TY - JOUR A1 - Michalik-Onichimowska, Aleksandra A1 - Kern, Simon A1 - Riedel, Jens A1 - Panne, Ulrich A1 - King, R. A1 - Maiwald, Michael T1 - ‘‘Click” analytics for ‘‘click” chemistry – A simple method for calibration–free evaluation of online NMR spectra N2 - Driven mostly by the search for chemical syntheses under biocompatible conditions, so called "click" chemistry rapidly became a growing field of research. The resulting simple one-pot reactions are so far only scarcely accompanied by an adequate optimization via comparably straightforward and robust analysis techniques possessing short set-up times. Here, we report on a fast and reliable calibration-free online NMR monitoring approach for technical mixtures. It combines a versatile fluidic system, continuous-flow measurement of 1H spectra with a time interval of 20 s per spectrum, and a robust, fully automated algorithm to interpret the obtained data. As a proof-of-concept, the thiol-ene coupling between N-boc cysteine methyl ester and allyl alcohol was conducted in a variety of non-deuterated solvents while its time-resolved behaviour was characterized with step tracer experiments. Overlapping signals in online spectra during thiol-ene coupling could be deconvoluted with a spectral model using indirect hard modeling and were subsequently converted to either molar ratios (using a calibrationfree approach) or absolute concentrations (using 1-point calibration). For various solvents the kinetic constant k for pseudo-first order reaction was estimated to be 3.9 h-1 at 25 °C. The obtained results were compared with direct integration of non-overlapping signals and showed good agreement with the implemented mass balance. KW - Online NMR Spectroscopy KW - Reaction Monitoring KW - Automated Data Evaluation KW - Thiol-ene click chemistry KW - Click Chemistry KW - Process Analytical Technology PY - 2017 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-393232 UR - http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1090780717300575 DO - https://doi.org/10.1016/j.jmr.2017.02.018 VL - 277 SP - 154 EP - 161 PB - Elsevier Inc. CY - Oxford AN - OPUS4-39323 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kern, Simon A1 - Michalik-Onichimowska, Aleksandra A1 - Riedel, Jens A1 - Panne, Ulrich A1 - King, R. A1 - Maiwald, Michael ED - Herwig, Christoph T1 - “Click” analytics for “click” chemistry – a simple method for calibration-free evaluation of online NMR spectra N2 - Currently, research in chemical manufacturing moves towards flexible plug-and-play approaches focusing on modular plants, capable of producing small scales on-demand with short down-times between individual campaigns. This approach allows for efficient use of hardware, a faster optimization of the process conditions, and thus, an accelerated introduction of new products to the market. Driven mostly by the search for chemical syntheses under biocompatible conditions, so-called “click” chemistry rapidly became a growing field of research. The resulting simple one-pot reactions are so far only scarcely accompanied by an adequate optimization via comparably straightforward and robust analysis techniques. Here we report on a fast and reliable calibration-free online high field NMR monitoring approach for technical mixtures. It combines a versatile fluidic system, continuous-flow measurement with a time interval of 20 s per spectrum, and a robust, automated algorithm to interpret the obtained data. All spectra were acquired using a 500 MHz NMR spectrometer (Varian) with a dual band flow probe having a 1/16-inch polymer tubing working as a flow cell. Single scan 1H NMR spectra were recorded with an acquisition time of 5 s, relaxation delay of 15 s. As a proof-of-concept, the thiol-ene coupling between N-boc cysteine methyl ester and allyl alcohol was conducted in non-deuterated solvents while its time-resolved behaviour was characterised with step tracer experiments. Through the application of spectral modeling the signal area for each reactant can be deconvoluted in the online spectra and thus converted to the respective concentrations or molar ratios. The signals which were suitable for direct integration were used herein for comparison purposes of both methods. T2 - 11. Interdisziplinäres Doktorandenseminar CY - Berlin, Germany DA - 12.03.2017 KW - Process Monitoring KW - Online NMR Spectroscopy KW - Indirect Hard Modeling KW - Process Control KW - Process Analytical Technology KW - CONSENS KW - Click Chemistry PY - 2017 UR - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:kobv:b43-435531 SP - 33 EP - 35 PB - Gesellschaft Deutscher Chemiker (GDCh) CY - Frankfurt a. M. AN - OPUS4-43553 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Meyer, Klas A1 - Rademann, K. A1 - Panne, Ulrich A1 - Maiwald, Michael T1 - Quantitative NMR spectroscopy for gas analysis for production of primary reference gas mixtures N2 - Due to its direct correlation to the number of spins within a sample quantitative NMR spectroscopy (qNMR) is a promising method with absolute comparison abilities in complex systems in technical, as well as metrological applications. Most of the samples studied with qNMR are in liquid state in diluted solutions, while gas-phase applications represent a rarely applied case. Commercially available NMR equipment was used for purity assessment of liquid and liquefied hydrocarbons serving as raw materials for production of primary reference gas standards. Additionally, gas-phase studies were performed within an online NMR flow probe, as well as in a high-pressure NMR setup to check feasibility as verification method for the composition of gas mixtures. KW - Quantitative NMR spectroscopy KW - Gas-phase NMR spectroscopy KW - Primary reference gas mixtures PY - 2017 UR - http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1090780716302518 DO - https://doi.org/10.1016/j.jmr.2016.11.016 SN - 1090-7807 SN - 1096-0856 VL - 275 SP - 1 EP - 10 AN - OPUS4-38803 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Kern, Simon A1 - Michalik-Onichimowska, Aleksandra A1 - Riedel, Jens A1 - Panne, Ulrich A1 - King, Rudibert A1 - Maiwald, Michael ED - Maiwald, Michael T1 - “Click” analytics for “click” chemistry – a simple method for calibration-free evaluation of online NMR spectra N2 - Currently research in chemical manufacturing moves towards flexible plug-and-play approaches focusing on modular plants, capable of producing small scales on-demand with short down-times between individual cam-paigns. This approach allows for efficient use of hardware, a faster optimization of the process conditions, and thus, an accelerated introduction of new products to the market. Driven mostly by the search for chemical syntheses under biocompatible conditions, so-called “click” chemistry rapidly became a growing field of research. The re-sulting simple one-pot reactions are so far only scarcely accompanied by an adequate optimization via compara-bly straightforward and robust analysis techniques. Here we report on a fast and reliable calibration-free online high field NMR monitoring approach for technical mixtures. It combines a versatile fluidic system, continuous-flow measurement with a time interval of 20 s per spectrum, and a robust, automated algo-rithm to interpret the ob-tained data. All spectra were acquired using a 500 MHz NMR spectrometer (Varian) with a dual band flow probe having a 1/16 inch polymer tubing working as a flow cell. Single scan 1H spectra were recorded with an acquisition time of 5 s, relaxation delay of 15 s. T2 - 12. Kolloquium des Arbeitskreises Prozessanalytik CY - Berlin, Germany DA - 28.11.2016 KW - “Click” chemistry KW - Online NMR KW - Online monitoring PY - 2016 SP - 72 EP - 74 AN - OPUS4-38385 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Maiwald, Michael T1 - Metrology for Advanced Hydrogen Storage Solutions (MefHySto) – Overviewand Tangible Results N2 - The European project MefHySto addresses the need of large-scale energy storage, which is required for a shift to renewable energy supply. The project is funded by the European Metrology Programme on Innovation and Research (EMPIR) and consists of 14 consortium partners from all over Europe (www.mefhysto.eu). It is demonstrated, how MefHySto is contributing to the EMN for Energy Gases aiming at prioritisation of the measurement gaps and challenges interacting with the EMN stakeholders. T2 - European Metrology Network Energy Gases “Measurement Solutions for Energy Gases” Workshop CY - Lisbon, Portugal DA - 21.03.2023 KW - MefHySto KW - EMPIR KW - Hydrogen Storage KW - Hydrogen Metrology KW - Hydrogen Purity KW - Geological Storage PY - 2023 AN - OPUS4-57193 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Maiwald, Michael T1 - Modular process control with compact NMR spectroscopy – From Field Integration to Automated Data Analysis N2 - Chemical and pharmaceutical companies have to find new paths to survive successfully in a changing environment, while also finding more flexible ways of product and process development to bring their products to market more quickly – especially high-quality high-end products like fine chemicals or pharmaceuticals. A current approach uses flexible and modular chemical production units, which can produce different high-quality products using multi-purpose equipment with short downtimes between campaigns and reduce the time to market of new products. NMR spectroscopy appeared as excellent online analytical tool and allowed a modular data analysis approach, which even served as reliable reference method for further Process Analytical Technology (PAT) applications. Using the available datasets, a second data analysis approach based on artificial neural networks (ANN) was evaluated. Therefore, amount of data was augmented to be sufficient for training. The results show comparable performance, while improving the calculation time tremendously. In future, such fully integrated and interconnecting “smart” systems and processes can increase the efficiency of the production of specialty chemicals and pharmaceuticals. At the end of the article, ideas for solutions are discussed in order to speed up the implementation of new special products from the point of view of process analytics and to network the existing process chains more closely. T2 - PATriCK 2022 – Merck conference on PAT technology CY - Darmstadt, Germany DA - 19.10.2022 KW - Process Analytical Technology KW - Digitalisation KW - Process Industry KW - Online NMR Spectroscopy KW - Modular Production PY - 2022 AN - OPUS4-56089 LA - eng AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Maiwald, Michael T1 - Integrierte und vernetzte Systeme und Prozesse – Eine Perspektive für die smarte Laborinfrastruktur N2 - Chemie- und Pharmaunternehmen müssen neue Wege gehen, um in einem sich wandelnden Umfeld erfolgreich zu überleben, und gleichzeitig flexiblere Wege der Produkt- und Prozessentwicklung finden, um ihre Produkte schneller auf den Markt zu bringen - vor allem hochwertige High-End-Produkte wie Feinchemikalien oder Arzneimittel. Dazu gehört auch das Potenzial der digitalen Technologien, um ein umfassenderes Wissensmanagement zu ermöglichen. Eine wichtige Wissensquelle sind analytische Labors, die Unternehmensweit aktiv sind – von F&E bis zur Produktion. Die ganzheitliche Einbindung von analytischen Labors und ein unternehmensweites Daten- und Wissensmanagement sind wichtige Bausteine zur Integration und Vernetzung aller Systeme und Prozesse. Das Potenzial von Daten aus der Produktion mit ihren Kontextinformationen wird heute oft noch nicht konsequent für ein umfassendes Verständnis der Produktion genutzt. Dieser Beitrag skizziert anhand von Beispielen einen möglichen ganzheitlicheren Ansatz zur Digitalisierung und zum Einsatz maschineller Verfahren in der Produktion von Spezialchemikalien und Pharmazeutika durch die Einführung integrierter und vernetzter Systeme und Prozesse. T2 - 6. Analytik-Tag des Institut für Energie- und Umwelttechnik e.V. (IUTA) CY - Duisburg, Germany DA - 10.11.2022 KW - Prozessindustrie KW - Online-NMR-Spektroskopie KW - Prozessanalytik KW - Digitalisierung KW - Datenauswertung KW - IUTA PY - 2022 AN - OPUS4-56226 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - CONF A1 - Maiwald, Michael T1 - Integrierte und vernetzte Systeme und Prozesse – Prozessnahe Sensorik für die digital transformierte Prozessindustrie N2 - Unternehmen der Prozessindustrie müssen neue Wege finden, um in einem sich wandelnden Umfeld erfolgreich zu überleben, und gleichzeitig flexiblere Wege der Produkt- und Prozessentwicklung finden, um ihre Produkte schneller auf den Markt zu bringen – insbesondere hochwertige, hochwertige Produkte wie Feinchemikalien oder Arzneimittel. Dies wird zukünftig durch Veränderungen in den Wertschöpfungsketten entlang einer potenziellen Kreislaufwirtschaft erschwert. Anhand von Beispielen wird in diesem Vortrag ein möglicher ganzheitlicher Ansatz zur Digitalisierung und zum Einsatz maschineller Verfahren in der Produktion von Spezialchemikalien durch die Einführung integrierter und vernetzter Systeme und Prozesse skizziert. Es wird auch auf die aktuelle Technologie-Roadmap „Prozess-Sensoren 2027+“ eingegangen, die Ende 2021 erschienen ist. Im Zentrum dieser Roadmaps stehen Sensoren zur Erfassung von physikalischen und chemischen Messgrößen mittels spezifischer und unspezifischer Messverfahren, die zur Steuerung und dem besseren Verständnis von Prozessen dienen. Die Roadmap fasst die gemeinsame Technologie- und Marktsicht von Anwendern, Herstellern und Forschungs¬einrichtungen im Bereich Prozess-Sensorik in der verfahrenstechnischen Industrie zusammen. Digitalisierung und Nachhaltigkeit sind übergreifende Kernthemen der künftigen Entwicklung. T2 - 11. Fachtagung Prozessnahe Röntgenanalytik PRORA CY - Berlin, Germany DA - 24.11.2022 KW - Digital Transformatioin KW - Prozessindustrie KW - Sensorik KW - Prozessanalytik KW - Industrie 4.0 KW - PRORA PY - 2022 AN - OPUS4-56391 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - JOUR A1 - Maiwald, Michael T1 - Editorial: Es ist Arznei, nicht Gift, was ich dir reiche N2 - Der Artikel ist ein Editorial, der für die Herstellung eines grundlegenden Vertrauens in medizinische Produkte - insbesondere Impfstoffe - wirbt, um Skeptiker zu Unterstützern zu machen. Er wirbt nicht nur für die Impfstoffe, sondern auch für die Kultur der Pharmazie und Chemie und die Wissenschaft ganz allgemein und regt an, mehr erklärende Formate wie z. B. im Stil der Sendung mit der Maus für diese Dinge zu werben. Der Artikel geht auch auf den ungeheuren Reiz der seit gut zwanzig Jahren diskutierten risikobasierten Ansätze für pharmazeutische Entwicklung und Herstellung von Arzneimitteln auf Basis der Quality Guidelines ein. KW - Impfstoffe KW - Pharmazeutische Produktion KW - Qualitätssicherung KW - Wissenschaftskultur KW - Prozessanalytik KW - Quality by Design PY - 2021 SN - 2625-4212 SN - 2364-3137 VL - 63 IS - 3 SP - 1 PB - Vulkan Verlag CY - Essen AN - OPUS4-52264 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER - TY - BOOK A1 - Maiwald, Michael A1 - Bassler, M. A1 - Deilmann, M. A1 - Ens, W. A1 - Frenzel, F. A1 - Gerlach, M. A1 - Großmann, J. A1 - Grümbel, F. A1 - Heisterkamp, M. A1 - Kaiser, U. A1 - Lambrecht, A. A1 - Ohlenkamp, R. A1 - Pötter, T. A1 - Pyka, P. A1 - Roos, E. A1 - Schmidt, A. A1 - Schünemann, U. A1 - Theuer, M. A1 - Tukle, A. A1 - Weber, N. T1 - Technologie-Roadmap „Prozess-Sensoren 2027+“ N2 - Die Technologie-Roadmap „Prozess-Sensoren 2027+“ ist eine Weiterentwicklung vorgängiger Technologie-Roadmaps. Im Zentrum dieser Roadmaps stehen Sensoren zur Erfassung von physikalischen und chemischen Messgrößen mittels spezifischer und unspezifischer Messverfahren, die zur Steuerung und dem besseren Verständnis von Prozessen dienen. Die Roadmap fasst die gemeinsame Technologie- und Marktsicht von Anwendern, Herstellern und Forschungseinrichtungen im Bereich Prozess-Sensorik in der verfahrenstechnischen Industrie zusammen. Sie beschreibt die wesentlichen Trends im Bereich Prozess-Sensorik und künftige Handlungsbedarfe für Hersteller, Anwender sowie für Einrichtungen der Forschung und Lehre. Für die aktuellen und zukünftigen Anforderungen an Prozess-Sensoren werden 19 Thesen formuliert. Die Thesen basieren auf den Thesen der vorangegangenen Roadmaps, wobei die aus heutiger Sicht erforderlichen Anpassungen, Ergänzungen und teilweise auch Streichungen vorgenommen wurden. Die Thesen sind in 5 Themencluster eingeordnet. Digitalisierung und Nachhaltigkeit sind übergreifende Kernthemen der künftigen Entwicklung. KW - Technologie-Roadmap Prozess-Sensoren KW - Prozessindustrie KW - Prozessanalytik KW - Sensorik KW - Digitalisierung KW - NAMUR PY - 2021 SP - 1 EP - 63 AN - OPUS4-53741 LA - deu AD - Bundesanstalt fuer Materialforschung und -pruefung (BAM), Berlin, Germany ER -