位于反应溶液的直接或反射的管线上，从而允许直接基 本实时地扫描反应溶液，不需要从包含溶液的容器或工艺管线中取出溶液样品。现场检测 有利地提供了反应溶液的实时或基本实时检测。
[0145] 通常，内反射与其中使用干设仪模拟的红外光束的方法有关，模拟的光束被样品 反射并返回到检测器，在该里检测被吸收的光谱区域W及在该些区域中的吸收强度。一种 实施内反射方法的技术是衰减全反射（ATR)光谱，其检测在样品薄层中与传感器设备的取 样表面接触的吸收率。也就是说，传感器探针与样品直接接触。模拟的红外光束从FTIR光 谱仪透射到传感器探针，其中光束经由取样表面透射到探针上，使得光束穿透入与探针取 样表面接触的样品薄层中，并反射回传感器探针。显然，光束由于样品的吸收特性而被样品 改变。改变的光束然后在光学上透射到FTIR光谱仪的检测器。根据选择的ATR探针（即， 取样表面的光学特性和几何形状），模拟的红外光束可W从样品层和取样表面在最终返回 传感器探针之前反射多次，向检测器提供额外的数据。因此，ATR探针通常由在样品层中出 现的反射次数描述。优选，ATR探针使用至少约3次、更优选至少约6次和甚至更优选至少 约9次反射或更多次反射。
[0146] 优选，ATR探针的取样表面由金刚石构成。含有金刚石取样表面的ATR探针可W 进一步含有额外的光学元件，其既能用作金刚石的载体，又能用于将模拟的红外光束传输 和集中到金刚石取样表面。因为第二光学元件不与反应溶液接触，所W不太重要的是第二 光学元件具有与取样表面那样的耐腐蚀和耐磨性。砸化锋晶体在显著减少的成本下具有与 金刚石相似的光学性质。因此，砸化锋可W用作额外的光学元件。
[0147] ATR探针的取样表面可W是凹、凸或具有较平的表面形状。优选，ATR探针的取样 表面是较平的。不受限于任何特定理论，认为具有显著曲度的取样表面倾向于促进颗粒例 如催化剂或未溶解产物对取样表面的粘附，从而干扰传感器。
[014引具有上述特性、即较平金刚石取样表面的ATR探针可W例如从Axion Analytical,Inc. (Irvine，CA)获得。在优选的实施方案中，使用具有较平金刚石取样表面 的9次反射、金刚石复合传感器探针，例如DIC0MP?SENTINAL?ATR金刚石复合材料传感器 探针，其可W从ASTAppliedSystems(Annapolis,MD)获得。
[0149] FTIR光谱仪检测穿过红外区域内的改变光束的强度和幅度，并将数据转换成吸收 光谱，即吸收与波数的关系。FTIR光谱通常使用两种检测器，水银簡蹄化物（MCT)检测器或 気化甘油S醋硫酸盐值TG巧检测器。尽管MCT检测器倾向于比DTGS检测器更快，并具有 高灵敏度，但是MCT检测器通常需要液氮冷却。所W，可W优选使用不需要液氮冷却的DTGS 检测器。可W使用任一种类型的检测器。
[0150] 反应溶液通常在约2-50微米波长的光谱范围内取样，即波数为约200-5000畑1一1， 更优选约650-4000cnTi，其中波数是波长的倒数，并与频率成比例。红外光谱是连续光谱， 但是由于分析原因，通常检测单个波数或波数组。波数分辨率，即对于每个单个检测而组合 在一起的波数范围，可W增加或减少W影响FTIR光谱仪的信噪比。也就是说，随着波数分 辨率的数值降低，在光谱范围内进行更多的检测，光谱的分辨率增加。但是，波数分辨率的 增加也通常导致相应"噪音"水平的增加。通常，FTIR光谱方法使用数值为2、4、8或16的 波数分辨率，即在2、4、8或16个波数的单个范围内收集样品数据，其中分辨率与波数分辨 率的数值成反比。通常，波数分辨率为8,提供了具有较好分辨率的光谱，同时使"噪音"量 最小化。但是可W在不偏离本发明范围的情况下变化波数分辨率。
[0151] 另外，FTIR光谱通常使用多次扫描，提供额外干设数据，即强度与在傅里叶变换中 所用的波数数据的关系，得到光谱数据，即吸收率与波数的关系。如果扫描次数设定为例如 180,则光谱仪将扫描规定为180次的整个波长范围，并产生180个干设图，或180个强度检 测值，按照每个波数计，或更精确地按照通过波数分辨率测定的每个波数组计。然后，傅里 叶变换将强度数据组合，并将180个干设图转化成单个吸收光谱。光谱的数目，即扫描次数 也可W影响信噪比。可W通常约180次扫描取样，其中约每145秒产生新的光谱检测值。更 优选，扫描次数是至少约360,每5分钟产生新检测值，或更大，从而改进信噪比。
[0152] 优选，进行的扫描次数使得获取新光谱检测值的频率小于大约影响检测浓度的氧 化反应区停留时间。也就是说，如上所述，氧化方法可W使用一个、两个或更多个反应区或 反应器W将PMIDA转化成草甘麟产物。每个反应区具有相应的停留时间，在此期间发生反 应。另外，如果该些反应区是串联放置的，则另外有反应体系的总停留时间，包括每个反应 区的停留时间的总和。为了测定样品频率所考虑的停留时间取决于PMIDA或其它分析物是 否检测W监控在特定反应区中氧化反应的进程或整个反应体系的进程。
[0153] 优选在不大于正在监控的氧化反应区停留时间的时间内获取至少一个、更优选至 少两个和再更优选至少=个检测值。通常，用于特定反应区的停留时间可W为约3-120分 钟，更优选约5-90分钟，再更优选约5-60分钟，再更优选约15-60分钟。用于特定反应体 系的停留时间可w根据总产量和在反应器中反应混合物的量在不偏离本发明范围的情况 下变化。
[0154] 单个分析物将产生具有该分析物吸收分布特性的光谱。也就是说，该光谱含有与 该分析物有关的吸收特征。因此，分析物的浓度可W使用代表分析物浓度和吸收分布之间 关系的数学模型确定。数学模型可W通过检测具有已知浓度的多个标准样品的光谱并使用 多种关联方法将该浓度作为吸收分布的函数关联来获得。不幸的是，对于分析物的混合物， 例如来自PMIDA氧化的反应溶液，特性光谱是更复杂的，该是因为各种分析物的特征吸收 光谱范围宽而且明显重叠。该种重叠是由于使用了简单的单变量关联方法来定量反应混合 物中的分析物。此问题可W通过对光谱数据分析施加更有效的多变量数学模型来克服。该 些多变量数学技术在应用于工艺化学分析时总称为化学计量学。此技术使用复杂的数学， 例如矩阵矢量代数和统计学来从高度回旋或统计共建的数据（例如从分析物混合物获得 的光谱）提取定量信息（例如浓度），W开发数学模型，也称为化学计量模型，代表定量信息 与光谱的关系。已经开发了许多多变量数学技术，例如K-NearestNei曲bors分析（KNN)、 HeirarchicalClusterAnalysis化CA)、PrincipalComponentAnalysis(PCA)、Partical LeastSquares(PL巧分析和PrincipalComponentRegression(PCR)分析。可从商业获得 的软件包能进行上述许多多变量数学关联技术。实际上，至少一种称为PIRO肥TTE的可从 商业获得的软件包（从Infometrics，Inc.获得，P.O.Box1528Woodinville，WA98072) 能进行上述所有关联技术。
[0巧5] 可从商业获得的FTIR光谱仪通常包括化学计量分析软件。特别是，PLS和PCR通 常用于确定化学计量模型，并将其应用于FTIR光谱检测值W计算所检测样品的性能。该两 个之中，PLS最常用于FTIR光谱数据，因为它通常提供最准确的化学计量模型，PLS允许每 种分析物分别形成模型，并且仅仅需要特定分析物模型的知识。也就是说，不需要每种吸收 分析物的浓度是已知的，只要在用于开发化学计量模型的标准物中表示每种吸收分析物即 可。有利的是，标准物可W直接从工艺获取，不必须单独制备，因此允许当确定每种分析物 的化学计量模型时考虑反应混合物的杂质分布。但是，应该注意的是光谱区域的吸收通常 相对于该些浓度是非线性的。因此，与浓度和吸收光谱相关的化学计量模型应当在对于反 应溶液的单独分析物的特定浓度范围内开发。也就是说，用于化学计量分析的标准物应当 代表反应溶液中每种分析物的浓度的矩阵。
[0156] 所W，通常，使用FTIR光谱仪分析许多标准物W检测每种标准物的光谱。特定分 析物的浓度可W然后作为所得光谱的函数形成数学模型，即开发与浓度和光谱相关的算 法。尽管可W使用任何多变量数学校正技术，但是优选的实施方案使用PLS方法W将光谱 作为浓度的函数形成模型。所用标准物的数目优选是至少约10,更优选至少约20。通常。 模型的准确性随着用于产生模型的标准物的数目增加而增加。所W，用于产生模型的标准 物的数目可W高达50或更大。该些标准物可W是制备的混合物，或可W是要分析的特定工 艺混合物的样品。但是，如上所述，优选使用工艺混合物W使在产生化学计量模型时在化S 分析中考虑杂质的分布。在每个标准物中形成模型的分析物浓度可W使用标准分析技术离 线检测，例如高压液相色谱（HPLC)。因此，化学计量模型可W使用偏最小二乘法分析产生， 用于从间歇或连续氧化工艺的反应混合物获得的光谱，基于在线光谱检测和离线HPLC浓 度检测。
[0157] 如上所述，FTIR在对应于约200-5000cm-\更优选约65-4000cm-i波数的波长光谱 范围内扫描反应溶液。虽然可W在PLS分析中使用整个扫描的光谱区域，但是当对PMIDA 基质、草甘麟产物、甲醒或甲酸分析物形成模型时，在PLS分析中考虑的光谱区域通常优 选是约800-1800cnTi。但是，更优选，在PLS分析中考虑选自总光谱的一个或多个光谱区 域，其中基于要检测的分析物选择该区域。例如，在PLS分析中要考虑的光谱区域可W通 过确认每种分析物在溶质（例如水）中的特征峰的光谱区域来选择。但是优选，在用于 开发PMIDA的化学计量模型的PLS分析中所用的光谱区域是约800-1450cnTi，更优选约 1065-1400cnTi。在用于开发反应溶液中的草甘麟的化学计量模型的PLS分析中，所用的光 谱区域优选是约800-1450cm-i，更优选该区域是约865-945cm-i和约1280-1460cm-i的两个 区域。在用于开发甲醒化学计量模型的PLS分析中所用的光谱区域优选是约800-1450cnTi， 更优选约945-1150cm-i，再更优选约945-1115cm-i，再更优选约1000-1075cm-i。最终，在用 于开发甲酸的化学计量模型的PLS分析中所用的光谱区域优选是约800-1450cnTi，更优选 约1150-1300畑14和/或约1650-1800cnTi。虽然用于甲酸优选光谱区域提供在较高甲酸 浓度例如约2000-50(K)ppm甲酸下的合理精度，但是模型的精度在较低浓度时显著降低，即 小于约lOOOppm或甚至小于约eOOppm。显然，强吸收带存在于约1721cm-i的甲酸光谱区域 中。该吸收带与leOOcnTi水区域接近，其对于含水混合物从背景减去，因此可W是不一致的 并难W定量。因此，为了使减除水的影响最小化，在用于开发低浓度甲酸的化学计量模型的 PLS分析中所用的优选光谱区域优选是约1710-1790cnTi。惊奇的是，通过避免与水区域重 叠的光谱区域，本发明提供了在小于约lOOOppm、小于约6(K)ppm和甚至小于约3(K)ppm浓度 下甲酸的定量检测。
[0158] 所W，使用PLS分析技术，可W开发用于测定PMIDA、草甘麟、甲醒和/或甲酸分析 物的浓度作为吸收光谱函数的化学计量模型，并与FTIR光谱仪一起使用W提供对来自间 歇或连续工艺的工艺混合物的实时浓度数据，从而能改进研究反应动力学，改进反应控制， 和在间歇工艺的情况下，更准确和及时地测定反应终点。
[0159] 例如，使用上述技术，已经使用FTIR光谱仪和金刚石复合ATR探针开发了化学计 量模型，使得在反应溶液中的PMIDA浓度可W对于间歇氧化方法而言，在从约检测极限、目 前约50ppm至约4%的浓度范围内检测，其中的PLS平均误差小于约0. 2%;对于连续方法， 在从约2(K)ppm至约4500ppm的浓度范围内检测，其中平均误差是约2(K)卵m。在反应溶液中 的草甘麟产物浓度可W对于间歇方法，在约5-10%的浓度范围内检测，其中平均误差小于 约0. 2% ;对于连续方法，可W在约4-8%的浓度范围内检测，其中平均误差小于约0. 2%， 更优选小于约0. 07%。在反应溶液中的甲醒浓度可W对于间歇方法在约130-6000ppm的 浓度范围内检测，其中平均误差小于约15化pm;对于连续方法，可W在约250-4500ppm的浓 度范围内检测，其中平均误差小于约55ppm，甚至可W在约100-400ppm的浓度范围内检测， 其中平均误差小于约50ppm，优选小于约30ppm。最后，甲酸的浓度可W对于间歇方法在约 0. 3-1. 3%的浓度范围内检测，其中平均误差小于约0. 03%，优选小于约0. 02% ;对于连续 方法，可W在约0. 1-0. 4%的浓度范围内检测，其中平均误差小于约0. 02%，更优选小于约 0. 01%。
[0160] 如上述美国专利6, 818, 450所述，为了响应在线FTIR分析得到的检测值，可W对 间歇或连续氧化反应体系进行各种调节，如W上对于在线HPLC所述那样。更特别是，上述 FTIR分析方法可W用于检测从PMIDA基质氧化的反应溶液形成草甘麟产物的进程或状况， 该通过提供对于PMIDA或一种或多种其它分析物的基本实时浓度分析来进行。对应于基本 实时检测值，一种或多种工艺作用可W通过调节或保持一种或多种独立工艺变量的值来控 审IJ，该些变量影响PMIDA基质的氧化速率、甲醒的氧化速率、甲酸的氧化速率、草甘麟产物 向氨基甲基麟酸或其盐或醋的氧化速率。影响PMIDA基质的氧化速率、甲醒的氧化速率、甲 酸的氧化速率、草甘麟产物向氨基甲基麟酸（或其盐或醋）的氧化速率的独立工艺变量包 括但不限于；将分子氧引入连续反应区的速率，将气体从反应区取出的速率，在反应区内选 定位置的氧气分压或与液体反应介质接触的氧气分压，反应混合物的温度，将含水进料混 合物引入反应区的速率，从反应区取出反应溶液的速率，加入反应区的催化剂的量，从反应 区取出的催化剂的量，加入反应区的补充催化剂促进剂的量，W及反应混合物的揽拌强度。
[0161] 例如，氧化反应可W在间歇工艺中进行。将内反射传感器、优选ATR探针直接插入 反应器，或者放置在管线内，具有能现场实时或基本实时检测反应混合物中至少一种分析 物的浓度的循环回路。反应的进程可W例如通过监控PMIDA基质浓度的降低来测定，或通 过监控草甘麟产物浓度的增加，从而能实时或基本实时地测定反应终点。另外，来自FTIR 的数据可W与常规工艺控制装置电连接。优选，工艺控制器的构造使得与显示已经达到反 应终点的数据响应，工艺控制器指示控制设备（例如控制阀）来终止将含氧气体引入反应 区，使得氧化反应终止。应该注意的是，上述例子仅仅用于说明目的，不限制其中间歇氧化 工艺的进程或其中反应混合物的条件与FTIR分析方法提供的分析物浓度检测响应控制的 方式。
[0162] 在另一个实施方案中，FTIR分析用于监控W连续方式在两个或更多个上述系列 CSTR中进行的PMIDA氧化工艺，例如美国专利7, 015, 351，将其整个内容引入本文供参考。 例如，使用上述分析方法检测在反应混合物流出液中的未反应PMIDA、草甘麟产物和/或氧 化副产物的浓度。在特别优选的本发明实施方案中，在从第一揽拌蓋反应器取出的中间含 水反应混合物中和/或在从第二或随后揽拌蓋反应器取出的最终反应混合物流出液中的 未反应PMIDA、草甘麟产物和/或氧化副产物的浓度可W使用上述分析方法检测。基于该些 和其它工艺检测值，可W进行控制调节，因此可W通过控制加入连续氧化反应器体系的总 氧气进料来控制PMIDA基质的转化率和反应混合物的状况，即，每个揽拌蓋、反应器和/或 在两个或更多个CSTR之间的总氧气进料点可W有利地调节W影响草甘麟产物的产率和质 量。或者，可W控制其它变量，例如在一个或多个反应区内的选定位置的氧气分压，或与每 个反应区的液体反应介质接触的分压，从一个或多个反应区取出气体的速率，在一个或多 个反应区内或从一个或多个反应区排出的液体反应介质的温度，从一个或多个反应区取出 反应产物溶液的速率，在一个或多个反应区内的反应混合物的液体水平，在一个或多个反 应区内的反应介质重量，经由一个或多个反应区向氧化反应体系加入或除去催化剂，在一 个或多个反应区W及催化剂储存罐内总催化剂物质的相对比例的迁移，向一个或多个反应 区添加补充催化剂促进剂，W及在一个或多个反应区中混合的强度。
[0163] 此外，在调节与FTIR分析响应的控制变量时，可W考虑其它工艺效应，例如从反 应区取出的气体的氧气含量，在反应区内的液体介质中的溶解氧，氧电极或氧化/还原电 势电极的电压的响应，从反应区取出的反应混合物液相的贵金属含量。通过考虑该些与用 于控制变量的电流值和在反应混合物中一种或多种分析物的浓度的实时FTIR分析，可W 调节一种或多种工艺控制变量w符合已建立的工艺限制和/或优化经济支出，例如产率、 转化率、选择性、副产物含量和工艺释放量。通过反应混合物组成的基本实时分析的益处， 可W基于已知的工艺性能关系或根据已经基于该些关系建立的原型来确定优化值。合适 时，物料平衡、能量平衡、动力学、传质、传热、热稳定性、催化剂纯化模式和其它常规因素可 W形成建立模型的基础。若方便的话，该些模型可W任选地还原成算法关系，其可W在处理 器上程序化。同化额外信息，包括控制变量和性能检测值例如上述那些，处理器可W然后 根据模型确定对于一种或多种上述独立变量的最佳设定，用于获得对于一种或多种分析物 的浓度的最佳值，与选自W下的经济或工艺标准相关；基质的转化率，所述产物在所述基质 基础上的产率，对于草甘麟产物的氧化反应选择性，从反应混合物回收的产物的质量，生产 率，工艺流出液的释放，催化剂活性的稳定性，W及生产成本。
[0164] 为了改进在包括间歇周期或在连续反混反应体系中在终止条件下的残余PMIDA， 用于精确化反应溶液的各种组分的FTIR分析的化学计量模型可W与物料平衡计算、能量 平衡计算和其它检测