CN1227067C - 带有周围蓄热体的多孔板 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于盛放在微波炉内加热的化合物的多孔板(10)。该板(10)包括基本平的部件(12)，它具有在其上表面以行和列(24)的阵列排列的孔(18)。该板具有蓄热体，蓄热体的形式为沿着板(10)的侧部(14)纵向设置的流体填充的通道或长形实心体(22)，以降低在板(10)的长度方向和宽度方向的孔中的温度梯度。蓄热体可以防止或者减少从靠近板(10)的所述侧部(14)的孔(18)中损失热量，并确保所有孔(18)中的化合物具有相同的温度。

Description

带有周围蓄热体的多孔板
技术领域
本发明涉及用于有机化学合成测试的多孔板，尤其涉及一种可用于微波的多孔板。
背景技术
有机化学合成涉及碳化合物化学，并且是多种工业和研究活动、尤其是药物、以及聚合物化学、食品添加剂化学、调味剂化学以及生物化学的基础。
合成测试涉及确定从原料试剂得到的产物的产率。合成测试可以在固相或液相中进行，并且可以方便地利用多孔板来完成，其中，各孔中各种浓度的试剂可以进行反应并形成产物。测量和比较各种原料浓度的产率，以确定能获得产物的最高产率的最佳试剂比。
当反应是吸热反应或者当以热作为催化剂时，比较方便的是在微波炉中加热试剂。微波加热通过激发在偶极的共振频率或其附近具有偶极矩的分子来进行，因此微波加热对于在炉中加热的物质来说非常具有选择性。例如，轰击多孔板的微波会对孔中的试剂进行加热，但是不会加热炉中的板或者空气。这种方式是经济的，因为能量不会浪费在加热组分之外的物体上，但是同时也存在缺点，即在炉内的物体之间、例如在试剂和板之间以及板和周围的空气之间存在温度差。这种温度差不可避免的要导致热传递。例如，热量从试剂传递到板上，以及从板上传递到微波炉腔内的外界空气中。热传递导致在整个板中瞬时和稳定的温度梯度。在从板至空气的热传递最大之处的板边缘附近的孔中具有相对较低的温度，因为板与空气接触的侧部具有相对较大的表面积。在热传递不是那么大的板的中心处附近的孔中具有相对较高的温度，因为发生热损失的表面积较小。
温度梯度导致结果不均匀，由此使测试出现偏差并提供了错误的结果，因为由于整个板中形成的梯度使得所有的试样不是在同样的温度下进行测试。因此显然需要一种可以在微波炉中使用的多孔板，它不会具有温度梯度的缺点，并且能在测试中获得一致的均匀结果。
发明概述
本发明涉及一种用于盛放待测试化合物的多孔板。该板由基本平的部件形成，所述平面部件具有一上表面以及环绕该平面部件的多个侧部。在平面部件上设置有多个孔，这些孔可用来盛放化合物试样。每个孔均具有位于上表面上的开口。第一组孔排列在其中一个侧部附近。第一长形体沿着靠近第一组孔的一个侧部纵向延伸。该长形体可以起到蓄热体的作用，以防止在第一组孔中的试样相对于其它孔中的试样出现温度变化。优选的是，该长形体围绕着平面部件基本上连续地延伸并起到蓄热体的作用，以防止在任意其它相邻孔中的试样出现温度变化。
在其优选的实施方案中，基本上为平面的部件由向下悬垂的侧部围绕。第一组孔排列在其中一个侧部附近。长形体包括第一细长腔室，该腔室在板内沿着所述一个侧部纵向延伸并且位于所述侧部和第一组孔之间。第一腔室可用来容纳能够作为蓄热体并防止在第一组孔中的试样相对于在其它孔中的试样出现温度变化的流体。
在优选实施方案中，第一腔室内填充有一种液体并且是密封的以使之与外界隔离。在一个备选实施方案中，该腔室起初填充有空气并且在平面部件中具有与第一腔室流体连通的端口。该端口可用来接收流体，优选可以通过该端口注入以填充该第一腔室的液体。优选的是，端口设置在上表面上。
该板优选具有排列在另一个侧部附近的第二组孔以及在该板内沿着另一个侧部纵向延伸的第二细长腔室。第二腔室位于另一个侧部和第二组孔之间。与第一腔室类似，第二腔室也可用来容纳能够用作蓄热体并且防止在第二组孔中的试样相对于在其它孔中的试样出现温度变化的流体。优选的是，第一和第二腔室彼此流体连通。
在另一个实施方案中，长形体为固体材料，它可以通过微波进行加热并且优选围绕着平面部件连续延伸。该固体材料可以被认为形成侧部或者它可以设置在细长腔室内。
本发明的一个目的在于提供一种适用于微波炉的多孔板。
本发明的另一个目的在于提供一种多孔板，其中减小了孔之间的温差。
本发明的另一个目的在于降低或消除在板上存在的温度梯度。
通过阅读下面的附图和本发明优选实施方案的详细说明将会明白本发明的这些和其它目的。
附图的简要说明
图1为本发明多孔板的透视图；
图2为沿着2-2线剖开的在图1中所示的板的平面剖视图；
图3为沿着3-3线剖开的在图1中所示的板的剖视图；
图4为本发明的多孔板的另一个实施方案的透视图；
图5为沿着5-5线剖开的在图4中所示的多孔板的平面剖视图；
图6为在图4中沿着6-6线剖开的多孔板的局部剖视图；
图7为类似于图6的本发明多孔板的备选实施方案的局部剖视图；
图8为类似于图3的本发明多孔板的另一个备选实施方案的剖视图；
图9为类似于图3的本发明多孔板的另一个备选实施方案的剖视图；并且
图10为多孔板在使用中的透视图。
优选实施方案的详细说明
图1显示出根据本发明的多孔板10。板10为一种由向下悬垂的侧部14环绕的基本上为平面的部件12。该板具有一上表面16和多个孔18，每个孔在上表面16上具有一个开口20。这些孔优选排列成由行和列形成的规则阵列，并且可用来盛放用于在实验、例如涉及固相合成的实验中进行加热的化合物。
如图2和3所示，细长腔室22在平面部件12内在其中一个侧部14和靠近该侧部的一排或一组孔24之间纵向延伸。在优选实施方案中，该腔室在最外面排的孔和近侧部分14之间围绕着整个平面部件12连续延伸。优选的是，该腔室永久密封并且与大气隔绝，而且装有一种可以作为蓄热体的物质26，即该物质可以通过微波辐射进行加热并且能够存储和传递热量。优选的物质26为液体，并且由于下述原因其沸点要高于实验设计运行的温度。
图1所示的板优选由聚四氟乙烯或另一种相对惰性的物质制成，该物质能够透过微波(即在受到微波辐射时不会明显发热)，不会与这些孔中的化合物反应并且能够经受至少高于实验温度的高温。该板可用固体块机加工而成，将通道充满物质26然后用底板28密封，用粘合剂或紧固件或其它适当的部件连接。
图4显示出多孔板10的另一个实施方案，其中在平面部件12中钻有一个或多个腔室22，各腔室位于相应的一排孔34和侧部14之间。如图5中所示，腔室22优选围绕着整个平面部件12并且相互流体连通。如需要，用一个或多个插塞36密封这些腔室以防止流体内容物跑出。与腔室22流体连通的填充端口38优选位于平面部件12的上表面16上，以便将液体倒进这些腔室中。最好如在图4中所示的一样使用两个填充端口38，其中一个端口可以在将流体注入到另一个端口中时使空气从腔室中逸出。
虽然可以如图6所示在该板的每个侧面使用单个腔室22，但是本发明也包括采用如图7中所示的沿着板的一个或多个侧面叠置的多个腔室22。该实施方案将允许更多的流体位于一排孔和板的侧部14之间，由此提高了这些腔室作为蓄热体的效率(参见以下描述)。
当填充有适当的物质26时，腔室22可以作为蓄热体以减少或防止从侧面14向更冷的微波炉内的周围空气的热损失。该物质起缓冲器的作用，它可以防止从位于这些侧面附近的孔24出现明显的热传递，从而可以使所有的孔保持基本相同的温度并避免在板中心处的孔与更靠近侧面14的孔之间出现任何明显的温度梯度。通过避免出现明显的温度梯度，可以保持实验结果的完整性，并且对于本发明多孔板中的所有孔内的所有试剂都可以获得有意义的结果。
为了确保多孔板的有效操作，优选腔室22内的液体其沸点高于实验进行的温度。这将确保腔室内仍然保持填充有流体，并能继续作为蓄热体以降低或消除温度梯度，并且不会形成可能会污染炉内气体从而可能损害实验完整性的蒸汽。安全性也是一个问题，因为在密封腔室内加热至其沸点的液体可能会获得明显的压力，这会导致腔室爆裂并将热的液体和蒸汽喷涌到炉内。
例如，对于设计用于将孔内的试样加热至大约130℃恒温的实验来说，腔室22内的优选液体26是N-甲基吡咯烷酮，它在一个大气压下的沸点是202℃。液体物质26的沸点至少比实验温度高50℃为大多数应用提供了足够的安全空间。
对于由聚四氟乙烯制成的有96个孔的、尺寸为124×85×27mm的标准多孔板来说，大约7ml液体就足以在板周围形成有效的蓄热体，并能将温度梯度降低到相对可忽略的程度。但是更大量的液体也是优选的，以提供更有效的梯度均匀性。
在另一个实施方案中，如图8所示，通过沿着直接与孔18相邻的侧面46纵向设置固体材料的长形体44，环绕平面部件12形成蓄热体40。长形体44可以被认为形成侧面部分14，并优选围绕着整个平面部件连续延伸。包含长形体44的材料可容易地被微波加热至实验温度，并由此起到蓄热体的作用，以防止热量从相邻的孔18中损失到微波炉内的较冷空气中。在平面部件10的周围存在固体长形体会防止在中央的孔和靠近侧面46的孔之间产生任何明显的温度梯度。可能形成的任何梯度都将局限在长形体44自身上。该长形体44可由陶瓷材料及其它固体材料形成。如果长形体44是凝胶材料，则在连接底板28以密封腔室之前可以如图9所示将长形体放在侧面46和侧部14之间的腔室22中。这类似于图3所示的实施方案。
图9显示了用在微波炉内的转盘48上的本发明的多孔板10，其中没有显示微波炉。优选的是，板10放在转盘48上的托盘50内，优选处于凹槽52内以确保适当定位该板。旋转臂54使得测试设备例如温度计可以被放在板上，以监测孔中化合物试样的温度。给转盘供能，使转盘围绕竖轴56在炉内旋转，以确保通过微波对所有板内的所有孔进行均匀的加热。
当在化学合成实验中在微波炉内使用时，所得到的实验结果证明了本发明多孔板的有效性。对于这种板，所有孔中的90％至100％的试剂都能形成产物。这与现有技术的多孔板形成了明显的对比，在现有技术的多孔板中，靠近周边的孔中的试剂只有10％-20％会形成产物。

Claims (23)

1.一种用于盛放待测试化合物的多孔板，所述板包括：
基本平的部件，其由向下悬垂的侧部围绕，并具有一上表面；
多个位于所述基本平的部件中的孔，其可用来盛放所述化合物的试样，每个所述的孔均具有位于所述上表面上的开口，第一组所述的孔排列在其中一个所述侧部的附近；以及
在所述基本平的部件内沿着所述一个侧部纵向延伸并位于所述一个侧部和所述第一组孔之间的第一细长腔室，所述第一腔室适用于容纳能够作为蓄热体并防止在所述第一组孔中的所述试样相对于在其它所述孔中的试样出现温度变化的流体。
2.如权利要求1所述的多孔板，其中所述基本平的部件由能透过微波的材料制成。
3.如权利要求2所述的多孔板，其中所述材料是聚四氟乙烯。
4.如权利要求1所述的多孔板，还包括在所述基本平的部件中的与所述第一腔室流体连通的端口，所述端口用于接收所述流体以填充所述第一腔室。
5.如权利要求4所述的多孔板，其中所述端口位于所述上表面上。
6.如权利要求1所述的多孔板，还包括排列在另一个所述侧部附近的第二组所述的孔以及在该板内沿着所述另一个侧部纵向延伸的第二细长腔室，该第二腔室位于所述另一个侧部和第二组孔之间，所述第二腔室用来容纳能够用作蓄热体并且防止在所述第二组孔中的所述试样相对于在其它所述孔中的试样出现温度变化的流体。
7.如权利要求6所述的多孔板，其中所述第一和所述第二腔室彼此流体连通。
8.如权利要求1所述的多孔板，其中所述腔室围绕着所述基本平的部件连续延伸。
9.如权利要求1所述的多孔板，其中所述流体是液体。
10.如权利要求9所述的多孔板，其中所述液体的沸点高于所述化合物要被加热的温度。
11.如权利要求10所述的多孔板，其中所述液体的沸点至少比所述化合物要被加热的温度高50℃。
12.一种用于盛放待测试化合物的多孔板，所述板包括：
基本平的部件，其由多个向下悬垂的侧部围绕，并具有一上表面；
多个位于所述基本平的部件中的孔，其可用来盛放所述化合物的试样，每个所述的孔均具有位于所述上表面上的开口，第一组所述的孔排列在其中一个所述侧部的附近；
在所述板内沿着所述一个侧部纵向延伸并位于所述一个侧部和所述第一组孔之间的细长腔室；以及
包含在所述腔室中的流体，所述流体能够作为蓄热体以防止在所述第一组孔中的所述试样相对于在其它所述孔中的试样的温度发生变化。
13.如权利要求12所述的多孔板，其中所述腔室围绕所述基本平的部件连续延伸。
14.如权利要求13所述的多孔板，其中所述腔室被密封，并由此与外界隔绝。
15.如权利要求14所述的多孔板，其中所述流体是液体。
16.如权利要求15所述的多孔板，其中所述流体的沸点高于所述试样化合物要被加热的温度。
17.如权利要求16所述的多孔板，其中所述液体的沸点至少比所述化合物要被加热的温度高50℃。
18.一种用于盛放待测试化合物的多孔板，所述板包括：
基本平的部件，其具有一个上表面以及多个围绕所述基本平的部件的侧部；
多个位于所述基本平的部件中的孔，其可用来盛放所述化合物的试样，每个所述的孔均具有位于所述上表面上的开口，第一组所述的孔排列在其中一个所述侧部的附近；以及
沿着与所述第一组孔相邻的所述一个侧部纵向延伸的第一长形体，所述长形体能够作为蓄热体以防止在所述第一组孔中的所述试样相对于在其它所述孔中的试样的温度发生变化。
19.如权利要求18所述的多孔板，其中所述基本平的部件由能透过微波的材料制成。
20.如权利要求18所述的多孔板，其中所述长形体围绕着所述基本平的部件基本连续地延伸。
21.如权利要求18所述的多孔板，其中所述长形体包括在所述基本平的部件内延伸的细长腔室，所述腔室可用于容纳能够作为所述蓄热体的流体。
22.如权利要求18所述的多孔板，其中所述长形体包括在所述基本平的部件内延伸的细长腔室，所述腔室内含有能够作为所述蓄热体的流体。
23.如权利要求18所述的多孔板，其中所述长形体包括可通过微波加热并能够作为所述蓄热体的固体材料。
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