MIT 研究團隊研發了自動化的化學合成系統，為化學家帶來福音

眾所周知，設計一個新的化學合成耗時耗力，涉及大量單調冗長的工作，比如混合化學物質、測量溫度、分析結果等；如果沒有成功，則需要重新開始以上過程。

麻省理工學院（MIT）的研究人員研發了一個自動化的化學合成系統，可承擔很多單調冗長的工作，為化學家空出時間，更多地去從事分析性和創造性的研究工作。

相關成果於 9 月 20 號發表在《Science》期刊上，文章一作是 Anne-Catherine Bédard（原 MIT 博士後）和 Andrea Adamo（原 MIT 研究助理）。該項研究得到了美國國防部高級研究計劃局（DARPA）的支持。

（來源：Anne-Catherine Bédard）

MIT 化學系的負責人 Timothy F. Jamison，同時也是該項研究的團隊負責人之一，他表示「我們的目標就是創造一個簡單易用的系統，讓科學家們可以找出製備目標分子的最優化條件，給他們提供一個普適的、儘可能靈活的化學合成平台。」

研究人員表示，該系統能夠極大地縮短優化新反應所需要的時間，可從幾周或幾個月的時間縮短到一天。他們已經為這項技術申請了專利，並希望這項技術可以廣泛地應用到學術及工業領域的化學實驗室中。

MIT 化學工程專業的教授 Klavs F. Jensen 表示，「我們當初開始做這個系統的時候，目標就是具有普適性，並且成本不高。我們也是想開發一項技術，能夠讓化學家們更容易地研發新反應。」

新系統利用了一種化學合成方法，即連續流法。利用這種方法，反應物流過一系列管道，並且可以在不同點加入新的化學物質。其他過程，比如分離，也可以發生在連續流過程中。而傳統的「批次化學」，則是每個步驟單獨進行，並需要人工將反應物移動到下一步。

幾年前，Jense 和 Jamison 研發了連續流系統，可以快速生產所需要的藥物。後來，他們轉移注意力到小型系統，可應用在實驗室中，希望能夠減少研發過程中重複的人工實驗。

為了實現這一目標，研究團隊設計了「即插即用」系統，包括幾個不同的模塊。這些模塊可組合起來，實現不同類型的合成。每個模塊近似於一個大屏手機那麼大，可以插入到一個介面，如同電腦組件通過 USB 介面連接起來一樣。某些模塊可以實現特殊反應，比如光催化或者固相催化，而其他的模塊則把理想產物分離出來。目前的系統一次性可以組裝 5 個模塊。

一旦科研人員有了合成目標分子的想法，那麼他們就可以利用這個機器，選擇一些必要的模塊。然後，告訴機器一些具體的初始反應條件，比如溫度、反應物濃度、流速等。大概到第二天，機器通過一個常規的優化程序，探索不同的條件，即可優化出產率最高的反應條件。同時，混合化學物質，分離並測試產物等這些工作，都不需要手動完成。

Jamison 表示，「在最優化條件下進行實驗時，科研人員可與同事討論其他的一些實驗想法，或者寫文章，或者分析之前的實驗結果。換句話說，可在實驗自動進行的過程中，去做更多思考性的研究工作。」

該項研究中，研究人員創造了大約 50 個不同的有機化合物。他們認為該項技術可以幫助科學家更快速地設計併產出化合物，比如用作藥物等。該系統也讓化學家能夠更容易地重複別人的研究工作，不需要重新優化實驗的所有步驟。

Jensen 表示，「如果你利用一個可以插件的機器，而別人也利用類似的機器嘗試同樣的實驗，那麼大家可能會得到相同的結果。」

目前，研究人員正在研發新一代技術，可以承擔更多的設計工作，包括找出分子的結構及類型等。

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