0 Hersteller von automatisierte Synthesegeräte im Jahr 2025

Was ist ein automatisiertes Synthesegerät?

Automatisierte Synthesegeräte sind Geräte, die verschiedene chemische Synthesereaktionen automatisieren, die früher manuell durchgeführt wurden.

Zu den wichtigsten Typen, die bereits im Handel erhältlich sind, gehören Geräte für die gewöhnliche organische Flüssigphasensynthese, Geräte für die Festphasensynthese von Peptiden mit Mikrowellen, Geräte für die Fließsynthese und Geräte für die CNT-Synthese. Bezieht man die in der Entwicklung befindlichen Geräte mit ein, so ist die Vielfalt sehr groß.

Anwendungen von automatisierten Synthesegeräten

Automatisierte Synthesegeräte werden für eine Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, von der Synthese organischer Verbindungen und Peptiden auf Laborebene bis hin zur Parallelsynthese beim Wirkstoffscreening und der Prozessentwicklung.

1. Arbeitsersparnis und Effizienzsteigerung im Labormaßstab

Die Hauptanwendung automatisierter Synthesegeräte ist die Automatisierung von Synthesereaktionen, die früher in Forschung und Entwicklung manuell durchgeführt wurden, um Arbeit zu sparen und die Effizienz zu steigern. Im Labor wird es eingesetzt, um neue Reaktionen zu entwickeln und synthetische Reaktionswege zu optimieren.

Die Automatisierung dieses Systems ermöglicht eine bessere Reproduzierbarkeit und eine genauere Kontrolle der Reaktionsbedingungen. Da die Versuchsdaten automatisch auf dem Computer aufgezeichnet werden, können nicht nur genauere Versuchsaufzeichnungen erstellt werden, sondern die genaue Temperaturüberwachung kann auch dazu beitragen, ein thermisches Durchgehen zu kontrollieren, z. B. wenn Reagenzien hinzugefügt werden.

2. Mechanisierte Handhabung von Gefahrstoffen

Einige automatisierte Synthesegeräte, wie z. B. automatische Systeme zur Synthese von radioaktiv markierten Verbindungen, spielen eine Rolle bei der Mechanisierung von Synthesereaktionen, die für den Menschen manuell nur schwer zu handhaben sind. Dadurch kann die Exposition des Experimentators gegenüber gefährlichen Stoffen verringert werden.

3. Mechanisierung von Großreaktionen bei der Entwicklung von Screening-Verfahren

Beim Screening von Wirkstoffen können automatisierte Synthesegeräte eingesetzt werden, um eine große Anzahl von Leitverbindungen effizienter herzustellen. Ein schnelles und umfassendes Screening führt zu einer effizienten Entdeckung von Wirkstoffkandidaten.

Bei der Entwicklung chemischer Verfahren müssen beim Scale-up von der Synthese im Labormaßstab auf den Anlagenmaßstab zahlreiche Probleme im Hinblick auf Syntheseeffizienz, Sicherheit und Kosten gelöst werden. Wärmeübertragung und Wärmeabfuhr sind dabei besonders wichtig.

Durch den Einsatz automatisierter Synthesegeräte kann eine genaue Überwachung, wie z. B. die Reaktionskalorimetrie, durchgeführt werden, und Konzentration, Zugabegeschwindigkeit und Rühren können automatisiert und maschinell effizienter gestaltet werden. So erleichtern automatisierte Synthesegeräte die In-situ-Überwachung, verbessern die Reproduzierbarkeit und optimieren die Bedingungen auf effiziente Weise.

Funktionsweise von automatisierten Synthesegeräten

1. Flüssigphasensynthesegeräte

Automatisierte Flüssigphasensynthesegeräte sind eine mechanisierte Version der herkömmlichen organischen Synthese im Reagenzglas. Das Reaktionsgefäß befindet sich in einer thermostatischen Kammer mit Heiz- und Kühlfunktion, und die Zugabe von Reagenzien und das Rühren (z. B. durch Rührflügel oder Magnetrührer) werden mechanisch gesteuert und mit der entsprechenden Geschwindigkeit durchgeführt.

Die Versuchsdaten werden ständig von verschiedenen Sensoren und Monitoren überwacht und automatisch in präziser und detaillierter Form auf einem Computer aufgezeichnet.

2. Peptidsynthese-System

Die Peptidsyntheseanlage mechanisiert und automatisiert die Peptidsynthese nach der Merrifield-Festphasensynthesemethode mit Hilfe einer Pumpe. Bei der Merrifield-Festphasensynthesemethode werden N-terminal geschützte Aminosäuren auf ein Harz geladen und der Zyklus aus Entschützung, Waschen, Kondensationsreaktion mit N-terminal geschützten Aminosäuren und Waschen in einem Reaktionsgefäß wiederholt.

Das Peptid wird in einem Zyklus jeweils um einen Rest in einer Richtung verlängert und schließlich vom Harz abgespalten, um das gewünschte Peptid zu erhalten. Einige automatisierte Synthesegeräte für Peptide sind in der Lage, die Reaktionsgefäße mit Mikrowellen zu bestrahlen, was den Vorteil hat, dass die Reaktionszeit im Vergleich zur manuellen Synthese verkürzt wird.

3. Durchflusssynthese-Systeme

Durchflusssyntheseanlagen sind maschinengesteuerte, automatisierte Systeme für die Durchflusschemie (auch bekannt als Durchflussmethoden und Durchflussreaktionen), die in den letzten Jahren Gegenstand aktiver Forschung waren. Herkömmliche Reaktionen in Reagenzgläsern werden als Batch-Methoden bezeichnet, aber die Batch-Methode ist mit Problemen bei den Reinigungskosten für synthetische Zwischenprodukte, der Effizienz der Wärmeübertragung und des Rührens sowie mit experimentellem Abfall verbunden.

Bei der Fließsynthese werden Säulen oder mikrofluidische Kanäle anstelle von Reagenzgläsern oder Kolben verwendet, und eine Pumpe wird eingesetzt, um eine Lösung aus zwei oder mehr Reaktanten in den Kanal zu injizieren und die Reaktion durchzuführen. Bei nichtkatalytischen und homogenen katalytischen Verfahren ist eine Reinigung nach der Reaktion erforderlich, aber wenn Säulen mit immobilisierten Reaktanten oder Katalysatoren als Reaktionsgefäße verwendet werden, können die Kosten für die Reinigung nach der Reaktion erheblich gesenkt werden.

Bei der Durchflusschemie kann das Volumen des Reaktionsgefäßes kleiner sein als bei der Batch-Methode, was zu einer höheren Reaktionseffizienz führt, und die große Oberfläche ermöglicht einen schnelleren Wärmeaustausch und eine präzisere Temperaturkontrolle.

Arten von automatisierten Synthesegeräten

Wie bereits erwähnt, gibt es verschiedene Arten von automatisierten Synthesegeräten, darunter Flüssigphasensynthesegeräte, Peptidsynthesegeräte und Durchflusssynthesegeräte. Ihre Größe reicht von kleinen Geräten für Studien im kleinen Maßstab bis hin zu großen Geräten der Pilotanlagenklasse für Scale-up-Studien in der Prozessentwicklung.

Weitere Beispiele sind CNT-Synthesegeräte für die Synthese von Kohlenstoff-Nanoröhrchen und automatisierte radiopharmazeutische Synthesegeräte für die Synthese von Radiopharmazeutika für PET. Automatisierte Synthesegeräte für Radiopharmazeutika synthetisieren und reinigen automatisch Radiopharmazeutika aus [18F]-Fluorid und dessen Vorläuferverbindungen, die im Zyklotron hergestellt werden, und produzieren radiopharmazeutische Injektionslösungen für PET.

Zusätzliche Informationen über automatisierte Synthesegeräte

Peptid-Festphasensynthese

Die Festphasensynthese von Peptiden wird je nach der für den N-terminalen Schutz verwendeten Schutzgruppe in zwei Haupttypen unterteilt: die tBoc-Methode und die Fmoc-Methode. Die tBoc-Schutzgruppenentfernung wird hauptsächlich unter sauren Bedingungen mit TFA (Trifluoressigsäure) durchgeführt.

Bei der Fmoc-Methode hingegen erfolgt die Entschützung unter basischen Bedingungen, hauptsächlich mit Piperidin. In den letzten Jahren hat sich die Fmoc-Methode durchgesetzt. Dies liegt daran, dass die tBoc-Methode als anfälliger für Nebenreaktionen gilt, da die Bedingungen, unter denen sie schließlich aus dem Harz herausgeschnitten wird, sauer sind, und die Nebenprodukte der Fmoc-Methode leicht durch das Lösungsmittel (DCM (Dichlormethan) oder DMF (Dimethylformamid)) entfernt werden können.