Eskerrik asko Nature.com bisitatzeagatik. Erabiltzen ari zaren arakatzailearen bertsioak CSSrako laguntza mugatua du. Esperientzia onena izateko, arakatzaile eguneratua erabiltzea gomendatzen dizugu (edo Internet Explorer-en bateragarritasun modua desaktibatzea). Bitartean, laguntza etengabea bermatzeko, gunea estilorik eta JavaScript gabe bistaratuko dugu.
Fabrikazio gehigarria ikertzaile eta industrialdeek gailu kimikoak diseinatzeko eta fabrikatzeko modua aldatzen ari da beren behar espezifikoak asetzeko. Lan honetan, egoera solidoko metalezko xafla laminazio teknikak osatzen duten fluxu-erreaktorearen lehen adibidearen berri ematen dugu. gailu horien gaitasunak. 1,4-disubstituted 1,2,3-triazol-konposatu biologikoki garrantzitsuak diren ku-bidezatutako Huisgen 1,3-dipolar zikloadizio erreakzio baten bidez arrakastaz sintetizatu eta optimizatu ziren UAM kimika-konfigurazio bat erabiliz. tzea eta optimizatzea.
Bere kontrako ontziratuekiko abantaila esanguratsuak direla eta, fluxu-kimika esparru garrantzitsua eta gero eta handiagoa da esparru akademikoan zein industrian, sintesi kimikoaren selektibitatea eta eraginkortasuna areagotzeko duen gaitasunagatik. Hau molekula organiko soilen eratzetik1 konposatu farmazeutikoetara2,3 eta produktu naturaletaraino hedatzen da4,5,6.Kimika finko eta farmazia industriako erreakzioen % 50 baino gehiagok fluxu jarraituaren prozesamenduaren erabilerari etekina atera diezaioke7.
Azken urteotan, gero eta joera handiagoa izan da beirazko ekipamendu tradizionalak edo fluxu-kimikako ekipamenduak fabrikazio gehigarri pertsonalizatuekin (AM) kimikako "erreakzio-ontziekin" ordezkatu nahi dituzten taldeen 8. Teknika hauen diseinu errepikakorra, ekoizpen azkarra eta 3 dimentsioko gaitasunak onuragarriak dira gailuak pertsonalizatu nahi dituztenentzat. 3D inprimatzeko teknikak, hala nola, estereolitografia (SL)9,10,11, deposizio fusionatuaren modelizazioa (FDM)8,12,13,14 eta tintazko inprimaketa 7, 15, 16. Gailu horien sendotasun eta gaitasun eza erreakzio/analisi kimiko sorta zabala egiteko17, 18, 20 17, 18, 20 faktore zabalagoa da AM18 inplementazio-eremu honetan 17, 18, 19 faktore mugatzaile handiago batean. 19, 20.
Fluxu-kimikaren erabilera gero eta handiagoa dela eta AMarekin lotutako propietate onuragarriak direnez, teknika aurreratuagoak aztertu behar dira, erabiltzaileek gaitasun kimiko eta analitiko hobeak dituzten fluxu-erreakzio-ontziak fabrikatzeko aukera ematen dieten. Teknika hauek erreakzio-baldintza ugari kudeatzeko gai diren material oso sendoak edo funtzionalak aukera ditzakete, eta, aldi berean, erreakzio-baldintza ugari kudeatzeko gai diren material sendoak edo funtzionalak aukera ditzakete.
Erreaktore kimiko pertsonalizatuak garatzeko ahalmena duen fabrikazio gehigarriko prozesu bat Ultrasoinu Gehigarrien Fabrikazioa (UAM) da. Egoera solidoko xafla laminazio-teknika honek ultrasoinu-oszilazioak aplikatzen ditu metalezko xafla meheetan, geruzaz geruza lotzeko, beroketa gutxieneko eta plastikozko fluxu-maila altuarekin. ing, fabrikazio prozesu hibrido gisa ezagutzen dena, zeinean in situ aldizkako konputagailuaren kontrol numeriko (CNC) fresaketa edo laser bidezko mekanizazioa loturiko material geruza baten forma garbia definitzen duena 24, 25. Horrek esan nahi du erabiltzailea ez dela mugatzen fluido-kanal txikietatik hondar lehengaia kentzearekin lotutako arazoengatik, hau da, askotan, hautsaren eta likidoen aukeraketa sistemak erabilgarri dauden hauts eta likidoen kasuan ere. AM-k termikoki antzekoak eta desberdineko material konbinazioak lotu ditzake prozesu-urrats bakarrean. Urtze-prozesutik haratago materialen konbinazioak aukeratzeak esan nahi du aplikazio espezifikoen eskakizun mekaniko eta kimikoak hobeto bete daitezkeela. Egoera solidoko loturaz gain, ultrasoinu-loturan aurkitzen den beste fenomeno bat plastikozko materialen fluxu handia da tenperatura nahiko baxuetan 29,30,33. metalezko geruzen arteko elementuak kalterik gabe.UAM txertatutako sentsoreek gailutik erabiltzaileari denbora errealean informazioa ematea erraztu dezakete analitika integratuaren bidez.
Egileen iraganeko lanek32 frogatu zuten UAM prozesuak 3D egitura mikrofluidiko metalikoak sortzeko duen gaitasuna sentsazio-gaitasun integratuekin. Hau monitorizaziorako soilik gailu bat da. Artikulu honek UAMek fabrikatutako erreaktore kimiko mikrofluidikoaren lehen adibidea aurkezten du;gailu aktibo bat monitorizatzeaz gain sintesia kimikoa ere induzitzen duena, egitura katalizatzaile-materialen bidez integratuta dauden materialen bidez. Gailuak 3D gailu kimikoen fabrikazioan UAM teknologiarekin lotutako hainbat abantaila konbinatzen ditu, hala nola: 3D diseinu osoak ordenagailuz lagundutako diseinutik (CAD) ereduetatik zuzenean produktu bihurtzeko gaitasuna;material anitzeko fabrikazioa eroankortasun termiko handia eta material katalitikoak konbinatzeko;eta erreaktiboen korronteen artean sentsore termikoak zuzenean txertatzea erreakzio-tenperatura zehatz-mehatz kontrolatzeko eta kontrolatzeko. Kimikarako aukera eta aukera berriak diziplina anitzeko ikerketaren bitartez.
Disolbatzaile eta erreaktibo guztiak Sigma-Aldrich, Alfa Aesar, TCI edo Fischer Scientific-en erosi ziren eta aldez aurretik garbitu gabe erabili ziren.1H eta 13C RMN espektroak 400 MHz eta 100 MHz-tan grabatutako, hurrenez hurren, JEOL ECS-400 400 MHz espektrometroa edo Bruker eta CD Avance II3 MHz espektrometro bat erabiliz lortu ziren (SO0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000) Erreakzio guztiak Uniqsis FlowSyn fluxu-kimika plataforma erabiliz egin dira.
Ikerketa honetan gailu guztiak fabrikatzeko UAM erabili zen. Teknologia 1999an asmatu zen, eta bere xehetasun teknikoak, funtzionamendu-parametroak eta bere asmakuntzatik izandako garapenak argitaratutako material hauen bidez azter daitezke34,35,36,37.Gailua (1. irudia) potentzia ultra handikoa erabiliz inplementatu zen, 9kW SonicLayer 4000 ® gailuak fabrikazio sistemaren bidez aukeratu ziren. Cu-110 eta Al 6061.Cu-110-k kobre-eduki handia du (gutxienez % 99,9 kobrea), kobreak katalizatutako erreakzioetarako hautagai ona da, eta, beraz, “mikroerreaktore baten barruan geruza aktibo gisa erabiltzen da.Al 6061 O material "ontziratu" gisa erabiltzen da, analisirako erabiltzen den txertatze-geruza ere;Aleazio-osagai osagarriak txertatzea eta errekozitua Cu-110 geruzarekin konbinatuta.Al 6061 O UAM prozesuekin oso bateragarria dela frogatu den materiala da38, 39, 40, 41 eta lan honetan erabilitako erreaktiboekin kimikoki egonkorra dela probatu eta aurkitu da.Al 6061 O-ren konbinazioa Cu-110arekin ere UAMrako material konbinazio bateragarritzat jotzen da eta, beraz, material egokia da ikerketa honetarako.38,42 Gailu hauek beheko 1. taulan daude zerrendatuta.
Erreaktorearen fabrikazio-etapak (1) Al 6061 substratua (2) Beheko kanalaren fabrikazioa kobrezko paperean ezarrita (3) Termopareak geruzen artean txertatzea (4) Goiko kanala (5) Sarrera eta irteera (6) Erreaktore monolitikoa.
Fluido-bidearen diseinu-filosofia bide korapilatsu bat erabiltzea da txiparen barruan fluidoak ibiltzen duen distantzia handitzeko, txiparen tamaina kudeagarrian mantenduz. Distantzia handitzea komeni da katalizatzaile/erreaktiboen elkarrekintza denbora handitzeko eta produktuaren etekin bikainak eskaintzeko. Txipak bide zuzenaren muturretan 90°-ko bihurguneak erabiltzen dituzte (gailuaren nahasketa-denbora nahasi eta nahasketa-denbora gehiago areagotzeko). lor daitekeen nahasketa, erreaktorearen diseinuak bi erreaktibo sarrera ditu Y-ko bilgunean konbinatuta, serpentina-nahaste-atalean sartu aurretik. Hirugarren sarrera, bere egoitzaren erdian korrontea gurutzatzen duena, etorkizuneko urrats anitzeko erreakzio-sintesien diseinuan sartzen da.
Kanal guztiek profil karratua dute (ez dute zirriborro-angelurik), kanalaren geometria sortzeko erabiltzen den CNC fresaren aldizkako fresaren emaitza. Kanalaren dimentsioak bolumen handiko irteera (mikroerreaktore baterako) aukeratzen dira, edukitako fluido gehienen gainazaleko elkarrekintzak (katalizatzaileak) errazteko bezain txikiak izanik. Tamaina egokia egileek metal-fluidikoekin izandako esperientzian oinarritzen da. m eta erreaktorearen bolumena guztira 1 ml-koa zen. Diseinuan konektore integratua (1/4″—28 UNF haria) sartzen da gailuak fluxu-kimikako ekipo komertzialekin konektatzeko modu errazean.Kanalaren tamaina paper-materialaren lodierak, bere propietate mekanikoak eta ultrasoinuekin erabiltzen diren lotura-parametroek mugatzen dute.Material jakin baterako zabalera zehatz batean, materiala sorturiko kanalean "atxiki" egingo da.Gaur egun ez dago kalkulu honetarako eredu zehatzik, beraz, material eta diseinu jakin baterako kanalaren zabalera maximoa esperimentalki zehazten da;kasu honetan, 750 μm-ko zabalerak ez du sagarik eragingo.
Kanalaren forma (karratua) ebakitzaile karratu baten bidez zehazten da. Kanalen forma eta tamaina CNC makinek ebaketa-erreminta desberdinak erabiliz alda ditzakete fluxu-abiadura eta ezaugarri desberdinak lortzeko. 125 μm-ko tresna erabiliz forma kurbatua duen kanala sortzeko adibide bat Monaghan-en lanean aurki daiteke.45ean. amaitu.Lan honetan, kanalaren simetria mantentzeko, eskema karratua erabili zen.
Fabrikazioan aurrez programatutako pausa batean, termopare-tenperatura-zundak (K mota) zuzenean txertatzen dira gailuaren barruan goiko eta beheko kanal taldeen artean (1. irudia – 3. etapa). Termopare hauek -200 eta 1350 °C arteko tenperatura-aldaketak kontrola ditzakete.
Metalaren deposizio-prozesua UAM adar batek egiten du 25,4 mm-ko zabalera eta 150 mikra-ko lodierako metalezko paper bat erabiliz. Lamina-geruza hauek ondoko zerrendatan lotzen dira eraikuntza-eremu osoa estaltzeko;gordailatutako materialaren tamaina azken produktua baino handiagoa da, kenketa prozesuak azken forma garbia sortzen baitu. CNC mekanizazioa ekipoaren kanpoko eta barneko ingerada mekanizatzeko erabiltzen da, ekipoen eta kanalen gainazaleko akabera lortzen da hautatutako tresnaren eta CNC prozesuko parametroen berdina (adibide honetan 1,6 μm Ra inguru). ed eta amaitutako piezak CNC akabera fresatzeko zehaztasun-mailak beteko ditu. Gailu honetarako erabiltzen den kanal-zabalera nahikoa txikia da paper-materiala fluido-kanalean "sag" ez dadin ziurtatzeko, beraz, kanalak sekzio karratu bat mantentzen du. Paperezko materialaren hutsune posibleak eta UAM prozesuko parametroak esperimentalki zehaztu zituen fabrikazio-kide batek (Fabrisonic LLC, AEB).
Ikerketek frogatu dute UAM lotura-interfazean 46, 47 difusio elemental gutxi gertatzen dela tratamendu termiko gehigarririk gabe, beraz, lan honetako gailuetarako, Cu-110 geruza Al 6061 geruzatik bereizten da eta bat-batean aldatzen da.
Instalatu aldez aurretik kalibratutako 250 psi (1724 kPa) atzeko presio erregulatzaile bat (BPR) erreaktorearen irteeran eta ponpatu ura erreaktorean zehar 0,1 eta 1 ml min-1-ko abiaduran. Erreaktorearen presioa kontrolatu zen FlowSyn integratutako sistemaren presio sentsorearekin, sistemak tenperatura-gradiente konstantea mantendu zezakeela egiaztatzeko. Erreaktorearen barruan eta FlowSyn txiparen berogailu-plakaren barruan txertatuta daudenak. Hau 100 eta 150 °C artean programatutako plakako tenperatura 25 °C-ko gehikuntzan aldatuz eta programatutako eta erregistratutako tenperaturen arteko edozein desberdintasun ikusiz lortzen da. Tc-08 datu-erregistratzaile bat erabiliz lortu da (PicoTech, PicoTech, PicoTech softwarearekin batera).
Fenilazetilenoaren eta iodoetanoaren zikloadizio erreakzio-baldintzak optimizatu ziren (Eskema 1- Zikloazetilenoaren eta iodoetanoaren Zikloadizioa Scheme 1- Fenilazetilenoaren eta iodoetanoaren zikloadizioa). : azido erlazioa 1:2an.
Sodio azida (0,25 M, 4:1 DMF:H2O), iodoetano (0,25 M, DMF) eta fenilazetileno (0,125 M, DMF) disoluzio bereiziak prestatu ziren. Disoluzio bakoitzaren 1,5 ml alikuota bat nahastu eta erreaktorean zehar ponpatu zen, nahi den emari-abiadura-eremuko produktuaren emari-erantzunaren proportzioan. hasierako materiala eta errendimendu handiko kromatografia likidoaren bidez (HPLC) zehaztu.Analisiaren koherentzia lortzeko, erreakzio-nahasketa erreaktoretik irten eta berehala lagintu ziren.Optimizaziorako hautatutako parametro-tarteak 2. taulan ageri dira.
Lagin guztiak Chromaster HPLC sistema baten bidez aztertu ziren (VWR, PA, AEB) ponpa kuaternario batez, zutabe-labeaz, UV-luzera aldakorreko detektagailuz eta laginketa automatikoz osatutakoa. Zutabea Equivalence 5 C18 (VWR, PA, USA), 4,6 × 100 mm-ko tamaina, 5 µm partikula-tamaina, 5 µm-ko partikula-tamaina, disolbatzaile isokratikoa: 50 °C-tan mantendu zen. 1,5 ml-ko tasa.min-1.Injekzio-bolumena 5 µL zen eta detektagailuaren uhin-luzera 254 nm-koa. DOE laginaren % gailur-eremua hondar-alkino eta triazol produktuen gailur-eremuetatik kalkulatu zen. Hasierako materialaren injekzioari dagozkion gailurrak identifikatzeko aukera ematen du.
Erreaktoreen analisiaren irteera MODDE DOE softwarearekin lotzeak (Umetrics, Malmö, Suedia) emaitzen joeren azterketa sakona egin zuen eta ziklo-gehikuntza honetarako erreakzio-baldintza optimoak zehaztea ahalbidetu zuen. Optimizatzaile integratua exekutatzen eta eredu-termino garrantzitsu guztiak hautatzean, produktuaren gailur-eremua maximizatzeko diseinatutako erreakzio-baldintza multzo bat lortzen da, materialaren abiarazte-eremua murrizten duen bitartean.
Erreakzio-ganbera katalitikoko gainazaleko kobrearen oxidazioa erreakzio-ganberatik igarotzen den hidrogeno peroxidoaren (% 36) disoluzio bat erabiliz lortu zen (emaria = 0,4 ml min-1, egoitza-denbora = 2,5 min) triazol konposatu liburutegi bakoitzaren sintesia egin aurretik.
Baldintza-multzo optimoa identifikatu ondoren, azetileno eta haloalkano deribatu sorta bati aplikatu zitzaizkion liburutegi txiki baten sintesia osatzeko, eta, horrela, baldintza horiek erreaktibo potentzial sorta zabalago bati aplikatzeko gaitasuna ezarri zen (1. irudia).2).
Prestatu sodio azida (0,25 M, 4:1 DMF:H2O), haloalkano (0,25 M, DMF) eta alkino (0,125 M, DMF) disoluzio bereiziak. Disoluzio bakoitzaren 3 ml alikuotak nahastu eta erreaktorean zehar ponpatu ziren 75 µL.min-1 eta 150 ºC-tan etilo-bolumenarekin bildu eta 150 ºC-tan bildu. tate.Laginaren disoluzioa 3 × 10 ml urarekin garbitu zen. Geruza urtsuak konbinatu eta 10 ml etil azetatoarekin atera ziren;Ondoren, geruza organikoak konbinatu ziren, 3 x 10 ml gatzunarekin garbitu, MgSO4 gainean lehortu eta iragazi, ondoren disolbatzailea hutsean kendu. Laginak silize gelan zutabe-kromatografia bidez araztu ziren etil azetatoa erabiliz HPLC, 1H RMN, 13C RMN eta bereizmen handiko masa-espektrometria (HR-MS espektrometria) konbinazio baten bidez analisia egin aurretik.
Espektro guztiak ionizazio-iturri gisa ESI zuen Thermofischer zehaztasun Orbitrap ebazpen-masa espektrometroa erabiliz eskuratu ziren. Lagin guztiak azetonitriloa disolbatzaile gisa prestatu ziren.
TLC analisia aluminiozko silizezko plaketan egin zen. Plakak UV argiaren (254 nm) edo bainillina tindaketa eta beroketaren bidez ikusi ziren.
Lagin guztiak VWR Chromaster (VWR International Ltd., Leighton Buzzard, Erresuma Batua) sistema bat erabiliz analizatu dira laginketa automatikoarekin, zutabe-labe-ponpa bitar batekin eta uhin-luzera bakarreko detektagailuarekin. Erabilitako zutabea ACE Equivalence 5 C18 (150 × 4,6 mm, Advanced Chromatography Technologies Ltd., Aberdeen, Scotland) izan zen.
Injekzioak (5 µL) zuzenean diluitutako erreakzio-nahasketa gordinetik egin ziren (1:10 diluzioa) eta ur:metanolarekin (50:50 edo 70:30) aztertu ziren, 70:30 disolbatzaile-sistema erabiliz lagin batzuk izan ezik (izar-zenbaki gisa adierazita) 1,5 ml/min-ko emari-abiaduran.
Laginaren gailur-eremua hondar alkinoaren gailur-eremutik kalkulatu zen, triazolaren produktua soilik, eta hasierako materialaren injekzioari esker, dagozkion gailurrak identifikatu ziren.
Lagin guztiak Thermo iCAP 6000 ICP-OES erabiliz aztertu ziren.Kalibrazio estandar guztiak 1000 ppm Cu disoluzio estandarra erabiliz prestatu ziren %2 azido nitrikoan (SPEX Certi Prep).Etandar guztiak %5 DMF eta %2 HNO3 disoluzioan prestatu ziren, eta lagin guztiak 20 aldiz diluitu ziren DMF-HNO3 disoluzioan.
UAM-k ultrasoinu metalezko soldadura erabiltzen du azken muntaia eraikitzeko erabiltzen den metalezko paperezko materialaren lotura-teknika gisa. Ultrasoinuzko metalezko soldadura metalezko tresna dardara bat erabiltzen du (adarra edo ultrasoinu-adar bat deritzona) paper-geruzari/aurretik finkatuta dagoen geruzari presioa aplikatzeko materiala bibratzen ari den bitartean. zio aplikatzen badira, materialaren gainazaleko oxidoak pitza daitezke.Presio jarraituak eta bibrazioak materialaren asperitateak kolapsatu ditzake 36 .Lokalean eragindako bero eta presioarekin kontaktu intimoak, ondoren, egoera solidoko loturak eragiten ditu materialaren interfazeetan;gainazaleko energiaren aldaketen bidez atxikimendua ere lagun dezake48.Lotura-mekanismoaren izaerak gainditzen ditu beste fabrikazio gehigarrien tekniketan aipatzen diren urtze-tenperatura aldakorrari eta tenperatura altuko ondorioei lotutako arazo asko. Honek, material ezberdinetako geruza anitzak egitura kontsolidatu bakarrean zuzenean lotzea ahalbidetzen du.
UAMren bigarren faktore onuragarria da material metalikoetan ikusten den fluxu plastiko handia, baita tenperatura baxuetan ere, hau da, material metalikoen urtze-puntutik oso azpitik. Ultrasoinuen oszilazio eta presioaren konbinazioak ale-mugaren migrazio eta birkristalizazio maila handiak eragiten ditu material solteekin ohikoa den tenperatura igoera handirik gabe. , geruzaz geruza.Zuntz optikoak 49, errefortzuak 46, elektronika 50 eta termopareak (lan hau) bezalako elementuak arrakastaz txertatu dira UAM egituretan, multzo konposatu aktibo eta pasiboak sortzeko.
Lan honetan, UAM-ren material-lotura zein interkalazio-aukera desberdinak erabili dira tenperatura katalitikoa kontrolatzeko azken mikroerreaktorea sortzeko.
Paladio (Pd) eta normalean erabiltzen diren beste metal katalizatzaile batzuekin alderatuta, Cu katalisak hainbat abantaila ditu: (i) Ekonomikoki, Cu katalisean erabiltzen diren beste metal asko baino garestiagoa da eta, beraz, aukera erakargarria da prozesatzeko industria kimikorako (ii) Cu katalizatutako akoplamendu gurutzatuen erreakzio sorta handitzen ari da eta Pd-53, metodologiekin osagarriak direla dirudi. katalizatutako erreakzioek ondo funtzionatzen dute beste ligandorik ezean. Ligando hauek sarritan egituraz sinpleak eta merkeak dira nahi izanez gero, Pd kimikan erabiltzen direnak, berriz, konplexuak, garestiak eta airearekiko sentikorrak dira (iv) Cu, batez ere sintesian alkinoak lotzeko duen gaitasunagatik ezaguna. Ullmann motako erreakzioetan hainbat nukleofiloren arilizazioa sustatzeko gai da.
Erreakzio horien guztien heterogeneizazioaren adibideak Cu(0) presentzian frogatu dira, neurri handi batean, farmazia-industriari eta metal-katalizatzaileen berreskurapen eta berrerabilpenaren gero eta arreta handiagoari esker55,56.
1960ko hamarkadan Huisgen-ek aitzindari izan zuen57, azetilenoaren eta azidaren arteko 1,2,3-triazolaren arteko 1,3-dipolar zikloadizio erreakzioa froga-erreakzio sinergikotzat hartzen da. Ondorioz, 1,2,3 triazol zatiak bereziki interesgarriak dira droga-aplikazio farmakofoikoetan eta farmakofoki-aplikazioetan erabiltzen dituzten farmako-aplikazio gisa5 erabiltzen direlako.
Erreakzio hau berriz ere zentratu zen Sharpless-ek eta beste batzuek "klikaren kimika" kontzeptua aurkeztu zutenean59. "klikaren kimika" terminoa erreakzio-multzo sendo, fidagarri eta selektiboa deskribatzeko erabiltzen da, konposatu berrien eta liburutegi konbinatiboen sintesi azkarreko lotura heteroatomoen bidez (CXC)60. produktuak bereiztea erraza da61.
Huisgen 1,3-dipolo-zikloadizio klasikoa ez dago "klik-kimikaren" kategorian. Hala ere, Medal eta Sharplessek frogatu zuten azida-alkino-akoplaketa gertaera honek 107-108 jasaten dituela Cu(I)-ren presentziaz katalizatutako 1,3-dipolar-mekanismoarekin alderatuta, ez du azelerazio-dipolartasun-mekanismo esanguratsurik hobetu behar. babes-taldeak edo erreakzio-baldintza gogorrak eta 1,4-disubstituted 1,2,3-triazoletarako (1,2,3-triazolaren aurkako) bihurketa eta selektibitatea ia erabateko etekinak ematen ditu denbora eskalan (3. irudia).
Huisgen zikloadizio konbentzionalen eta kobrez katalizatutako emaitza isometrikoak. Cu(I) katalizatutako Huisgen zikloadizioek 1,4-desordezkaturiko 1,2,3-triazolak baino ez dituzte ematen, termikoki induzitutako Huisgen zikloadizioek normalean 1,4- eta 1,5-1,5-1,5-1-trizolo estereomeroen nahasketak ematen dituzte.
Protokolo gehienek Cu(II) iturri egonkorrak murriztea dakar, hala nola, CuSO4 edo Cu(II)/Cu(0) espezieen murrizketa sodio-gatzekin batera. Metalek katalizatutako beste erreakzio batzuekin alderatuta, Cu(I) erabiltzeak abantaila handiak ditu merkea eta maneiatzeko erraza izateak.
Etiketatze zinetiko eta isotopikoaren azterketak Worrell et al.65-ek erakutsi zuen, alkino terminalen kasuan, kobrearen bi baliokidek parte hartzen dutela molekula bakoitzaren erreaktibitatea azidarekiko aktibazioan. Proposatutako mekanismoa azidaren σ-loturako kobre azetiluroaren koordinazioan eratzen den sei kideko kobre metalezko eraztun baten bidez garatzen da, π-loturatutako kobrearekin π-loturatutako kobrearekin, eraztun-emaile egonkorren eraztun gisa, riazol-ligando eraztunak jarraituz. deskonposizioa triazol produktuak emateko eta ziklo katalitikoa ixteko.
Fluxu-kimikaren gailuen onurak ondo dokumentatuta dauden arren, sistema horietan tresna analitikoak integratzeko nahia egon da, in-situ, prozesuak monitorizatzeko66,67.UAM metodo egokia dela frogatu da katalitikoki aktibo eta termikoki eroaleko material katalitikoz aktibo eta termikoki eroalez egindako erreaktoreak (irudia zuzenean txertatutako 4 elementuekin) diseinatu eta ekoizteko metodo egokia.
Ultrasoinuzko fabrikazio gehigarriz (UAM) fabrikatutako aluminio-kobrezko fluxu-erreaktorea barne-kanal-egitura konplexuarekin, termopare txertatuak eta erreakzio-ganbera katalitikoarekin. Barne fluidoen bideak ikusteko, estereolitografia erabiliz egindako prototipo gardena ere erakusten da.
Erreaktoreak etorkizuneko erreakzio organikoetarako fabrikatzen direla ziurtatzeko, disolbatzaileak irakite-puntutik gora segurtasunez berotu behar dira;presioa eta tenperatura probatzen dira.Presio-probak erakutsi zuen sistemak presio egonkorra eta konstantea mantentzen duela sistemaren presioa handitu bada ere (1,7 MPa).Proba hidrostatikoa giro-tenperaturan egin zen fluido gisa H2O erabiliz.
Txertatuta (1. irudia) termoparea tenperatura datu-erregistragailura konektatzean, termoparea FlowSyn sisteman programatutako tenperatura baino 6 °C (± 1 °C) freskoagoa zela erakutsi zuen. Normalean, tenperatura 10 °C igotzeak erreakzio-abiadura bikoiztu egiten du, beraz, gradu gutxiko tenperatura-diferentziak gorputz-erreakzio-abiadura handian erreakzio-abiaduraren galeraren ondorioz nabarmen alda daiteke. Fabrikazio-prozesuan erabilitako materialen difusibotasun termikoa. Deriba termiko hau koherentea da eta, beraz, ekipoen konfigurazioan kontuan hartu daiteke erreakzioan zehar tenperatura zehatzak lortzen eta neurtzen direla ziurtatzeko. Hori dela eta, lineako monitorizazio tresna honek erreakzio-tenperaturaren kontrol zorrotza errazten du eta prozesuaren optimizazio zehatzagoa eta baldintza optimoen garapena errazten du. sistemak.
Lan honetan aurkezten den erreaktorea erreaktore kimikoen fabrikazioan UAM teknologiaren aplikazioaren lehen adibidea da eta gaur egun gailu horien AM/3D inprimaketarekin lotutako hainbat muga nagusiei aurre egiten die, hala nola: (i) kobrearen edo aluminio aleazioen prozesamenduarekin lotutako arazoak gainditzea (ii) barruko kanalen bereizmena hobetzea hauts-oheko fusioaren (PBF) teknikekin alderatuta, hala nola, gainazaleko fusioaren (PBF) 2596, laser-fluxuaren (PBF) 2596. 6 (iii) Prozesatzeko tenperatura murriztua, sentsoreen lotura zuzena errazten duena, hauts-ohearen teknologian posible ez dena, (v) polimeroetan oinarritutako osagaien osagaien propietate mekaniko eskasak eta disolbatzaile organiko arrunt ezberdinekiko sentikortasuna gainditzen ditu17,19.
Erreaktorearen funtzionaltasuna kobrez katalizatutako alkinazida zikloadizio erreakzio batzuen bidez frogatu zen fluxu etengabeko baldintzetan (2. irudia). 4. Irudian zehazten den ultrasoinu bidez inprimatutako kobre erreaktorea fluxu-sistema komertzial batekin integratu zen eta 1,4-disubstituted 1,2-trialolak erreakzio taldeen eta 1,4-disubstituted 1,2 azido azido ezberdinen sintetizatzeko erabili zen. s halogenuroak sodio kloruroaren presentzian (3. Irudia).Etengabeko fluxuaren ikuspegia erabiltzeak lote-prozesuetan sor daitezkeen segurtasun-kezkak arintzen ditu, erreakzio honek azida-bitarteko oso erreaktiboak eta arriskutsuak sortzen baititu [317], [318].Hasieran, erreakzioa fenilazeo-adizio-azidoaren eta fenilazeo-adizio-adizio- eta fenilaketiletanoaren zikloa gehitzeko optimizatu zen. lena eta iodoetanoa) (ikus 5. irudia).
(Goian ezkerrean) Fenilazetilenoaren eta iodoetanoaren arteko Huisgen cycloaddition 57 eskema optimizatuan (behean) lortutako fluxu-sisteman 3DP erreaktorea txertatzeko erabilitako konfigurazioaren eskema (goian eskuinaldean) optimizatzeko eta optimizatutako parametroen erreakzio-bihurketa-tasa erakutsiz.
Erreaktoreen zati katalitikoko erreaktiboen egonaldi-denbora kontrolatuz eta erreakzio-tenperatura estuki kontrolatuz termopare zuzenean integratutako zunda batekin, erreakzio-baldintzak azkar eta zehaztasunez optimizatu daitezke denbora eta material-kontsumo minimoarekin. Azkar zehaztu zen konbertsio handienak 15 minutuko egonaldi-denbora eta 150 °C-ko erreakzio-tenperatura bat erabilita, software koefizientea erabiliz, 150 °C-ko erreakzio-denbora bat erabilita. Egoitza-denbora eta erreakzio-tenperatura ereduzko termino garrantzitsutzat hartzen dira. Hautatutako termino hauek erabiliz integratutako optimizatzailea martxan jartzeak produktuaren gailur-eremuak maximizatzeko diseinatutako erreakzio-baldintza sorta bat sortzen du, hasierako materialaren gailur-eremuak murrizten dituen bitartean.
Erreakzio hauetan kobre (I) oxidoak (Cu2O) espezie katalitiko eraginkor gisa joka dezakeela erakusten duen literaturan oinarrituta, erreakzio horietan kobre-balente zeroko gainazaletan, erreaktorearen gainazala aurrez oxidatzeko gaitasuna ikertu zen, erreakzioa fluxuan egin aurretik70,71. Hasierako materialaren konbertsioaren gehikuntza nabarmena izan zen, %99koa zela kalkulatuta. Hala ere, HPLC bidez egindako monitorizazioak erakutsi zuen bihurketa horrek erreakzio-denbora gehiegi luzatu zuen 90 minutura arte gutxi gorabehera, eta, ondoren, jarduera berdindu eta "egoera egonkorrera" iristen zen. Behaketa honek iradokitzen du jarduera katalitikoaren iturria kobre-zero oxidoaren gela-tenperaturatik kobrezko oxidoaren substratutik erraz lortzen dela kobre-zero oxidoaren tenperaturan baino. autobabes geruzak ez diren CuO eta Cu2O eratu. Horrek ezabatzen du ko-konposiziorako kobre-(II) iturri laguntzaile bat gehitzeko beharra71.