快速进行化学合成VIP专享VIP免费

快速进行化学合成而无需繁琐的手动操作的愿望长期以来一直驱动着自动化化学合成器的发展。在《自然》杂志的一篇论文中，Chatterjee及其同事1报告了一种被称为径向合成的自动化方法。在他们的系统中，用于进行反应的可单独访问的隔室围绕中央枢纽布置，该枢纽协调试剂的输送，产品采样和化学分析以及作为中间体生产的化合物的临时存储。作者的方法不仅承诺减少手动操作，而且消除了为每个目标分子定制合成器的需要。结构复杂的有机分子的合成是发现新技术（包括医学和柔性电子学中的那些）所需的功能化合物的首要任务。从相对简单的，可购买的反应物开始，该过程涉及化学反应序列，其中所产生的分子的复杂性随着朝向最终靶标的每一步而逐渐增加。序列可以是线性的，也可以是会聚的（靶分子的不同部分分别制成不同的序列，然后连接在一起）。为了确保制备大量的最终产品，每个合成步骤必须具有高收率和可重现性，并且生成的副产物很少。“”常规化学合成是分批（在烧瓶中）进行的。但是，这需要化学家进行多次手动干预，以准备，运行和停止每个反应，并从后续步骤中不能耐受的任何副产物中分离出所需的产物。因此，已经开发出一种称为流化学2的方法来解决该问题。与批处理程序相比，流化法还可以提高合成路线的生产率，并且对于涉及潜在危险成分的合成而言，安全性更高。在流化学中，将连续的反应物流泵送通过加热或冷却的反应器（通常为管）以形成产物。为了进行多步合成，通常将多个反应器单元串联连接，因此一个反应器的输出与其他试剂一起成为下一个反应器的输入（图1a）。可以添加在线分离系统以纯化中间体化合物或转换溶剂。必须平衡质量流量，以使离开每个反应或分离步骤的流量等于前一步骤以及任何添加的试剂和溶剂的输入流量的总和，减去任何转向的物流（当化合物从一种溶剂中提取到另一个）。这种质量流量限制意味着需要不同的反应器类型和体积才能在每个步骤中获得最佳的产品收率：慢反应需要大型反应器，而快反应需要小型反应器。由于反应速率随温度而增加，因此流动反应器温度有时可以在选择反应器尺寸时提供灵活性。例如，高温可使相对缓慢的反应足够快地进行，从而能够使用小型反应器。但是，高温也会促进副反应，包括引起所需产物分解的副反应。因此，平衡质量流量的需求通常决定了特定多步合成反应器体积和温度的特定顺序。反过来，这意味着对于每个新的靶分子，必须重新配置用于流动化学的平台-必须将反应器替换为尺寸更合适的其他反应器，Chatterjee及其同事的径向合成器旨在克服这一问题。系统中央枢纽中的主控制器使用多位置阀将试剂导向周围的不同反应器模块（图1b），这样，合成中的每个反应都可以在最佳条件下进行，例如，在最佳条件下进行。温度和试剂浓度，以及最合适的反应器类型。每个反应器的流出物返回中心集线器进行在线分析，然后分配到下一合成步骤，该步骤可以在同一反应器单元中，也可以在不同的反应器中。对于每个反应步骤重复此过程，直到合成了目标分子为止（对于Chatterjee和同事报告的大多数示例，分三个步骤）。该系统既可以进行线性合成也可以进行收敛合成-在后一种情况下，中间产品将被存储，然后在最后一步中连接在一起。但是，Chatterjee和他的同事们的径向合成器的主要进步是，它通过将试剂引导到每个反应的适当模块来使步骤解耦，而与其他步骤无关。这消除了质量流限制，并且无需针对不同的合成序列重新配置平台，从而减少了开发时间。与常规流动合成中的线性序列相比，需要存储由不同步骤产生的中间化合物直到需要用于下一反应，这增加了总的处理时间和流动平台的总体积。当合成实验室数量（毫克至克）的许多不同化合物时，较短的开发时间可能会抵消较长的处理时间。然而，较长的处理时间在单个有机化合物的商业合成中可能是不利的，这对于流动系统的每单位体积的生产率很重要。储存中间体的需求也限制了中间体潜在的危险应用-与常规流动化学平台相比，这是一个缺点，后者在任何给定时间仅包含少量中间体。对于这种情况，径向合成器将需要配置成没有临时存储，并且必须在连续的反应器单元之间具有较短的转移时间，从而有效地创建了...