化學是一門改善人類生活的核心科學，它生產的化合物在能源、農業(yè)、制藥、個人護理和香精原料等領域都有廣泛應用，傳統(tǒng)分子合成方法往往低效且不可持續(xù)。隨著地球人口的增多，可持續(xù)發(fā)展也成為化學合成的重要準則。
當代化學在廣泛領域實現可持續(xù)性發(fā)展似乎不太現實，能源密集型工藝、有毒的試劑、耗時的順序目標產物的合成以及原料的浪費都阻礙著“綠色化學”的發(fā)展。
小分子藥物研發(fā)是化學領域的主角之一，它的特點是高度密集的化合物合成。大中型的制藥公司在篩選文庫時會保留數百萬種化合物。據保守估計，在藥物發(fā)現過程中每年可產生多達200萬公斤的廢物。合成化學中實現可持續(xù)性的關鍵是減少廢物，而反應體系小型化則為實現可持續(xù)發(fā)展提供了絕佳的機會。
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2020年，Green Chemistry報道了Harry和Alexander的工作，文章介紹了利用自動化技術在納米級別的尺度上合成多種2，3，4-三取代喹唑啉，并通過實驗設計實現了反應的可持續(xù)性，達到了綠色化學小型化、自動化和多組分反應的原則。
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圖1 喹唑啉文庫納米級別合成
A. I.DOT納升級別移液裝置。B. 通過對底部有小孔的96孔源板施加壓力，I.DOT可將納升級的液體分配至任一目標板孔中。C. 96孔源板。D.384孔目標板。E.質譜分析過后的384孔板熱圖。F. 384孔板合成成功率餅圖。
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圖2 96孔源板中不同種反應物的分布排列
反應體系的構建方法如圖2所示，作者將不同反應物置于96孔源板中，通過I.DOT將三種不同的反應物組合分配到384孔目標板不同的孔中，分配完成后進行反應。圖1中的E和F圖展示了此次反應的結果。此次反應合成了39%的主要產物和34%的次要產物。
值得一提的是，針對本文的應用，作者指出相較于聲波點射技術（acoustic dispensing ejection techno logy，ADE）低液體兼容性的特點，I.DOT可實現ADE不能實現的低沸點，高揮發(fā)性液體的轉移，這也是本次實驗設計成功的關鍵。
I.DOT利用非接觸式、基于壓力的分配技術，實現了384孔板上的高效自動化分液。想象一下，僅需輕輕一按，就能精確釋放納升級液滴到目標板中，整個過程無需人工干預，大大提高了實驗效率。
I.DOT可同時進行8通道的分液，保證了分液過程的高效，提升分液速度，大大降低了時間成本。
納米級合成和無需槍頭的特點，顯著降低了合成化學對環(huán)境的影響。在可持續(xù)發(fā)展的大背景下，這樣的創(chuàng)新無疑為我們指明了方向。
I.DOT自動化的特性減少了化學家與有害化學品的接觸，從而大大提高了實驗的安全性。
在實驗中，I.DOT成功合成了多種2,3,4-三取代喹唑啉類化合物，并展示了良好的可擴展性。其中，一種喹唑啉甚至在10克規(guī)模下實現了73%的總產率，證明了其強大的合成能力。
科學家們正在利用I-DOT技術構建化合物庫，并針對治療靶點進行測試。我們期待這一創(chuàng)新技術能夠帶來更多突破性的成果，為人類的健康和福祉貢獻力量！
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