H.E.L 高通量技术助力化合物筛选及合成—Simular 自动反应量热仪

高通量技术（High-Throughput Technologies, HTT）是一系列用于快速、自动化地进行大量实验的技术和方法。它最初起源于药物研发领域，用于筛选具有特定生物活性的化合物，但随着技术的发展，已经广泛应用于化学、材料科学、生物学等多个领域。

新化合物发现：HTT可以快速合成和测试大量化合物，从而加速新化合物的发现过程。例如，在药物研发中，HTT用于筛选具有特定生物活性的化合物，通过合成和测试成千上万种化合物，快速找到潜在的药物候选物。

催化剂优化：HTT用于筛选和优化催化剂，以提高化学反应的选择性和效率。例如，在均相催化和多相催化中，HTT可以同时测试多种催化剂材料、不同的金属和配体组合，以及不同的反应条件，从而找到最佳的催化剂体系。

温度和压力条件：HTT可以快速评估不同温度和压力条件下的反应性能，以确定最佳的反应条件。例如，在酯化反应中，通过HTT可以在短时间内测试不同温度下的反应速率和产率，从而找到最佳的反应温度。

溶剂和添加剂选择：HTT用于筛选适合特定反应的溶剂和添加剂。例如，在有机合成中，HTT可以同时测试多种溶剂对反应的影响，找到能够提高产物选择性和收率的最佳溶剂。

高通量技术凭借其高效、低成本、创新性强、安全性高以及支持复杂研究等优势，在化学合成领域得到了广泛应用，极大地推动了化学科学的发展和化学工业的进步。

案例：利用高通量技术测定L-脯氨酸催化醛醇反应的反应网络

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: 如果高通量技术（HTT）要成功扩展到过程开发，实验结果必须在放大过程中具有意义且可重复。本文将机器人工作站和更大规模的自动化反应器系统结合使用，并结合过程系统分析工具，用于反应网络及相关速率常数的确定。利用高通量技术（HTT）确定L-脯氨酸催化的醛醇反应的可靠反应网络，为预测动力学建模、放大、连续化、优化、热安全和过程模拟等提供基础.

研究方法：HTT平台：实现实验流程的全自动化和所有过程参数的数据记录，可容纳12个反应块、最多192个反应容器，通过轨道振荡器搅拌，温度范围-40-145℃，可自动给固体和液体。HEL SIMULAR反应量热仪：主要用于测量化学反应的热量输出（QR），同时提供一个仪器齐全、计算机控制的大规模反应系统。阶段1：通过HTT平台初步了解系统的化学和物理特性，评估反应物和催化剂在不同溶剂中的溶解性和溶剂之间的互溶性。

阶段2：使用高通量实验程序获得阶段1中选择的反应物-催化剂-溶剂组合的定量理解，确定适合在大规模反应器中进行机理/动力学研究的反应物和催化剂浓度。

阶段3：在HEL SIMULAR反应量热仪中进行大规模实验，获得时间-浓度曲线数据，并同时评估反应热化学。

阶段4：通过机理建模研究测试提出的反应网络，使用迭代技术估计动力学速率常数，直至模拟结果与实验数据密切匹配。

结论：通过HTT和大规模自动化反应器系统的结合，成功确定了L-脯氨酸催化的醛醇反应的反应网络和相关速率常数。实验表明，HTT可以快速生成用于反应网络确定所需的实验数据，从而增强过程开发。

通过大规模实验和建模验证了p-硝基苯甲醛和L-脯氨酸在DMSO中已知发生的反应在丙酮中也会发生，且该反应对p-硝基苯甲醛浓度为一级反应，推测为两步反应，其中第一步p-硝基苯甲醛分子加到L-脯氨酸上是整个反应的最慢步骤，从而决定了整个反应的速率。

量热实验：实验实H.E.L Simular 自动反应量热仪，1L双层夹套玻璃反应釜，搅拌速度可调节，配备固体和液体进料单元、液体取样单元、温度探头（Pt 100）、浊度探头和pH电极,外部冷却系统和内部校准加热器（0-150W）实现精确的温度控制。

Hazard Evaluation Laboratories 

成立于1987年，总部设在伦敦，在中国、美国、德国、意大利、印度拥有分公司。全资的赫伊尔商贸（北京）有限公司于 2020年在北京设立。H.E.L最初是一家过程工艺优化及反应危害评估的专业咨询机构，对研究机构和生产企业承接工艺过程研发项目；同时提供安全咨询，包括事故调查、HAZOP研究、安全设施的设计及制度管理等。目前，H.E.L是全球首屈一指的过程工艺及安全专业咨询机构，同时已经发展成为一家致力于为客户提供专业的过程工艺优化及反应危害评估设备的国际集团企业。

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