre föroreningar och snabbare reaktionscykeltider.

Flödeskemi har använts i årtionden inom den kemiska industrin. På senare tid har läkemedels- och finkemiindustrin i allt högre grad anammat denna metod. De inneboende säkerhetsförbättringarna, den förbättrade produktkvaliteten, kostnadseffektiviteten och den övergripande produktionsflexibiliteten driver den växande användningen av kontinuerlig flödeskemi.

Grunderna i flödeskemi

Flödeskemiutrustning består i allmänhet av pumpar som transporterar reaktanter, reagenser och lösningsmedel in i reaktionsslingor, som introducerar små volymer reagenser. Dessa matas in i en blandningsövergång där reagensströmmar kombineras och leds in i en spolreaktor för att ge den nödvändiga reaktionsuppehållstiden. Reaktionsblandningen kan sedan matas in i en kolonnreaktor som innehåller fasta reagenser, katalysatorer eller reningsmedel. En inline mottrycksregulator styr systemtrycket, och inline-analyser används ofta för att ge information om reaktionsprestanda.

Dessutom kan in-situ FTIR-spektroskopi ge återkoppling i realtid för att proaktivt förbättra reaktionen. Till exempel kan data från in-situ FTIR-spektroskopi användas för att mildra effekterna av ofullständigt flöde och kontrollera tillsatshastigheten av reagenser, vilket resulterar i en bättre blandningsprofil.

Viktiga tillämpningar av flödeskemi

Under de senaste åren har omfattningen och variationen av reaktioner som utförs med hjälp av kontinuerlig flödeskemi ökat avsevärt, särskilt inom sektorerna för läkemedel, finkemikalier, grön kemi, katalytiska reaktioner och polymerkemi . En stor del av denna tillväxt involverar kemier som utgör utmaningar för uppskalning i traditionella batchprocesser, särskilt de som är potentiellt farliga. Exempel på detta är:

Flödeskemi förbättrar säkerheten genom att möjliggöra säkrare hantering av reaktanter som kan utgöra hälsorisker för människor. En annan viktig tillämpning är kontroll av stereokemi, eftersom flödessystem möjliggör exakt justering av reaktionsvariabler för att hantera epimerisering effektivt.

Dessutom är flödeskemi väl lämpad för reaktioner med begränsade utgångsmaterial, där det är att föredra att genomföra småskaliga reaktioner.

Förbättra flödeskemin med processanalytisk teknik

När flödeskemi integreras med processanalytisk teknik (PAT) möjliggör den snabb analys, optimering och uppskalning av kemiska reaktioner. Kontinuerlig övervakning i realtid gör det möjligt för forskare att spåra stabila förhållanden, snabbt felsöka processavvikelser och identifiera reaktiva intermediärer.

Genom att använda tekniker som ATR-spektroskopi (Attenuated Total Reflectance) uppvisar varje funktionell grupp inom ett ämne ett unikt spektralt fingeravtryck som kan övervakas över tid. Detta ger kontinuerlig mätning av komponentkoncentrationer i förhållande till processförhållandena, vilket ger värdefulla insikter om den tid och de parametrar som krävs för att uppnå och upprätthålla steady state.

Kontinuerlig flödesreaktion av en mycket exoterm reaktion

I det här exemplet användes inline FTIR-teknik för att analysera en kontinuerlig process som bildar tiomorfolindioxid genom reaktionen mellan etanolamin (EA) och divinylsulfon (DVS). Inline FTIR spelade en avgörande roll både under utvecklingen av den kontinuerliga processen och för att övervaka reaktionen i större skala.

Småskalig batchtestning avslöjade att denna reaktion är mycket exoterm och kan utgöra utmaningar när den skalas upp. Dessutom är divinylsulfon ett giftigt alkylerande medel, och exponering bör strikt undvikas.


Kontinuerlig flödesreaktion av mycket exoterm reaktion
Exoterm reaktionsflödeskemi

Övervakning och uppskalning av kontinuerlig flödesreaktion i realtid

För att utveckla den kontinuerliga processen genomfördes reaktionen mellan etanolamin (EA) och divinylsulfon (DVS) i en 12 ml reaktor. ReactIR med en flödescell användes för att övervaka försvinnandet av DVS (1390 cm⁻¹ band) och utseendet på målföreningen (1195 cm⁻¹ band). Vatten användes som lösningsmedel, vilket inte interfererade med de IR-band som övervakades för DVS och målföreningen.

Som IR-spektralspåret över tid visar visas 1390 cm⁻¹-bandet som motsvarar DVS när pump B startas. Vid aktivering av pump A, vilket introducerar EA, försvinner DVS-bandet medan målsammansatt band visas och når stabilt tillstånd. Denna kontinuerliga flödesreaktion skalades därefter upp till produktion i kilogramskala, med ReactIR-flödesteknik som används för processövervakning i realtid.

Strotman, N. A., Tan, Y., Powers, K. W., Soumeillant, M., & Leung, S. W. (2018). Utveckling av en säker och storskalig kontinuerlig tillverkningsmetod för 4-(2-hydroxietyl)tiomorfolin-1,1-dioxid. Organisk processforskning och utveckling, 22(6), 721–727. https://doi.org/10.1021/acs.oprd.8b00100

Accelererad processutveckling med flödeskemi

Flödeskemi för exoterma reaktioner i en CRO

NALAS Engineering, en kontraktsforskningsorganisation (CRO), demonstrerade en säkrare kontinuerlig flödesmetod för en starkt exoterm kemisk reaktion med hjälp av datarika experiment (DRE). Projektet använde kalorimetri för att utvärdera värmebalansen och använde in-situ mid-infraröd spektroskopi för att övervaka reaktionskomponenter i realtid och utveckla kinetiska modeller.

Mid-infraröd analys skulle användas för att definiera fraktionsomvandlingen vid varje steg i det multipla fluidikmodulsystemet, liksom den totala omvandlingen och utbytet som en funktion av uppehållstiden. Nyckelvariabler som doseringshastighet, katalysatorbelastning och temperatur screenades och optimerades snabbt baserat på realtidsinformation från värmeflödeskalorimetri och in-situ mid-infraröd spektroskopi.

Dessa verktyg gav också en förståelse för vilket steg som styr den totala processhastigheten samt den effekt som blandning och massöverföring och katalysator har på reaktionshastigheten.

Utrustning för flödeskemi

Kontinuerlig flödesteknik för automatiserad reaktionsoptimering

ReactIR för kontinuerligt flöde

ReactIR 702L

ReactIR 702L™ är idealisk för realtidsövervakning av kontinuerlig flödeskemi. Dess in-situ FTIR-spektroskopi ger kontinuerlig spårning av viktiga reaktionsarter, vilket möjliggör mätning av kinetik, mekanismer och vägar, särskilt där offlineprovtagning och analys är utmanande.

Liten och lätt
Med en strömlinjeformad profil passar instrumentet lätt in i fysiskt begränsade utrymmen, vilket möjliggör placering längs reaktionssekvensen överallt där övervakning behövs.

Inget flytande kväve krävs
Infraröda mätningar kan utföras kontinuerligt och obevakat under längre perioder, vilket möjliggör långa syntesprocesser.

iC IR 8 programvara
Installation och trendövervakning är enkel och intuitiv. Data från ReactIR 702L integreras sömlöst med styrsystem, vilket möjliggör proaktiv hantering av kemin.

Direktinjicerad vätskekromatografi

HPLC-analys online

Med DirectInject-LC™ kan HPLC nu användas för förståelse av reaktioner, processer och kristallisation i nära realtid. Helautomatisk provtagning och injektion av snabba reaktioner förvandlar HPLC till en kraftfull ny processanalysteknik (PAT) för reaktionsövervakning online.

  • Samla kontinuerligt in representativa prover i batch eller flöde, vilket möjliggör realtidsanalys av komplex, flerfasig och utmanande kemi.

  • Handsfree och reproducerbar reaktionsprovtagning, förberedelse och omedelbar injektion på HPLC eliminerar provets åldrande och ger data i realtid.

  • Analysera data med världsledande iC Software Suite, särskilt utformad för reaktionsanalys och modellering, för att möjliggöra snabbare process- och produktutveckling.

Programvara för kontinuerlig flödesmodellering

Dynochem: Design och uppskalning av flödeskemiska system

Att utföra reaktioner och processer i kontinuerligt flödesläge kan förbättra kvaliteten, säkerheten och genomströmningen. Dynochem, en programvara för kemisk processsimulering, möjliggör modellering av kritiska variabler som rörlängd, volym, temperatur och uppehållstid. Det gör det också möjligt att bedöma blandningseffektiviteten i rörformiga och statiska blandningsflödesreaktorer.

För förbättrad processäkerhet vid energetiska reaktioner hjälper Dynochem till att designa lämpliga plug-flow-reaktorer baserat på värmeflödesdata som erhållits från kalorimetriska mätningar. Dessutom underlättar det enkel modellering av graden av omvandling till produkt i CSTR-kedjor (Continuous Stirred Tank Reactor).

Dynochem bygger organisatoriskt förtroende för valet av rätt typ av reaktor och reaktionsförhållanden för en process. Dynochem-modellering är idealisk för snabb optimering av förhållanden i flödesreaktorer över produktskalor. 

Genom att tillhandahålla tillförlitliga insikter bygger Dynochem upp organisatoriskt förtroende för att välja rätt reaktortyp och reaktionsförhållanden. Den är idealisk för snabb optimering av förhållanden i flödesreaktorer över olika produktskalor.

Vad är flödeskemi?

Flödeskemi, eller kontinuerligt flöde, är en teknik som innebär att man kör kemiska reaktioner i en kontinuerligt strömmande ström där pumpar flyttar vätska in i en reaktor och vätskorna kommer i kontakt med varandra där rör möts. De kombinerade komponenterna kan reagera vid blandning spontant eller vid uppvärmning.

Varför är flödeskemi viktigt?

Flödeskemi är en väletablerad teknik för användning i stor skala vid tillverkning av stora mängder av ett givet material. 

Några fördelar med att utföra reaktioner i kontinuerligt flöde inkluderar:

  • Bättre kontroll över reaktionsparametrarna
  • Snabbare reaktioner
  • Förbättrad produktkvalitet och avkastning
  • Förbättrade säkerhetsprofiler
  • Intensifiering av processer
  • Hållbara kemiska processer

Vad är skillnaden mellan batchvis och kontinuerligt flöde?

Flödeskemi skiljer sig från konventionell batchkemi på flera sätt, inklusive:

  • Flöde av reagenser: I kontinuerligt flöde pumpas reagenser under tryck och flödar kontinuerligt genom reaktorn.
  • Kontroll av reaktionstiden: Reaktionstiden bestäms av den tid det tar för reagenserna att flöda genom reaktorn.
  • Ökad kontroll över reaktionsparametrar: Detta kan förbättra reaktiviteten eller möjliggöra nya reaktioner. 

FTIR-spektroskopi för flödeskemi

FTIR-spektroskopi för flödeskemi

Tidskriftsartiklar att granska innan du utvecklar din kontinuerliga process

Guide för reaktionsanalys

Guide för reaktionsanalys i realtid

En guide som går igenom fördelarna och vikten av reaktionsanalys i realtid – en nyckeldel i alla PAT-strategier

ReactIR™ Spectroscopy in Peer-Reviewed Publications

ReactIR™ Spectroscopy in Peer-Reviewed Publications

Extensive List of References Published from 2020 to May 2023

In situ-övervakning av kemiska reaktioner

In-situ övervakning av kemiska reaktioner

De senaste framstegen inom organisk kemi

Snabb analys av kontinuerliga experiment med reaktionsoptimering

Snabb analys av kontinuerliga experiment med reaktionsoptimering

Optimera kemiska reaktioner med övervakning på plats

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

Flödeskemi i referentgranskade publikationer

  1. Qin, Y., Ayesa, U., Lévesque, F. & Ji, Y. (2025). Ny tillämpning av Direct Inject Liquid Chromatography (DILCTM) som processanalytisk teknik i realtid för flödesreaktioner. ChemRxiv. https://doi.org/10.26434/chemrxiv-2025-c3680
  2. Kelly, S.M., Lebl, R., Malig, T.C., Bass, T.M., Kummli, D., Kaldre, D., Orcel, U., Tröndlin, L., Linder, D., Sedelmeier, J., Bachmann, S., Han, C., Zhang, H. och Gosselin, F. (2024). Syntes av en högfunktionaliserad kinazolinorganozink mot KRAS G12C-hämmaren Divarasib (GDC-6036), möjliggjord genom kontinuerlig flödeskemi. Organisk processforskning och utveckling, 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). Processutveckling och kinetisk analys i den gröna syntesen av lomustin. Organisk processforskning och utveckling. https://doi.org/10.1021/acs.oprd.3c00463
  4. Wang, H., Cui, Y., Shi, J., Tao, X., & Zhu, G. (2023). Poröst kol stödde Lewis-syrabasställen som metallfria katalysatorer för karbonylering av glycerol med urea. Tillämpad katalys. B, Miljö, 330, 122457. https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2023.122457
  5. Wang, Z., Gérardy, R., Gauron, G., Damblon, C., & Monbaliu, J. M. (2019). Lösningsmedelsfri organokatalytisk framställning av cykliska organiska karbonater under skalbara kontinuerliga flödesförhållanden. Reaktionskemi och teknik, 4(1), 17–26. https://doi.org/10.1039/c8re00209f
  6. Harper, K. C., Moschetta, E. G., Bordawekar, S., & Wittenberger, S. J. (2019). En laserdriven plattform för flödeskemi för skalning av fotokemiska reaktioner med synligt ljus. ACS Central Science, 5(1), 109–115. https://doi.org/10.1021/acscentsci.8b00728
  7. Wang, Z., Gérardy, R., Gauron, G., Damblon, C., & Monbaliu, J. M. (2019). Lösningsmedelsfri organokatalytisk framställning av cykliska organiska karbonater under skalbara kontinuerliga flödesförhållanden. Reaktionskemi och teknik, 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, CA, Shaw, T., O'Hare, B., Wade, C. E., Toczko, M. A., & Liu, P. (2018). Selektiv jodering med kontinuerligt flöde vägledd av direkt spektroskopisk observation av ekvilibrerande aryllitiumregioisomerer. Organometaller, 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). Kontinuerlig flödesorganisk kemi: Framgångar och fallgropar i gränssnittet med aktuella samhällsutmaningar. European Journal of Organic Chemistry, 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). Utveckling av en säker och kontinuerlig tillverkningsmetod med hög genomströmning för 4-(2-hydroxietyl)tiomorfolin 1,1-dioxid. Organisk processforskning och utveckling, 22(6), 721–727. https://doi.org/10.1021/acs.oprd.8b00100
  11. Fitzpatrick, D. E., & Ley, S. V. (2018). Teknisk kemi för framtidens kemiska syntes. Tetraeder, 74(25), 3087–3100. https://doi.org/10.1016/j.tet.2017.08.050
  12. Galaverna, R., Breitkreitz, M. C., & Pastre, J. C. (2018). Omvandling av D-fruktos till 5-(hydroximetyl)furfural: Utvärdering av batch- och kontinuerliga flödesförhållanden genom design av experiment och in-line FTIR-övervakning. ACS Hållbar Kemi & Teknik, 6(3), 4220–4230. https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.7b04643
  13. Yang, H., Martin, B., & Schenkel, B. (2018). On-Demand generering och konsumtion av diazometan i flerstegs kontinuerliga flödessystem. Organisk processforskning och utveckling, 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). Kontinuerlig produktion av vattenfri tert-butylhydroperoxid i nonan med hjälp av membranpervaporation och dess tillämpning vid flödesoxidation av en Γ-butyrolaktam. Organisk processforskning och utveckling, 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). Omarbetning av en Grignard-baserad aktiv farmaceutisk ingrediens (API) batchsyntes till en flödesprocess för framställning av Melitracen HCL. Organisk processforskning och utveckling, 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). Processdesignmetodik för metallorganisk kemi i kontinuerliga flödessystem. Tetraeder, 74(25), 3176–3182. https://doi.org/10.1016/j.tet.2018.04.020
  17. O'Brien, A. G., Ricci, E. M., & Journet, M. (2018). Dehydrering av en olöslig biprodukt av urea möjliggör kondensation av DCC och malonsyra i flödet. Organisk processforskning och utveckling, 22(3), 399–402. https://doi.org/10.1021/acs.oprd.7b00375
  18. Fitzpatrick, D. E., Maujean, T., Evans, AC, & Ley, S. V. (2018). Automatiserad optimering och syntes av kontinuerligt flöde av farmaceutiska medel som arbetar via en molnbaserad server. Angewandte Chemie, 57(46), 15128-15132. https://doi.org/10.1002/anie.201809080
  19. Hock, K. J., & Koenigs, R. M. (2018). Genereringen av Diazo-föreningar i kontinuerligt flöde. Kemi, 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). Kontinuerlig, on-demand generering och separation av difenylfosforylazid. Tetraeder, 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). En mångsidig biobaserad kontinuerlig flödesstrategi för produktion av 3-buten-1,2-diol och vinyletylenkarbonat från erytritol. Grön kemi, 20(22), 5147–5157. https://doi.org/10.1039/c8gc02468e
  22. Thaisrivongs, D. A., Naber, J. R., Rogus, N. J., & Spencer, G. (2018). Utveckling av en organometallisk flödeskemisk reaktion i pilotanläggningsskala för tillverkning av Verubecestat. Organisk processforskning och utveckling, 22(3), 403–408. https://doi.org/10.1021/acs.oprd.7b00385
  23. Tshibalonza, N. N., & Monbaliu, J. M. (2017). Att se över deoxiduttorkningen av glycerol mot allylalkohol under kontinuerliga flödesförhållanden. Grön kemi, 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). Flödesasymmetrisk propargylering: utveckling av kontinuerliga processer för framställning av en kiral B-aminoalkohol. 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). Liftarens guide till flödeskemi. Chemical Reviews, 117(18), 11796–11893. https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.7b00183
Jag vill...
Behöver du hjälp?
Vi finns här för att svara på dina frågor.