Что такое автоматический химический синтезатор?

Что такое автоматический химический синтезатор?

Автоматический химический синтезатор был разработан для автоматизации различных процессов органического синтеза, которые ранее выполнялись вручную. Эти устройства вносят большой вклад в экономию труда и эффективность в области исследований и разработок.

Существует много типов, включая те, которые все еще находятся в стадии разработки, но основные типы, уже представленные на рынке, включают обычные жидкофазные органические синтезаторы, микроволновые пептидные твердофазные синтезаторы и проточные синтезаторы.

По сравнению с аналитическими системами эти системы пока не так широко используются на лабораторном уровне, но ведется активная разработка этих систем.

Применение автоматических химических синтезаторов

Применения варьируются от синтеза органических соединений и пептидов на лабораторном уровне до параллельного синтеза в скрининге лекарств и разработке процессов. Размеры варьируются от мелкомасштабных продуктов для мелкомасштабных исследований до крупных продуктов пилотного класса завода для масштабных исследований в разработке процессов.

В лаборатории они используются для разработки новых реакций, оптимизации путей синтетических реакций и т. д. Автоматизируя эти системы, можно улучшить воспроизводимость, точнее контролировать условия реакции и уменьшить степень воздействия опасных материалов на экспериментатора. Кроме того, система может автоматически записывать экспериментальные данные на компьютер, что позволяет более точно и эффективно регистрировать эксперименты, а точный мониторинг температуры может подавлять тепловой разгон при добавлении реагентов.

В скрининге для открытия лекарств система позволяет более эффективно готовить многочисленные соединения-лидеры, что приводит к более эффективному открытию семян лекарств посредством быстрого и обширного скрининга.

При разработке химических процессов необходимо решить множество вопросов с точки зрения эффективности синтеза, безопасности и стоимости для масштабирования от лабораторного синтеза до масштаба завода. Теплопередача и отвод тепла особенно важны и могут контролироваться с помощью автоматического химического синтезатора для измерения теплотворной способности реакции и других параметров для повышения эффективности. Автоматизация концентрации, скорости добавления, перемешивания и т. д. с помощью машины облегчает мониторинг in situ, улучшает воспроизводимость и позволяет эффективно оптимизировать условия.

Принцип автоматических химических синтезаторов

Автоматический химический синтезатор для жидкофазного синтеза представляет собой механизированную версию обычного органического синтеза в пробирке. Реакционный сосуд устанавливается в термостатическую камеру с функциями нагрева и охлаждения, а добавление реагентов и перемешивание (например, лопастная мешалка или магнитная мешалка) механически контролируются с соответствующей скоростью. Экспериментальные данные постоянно контролируются различными датчиками и мониторами и автоматически записываются в компьютер точным и подробным образом.

Пептидный синтезатор механизирует и автоматизирует синтез пептидов методом твердофазного синтеза Меррифилда с использованием насоса. В методе твердофазного синтеза Меррифилда защищенная на N-конце аминокислота загружается на смолу, и цикл снятия защиты, промывки, реакции конденсации с защищенной на N-конце аминокислотой и промывки повторяется в реакционном сосуде. Метод твердофазного синтеза пептидов основан на N

Пептидный твердофазный синтез в основном делится на два типа в зависимости от защитной группы, используемой для защиты N-конца: tBoc и Fmoc. Снятие защиты tBoc в основном проводится в кислых условиях с использованием трифторуксусной кислоты (TFA), в то время как снятие защиты Fmoc проводится в основных условиях, в основном с использованием пиперидина. Метод Fmoc использует основные условия для снятия защиты, в основном с использованием пиперидина. Метод tBoc считается более склонным к побочным реакциям из-за кислых условий, в которых конечный продукт извлекается из смолы, а побочные продукты метода Fmoc можно легко удалить с помощью растворителя (DCM (дихлорметан) или DMF (диметилформамид)). Метод Fmoc является наиболее распространенным методом в последние годы. Автоматический химический синтезатор имеет преимущество в сокращении времени реакции и снижении затрат за счет автоматизации процесса, а также за счет облучения реакционного сосуда микроволновым излучением, тем самым сокращая время реакции по сравнению с ручным синтезом.

Поточный синтезатор — это управляемая машиной автоматизированная система для поточной химии (также называемая поточным методом или поточной реакцией), которая в последние годы стала предметом активных исследований. Обычные реакции в пробирках называются пакетными методами, но пакетный метод подвергался критике за проблемы со стоимостью очистки синтетических промежуточных продуктов, эффективностью теплопередачи и перемешивания, а также экспериментальными отходами. Поточные синтезаторы используют колонки или микрофлюидные каналы вместо пробирок или колб, а насос используется для впрыскивания раствора двух или более реагентов в канал для проведения реакции. В то время как очистка после реакции необходима для некаталитических и гомогенных каталитических типов, использование колонок с иммобилизованными реагентами или катализаторами в качестве реакционных сосудов может значительно снизить стоимость операций по очистке после реакции.

В поточной химии объем реакционного сосуда может быть меньше, чем в пакетном методе, что приводит к более высокой эффективности реакции, а большая площадь поверхности обеспечивает более быстрый теплообмен и более точный контроль температуры.