红外热成像组合化学分析系统的开发与应用

    引言

    随着化学工业的发展，传统的合成化学已经很难满足新型化合物高速增长的需要，而组合化学（Combinatorial Chemistry）正是在这样的背景下发展起来的一门新兴技术^[1]，这种技术打破了传统的观念，不再以单个化合物为目标逐步逐个合成，而是以相似的反应条件，成批合成化合物组建成化合物库（Compound Library），再利用各种检测方法对库中的化合物进行活性测试，进而得到所需先导化合物。

    组合化学的出现大大缩短了产品的研发周期，各种组合合成技术相继出现，但随之而来的问题是如何在数量庞大的化合物库中高效地筛选出所需的先导化合物。这是一个巨大的挑战。目前，现代的红外光谱（FT-IR）^[2]、质谱（MS）^[3]、核磁共振^[4]和近年发展起来的魔角旋转核磁共振（MAS NMR）^[5]已经广泛地应用于组合化学领域，与这些价格昂贵的仪器相比，我们实验室已经相继成功开发出一些简单可行的检测方法，而且同样能够快速准确的得到数据。例如，荧光成像法^[6-8]扫描光降解催化剂，利用化学反应让待测化合物在紫外灯的激发下产生荧光，再根据荧光的强弱识别催化剂的活性；比色漫反射法^[9]可以同时分析 100 多个样品，相对误差可以控制在 10%以下。本文主要探索研究红外热成像技术在组合化学领域的新应用。众所周知，红外热成像技术对温度的波动十分敏感，这一特性对于放热反应具有相当的吸引力。早在 1987 年，P. C. Pawlicki^[10]等就将红外测温技术应用到氢气和氧气的非均相催化研究，Wilhem F.Ma 同样利用此项技术研究了催化剂库中由于催化剂活性不同而导致的温度差异，从而对催化剂进行筛选。此后又有 Yusuke Yamada^[12]对质子交换膜燃料电池阳极催化剂的筛选研究。从目前的研究进展来看，红外热成像技术主要集中在催化剂的活性评价的工作上，本文则在前人的基础上拓展了红外热成像技术在组合化学领域中的应用范围，即把红外热成像技术与化学识别结合在一起用于高通量化学分析。

    1 实验部分

    1.1 实验仪器及实验药品

    IRCCD 相机购买于武汉高德光电有限公司 IR109型红外热成像仪；质量流量控制器购买于北京七星华创电子股份有限公司（D07-7B/ZM 型质量流量控制器和 D08-4D/ZM 型流量控制显示仪面板）；六通阀购买于南京科捷有限公司；智能程序控温仪购买于厦门Anthone 电子有限公司；低温循环冷却泵 DLSB-5/40购买于郑州长城科工贸有限公司；无刻度针型阀（ZX1型）购买于上海王波阀门有限公司；工业用热电偶及加热杆；金属鼓泡器，支架分流器，九通道分离井和九通道检测板是自制品；Trans 光亮度积分转换软件为自编软件。