La síntesis automatizada o síntesis automática es un conjunto de técnicas que utilizan equipos robóticos para realizar la síntesis química de forma automatizada. Recientemente, se desarrolló el desarrollo del concepto de Chemputation, que es el proceso universal de ejecución de código químico que se puede compilar para ejecutarse en cualquier sistema robótico compatible. La mayoría de las tareas que se realizan pueden incluir: síntesis en una variedad de condiciones diferentes, preparación de muestras , purificación , extracciones .
Aplicaciones
Los sistemas de síntesis automatizados encuentran nuevas aplicaciones con el desarrollo de nuevas plataformas robóticas. Las posibles aplicaciones son: síntesis incontrolada, síntesis dependiente del tiempo, radiosíntesis , síntesis en condiciones exigentes (bajas temperaturas, presencia de atmósfera específica como CO , H 2 , N 2 , alta presión o bajo vacío ) o cuando el mismo o similar flujo de trabajo necesite ser aplicado múltiples veces con el objetivo de: optimizar reacciones, sintetizar muchos derivados a pequeña escala, realizar reacciones de homologaciones iterativas o radiosíntesis .
Se necesitan flujos de trabajo de síntesis automatizados tanto en la investigación académica como en una amplia gama de entornos de I + D industrial ( productos farmacéuticos , agroquímicos , productos químicos finos y especializados, investigación de energías renovables y energía, catalizadores , polímeros , cerámica y abrasivos , materiales porosos , nanomateriales , biomateriales , lubricantes , pinturas & recubrimientos , cuidado del hogar, cuidado personal , nutrición , medicina forense ).
Ejemplo
Lee Cronin y su equipo de la Universidad de Glasgow fueron pioneros en el desarrollo de una gama de robots de materiales y químicos modulares que utilizan un lenguaje de programación de código abierto. El equipo ha desarrollado más de una docena de robots diferentes, todos utilizando módulos y software intercambiables y son capaces de síntesis orgánica, síntesis inorgánica, química de formulación, nanoquímica y descubrimiento de materiales y químicos.
Una instalación de síntesis automatizada es la Instalación de Síntesis Automatizada de Bristol con sede en la Universidad de Bristol ( Reino Unido ) dirigida por el prof. Varinder Aggarwal . La instalación utiliza la plataforma SWING de Chemspeed Technologies disponible para síntesis química paralela automatizada, con capacidades que incluyen atmósfera inerte , dispensación de líquidos y sólidos, control de temperatura de −70 ° C a 120 ° C, alta presión (hasta 80 bar) y extracción integrada en fase sólida con análisis LC-MS dedicado fuera de línea.
Plataformas robóticas
Sólo hay una plataforma de síntesis universal que, en principio, puede hacer toda la síntesis en la literatura y será automáticamente compatible con todos los procedimientos futuros y es el sistema Chemputer [1] desarrollado por Lee Cronin y su grupo en la Universidad de Glasgow . El Chemputer utiliza el primer lenguaje de programación químico, XDL (pronunciado ChiDL). [2] Cronin y su equipo demostraron que el sistema no solo es capaz de ejecutar la literatura, sino que también se puede utilizar para hacer converger muchos tipos diferentes de síntesis robótica en una plataforma unificada. [3]
Hay algunos productores de plataformas de síntesis automatizadas. Los más conocidos son Chemspeed Technologies , Synple Chem , Unchained Labs Feeslate , Chemify .
Las plataformas utilizan una variedad de herramientas para realizar todas las operaciones necesarias en síntesis. El brazo robótico utiliza dispensadores y pinzas para transferir materiales. Los agitadores ajustan la velocidad de agitación. Las condiciones de las reacciones (atmósfera, temperatura, presión) se controlan con la ayuda de periféricos como: cilindros de gas , bomba de vacío , sistema de reflujo y criostato .
Historia
Uno de los primeros sistemas de síntesis totalmente automatizados fue aplicado por Tohru Sugawara , Shinji Kato y Shigeha Okamoto [4] y Lee Cronin inventó el primer sistema capaz de una síntesis química universal que funciona con el principio de quimputación ; esto refleja cómo se compilan los programas para ejecutarse en computadoras digitales modernas y, en principio, puede funcionar en cualquier hardware capaz de manejar las operaciones unitarias para la síntesis. [5]
Referencias
- ^ Síntesis orgánica en un sistema robótico modular impulsado por un lenguaje de programación químico, S. Steiner, J. Wolf, S. Glatzel, A. Andreou, J. Granda, G. Keenan, T. Hinkley, G. Aragon-Camarasa, PJ Kitson, D. Angelone, L. Cronin, Ciencia, 2019, 363, 144-152
- ^ Un sistema universal para la digitalización y ejecución automática de la literatura de síntesis química, S. Hessam M. Mehr, M. Craven, A. Leonov, G. Keenan, L. Cronin, Science, 2020, 370, 101-108
- ^ Convergencia de múltiples paradigmas sintéticos en una máquina de síntesis química universalmente programable, D. Angelone, A. Hammer, S. Rohrbach, S. Krambeck, J. Granda, J. Wolf, S. Zalesskiy, G. Chisholm, L. Cronin, Nature Chem., 2021, 13, 63-69
- ^ Sugawara, Tohru; Kato, Shinji; Okamoto, Shigeha (1994). "Desarrollo de sistemas de síntesis totalmente automatizados" . Revista de química automática . 16 (1): 33–42. doi : 10.1155 / S1463924694000039 . PMC 2548029 . PMID 18924982 .
- ^ Digitalización de la química mediante la unidad de procesamiento químico: de la síntesis al descubrimiento, L. Wilbraham, S. Hessam M. Mehr, L. Cronin, Acc. Chem. Res, 2021, 54, 253-262
enlaces externos
- Glasgow Digitial Chemistry Group con sede en la Universidad de Glasgow (Reino Unido)
- Bristol Automated Synthesis Facility con sede en la Universidad de Bristol (Reino Unido)
- Chemspeed Technologies AG
- Synple Chem AG
- Chemify Ltd