In situ FTIR har blivit ett av de mest kraftfulla verktygen för processanalytisk teknik (PAT) för reaktionsövervakning i realtid, mekanistisk förståelse, processoptimering och automatiserad processkontroll. Till skillnad från offline-provtagning och analys, som endast ger diskreta ögonblicksbilder av en reaktion vid förutbestämda tidpunkter, samlar in situ FTIR kontinuerligt in spektraldata medan kemin utvecklas. Detta tidsupplösta tillvägagångssätt möjliggör direkt observation av förbrukning av reagenser, bildning av intermediärer, produktbildning, reaktionskinetik, induktionsperioder och övergående arter som ofta är svåra eller omöjliga att detektera med traditionella analytiska metoder.
FTIR-system i realtid, såsom ReactIR, övervakar kemin direkt inne i batchreaktorer med insatta fiberoptiska ATR-prober eller i kontinuerliga flödessystem via inline-flödesceller. ATR-baserade sensorer är utformade för att fungera över ett brett spektrum av reaktionsförhållanden, inklusive stora temperatur-, tryck- och pH-intervall, och kan tåla aggressiva lösningsmedel och reaktanter. Som ett resultat används in situ FTIR i stor utsträckning för katalytiska reaktioner, polymerisationer, kristallisationer, studier av reaktionsoptimering och kontinuerliga tillverkningsprocesser.
Kontinuerlig insamling av medel-infraröda spektra ger rika kinetiska och mekanistiska data som stödjer utveckling och uppskalning av reaktioner. Data-rika experiment (DRE) som genereras genom FTIR-mätningar i realtid påskyndar studier inom Design of Experiments (DoE), kinetisk modellering och statistisk analys genom att minska beroendet av tidskrävande offline-provtagning och provberedning. I stället för att genomföra många experiment för att förstå reaktionsberoenden kan ofta en mindre uppsättning väl utformade studier ge den information som behövs för att identifiera reaktionsdrivande faktorer, bestämma kinetiska parametrar och fastställa kritiska processparametrar (CPP).
Avancerade kemometriska metoder kan ytterligare avkoda överlappande spektralband, extrahera koncentrationsprofiler för komponenter och generera robusta multivariata modeller lämpade för batch-, semi-batch- och kontinuerlig tillverkning. När FTIR integreras med automatiserade reaktorer eller flödessystem fungerar det som en levande processensor och möjliggör adaptiv processkontroll, prediktiv modellering, receptförfining och autonom sluten styrning. Genom att omvandla reaktioner till kontinuerliga källor till kinetiska och mekanistiska data möjliggör in situ FTIR effektivare, datadriven processutveckling och snabbare optimeringsarbetsflöden.
