CN1372490A - 快速筛选多相反应的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

在一个示范性的实施例中,本发明提出一种方法,该方法包括制备一种具有多个可接纳至少部分地包含在液体中的反应剂系的基体槽(6)的反应基体(4)。热装置(30,32)使反应剂系保持在第一温度。在反应基体(4)附近设置一个盖板(10),以形成一个位于基体槽(6)上方的密封的并可增压的上部空间(12)。上述的盖板(10)的温度保持在高于上述第一温度的第二温度。可将一种第二反应剂作为气体引入多个基体槽上方的上部空间内。

Description

快速筛选多相反应的方法和装置*
相关申请的相互参照
本申请要求享有1999年7月16日提出的标题为“高效的化学筛选方法和装置”的美国临时专利申请60/144 567的优先权和相关权益，本文引用其整个内容作参考。
背景
1.本发明的范围
本发明涉及用于快速筛选(screen)潜在的反应剂、催化剂及相关的工艺状态的方法和装置，更具体地说，涉及用于快速组合筛选在混合相反应系统中的潜在的反应剂和催化剂的方法和装置。
2.相关技术的讨论
70年代推广的组合化学已日益成为许多领域中的科学家们的普通研究方法。组合鉴别生物学活动已在制药工业中普遍流行近20年，而且，最近对化学工业上成批生产的改进的催化剂的组合筛选也越来越普遍了。
在组合筛选液相反应方面，早期的工作集中在对催化剂的筛选上。在采用组合方法之前，催化剂的试验习惯上在试验室规模或较大的试验工厂内进行，在试验时，供入连续流动的反应物质在接近稳定状态的反应条件下与催化剂相接触。这种类型的试验装置难以在组合化学所要求的微观规模上再现试验结果。快速的组合筛选反应剂、催化剂及相关的工艺状态要求在生产规模的反应器中同时测试大量的反应或催化系统，同时又能保持测试结果与最终性能之间有意义的关联。
因此，在研究生产规模的反应的组合筛选方面已处于落后状态。原因之一是在组合作业所需的微观规模方面难以模仿大规模的反应。具体地说，在与质量传输速度或流动形态密切相关的反应上会出现特殊的问题。例如，反应可能要求液相被气态反应剂饱和，以便进行明显的相传递。这就难以在小规模上一致地再现多个样品的试验结果。
另外，迄今大多数的组合作业都集中在“固相”反应上。众所周知，在固定于树脂上的基体上可以进行许许多多的有机反应。但是，众多的生产规模的反应是“液相”或“混合相”的，并且，通常在连续流动的反应装置中进行。
最后，许多的组合装置都十分复杂，因此，需要做许多的工作和花费很多钱才能使各种试验都获得最好结果。对于许多的用途来说，最好具有一种适合于工作台面试验并且还能采用各种反应形式进行高效的化学筛选的简单而紧凑的装置。
由于对批生产化学制品的需求持续地增长，故需要有以现有的资源来生产更多产品的新的和改进的方法，以便满足市场的需求。但是，对上述生产过程添加的各种有效的反应剂和催化剂系的一致性差一直使化学工业感到困惑。因此，需要的是适合于快速筛选潜在的反应剂、催化剂和相关工艺状态的新的和改进的方法和装置。
本发明概述
因此，本发明提出快速筛选多相反应剂系的方法和装置。在一个示范性的实施例中，上述的装置具有一个带有多个可接纳至少部分地包含在液体中的反应剂系的基体槽的反应基体。用第一加热源使上述反应剂系保持在第一温度。对上述反应基体安装一个盖板，使得在基体槽的上方形成密封的上部空间。上述盖板包括可使盖板保持在高于上述第一温度的第二温度的第二加热源。
本发明的典型的方法包括设置多个基体槽以及将至少部分地包含在液体中的反应剂系加入到各个基体槽内。设置一个上部空间，以使反应剂系保持在规定的压力和大气下，并防止液态反应剂系在加热时发生冷凝作用。可将一种气态反应剂通入上部空间的大气中。
附图简述
参看下面的说明、所附权利要求书以及附图可以更明白本发明的各种形式、特征和优点，附图中：
图1是本发明的一个实施例的一种形式的剖视图；
图2是本发明的一个实施例的一种形式的透视图；
图3是本发明的一个实施例的一种形式的顶视图；
图4是本发明的一个实施例的一种形式的剖视图；和
图5是本发明的一个实施例的一种形式的简单示意图。
优选实施例的详细说明
本文所用的术语是采用其公认的词义，或者说用公认的词义来限定。在此前提下，本发明提出一种快速筛选潜在的反应剂、催化剂及相关的工艺状态的方法和装置。
对于许多需要试验的催化剂材料，可能很需要评价单一催化剂以及各种组合催化剂的可变的浓度。如同在其他系统所证实的那样，采用组合的化学方法可以更快地发现适合于混合相聚合反应的催化剂。但是，对混合相聚合反应应用组合化学的困难之一是需要再现大规模生产所要求的流动形态和质量传递动力学。例如，含有气相的潜在反应剂需要以可使反应动力学最快的方式使其进入液相反应剂中，同时又能再现大规模批生产中所用的反应条件。
本发明的方法和装置通常可用于进行同时发生的混合相反应。因此，在一个实施例中，上述的装置具有：一个带有多个可接纳至少部分地包含在液体中的反应剂系的槽的反应基体；一个可使反应剂系保持在第一温度的第一加热源；和一个邻接上述反应基体而设置以便在上述的槽上方形成一个上部空间的盖板。该盖板最好保持在高于上述第一温度的第二温度。本发明装置的零件最好用坚强而耐用的材料制成，以便使装置能承受至少约50个大气压的高反应压力和至少为200℃的反应温度。上述反应可以在各种分析装置中通用的玻璃管瓶中进行。
因此，本发明的一个方面是一种装置，在其一个实施例中，该装置具有：一个处于第一温度的带有至少一个基体槽的反应基体；一个与上述反应基体相连通的热装置；和一个邻接反应基体而设置的在基体槽上方形成上部空间的处于第二温度的盖板。该盖板可保证上述上部空间能承受高达约50个大气压的压力。上述基体槽可包含多个形成陈列的(但不限于此)其尺寸可接纳反应管瓶的反应深孔。盖板最好设置一个可将气体引入上部空间的孔口。另外，在盖板和反应基体内可设置温度检测器，以便由一个外部控制器精确地控制反应条件。在一个实施例中，各个基体槽中含有一种至少部分地包含在液体内的反应剂系。在一个实施例中，上部空间内含有作为气体引入的第二反应剂。
本发明的另一方面是一种方法，在其一个实施例中，该方法包含如下步骤：制备一个带有多个槽的反应基体并将一种至少部分地包含在液体中的反应剂系引入上述的槽中，使上述反应剂系保持在第一温度。本发明的方法还包含在上述槽的上方形成一个可引入附加的气相反应剂同时又基本上防止槽外面发生冷凝的上部空间。液态反应剂的量最好保持在可使上述反应与第二气态反应剂向液态反应剂的质量传递本质上无关的水平。
在另一个实施例中，本发明的方法包含如下步骤：制备一个带有至少一个基体槽的反应基体；将一种至少部分地包含在液体中的反应剂系引入上述的基体槽内；在基体槽的上方形成一个密封的上部空间；使基体槽保持在规定的温度；和使上部空间保持在规定的大气和压力下。在一个实施例中、将盖板温度加热到高于反应基体的温度，以防止基体槽外面发生冷凝。通过温度检测器并由一个外部的控制器精确地控制反应基体和盖板的温度。上述基体槽可以包含(但不限于)一个阵列的带有薄片盖的反应管瓶。上述的方法还包括加热上部空间和向上部空间通入一种气体使其压力高达50个大气压。在一个实施例中，本方法包括向上部空间通入一种气态反应剂。因此，液态反应剂还具有厚度为L的薄膜，该厚度L足以使上述反应与气相中的反应剂的质量传递速度无关。
下面参看图1，图中示出用于快速筛选潜在的反应剂、催化剂和反应状态的反应器2。在一个实施例中，反应器2具有一个可热控制的反应基体4。该基体4具有至少一个(最好是多个)可容纳待分析的独立样品或者说反应剂系的基体槽6。反应器2还具有一个可热控制的靠近基体4的槽6的盖板10。该盖板10具有构成邻接基体槽6的上部空间12的壁。该上部空间12最好形成一条位于盖板10内的进气孔36与反应基体4中的槽6之间的通道。进气孔36用于从供气源38向上部空间12输送一种气体或气态反应剂混合物46。上部空间12是密封的，以便将气态反应剂46在一定的压力下输入基体槽6内。因此，通过在控制的压力和温度下，使基体槽6内的多种反应剂系与气态反应剂46进行反应，反应器2就能够同时分析多种反应剂。
在一个实施例中，基体槽6的尺寸做成可接纳玻璃的反应管瓶24，例如，可采用通常的气相色谱法分析用的自动取样器的1.8毫升的管瓶。再参看图2。在一个优选实施例中。反应基体4含有构成一个阵列22的多个槽6，在图2所示的实施例中，上述阵列22为6×8的矩形方阵，当然，也可采用其他尺寸和形状的阵列。
反应基体4最好由刚性较好的、轻质的、导热的材料例如铝等制成。在反应基体4内的不同部位最好安装一个或多个电阻式温度检测器26，以监控温度的变化。
在一种优选实施例中，反应基体4邻接一种热装置8，并与该热装置形成热连通。该热装置8可调节地保持反应基体4处于一个温度或多个温度，以便加热或冷却基体槽6内的样品或者说反应剂系。热装置8具有一个导热件和一个加热源30和一个冷却源20，以便使反应温度保持在所需的范围内。热装置8最好邻接反应基体4的至少一个表面。例如，在图2所示实施例中，反应基体4直接坐落在热装置8上。热装置8最好由导热材料例如铜或铝或其他合适的材料制成。热装置8最好与反应基体4保持热连通，以便使热装置8内的温度变化快速地传递到基体槽6内的反应区28。虽然在图中示出反应基体4和热装置8是单独的部件。但是，也可将该两个部件做成一个整体件。加热源30具有水平地安置在热装置8内的管式电阻加热器30，但也可以采用其他类型的加热源。冷却源20具有一个可通过热装置8内的蛇形管道32(见图2)输送冷却剂34(例如水或氟里昂)的泵18，但也可以采用其他的冷却源。正如上面对于反应基体4所述那样，在热装置8内的不同部位上也可安装多个电阻式温度检测器26，以监控温度的变化。
盖板10最好用刚性较好且具有抗腐蚀性的材料例如不锈钢、Hastelloy合金、INCONELTM合金、钛、钽或其他合适的材料制成。在一个优选实施例中，可热控的盖板10具有加热源40，以便使盖板10的温度保持高于基体槽6内的反应温度。可用的加热源40包括安装在盖板10的上表面42上的表面加热器，但也可采用其他类型的加热源。对盖板10的差动加热可明显减少反应区28的气相44中可能出现的反应溶剂的冷凝作用。在盖板10内最好也安装温度检测器26，以便控制和监测盖板10内的温度。
在图1所示的实施例中，盖板10具有一个用于在工作时防止反应剂排出的密封件48。该密封件48最好位于盖板10的下表面60附近，在反应基体4的上表面64上最好设置一个凹槽62，用于接纳上述的密封件48。该密封件48最好是一种密封圈或者是耐高温的密封垫或其他合适的密封件。合适的密封件包括可从E.I.Dupout deNemours & Co.公司(美国特拉华州威尔明顿市)购得的VITON密封圈。
另外，反应器2最好具有一个支承反应器的其他部件的底板52，该底板52最好由刚性材料例如碳钢或不锈钢或合适的合金制成。组装好的反应器2可用多个螺栓或柱螺栓54固定在一起。底板52上的柱螺栓54最好穿过盖板10上的孔66。在本实施例中，可通过上紧柱螺栓54上的紧固件56来产生夹紧力，并保持反应基体4、热装置8和盖板10之间的有效接触。如图2和3所示，最好通过沿盖板10和底板52的圆周设置的多个柱螺栓54来实现上述的夹紧。该夹紧力最好是足以保持盖板10与基体4之间的密封，并保证热装置8、反应基体4与基体槽6之间的有效的热传递。
在反应过程中，上部空间12的压力保持大于1个大气压。上部空间12的压力优选保持在高达20个大气压左右，更好的是保持在高达45个大气压左右，最好的是保持在高达50个大气压左右。
下面参看图4，反应器2的结构允许将装有预先制备好的反应剂系的管瓶24插入反应基体4的基体槽6内，但是，也可将反应剂系直接加入基体槽6内。在所示的实施例中，将盖板10降低到反应基体4上，并由柱螺栓52上的紧固件56施加夹紧力。在一个优选实施例中，采用一种配重机构60以便容易以最小的力气使盖板10移动。可将热装置8调节至合适的温度，并将气体46泵入密封的上部空间12。反应器2最好具有一个计算机自动控制系统70，所述的控制系统70可监测和控制各种操作例如气体供入和排出上部空间12、盖板10、热装置8和反应基体4的加热和冷却功能。设置在盖板10、反应基体4和热装置8上的温度检测器26最好与上述控制系统70相连通。控制系统70最好可自动记录每次反应的温度和压力数据。
在一个替换实施例中，本发明针对一种采用一种具有多个反应容器的微反应器进行多相聚合反应的组合方法。在本发明的一个方面，每个容器装有一种至少部分地包含在液体内的第一反应剂系和一种至少部分地包含在气体内的第二反应剂系。液体最好形成一种厚度为L的薄膜，该薄膜的厚度要足以使均相化学反应的速度基本上与第二反应剂系向液体内的质量传递速度无关。上述的反应容器置入反应基体的槽内。将盖板夹紧在反应基体上以便在反应容器的上方形成一个密封的上部空间。在一个优选实施例中，将气态的第二反应剂系在一定压力下供入反应区。盖板的温度保持在高于反应温度以防止反应容器外部的冷凝现象。
因此，在一方面，本发明包含一种用于快速筛选潜在的反应剂、催化剂和反应状态的方法。如图5所示，在本方法的一个实施例中，包含如下步骤：(1)制备一个具有至少一个基体槽6的反应基体4；(2)将一种至少部分地包含在液体中的反应剂系28加入基体槽6内；(3)在基体槽6之上方形成一个封闭的上部空间12；(4)使基体槽6的温度保持在规定温度；(5)通过从供气源38在规定的压力下泵入气体46而使上部空间12的压力保持在规定的大气压下；和(6)通过将盖板10上的加热器40加热到高于反应基体4的温度而基本上防止基体槽6的外部发生冷凝。
除非另有注明，术语“反应剂系”一般包括反应剂、溶剂、载体、催化剂和会影响反应剂的一个或多个组分的物理性质的化学惰性物质。关于这一点，一种液体本身可以是第一反应剂系的组分，同理，一种气体也可以是第二反应剂系的组分。在替换的实施例中，第一反应剂系可溶解于或悬浮于液体中。而第二反应剂系可溶解于气体中。在其他的实施例中，第一反应剂系可浸没在或者说夹带在液体内。
在一个优选实施例中(再参看图4)，基体槽6包括深孔。基体槽6的大小最好能接纳反应管瓶24，该管瓶24的一端最好具有薄片盖72。因此，预料在上述的方法中，当气体46进入反应器的上部空间12时，上部空间12内升高的压力将驱动气体46从反应管瓶24外部的上部空间12通过薄片盖72中的孔74进入反应管瓶24内部的上部空间76。反应器上部空间12的大气压力最好与反应管瓶24内的上部空间76相平衡。
因此，在一个实施例中，反应器的上部空间12具有一个可承受该上部空间12内的高压的高压密封件，反应器上部空间12内的压力一般优选为大于1个大气压，较好的是保持在高达20个大气压，更好的是保持在高达45个大气压，最好的是保持在高达50个大气压。
最好对盖板10加热以防止气体反应组分的冷凝。因此，在一个实施例中，盖板10具有表面加热器40。盖板10最好具有与控制系统70相连通的电阻式温度检测器26，以监测和控制盖板10内的温度。
在一个实施例中，液膜的厚度可使反应速度与第二气态反应剂系进入液体的质量传递速度“基本上无关”。在这方面，“基本上无关”意味着：与其他可能的反应速度限制因素相比，质量传递这一限制因素的影响极小，故可对潜在的反应剂系的组分进入比较评价。最佳的薄膜厚度值可随反应条件和反应剂系的组分的一致性而变化。熟悉本技术的人们容易明白，在各种系统中，可能需要最小的薄膜厚度，以克服蒸发的影响或形成微量沉淀物等的影响。因此，最佳的薄膜厚度可能不等于在给定用途中形成的可能是最薄的薄膜之厚度。
例如，在液相中存在氧成为反应速度的限制因素的均质液相反应中，质量传递可用下列方式表达。首先，假设上述反应是第一级液相均相反应，或者说，该反应受溶解于液体中的气态反应剂(例如氧)的限制。第二，在气相中的质量传递可忽略不计，因此在气相中的传递速度比在液相中的传递速度快得多。第三，假设气体与液体薄膜仅在薄膜的上表面上相接触，而且薄膜的厚度是均匀的。注意，在气/液界面上出现的气体之量也随反应容器内气体压力的增大而增加。考虑到上述的假设，就可由下式来表达液膜厚度(L)、速度常数(k)和溶解在液体中的气体的扩散系数(D)之间的稳态关系： L = b D / k . . . . . . ( 1 )
注意，式中k表示有关液体中溶解状态的气态反应剂系(例如氧)的均相化学反应的第一级反应速度常数。
反应速度本身应当明显地大到可以精确地测量。以便可评价速度之差异，从而可以对潜在的反应剂和催化剂进行比较。因此，b值最好为0～5。这就确定了最小的平均表面溶解气体(例如氧)的浓度比(或者说反应速度)约为20％(b＝5)。上述的b值最好为0～2，这就确定了最小的平均表面浓度比约为48％(b＝2)。在各种用途中，可参考下列的薄膜厚度和浓度分布曲线之间的关系确定b的其他可用值： CA ( z ) CA ( 0 ) = cosh b ( 1 z / L ) cosh b . . . . . . ( 2 )
在上述关系式中，在薄膜的一个表面(即顶面)上z值为零，如果反应在从底部支承薄膜的容器内进行，那么在薄膜的另一表面(即底面)上的z值等于L。也可预料，薄膜可在其侧面上被支承(例如在毛细管等内)，或者按照允许气体同时出现在薄膜的底面和顶面的其他方式悬浮起来，在此情况下，在薄膜的中点上z值等于L。
正如上面所提到的，在气相中的质量传递速度随着气体的增压而增加，因此，气体的压力最好保持在大于1个大气压，并且该气体与液体相接触。许多均相反应对温度的提高很敏感。因此，在另一个实施例中，液体的温度保持高于0℃，同时与气体相接触。
因此，在一个实施例中(参看图4)，反应器2中的至少一种反应剂含有上部空间12中的气体46。在一个优选实施例中，在基体槽6内的反应剂28含有厚度为L的液体。该液体厚度L最好足以使上述反应与气态反应剂46传递到液态反应剂28内的质量传递速度无关。厚度L最好由上述的方程(1)来确定。式中的k是所研究的反应的速度常数，而D是气态反应剂46在液态反应剂28中的扩散系数。在本实施例中，b最好由上述的方程(2)确定，式中的z值的最小值为零(在邻接气态反应剂46的液态反应剂28的表面78上)，而其最大值为L(在上述的液态反应剂28离气态反应剂46最远的表面80上)。因此，在一个实施例中，以毛细管为例，其液态反应剂至少有两个表面与气态反应剂相接触。b值的优选值为0～5，更好是0～2。
在各实施例中，本发明的反应管瓶24用于进行生成产品的分析。这种分析最好是诸如筛析色谱法、光谱法、核磁共振(NMR)法和高压液体色谱(HPLC)法之类的方法。
作为一个实例(并参看图5)，本发明的一个方面的实施例包含如下步骤：将热装置8与底板52组装起来，在热装置8上安置反应基体4(步骤1)。对各个反应管瓶24分别添加预定量的至少部分地包含在液膜厚度为L的液体中的反应剂28。本发明预期能采用各个反应管瓶在一次试验中试验多种反应剂或催化剂。将上述管瓶24用薄片盖72盖住，并置入反应基体4的槽6内(步骤2)。然后借助于配重机构60(见图4)将盖板10降落并定位在反应基体4上，从而使底板的栓螺栓54可上紧在盖板10上(步骤3)。一旦基板10与反应基体4之间形成密封，就通过控制器70对热装置8加热(步骤4)。将气体46从供气源38泵送入上部空间12中，使之达到预定的大气压力(步骤5)。上述的气体可以是不参预反应的惰性气体，或者是含有第二反应剂的气体。本发明预期使反应管瓶外面的上部空间12的大气压力与反应管瓶内部76的大气压力相平衡，因此，可使气态反应剂46进入每个管瓶的每组液态反应剂中。控制电阻式温度检测器26的计算机控制器70可以精确地控制反应基体、热装置和盖板的温度。可调节盖板10上的表面加热器40以防止上部空间12内的气体46冷凝(步骤6)。要终止反应时，可关闭热装置8内的加热器30，并通过热装置8内的通道32泵入冷却剂34。一旦反应基体4冷却，便借助于配重机构60(见图4)将盖板10移去，并取出反应管瓶24进行随后的分析。
在各种可供选择的实施例中，本发明的方法和装置与现有的普通筛选分析技术相比可具有下列优点中的一个或多个：
1.公用的上部空间小，可使因分布在上部空间中而损失的反应溶剂量最小；
2.热量小，可快速而精确地控制反应温度，这就便于快速的加热和冷却循环以及均匀的温度分布，以便再现试验结果；
3.自动化作业，可使以最少的人力进行高效的筛选分析；
4.标准化的设计和结构，可在需要对未来的研究工作进行改进时，具有研究的灵活性；或
5.快速的试验周期，可使本装置适应几个研究目的需要。
下面举出一个实例，以便使熟悉本技术的人们更好地理解和实施本发明，举出该实例旨在说明本发明，而不是对所附权利要求规定的本发明进行限制。
实例
在一个实施例中，多槽式组合化学催化剂筛选反应器是一种可以自动加热和冷却的高压(45～50个大气压)容器反应器。在本实施例中，反应基体具有48个槽，每个槽的大小可容纳装有合适的反应剂、催化剂和溶剂的标准的1.8mL的玻璃管瓶。该装置可加热至200℃，并可采用对所研究的反应专用的气体来加压。通常所用的气体包括氮、空气、富氧的空气、或二氧化碳。本发明还可采用通过质量流控制器形成的合适的供入气体混合物例如一氧化碳与浓缩空气等的混合气体。
通过设置在位于反应基体上的加热/冷却部件(热装置)内的管式加热器对反应基体进行加热。采用表面加热器单独对用来形成反应管瓶上方的加压的上部空间的盖板进行加热。打开水龙头通过加热/冷却部件内的冷却通道对装置进行冷却。对上部空间供气、加热和冷却反应基体以及加热盖板的作业全都由计算机控制。因此，反应器装置总体上包括反应容器、供气系统、加热控制系统、供水冷却系统、以及可编程来履行性供气和加压功能以及加热和冷却功能的计算机。
具体地说，反应器具有一个圆形的碳钢底板、一个铜质的加热/冷却部件(热装置)、一个铝质的48孔的反应部件(反应基体)和一个不锈钢的盖板。铝质的48孔反应部件的厚度为1.44英寸、直径为7英寸，具有48个按矩形方阵(6×8)排列的直孔(孔径为0.5英寸，孔的深度为1.06英寸；该孔是从上面钻出的)。上述反应部件内装有多个监测和控制温度的温度检测器。不锈钢盖板的厚度为1.38英寸，其直径为8.85英寸。采用装入铝质反应部件的凹槽内的VITON密封圈使盖板与铝质反应部件之间形成密封。在盖板的上表面安装表面加热器，以便使盖板保持足够的温度而防止反应器上部空间内的反应组分冷凝。在盖板上安装有几个用于监测和控制温度的温度检测器。表面加热器由计算机控制系统进行温度反馈控制。
铜质的加热/冷却部件的厚度为1英寸、直径为7英寸。该部件内具有可通冷却水的蛇形通道(直径为0.312英寸)，并具有水平地置入该部件内的多个用于监测和控制温度的温度检测器和7个管式加热器(直径为1/4英寸)。上述的管式加热器由一条独立的220V交流电路供电，对管式加热器的供电由作为计算机控制软件之一部分的比例积分微分(PID)温度控制规则进行反馈控制。碳钢底板的厚度为0.8英寸，其直径为8.85英寸。该底板带有8个沿其圆周分布的带锥度的孔(直径为0.5英寸)，用于穿过柱螺栓，以便将铜质的加热/冷却部件的铝质的反应部件夹紧在盖板与底板之间。这种夹紧力可保证反应器的位于反应管瓶上方的上部空间处于高压之下。
应当明白，上述的每个元件(或两个或多个在一起)也可以在不同于上面所述的各种用途中获得应用。虽然在上面已对本发明作为实施快速筛选多相反应的方法和装置加以图解和说明，但是，本发明并非限于所述的细节，因为在不以任何方式背离本发明的精神的情况下，可以进行各种改型和变换。例如，可采用自动操纵装置来制备样品，并可与各种类型的平行分析筛选方法相结合。因此，熟悉本技术的人们只要通过常规的试验就可对上面所公开的本发明进行进一步的改进和等效的替换，并且所有这些改进和等效替换都应纳入由下列权利要求所规定的本发明的精神和范围内。

Claims (38)

1.一种用于快速筛选潜在的反应剂、催化剂或反应状态的装置，它包括：
一个包括至少一个基体槽的反应基体，该反应基体处于第一温度下；和
一个设置来形成邻接上述基体槽的一密封的上部空间的盖板，该盖板处于第二温度下，上述的上部空间具有可调的压力。
2.根据权利要求1的装置，其特征在于，还具有一个与上述反应基体和上述盖板相连通的控制器，其中，上述的控制器使上述反应基体保持在上述的第一温度，并使上述盖板保持在上述的第二温度。
3.根据权利要求1的装置，其特征在于，还包括：
一个与上述反应基体相连通的热装置；和
一个与上述反应基体和上述盖板相连通的控制器，其中，上述的控制器可调节上述热装置的温度使之保持在上述的第一温度，并且可调节上述盖板的温度使之保持在上述的第二温度。
4.根据权利要求1的装置，其特征在于，还包括一个与上述的上部空间相连通的供气源，其中，上述的供气源含有至少一种气体。
5.根据权利要求1的装置，其特征在于，上述的可调节的压力约为1～50个大气压。
6.根据权利要求5的装置，其特征在于，上述的可调节的压力约为1～45个大气压。
7.根据权利要求6的装置，其特征在于，上述的可调节的压力约为1～20个大气压。
8.根据权利要求1的装置，其特征在于，在上述的至少一个基体槽内还含有至少一种至少部分地包含在液体中的反应剂系。
9.根据权利要求8的装置，其特征在于，上述的至少一种反应剂系包含一层厚度为L的液体薄膜。
10.根据权利要求9的装置，其特征在于，上述的厚度L足以使上述的反应与气体进入所述液体的质量传递速度无关。
11.根据权利要求9的装置，其特征在于，上述的厚度L不受上述液体蒸发作用的影响。
12.根据权利要求1的装置，其特征在于，至少有一种反应剂部分地包含在气体中。
13.根据权利要求12的装置，其特征在于，上述的至少一种反应剂系包括所述上部空间内的空气。
14.一种用于快速筛选潜在的反应剂、催化剂和反应状态的装置，它具有：
一个带有多个基体槽的反应基体；
一个与上述反应基体相连通以便可调地加热和冷却上述反应基体的热装置；
一个用来形成邻接上述多个基体槽的密封的上部空间的盖板，其中，上述的密封的上部空间具有一个位于上述盖板与上述反应基体之间的高压密封件，其中，所述上部空间具有可调的压力；
多个温度检测器，其中，在上述的反应基体内和上述的盖板内分别装有上述的多个温度检测器中的至少一个温度检测器；
一个与上述的多个温度检测器相连通的控制器，其中，上述的控制器可调节上述热装置的温度，以使上述的反应基体的温度保持在第一温度，并且，上述控制器还可使上述的盖板保持在第二温度；和
多种反应剂系，其中，上述的多种反应剂系中的每一种安置在上述的多个基体槽中的相应的一个槽内，其中，上述的多种反应剂系中的每一种至少部分地包含在厚度为L的液膜内。
15.根据权利要求14的装置，其特征在于，还包括一个与所述上部空间相连通的供气源，其中，上述的供气源含有至少一种气体。
16.根据权利要求14的装置，其特征在于，所述上部空间内的压力约为1～50个大气压。
17.根据权利要求16的装置，其特征在于，所述上部空间内的压力约为1～45个大气压。
18.根据权利要求17的装置，其特征在于，所述上部空间内的压力约为1～20个大气压。
19.根据权利要求14的装置，其特征在于，至少有一种反应剂部分地包含在气体中。
20.根据权利要求19的装置，上述的厚度L足以使上述反应与气体进入所述液体的质量传递速度及上述液体的蒸发无关。
21.一种快速筛选潜在的反应剂、催化剂和反应状态的方法，该方法包含如下步骤：
将多种至少部分地包含在液体中的反应剂系加入具有多个基体槽的反应基体中，其中，上述反应基体具有可调节的第一温度；使与上述反应剂系相连通的密封的上部空间内保持在可调节的压力下；
对所述密封的上部空间加入一种气体，其中，上述的气体与上述多种液态反应剂系中的每一种相平衡；和
使上述的盖板保持在第二温度。
22.根据权利要求21的方法，其特征在于，上述的第二温度高于上述的第一温度。
23.根据权利要求21的方法，其特征在于，还包含设置一个外部控制器，其中，上述的控制器使上述反应基体保持在上述的第一温度，并使上部空间保持在上述的第二温度。
24.根据权利要求21的方法，其特征在于，上述的多种反应剂系分别含有被溶解、悬浮、浸没或夹带在上述液体中的反应剂。
25.根据权利要求21的方法，其特征在于，上述密封的上部空间内可调节的压力约为1～50个大气压。
26.根据权利要求25的方法，其特征在于，上述密封的上部空间内的可调节的压力约为1～45个大气压。
27.根据权利要求26的方法，其特征在于，上述密封的上部空间内的可调节的压力约为1～20个大气压。
28.根据权利要求21的方法，其特征在于，至少有一种反应剂系部分地包含在上述气体内。
29.根据权利要求21的方法，其特征在于，上述的气态反应剂包括位于上述反应基体上方的上部空间内的空气。
30.根据权利要求21的方法，其特征在于，上述的部分地包含在液体中的多种反应剂系分别具有厚度为L的液体薄膜。
31.根据权利要求30的方法，其特征在于，上述的厚度L足以使上述的反应与气态反应剂进入液态反应剂系的质量传递速度无关。
32.根据权利要求30的方法，其特征在于，上述的厚度L足以使上述反应与液态反应剂系的蒸发无关。
33.一种快速筛选潜在的反应剂、催化剂和反应状态的方法，该方法包含如下步骤：
向反应基体加入多种反应剂系，其中，上述反应基体具有可调的第一温度，上述的多种反应剂系中的每一种至少部分地包含在厚度为L的液膜内，并且，上述的厚度L足以使上述反应与上述液膜的蒸发作用和气体进入液体的质量传递速度无关；
使与反应剂系相连通的密封的上部空间内保持在可调的压力下；
向上述密封的上部空间通入上述的气体，其中，上述的气体与上述的多种液态反应剂系中的每一种相平衡；和
使上述的密封的上部空间保持在可调节的第二温度下，其中，上述上部空间的第二温度高于上述基体槽的第一温度。
34.根据权利要求33的方法，其特征在于，还包含从外部控制上述的第一和第二温度的步骤。
35.根据权利要求33的方法，其特征在于，在上述的密封的上部空间内的上述的规定压力约为1～50个大气压。
36.根据权利要求35的方法，其特征在于，在上述的密封的上部空间内的上述的规定压力约为1～45个大气压。
37.根据权利要求36的方法，其特征在于，在上述的密封的上部空间内的上述的规定压力约为1～20个大气压。
38.根据权利要求33的方法，其特征在于，还含有至少一种部分地包含在上述气体中的反应剂。
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