無水無氧操作體系 | XmartChem®助力化學(xué)合成科研創(chuàng)新

近年來，科研高校實(shí)驗(yàn)室在生物醫(yī)藥、新能源和新材料等領(lǐng)域不斷取得進(jìn)展。在這些領(lǐng)域中，很多化學(xué)反應(yīng)對(duì)實(shí)驗(yàn)過程中的水分和氧含量要求十分嚴(yán)格，比如 Buchwald-Hartwig 偶聯(lián)反應(yīng)；也有一些化合物和試劑對(duì)空氣中的水分和氧氣極為敏感?？蒲泄ぷ髡邽榱四軌蚋咝У拈_展研究，必須借助特殊的設(shè)備和技術(shù)來進(jìn)行無水無氧操作。如果操作不當(dāng)，即便反應(yīng)路徑和條件設(shè)計(jì)得當(dāng)，也可能無法得到期望的產(chǎn)物。因此，無水無氧技術(shù)在科學(xué)研究中占據(jù)了重要位置，已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用。

目前，無水無氧操作主要有以下三種方法：

高真空線操作（Vacuum-line）：適用于對(duì)無水無氧條件要求不是很高的體系，通過直接用惰性氣體置換反應(yīng)體系中的空氣，這種方法簡單實(shí)用，適用于多種常規(guī)反應(yīng)，是最常見的保護(hù)方式。

Schlenk 線操作：在需要進(jìn)行無水無氧的回流、蒸餾和過濾等操作時(shí)，使用 Schlenk 線技術(shù)較為便捷。

手套箱操作（Glove-box）：對(duì)于需要稱量、物料轉(zhuǎn)移、稀釋和過濾等更為復(fù)雜的操作體系，通常在充滿惰性氣體的手套箱中進(jìn)行。手套箱已在科研實(shí)驗(yàn)室中被應(yīng)用在有機(jī)合成、OLED 封裝、鋰電池制作與研究、對(duì)水氧敏感的試劑的存儲(chǔ)與分裝以及生物領(lǐng)域如厭氧菌培養(yǎng)、細(xì)胞低氧培養(yǎng)等方面^[1] 。

XmartChem^®智能合成工作站

（手套箱工站）

晶泰科技將自動(dòng)化技術(shù)與手套箱有機(jī)結(jié)合，研發(fā)的機(jī)器人工作站系列——XmartChem^® 智能合成工作站（手套箱工站），自動(dòng)完成合成實(shí)驗(yàn)中投料、反應(yīng)、產(chǎn)物稀釋、過濾全過程，實(shí)現(xiàn)無水無氧操作體系下化學(xué)合成實(shí)驗(yàn)操作流程自動(dòng)化，專門為化學(xué)人員研發(fā)的軟件系統(tǒng) ，直觀易用。突破高通量合成篩選的瓶頸，降低操作門檻，提高實(shí)驗(yàn)的效率和安全性，增加科學(xué)研究產(chǎn)出。

● 產(chǎn)品特點(diǎn)

• 無水無氧操作體系：具備高效的氣體凈化系統(tǒng)，O₂ & H₂O < 1ppm；

• 高通量全自動(dòng)：自動(dòng)化完成合成實(shí)驗(yàn)中投料、反應(yīng)、產(chǎn)物稀釋、過濾全過程，突破高通量合成篩選的瓶頸，降低操作門檻，提質(zhì)增效；

• 人機(jī)協(xié)作 ：系統(tǒng)高效穩(wěn)定，7×24 小時(shí)不間斷安全運(yùn)行；

• 信息溯源：支持條碼掃碼，樣品信息可溯源；

• 可視化軟件系統(tǒng)：觸屏式操作界面，輕松訪問資源、方法、任務(wù)及數(shù)據(jù)等功能信息；資源配置界面與設(shè)備內(nèi)部布局一致，操作方式直觀，充分降低學(xué)習(xí)成本，易于使用；

• 簡化工作流程：可直接創(chuàng)建或調(diào)用模板實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)流程方法，輕松設(shè)定參數(shù)，節(jié)約時(shí)間；支持批量實(shí)驗(yàn)參數(shù)導(dǎo)入，簡化操作；

• 用戶權(quán)限設(shè)定：軟件系統(tǒng)支持劃分用戶權(quán)限，維護(hù)實(shí)驗(yàn)方法、數(shù)據(jù)安全；

• 完整數(shù)據(jù)記錄：實(shí)時(shí)自動(dòng)采集反應(yīng)條件、實(shí)驗(yàn)控制以及數(shù)據(jù)，確保完整實(shí)驗(yàn)流程可追溯；

• 數(shù)字化平臺(tái)：支持接入 LIMS 系統(tǒng)，并兼容晶泰數(shù)字化軟件（ELN、數(shù)字孿生仿真系統(tǒng)等）；

• 立體倉儲(chǔ)物料架：多層自動(dòng)化控制，適用于多種物料存放；

• 人工操作位設(shè)計(jì)：惰性氣體手套箱一機(jī)多用，用于敏感試劑的人工備料和存儲(chǔ)；自動(dòng)物料架，實(shí)驗(yàn)過程中按需補(bǔ)料；

• 開放集成：支持多種第三方設(shè)備如 LC-MS 等集成到工作站，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)物的快速鑒定；

● 工作流程

• 固體投料

• 液體投料

• 控溫?cái)嚢璺磻?yīng)

• 稀釋過濾

參考文獻(xiàn)

[1]鄭杰，張福平，李玉佳. 無水無氧手套箱在實(shí)驗(yàn)室安全運(yùn)行與管理中的探索與實(shí)踐[J]. 大學(xué)化學(xué)，2023，38（10）：300-305.