Mèsi paske w vizite Nature.com.Vèsyon navigatè w ap itilize a gen sipò CSS limite.Pou pi bon eksperyans, nou rekòmande pou w sèvi ak yon navigatè ki ajou (oswa enfim mòd konpatibilite nan Internet Explorer).Antretan, pou asire sipò kontinye, nou pral rann sit la san estil ak JavaScript.
Yon Carousel ki montre twa glisad an menm tan.Sèvi ak bouton Previous ak Next pou deplase nan twa glisad alafwa, oswa itilize bouton kurseur nan fen a pou w deplase nan twa glisad nan yon moman.
Manifakti aditif ap chanje fason chèchè yo ak endistriyalis yo konsepsyon ak fabrike aparèy chimik pou satisfè bezwen espesifik yo.Nan papye sa a, nou rapòte premye egzanp yon raktor koule ki te fòme pa laminasyon fabrikasyon aditif ultrasons (UAM) nan yon fèy metal solid ak pati katalitik dirèkteman entegre ak eleman deteksyon.Teknoloji UAM pa sèlman simonte anpil nan limit yo kounye a ki asosye ak fabrikasyon aditif nan réacteurs chimik, men tou, anpil elaji kapasite yo nan aparèy sa yo.Yon kantite byolojik enpòtan 1,4-disubstituted 1,2,3-triazole konpoze te avèk siksè sentèz ak optimize pa yon Cu-medyatè 1,3-dipolè reyaksyon cycloaddition Huisgen lè l sèvi avèk etablisman an chimi UAM.Sèvi ak pwopriyete inik UAM ak pwosesis koule kontinyèl, aparèy la kapab katalize reyaksyon kontinyèl yo epi li bay fidbak an tan reyèl pou kontwole ak optimize reyaksyon yo.
Akòz avantaj enpòtan li yo sou kontrepati esansyèl li yo, chimi koule se yon domèn enpòtan ak k ap grandi nan tou de anviwònman akademik ak endistriyèl akòz kapasite li nan ogmante selektivite a ak efikasite nan sentèz chimik.Sa a soti nan fòmasyon nan molekil òganik senp1 nan konpoze pharmaceutique2,3 ak pwodwi natirèl4,5,6.Plis pase 50% nan reyaksyon nan endistri chimik ak pharmaceutique amann ka benefisye de koule kontinyèl7.
Nan dènye ane yo, te gen yon tandans k ap grandi nan gwoup k ap chèche ranplase tradisyonèl vèr oswa ekipman chimi koule ak "réacteurs" chimik adaptab.Konsepsyon iteratif, manifakti rapid, ak kapasite twa dimansyon (3D) metòd sa yo itil pou moun ki vle personnaliser aparèy yo pou yon seri reyaksyon, aparèy oswa kondisyon patikilye.Jouk jounen jodi a, travay sa a konsantre prèske sèlman sou itilizasyon teknik enprime 3D ki baze sou polymère tankou stereolitografi (SL) 9,10,11, Fused Deposition Modeling (FDM)8,12,13,14 ak enprime ankr7,15., 16. Mank fyab ak kapasite aparèy sa yo pou fè yon pakèt reyaksyon chimik / analiz17, 18, 19, 20 se yon gwo faktè limite pou aplikasyon an pi laj AM nan domèn sa a17, 18, 19, 20.
Akòz ogmante itilizasyon chimi koule ak pwopriyete favorab ki asosye ak AM, pi bon teknik yo bezwen eksplore ki pral pèmèt itilizatè yo fabrike veso reyaksyon koule ak amelyore chimi ak kapasite analyse.Metòd sa yo ta dwe pèmèt itilizatè yo chwazi nan yon seri gwo fòs oswa materyèl fonksyonèl ki kapab opere nan yon pakèt kondisyon reyaksyon, osi byen ke fasilite divès fòm pwodiksyon analyse nan aparèy la pou pèmèt siveyans ak kontwòl reyaksyon an.
Yon pwosesis fabrikasyon aditif ki ka itilize pou devlope réacteurs chimik koutim se Faktori aditif ultrasons (UAM).Metòd laminasyon fèy solid-state sa a aplike vibrasyon ultrasons nan fèy metal mens pou lye yo ansanm kouch pa kouch ak yon minimòm de chofaj volumetrik ak yon wo degre de koule plastik 21, 22, 23. Kontrèman ak pifò lòt teknoloji AM, UAM ka dirèkteman entegre ak pwodiksyon soustraktif, ke yo rekonèt kòm yon pwosesis fabrikasyon, nan ki peryodik kontwòl ibrid oswa kontwòl nimerik nan lazè NC detèmine. materyèl 24, 25. Sa vle di ke itilizatè a pa limite a pwoblèm ki asosye ak retire rezidyèl materyèl bilding orijinal soti nan ti chanèl likid, ki se souvan ka a nan sistèm poud ak likid AM26,27,28.Libète konsepsyon sa a tou pwolonje nan chwa pou materyèl ki disponib - UAM ka lye konbinezon de materyèl tèmik ki sanble ak diferan nan yon etap pwosesis sèl.Chwa a nan konbinezon materyèl pi lwen pase pwosesis la k ap fonn vle di ke kondisyon yo mekanik ak chimik nan aplikasyon espesifik ka pi byen satisfè.Anplis solid lyezon, yon lòt fenomèn ki rive ak lyezon ultrasons se gwo likidite nan materyèl plastik nan relativman ba temperatures29,30,31,32,33.Karakteristik inik sa a nan UAM pèmèt eleman mekanik / tèmik yo dwe mete ant kouch metal san domaj.Detèktè UAM entegre yo ka fasilite livrezon enfòmasyon an tan reyèl soti nan aparèy la bay itilizatè a atravè analiz entegre.
Travay anvan otè yo32 te demontre kapasite pwosesis UAM pou kreye estrikti mikwofluidik metalik 3D ak kapasite deteksyon entegre.Aparèy sa a se pou rezon siveyans sèlman.Atik sa a prezante premye egzanp yon reyaktè chimik mikrofluidik ki fabrike pa UAM, yon aparèy aktif ki pa sèlman kontwole men tou pwovoke sentèz chimik ak materyèl katalitik estriktirèl entegre.Aparèy la konbine plizyè avantaj ki asosye ak teknoloji UAM nan envantè de aparèy chimik 3D, tankou: kapasite pou konvèti yon konsepsyon 3D konplè dirèkteman nan yon modèl konsepsyon asistans òdinatè (CAD) nan yon pwodwi;fabrikasyon milti-materyèl pou yon konbinezon de gwo konduktiviti tèmik ak materyèl katalitik, osi byen ke detèktè tèmik entegre dirèkteman ant kouran yo reyaktif pou kontwòl egzak ak jesyon nan tanperati reyaksyon an.Pou demontre fonksyonalite raktor a, yon bibliyotèk pharmaceutiquement enpòtan 1,4-disubstituted 1,2,3-triazole konpoze te sentèz pa kwiv-catalysed 1,3-dipolaire Huisgen cycloaddition.Travay sa a mete aksan sou fason itilizasyon syans materyèl ak konsepsyon asistans òdinatè ka louvri nouvo posiblite ak opòtinite pou chimi atravè rechèch entèdisiplinè.
Tout solvang ak reyaktif yo te achte nan men Sigma-Aldrich, Alfa Aesar, TCI, oswa Fischer Scientific epi yo te itilize san yo pa pirifye anvan.1H ak 13C NMR spectre anrejistre nan 400 ak 100 MHz, respektivman, yo te jwenn sou yon espektwomèt JEOL ECS-400 400 MHz oswa yon espektromèt Bruker Avance II 400 MHz ak CDCl3 oswa (CD3) 2SO kòm sòlvan.Tout reyaksyon yo te fèt lè l sèvi avèk platfòm chimi koule Uniqsis FlowSyn.
UAM te itilize pou fabrike tout aparèy nan etid sa a.Teknoloji a te envante an 1999 ak detay teknik li yo, paramèt opere ak devlopman depi envansyon li yo ka etidye lè l sèvi avèk materyèl sa yo pibliye34,35,36,37.Aparèy la (Fig. 1) te aplike lè l sèvi avèk yon gwo devwa 9 kW SonicLayer 4000® UAM sistèm (Fabrisonic, Ohio, USA).Materyèl yo chwazi pou aparèy la koule yo te Cu-110 ak Al 6061. Cu-110 gen yon kontni kwiv segondè (minimòm 99.9% kòb kwiv mete), fè li yon bon kandida pou reyaksyon kwiv katalize ak Se poutèt sa yo itilize kòm yon "kouch aktif andedan mikro-reaktè a.Yo itilize Al 6061 O kòm materyèl "esansyèl"., osi byen ke kouch entèkalasyon yo itilize pou analiz;entèrkalasyon konpozan alyaj oksilyè ak eta annealed an konbinezon ak kouch Cu-110.yo jwenn chimikman ki estab ak reyaktif yo itilize nan travay sa a.Al 6061 O an konbinezon ak Cu-110 tou konsidere kòm yon konbinezon materyèl konpatib pou UAM e se poutèt sa se yon materyèl apwopriye pou etid sa a38,42.Aparèy sa yo ki nan lis nan Tablo 1 anba a.
Etap fabwikasyon raktor (1) 6061 substra alyaj aliminyòm (2) Fabrikasyon kanal pi ba a soti nan papye kwiv (3) Ensèsyon tèrmokapteur ant kouch (4) Chanèl anwo (5) Inlet ak priz (6) Réacteurs monolitik.
Filozofi konsepsyon chanèl likid la se sèvi ak yon chemen tortuous pou ogmante distans la vwayaje pa likid la andedan chip la pandan w ap kenbe yon gwosè chip jere.Ogmantasyon sa a nan distans se dezirab ogmante tan kontak katalis-reyaktif ak bay pwodiksyon pwodwi ekselan.Chips yo sèvi ak koube 90 ° nan pwent yon chemen dwat pou pwovoke melanje ajite nan aparèy la44 epi ogmante tan kontak likid la ak sifas la (katalis).Pou plis amelyore melanje ki ka reyalize, konsepsyon raktor a gen ladan de entrées reyaktif konbine nan yon koneksyon Y anvan ou antre nan seksyon bobin melanje.Twazyèm antre a, ki travèse koule nan mwatye nan rezidans li a, enkli nan plan pou reyaksyon sentèz milti-etap nan lavni.
Tout chanèl gen yon pwofil kare (pa gen okenn ang cône), ki se rezilta fraisage CNC peryodik yo itilize pou kreye jeyometri kanal la.Dimansyon chanèl yo chwazi pou bay yon rannman volumetrik wo (pou yon mikroreaktè), men ase piti pou fasilite entèraksyon ak sifas la (katalis) pou pifò likid li genyen.Gwosè apwopriye a baze sou eksperyans sot pase otè yo ak aparèy reyaksyon metal-likid.Dimansyon entèn chanèl final la te 750 µm x 750 µm ak volim total reyaktè a te 1 ml.Yon konektè bati-an (1/4″-28 UNF fil) enkli nan konsepsyon an pou pèmèt fasil entèfas aparèy la ak ekipman chimik koule komèsyal yo.Gwosè chanèl limite pa epesè materyèl la papye, pwopriyete mekanik li yo, ak paramèt lyezon yo itilize ak ultrasons.Nan yon sèten lajè pou materyèl yo bay, materyèl la pral "sag" nan kanal la kreye.Kounye a pa gen okenn modèl espesifik pou kalkil sa a, kidonk lajè kanal maksimòm pou yon materyèl ak konsepsyon yo detèmine eksperimantal, nan ka sa a yon lajè 750 µm pa pral lakòz sag.
Fòm (kare) kanal la detèmine lè l sèvi avèk yon kouto kare.Fòm ak gwosè chanèl yo ka chanje sou machin CNC lè l sèvi avèk diferan zouti koupe pou jwenn diferan pousantaj koule ak karakteristik.Ou ka jwenn yon egzanp pou kreye yon chanèl koube ak yon zouti 125 µm nan Monaghan45.Lè kouch FOIL la aplike plat, aplikasyon an nan materyèl la FOIL nan chanèl yo pral gen yon sifas ki plat (kare).Nan travay sa a, yo te itilize yon kontou kare pou konsève simetri kanal la.
Pandan yon poz pwograme nan pwodiksyon, detèktè tanperati tèrmokapteur (kalite K) yo bati dirèkteman nan aparèy la ant gwoup chanèl anwo ak pi ba yo (figi 1 - etap 3).Thermocouples sa yo kapab kontwole chanjman tanperati de -200 pou 1350 °C.
Pwosesis depo metal la te pote soti nan kòn lan UAM lè l sèvi avèk papye metal 25.4 mm lajè ak 150 mikron epè.Kouch sa yo nan papye yo konekte nan yon seri de bann adjasan yo kouvri tout zòn nan bati;gwosè a nan materyèl la depoze se pi gwo pase pwodwi final la kòm pwosesis la soustraksyon kreye fòm final la pwòp.CNC machining yo itilize pou machinn kontou ekstèn ak entèn nan ekipman an, sa ki lakòz yon fini sifas nan ekipman an ak chanèl ki koresponn ak zouti yo chwazi a ak paramèt pwosesis CNC (nan egzanp sa a, apeprè 1.6 µm Ra).Kontinyèl, kontinyèl materyèl ultrasons flite ak sik D 'yo itilize nan tout pwosesis fabrikasyon aparèy la asire presizyon dimansyon kenbe ak pati nan fini satisfè nivo presizyon CNC amann fraisage.Lajè kanal la itilize pou aparèy sa a piti ase pou asire ke materyèl papye a pa "sag" nan kanal likid la, kidonk kanal la gen yon seksyon kwa kare.Patnè fabrikasyon an (Fabrisonic LLC, USA) te detèmine twou vid ki posib nan materyèl la FOIL ak paramèt pwosesis UAM.
Etid yo montre ke nan koòdone 46, 47 nan konpoze UAM la gen ti difizyon nan eleman san tretman chalè adisyonèl, kidonk pou aparèy yo nan travay sa a kouch Cu-110 rete diferan de kouch Al 6061 ak chanje dramatikman.
Enstale yon regilatè presyon tounen (BPR) pre-kalibrasyon nan 250 psi (1724 kPa) en nan raktor a epi ponpe dlo nan raktor a nan yon pousantaj de 0.1 a 1 ml min-1.Presyon reyaktè a te kontwole lè l sèvi avèk transducer presyon FlowSyn ki te bati nan sistèm lan pou asire ke sistèm nan te kapab kenbe yon presyon konstan fiks.Gradyan tanperati potansyèl nan raktor koule a te teste lè yo chèche nenpòt diferans ki genyen ant tèrmokapteur ki te bati nan raktor a ak tèrmokapteur ki te bati nan plak chofaj chip FlowSyn la.Sa a reyalize lè w chanje tanperati plak cho ki pwograme a ant 100 ak 150 °C nan ogmantasyon 25 °C epi siveye nenpòt diferans ki genyen ant tanperati pwograme ak anrejistre yo.Sa a te reyalize lè l sèvi avèk enregistreur done tc-08 (PicoTech, Cambridge, UK) ak lojisyèl PicoLog ki akonpaye la.
Kondisyon yo pou reyaksyon cycloaddition phenylacetylene ak iodoethane yo optimize (Scheme 1-Cycloaddition of phenylacetylene ak iodoethane, Scheme 1-Cycloaddition of phenylacetylene ak iodoethane).Optimize sa a te fèt lè l sèvi avèk yon apwòch total faktori konsepsyon eksperyans (DOE), lè l sèvi avèk tanperati ak tan rezidans kòm varyab pandan y ap fikse rapò alkin: azid nan 1:2.
Solisyon separe nan azid sodyòm (0.25 M, 4: 1 DMF: H2O), iodoetan (0.25 M, DMF), ak fenilasetilèn (0.125 M, DMF) yo te prepare.Yon aliquot 1.5 ml nan chak solisyon te melanje ak ponpe nan raktor a nan to a koule vle ak tanperati.Repons nan modèl la te pran kòm rapò a nan zòn nan pik nan pwodwi triazol la ak materyèl la kòmanse nan fenilasetilèn epi yo te detèmine lè l sèvi avèk segondè pèfòmans likid chromatografi (HPLC).Pou konsistans analiz, tout reyaksyon yo te pran imedyatman apre melanj reyaksyon an te kite raktor la.Ranje paramèt yo chwazi pou optimize yo montre nan Tablo 2.
Tout echantiyon yo te analize lè l sèvi avèk yon sistèm Chromaster HPLC (VWR, PA, USA) ki gen ladan yon ponp kwatènè, fou kolòn, detektè UV varyab longèdonn ak autosampler.Kolòn nan te yon ekivalans 5 C18 (VWR, PA, USA), 4.6 x 100 mm, 5 µm gwosè patikil, kenbe nan 40 ° C.Sòlvan an te izokratik metanol: dlo 50:50 nan yon pousantaj koule nan 1.5 ml·min-1.Volim piki a te 5 μl ak longèdonn detektè a te 254 nm.Yo te kalkile % zòn pik pou echantiyon DOE a apati zòn pik rezidyèl alkin ak pwodwi triazol yo sèlman.Entwodiksyon nan materyèl la kòmanse fè li posib yo idantifye pik korespondan yo.
Konbine rezilta analiz réacteurs ak lojisyèl MODDE DOE (Umetrics, Malmö, Syèd) te pèmèt yon analiz apwofondi tandans rezilta yo ak detèminasyon kondisyon reyaksyon optimal yo pou cycloaddition sa a.Kouri optimisateur entegre a epi chwazi tout tèm modèl enpòtan yo kreye yon seri kondisyon reyaksyon ki fèt pou maksimize zòn pik pwodwi a pandan y ap diminye zòn pik pou materyèl asetilèn nan.
Oksidasyon sifas kòb kwiv mete nan chanm reyaksyon katalitik la te reyalize lè l sèvi avèk yon solisyon oksijene idwojèn (36%) k ap koule nan chanm reyaksyon an (pousantaj koule = 0.4 ml min-1, tan rezidans = 2.5 min) anvan sentèz chak konpoze triazol.bibliyotèk.
Yon fwa yo te detèmine seri optimal nan kondisyon yo, yo te aplike nan yon seri de dérivés asetilèn ak haloalkane pou pèmèt konpilasyon yon ti bibliyotèk sentèz, kidonk etabli posiblite pou aplike kondisyon sa yo nan yon seri pi laj nan reyaktif potansyèl (figi 1).2).
Prepare solisyon separe nan azid sodyòm (0.25 M, 4:1 DMF:H2O), haloalkanes (0.25 M, DMF), ak alkin (0.125 M, DMF).Yo te melanje alikòt 3 ml chak solisyon epi yo te ponpe nan raktor a nan yon vitès 75 µl/min ak yon tanperati 150°C.Volim a tout antye te kolekte nan yon flakon ak dilye ak 10 ml acetate etil.Solisyon echantiyon an te lave ak 3 x 10 ml dlo.Kouch akeuz yo te konbine ak ekstrè ak 10 ml acetate etil, Lè sa a, kouch òganik yo te konbine, lave ak 3 × 10 ml sèl, seche sou MgSO 4 ak filtre, Lè sa a, yo te retire sòlvan an nan vacuo.Echantiyon yo te pirifye pa kwomatografi kolòn jèl silica lè l sèvi avèk acetate etil anvan analiz pa yon konbinezon de HPLC, 1H RMN, 13C NMR ak espektrometri mas rezolisyon segondè (HR-MS).
Tout espèk yo te jwenn lè l sèvi avèk yon espektwomèt mas Thermofischer Precision Orbitrap ak ESI kòm sous iyonizasyon.Tout echantiyon yo te prepare lè l sèvi avèk asetonitrile kòm sòlvan.
Analiz TLC te pote soti sou plak silica ak yon substra aliminyòm.Plak yo te vizyalize ak limyè UV (254 nm) oswa tach vanilin ak chofaj.
Tout echantiyon yo te analize lè l sèvi avèk yon sistèm VWR Chromaster (VWR International Ltd., Leighton Buzzard, UK) ekipe ak yon autosampler, yon ponp binè ak yon fou kolòn ak yon sèl detektè longèdonn.Yo te itilize yon kolòn ACE Equivalence 5 C18 (150 x 4.6 mm, Advanced Chromatography Technologies Ltd., Aberdeen, Scotland).
Piki (5 µl) yo te fè dirèkteman nan melanj reyaksyon brit dilye (dilusyon 1:10) epi analize ak dlo: metanol (50:50 oswa 70:30), eksepte pou kèk echantiyon lè l sèvi avèk yon sistèm sòlvan 70:30 (ki endike kòm nimewo zetwal) nan yon vitès koule 1.5 ml/min.Kolòn nan te kenbe nan 40 ° C.Longèdonn detektè a se 254 nm.
Yo te kalkile % zòn pik echantiyon an apati zòn pik rezidyèl alkin la, pwodwi triazol la sèlman, ak entwodiksyon nan materyèl la kòmanse fè li posib yo idantifye pik korespondan yo.
Tout echantiyon yo te analize lè l sèvi avèk Thermo iCAP 6000 ICP-OES.Tout estanda kalibrasyon yo te prepare lè l sèvi avèk yon solisyon estanda 1000 ppm Cu nan 2% asid nitrique (SPEX Certi Prep).Tout estanda yo te prepare nan yon solisyon nan 5% DMF ak 2% HNO3, ak tout echantiyon yo te dilye 20 fwa ak yon solisyon echantiyon nan DMF-HNO3.
UAM sèvi ak soude metal ultrasons kòm yon metòd pou rantre nan papye metal yo itilize pou kreye asanble final la.Soudi metal ultrasons itilize yon zouti metal vibre (ki rele yon kòn oswa kòn ultrasons) pou aplike presyon sou papye a / deja konsolide kouch yo dwe estokaj / deja konsolide pa vibre materyèl la.Pou operasyon kontinyèl, sonotrode a gen yon fòm silendrik ak woule sou sifas la nan materyèl la, kole tout zòn nan.Lè yo aplike presyon ak Vibration, oksid yo sou sifas materyèl la ka krak.Konstan presyon ak Vibration ka mennen nan destriksyon nan brutality nan materyèl la 36 .Kontak sere ak chalè lokalize ak presyon Lè sa a, mennen nan yon kosyon faz solid nan koòdone materyèl yo;li kapab tou ankouraje jwenti pa chanje enèji sifas la48.Nati a nan mekanis nan lyezon genyen batay la anpil nan pwoblèm ki asosye ak tanperati a fonn varyab ak efè tanperati ki wo mansyone nan lòt teknoloji fabrikasyon aditif.Sa a pèmèt koneksyon dirèk (sa vle di san modifikasyon sifas, file oswa adezif) nan plizyè kouch diferan materyèl nan yon sèl estrikti konsolide.
Dezyèm faktè favorab pou CAM se wo degre nan koule plastik obsève nan materyèl metalik menm nan tanperati ki ba, sa vle di byen anba pwen an k ap fonn nan materyèl metalik.Konbinezon Vibwasyon ultrasons ak presyon lakòz yon wo nivo migrasyon fwontyè grenn jaden lokal yo ak rekristalizasyon san ogmantasyon tanperati siyifikatif tradisyonèlman ki asosye ak materyèl esansyèl.Pandan kreyasyon final asanble a, fenomèn sa a ka itilize pou entegre eleman aktif ak pasif ant kouch papye metal, kouch pa kouch.Eleman tankou fib optik 49, ranfòsman 46, elektwonik 50 ak tèrmokapteur (travay sa a) yo te avèk siksè entegre nan estrikti UAM yo kreye asanble konpoze aktif ak pasif.
Nan travay sa a, tou de diferan materyèl obligatwa kapasite ak kapasite entèkalasyon UAM yo te itilize pou kreye yon mikroreaktè ideyal pou kontwòl tanperati katalitik.
Konpare ak Paladyòm (Pd) ak lòt katalis metal souvan itilize, Cu catalyseur gen plizyè avantaj: (i) Ekonomikman, Cu se pi bon mache pase anpil lòt metal yo itilize nan kataliz e Se poutèt sa se yon opsyon atire pou endistri chimik la (ii) seri a nan Cu-catalysed kwa-couplage reyaksyon ap elaji epi li parèt yo dwe yon ti jan metodoloji,515,3)-konplemantè. reyaksyon zed travay byen nan absans lòt ligand.Ligand sa yo souvan estriktirèl senp epi yo pa chè.si yo vle, tandiske sa yo itilize nan chimi Pd yo souvan konplèks, chè, ak lè sansib (iv) Cu, espesyalman li te ye pou kapasite li nan kosyon alkin nan sentèz, tankou kouple bimetalik katalize Sonogashira a ak cycloaddition ak azides (klike sou chimi) (v) Cu kapab tou ankouraje arylation a nan kèk reaction nucleo-phile.
Dènyèman, yo te demontre kèk egzanp sou heterogenization nan tout reyaksyon sa yo nan prezans Cu(0).Sa a se lajman akòz endistri pharmaceutique la ak konsantre nan k ap grandi sou rekipere ak reitilize katalis metal55,56.
Reyaksyon cycloaddition 1,3-dipolè ant asetilèn ak azid nan 1,2,3-triazole, premye pwopoze pa Huisgen nan ane 1960 yo57, konsidere kòm yon reyaksyon demonstrasyon sinèrji.Fragman 1,2,3 triazol ki kapab lakòz yo se yon enterè patikilye kòm yon pharmacophore nan dekouvèt dwòg akòz aplikasyon byolojik yo ak itilizasyon nan divès ajan terapetik 58 .
Reyaksyon sa a te resevwa atansyon renouvle lè Sharpless ak lòt moun te entwodui konsèp "chimi klik"59.Yo itilize tèm "klike sou chimi" pou dekri yon seri reyaksyon solid ak selektif pou sentèz rapid nouvo konpoze ak bibliyotèk konbinatwa lè l sèvi avèk lyezon eteroatomik (CXC)60.Apèl la sentetik nan reyaksyon sa yo se akòz pwodiksyon an segondè ki asosye ak yo.kondisyon yo senp, rezistans nan oksijèn ak dlo, ak separasyon pwodwi se senp61.
Klasik 1,3-dipol Huisgen cycloaddition pa tonbe nan kategori "klike sou chimi".Sepandan, Medal ak Sharpless te demontre ke evènman kouple azid-alkyne sa a sibi 107-108 nan prezans Cu (I) konpare ak yon akselerasyon enpòtan nan pousantaj cycloaddition 1,3-dipolè ki pa katalitik 62,63.Mekanis reyaksyon avanse sa a pa mande pou pwoteje gwoup oswa kondisyon reyaksyon piman bouk epi li bay konvèsyon prèske konplè ak selektivite nan 1,4-disubstituted 1,2,3-triazoles (anti-1,2,3-triazoles) sou tan (Fig. 3).
Rezilta izometrik nan cycloadditions Huisgen konvansyonèl ak katalize kòb kwiv mete.Cu (I)-catalysed Huisgen cycloadditions bay sèlman 1,4-disubstituted 1,2,3-triazoles, pandan y ap tèmik pwovoke Huisgen cycloadditions tipikman bay 1,4- ak 1,5-triazoles yon melanj 1:1 nan stereoisomers azole.
Pifò pwotokòl enplike nan rediksyon sous ki estab nan Cu(II), tankou rediksyon nan CuSO4 oswa Cu (II) / Cu (0) konpoze an konbinezon ak sèl sodyòm.Konpare ak lòt reyaksyon metal katalize, itilizasyon Cu (I) gen avantaj prensipal pou yo pa chè ak fasil pou okipe.
Etid sinetik ak izotopik pa Worrell et al.65 te montre ke nan ka alkin tèminal yo, de ekivalan kòb kwiv mete patisipe nan aktive reyaksyon chak molekil ki gen rapò ak azid.Mekanis yo pwopoze a kontinye atravè yon bag metal kwiv ki gen sis manm ki fòme pa kowòdinasyon azid ak asetilid kòb kwiv mete σ ak kòb kwiv mete π kòm yon ligand donatè ki estab.Dérivés Copper triazolyl yo fòme kòm yon rezilta nan kontraksyon bag ki te swiv pa dekonpozisyon pwoton yo fòme pwodwi triazol epi fèmen sik la katalitik.
Pandan ke benefis ki genyen nan aparèy chimi koule yo byen dokimante, te gen yon dezi yo entegre zouti analyse nan sistèm sa yo pou siveyans pwosesis an tan reyèl in situ66,67.UAM te pwouve yo dwe yon metòd apwopriye pou konsepsyon ak fabrikasyon trè konplèks 3D koule réacteurs soti nan katalitik aktif, tèmik materyèl kondiktif ak eleman deteksyon dirèkteman entegre (figi 4).
Aliminyòm-kwiv koule raktor manifaktire pa manifakti aditif ultrasons (UAM) ak yon estrikti chanèl entèn konplèks, bati-an tèrmokapteur ak yon chanm reyaksyon katalitik.Pou vizyalize chemen likid entèn yo, yo montre tou yon pwototip transparan ki fèt ak stereolitografi.
Pou asire ke reyaktè yo fèt pou reyaksyon òganik nan lavni, solvang yo dwe san danje chofe pi wo a pwen bouyi yo;yo teste presyon ak tanperati.Tès presyon an te montre ke sistèm lan kenbe yon presyon ki estab ak konstan menm nan presyon ki wo nan sistèm nan (1.7 MPa).Tès idrostatik yo te pote soti nan tanperati chanm lè l sèvi avèk H2O kòm likid la.
Konekte tèrmokapteur bati-an (Figi 1) ak enregistreur done tanperati a te montre ke tanperati tèrmokapteur a te 6 °C (± 1 °C) pi ba pase tanperati pwograme nan sistèm FlowSyn la.Tipikman, yon ogmantasyon 10 ° C nan tanperati double to reyaksyon an, kidonk yon diferans tanperati jis kèk degre ka chanje to reyaksyon an anpil.Diferans sa a se akòz pèt tanperati a nan tout RPV a akòz gwo difizyon tèmik materyèl yo itilize nan pwosesis fabrikasyon an.Sa a drift tèmik se konstan epi yo ka Se poutèt sa dwe pran an kont lè mete ekipman an asire tanperati egzat yo rive jwenn ak mezire pandan reyaksyon an.Kidonk, zouti siveyans sou entènèt sa a fasilite kontwòl sere nan tanperati reyaksyon an ak kontribye nan optimize pwosesis pi egzak ak devlopman nan kondisyon optimal.Detèktè sa yo ka itilize tou pou detekte reyaksyon ègzotèmik epi anpeche reyaksyon ki sove nan sistèm gwo echèl.
Réacteurs ki prezante nan papye sa a se premye egzanp aplikasyon teknoloji UAM pou fabwikasyon réacteurs chimik yo e li adrese plizyè gwo limit ki asosye kounye a ak enprime AM/3D aparèy sa yo, tankou: (i) Simonte pwoblèm ki te note ki asosye ak pwosesis kwiv oswa alyaj aliminyòm (ii) amelyore rezolisyon chanèl entèn yo konpare ak metòd fonn kabann poud (PBSF96) fusion lazè (PBS96)2. sifas ki graj teksti26 (iii) pi ba tanperati pwosesis, ki fasilite detèktè konekte dirèk, ki pa posib nan teknoloji kabann poud, (v) simonte pwopriyete yo mekanik pòv ak sansiblite nan konpozan ki baze sou polymère nan divès kalite solvang òganik komen17,19.
Te fonksyonalite nan raktor la demontre pa yon seri de reyaksyon sikloaddisyon alkinazid ki katalize kòb kwiv mete anba kondisyon koule kontinyèl (figi 2).Réacteurs à an kwiv imprimés montre nan fig.4 te entegre ak yon sistèm koule komèsyal ak itilize pou fè sentèz yon bibliyotèk azid nan divès kalite 1,4-disubstituted 1,2,3-triazoles lè l sèvi avèk yon reyaksyon tanperati kontwole nan asetilèn ak alkyl gwoup alogen nan prezans klori sodyòm (figi 3).Itilizasyon apwòch koule kontinyèl la diminye pwoblèm sekirite ki ka parèt nan pwosesis pakèt, paske reyaksyon sa a pwodui entèmedyè azid ki trè reyaktif ak danjere [317], [318].Okòmansman, yo te optimize reyaksyon an pou cycloaddition phenylacetylene ak iodoethane (Scheme 1 - Cycloaddition phenylacetylene ak iodoethane) (gade Fig. 5).
(Anwo agoch) Chema konfigirasyon an itilize pou enkòpore yon raktor 3DP nan yon sistèm koule (anwo adwat) ki te jwenn nan optimize (pi ba) konplo a nan Huisgen 57 cycloaddition konplo ant phenylacetylene ak iodoethane pou optimize epi montre paramèt pousantaj konvèsyon optimize nan reyaksyon an.
Lè yo kontwole tan rezidans reyaktif yo nan seksyon katalitik nan raktor a ak anpil atansyon kontwole tanperati reyaksyon an ak yon Capteur tèrmokapteur dirèkteman entegre, kondisyon reyaksyon yo ka byen vit epi avèk presizyon optimize ak yon minimòm de tan ak materyèl.Li te byen vit jwenn ke konvèsyon ki pi wo a te reyalize lè l sèvi avèk yon tan rezidans nan 15 minit ak yon tanperati reyaksyon nan 150 ° C.Li ka wè nan konplo a koyefisyan nan lojisyèl MODDE la ke tou de tan an rezidans ak tanperati a reyaksyon yo konsidere kòm kondisyon enpòtan nan modèl la.Kouri optimisateur entegre a lè l sèvi avèk kondisyon sa yo chwazi kreye yon seri kondisyon reyaksyon ki fèt pou maksimize zòn pik pwodwi yo pandan y ap diminye zòn pik materyèl demaraj yo.Optimizasyon sa a te bay yon konvèsyon 53% nan pwodwi triazol la, ki egzakteman matche ak prediksyon modèl la nan 54%.