Qu’est-ce qu’une Synthétiseurs Chimiques Automatiques ?
Les synthétiseurs Chimiques Automatiques sont des équipements qui permettent d’automatiser diverses réactions de synthèse chimique qui étaient auparavant effectuées manuellement.
Les principaux types déjà disponibles dans le commerce comprennent le matériel de synthèse organique ordinaire en phase liquide, le matériel de synthèse de peptides en phase solide par micro-ondes, le matériel de synthèse en flux et le matériel de synthèse de NTC. Si l’on inclut ceux qui sont en cours de développement, la variété est très grande.
Utilisations des synthétiseurs Chimiques Automatiques
Les synthétiseurs Chimiques Automatiques sont utilisés pour diverses applications, depuis la synthèse de composés organiques et de peptides au niveau du laboratoire, jusqu’à la synthèse parallèle dans le cadre du criblage de médicaments et du développement de procédés.
1. économie de main-d’œuvre et d’efficacité à l’échelle du laboratoire
La principale application des Synthétiseurs Chimiques Automatiques est d’automatiser les réactions synthétiques qui étaient auparavant effectuées manuellement dans la recherche et le développement afin d’économiser de la main d’œuvre et d’améliorer l’efficacité. En laboratoire, ils sont utilisés pour développer de nouvelles réactions et optimiser les voies de réaction synthétiques.
L’automatisation de ce système permet d’améliorer la reproductibilité et de contrôler plus précisément les conditions de réaction. En outre, comme les données expérimentales sont automatiquement enregistrées sur l’ordinateur, il est non seulement possible d’obtenir des enregistrements expérimentaux plus précis, mais un contrôle précis de la température peut également aider à contrôler l’emballement thermique, par exemple lors de l’ajout de réactifs.
2. manipulation mécanisée des matières dangereuses
Certains systèmes de synthèse automatisés, tels que les systèmes de synthèse automatisés de composés radiomarqués, jouent un rôle dans la mécanisation des réactions synthétiques qui sont difficiles à manipuler manuellement par l’homme. Cela peut réduire l’exposition de l’expérimentateur aux matières dangereuses.
3. mécanisation des réactions à grande échelle dans le développement de processus de criblage
Dans le cadre du criblage pour la découverte de médicaments, les synthétiseurs Chimiques Automatiques peuvent être utilisés pour préparer plus efficacement un grand nombre de composés principaux. Un criblage rapide et approfondi permet de découvrir efficacement des semences de médicaments.
Dans le développement de procédés chimiques, le passage de la synthèse à l’échelle du laboratoire à celle de l’usine nécessite de résoudre de nombreux problèmes en termes d’efficacité, de sécurité et de coût de la synthèse. Le transfert et l’évacuation de la chaleur sont particulièrement importants.
L’utilisation de synthétiseurs Chimiques Automatiques permet d’effectuer un contrôle précis tel que la calorimétrie de la réaction, et la concentration, le taux d’addition et l’agitation peuvent être automatisés et rendus plus efficaces par la machine. Ainsi, les synthétiseurs Chimiques Automatiques sont utilisés pour faciliter le contrôle in situ, améliorer la reproductibilité et optimiser les conditions de manière efficace.
Principes des synthétiseurs Chimiques Automatiques
1. Synthèse en phase liquide
Le dispositif de synthèse automatisé en phase liquide est une version mécanisée de la synthèse organique classique en éprouvette. La cuve de réaction est montée dans une chambre thermostatique avec des fonctions de chauffage et de refroidissement, et l’ajout de réactifs et l’agitation (par exemple par des pales d’agitation ou un agitateur magnétique) sont contrôlés mécaniquement et effectués à la vitesse appropriée.
Les données expérimentales sont constamment contrôlées par divers capteurs et moniteurs et sont automatiquement enregistrées sur un ordinateur sous une forme précise et détaillée.
2. Système de synthèse peptidique
Le système de synthèse peptidique mécanise et automatise la synthèse peptidique par la méthode de synthèse en phase solide de Merrifield à l’aide d’une pompe. La méthode de synthèse en phase solide de Merrifield est une méthode dans laquelle les acides aminés protégés par leur N-terminal sont chargés sur une résine et le cycle de déprotection, de lavage, de réaction de condensation avec les acides aminés protégés par leur N-terminal et de lavage est répété dans une cuve de réaction.
Le peptide est allongé d’un résidu à la fois dans une direction au cours d’un cycle et finalement clivé de la résine pour obtenir le peptide désiré. (Certains systèmes de synthèse peptidique automatisés sont capables d’irradier les cuves de réaction par micro-ondes, ce qui présente l’avantage de réduire le temps de réaction par rapport à la synthèse manuelle.
3. Systèmes de synthèse en flux
Le matériel de synthèse en flux est un système automatisé, commandé par une machine, pour la chimie en flux (également connue sous le nom de méthodes en flux et de réactions en flux), qui a fait l’objet d’une recherche active au cours des dernières années. Les réactions conventionnelles en éprouvette sont appelées méthodes discontinues, mais la méthode discontinue est associée à des problèmes de coûts de purification des intermédiaires synthétiques, d’efficacité du transfert de chaleur et de l’agitation, et de déchets expérimentaux.
Les équipements de synthèse en flux utilisent des colonnes ou des canaux microfluidiques au lieu d’éprouvettes ou de flacons, et une pompe est utilisée pour injecter une solution de deux réactifs ou plus dans le canal afin d’effectuer la réaction. Les types non catalytiques et catalytiques homogènes nécessitent une purification après réaction, mais lorsque des colonnes contenant des réactifs ou des catalyseurs immobilisés sont utilisées comme récipients de réaction, le coût des opérations de purification après réaction peut être considérablement réduit.
En chimie de flux, l’efficacité de la réaction est plus élevée car le volume de la cuve de réaction peut être plus petit que dans la méthode par lots, et la grande surface permet un échange de chaleur plus rapide et un contrôle plus précis de la température.
Types de synthétiseurs Chimiques Automatiques
Comme indiqué ci-dessus, il existe différents types de synthétiseurs Chimiques Automatiques, notamment les synthétiseurs en phase liquide, les synthétiseurs de peptides et les synthétiseurs en flux. Leur taille va des petits produits pour les études à petite échelle aux grands produits de type usine pilote pour les études de mise à l’échelle dans le cadre du développement de processus.
Parmi les autres exemples, on peut citer le matériel de synthèse des CNT pour la synthèse des nanotubes de carbone et le matériel de synthèse radiopharmaceutique automatisé pour la synthèse des produits radiopharmaceutiques pour la TEP. Les synthétiseurs Chimiques Automatiques synthétisent et purifient automatiquement les produits radiopharmaceutiques à partir du fluorure [18F] et de ses composés précurseurs produits par le cyclotron, et produisent des solutions d’injection radiopharmaceutiques pour la TEP.
Informations complémentaires sur les synthétiseurs Chimiques Automatiques
Synthèse de peptides en phase solide
Vue d’ensemble de la méthode Fmoc (en haut) et de la réaction d’élimination du groupe Fmoc (en bas)
La synthèse de peptides en phase solide est divisée en deux types principaux en fonction du groupe protecteur utilisé pour la protection N-terminale : la méthode tBoc et la méthode Fmoc. La déprotection tBoc est principalement effectuée dans des conditions acides à l’aide de TFA (acide trifluoroacétique).
La méthode Fmoc, quant à elle, est déprotégée dans des conditions basiques, principalement avec de la pipéridine. Ces dernières années, la méthode Fmoc est devenue plus courante. En effet, la méthode tBoc est considérée comme plus sujette aux réactions secondaires, car les conditions dans lesquelles elle est finalement coupée de la résine sont acides, et les sous-produits de la méthode Fmoc peuvent être facilement éliminés par le solvant (DCM (dichlorométhane) ou DMF (diméthylformamide)).