无水无氧操作体系 | XmartChem®助力化学合成科研创新

近年来，科研高校实验室在生物医药、新能源和新材料等领域不断取得进展。在这些领域中，很多化学反应对实验过程中的水分和氧含量要求十分严格，比如 Buchwald-Hartwig 偶联反应；也有一些化合物和试剂对空气中的水分和氧气极为敏感。科研工作者为了能够高效的开展研究，必须借助特殊的设备和技术来进行无水无氧操作。如果操作不当，即便反应路径和条件设计得当，也可能无法得到期望的产物。因此，无水无氧技术在科学研究中占据了重要位置，已经得到了广泛应用。

目前，无水无氧操作主要有以下三种方法：

高真空线操作（Vacuum-line）：适用于对无水无氧条件要求不是很高的体系，通过直接用惰性气体置换反应体系中的空气，这种方法简单实用，适用于多种常规反应，是最常见的保护方式。

Schlenk 线操作：在需要进行无水无氧的回流、蒸馏和过滤等操作时，使用 Schlenk 线技术较为便捷。

手套箱操作（Glove-box）：对于需要称量、物料转移、稀释和过滤等更为复杂的操作体系，通常在充满惰性气体的手套箱中进行。手套箱已在科研实验室中被应用在有机合成、OLED 封装、锂电池制作与研究、对水氧敏感的试剂的存储与分装以及生物领域如厌氧菌培养、细胞低氧培养等方面^[1] 。

XmartChem^®智能合成工作站

（手套箱工站）

晶泰科技将自动化技术与手套箱有机结合，研发的机器人工作站系列——XmartChem^® 智能合成工作站（手套箱工站），自动完成合成实验中投料、反应、产物稀释、过滤全过程，实现无水无氧操作体系下化学合成实验操作流程自动化，专门为化学人员研发的软件系统 ，直观易用。突破高通量合成筛选的瓶颈，降低操作门槛，提高实验的效率和安全性，增加科学研究产出。

● 产品特点

• 无水无氧操作体系：具备高效的气体净化系统，O₂ & H₂O < 1ppm；

• 高通量全自动：自动化完成合成实验中投料、反应、产物稀释、过滤全过程，突破高通量合成筛选的瓶颈，降低操作门槛，提质增效；

• 人机协作 ：系统高效稳定，7×24 小时不间断安全运行；

• 信息溯源：支持条码扫码，样品信息可溯源；

• 可视化软件系统：触屏式操作界面，轻松访问资源、方法、任务及数据等功能信息；资源配置界面与设备内部布局一致，操作方式直观，充分降低学习成本，易于使用；

• 简化工作流程：可直接创建或调用模板实验设计流程方法，轻松设定参数，节约时间；支持批量实验参数导入，简化操作；

• 用户权限设定：软件系统支持划分用户权限，维护实验方法、数据安全；

• 完整数据记录：实时自动采集反应条件、实验控制以及数据，确保完整实验流程可追溯；

• 数字化平台：支持接入 LIMS 系统，并兼容晶泰数字化软件（ELN、数字孪生仿真系统等）；

• 立体仓储物料架：多层自动化控制，适用于多种物料存放；

• 人工操作位设计：惰性气体手套箱一机多用，用于敏感试剂的人工备料和存储；自动物料架，实验过程中按需补料；

• 开放集成：支持多种第三方设备如 LC-MS 等集成到工作站，实现产物的快速鉴定；

● 工作流程

• 固体投料

• 液体投料

• 控温搅拌反应

• 稀释过滤

参考文献

[1]郑杰，张福平，李玉佳. 无水无氧手套箱在实验室安全运行与管理中的探索与实践[J]. 大学化学，2023，38（10）：300-305.