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A aplicação dos métodos da Tecnologia Analítica de Processos (TAP) é cada vez mais importante em todas as áreas de química sintética acadêmica e industrial. A análise de reação em tempo real é um elemento importante na estratégia TAP em geral, que inclui análises avançadas, modelagem e digitalização. O objetivo geral da estratégia TAP é coletar e transformar dados em informações práticas que aceleram a compreensão da reação e o conhecimento do processo para maximizar a produção, qualidade e sustentabilidade de sínteses químicas.
Dependendo da química específica, podem ser escolhidos os métodos espectroscópicos, incluindo FTIR, Raman, UV/Vis, NIR, NMR e MS, para permitir a análise em tempo real. Métodos cromatográficos de última geração, como UPLC, também estão disponíveis para análise de reação on-line. Essas tecnologias oferecem fluxos de dados extensivos e ortogonais que podem ser analisados com métodos de análise avançados e ferramentas de modelagem. Frequentemente, várias técnicas de análise em tempo real são utilizadas em conjunto para fornecer dados que caracterizam completamente a reação ou o processo.
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Há uma série de tendências e temas atuais que evoluíram na química sintética em que a TAP e análise de reação são importantes:
- Estratégia Qualidade by Design (QbD): como uma tendência ativa na produção farmacêutica e química, o QbD requer a implantação da tecnologia de análise de reação em tempo real.
- Experimentação Rica em Dados (DRE): o DRE proporciona eficiência e sustentabilidade em processos com o uso da TAP e uma modelagem dinâmica e avançada dessa forma produzindo informações para possibilitar a otimização e o aumento de escala de reações muito mais rápido e com menos experimentos.
- Processamento Contínuo: a química farmacêutica está evoluindo rapidamente para a utilização de métodos de fluxo contínuo, que são bem-servidos pela tecnologia de análise de reação para fornecer medições contínuas e ininterruptas.
- Química Sustentável via Catálises: as organocatálises, catálises organometálicas e os biocatalisadores estão entre as áreas de desenvolvimento mais ativas na concepção de processos e sínteses eficientes e sustentáveis. A análise de reação TAP comprovou ser altamente valiosa para compreender a cinética, os mecanismos, os ciclos catalíticos e o efeito dos parâmetros de reação na química baseada em catálise.
- Engenharia de Partículas: a análise em tempo real comprovou ser inestimável para compreender as complexidades dos processos de cristalização, fornecendo dados sobre o tamanho das partículas, distribuição de tamanho e morfologia. A PAT acompanha o impacto dos parâmetros do processo, como a temperatura, mistura, taxa de adição, concentração de soluto e o protocolo de semeadura, garantindo o desenvolvimento e o aumento de escala da cristalização confiável.
- Processos Biológicos: a análise de reação composicional e em tempo real podem proporcionar otimização e controle ativo ao mensurar a concentração de nutrientes, metabólitos, biomassas, produtos e subprodutos em função do tempo nas reações biológicas.
- Processos Sustentáveis: esses processos otimizam o rendimento, a pureza e a eficiência do átomo enquanto reduzem simultaneamente o uso de materiais perigosos e o consumo de energia. Para conseguir isso, é necessário uma compreensão aprofundada da reação e o conhecimento do processo, proporcionados pela TAP.
- Síntese de Polímeros: os métodos analíticos in-situ rastreiam a conversão dos monômeros para a formação de polímeros, para determinar a cinética da reação e para controlar o efeito das variáveis nos principais atributos do polímero. A análise em tempo real é usada para continuar a monitorar a fusão de polímeros, extrusões e filmes para garantir a qualidade do produto.
