現(xiàn)代精細(xì)化工與制藥工業(yè)正經(jīng)歷從"離線質(zhì)量控制"向"實(shí)時(shí)放行檢測(cè)（RTRT）"的范式轉(zhuǎn)變，過(guò)程分析技術(shù)（PAT）框架下的在線中紅外光譜（ATR-FTIR/MIR）因其非侵入性、高化學(xué)特異性和毫秒級(jí)響應(yīng)優(yōu)勢(shì)，已成為追蹤復(fù)雜有機(jī)反應(yīng)歷程的核心工具。然而，反應(yīng)體系的紅外光譜通常呈現(xiàn)嚴(yán)重的共線性（collinearity）與基線漂移，傳統(tǒng)單變量峰高/面積法難以在重疊吸收帶中準(zhǔn)確解析多組分濃度；同時(shí)，反應(yīng)條件（溫度、離子強(qiáng)度）變化導(dǎo)致的光譜擾動(dòng)進(jìn)一步惡化了定量準(zhǔn)確性。在此背景下，偏最小二乘法（PLS）作為處理高維共線性數(shù)據(jù)的化學(xué)計(jì)量學(xué)工具，能夠從全光譜或選定區(qū)間建立光譜信號(hào)與離線參考值（HPLC/GC）的穩(wěn)健回歸模型；而將此數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的軟測(cè)量（soft sensing）與機(jī)理驅(qū)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)建模相結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)無(wú)需人工采樣的實(shí)時(shí)反應(yīng)監(jiān)測(cè)與模型參數(shù)在線更新，為動(dòng)態(tài)工藝優(yōu)化提供前所未有的信息密度。

研究開(kāi)發(fā)一種基于反應(yīng)動(dòng)力學(xué)建模和偏最小二乘法（PLS）定量分析的在線紅外光譜（FT-IR）數(shù)據(jù)分析算法，用于化學(xué)反應(yīng)的監(jiān)測(cè)和過(guò)程優(yōu)化。研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了這種方法在Paal-Knorr反應(yīng)和乙二醛酸合成反應(yīng)中的應(yīng)用，并展示了其在反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究和過(guò)程優(yōu)化方面的潛力。通過(guò)原位傅里葉變換紅外光譜（FTIR）實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)反應(yīng)進(jìn)程，記錄光譜數(shù)據(jù)。在不同溫度下進(jìn)行的Paal-Knorr反應(yīng)中，光譜數(shù)據(jù)的擬合誤差小于2.5%，表明PLS動(dòng)力學(xué)擬合方法能夠從光譜數(shù)據(jù)中提取大部分信息。

乙二醛酸合成反應(yīng): 通過(guò)PLS動(dòng)力學(xué)擬合方法，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)反應(yīng)產(chǎn)物的濃度變化，這對(duì)于傳統(tǒng)的離線分析技術(shù)（如HPLC或NMR）來(lái)說(shuō)是相當(dāng)困難的。

H.E.L PolyBlock自動(dòng)平行合成平臺(tái)：

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--模塊化配置

--內(nèi)置磁力攪拌和機(jī)械攪拌配置

--溫度范圍 -40-230℃

--反應(yīng)區(qū)之間的溫差高達(dá) 100℃

--4 個(gè)獨(dú)立的反應(yīng)區(qū)

• 每個(gè)反應(yīng)區(qū)可接受直徑85mm , 深65mm得反應(yīng)容器
• 反應(yīng)器最大容積500ml, 可兼容高、低壓反應(yīng)器

--8 個(gè)獨(dú)立的反應(yīng)區(qū)

• 每個(gè)反應(yīng)區(qū)可接受直徑48mm, 深58mm的反應(yīng)器
• 反應(yīng)器最大容積200ml(低壓), 50ml(高壓)

--自動(dòng)記錄溫度、壓力、攪拌、pH、濁度等

Bruker FT-MIR中紅外過(guò)程光譜儀：

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^{--中紅外光源，光譜范圍 7,500 - 750 cm-1，光譜分辨率 優(yōu)于1 cm-1}

--采用KBr分束器

--液氮-MCT或閉路 MCT檢測(cè)器

--用于適配紅外光纖探頭，如 ATR（金剛石） 探頭

^{--信噪比（S/N） ＞1,200:1（峰峰值，1,000-900 cm-1區(qū)間，4 cm-1分辨率，10次掃描，具體數(shù)值因附件配置而異）}

^{--波數(shù)重復(fù)性 優(yōu)于0.04 cm-1@1,554.35 cm-1（100個(gè)光譜的標(biāo)準(zhǔn)偏差）}

^{--波數(shù)精度 優(yōu)于0.05 cm-1@1,554.35 cm-1}

^{--測(cè)量速度 ＞250次掃描/分鐘（8 cm-1分辨率條件下）}