自動有機合成とは、2 つ以上の単純な分子が制御された方法で結合して、より複雑な化学生成物を生成するときに発生する物理化学的変換を表します。多くの場合、化学合成はA + B = Cよりもはるかに複雑であり、生成物と副生成物を含む混合物が発生する可能性があります。
自動有機合成は、製薬、ポリマー、ファインケミカル、バルク化学産業におけるすべての商業的に重要な製品の開発に採用されています。化学合成の成功は、適切な経済性と品質で目的分子を生産することと定義され、反応変数の徹底的な理解と制御による反応物と試薬の効率的な使用に関連しています。
現代の自動有機合成は、文明に利益をもたらすために開発された、製造された有機および無機ベースの製品のすべてに責任があります。現代の化学合成では、プロセスが十分に理解され、適切に管理され、経済、品質、安全の目標を満たすと同時に、環境への影響を最小限に抑える結果を生み出す必要があります。
現代の化学合成では、品質、安全性、歩留まりという基本的な目標が確実に達成されるように、高度なハードウェアとソフトウェアが採用されています。これらのツールは、反応速度論、熱力学、反応変数の影響を完全に特徴付ける化学開発から、品質管理とプロセスの安定性が経済的成功の鍵となる製造まで多岐にわたります。
自動有機合成ラボは、かなり近年大きな変化を遂げています。丸底フラスコ、加熱マントル、冷却槽、撹拌装置など、化学合成の古典的なアナログツールは、自動実験室反応器などの精密でデジタル制御された合成技術に急速に置き換えられつつあり、その結果、はるかに再現性の高い反応制御が実現しています。
化学の実行方法も変化しています。従来の化学バッチ反応は、より高い収率、より高い品質、より安全な反応を提供する連続フロー反応に取って代わられています。化学合成を行うためのこれらの新しいアプローチをサポートするために、化学合成ラボの分析機器も変更されました。オフライン、手動、湿式化学、クロマトグラフィーの分析法は、オンラインまたはインラインのリアルタイム分析に急速に取って代わられつつあります。単一ポイントのオフライン測定からデータ豊富なリアルタイム分析への移行というこの方向性は、現代の化学合成における主要なトレンドの1つである 品質バイデザイン (QbD)を支えています。
ラボと生産の両方における現代の化学合成には、品質、安全性、生産性の新しい要件を満たす高度な技術が必要です。EasyMax化学合成反応器は、多くの場合、熱量測定機能を備えており、製薬および化学開発ラボで、反応変数の最適化、スケールアップの高速化、反応熱力学の測定、プロセスの安全性の確保に使用されます。自動実験用リアクターは、実験計画法(DoE)アプリケーションや、実験パラメータと性能を数学的に関連付けるその他の方法をサポートする優れた技術です。
粒径、形状、分布が重要な場合、EasyViewerおよびParticleTrack 粒度分析装置 をEasyMaxと組み合わせて使用することがよくあります。オフライン試験が必要な場合、 EasySamplerは事前に選択された時間に反応サンプルを自動的に取り出し、HPLCやその他の分析のために反応条件下でクエンチ/希釈します。 EasySamplerは24時間年中無休で動作し、反応を中断したり、反応条件に影響を与えたりすることはありません。 リアルタイム、in situ分析のために、 ReactIR および ラマン分光計 測定は、反応速度論、全体的な反応進行を決定し、提案された反応メカニズムをサポートするために使用されます。 これらの分光技術は、バッチおよび連続フローアプリケーションの両方で重要な分析データストリームを提供します。
プロセス開発およびスケールアップワークステーションは 、熱力学データをリアルタイムで提供し、熱伝達と物質移動に対する条件の変化の影響を調査し、濃度、温度、または速度論に関連する研究をサポートします。 反応熱量計 を使用すると、研究者は反応によって発生する熱を測定し、熱出力に基づいて反応を制御できます。添加物を含む関連パラメータの制御は自動化され、事前にプログラムできるため、すべての反応パラメータを24時間記録しながら実験を安全に実行できます。重合反応のプロセスの個々のステップは、実験データとともに継続的に記録され、安全に保存され、評価と解釈に利用できるようになります。安全で高精度かつ精密な測定・制御により、必要な実験回数が減り、スケールアップが効率的になります。
EasySampler は、反応全体にわたって代表的なサンプルを提供します。正確で再現性のある代表的なサンプルは、高品質のHPLC結果を提供します。これにより、不均一な混合物、空気や湿気に敏感な反応、加圧および毒性条件下での反応であっても、反応速度論を研究し、 不純物プロファイルを作成することが容易になります。ユーザーが定義した時点で、EasySamplerは反応サンプルを自動的に捕捉し、反応条件でサンプルを即座にクエンチし、最後にサンプルをユーザー指定の濃度に希釈します。
反応容器またはフローリアクター内で直接化学反応をリアルタイムで監視するための赤外分光計。反応速度論、メカニズム、経路に関する詳細な情報を得ます。
DirectInject-LC™を使用すると 、HPLCを使用して、ほぼリアルタイムの反応、プロセス、結晶化 の理解を 行えるようになりました。完全に自動化された迅速な反応サンプリングと注入により、HPLCはオンライン反応モニタリングのための強力な新しいプロセス分析技術(PAT)に変わります。
代表的なサンプルをバッチまたはフローで継続的に収集し、複雑で多相で困難な化学のリアルタイム分析を可能にします。
ハンズフリーで再現性のある反応サンプリング、前処理、HPLCへの即時注入により、サンプルのエージングがなくなり、リアルタイムでデータが得られます。
反応分析とモデリング用に特別に設計された世界をリードする iCソフトウェアスイートでデータを解析し、プロセスと製品開発を加速します。
Niklas O. Thiel、Benyapa Kaewmee、Trung Tran Ngoc、Johannes F. Teichert、「単純なニッケル触媒は広範な E 選択的アルキン半水素化を可能にする」、Chem. Euro J.
著者らは、ニッケル触媒[NiI2]と1,1'ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン(dppf)]を使用して、さまざまなアリールおよびアルキル置換パターンを持つさまざまな基質に対して E選択的アルキン半水素化を行った。彼らは、この市販のニッケル触媒が、広範囲の置換アルキンの E選択的アルキン半水素化を可能にすることを示しています。
30 bar H2 下で実行された ReactIR 測定は、速度論データを提供し、提案されたメカニズムを支持しました。最初に、Z選択的アルキン半水素化は、反応容器が加熱するにつれて発生します。E-スチルベンの形成は、90 分後に温度が 80°C に達すると観察され、数時間後に E-スチルベンが主要な生成物になります。ReactIRのデータは、2つの異なるメカニズムが発生することを示唆しています。最初のメカニズムは、Z選択的アルキン半水素化につながります。2つ目は、Ni水素化物中間体に関連するZからEへの異性化メカニズムです。
Wen Tian、Rongrong Hu、および Ben Zhong Tang、「構造制御ピリミジン誘導体およびポリ(ピリミジン)のステップエコノミック合成のためのワンポット多成分タンデム反応および重合」、高分子 2018、51、9749−9757。
研究者らは、特定の特性を持つ共役ポリ(ピリミジン)の合成を可能にするワンポット多成分タンデム重合反応(MCTP)の開発を報告しています。彼らは、CuCl、Cs2CO3、およびN,N,N',N',N'-テトラメチルエチレンジアミンの存在下で、ジイン、グアニジンHCl、DMSO、およびO2を使用して重合が行われることを示しています。
in situ FTIR実験は、反応速度論とMCPT反応時間最適化パラメータを決定するためのデータを提供しました。ReactIRは、MCTPのP1(空気中)とP2(窒素下)の主要種を時間の関数として追跡します。前者では、カルボニル基の形成により1662 cm-1のバンドが増加します。後者のバンドでは、1662 cm-2 ではカルボニル官能基が存在しないため減少します。
Kallakuri Suparna Rao、Frédéric St-Jean、およびArchana Kumar、「インラインIR分光法とモデリングを使用したケトンエノル化とビニルスルホン酸立体異性体形成の定量」、Org. Process Res. Dev. 2019, 23, 945−951.
著者らは、ReactIRを使用して、非環四置換全炭素オレフィンを含むAPI中の重要なビニルスルホン酸塩中間体の形成を研究したことを報告しています。単変量および多変量モデリングにより、in situ ReactIRデータにより、ケトンの消費と定量的変換、金属エノラートの形成、および四置換スルホン酸ビニル立体異性体の生成物混合物中の微量立体異性体の定量をリアルタイムでモニタリングすることができました。モデルは、さまざまな実験条件で取得されたIRデータを使用して検証されました
定量結果を最適化するために、ReactIRプローブをEasyMax自動ラボリアクターと組み合わせて使用し、温度、撹拌速度、反応時間などのパラメータを正確に制御しました。
