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自動合成およびインライン分析

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メトラー・トレド株式会社
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新規化合物開発から製造まで

原料から製造に至る開発のあらゆる段階で課題が発生します。革新的な研究開発には、コストと品質を常に配慮しながら各段階を通じて解決策を見出すことが求められます。

このカタログについて

ドキュメント名 自動合成およびインライン分析
ドキュメント種別 製品カタログ
ファイルサイズ 3.2Mb
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このカタログの内容

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自動合成機＆インライン分析 新規化合物開発から製造まで Chemical Development
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革新的な研究開発 新規化合物開発から製造まで 研究開発からプロセス開発、製品製造までには多くのステージがあり、各ステー ジで異なる課題があります。コストと品質を守りながら、下記に示すそれぞれのス テージにおける課題を解決するため、研究開発の革新が日々求められています。 新規化合物探索 合成方法の開発 高い効果を得るため、分子設計を行い 堅牢で持続可能な反応経路を見つける 新規化合物が創出されます。 ために合成方法を研究します。さらに 新しい合成方法により、新規化合物を 純度と収率の最適化を行います。 合成します。 ・ 反応は安全で経済的か？ ・ その分子は目的の効果を発揮するか？ ・ シンプルな反応経路で合成可能か？ ・ いかに新規化合物を創成するか？ ・ 反応の最適条件を見つけられるか？ ・ 実験者の安全性を向上するには？ 2 Chemical Development
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R&Dから製造まで 各ステージでの課題を理解し解 決するためには、多くの問題の 中から鍵となる問題を特定し、 豊富なデータに基づいた優 れた意思決定を行うことが必要 です。 プロセス開発 商業生産 製造プロセスは安全性・収率・堅牢性を 製造への移行にあたっては、不良バッ 最大化するよう設計されなければなり チの回避、サイクルタイムの短縮、連続 ません。 的なプロセス制御が求められます。 ・ スケールアップ可能なプロセスか？ ・ 再現性は良好か？ ・ 危険な状況を回避するよう制御可能か？ ・ 収益性を上げるには？ ・ 工場の能力内で製造できる方法か？ ・ 製造スケールでの改善は可能か？ 3
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進化する現代の研究設備 24時間安全で無人での実験、正確な制御、継続的な測定により、研究者はパラ メータの変更の影響を迅速に把握し、より良い情報に基づいた意思決定が可能と なります。 最新の研究設備から得る知見と制御が、革新的な開発につながります。 従来の実験装置 データが記録 手動でサンプ 反応器の制御 安全性が低い 分析誤差や結 されていない ルを採取する 能力が低い 果を得るのに 時間を要する °C mL データ 未採取 結果 オフライン分析による誤差が最適 な性能を出せない原因となる 時間 開始 分離 4 Chemical Development
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これからの実験装置 パラメータの 24時間体制で 反応を制御し、 遅 延・誤 差 の 最適な条件を 影響をリアル の制御、計測 危険を回避 ないインライン 特定し報告 タイムに測定 分析 10:05 インライン分析 °C mL 結果 In Situ サンプル リアルタイム分析での知見、反応制御 が画期的な研究開発に繋がります 時間 開始 分離 5
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自動合成機を用いた 新しい合成手法 従来の丸底フラスコとジャケット付き反応器は、自動合成機へ置き換わってい ます。有機合成や化学工学の研究において、全ての実験データを自動的に保存 しながら新しい反応条件の検討を行えるようになりました。直感的なタッチスク リーンによる複数の反応器・撹拌・温度の制御は標準インターフェースに統一 されており、トレーニング時間を削減できます。 フレキシビリティ 無人制御 装置をシームレスに統合 自動合成機はアイスバスやマン 直観的なタッチスクリーン操作に リアルタイム in situ 測定装置を自 トルヒーター、循環恒温槽を使わ 統一されており、トレーニングの負 動合成機に組み合わせると、プロ ずに広い温度範囲で反応を行え 担が少なく、より広範で、より長時 セスの詳細な解析を行うことがで ます。合成・最適化・反応解析など 間の実験に活用できます。無人で きます。 の用途にフレキシブルに対応し の安全制御とデータ採取が可能 測定値の時間変化に制御温度・ 0.5mlから数リッターの反応容量 で、反応条件のスクリーニングを 撹拌・試薬添加・pHを統合して解 をサポートします。 24時間行えます。研究者間の操作 析することで、プロセス内の事象 の差を無くし、生産性を向上させ を迅速に特定でき改善につながり ます。 ます。 6 Chemical Development
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EasyMax™ 102 EasyMax™ 402 OptiMax™ RX-10™ 丸底フラスコを超える新しい合成器具 65 EasyMax、OptiMax、RX-10は合成実験を容易にし、 副生成物の生成温度 63 広い温度範囲で高精度かつ再現性の高いデータを測 定できます。またプロセス変数が反応に及ぼす影響を 検討することができます。 60 図に示したように従来の手作業の装置は温度が安定 せず、副生成物の発生など、不確定要素の可能性が高 まります。EasyMaxは非常に安定した温度制御能を有 丸底フラスコ するため、繰り返し実験の回数を減らせると同時に比 EasyMax 較実験の信頼性は高まり、また発熱事象を感度よく検 55 0:40 1:00 1:20 知でき、副生成物のリスクを低減します。 時間（h:mm） HCl添加開始 迅速な実験計画法の説明動画はこちら www.mt.com/video-DoE 7 温度（℃）
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反応の全容を解明する in situ FTIR分析 全反射（ATR）フーリエ変換赤外（FTIR）分光法による in situ反応解析は、反応中の 重要な化学種を連続的にモニタリングします。 反応の進行・始点・反応率・中間体 の生成・反応の終点を確実に捉えることにより、研究者はデータに基づいたプロセ ス設計、品質に対する最適化が行えます。 反応の理解 研究開発の改善 オフラインサンプリングの回避 in situ 反応モニタリングは反 ReactIRが安全、且つ堅牢な ReactIRは幅広い反応条件 応メカニズム（経路）の理解、 プロセスの開発を可能にし （有毒・腐食性溶媒、高温高 反応速度の決定、反応中の変 ます。プローブ技術による容 圧下）に対応しており、反応全 化点を検出するため、キーと 易な設置、再現性の高い結果 体の解析と制御に関する情 なる反応種、および不安定種 が、プロセス開発時間の短縮 報をリアルタイムで取得でき が追跡できます。サンプリング とスケールアップにおける安 ます。 やオフライン分析が困難な場 全性につながっています。特 合でも、反応の制御・適正化に にフロー合成、重合、高圧反 関する情報をリアルタイムで 応、反応速度論解析などで多 取得することが可能です。 く実績があります。 8 Chemical Development
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ReactIR™ 15 ReactIR™ 45m ReactIR™ 45P 反応速度論と反応メカニズム NO2 NHOH NH2 ReactIRの活用により、研究者はオフライン測定に関連 Catalyst + H する時間遅延を回避できます。反応をリアルタイムで測2 DMSO 定することで、研究者は即座の反応解析に基づいて迅速 な意思決定を行うことが可能となります。 0.16 ReactIRはスペクトルの経時変化を連続的に取得でき 0.12 ます。反応の進行に伴うスペクトルが作成され、始点・終 Ф-NO2 Ф-NHOH 点・中間体の生成、さらに反応速度がわかります。 0.08 Ф-NH2 このデータから研究者は、反応の理解を深めるだけで 0.04 なく、収率・収益性の改善に向けて反応条件を変更して いくことができます。 0.00 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 時間（hr） 溶媒の種類・触媒・温度・圧力が選択性と反 応性に及ぼす影響を解明できます。 時間 波数 ReactIR分光光度計の紹介動画はこちら www.mt.com/video-ReactIR 9 吸光度 吸光度
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1回の実験からより多くの情報を 自動サンプリング 再現性の高い連続的な分析結果を常に得ることで、実験をきわめて詳 細に解析できまた検討時間の短縮が図れます。化学反応中の高精度・ 高頻度なサンプリングは反応原理の解明やデータに基づく迅速な意思 決定に直結します。 サンプリング困難な反応にも 無人自動運転 原因を探る 空気や水に敏感である、毒性が EasySamplerはいつどのような 不純物がどのように生成したかが 高い、高圧や低温であるなどサン 間隔で何回サンプリングするか わかれば、収率と製品品質を改善 プリングが非常に手間がかかっ というプログラムを簡単に設定 できます。プロセス条件と不純物 たりサンプリングが不可能な反 でき、完璧な反応経過の情報を 生成のタイミングを関係づけるこ 応からでもより良い情報が得ら 無人で採取できます。 ともできます。 れます。 10 Chemical Development
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EasySampler™ 詳細なデータで問題の根本を探る 反応における目的物質・副生成物・不純物の反応速度 と反応メカニズムを知ることは研究開発にとって大変 重要です。そのような反応の進行状況を知る上で大き Data collected overnight via なハードルとなるのが昼夜行わなければならない長 automated sampling い反応からのデータが不足しがちなことです。 EasySamplerは自動的にサンプルを採取、クエンチし HPLC分析用にサンプル調整を行う装置でありデータ 不足の問題を解決します。 水素化反応での副生成物の原因を研究した ノバルティス社の事例はこちら www.mt.com/wp-EasySampler 11
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粒度分布を制御する 粒子サイズ・形状・粒子個数のインライン測定 インライン粒子測定装置はプロセス中の粒子を直接分析し、変化の量と速度を追 跡します。粒子や液滴のサイズ・形状・個数を、希釈することなく完全なプロセス濃 度で測定します。粒子の変化がリアルタイムに判明しますので、プロセスの終点が 検知でき、バッチ間の一貫性が確保され、後工程のスループットと製品品質を最 適化することができます。 粒度・形状・粒子数 サンプリング不要の分析法 最高のプロセスを作る 晶析や乳化など多相系プロセス 粒子をサンプリングしオフライン 条件や原材料の変化にともなう において、粒子や液滴の性質は 分析のために試料調整すると、 粒子の変化を連続的に観察する 直接プロセスのパフォーマンス プロセス中とは違った状態になり ことで、最適なプロセス条件をつ に影響を与えます。粒子をリアル がちです。プロセス内の粒子をそ きとめることができます。実験室と タイムに観察することにより、研 のまま測定し、サイズと個数を追 プラントからのデータに基づいて 究者はプロセスを確実に理解し、 跡することで、温度や圧力が極端 プロセスを構築すれば、目的どお 最適化し、スケールアップするこ な場合でも、リアルタイムかつ安 りの粒子を確実に得ることができ とができます。 全にプロセスを解析することがで ます。 きます。 12 Chemical Development
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ParticleView™ V19 ParticleTrack™ G400 ParticleTrack™ G600 晶析の理解と制御 100 µm 100 µm ParticleTrackとParticleViewにより、研究者はプロセス パラメータが粒子へ及ぼす影響を常に知ることができ ます。プロセスパラメータと、結晶成長・凝集・破砕・形 状変化などの晶析メカニズムとの関係を知ることで、合 理的なプロセス最適化および改善が行えます。 この例では、ParticleTrackで粒度分布の変化を連続的 に測定し、時間変化曲線として表示しています。冷却 冷却速度上昇で 温度（℃） 微小粒子生成 速度を速めると、微粒子（0～10μm）の数が増加して カウント数（0μm~10μm） います。またParticleViewでリアルタイムに顕微鏡画像 を撮影することにより、粒度と形状を簡単に判別でき ます。このデータをプロセスの指標とし、バッチでの異 常検知に利用できます。また微粒子の生成を制御すれ 18:40 24:00 ば、下流の分離工程を最適化でき、製品品質の向上に役 時間（h:mm） 立ちます。 バッチごとの粒度分布の時間変化から、 粒子・液滴へのプロセスパラメータの 影響を比較できます。 24:00 18:40 詳しくはホワイトペーパー コード長（μm） 「プロセスを最適化する粒子サイズ分析」をご覧ください www.mt.com/wp-PSA 13 カウント数 カウント数、℃
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プロセスの安全条件 反応熱量測定 開発の全ての段階で安全性を問われることが浸透し、研究者は化学物質への暴 露を避けるようになりました。反応温度を自動制御することで発熱反応に関わるリ スクを最小限に抑えられます。発熱に影響を与える条件を洗い出し可能な限り安 全なプロセスとなるよう改善することで信頼性の高いスケールアップが行えます。 研究者の安全性向上 スケールアップ時の危険性を発見 リスクを最小限に抑え、スケール するために アップ時の信頼性を高める 反応温度、試薬添加、撹拌など 正確な熱量測定データを得るに スケールで必要となる設備を選 のパラメータをリモート制御 は全てのプロセス条件を極めて 定するため最悪のシナリオを想 し、in situ分析で非接触測定を行 再現性良く制御する必要がありま 定します。重要な情報（誘導期・反 うことで、研究者の危険物質や発 す。熱力学データすなわちヒート 応の始点／終点・エンタルピーに 熱反応による受傷事故を大幅に トランスファー・比熱・ヒートフ 伴う最大発熱・顕熱・断熱温度上 減らします。 ロー・エンタルピーなどをきちん 昇）があれば、潜在的な危険性を と求めて初めて微小な変化を確 迅速に洗い出せます。 実に測定できます。 14 Chemical Development
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EasyMax HFCal™ OptiMax HFCal™ RC1mx™ 安全な条件 18 110 q 発熱反応に対し早い段階から反応熱量計で熱量測定をr 200 行うことで、安全性に問題のあるプロセスを早期にスク 100 14 180 リーニングできます。難しい条件の反応であっても、安 90 160 10 全性に自信を持ってスケールアップできます。 140 80 6 120 70 左図は昇温しながら試薬を添加するセミバッチ反応100 です。相乗効果（温度上昇・試薬添加・反応）の解析 60 2 80 には、反応器壁におけるヒートフロー・顕熱・添加試薬 50 T 60j -2 の温度の影響を相殺するために必要なエネルギーを正 40 40 Tr 確に求めなければなりません。精度の高い測定装置と -6 20 Mr データ評価手法が必要となります。30 0 -10 0:50 1:00 1:10 1:20 1:30 1:40 Time (h:mm) 反応熱（qr） ジャケット温度（Tj） 反応温度（Tr） 試薬添加量（Mr） 詳しくはホワイトペーパー 「温度上昇によるリスク」をご覧ください www.mt.com/wp-RisingTemp 15 Tr (°C), Tj (°C) qr_hf (W) Mr (g)
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実験データの統合ソフトウェア 実験から意思決定へ 共通インターフェースのソフトウェアで反応条件（温度や試薬滴下量など）とインラ イン測定結果（反応率、カウント数など）を重ねて一括表示することにより、相互関 係を視覚化できます。また実験から意思決定へのワークフローを単純化します。未 加工の実験データ（Data）から実験レポートは自動生成され情報（Information）と なり、研究グループ内で共有され知識（Knowledge）へと発展します。 直感的でインテリジェント One Click Analytics™ アプリケーションに特化したワークフロー シンプルでありながら強力なソフ ワンクリックでグラフ・ムービー・ 反応解析・晶析・熱量測定などの トウェアによって、初期の合成検 プレゼンテーションを作成する アプリケーションに特化した iCソ 討から製造までの制御と測定を ため、分析機能・レポート作成機 フトウェアは、最適なデータ解析 一貫した操作で行えます。ヒュー 能・データ管理機能が充実してい をガイドします。より迅速なデー マンエラーとトレーニングコスト ます。プロセスに関する重要な情 タ解析が可能となり、研究者は次 を減らし、重要な実験データを確 報が共有されることで、プロジェ の実験により多くの時間を費やす 実に保存します。 クトチームはデータに基づいた ことができます。 意思決定を迅速に行えます。 16 Chemical Development
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専門的な解析をすべての装置に すべての使用機器からデータを統合的に出力しますの で、得たい情報を簡単に抽出できるとともに、グラフ化・ データ変換・データ比較を容易かつパワフルに行う機能 が充実しています。 iC Data CenterTMによるナレッジマネジメント iC Data Center 実験装置のデータは“保存されていない“、“保存さ 実験室 オフィス れても統合されていない“などの理由で実に85％ が失われているとの試算があります。 収集 変換 提供 自動合成装置 iC Data Centerは、すべての実験データを各実験 W X @ 装置から自動的に収集します。実験データを使い Microsoft® Word® / Excel® やすい形式に変換し、電子ラボノート（ELN）また はサーバー上のデータ保存フォルダに保存するこ </>xml とで、実験データを一元管理します。また法令遵 XML（S88） 守に向けた取り組みにも有用です。 ジャケットリアクター （RX-10） iControlと iC Data Centerは、実験ファイルのコピーや移動、 iCソフトウェア データ変換の時間を短縮します。研究者の作業効 率は改善され、より多くの時間を実験に費やすこ インラインプローブ （PAT） とができます。 ELN データ保存場所 詳しくはホワイトペーパー 「実験データを100%収集しデータ管理」で www.mt.com/wp-iCDC 17
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多彩な技術で 研究開発と分析をサポート メトラー・トレドの多彩な製品群は様々な用途に適したフレキシビリティと精度を 有すると共に、突出した高品質と高機能性を兼ね備えています。 天びんとはかり 滴定装置 pH測定 熱分析 メトラー・トレドは天びん 新世代の滴定装置は使い ベーシックハンドヘルド メトラー・トレドは熱分析 の世界を常に変革してい やすさと柔軟性に重点を からフレキシブルな2チャ 装置の分野で最先端技術 ます。Quantos™自動分注 置いています。 ンネルメーターまでメト を常に提供しています。革 システムや、StatusLight・ 独自の OneC l i ck™ユー ラー・トレドは最高品質の 新的な製品群には、DSC™ StaticDetect・SmartGridな ザーインターフェースで、 pHおよびイオン測定機器 ・TGA™・TMA™・DMA™ どの革新的な機能により トレーニング時間を短縮、 を幅広く提供しています。 がありまた比類のない非 完璧な計量を実現します。 作業をスピードアップし 例えばSevenExcellence™ 常に強力な共通ソフトウェ ラボ用天びんは豊富なラ ます。自動認識されるセン メーターは操作が分かり アを採用しています。フラ インナップで作業者の安 サー・ビューレット・その他 やすく測定精度が高く柔 ッシュDSC、TOPEM®変調 全に最大限配慮し比類の アクセサリーにより時間 軟性に優れています。接 技術、HSS7 DSCセンサー ない測定パフォーマンス・ を節約しながら操作の安 続したモジュールに応じ などの最新技術により高感 優秀なデータセキュリテ 全性を高めることができ て、pH、伝導率などの様々 度でより良い結果をお約束 ィ・シームレスなトレーサ ます。モジュール設計に なパラメータを測定するこ します。 ビリティをご提供します。 より、あらゆる滴定アプリ とができます。 ケーションに対応します。 18 Chemical Development
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物理量 ピペット UV / VIS分光 オートケム メトラー・トレドのデジタル レイニンのピペットは実 高速簡単な U V / V I Sエ メトラー・トレドは、ベンチ 機器は、屈折率と密度を簡 験効率を向上し高い精度 クセレンスシリーズは、 スケールの化学反応を商 単で正確にかつ機器によっ と再現性を保証し、市場 FastTrack™ UV / VIS技術 業プロセスに移行するため ては同時に測定します。 投入期間の短縮に寄与し とOneClick™操作によっ のシームレスなワークフロ さらにメトラー・トレドは熱 ます。特許取得の LTS Lite- て、持続可能で信頼性の高 ー構築に役立つ技術・ソフ データを迅速かつ確実に Touch™システムを含む い性能という基盤の上に トウェア・人材を提供してい 測定するための使いやす 新しいエルゴノミクス設計 成り立っています。PCソフ ます。当社が提供する装置 い計測器を幅広く提供して で疲労や怪我を最小限に トウェアLabX®により、素早 とサービスは、20年以上に います。光学的および熱量 抑え、研究者の操作ミスや くスペクトルを管理すると わたって数千の開発者やエ 測定法を用いて、材料の物 誤差を無くします。 レイニ 共に、他のメトラー・トレド ンジニアに重要な情報を 理的特性および相変化を ンの校正およびメンテナ 装置ともシームレスに連 提供する戦略パートナーと 測定します。 ンスサービスはメトラー・ 携できます。 しての役割を果たしてまい トレドの高精度天びんと りました。 専門知識で支えられてい ます。 19
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詳細情報 メトラー・トレドは、自動合成機およびインライン分析のワールドリーダー です。論文のレビュー・ホワイトペーパー・セミナー・事例紹介などの資料を多 数ご用意しておりますので、ご興味のあるアプリケーションと分野に合った情 報をご請求ください。 アプリケーション資料 不純物プロファイリング・反応速度論解析・フロー合成・ 晶析・反応熱量測定・ミキシングとマストランスファー・ ヒートトランスファー・スケールアップなど、幅広いアプリ ケーション例をご用意しています。 www.mt.com/ac-library オンラインとオンサイトセミナー ライブセミナーとオンデマンドセミナーで、研究機関や 企業の自動合成機およびプロセス分析機器の導入方法 を学べます。 www.mt.com/ac-seminars www.mt.com/autochem For more information メトラー・トレド株式会社　オートケム事業部 TEL: 03-5815-5515 FAX: 03-5815-5525 © 07/2018 Mettler-Toledo K.K., Printed in Japan 96130360 ●製品の仕様・価格は予告なく変更することがありますので、あらかじめご了承ください