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微波合成化學技術進化簡史
閱讀：2309發布時間：2020-8-7
多模微波→駐波單模→環形聚焦單模
有機合成的反應具有多樣性和復雜性，關鍵取決于控制目標性反應結果準確性，保證分子鏈準確結合是合成技術的關鍵，準確高效的耦合能提高轉化率。
一、一代多模微波為何不適用于藥物合成
技術上，同一微波裝置不能同時實現多模和單模兩種發射模式，多模微波基于家用微波爐技術，具備功率大，腔體大50-60L的優點，缺點是能量分布模式不均勻和不確定性（圖1），控制精度低±15-25w，所以需要不停進行腔內轉動。多模反應不能保證反應的一致性和重復性。市場上，多模微波普遍只用于破壞分子鍵的消解反應。對小樣量藥物篩選合成，目前使用的是單模微波。難以想象將2mL的小樣品置于60L多模腔體中進行合成，如何保證反應重復性和一致性。市場上，有多模儀器冒充單模的欺騙用戶。
二、第二代30mL駐波單模受制于空間限制
駐波單模技術，采用單通道單向耦合（圖2），駐波微波受制于波長和反射角限制，其諧振腔體積無法改變和擴展，單模截面直徑只為2.5cm，30mL腔體只能放入10-15mL容器，大于20mL易導致耦合位置排斥，影響單模反應的一致性。而且，單模調節精度 ±3-9w，會隨功率提高迅速降低，只能使用小功率磁控管，因高密度小體積會產生瞬間強量熱破壞性耦合，極易造成研究失敗。從而小腔體無法進行擴大反應、加氣反應、機械攪拌、循環回流、連續流動和低溫反應能力，限制了發展的要求。
三、第三代300mL環形聚焦單模大體積 高精度和高轉化率
CEM第三代微波技術，它使單模體積從30mL擴展到300mL，反應物體積尺寸和極性提高10倍，而穩定性不受影響。Auto-Tuning自動調節11通道zhuan利耦合技術，進行環向聚焦輻射，能量耦合精度和均勻性高，形成能勢阱效應，確保大規模反應結果高轉化率，保持重復性和再現性。多通道能量耦合使控制精度提高10-40倍，自動調控精度達0.818w.實現單模技術量和質的雙突破，使單模的平臺擴展到更適合多樣性的合成化學。2009年7月經ACS推薦，獲R&D100技術創新大獎。
四、功率調節精度比較——Discover取得合成技術的重大進步
微波反應均可以直接和瞬時方式更快，更高效地進行體積傳遞能量。這些微波特性為有機化學家提供了更好更高的合成轉化率，并更好地控制了反應條件，從而獲得了準確的結果。由于這些明顯的優勢，微波化學是藥物化學、納米材料合成和學術教學實驗室的行業標準。
微波類型 | 微波功率 | 體積 | 波導通道 | 調節率% | 調節精度 |
多模 | 1500-2500W | 50-60L | 單腔 | ±1% | ±15-25W |
駐波單模 | 300W | 30mL | 單通道 | ±1% | ±3W |
環形單模 | 0-900W | 300mL | 11通道 | ±1% | ±0-0.818W |
CEM第三代微波化學技術其高精度和定量耦合完美的能量諧振效果，是微波動力的重大突破，大大超過駐波形單模微波技術。Discover 2.0其高效安全準確的動力同步冷卻體系，可在數分鐘內驅動極為困難的化學合成，提高轉化率，防止高能量產生的熱破壞性。輔助冷卻阻止后一反應的出現，降低副反應，實現真正的目標綠色化學。
Discover 2.0成功用于小分子合成、組合化學、藥化、化工、材料、生物等，幫助化學家進行前沿性R&D研究。在世界著名的大學、研究機構如哈佛大學、MIT和醫藥公司中，包括: Pfizer，GlaxoSmithkline，Merck&Co，Bristol-MyersSquib，AstraZeneca，J&J，Pharmacia，Lilly，AHP，Plough等已得到廣泛的應用，多樣化平臺，節約時間，增進產出，降低成本，帶給市場安全有效的新藥。
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