微波合成儀 Biotage® Initiator+ Gen 4 Microwave Synthesizer

Biotage® Initiator+ 微波合成儀,最高可達 300°C、30 bar 反應條件,大幅縮短有機合成、胜肽開發等實驗時間,並內建多重安全機制。智聚生科技為 Biotage® 台灣官方代理商,團隊逾 20 年實務經驗,提供在地安裝與教育訓練。

優勢 (Benefits)

Biotage® Initiator+ 為第4代 微波合成儀,其精準且快速的微波反應加熱技術,相較與傳統的加熱方法,能夠顯著提升化學合成的速度,並同時確保操作的安全性。是有機化學、藥物研發、高分子科學及奈米材料等應用領域不可或缺的工具。微波加熱技術是利用頻率為 2.45 GHz 的電磁波,透過分子的偶極振盪(Dipolar oscillation )離子電導性(Ionic conductivity),直接加熱反應液中的分子,使樣品分子迅速升溫至所需的反應溫度;協助研究人員在短時間內完成原需數小時的反應,可顯著提高整體實驗效率。

傳統加熱方法往往會因為熱源分布不均、升溫速度緩慢、或降溫時的餘熱,產生非預期的副反應。而 Biotage® Initiator+ 微波加熱的優勢在於能以指向性的聚焦能量,精準控制反應溫度;無論是帶有大量離子的極性溶劑,或者是對微波吸收能力有限的非極性(Non-polar)溶劑,如:THF、Toluene、Dioxane,都能使樣品內部均勻且快速的加熱。不僅能提高反應的純度與產率,還能有效降低副產物或雜質生成,進而提升最終產物的質量。

高溫高壓 – 微波合成的極致效率

Biotage® Initiator+ 微波合成儀 可提供高達 300°C 溫度30 bar 壓力封閉式反應環境,使得化學反應可在過熱狀態(Superheating)下,依照阿瑞尼斯方程式(Arrhenius Equation)迅速進行,每升高10°C 反應溫度,其反應速度約增加至 2 – 3 倍。使原本需長時間反應的實驗,大幅縮短至 10 – 15 分鐘完成,這對化學研究來說,將可獲的是相當大的時間優勢。

傳統加熱反應中,溶劑的選擇與操作條件常受限於其沸點與壓力特性。而Biotage® Initiator+ 提供智慧的溫度壓力功率調節技術,可使沸點較低的溶劑於高於沸點的溫度下穩定反應。這使得實驗設計在溶劑選擇上有更具有彈性,可突破傳統的加熱限制,大幅提高研究的靈活性與創造力。此外,系統內建進階反應模式,可根據需求設定多個反應步驟,和更詳細的條件設定,以應付不同的樣品性質及複雜的反應參數。

Initiator+ 微波合成儀可加購 Robot 8 機械手臂,組成自動化微波合成系統
Biotage® Initiator+ Robot 8 全自動微波合成系統

從單樣品到全自動高通量系統

Biotage® Initiator+ 採用模組化設計的概念,讓設備可以根據不同的研究階段、樣品量以及使用頻率,進行多樣的調整。從初期的手動單次進樣,一次可進行 0.2 – 20 ml 的反應,可選配或加裝 Robot 8 Robot 60 ,將系統分別升級為具有 8 或 60 個樣品位置的自動化微波合成系統。可滿足從研究開發(R&D)、反應最佳化、到小規模製造的實驗需求。

這種自動化的擴充,也特別適合公共實驗室與分工複雜的工業環境。讓多個合成實驗依照系統排序,不間斷的進行各個反應,甚至能 24 小時無休的連續進樣,直至所有佇列的反應都全部完成。研究人員也可在早期開發中,透過自動化的系統和便利的軟體功能,進行最佳反應溫度時間的篩選。快速建立反應條件資料庫,以找到最佳化的合成參數,節省寶貴的前期開發時間,進而加速實驗的流程,以取的行業內的優勢。

Biotage Initiator+ 微波合成儀 可搭配四種不同的反應體積
可搭配四種不同尺寸(0.2 ~ 0.5 ml, 0.5 ~ 2.0 ml, 2.0 ~ 5.0 ml, 以及 10 ~ 20 ml)的微波反應管

全觸控介面與智慧引導,降低學習門檻

Biotage® Initiator+ 微波合成儀採用 10 吋大型彩色觸控螢幕,並擁有友善的人機互動介面。可直接在螢幕上進行反應條件設定、啟動反應、數據查詢與報告輸出,無需外接其他電腦或周邊設備,降低額外的風險。亦能透過網路瀏覽器,從遠端電腦進行即時的設備、方法和數據管理。

此外,系統內建詳細的 Help 說明頁面以及 Wizard 操作引導,能讓使用者清楚了解操作方式,並依照標準流程進行反應條件的設定。即便是缺乏合成經驗的新手,不需反覆查找操作手冊,也能快速上手,進而降低人為操作錯誤的風險。當使用者想從傳統加熱轉移至微波的合成方法時,只要輸入傳統加熱反應的條件,系統即可自動轉換為相應的微波參數,以達到最佳的效率與產率。

Biotage® Initiator+ 微波合成儀

從設計到實驗過程的多重防護

為了增加合成的速度和效率,微波反應溫度一般會高於溶劑沸點;在這種高溫、高壓的狀態下,操作者的安全絕對是首要目標。Biotage® Initiator+ 的設計上採用多重安全機制,以最大程度保障使用者的操作安全:

  • 軟體及反應瓶的設計:將反應條件嚴格控制在安全範圍內。
  • 即時的壓力與溫度監控:於異常升降溫或升降壓的情況下,儀器會強制停止升溫,並觸發主動降溫,以脫離反應條件。
  • 合理的結構設計:反應槽的三層結構設計,可吸收並阻擋反應管破裂時的壓力、溫度以及液體噴濺。
  • 高強度鋁合金與安全上蓋結構:反應槽特殊的閉鎖結構,可支撐高達 800 bar 的極端條件。
  • 樣品記錄與追蹤功能:每次反應都有詳細紀錄,並能方便進行實驗重現與追蹤。

這些設計不僅展現設備本身的工藝成熟度,更反映 Biotage® 對於使用者實驗安全的高度重視。

實踐環保製程的最佳利器

與傳統外部加熱方式不同,微波加熱的核心優勢在於其直接作用於樣品管內,能夠將能量集中於反應液本身,透過分子對微波能量的吸收轉化為熱能,進而實現快速且均勻的加熱。由於不是直接加熱整個容器或反應槽,可避免能量的浪費與不必要的熱損耗。

且傳統的化學反應常因為溫度與壓力的限制,需要數小時甚至更長的時間才能完成,這不僅耗費大量時間,也伴隨著大量的能源消耗與不必要的環境負擔。隨著微波技術的日益成熟,如今這些曠日費時的化學反應,也可在較高的溫度與壓力下,以短短十幾分鐘的時間迅速完成,大幅提高實驗效率的同時,也有效降低了能源使用量,進一步減少了化學實驗對環境的負面影響。

此外,這種加熱方式對溶劑的依賴性也能顯著地降低,也提高了使用高濃度反應物的可能性;使得實驗能在更加濃縮的條件下進行,除可增加反應物的碰撞機率,也減少了整體溶劑的使用量。這不僅有助於降低原料與實驗成本,也大幅減少反應產生的廢液與化學廢棄物,降低廢棄物的處理成本。

應用範圍

Biotage® Initiator+ 遍佈於全球多家頂尖學術機構、化工廠以及製藥公司,其應用不僅涵蓋有機化學研究、醫療產品研發、材料化學、奈米技術;亦可搭配 Biotage® SP Wave 或 Initiator Peptide Workstation 微波胜肽合成套件,進行微波輔助的固相胜肽合成(Solid Phase Peptide Synthesis; SPPS)。其在學術研究與產業界的廣泛應用,使其不僅是一項設備,更是整合技術與研究創新的平台。

智聚生科技 × Biotage® 台灣授權代理

智聚生科技(Summit GenLab Supply Ltd.)為 Biotage® 微波合成系列產品的台灣官方授權代理商。針對 Biotage® Initiator+ 微波合成儀,我們在台設有受原廠專業訓練的工程師團隊,提供從現地安裝、參數優化指導、方法開發支援,到售後維修保養的完整在地服務,確保研究工作不因設備問題或方法受阻而中斷。


應用實例:Biotage® Initiator+ 常見反應範例

Suzuki / Heck 偶聯反應

碳-碳偶聯反應是藥物中間體與天然物全合成中最核心的反應類型之一,傳統加熱條件下常需要數小時甚至過夜(Over night)反應,微波合成能大幅縮短反應時間並提升重現性。兩組範例皆在數分鐘至十餘分鐘內完成反應,相較傳統迴流加熱動輒數小時的反應時間,微波合成儀能明顯提升方法開發與化合物庫建立的效率。

Suzuki 偶聯反應

項目內容
反應物trans-3-bromo-N-ethylcinnamamide
4-methoxyphenylboronic acid
催化劑Bis(triphenylphosphine) palladium(II) chloride((Ph3P)2PdCl2)
Sodium carbonate monohydrate (Na2CO3*H2O)
溶劑系統Dimethoxyethanol / water / ethanol (7:3:2)
反應條件160°C,10 分鐘
粗純度 / 產率86% 純度 / 70% 產率

Heck 偶聯反應

項目內容
反應物4-Bromo-1,2-(methylenedioxy) benzene
Butyl methacrylate
催化劑Palladium(II) acetate (Pd(OAc)2)
Tri-ortho-tolylphosphine (P(o-Tol)3)
Cesium carbonate (Cs2CO3)
Tetrabutylammonium bromide (Bu4NBr)
溶劑系統N,N-Dimethylformamide (DMF)
反應條件200°C,12 分鐘
粗純度 / 產率產率 83%

多成分反應(3-Component Reaction / Hantzsch Reaction)

多成分反應一鍋完成多個鍵結的建構,是藥物化學快速建立化合物庫、探索結構活性關係(SAR)時常用的合成策略,特別適合搭配微波加熱來提升反應效率與產物純度。這類多成分反應在傳統條件下通常需要較長反應時間才能達到理想轉化率,微波加熱能有效加速多個鍵結同步形成的動力學過程,特別適合學術端進行反應條件篩選與教學實驗設計。

三成分反應

項目內容
反應物Isatoic anhydride、Benzylamine、Benzaldehyde
催化劑Acetic acid
溶劑系統N,N-Dimethylformamide (DMF)
反應條件220°C,15 分鐘
粗純度 / 產率78% 純度 / 70% 產率

Hantzsch 三成分反應

項目內容
反應物Ethyl acetoacetate、Benzaldehyde、
Ammonia (14.0 M NH3 in H2O)
反應條件140°C,5 分鐘,預攪拌 20 秒
粗純度 / 產率75% 純度 / 59% 產率

綠色合成與還原胺化(Solvent-Free Amide Bond Formation / Reductive Amination)

減少溶劑用量、降低反應廢棄物是現代合成化學的重要趨勢。Initiator+ 支援無溶劑條件下的高溫高壓反應,同時也能有效執行還原胺化這類藥物化學常用的官能基轉換反應。無溶劑反應能減少溶劑使用量與反應廢棄物,搭配微波加熱後仍可維持高產率與高純度,是兼顧綠色化學與合成效率的實例;還原胺化則是藥物化學建構含氮結構時最常使用的反應之一,微波條件下可在短時間內達成高轉化率。

無溶劑醯胺鍵形成

項目內容
反應物Hippuric acid、Benzylamine
溶劑系統不添加額外溶劑
反應條件200°C,10 分鐘
粗純度 / 產率純度 69% / 產率 82%

還原胺化

項目內容
反應物N-Benzylmethylamine、p-Tolualdehyde
還原劑MP-CNBH3 (2.4 mmol/g)、Acetic acid
溶劑Dichloromethane (DCM)
反應條件110°C,7 分鐘
粗純度 / 產率產率 95%

數據來源:Biotage® 技術文件【Microwave Reaction Tutorial – Reaction Examples for the Teaching Laboratory】


規格 (Specifications)

操作規格

溫控範圍
溫控範圍
40 – 300℃升溫速度
升溫速度
通常為 2–5 °C / 秒
( 取決於所用溶劑和功率 )
反應時長
反應時長
最長可達 96 小時
( 通常大多數為 2-15 分鐘的反應 )
壓控範圍
壓控範圍
0–30 bar ( 3 MPa ; 435 PSI )
功率範圍
功率範圍
2.45 GHz 磁控管
功率為 0 – 400 W
反應體積
反應體積
0.2 – 20 ml
混和攪拌
混和攪拌
可控磁力攪拌器
(300 – 900 RPM)
自動化(選配)
自動化(選配)
Robot 8:
最大處理量為8瓶 ( 大體積 4 瓶 )
Robot 60 :
最大處理量為60瓶 ( 大體積 24 瓶 )

系統需求


安裝地點
實驗室通風櫃能夠處理溶劑洩漏,
並提供適當的氣流以防止易燃蒸氣積聚。

環境溫度
工作溫度:18 – 32 °C
儲存與運輸溫度:-25 °C – 60 °C

環境濕度
20–95% 相對濕度(非冷凝)
電力需求
100 – 120 ACV, 50/60 Hz
220 – 240 ACV, 50/60 Hz
( 僅連接至接地插座 )

最大功率
1100 VA
冷卻氣體
> 60 L/min ( 2.1 立方英尺 / 分鐘 )
2.5 – 4.0 bar ( 36 – 58 PSI )

重量
21 公斤(48.5 磅)
尺寸
面積:365 x 422 mm(寬 x 深)
高度:421 mm

噪音
70 dB( A )
連接埠
乙太網路:符合 IEEE 802.3 ( ANSI 8802-3 )
USB:符合 USB 3.0

操作介面
內建電腦 : 10.4 吋觸控螢幕
存檔 / 備份 : USB
列印 : LAN

認證
CE、CSA

料件編號 (Part numbers)

Part NumberDescription
356006Biotage® Initiator+ Microwave System EU
356007Biotage® Initiator+ Microwave System US/JPN
356000Biotage® Initiator+ Robot Eight – Microwave System EU
356001 Biotage® Initiator+ Robot Eight – Microwave System US/JPN
356003 Biotage® Initiator+ Robot Sixty – Microwave System EU
356004 Biotage® Initiator+ Robot Sixty – Microwave System US/JPN
系統選擇
Biotage® Initiator+ 微波合成儀

配件 (Accessories)

微波反應管

高精度反應管
我們的微波反應管經久耐用,採用高品質玻璃製成,精度極高,經過設計和測試,可在各種條件下能承受 30 – 40 bar 的壓力。

注意:Biotage® 微波反應瓶(瓶蓋和墊片的組合)僅適用於 Biotage® 微波合成儀。

Biotage® Initiator+ 微波合成儀反應管配置說明:
1. 反應管加入磁石
2. 加入反應物
3. 封蓋
4. 放入反應槽進行反應
Part NumberDescriptionPack Size
355458Biotage® Microwave Reaction Kit , 0.2 – 0.5 mL100
352016Biotage® Microwave Reaction Kit , 0.5-2 mL100
354625Biotage® Microwave Reaction Kit , 0.5-2 mL300
354833Biotage® Microwave Reaction Kit , 10-20 mL50
351521Biotage® Microwave Reaction Kit , 2-5 mL100
354624Biotage® Microwave Reaction Kit , 2-5 mL300
352298Cap with Septum100
356142Check valve Flange O-ring , kalrez , Initiator Peptide Workstation2
356143Check valve Inside O-ring , kalrez , Initiator Peptide Workstation2
355756Initiator burst safety kit1
355545Magnetic Stir Bars , 0.2 – 0.5 mL25
355544Magnetic Stir Bars , 0.5 – 2 mL25
353930Magnetic Stir Bars , 10 – 20 mL5
355543Magnetic Stir Bars , 2 – 5 mL25
355627Microwave Vial/Cap/Septa/Stir-Bar , 0.2-0.5 mL for EXP Systems, Jumbo300
355629Process Vial 0.5 – 2 mL Jumbo500
355632Process Vial 10 – 20 mL Jumbo250
355630Process Vial 2 – 5 mL Jumbo500
355631Process Vial, 10 – 20 mL Jumbo100
反應配件

常見問題 FAQ

傳統的加熱反應條件,可以直接套用在 Biotage® Initiator+ 微波合成儀上嗎?

可以。絕大部分需要加熱的反應,都可以微波加熱的方式取代;且系統內建條件轉換功能,只要輸入原本以傳統加熱的溫度與時間,即可自動換算為建議的微波合成參數,縮短方法開發的摸索時間。

在 300°C、30 bar 的高溫高壓條件下操作,安全性如何?

Initiator+ 具備多重安全設計:即時監控反應溫度與壓力,異常升降溫或升降壓時會強制停止加熱並啟動主動降溫;反應槽採三層結構,可吸收並阻擋反應管破裂時的壓力、溫度與液體噴濺;外殼結構可支撐高達 800 bar 的極端條件。

Initiator+ 可以處理多大的反應體積?未來需要放大或提高通量怎麼辦?

單次反應體積範圍為 0.2 – 20 mL,可依樣品量選用對應尺寸的反應管。若後續需要提高通量,可加裝 Robot 8 或 Robot 60 自動進樣系統,將系統升級為 8 位或 60 位樣品的自動化平台,不需更換主機。

在台灣購買,是否有在地技術支援?

有。智聚生科技為 Biotage® 微波合成產品線的台灣官方代理商,由受原廠訓練的工程團隊提供在地安裝、方法建置、溫度壓力校正與售後維修服務,並與原廠技術團隊保持密切合作,確保設備維持最佳狀態。