H.E.L 高通量技術助力化合物篩選及合成—Simular 自動反應量熱儀

高通量技術（High-Throughput Technologies, HTT）是一系列用于快速、自動化地進行大量實驗的技術和方法。它最初起源于藥物研發(fā)領域，用于篩選具有特定生物活性的化合物，但隨著技術的發(fā)展，已經廣泛應用于化學、材料科學、生物學等多個領域。

新化合物發(fā)現(xiàn)：HTT可以快速合成和測試大量化合物，從而加速新化合物的發(fā)現(xiàn)過程。例如，在藥物研發(fā)中，HTT用于篩選具有特定生物活性的化合物，通過合成和測試成千上萬種化合物，快速找到潛在的藥物候選物。

催化劑優(yōu)化：HTT用于篩選和優(yōu)化催化劑，以提高化學反應的選擇性和效率。例如，在均相催化和多相催化中，HTT可以同時測試多種催化劑材料、不同的金屬和配體組合，以及不同的反應條件，從而找到最佳的催化劑體系。

溫度和壓力條件：HTT可以快速評估不同溫度和壓力條件下的反應性能，以確定最佳的反應條件。例如，在酯化反應中，通過HTT可以在短時間內測試不同溫度下的反應速率和產率，從而找到最佳的反應溫度。

溶劑和添加劑選擇：HTT用于篩選適合特定反應的溶劑和添加劑。例如，在有機合成中，HTT可以同時測試多種溶劑對反應的影響，找到能夠提高產物選擇性和收率的最佳溶劑。

高通量技術憑借其高效、低成本、創(chuàng)新性強、安全性高以及支持復雜研究等優(yōu)勢，在化學合成領域得到了廣泛應用，極大地推動了化學科學的發(fā)展和化學工業(yè)的進步。

案例：利用高通量技術測定L-脯氨酸催化醛醇反應的反應網絡

Novakovic, K., Willis, M. J., & Wright, A. R. (2008). Utilising high throughput technologies for the determination of the reaction network of the L-proline catalysed aldol reaction. Clean Technologies and Environmental Policy, 10(2), 155-163. 

背景: 如果高通量技術（HTT）要成功擴展到過程開發(fā)，實驗結果必須在放大過程中具有意義且可重復。本文將機器人工作站和更大規(guī)模的自動化反應器系統(tǒng)結合使用，并結合過程系統(tǒng)分析工具，用于反應網絡及相關速率常數(shù)的確定。利用高通量技術（HTT）確定L-脯氨酸催化的醛醇反應的可靠反應網絡，為預測動力學建模、放大、連續(xù)化、優(yōu)化、熱安全和過程模擬等提供基礎.

研究方法：HTT平臺：實現(xiàn)實驗流程的全自動化和所有過程參數(shù)的數(shù)據(jù)記錄，可容納12個反應塊、最多192個反應容器，通過軌道振蕩器攪拌，溫度范圍-40-145℃，可自動給固體和液體。HEL SIMULAR反應量熱儀：主要用于測量化學反應的熱量輸出（QR），同時提供一個儀器齊全、計算機控制的大規(guī)模反應系統(tǒng)。階段1：通過HTT平臺初步了解系統(tǒng)的化學和物理特性，評估反應物和催化劑在不同溶劑中的溶解性和溶劑之間的互溶性。

階段2：使用高通量實驗程序獲得階段1中選擇的反應物-催化劑-溶劑組合的定量理解，確定適合在大規(guī)模反應器中進行機理/動力學研究的反應物和催化劑濃度。

階段3：在HEL SIMULAR反應量熱儀中進行大規(guī)模實驗，獲得時間-濃度曲線數(shù)據(jù)，并同時評估反應熱化學。

階段4：通過機理建模研究測試提出的反應網絡，使用迭代技術估計動力學速率常數(shù)，直至模擬結果與實驗數(shù)據(jù)密切匹配。

結論：通過HTT和大規(guī)模自動化反應器系統(tǒng)的結合，成功確定了L-脯氨酸催化的醛醇反應的反應網絡和相關速率常數(shù)。實驗表明，HTT可以快速生成用于反應網絡確定所需的實驗數(shù)據(jù)，從而增強過程開發(fā)。

通過大規(guī)模實驗和建模驗證了p-硝基苯甲醛和L-脯氨酸在DMSO中已知發(fā)生的反應在丙酮中也會發(fā)生，且該反應對p-硝基苯甲醛濃度為一級反應，推測為兩步反應，其中第一步p-硝基苯甲醛分子加到L-脯氨酸上是整個反應的最慢步驟，從而決定了整個反應的速率。

量熱實驗：實驗實H.E.L Simular 自動反應量熱儀，1L雙層夾套玻璃反應釜，攪拌速度可調節(jié)，配備固體和液體進料單元、液體取樣單元、溫度探頭（Pt 100）、濁度探頭和pH電極,外部冷卻系統(tǒng)和內部校準加熱器（0-150W）實現(xiàn)精確的溫度控制。

Hazard Evaluation Laboratories 

成立于1987年，總部設在倫敦，在中國、美國、德國、意大利、印度擁有分公司。全資的赫伊爾商貿（北京）有限公司于 2020年在北京設立。H.E.L最初是一家過程工藝優(yōu)化及反應危害評估的專業(yè)咨詢機構，對研究機構和生產企業(yè)承接工藝過程研發(fā)項目；同時提供安全咨詢，包括事故調查、HAZOP研究、安全設施的設計及制度管理等。目前，H.E.L是全球首屈一指的過程工藝及安全專業(yè)咨詢機構，同時已經發(fā)展成為一家致力于為客戶提供專業(yè)的過程工藝優(yōu)化及反應危害評估設備的國際集團企業(yè)。

關于綠綿科技

　　2001年成立的北京綠綿科技有限公司(簡稱：綠綿科技)以體現(xiàn)客戶服務價值為宗旨，以專業(yè)精神和技能為廣大實驗室分析工作者提供樣品前處理、樣品制備及分析、實驗數(shù)據(jù)精確分析和管理的全面解決方案，致力于協(xié)助客戶提高分析檢測的效率和水平。

　　主要代理產品：GC/MS/MS,LC/MS/MS新機租賃業(yè)務/LUMTECH循環(huán)制備液相/靜音型雙頻超聲清洗/Knauer研發(fā)，中試和生產脂質納米顆粒（LNP)碰撞噴射混合器系統(tǒng)/冰點滲透壓儀、液相/超高壓液相色譜儀、在線SPE液相色譜儀/法國F-DGSi氮氣，超高純氫氣氣體發(fā)生器，液氮發(fā)生器/Cytiva生命科學設備/LabOS實驗室運營系統(tǒng)/MassWorks準確質量數(shù)測定及分子式識別系統(tǒng)/MsMetrix氣質香精香料分析軟件/Sin-QuEChERS農殘凈化柱/制藥企業(yè)質量回顧性報告系統(tǒng)（QRS)/英國赫伊爾生物反應器，電池絕熱量熱、催化劑合成。

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