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微波合成化学技术进化简史
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微波合成化学技术进化简史

发布时间:
2020/08/07 14:31
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    有机合成的反应具有多样性和复杂性,关键取决于控制目标性反应结果准确性,保证分子链准确结合是合成技术的关键,精确高效的耦合能提高转化率。

 

    技术上,同一微波装置不能同时实现多模和单模两种发射模式,多模微波基于家用微波炉技术,具备功率大,腔体大50-60L的优点,缺点是能量分布模式不均匀和不确定性(图1),控制精度低±15-25w,所以需要不停进行腔内转动。多模反应不能保证反应的一致性和重复性。市场上,多模微波普遍只用于破坏分子键的消解反应。对小样量药物筛选合成,目前使用的是单模微波。难以想象将2mL的小样品置于60L多模腔体中进行合成,如何保证反应重复性和一致性。市场上,有多模仪器冒充单模的欺骗用户。

 

  一、第一代多模微波为何不适用于药物合成  

 

    驻波单模技术,采用单通道单向耦合(图2),驻波微波受制于波长和反射角限制,其谐振腔体积无法改变和扩展,单模截面直径只为2.5cm,30mL腔体只能放入10-15mL容器,大于20mL易导致耦合位置排斥,影响单模反应的一致性。而且,单模调节精度 ±3-9w,会随功率提高迅速降低,只能使用小功率磁控管,因高密度小体积会产生瞬间强量热破坏性耦合,极易造成研究失败。从而小腔体无法进行扩大反应、加气反应、机械搅拌、循环回流、连续流动和低温反应能力,限制了发展的要求。

 

  二、第二代30mL驻波单模受制于空间限制  

    CEM第三代微波技术,它使单模体积从30mL扩展到300mL,反应物体积尺寸和极性提高10倍,而稳定性不受影响。Auto-Tuning自动调节11通道专利耦合技术,进行环向聚焦辐射,能量耦合精度和均匀性高,形成能势阱效应,确保大规模反应结果高转化率,保持重复性和再现性。多通道能量耦合使控制精度提高10-40倍,自动调控精度达0.818w.实现单模技术量和质的双突破,使单模的平台扩展到更适合多样性的合成化学。2009年7月经ACS推荐,获R&D100技术创新大奖。

 

  三、第三代300mL环形聚焦单模大体积 高精度和高转化率  

    微波反应均可以直接和瞬时方式更快,更高效地进行体积传递能量。这些微波特性为有机化学家提供了更好更高的合成转化率,并更好地控制了反应条件,从而获得了精确的结果。由于这些明显的优势,微波化学是药物化学、纳米材料合成和学术教学实验室的行业标准。

 

  四、功率调节精度比较——Discover取得合成技术的重大进步  

    CEM第三代微波化学技术其高精度和定量耦合完美的能量谐振效果,是微波动力的重大突破,大大领先驻波形单模微波技术。Discover 2.0其高效安全精确的动力同步冷却体系,可在数分钟内驱动极为困难的化学合成,提高转化率,防止高能量产生的热破坏性。辅助冷却阻止后一反应的出现,降低副反应,实现真正的目标绿色化学。

      Discover 2.0成功用于小分子合成、组合化学、药化、化工、材料、生物等,帮助化学家进行前沿性R&D研究。在世界著名的大学、研究机构如哈佛大学、MIT和医药公司中,包括: Pfizer,GlaxoSmithkline,Merck&Co,Bristol-MyersSquib,AstraZeneca,J&J,Pharmacia,Lilly,AHP,Plough等已得到广泛的应用,多样化平台,节约时间,增进产出,降低成本,带给市场安全有效的新药。

调节精度

±15-25W

±3W

±0-0.818W

微波类型

多模

驻波单模 

环形单模

微波功率

1500-2500W

300W 30mL

0-900W

体积

50-60L

30mL

300mL

波导通道

单腔

单通道

11通道

调节率%

±1%

±1%

±1%

 
 
 
 

多模微波

驻波单模

环形聚焦单模

 
 
 
 

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