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萊伯泰科合成實(shí)驗室解決方案帶您步入綠色化學(xué)新時(shí)代

更新時(shí)間：2023-08-14       點(diǎn)擊次數：2631
人類(lèi)文明發(fā)展史中，科學(xué)水平的提升速度與人類(lèi)生存環(huán)境的健康問(wèn)題永遠是相互纏繞的矛盾話(huà)題。然而科學(xué)發(fā)展是永遠不可能停滯不前的，化學(xué)作為自然科學(xué)中非常實(shí)用的科學(xué)手段，其研究?jì)热荼椴疾牧?、能源、環(huán)保、生命科學(xué)等各個(gè)領(lǐng)域，在社會(huì )文明發(fā)展與人類(lèi)日常生活中發(fā)揮著(zhù)極其重要的作用?；瘜W(xué)領(lǐng)域中的化學(xué)合成是化學(xué)工藝中最重要的組成部分，化學(xué)合成的登臺極大地提高了國民生活水平，但同時(shí)傳統合成工藝過(guò)程給環(huán)境和人類(lèi)健康帶來(lái)了極大的挑戰。合成實(shí)驗室的發(fā)展也即將隨著(zhù)時(shí)代需求的提升而蛻變升華——綠色化學(xué)將是有機合成未來(lái)的著(zhù)陸方向！

綠色化學(xué)又稱(chēng)環(huán)境無(wú)害化學(xué)（environmentally benign chemistry)、環(huán)境友好化學(xué)(environmentally friendly chemistry)、清潔化學(xué)(clean chemistry)，即減少或消除危險物質(zhì)的使用和產(chǎn)生的化學(xué)產(chǎn)品和工藝的設計。綠色化學(xué)可減少或杜絕有害物質(zhì)的使用或產(chǎn)生，最大限度地減少或消除化學(xué)原料、試劑、溶劑和產(chǎn)品的危害，從源頭上減少污染，貫穿化學(xué)產(chǎn)品的整個(gè)生命周期，包括設計、制造、使用和最終處置。

綠色化學(xué)與污染形成后進(jìn)行處理（也稱(chēng)為修復）不同，從一開(kāi)始就阻止了有害物質(zhì)的產(chǎn)生，這不僅可從根本上減少化學(xué)合成過(guò)程中給環(huán)境帶來(lái)的直接或間接污染，還可以避免接觸工藝的操作人員受到健康危害，從而大大提高環(huán)境和人員的雙重安全保障。因此，合成實(shí)驗室向綠色化學(xué)方向發(fā)展是不可阻擋的趨勢。

很多國家已把“化學(xué)的綠色化”作為新世紀化學(xué)進(jìn)展的主要方向之一。美國環(huán)保局定期舉辦綠色化學(xué)評選，對于 2022 年的評選，有一個(gè)新類(lèi)別是表彰可以防止或減少溫室氣體排放的綠色化學(xué)技術(shù)。

那如何提高化合物篩選效率，節能減排，提高產(chǎn)率？如何找到*的連續反應條件，實(shí)現流動(dòng)化學(xué)？如何減少反應時(shí)間，提高反應效率，使難反應的體系獲得產(chǎn)物？如何在這些化學(xué)合成過(guò)程中實(shí)現綠色化學(xué)呢？

萊伯泰科合成實(shí)驗室設備解決方案已走在了綠色化學(xué)的前端，為客戶(hù)解決了從基礎合成加熱裝置，攪拌裝置，到分離濃縮純化全面的產(chǎn)品。此外，微波合成儀和高通量反應平臺，具有節省反應時(shí)間，提高反應效率，實(shí)現固態(tài)合成和節約原料，高通量篩選工藝，多條件平行反應，流動(dòng)化學(xué)反應等特點(diǎn)，是實(shí)現碳中和、綠色化學(xué)的利器。

部分詳細解決方案如下所列：

 





一、高通量反應平臺


 

有機合成主要是合成天然界已經(jīng)有的但數量很少的或者天然界沒(méi)有的物質(zhì)。其中很重要一個(gè)領(lǐng)域就是藥物合成。合成藥物大大擴充了市場(chǎng)上的藥品儲備量，解決了藥品來(lái)源不足、成本較高和環(huán)境資源破壞的問(wèn)題。通過(guò)改變有機物的內部結構的方式合成新藥物能針對性的“對癥下藥”，有機化學(xué)藥物合成為人類(lèi)生存生活提供了更健康的生活保障。新藥研發(fā)過(guò)程需要大量的合成反應篩選活性化合物，因此高通量反應平臺應運而生。

LabTech高通量反應平臺

 

該設備可以用于多種應用，如：
1、合成反應篩選：通過(guò)平行測試開(kāi)發(fā)新的化合物， 在一臺設備上提供 10 種單獨的反應器，設置不同的溫度曲線(xiàn)。同時(shí)可以配置氣體保護，磁力攪拌等附件。
2、溶解度測試：對不同溶劑和溫度下的藥物化合物質(zhì)量控制，優(yōu)化合成放大過(guò)程的反應參數，同時(shí)集成濁度測量。
3、化合物晶型研究：可實(shí)現高通量的10種不同的溫度曲線(xiàn)，自動(dòng)控制飽和溫度，優(yōu)化化合物晶體生長(cháng)。
優(yōu)勢：

① 該設備選用半導體制冷和加熱，使用了高能效的精密部件，實(shí)現急速加熱和降溫，保證合成反應高效進(jìn)行。


 

② 可視化方法編輯，通過(guò)USB將操作曲線(xiàn)導入和導出，并且對接LIMS系統，實(shí)現數據電子化。

③ 實(shí)時(shí)參數顯示，一目了然，盡收眼底。

高通量反應平臺大大提高了化合物篩選、合成的效率，是高通量合成實(shí)驗室的重要法寶。高通量反應平臺使用較小的反應體系，節省溶劑和材料消耗，連續反應配置可以實(shí)現流動(dòng)化學(xué)合成，為綠色化學(xué)提供了實(shí)用工具。

 





二、微波合成


 

微波是由電場(chǎng)與磁場(chǎng)組成的電磁波，電磁能輻射是以粒子或波的形式由原子內部從高能狀態(tài)向低能狀態(tài)的躍遷而發(fā)出的。低能電磁輻射，如微波（MW）、無(wú)線(xiàn)電、TV，都是以長(cháng)波形式出現。微波是指頻率為300 MHz～300 GHz、波長(cháng)在1 mm～1 m之間的電磁波。微波合成技術(shù)已經(jīng)在化學(xué)工業(yè)中得到了較為廣泛的應用，微波合成可分為無(wú)機合成與有機合成。在無(wú)機合成方面，微波主要用于燒結、燃燒合成和水熱合成。

Milestone公司自1988年開(kāi)始生產(chǎn)微波化學(xué)平臺至今已有30年歷史。其開(kāi)創(chuàng )了高壓微波化學(xué)的時(shí)代，并不斷地把新技術(shù)引進(jìn)微波化學(xué)領(lǐng)域。Milestone公司良好的產(chǎn)品和服務(wù)幫助客戶(hù)解決在樣品前處理領(lǐng)域所遇到的復雜問(wèn)題與挑戰，成為當今著(zhù)名的微波化學(xué)產(chǎn)品供應商。

萊伯泰科提供自由靈活的多種功能組合：

萊伯泰科微波合成優(yōu)勢：

 

>> 微波大腔積，保證安全緩沖空間，同時(shí)可以容納多達1.5L的液體反應體積和2.7L固體反應體積。
>> 強大的微波功率，雙磁控管總功率1900W。
>> 良好的微波均勻性，楔形微波散射器技術(shù)，保證了微波的均勻性。
>> 符合CFR21 Part11的，友好交互控制軟件，內置存儲多種控制方法曲線(xiàn)，可與LIMS連接上傳數據。

 

微波合成的應用文章：

 

1.《電化學(xué)專(zhuān)業(yè)雜志Electrochimica Aca》的一篇題為《類(lèi)富勒烯金屬硫族化物的超快微波納米制造》 由太原理工大學(xué)羅居杰老師和奧本大學(xué)的張新宇教授合作發(fā)表應用固態(tài)微波法成功制備了一種高性能的NiO/MnO2@graphite電極材料。張新宇教授應用納米結構的導電聚合物為先驅體，在空氣，無(wú)溶劑的條件下，快速（3-5分鐘）成功地制備了納米碳材料(Zhang et al, Chem. Comm. 2006, 2477)。隨后，該課題組又對碳納米管的生長(cháng)機制做了進(jìn)一步研究，提出了一種全新的碳納米管制備方法：Poptube Approach (Liu et al, Chem. Comm. 2011, 9912-9914)。并在接續的工作中，成功地把固態(tài)微波法延伸到制備金屬氧化物/硫化物納米復合材料領(lǐng)域。2016年，該課題組通過(guò)微波法合成了富勒烯狀的金屬硫族化合物 (Liu et al, Sci. Rep. 2016, 6， 22503)。

 

2.青島科技大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院，賴(lài)建平教授通過(guò)微波合成部分碳化的導電MOF負載Ru用于高效析氫反應

3.侯曉紅教授在，國際學(xué)術(shù)期刊《Anal. Chim. Acta》，發(fā)表標題為“Facile in situ microwave synthesis of Fe3O4@MIL-100(Fe) exhibiting enhanced dual enzyme mimetic activities forcolorimetric glutathione sensing” DOI: 10.1016/j.aca.2021.33

8825通過(guò)微波輔助方法在20分鐘內原位快速合成Fe3O4@MIL-100(Fe)納米酶。

4.安徽工業(yè)大學(xué)鄭睿教授，發(fā)表在《金屬功能材料》上的，《微波快速合成碲摻雜方鈷礦及其性能研究》采用微波快速合成得到晶粒尺寸1-10μm，結構致密，晶粒均勻的樣品。

5.法國科學(xué)家Halima Sassi，微波合成法制備Al-Fe柱撐粘土催化劑《Wastewater treatment by catalytic wet air oxidation process over Al-Fepillared clays synthesized using microwave irradiation》Front. Environ. Sci. Eng. 2017, 12(1): 2。

綜上，微波合成在微波輔助水合陽(yáng)離子反應、固相合成催化劑、金屬配合物、電池等領(lǐng)域擁有非常廣泛的前景。微波合成可加快反應速度，提高產(chǎn)率，節省能源和原料，實(shí)現綠色化學(xué)的目標。