H.E.L 高通量技術(shù)助力化合物篩選及合成—Simular 自動反應(yīng)量熱儀

高通量技術(shù)（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(shù)和方法。它最初起源于藥物研發(fā)領(lǐng)域，用于篩選具有特定生物活性的化合物，但隨著技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于化學(xué)、材料科學(xué)、生物學(xué)等多個領(lǐng)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(xué)反應(yīng)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(yīng)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(yīng)性能，以確定最佳的反應(yīng)條件。例如，在酯化反應(yīng)中，通過HTT可以在短時間內(nèi)測試不同溫度下的反應(yīng)速率和產(chǎn)率，從而找到最佳的反應(yīng)溫度。

溶劑和添加劑選擇：HTT用于篩選適合特定反應(yīng)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(yīng)的影響，找到能夠提高產(chǎn)物選擇性和收率的最佳溶劑。

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

案例：利用高通量技術(shù)測定L-脯氨酸催化醛醇反應(yīng)的反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)

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

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(yīng)塊、最多192個反應(yīng)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(yīng)量熱儀：主要用于測量化學(xué)反應(yīng)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(yīng)系統(tǒng)。階段1：通過HTT平臺初步了解系統(tǒng)的化學(xué)和物理特性，評估反應(yīng)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(yīng)物-催化劑-溶劑組合的定量理解，確定適合在大規(guī)模反應(yīng)器中進行機理/動力學(xué)研究的反應(yīng)物和催化劑濃度。

階段3：在HEL SIMULAR反應(yīng)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(yīng)熱化學(xué)。

階段4：通過機理建模研究測試提出的反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)，使用迭代技術(shù)估計動力學(xué)速率常數(shù)，直至模擬結(jié)果與實驗數(shù)據(jù)密切匹配。

結(jié)論：通過HTT和大規(guī)模自動化反應(yīng)器系統(tǒng)的結(jié)合，成功確定了L-脯氨酸催化的醛醇反應(yīng)的反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)和相關(guān)速率常數(shù)。實驗表明，HTT可以快速生成用于反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)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(yīng)在丙酮中也會發(fā)生，且該反應(yīng)對p-硝基苯甲醛濃度為一級反應(yīng)，推測為兩步反應(yīng)，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(yīng)的最慢步驟，從而決定了整個反應(yīng)的速率。

量熱實驗：實驗實H.E.L Simular 自動反應(yīng)量熱儀，1L雙層夾套玻璃反應(yīng)釜，攪拌速度可調(diào)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(nèi)部校準(zhǔn)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(shè)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(mào)（北京）有限公司于 2020年在北京設(shè)立。H.E.L最初是一家過程工藝優(yōu)化及反應(yīng)危害評估的專業(yè)咨詢機構(gòu)，對研究機構(gòu)和生產(chǎn)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(diào)查、HAZOP研究、安全設(shè)施的設(shè)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(gòu)，同時已經(jīng)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(yīng)危害評估設(shè)備的國際集團企業(yè)。

關(guān)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(wù)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(chǎn)品：GC/MS/MS,LC/MS/MS新機租賃業(yè)務(wù)/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(chǎn)脂質(zhì)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(xué)設(shè)備/LabOS實驗室運營系統(tǒng)/MassWorks準(zhǔn)確質(zhì)量數(shù)測定及分子式識別系統(tǒng)/MsMetrix氣質(zhì)香精香料分析軟件/Sin-QuEChERS農(nóng)殘凈化柱/制藥企業(yè)質(zhì)量回顧性報告系統(tǒng)（QRS)/英國赫伊爾生物反應(yīng)器，電池絕熱量熱、催化劑合成。

2025-YJ05-09/63