当化学家合成化合物时，成功的门槛至少是一毫克产品。几十年来一直如此， 尽管生物化学分析早已进入微克领域 – 部分原因在于表征方法的限制。偶联反应通常用于制备复杂的小分子候选药物。但是，当起始材料仅以微量存在时，你往往束手无策，就像天然产物合成和药物发现的早期阶段那样。因此，如果能有一个小型自动化平台，能够进行合成路线探测的高通量实验，以确定制备反应放大的条件，这将是一个变革性的进步。

Merck公司做到了！Spencer D. Dreher等人开发出一种高通量筛选平台 (HTE)，可以更容易地筛选反应条件并优化放大：使用少量原料运行多个钯催化偶联反应的阵列，一天能完成1536个反应，而分析只需2.5小时！

Merck组使用偶联反应阵列来优化芳基卤化物（左）与胺（箭头所示）的微克级C-N偶联，得到芳胺。他们将过程扩展到克级。

该方法可以在纳摩尔级别上用低于20μg的起始物料运行Pd催化的C-N，C-O和C-C偶联反应序列。默克研究人员使用不同的催化剂配体和碱筛选反应，并使用液相色谱/质谱分析产品。该技术使他们能够快速确定扩大规模的有效反应条件。

图1 纳摩尔级反应筛选。

使这些偶联反应适用于高通量合成并非易事。例如，通常用于偶联反应的低沸点溶剂不适合用于小体积反应，因为它们蒸发太快。因此，默克研究人员在高沸点溶剂二甲基亚砜中进行反应，并使用富电子配体来保护Pd催化剂免受DMSO的影响。大多数钯催化的反应在室温下的DMSO存在下不能进行，因此研究人员使用可溶性有机“超强碱”来激活DMSO中的反应。超强碱使反应在室温下进行，提供温和的反应条件并最大限度地减少溶剂损失。例如，tBuXPhos-Pd-G3催化剂与P2Et磷腈碱的组合允许在DMSO中发生各种室温C-N偶联。

默克研究人员使用该方法优化复杂芳基卤与胺的微克级C-N偶联，得到芳胺，然后将反应按比例放大至克级。为了在不到24小时内运行和分析1536个反应，MISER-LC-MS（在单次实验运行中多次注射）被用于数据采集和分析。在单个等度色谱运行中通过多次进样（每个样品22秒）分析1536个具有相同潜在产物的反应，检测所需产物的分子离子峰。通过这种方式，可以在约9小时内分析完1536孔板。为了进一步缩短分析所需的时间，研究人员将四排反应样品合并在一起，这些反应得到不同分子量，同时监测这些合并样品中四种目标产品的m/z值（质荷比）。这样，分析时间进一步缩短，可以在约2.5小时内对所有1536个反应进行分析。

图3 使用快速MISER和混合MISER LC-MS进行的高通量纳摩尔级化学评估。

“这篇论文是以一种新的方式进行化学合成和分析的一个令人瞩目的例子 – 字面上的数量级与以前不同，” 加州大学伯克利分校的JohnF. Hartwig评论说，他是金属催化偶联领域的专家。“20年前，我从未想过可以对这些类型的分子进行C-N耦合，更不用说这项工作的纳摩尔级别。”

渥太华大学过渡金属催化专家DerynE. Fogg补充说，这种方法“具有潜在的变革性，因为质量限制在很大程度上妨碍了从制药到学术界在许多环境中全面部署高通量实验” 。