什么是化學合成？

化學合成是指當兩個或兩個以上的簡單分子以可控方式結合產生更復雜的化學產物時發生的物理化學變化。通常，化學合成遠比A+B=C復雜，生成的混合物中可以包含產物和副產物。

化學合成廣泛應用于制藥、聚合物、精細化工和大宗化學工業中所有商業重要產品的開發。化學合成的成功，即生成的目標分子具有所需的經濟性和質量，這與通過徹底理解和控制反應變量而有效地使用反應物和試劑有關。

現代化學合成

全面理解和控制

現代化學合成負責制造所有的有機和無機產品，它們是現代文明發展不可缺少的一部分。現代化學合成要求研發人員充分理解和良好的控制反應過程，并獲得滿足經濟、質量和安全要求的結果，同時將其對環境的影響降至最低。

現代化學合成采用先進的硬件和軟件，以確保目標反應滿足質量，安全和收率的要求，這些工具從化學工藝開發擴展到生產制造，工藝開發包括理解反應動力學、熱力學和反應參數的影響；生產制造主要是質量控制和過程穩定，它們是最終產品經濟性的關鍵。?

化學合成實驗室

圓底燒瓶之外(現代化學合成技術）

近年來，化學合成實驗室發生了重大變化。化學合成的經典模擬工具，如圓底燒瓶、加熱罩、冷卻浴、攪拌裝置，正迅速被精確的、數字控制的合成技術所取代，如自動化的實驗室反應器，這使得反應控制的可重復性大大提高。

進行化學反應的方式也在發生變化。傳統的化學間歇反應正在被連續流動反應所取代，這些反應提供更好的產量、更高的質量和更安全的反應。為了支持這些進行化學合成的新方法，化學合成實驗室的分析設備也發生了變化。離線、手動、濕化學和色譜方法正在迅速讓位于線上或在線實時分析。這種從單點、離線測量轉向數據豐富、實時分析的方向，支持了現代化學合成的主要趨勢之一：質量源于設計?(QbD)。

化學合成技術

現代化學合成在實驗室和生產中都需要先進的技術，以滿足質量、安全和生產率的新要求。EasyMax?化學合成反應器通常配備量熱功能，用于制藥和化學開發實驗室以優化反應變量、加快放大、測量反應熱力學并確保過程安全。自動化實驗室反應器是一項卓越的技術，可支持實驗設計 (DoE) 應用程序和其他在數學上關聯實驗參數和性能的方法。

當粒度、形狀和分布至關重要時，EasyViewer 和?particle size analyzers?粒度分析儀通常與 EasyMax 結合使用。當需要離線測試時，EasySampler 會在預先選擇的時間自動取出反應樣品，并在反應條件下淬滅/稀釋，以進行高效液相色譜法 (HPLC) 或其他分析。 EasySampler 可7天24小時全天候無人值守運行，不會中斷反應或影響反應條件。 對于實時現場分析，ReactIR?和拉曼光譜儀測量用于確定反應動力學、整體反應進程并為提議的反應機制提供支持。 這些光譜技術在批處理和連續流應用中提供了關鍵的分析數據流。

化學合成影響因素

• 反應物、試劑和催化劑的質量?- 起始原料的質量和這些原料的穩定來源/供應商是合成過程可被成功重現的關鍵。
  

  
  

• 反應條件?- 由于化學合成反應對溫度、壓力、攪拌速度和加料速率等參數都十分敏感，因此精確控制這些變量對反應獲得成功的結果來說至關重要。EasyMax提供自動參數控制，確保對反應變量控制精準。
  

• 反應設備?- 在制藥業中，多數化學合成以批次模式進行，但連續流動工藝已經變得越來越常見。ReactIR原位分析支持批次和連續流動合成，通過對表面積和攪拌效率的優化。EasyMax反應器的物理結構設計被證明比傳統的圓底燒瓶更合理。
  

• 反應動力學?- 清楚了解反應速率是提高終產品產量和減少副產物的關鍵。基于豐富的實驗數據，ReactIR和ReactRaman的原位分析簡化并加快了合成反應中動力學因素的測量，并為反應機理提供支持。當選擇離線分析時，EasySampler可在預先設定的時間點自動從反應混合物中取出樣品，并對其進行淬滅/稀釋，以進行HPLC或其他分析。同時EasySampler是在不中斷合成過程或不干擾反應條件的情況下取樣。?
  

  
  

• 產品分離/純度?- 盡管先進分離技術是產品分離和純化的關鍵，但透徹地了解反應變量的作用，以減少產品中混有可能難以分離的雜質，也同樣有意義。通過優化反應變量，EasyMax和ReactIR 聯用來降低雜質含量。同樣重要的是，通過ParticleTrack和EasyViewer技術，完全理解和控制結晶過程，是確保純度和產品易于分離的關鍵。
  

• 安全性–具有商業化價值的重要化合物，從實驗室到工廠需要，提供最佳收率、可接受雜質水平和安全操作的流程。ReactIR通過顯示反應變量對整體化學合成過程的影響來推進反應放大。ReactIR避免了離線分析的傳統取樣方式，最大限度降低了科學家和技術人員接觸有毒化學物質和潛在危險反應的機會。當需要離線分析時，EasySampler可為HPLC提供自動原位采樣和樣品稀釋，免去人工接觸。

化學合成優化

全面、適用的先進化學合成技術

• 化學反應器?-?用于精確、自動控制反應參數
  
  

• ReactIR 和ReactRaman 光譜儀 –?實時跟蹤和分析關鍵反應物，作為反應時間函數輔助動力學和機理研究
  
  

• EasySampler – 在需要離線分析時自動對反應進行取樣?
  
  

• 粒度分析儀?–?晶體、顆粒和?結晶過程的原位監控和測量

單獨或作為一個集成化學工作站，為高水平合成反應?提供關鍵支持。

工藝開發和量化工作站?實時提供熱力學數據,?能夠研究條件的變化對熱和傳質的影響，并支持與濃度、溫度或動力學相關的研究。研究人員可通過?反應量熱儀?測量反應產生的熱量，并根據熱量輸出控制反應過程。此外對包括加料在內的相關參數的控制，可實現自動化和預編程，因此實驗既可安全運行，同時還每日24小時記錄所有反應參數。聚合反應過程的各個步驟以及實驗數據可連續記錄并安全存儲，以便進行評估和分析。借助于安全、高精度的測量和控制，降低了所需的實驗次數，從而更有效地量化產出。

化學合成的在線采樣

在整個反應過程中提供?具有代表性的樣品?準確、可重制且具有代表性的樣品可提供高質量的高效液相色譜法 (HPLC)結果。這使得研究反應動力學和開發雜質譜,?變得容易，即使是來自不均勻混合物、空氣和水分敏感反應以及在加壓和有毒條件下的反應。在用戶定義的時間點，EasySampler 自動捕獲反應樣品，在反應條件下立即淬火樣品，最后將樣品稀釋到用戶指定的濃度。

使用現場光譜學加深對化學合成的理解

用于直接在反應容器或流動反應器中實時監測化學反應的紅外光譜儀。獲得有關反應動力學、機制和途徑的深入信息。

• 開發關鍵反應組分：反應物、中間體、產物、副產物的實時趨勢圖。?

• 為傳統動力學分析或反應過程動力學分析 (RPKA) 方法獲取數據豐富的信息。?

• 監測難以、不可能或不希望取出樣品進行離線分析的反應 – 低溫、高溫/高壓、粘性、有毒試劑、高能反應、空氣/水分敏感、瞬態中間體。?

• 研究反應或過程的關鍵階段，例如反應開始、誘導期、積累、轉化、終點。檢測反應停滯或混亂。

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