Nature.com पर आने के लिए धन्यवाद। आप जिस ब्राउज़र संस्करण का उपयोग कर रहे हैं उसमें सीएसएस के लिए सीमित समर्थन है। सर्वोत्तम अनुभव के लिए, हम अनुशंसा करते हैं कि आप एक अद्यतन ब्राउज़र का उपयोग करें (या इंटरनेट एक्सप्लोरर में संगतता मोड बंद कर दें)। इस बीच, निरंतर समर्थन सुनिश्चित करने के लिए, हम साइट को शैलियों और जावास्क्रिप्ट के बिना प्रदर्शित करेंगे।
एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग शोधकर्ताओं और उद्योगपतियों द्वारा अपनी विशिष्ट आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए रासायनिक उपकरणों के डिजाइन और निर्माण के तरीके को बदल रहा है। इस काम में, हम सीधे एकीकृत उत्प्रेरक भागों और सेंसिंग तत्वों के साथ सॉलिड-स्टेट मेटल शीट लेमिनेशन तकनीक अल्ट्रासोनिक एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग (यूएएम) द्वारा गठित फ्लो रिएक्टर के पहले उदाहरण की रिपोर्ट करते हैं। यूएएम तकनीक न केवल रासायनिक रिएक्टरों के एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग से जुड़ी कई सीमाओं को पार करती है, बल्कि यह ऐसे उपकरणों की क्षमताओं को भी महत्वपूर्ण रूप से बढ़ाती है। जैविक रूप से महत्वपूर्ण 1,4-विस्थापित श्रृंखला की एक श्रृंखला यूएएम रसायन विज्ञान सेट-अप का उपयोग करके Cu-मध्यस्थता वाले Huisgen 1,3-द्विध्रुवीय साइक्लोडडिशन प्रतिक्रिया द्वारा 1,2,3-ट्राईज़ोल यौगिकों को सफलतापूर्वक संश्लेषित और अनुकूलित किया गया था। यूएएम और निरंतर प्रवाह प्रसंस्करण के अद्वितीय गुणों का लाभ उठाकर, डिवाइस प्रतिक्रिया निगरानी और अनुकूलन के लिए वास्तविक समय प्रतिक्रिया प्रदान करते हुए चल रही प्रतिक्रियाओं को उत्प्रेरित करने में सक्षम है।
अपने थोक समकक्ष पर इसके महत्वपूर्ण लाभों के कारण, रासायनिक संश्लेषण की चयनात्मकता और दक्षता को बढ़ाने की क्षमता के कारण प्रवाह रसायन विज्ञान शैक्षणिक और औद्योगिक दोनों सेटिंग्स में एक महत्वपूर्ण और बढ़ता हुआ क्षेत्र है। यह सरल कार्बनिक अणु गठन1 से फार्मास्युटिकल यौगिकों2,3 और प्राकृतिक उत्पादों4,5,6 तक फैला हुआ है।बारीक रसायन और फार्मास्युटिकल उद्योगों में 50% से अधिक प्रतिक्रियाएं निरंतर प्रवाह प्रसंस्करण7 के उपयोग से लाभान्वित हो सकती हैं।
हाल के वर्षों में, पारंपरिक ग्लासवेयर या फ्लो केमिस्ट्री उपकरणों को अनुकूलन योग्य एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग (एएम) केमिस्ट्री "प्रतिक्रिया वाहिकाओं" के साथ बदलने की चाहत रखने वाले समूहों की प्रवृत्ति बढ़ रही है। इन तकनीकों की पुनरावृत्त डिजाइन, तेजी से उत्पादन और 3-आयामी (3 डी) क्षमताएं उन लोगों के लिए फायदेमंद हैं जो अपने उपकरणों को प्रतिक्रियाओं, उपकरणों या स्थितियों के एक विशिष्ट सेट में अनुकूलित करना चाहते हैं। आज तक, यह काम लगभग विशेष रूप से पॉलिमर-आधारित 3 डी प्रिंटिंग तकनीकों जैसे स्टीरियोलिथोग्राफी (एसएल) 9 के उपयोग पर केंद्रित है। 10,11, फ्यूज्ड डिपोजिशन मॉडलिंग (एफडीएम)8,12,13,14 और इंकजेट प्रिंटिंग 7, 15, 16। रासायनिक प्रतिक्रियाओं/विश्लेषणों की एक विस्तृत श्रृंखला करने के लिए ऐसे उपकरणों की मजबूती और क्षमता की कमी17, 18, 19, 20 इस क्षेत्र में एएम के व्यापक कार्यान्वयन के लिए एक प्रमुख सीमित कारक है।17, 18, 19, 20।
प्रवाह रसायन शास्त्र के बढ़ते उपयोग और एएम से जुड़े अनुकूल गुणों के कारण, अधिक उन्नत तकनीकों का पता लगाने की आवश्यकता है जो उपयोगकर्ताओं को बढ़ी हुई रासायनिक और विश्लेषणात्मक क्षमताओं के साथ प्रवाह प्रतिक्रिया वाहिकाओं को बनाने में सक्षम बनाती हैं। इन तकनीकों को उपयोगकर्ताओं को प्रतिक्रिया स्थितियों की एक विस्तृत श्रृंखला को संभालने में सक्षम अत्यधिक मजबूत या कार्यात्मक सामग्रियों की एक श्रृंखला से चुनने में सक्षम बनाना चाहिए, जबकि प्रतिक्रिया की निगरानी और नियंत्रण की अनुमति देने के लिए डिवाइस से विश्लेषणात्मक आउटपुट के विभिन्न रूपों की सुविधा भी मिलनी चाहिए।
एक एडिटिव विनिर्माण प्रक्रिया जिसमें कस्टम रासायनिक रिएक्टरों को विकसित करने की क्षमता है, अल्ट्रासोनिक एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग (यूएएम) है। यह सॉलिड-स्टेट शीट लेमिनेशन तकनीक पतली धातु की पन्नी पर अल्ट्रासोनिक दोलन लागू करती है ताकि उन्हें न्यूनतम बल्क हीटिंग और प्लास्टिक प्रवाह की उच्च डिग्री 21, 22, 23 के साथ परत दर परत एक साथ जोड़ा जा सके। अधिकांश अन्य एएम प्रौद्योगिकियों के विपरीत, यूएएम को सीधे सबट्रैक्टिव मैन्युफैक्चरिंग के साथ एकीकृत किया जा सकता है, जिसे हाइब्रिड विनिर्माण प्रक्रिया के रूप में जाना जाता है, जिसमें इन-सीटू आवधिक कंप्यूटर संख्यात्मक नियंत्रण (सीएनसी) मिलिंग या लेजर मशीनिंग बंधी हुई सामग्री 24, 25 की एक परत के शुद्ध आकार को परिभाषित करती है। इसका मतलब है कि उपयोगकर्ता छोटे तरल चैनलों से अवशिष्ट कच्चे निर्माण सामग्री को हटाने से जुड़ी समस्याओं तक सीमित नहीं है, जो अक्सर पाउडर और तरल एएम सिस्टम 26,27,28 के मामले में होता है। यह डिजाइन स्वतंत्रता उपलब्ध सामग्री विकल्पों तक भी फैली हुई है - यूएएम एक ही प्रक्रिया चरण में थर्मल रूप से समान और असमान सामग्री संयोजनों को जोड़ सकता है। पिघल प्रक्रिया से परे सामग्री संयोजनों की पसंद का मतलब है कि विशिष्ट अनुप्रयोगों की यांत्रिक और रासायनिक मांगों को बेहतर ढंग से पूरा किया जा सकता है। ठोस अवस्था बॉन्डिंग के अलावा, अल्ट्रासोनिक बॉन्डिंग के दौरान सामने आने वाली एक और घटना अपेक्षाकृत कम तापमान 29,30,31,32,33 पर प्लास्टिक सामग्री का उच्च प्रवाह है। यूएएम की यह अनूठी विशेषता धातु की परतों के बीच यांत्रिक/थर्मल तत्वों को बिना किसी नुकसान के एम्बेड करने की सुविधा प्रदान कर सकती है। यूएएम एम्बेडेड सेंसर एकीकृत एनालिटिक्स के माध्यम से डिवाइस से उपयोगकर्ता तक वास्तविक समय की जानकारी देने की सुविधा प्रदान कर सकते हैं।
लेखकों के पिछले कार्य32 ने एकीकृत संवेदन क्षमताओं के साथ धात्विक 3डी माइक्रोफ्लुइडिक संरचनाएं बनाने के लिए यूएएम प्रक्रिया की क्षमता का प्रदर्शन किया। यह केवल निगरानी उपकरण है। यह पेपर यूएएम द्वारा निर्मित माइक्रोफ्लुइडिक रासायनिक रिएक्टर का पहला उदाहरण प्रस्तुत करता है;एक सक्रिय उपकरण जो न केवल निगरानी करता है बल्कि संरचनात्मक रूप से एकीकृत उत्प्रेरक सामग्रियों के माध्यम से रासायनिक संश्लेषण को भी प्रेरित करता है। यह उपकरण 3डी रासायनिक उपकरण निर्माण में यूएएम तकनीक से जुड़े कई फायदों को जोड़ता है, जैसे: कंप्यूटर-एडेड डिजाइन (सीएडी) मॉडल से सीधे पूर्ण 3डी डिजाइन को उत्पादों में परिवर्तित करने की क्षमता;उच्च तापीय चालकता और उत्प्रेरक सामग्रियों को संयोजित करने के लिए बहु-सामग्री निर्माण;और सटीक प्रतिक्रिया तापमान की निगरानी और नियंत्रण के लिए अभिकर्मक धाराओं के बीच सीधे थर्मल सेंसर को एम्बेड करना। रिएक्टर की कार्यक्षमता को प्रदर्शित करता है, फार्मास्यूटिक रूप से महत्वपूर्ण 1,4-डिस्बस्टिट्यूटेड 1,2,3-ट्रायज़ोल यौगिकों की एक लाइब्रेरी को कॉपर-कैटालिज्ड ह्यूजेन के लिए हाउज़िंग के लिए हाइज-मोडिज़ेन के लिए संश्लेषित किया गया था। बहु -विषयक अनुसंधान के माध्यम से istry।
सभी सॉल्वैंट्स और अभिकर्मकों को सिग्मा-एल्ड्रिच, अल्फा एज़र, टीसीआई या फिशर साइंटिफिक से खरीदा गया था और पूर्व शुद्धि के बिना उपयोग किया गया था। क्रमशः 400 मेगाहर्ट्ज और 100 मेगाहर्ट्ज पर रिकॉर्ड किए गए 1H और 13C एनएमआर स्पेक्ट्रा, एक जेईओएल ईसीएस -400 400 मेगाहर्ट्ज स्पेक्ट्रोमीटर या ब्रूकर एवांस II 400 मेगाहर्ट्ज स्पेक्ट्रोमीटर और सीडीसीएल 3 या (सीडी 3) 2SO को विलायक के रूप में उपयोग करके प्राप्त किए गए थे। प्रतिक्रियाएँ Uniqsis FlowSyn प्रवाह रसायन विज्ञान प्लेटफ़ॉर्म का उपयोग करके की गईं।
इस अध्ययन में सभी उपकरणों को बनाने के लिए यूएएम का उपयोग किया गया था। प्रौद्योगिकी का आविष्कार 1999 में किया गया था, और इसके आविष्कार के बाद से इसके तकनीकी विवरण, ऑपरेटिंग पैरामीटर और विकास का अध्ययन निम्नलिखित प्रकाशित सामग्रियों 34,35,36,37 के माध्यम से किया जा सकता है। डिवाइस (चित्रा 1) को अल्ट्रा-हाई पावर, 9 किलोवाट सोनिकलेयर 4000® यूएएम सिस्टम (फैब्रिसोनिक, ओएच, यूएसए) का उपयोग करके कार्यान्वित किया गया था। फ्लो डिवाइस के निर्माण के लिए चुनी गई सामग्री Cu-110 और थी Al 6061.Cu-110 में उच्च तांबे की सामग्री (न्यूनतम 99.9% तांबा) है, जो इसे तांबा-उत्प्रेरित प्रतिक्रियाओं के लिए एक अच्छा उम्मीदवार बनाती है, और इसलिए इसे "माइक्रोरिएक्टर के भीतर सक्रिय परत" के रूप में उपयोग किया जाता है।अल 6061 ओ का उपयोग "बल्क" सामग्री के रूप में किया जाता है, विश्लेषण के लिए एंबेडिंग परत का भी उपयोग किया जाता है;मिश्र धातु सहायक घटक एम्बेडिंग और एनील्ड स्थिति Cu-110 परत के साथ संयुक्त।अल 6061 ओ एक ऐसी सामग्री है जिसे यूएएम प्रक्रियाओं38, 39, 40, 41 के साथ अत्यधिक संगत दिखाया गया है और परीक्षण किया गया है और इस काम में उपयोग किए गए अभिकर्मकों के साथ रासायनिक रूप से स्थिर पाया गया है।Cu-110 के साथ Al 6061 O का संयोजन भी UAM के लिए एक संगत सामग्री संयोजन माना जाता है और इसलिए यह इस अध्ययन के लिए उपयुक्त सामग्री है।38,42 ये डिवाइस नीचे तालिका 1 में सूचीबद्ध हैं।
रिएक्टर निर्माण चरण (1) एएल 6061 सब्सट्रेट (2) तांबे की पन्नी पर सेट निचले चैनल का निर्माण (3) परतों के बीच थर्मोकपल का एम्बेडिंग (4) शीर्ष चैनल (5) इनलेट और आउटलेट (6) मोनोलिथिक रिएक्टर।
द्रव पथ का डिज़ाइन दर्शन चिप के भीतर तरल पदार्थ की यात्रा की दूरी को बढ़ाने के लिए एक जटिल पथ का उपयोग करना है, जबकि चिप को एक प्रबंधनीय आकार में रखना है। दूरी में यह वृद्धि उत्प्रेरक/अभिकर्मक संपर्क समय को बढ़ाने और उत्कृष्ट उत्पाद उपज प्रदान करने के लिए वांछनीय है। डिवाइस44 के भीतर अशांत मिश्रण को प्रेरित करने और सतह (उत्प्रेरक) के साथ तरल पदार्थ के संपर्क समय को बढ़ाने के लिए चिप्स सीधे पथ के सिरों पर 90 डिग्री मोड़ का उपयोग करते हैं। मिश्रण को और बढ़ाने के लिए जो प्राप्त किया जा सकता है, रिएक्टर डिजाइन में दो विशेषताएं हैं सर्पेन्टाइन मिश्रण अनुभाग में प्रवेश करने से पहले अभिकर्मक इनलेट्स को वाई-जंक्शन पर संयोजित किया जाता है। तीसरा इनलेट, जो धारा को उसके निवास के माध्यम से आधे रास्ते में काटता है, भविष्य के मल्टीस्टेप प्रतिक्रिया संश्लेषण के डिजाइन में शामिल है।
सभी चैनलों में एक वर्ग प्रोफ़ाइल (कोई ड्राफ्ट कोण नहीं) है, जो चैनल ज्यामिति बनाने के लिए उपयोग की जाने वाली आवधिक सीएनसी मिलिंग का परिणाम है। चैनल आयामों को उच्च (माइक्रोरिएक्टर के लिए) वॉल्यूम आउटपुट सुनिश्चित करने के लिए चुना जाता है, जबकि अधिकांश निहित तरल पदार्थों के लिए सतह इंटरैक्शन (उत्प्रेरक) की सुविधा के लिए पर्याप्त छोटा होता है। उचित आकार प्रतिक्रिया के लिए धातु-द्रव उपकरणों के साथ लेखकों के पिछले अनुभव पर आधारित है। अंतिम चैनल के आंतरिक आयाम 750 µm x 750 µm थे और कुल रिएक्टर की मात्रा 1 मिली थी। एक एकीकृत कनेक्टर (1/4″-28 यूएनएफ थ्रेड) को वाणिज्यिक प्रवाह रसायन विज्ञान उपकरण के साथ डिवाइस के सरल इंटरफेस की अनुमति देने के लिए डिजाइन में शामिल किया गया है।चैनल का आकार फ़ॉइल सामग्री की मोटाई, उसके यांत्रिक गुणों और अल्ट्रासोनिक्स के साथ उपयोग किए जाने वाले बॉन्डिंग मापदंडों द्वारा सीमित है।किसी दी गई सामग्री के लिए एक विशिष्ट चौड़ाई पर, सामग्री निर्मित चैनल में "ढिल" जाएगी।इस गणना के लिए वर्तमान में कोई विशिष्ट मॉडल नहीं है, इसलिए किसी दी गई सामग्री और डिज़ाइन के लिए अधिकतम चैनल चौड़ाई प्रयोगात्मक रूप से निर्धारित की जाती है;इस मामले में, 750 μm की चौड़ाई शिथिलता का कारण नहीं बनेगी।
चैनल का आकार (वर्ग) एक वर्गाकार कटर का उपयोग करके निर्धारित किया जाता है। विभिन्न प्रवाह दर और विशेषताओं को प्राप्त करने के लिए विभिन्न कटिंग टूल का उपयोग करके चैनलों के आकार और आकार को सीएनसी मशीनों द्वारा बदला जा सकता है। 125 माइक्रोन टूल का उपयोग करके घुमावदार आकार चैनल बनाने का एक उदाहरण मोनाघन 45 के काम में पाया जा सकता है। जब फ़ॉइल परत को समतल फैशन में जमा किया जाता है, तो चैनलों पर फ़ॉइल सामग्री के ओवरले में एक सपाट (वर्ग) फिनिश होगी। इस काम में, समरूपता बनाए रखने के लिए चैनल की, एक चौकोर रूपरेखा का उपयोग किया गया था।
निर्माण में पूर्व-प्रोग्राम किए गए विराम के दौरान, थर्मोकपल तापमान जांच (टाइप K) सीधे ऊपरी और निचले चैनल समूहों (चित्र 1 - चरण 3) के बीच डिवाइस के भीतर एम्बेडेड होते हैं। ये थर्मोकपल -200 से 1350 डिग्री सेल्सियस तक तापमान परिवर्तन की निगरानी कर सकते हैं।
धातु जमाव प्रक्रिया 25.4 मिमी चौड़ी, 150 माइक्रोन मोटी धातु पन्नी का उपयोग करके यूएएम हॉर्न द्वारा की जाती है। इन पन्नी परतों को पूरे निर्माण क्षेत्र को कवर करने के लिए आसन्न स्ट्रिप्स की एक श्रृंखला में बांधा जाता है;जमा की गई सामग्री का आकार अंतिम उत्पाद से बड़ा होता है क्योंकि घटाव प्रक्रिया अंतिम शुद्ध आकार का निर्माण करती है। सीएनसी मशीनिंग का उपयोग उपकरण के बाहरी और आंतरिक आकृति को मशीन करने के लिए किया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप चयनित उपकरण और सीएनसी प्रक्रिया मापदंडों (इस उदाहरण में लगभग 1.6 μm रा) के बराबर उपकरण और चैनलों की सतह खत्म हो जाती है। आयामी सटीकता बनाए रखने को सुनिश्चित करने के लिए पूरे उपकरण निर्माण प्रक्रिया में निरंतर, निरंतर अल्ट्रासोनिक सामग्री जमाव और मशीनिंग चक्र का उपयोग किया जाता है और तैयार भाग सीएनसी फिनिश मिल को पूरा करेगा। सटीकता का स्तर। इस उपकरण के लिए उपयोग की जाने वाली चैनल की चौड़ाई यह सुनिश्चित करने के लिए काफी छोटी है कि फ़ॉइल सामग्री द्रव चैनल में "शिथिल" न हो, इसलिए चैनल एक वर्ग क्रॉस-सेक्शन बनाए रखता है। फ़ॉइल सामग्री और यूएएम प्रक्रिया मापदंडों में संभावित अंतराल एक विनिर्माण भागीदार (फैब्रिसोनिक एलएलसी, यूएसए) द्वारा प्रयोगात्मक रूप से निर्धारित किए गए थे।
अध्ययनों से पता चला है कि अतिरिक्त थर्मल उपचार के बिना यूएएम बॉन्डिंग इंटरफेस 46, 47 पर थोड़ा मौलिक प्रसार होता है, इसलिए इस काम में उपकरणों के लिए, सीयू-110 परत अल 6061 परत से अलग रहती है और अचानक बदल जाती है।
रिएक्टर के आउटलेट पर प्री-कैलिब्रेटेड 250 पीएसआई (1724 केपीए) बैक प्रेशर रेगुलेटर (बीपीआर) स्थापित करें और रिएक्टर के माध्यम से 0.1 से 1 एमएल मिनट-1 की दर से पानी पंप करें। रिएक्टर दबाव की निगरानी फ्लोसिन बिल्ट-इन सिस्टम प्रेशर सेंसर का उपयोग करके की गई ताकि यह सत्यापित किया जा सके कि सिस्टम निरंतर स्थिर दबाव बनाए रख सकता है। प्रवाह रिएक्टर में संभावित तापमान ग्रेडिएंट्स का परीक्षण रिएक्टर के भीतर एम्बेडेड थर्मोकपल और उनके बीच किसी भी अंतर की पहचान करके किया गया था। फ्लोसिन चिप हीटिंग प्लेट के भीतर एम्बेडेड है। यह प्रोग्रामयोग्य हॉटप्लेट तापमान को 25 डिग्री सेल्सियस की वृद्धि में 100 और 150 डिग्री सेल्सियस के बीच अलग-अलग करके और प्रोग्राम किए गए और रिकॉर्ड किए गए तापमान के बीच किसी भी अंतर को नोट करके हासिल किया गया है। यह टीसी-08 डेटा लॉगर (पिकोटेक, कैम्ब्रिज, यूके) और साथ में पिकोलॉग सॉफ्टवेयर का उपयोग करके हासिल किया गया था।
फेनिलएसिटिलीन और आयोडोएथेन की साइक्लोडडिशन प्रतिक्रिया स्थितियों को अनुकूलित किया गया था (स्कीम 1- फेनिलएसिटिलीन और आयोडोएथेन का साइक्लोडडिशन योजना 1- फेनिलएसिटिलीन और आयोडोएथेन का साइक्लोडडिशन)। यह अनुकूलन प्रयोगों के पूर्ण तथ्यात्मक डिजाइन (डीओई) दृष्टिकोण द्वारा किया गया था, तापमान और निवास समय को चर मापदंडों के रूप में उपयोग करते हुए, एल्काइन: एज़ाइड अनुपात को 1: 2 पर ठीक करते हुए।
सोडियम एजाइड (0.25 एम, 4:1 डीएमएफ:एच2ओ), आयोडोएथेन (0.25 एम, डीएमएफ), और फेनिलएसिटिलीन (0.125 एम, डीएमएफ) के अलग-अलग समाधान तैयार किए गए थे। प्रत्येक समाधान का 1.5 एमएल एलिकोट मिलाया गया था और वांछित प्रवाह दर और तापमान पर रिएक्टर के माध्यम से पंप किया गया था। मॉडल प्रतिक्रिया को फेनिलएसिटिलीन प्रारंभिक सामग्री के लिए ट्राईज़ोल उत्पाद के चरम क्षेत्र अनुपात के रूप में लिया गया था और उच्च प्रदर्शन तरल द्वारा निर्धारित किया गया था। क्रोमैटोग्राफी (एचपीएलसी)। विश्लेषण की स्थिरता के लिए, प्रतिक्रिया मिश्रण के रिएक्टर छोड़ने के तुरंत बाद सभी प्रतिक्रियाओं का नमूना लिया गया। अनुकूलन के लिए चयनित पैरामीटर रेंज तालिका 2 में दिखाए गए हैं।
सभी नमूनों का विश्लेषण एक क्रोमास्टर एचपीएलसी सिस्टम (वीडब्ल्यूआर, पीए, यूएसए) का उपयोग करके किया गया था जिसमें एक चतुर्धातुक पंप, कॉलम ओवन, वैरिएबल वेवलेंथ यूवी डिटेक्टर और ऑटोसैंपलर शामिल थे। कॉलम एक समतुल्यता 5 सी 18 (वीडब्ल्यूआर, पीए, यूएसए) था, आकार में 4.6 × 100 मिमी, 5 माइक्रोन कण आकार, 40 डिग्री सेल्सियस पर बनाए रखा गया था। विलायक आइसोक्रेटिक 50:50 मेथनॉल था: प्रवाह दर पर पानी 1.5 एमएल.न्यूनतम-1। इंजेक्शन की मात्रा 5 μL थी और डिटेक्टर तरंग दैर्ध्य 254 एनएम थी। डीओई नमूने के लिए% शिखर क्षेत्र की गणना केवल अवशिष्ट एल्काइन और ट्राईज़ोल उत्पादों के शिखर क्षेत्रों से की गई थी। प्रारंभिक सामग्री के इंजेक्शन से प्रासंगिक चोटियों की पहचान की अनुमति मिलती है।
रिएक्टर विश्लेषण आउटपुट को MODDE DOE सॉफ्टवेयर (यूमेट्रिक्स, माल्मो, स्वीडन) के साथ जोड़ने से परिणाम रुझानों का गहन विश्लेषण और इस साइक्लोडडिशन के लिए इष्टतम प्रतिक्रिया स्थितियों का निर्धारण करने की अनुमति मिलती है। अंतर्निहित ऑप्टिमाइज़र चलाने और सभी महत्वपूर्ण मॉडल शर्तों का चयन करने से एसिटिलीन शुरुआती सामग्री के लिए पीक क्षेत्र को कम करते हुए उत्पाद पीक क्षेत्र को अधिकतम करने के लिए डिज़ाइन की गई प्रतिक्रिया स्थितियों का एक सेट प्राप्त होता है।
उत्प्रेरक प्रतिक्रिया कक्ष के भीतर सतह तांबे का ऑक्सीकरण प्रत्येक ट्राईज़ोल यौगिक पुस्तकालय के संश्लेषण से पहले प्रतिक्रिया कक्ष (प्रवाह दर = 0.4 एमएल मिनट-1, निवास समय = 2.5 मिनट) के माध्यम से बहने वाले हाइड्रोजन पेरोक्साइड (36%) के समाधान का उपयोग करके प्राप्त किया गया था।
एक बार स्थितियों के एक इष्टतम सेट की पहचान हो जाने के बाद, उन्हें एक छोटे पुस्तकालय संश्लेषण के संकलन की अनुमति देने के लिए एसिटिलीन और हैलोऐल्केन डेरिवेटिव की एक श्रृंखला पर लागू किया गया, जिससे इन स्थितियों को संभावित अभिकर्मकों की एक विस्तृत श्रृंखला पर लागू करने की क्षमता स्थापित हुई (चित्रा 1)।2)।
सोडियम एजाइड (0.25 एम, 4:1 डीएमएफ:एच2ओ), हैलोऐल्केन (0.25 एम, डीएमएफ) और एल्काइन्स (0.125 एम, डीएमएफ) के अलग-अलग घोल तैयार करें। प्रत्येक घोल के 3 एमएल एलिकोट्स को मिलाया गया और 75 µL.min-1 और 150 डिग्री सेल्सियस पर रिएक्टर के माध्यम से पंप किया गया। कुल मात्रा को एक शीशी में एकत्र किया गया और 10 एमएल एथिल एसीटेट के साथ पतला किया गया। नमूना घोल को 3 × 10 एमएल पानी से धोया गया। जलीय परतों को 10 एमएल एथिल एसीटेट के साथ मिलाया गया और निकाला गया;फिर कार्बनिक परतों को मिलाया गया, 3 x 10 एमएल नमकीन पानी से धोया गया, MgSO4 पर सुखाया गया और फ़िल्टर किया गया, फिर विलायक को वेक्यूओ में हटा दिया गया। नमूनों को एचपीएलसी, 1 एच एनएमआर, 13 सी एनएमआर और उच्च रिज़ॉल्यूशन मास स्पेक्ट्रोमेट्री (एचआर-एमएस) के संयोजन द्वारा विश्लेषण से पहले एथिल एसीटेट का उपयोग करके सिलिका जेल पर कॉलम क्रोमैटोग्राफी द्वारा शुद्ध किया गया था।
सभी स्पेक्ट्रा को आयनीकरण स्रोत के रूप में ईएसआई के साथ थर्मोफिशर प्रिसिजन ऑर्बिट्रैप रिज़ॉल्यूशन मास स्पेक्ट्रोमीटर का उपयोग करके प्राप्त किया गया था। सभी नमूने विलायक के रूप में एसीटोनिट्राइल का उपयोग करके तैयार किए गए थे।
टीएलसी विश्लेषण एल्यूमीनियम-समर्थित सिलिका प्लेटों पर किया गया था। प्लेटों को यूवी प्रकाश (254 एनएम) या वैनिलिन धुंधला और हीटिंग द्वारा देखा गया था।
सभी नमूनों का विश्लेषण एक ऑटोसैंपलर, कॉलम ओवन बाइनरी पंप और सिंगल वेवलेंथ डिटेक्टर से लैस वीडब्ल्यूआर क्रोममास्टर (वीडब्ल्यूआर इंटरनेशनल लिमिटेड, लीटन बज़र्ड, यूके) प्रणाली का उपयोग करके किया गया था। इस्तेमाल किया गया कॉलम एक एसीई इक्विवेलेंस 5 सी18 (150 × 4.6 मिमी, एडवांस्ड क्रोमैटोग्राफी टेक्नोलॉजीज लिमिटेड, एबरडीन, स्कॉटलैंड) था।
इंजेक्शन (5 μL) सीधे पतला कच्चे प्रतिक्रिया मिश्रण (1:10 कमजोर पड़ने) से बनाए गए थे और पानी: मेथनॉल (50:50 या 70:30) के साथ विश्लेषण किया गया था, 1.5 एमएल / मिनट की प्रवाह दर पर 70:30 विलायक प्रणाली (स्टार संख्या के रूप में चिह्नित) का उपयोग करके कुछ नमूनों को छोड़कर। कॉलम को 40 डिग्री सेल्सियस पर रखा गया था। डिटेक्टर तरंग दैर्ध्य 254 एनएम है।
नमूने के % शिखर क्षेत्र की गणना अवशिष्ट एल्काइन के शिखर क्षेत्र से की गई थी, केवल ट्राईज़ोल उत्पाद, और प्रारंभिक सामग्री के इंजेक्शन ने संबंधित चोटियों की पहचान की अनुमति दी।
सभी नमूनों का विश्लेषण थर्मो iCAP 6000 ICP-OES का उपयोग करके किया गया था। सभी अंशांकन मानकों को 2% नाइट्रिक एसिड (SPEX Certi Prep) में 1000 पीपीएम Cu मानक समाधान का उपयोग करके तैयार किया गया था। सभी मानकों को 5% DMF और 2% HNO3 समाधान में तैयार किया गया था, और सभी नमूनों को नमूना DMF-HNO3 समाधान में 20 गुना पतला किया गया था।
यूएएम अंतिम असेंबली बनाने के लिए उपयोग की जाने वाली धातु फ़ॉइल सामग्री के लिए एक बॉन्डिंग तकनीक के रूप में अल्ट्रासोनिक धातु वेल्डिंग का उपयोग करता है। अल्ट्रासोनिक धातु वेल्डिंग सामग्री को कंपन करते समय फ़ॉइल परत / पहले से समेकित परत पर दबाव लागू करने के लिए एक कंपन धातु उपकरण (जिसे हॉर्न या अल्ट्रासोनिक हॉर्न कहा जाता है) का उपयोग करता है। निरंतर संचालन के लिए, सोनोट्रोड बेलनाकार है और सामग्री की सतह पर रोल करता है, पूरे क्षेत्र को जोड़ता है। जब दबाव और कंपन लगाया जाता है, तो सामग्री की सतह पर ऑक्साइड दरार पड़ सकती है। लगातार दबाव और कंपन से सामग्री की असमानताएं ढह सकती हैं 36। स्थानीय रूप से प्रेरित गर्मी और दबाव के साथ घनिष्ठ संपर्क से सामग्री इंटरफेस पर ठोस-अवस्था का बंधन हो जाता है;यह सतह ऊर्जा 48 में परिवर्तन के माध्यम से आसंजन में भी सहायता कर सकता है। बॉन्डिंग तंत्र की प्रकृति अन्य एडिटिव विनिर्माण तकनीकों में उल्लिखित परिवर्तनीय पिघल तापमान और उच्च तापमान के बाद के प्रभावों से जुड़ी कई समस्याओं पर काबू पाती है। यह एक एकल समेकित संरचना में विभिन्न सामग्रियों की कई परतों के प्रत्यक्ष बॉन्डिंग (यानी, सतह संशोधन, भराव या चिपकने के बिना) की अनुमति देता है।
यूएएम के लिए दूसरा अनुकूल कारक धातु सामग्री में प्लास्टिक प्रवाह की उच्च डिग्री है, यहां तक ​​​​कि कम तापमान पर भी, यानी धातु सामग्री के पिघलने बिंदु से काफी नीचे। अल्ट्रासोनिक दोलन और दबाव का संयोजन पारंपरिक रूप से थोक सामग्री से जुड़े बड़े तापमान में वृद्धि के बिना स्थानीय अनाज सीमा प्रवासन और पुन: क्रिस्टलीकरण के उच्च स्तर को प्रेरित करता है। अंतिम असेंबली के निर्माण के दौरान, इस घटना का उपयोग धातु पन्नी की परतों के बीच सक्रिय और निष्क्रिय घटकों को परत दर परत एम्बेड करने के लिए किया जा सकता है। ऑप्टिकल फाइबर 49, रीइन जैसे तत्व फ़ोर्समेंट 46, इलेक्ट्रॉनिक्स 50, और थर्मोकपल (यह कार्य) सभी को सक्रिय और निष्क्रिय समग्र असेंबली बनाने के लिए यूएएम संरचनाओं में सफलतापूर्वक एम्बेड किया गया है।
इस कार्य में, अंतिम उत्प्रेरक तापमान निगरानी माइक्रोरिएक्टर बनाने के लिए यूएएम की विभिन्न सामग्री बॉन्डिंग और इंटरकलेशन संभावनाओं दोनों का उपयोग किया गया है।
पैलेडियम (पीडी) और अन्य आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले धातु उत्प्रेरकों की तुलना में, Cu उत्प्रेरक के कई फायदे हैं: (i) आर्थिक रूप से, Cu उत्प्रेरक में उपयोग की जाने वाली कई अन्य धातुओं की तुलना में कम महंगा है और इसलिए रासायनिक प्रसंस्करण उद्योग के लिए एक आकर्षक विकल्प है (ii) Cu-उत्प्रेरित क्रॉस-युग्मन प्रतिक्रियाओं की सीमा बढ़ रही है और कुछ हद तक Pd-आधारित पद्धतियों के पूरक प्रतीत होते हैं51,52,53 (iii) Cu-उत्प्रेरित प्रतिक्रियाएं अनुपस्थिति में अच्छी तरह से काम करती हैं अन्य लिगैंड, यदि वांछित हो तो ये लिगैंड अक्सर संरचनात्मक रूप से सरल और सस्ते होते हैं, जबकि पीडी रसायन विज्ञान में उपयोग किए जाने वाले अक्सर जटिल, महंगे और वायु-संवेदनशील होते हैं (iv) Cu, विशेष रूप से संश्लेषण में एल्काइन को बांधने की क्षमता के लिए जाना जाता है, उदाहरण के लिए, बाईमेटेलिक-उत्प्रेरित सोनोगाशिरा युग्मन और एज़ाइड्स के साथ साइक्लोडडिशन (क्लिक केमिस्ट्री) (v)Cu उल्मन-प्रकार में कई न्यूक्लियोफाइल के एरिलेशन को बढ़ावा देने में भी सक्षम है। प्रतिक्रियाएं.
इन सभी प्रतिक्रियाओं के विषमकरण के उदाहरण हाल ही में Cu(0) की उपस्थिति में प्रदर्शित किए गए हैं। यह काफी हद तक फार्मास्युटिकल उद्योग और धातु उत्प्रेरक पुनर्प्राप्ति और पुन: उपयोग पर बढ़ते फोकस के कारण है।
1960 के दशक57 में हुइजेन द्वारा अग्रणी, एसिटिलीन और एज़ाइड से लेकर 1,2,3-ट्राईज़ोल के बीच 1,3-द्विध्रुवीय साइक्लोडोडिशन प्रतिक्रिया को एक सहक्रियात्मक प्रदर्शन प्रतिक्रिया माना जाता है। परिणामी 1,2,3 ट्राईज़ोल भाग अपने जैविक अनुप्रयोगों और विभिन्न चिकित्सीय एजेंटों 58 में उपयोग के कारण दवा खोज के क्षेत्र में फार्माकोफोर के रूप में विशेष रुचि रखते हैं।
यह प्रतिक्रिया फिर से फोकस में आई जब शार्पलेस और अन्य ने "क्लिक केमिस्ट्री"59 की अवधारणा पेश की। "क्लिक केमिस्ट्री" शब्द का उपयोग हेटेरोएटम लिंकेज (सीएक्ससी)60 के माध्यम से नए यौगिकों और कॉम्बिनेटरियल लाइब्रेरीज़ के तेजी से संश्लेषण के लिए प्रतिक्रियाओं के एक मजबूत, भरोसेमंद और चयनात्मक सेट का वर्णन करने के लिए किया जाता है। इन प्रतिक्रियाओं की सिंथेटिक अपील उनके संबंधित उच्च पैदावार से उत्पन्न होती है, प्रतिक्रिया की स्थिति सरल होती है, ऑक्सीजन और पानी प्रतिरोध होता है, और उत्पाद पृथक्करण सरल होता है61।
शास्त्रीय हुइजेन 1,3-द्विध्रुवीय साइक्लोडोडिशन "क्लिक केमिस्ट्री" की श्रेणी से संबंधित नहीं है। हालांकि, मेडल और शार्पलेस ने प्रदर्शित किया कि यह एज़ाइड-अल्काइन युग्मन घटना बिना उत्प्रेरित 1,3-द्विध्रुवीय साइक्लोडोडिशन 62,63 महत्वपूर्ण दर त्वरण की तुलना में Cu (I) की उपस्थिति में 107 से 108 से गुजरती है। इस बेहतर प्रतिक्रिया तंत्र को सुरक्षा समूहों या कठोर प्रतिक्रिया स्थितियों और पैदावार की आवश्यकता नहीं होती है। एक समय पैमाने पर 1,4-विस्थापित 1,2,3-ट्राईज़ोल (एंटी- 1,2,3-ट्राईज़ोल) में पूर्ण रूपांतरण और चयनात्मकता (चित्रा 3)।
पारंपरिक और तांबा-उत्प्रेरित हुइजेन साइक्लोडोडिशन के आइसोमेट्रिक परिणाम। Cu(I)-उत्प्रेरित हुइसजेन साइक्लोडएडिशन से केवल 1,4-विस्थापित 1,2,3-ट्रायजोल प्राप्त होते हैं, जबकि थर्मल रूप से प्रेरित हुइसजेन साइक्लोडएडिशन से आमतौर पर एज़ोल के स्टीरियोइसोमर्स का 1,4- और 1,5-ट्रायजोल 1:1 मिश्रण प्राप्त होता है।
अधिकांश प्रोटोकॉल में स्थिर Cu(II) स्रोतों में कमी शामिल है, जैसे CuSO4 या Cu(II)/Cu(0) प्रजातियों में कमी, सोडियम लवण के साथ सह-संयोजन। अन्य धातु-उत्प्रेरित प्रतिक्रियाओं की तुलना में, Cu(I) के उपयोग के सस्ते और संभालने में आसान होने के प्रमुख फायदे हैं।
वॉरेल एट अल द्वारा काइनेटिक और आइसोटोपिक लेबलिंग अध्ययन।65 से पता चला है कि, टर्मिनल एल्काइन के मामले में, तांबे के दो समकक्ष एज़ाइड के प्रति प्रत्येक अणु की प्रतिक्रियाशीलता को सक्रिय करने में शामिल होते हैं। प्रस्तावित तंत्र छह-सदस्यीय तांबे की धातु की अंगूठी के माध्यम से आगे बढ़ता है, जो एक स्थिर दाता लिगैंड के रूप में π-बॉन्ड तांबे के साथ एज़ाइड के समन्वय से बनता है। ट्रायज़ोलिल कॉपर डेरिवेटिव रिंग संकोचन द्वारा बनते हैं, जिसके बाद ट्रायज़ोल उत्पाद प्रदान करने और कैटा को बंद करने के लिए प्रोटॉन अपघटन होता है। लाइटिक चक्र.
जबकि प्रवाह रसायन विज्ञान उपकरणों के लाभों को अच्छी तरह से प्रलेखित किया गया है, इन-लाइन, इन-सीटू, प्रक्रिया निगरानी के लिए इन प्रणालियों में विश्लेषणात्मक उपकरणों को एकीकृत करने की इच्छा रही है। यूएएम सीधे एम्बेडेड सेंसिंग तत्वों (चित्रा 4) के साथ उत्प्रेरक रूप से सक्रिय, थर्मल प्रवाहकीय सामग्री से बने अत्यधिक जटिल 3 डी प्रवाह रिएक्टरों को डिजाइन और उत्पादन करने के लिए एक उपयुक्त तरीका साबित हुआ है।
जटिल आंतरिक चैनल संरचना, एम्बेडेड थर्मोकपल और उत्प्रेरक प्रतिक्रिया कक्ष के साथ अल्ट्रासोनिक एडिटिव मैन्युफैक्चरिंग (यूएएम) द्वारा निर्मित एल्यूमीनियम-तांबा प्रवाह रिएक्टर। आंतरिक द्रव मार्गों की कल्पना करने के लिए, स्टीरियोलिथोग्राफी का उपयोग करके निर्मित एक पारदर्शी प्रोटोटाइप भी दिखाया गया है।
यह सुनिश्चित करने के लिए कि रिएक्टर भविष्य की कार्बनिक प्रतिक्रियाओं के लिए निर्मित हैं, सॉल्वैंट्स को क्वथनांक से ऊपर सुरक्षित रूप से गर्म करने की आवश्यकता है;उनका दबाव और तापमान परीक्षण किया जाता है। दबाव परीक्षण से पता चला कि सिस्टम बढ़े हुए सिस्टम दबाव (1.7 एमपीए) के साथ भी स्थिर और निरंतर दबाव बनाए रखता है। तरल पदार्थ के रूप में H2O का उपयोग करके कमरे के तापमान पर हाइड्रोस्टैटिक परीक्षण किया गया था।
एम्बेडेड (चित्र 1) थर्मोकपल को तापमान डेटा लॉगर से जोड़ने से पता चला कि थर्मोकपल फ्लोसिन सिस्टम पर प्रोग्राम किए गए तापमान से 6 डिग्री सेल्सियस (± 1 डिग्री सेल्सियस) ठंडा था। आमतौर पर, तापमान में 10 डिग्री सेल्सियस की वृद्धि के परिणामस्वरूप प्रतिक्रिया दर दोगुनी हो जाती है, इसलिए केवल कुछ डिग्री का तापमान अंतर प्रतिक्रिया दर को महत्वपूर्ण रूप से बदल सकता है। यह अंतर विनिर्माण प्रक्रिया में उपयोग की जाने वाली सामग्रियों की उच्च थर्मल प्रसार के कारण पूरे रिएक्टर बॉडी में तापमान के नुकसान के कारण होता है। .यह थर्मल बहाव सुसंगत है और इसलिए प्रतिक्रिया के दौरान सटीक तापमान तक पहुंचने और मापने को सुनिश्चित करने के लिए उपकरण सेटअप में इसका हिसाब लगाया जा सकता है। इसलिए, यह ऑनलाइन निगरानी उपकरण प्रतिक्रिया तापमान के कड़े नियंत्रण की सुविधा देता है और अधिक सटीक प्रक्रिया अनुकूलन और इष्टतम स्थितियों के विकास की सुविधा प्रदान करता है। इन सेंसर का उपयोग प्रतिक्रिया एक्सोथर्म की पहचान करने और बड़े पैमाने पर सिस्टम में भगोड़ा प्रतिक्रियाओं को रोकने के लिए भी किया जा सकता है।
इस कार्य में प्रस्तुत रिएक्टर रासायनिक रिएक्टरों के निर्माण के लिए यूएएम प्रौद्योगिकी के अनुप्रयोग का पहला उदाहरण है और वर्तमान में इन उपकरणों की एएम/3डी प्रिंटिंग से जुड़ी कई प्रमुख सीमाओं को संबोधित करता है, जैसे: (i) तांबे या एल्यूमीनियम मिश्र धातु प्रसंस्करण से संबंधित रिपोर्ट की गई समस्याओं पर काबू पाना (ii) चयनात्मक लेजर पिघलने (एसएलएम) जैसी पाउडर बेड फ्यूजन (पीबीएफ) तकनीकों की तुलना में आंतरिक चैनल रिज़ॉल्यूशन में सुधार 25,69 खराब सामग्री प्रवाह और खुरदरी सतह बनावट 26 (iii) कम प्रसंस्करण तापमान, जो सेंसर के सीधे बंधन की सुविधा देता है एस, जो पाउडर बेड तकनीक में संभव नहीं है, (v) विभिन्न सामान्य कार्बनिक सॉल्वैंट्स17,19 के लिए पॉलिमर-आधारित घटकों के खराब यांत्रिक गुणों और संवेदनशीलता पर काबू पाता है।
रिएक्टर की कार्यक्षमता को निरंतर प्रवाह की स्थिति (चित्र 2) के तहत कॉपर-उत्प्रेरित एल्काइन एज़ाइड साइक्लोडडिशन प्रतिक्रियाओं की एक श्रृंखला द्वारा प्रदर्शित किया गया था। चित्र 4 में विस्तृत अल्ट्रासोनिक-मुद्रित कॉपर रिएक्टर को एक वाणिज्यिक प्रवाह प्रणाली के साथ एकीकृत किया गया था और सोडियम क्लोराइड की उपस्थिति में एसिटिलीन और एल्काइल समूहों के हैलाइडों की तापमान-नियंत्रित प्रतिक्रिया के माध्यम से विभिन्न 1,4-विस्थापित 1,2,3-ट्रायज़ोल के लाइब्रेरी एज़ाइड को संश्लेषित करने के लिए उपयोग किया जाता था। (चित्र 3)। सतत प्रवाह दृष्टिकोण का उपयोग बैच प्रक्रियाओं में उत्पन्न होने वाली सुरक्षा चिंताओं को कम करता है, क्योंकि यह प्रतिक्रिया अत्यधिक प्रतिक्रियाशील और खतरनाक एज़ाइड मध्यवर्ती उत्पन्न करती है [317], [318]। प्रारंभ में, प्रतिक्रिया को फेनिलएसिटिलीन और आयोडोएथेन के साइक्लोडिशन के लिए अनुकूलित किया गया था (योजना 1 - फेनिलएसिटिलीन और आयोडोएथेन का साइक्लोडिशन) (चित्र 5 देखें)।
(ऊपर बाएं) 3डीपी रिएक्टर को प्रवाह प्रणाली (ऊपर दाएं) में शामिल करने के लिए उपयोग किए जाने वाले सेटअप का योजनाबद्ध अनुकूलन के लिए फेनिलएसिटिलीन और आयोडोएथेन के बीच ह्यूजेन साइक्लोडडिशन 57 योजना की अनुकूलित (नीचे) योजना में प्राप्त किया गया है और अनुकूलित पैरामीटर प्रतिक्रिया रूपांतरण दर दिखा रहा है।
रिएक्टर के उत्प्रेरक भाग में अभिकर्मकों के निवास समय को नियंत्रित करके और सीधे एकीकृत थर्मोकपल जांच के साथ प्रतिक्रिया तापमान की बारीकी से निगरानी करके, प्रतिक्रिया की स्थिति को न्यूनतम समय और सामग्री की खपत के साथ जल्दी और सटीक रूप से अनुकूलित किया जा सकता है। यह जल्दी से निर्धारित किया गया था कि उच्चतम रूपांतरण तब प्राप्त किए गए थे जब 15 मिनट का निवास समय और 150 डिग्री सेल्सियस का प्रतिक्रिया तापमान का उपयोग किया गया था। MODDE सॉफ़्टवेयर के गुणांक प्लॉट से, यह देखा जा सकता है कि निवास समय और प्रतिक्रिया तापमान दोनों को महत्वपूर्ण मॉडल शब्द माना जाता है। अंतर्निहित रनिंग इन चयनित शब्दों का उपयोग करने वाला ऑप्टिमाइज़र प्रारंभिक सामग्री शिखर क्षेत्रों को कम करते हुए उत्पाद के चरम क्षेत्रों को अधिकतम करने के लिए डिज़ाइन की गई प्रतिक्रिया स्थितियों का एक सेट उत्पन्न करता है। इस अनुकूलन से ट्राईज़ोल उत्पाद का 53% रूपांतरण प्राप्त हुआ, जो 54% के मॉडल पूर्वानुमान से निकटता से मेल खाता है।
यह दर्शाने वाले साहित्य के आधार पर कि कॉपर (I) ऑक्साइड (Cu2O) इन प्रतिक्रियाओं में शून्य-वैलेंट तांबे की सतहों पर एक प्रभावी उत्प्रेरक प्रजाति के रूप में कार्य कर सकता है, प्रवाह में प्रतिक्रिया करने से पहले रिएक्टर सतह को पूर्व-ऑक्सीकरण करने की क्षमता की जांच की गई। हालाँकि, एचपीएलसी द्वारा निगरानी से पता चला कि इस रूपांतरण ने अत्यधिक लंबे समय तक प्रतिक्रिया समय को लगभग 90 मिनट तक कम कर दिया, जिसके बाद गतिविधि बंद हो गई और "स्थिर स्थिति" तक पहुंच गई। इस अवलोकन से पता चलता है कि उत्प्रेरक गतिविधि का स्रोत शून्य-वैलेंट कॉपर सब्सट्रेट के बजाय सतह तांबे ऑक्साइड से प्राप्त होता है। Cu धातु को CuO और Cu2O बनाने के लिए कमरे के तापमान पर आसानी से ऑक्सीकरण किया जाता है जो स्वयं-सुरक्षात्मक परतें नहीं हैं। यह सह-संरचना71 के लिए एक सहायक तांबा (II) स्रोत जोड़ने की आवश्यकता को समाप्त करता है।