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晶泰科技自动化高通量实验筛选应用报告

更新时间:2023-12-07浏览:1431次



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在有机化学领域,实验条件的筛选对于实现高效、高产率和高选择性的化学反应至关重要。传统的实验条件筛选方法通常依赖于化学家的经验和直觉,这种方法往往耗时且效率低下。随着科学技术的快速发展,自动化实验筛选技术应运而生,为有机化学条件的筛选带来了革命性的变革。


自动化实验筛选技术利用高通量实验、自动进行反应监测等先进技术,实现了对大量实验条件的快速筛选和优化。这种方法可以在短时间内对大量化学反应条件进行评估,从而为化学家提供更多的信息和数据支持,帮助他们更快地找到最佳的实验条件。此外,自动化实验筛选技术还可以减少人为误差,提高实验结果的可靠性和准确性。


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通过对一个药物中间体的合成反应(如图1)探究,对其催化剂,溶剂,碱等条件进行筛选,从而得出最佳的实验反应条件。传统的实验条件筛选方法需要大量的人力、物力和时间投入,而且实验结果受到人为因素的影响较大。通过一个初始人工实验的筛选结果,得到初步的结论:


反应需要 2 步,且最终的目标产物产率只有 34%

反应需要 20 mmol% 催化剂用量

反应中间体有恶臭,难以分离且保存困难


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图1 药物中间体合成反应


然而,晶泰科技的智能合成工作站(如图2)能够进行模块化的配置,根据实验流程进行不同模块化的组合,从而去满足不同的化学场景需求。此外,晶泰科技还有大规模的工站调度集群(如图3)可以满足更大规模的自动化实验场景。


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图2(上),图3(下)


运用晶泰科技的自动化实验工站进行实验,对上述反应进行了 3 轮反应条件的筛选,第一轮筛选了反应的催化剂和溶剂,通过 1 天时间进行了 65 个反应,分别对 5 种催化剂和 13 种溶剂进行筛选,得出了最佳催化剂为 Pd(dppf)Cl•DCM,最佳溶剂为 DCE(图4)。


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图4 催化剂及反应溶剂条件筛选


第二轮用 0.5 天时间进行了 6 个反应,对碱进行筛选,实验数据得出最佳反应碱为 K₂CO₃(图5)。


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图5 碱条件筛选


第三轮用 0.5 天时间进行了 12 个反应,对反应试剂比例,溶剂体积以及反应时间进行筛选,得出了此反应的最佳条件(图6)。


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图6 最佳反应条件


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利用自动化工站高通量的实验筛选,在短时间内高效的筛选出了该药物分子中间体的最佳反应条件,为后续的合成提供有效的帮助。并且与优化前的反应相比。


反应只需 1 步完成,且产率高达 66%

反应催化剂的用量降低至 2 mmol%

反应成功放大至 20g


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自动化实验为有机化学条件的筛选带来了巨大的潜力和机遇。通过利用高通量实验、自动检测分析等先进技术,化学家可以更快地找到最佳的实验条件,从而实现高效、高产率和高选择性的化学反应。随着科学技术的不断发展,自动化实验将在药物合成、材料科学和生物技术等领域发挥越来越重要的作用。


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