在化學(xué)合成領(lǐng)域，新反應(yīng)條件的摸索往往是一項(xiàng)耗時(shí)耗力的工程——不同電極、電解質(zhì)、反應(yīng)媒介、添加物和電流參數(shù)的組合，每一組實(shí)驗(yàn)都需要數(shù)小時(shí)甚至更長(zhǎng)時(shí)間。電化學(xué)平行合成系統(tǒng)正是為破解這一瓶頸而誕生的高效工具。
 

　　什么是電化學(xué)平行合成系統(tǒng)?
 

　　電化學(xué)平行合成系統(tǒng)是電化學(xué)技術(shù)與平行合成理念的有機(jī)融合。其核心原理是利用電極上的電勢(shì)差，驅(qū)動(dòng)反應(yīng)物在電極表面發(fā)生氧化還原反應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)化學(xué)合成。而平行合成的設(shè)計(jì)理念，則允許同時(shí)進(jìn)行多個(gè)獨(dú)立的合成反應(yīng)，從而大幅提升合成效率與產(chǎn)物多樣性。
 

　　四大核心部件構(gòu)成：電極提供電化學(xué)反應(yīng)所需的電勢(shì)差，其材料選擇取決于反應(yīng)物性質(zhì)和反應(yīng)類型;反應(yīng)室通常包含多個(gè)獨(dú)立的反應(yīng)腔室，每個(gè)腔室均可獨(dú)立運(yùn)行;電解質(zhì)充當(dāng)離子導(dǎo)電介質(zhì)，確保電化學(xué)反應(yīng)順利發(fā)生;電源和控制系統(tǒng)則提供穩(wěn)定的電流和電壓，并支持溫度、攪拌速度等參數(shù)的實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，部分系統(tǒng)還具備數(shù)字記錄和自動(dòng)化功能。
 

　　以市面常見(jiàn)的產(chǎn)品為例，6位或8位平行反應(yīng)模塊可同時(shí)運(yùn)行多個(gè)分隔或未分隔反應(yīng)管。若使用分隔反應(yīng)管，兩個(gè)獨(dú)立反應(yīng)腔通過(guò)滲透膜相連，反應(yīng)液保持分離，可防止氧化或還原產(chǎn)物的交叉污染。這類系統(tǒng)通常支持恒流或恒壓模式，并可實(shí)現(xiàn)每個(gè)通道電流或電壓的獨(dú)立調(diào)控。
 

　　它有什么作用?
 

　　其一，大幅加速反應(yīng)條件的高通量篩選。 在電化學(xué)合成研究中，研究者通常需要同時(shí)探索電極材料、電解質(zhì)、電流密度、反應(yīng)溫度等多個(gè)變量。電化學(xué)平行合成系統(tǒng)可在單次實(shí)驗(yàn)中并行運(yùn)行多個(gè)反應(yīng)條件，快速鎖定參數(shù)，將傳統(tǒng)條件下數(shù)周乃至數(shù)月的篩選周期大幅壓縮。
 

　　其二，提升藥物發(fā)現(xiàn)與化合物庫(kù)構(gòu)建的效率。 在藥物化學(xué)領(lǐng)域，快速構(gòu)建結(jié)構(gòu)多樣的化合物庫(kù)是發(fā)現(xiàn)先導(dǎo)化合物的關(guān)鍵前提。近年來(lái)的研究已將電化學(xué)平行合成應(yīng)用于藥物分子的高通量制備，例如利用電化學(xué)脫羧交叉偶聯(lián)反應(yīng)自動(dòng)化流程，可一次性制備涵蓋藥物分子和PROTAC在內(nèi)的53個(gè)化合物，其中20/24個(gè)sp2-sp3偶聯(lián)化合物成功實(shí)現(xiàn)分離純化。這為新藥研發(fā)中的構(gòu)效關(guān)系探索提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。
 

　　其三，推動(dòng)綠色可持續(xù)合成化學(xué)的發(fā)展。 有機(jī)電合成利用電能驅(qū)動(dòng)反應(yīng)，無(wú)需傳統(tǒng)化學(xué)氧化劑或還原劑，是一種綠色的合成技術(shù)。相較于傳統(tǒng)合成方法，電合成中的電流和電位可精準(zhǔn)調(diào)控，研究者僅需調(diào)節(jié)電極材料、電流和電解質(zhì)等外部參數(shù)，即可精準(zhǔn)控制反應(yīng)模式、選擇性乃至立體化學(xué)。