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。

新化合物發現：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現過程。例如，在藥物研發中，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。

催化劑優化：HTT用于篩選和優化催化劑，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、創新性強、安全性高以及支持復雜研究等優勢，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展和化學工業的進步。

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，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模的自動化反應器系統結合使用，并結合過程系統分析工具，用于反應網絡及相關速率常數的確定。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、連續化、優化、熱安全和過程模擬等提供基礎.

研究方法：HTT平臺：實現實驗流程的全自動化和所有過程參數的數據記錄，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、計算機控制的大規模反應系統。階段1：通過HTT平臺初步了解系統的化學和物理特性，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模實驗，獲得時間-濃度曲線數據，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，直至模擬結果與實驗數據密切匹配。

結論：通過HTT和大規模自動化反應器系統的結合，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。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據，從而增強過程開發。

通過大規模實驗和建模驗證了p-硝基苯甲醛和L-脯氨酸在DMSO中已知發生的反應在丙酮中也會發生，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，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,外部冷卻系統和內部校準加熱器（0-150W）實現精確的溫度控制。

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化及反應危害評估的專業咨詢機構，對研究機構和生產企業承接工藝過程研發項目；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咨詢機構，同時已經發展成為一家致力于為客戶提供專業的過程工藝優化及反應危害評估設備的國際集團企業。

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