平行反應合成儀是實驗室中用于同時開展多組反應的核心設備,通過實現反應條件的平行控制(如溫度、攪拌、壓力、加料等),大幅提升實驗效率、減少人為誤差,尤其適用于需要大量篩選或優化的場景。

一、有機合成領域典型應用場景:
反應條件篩選:
例如合成某類酯化物時,同時測試 5 種催化劑(如濃硫酸、對甲苯磺酸、酶催化劑)、3 種反應溫度(60℃/80℃/100℃)、4 種溶劑(乙醇 / 甲醇 / 乙酸乙酯 / 甲苯),通過 3×5×4=60 組平行反應,快速定位 “高轉化率、高選擇性” 的條件,原本需數天的實驗可壓縮至 1-2 天。
底物拓展與衍生化:
藥物合成中需對核心分子進行 “底物衍生”(如改變取代基、官能團)以優化活性,平行反應儀可同時對 10-20 種不同底物進行同一條件反應,快速制備一系列衍生物,為后續活性測試提供樣品庫。
復雜反應的平行監控:
對于需嚴格控制時間或中間產物的反應(如格氏反應、Suzuki 偶聯反應),可通過平行反應儀的同步攪拌、控溫功能,確保多組反應環境一致,結合取樣裝置實時監測反應進程,減少批次差異。
二、藥物研發領域應用場景:
高通量化合物庫構建:
在藥物發現階段,需合成數百至上千種小分子化合物用于活性篩選(如抗腫瘤、抗菌活性)。平行反應儀可通過 “固相合成” 或 “溶液相合成” 模式,同時制備多組結構相似的化合物(如肽類、雜環化合物),構建化合物庫,為高通量篩選(HTS)提供樣品基礎。
藥物中間體的工藝優化:
藥物生產中,中間體的合成效率直接影響成本,需優化 “反應時間、加料比例、后處理方式” 等參數。例如某抗癌藥物中間體的合成中,通過平行反應儀同時測試 8 組 “投料比(原料 A: 原料 B=1:1.2/1:1.5/1:2.0)+ 反應時間(2h/4h/6h)” 組合,快速找到 “產率≥90%、雜質≤0.5%” 的工藝條件,為中試放大提供數據支撐。
藥物穩定性測試:
評估藥物在不同環境(溫度、濕度、光照)下的穩定性時,可將藥物樣品分裝至平行反應儀的多個反應管,設置不同溫度(如 4℃/25℃/40℃/60℃)或濕度條件,同時監測藥物降解速率,縮短穩定性研究周期。
三、催化研究領域應用場景:
催化劑活性與選擇性篩選:
例如在 CO?加氫還原制甲醇的研究中,同時測試 6 種不同載體的催化劑(如 Al?O?、ZrO?、TiO?負載 Cu 基催化劑),在相同溫度(220℃)、壓力(3MPa)、H?/CO?比例(3:1)下反應,通過平行檢測產物中甲醇的選擇性和轉化率,快速判斷催化劑的優劣。
催化反應動力學研究:
需獲取不同時間點的反應數據時,可在平行反應儀中設置多組相同反應體系,分別在 0.5h/1h/2h/4h 時終止反應,同步分析產物濃度,繪制動力學曲線,相比傳統 “單體系多次取樣” 更高效、數據更準確。
光催化 / 電催化的平行測試:
部分平行反應儀支持 “光照射” 或 “電極插入” 模塊,可同時開展多組光催化反應(如光解水制氫)或電催化反應(如氧還原反應),對比不同催化劑在相同光照強度、電流密度下的性能,加速催化材料的研發。
四、材料科學領域應用場景
納米材料的制備與粒徑調控:
合成量子點、納米顆粒時,溫度、反應時間、前驅體濃度是影響粒徑的關鍵因素。例如制備 CdSe 量子點時,通過平行反應儀同時測試 5 種反應溫度(180℃/200℃/220℃/240℃/260℃),在相同時間取樣,通過紫外 - 可見光譜分析量子點的粒徑分布,快速找到 “粒徑均一、發光性能優異” 的合成條件。
高分子材料的聚合反應優化:
合成聚合物(如聚氨酯、聚丙烯酸酯)時,需優化引發劑用量、聚合溫度、單體比例以調控分子量和分散度。平行反應儀可同時開展多組聚合反應,通過凝膠滲透色譜(GPC)分析產物的分子量分布,高效篩選聚合工藝。
儲能材料的合成與性能對比:
在鋰離子電池正極材料(如 LiFePO?)的合成中,通過平行反應儀同時測試不同燒結溫度(600℃/700℃/800℃)和摻雜元素(Mn/Ni/Co)的組合,制備多組正極材料,后續通過電池測試系統對比其比容量、循環穩定性,加速高性能儲能材料的研發。