Merci fir besicht Nature.com.D'Browser Versioun déi Dir benotzt huet limitéiert Ënnerstëtzung fir CSS.Fir déi bescht Erfahrung empfeelen mir Iech en aktualiséierten Browser ze benotzen (oder de Kompatibilitéitsmodus am Internet Explorer auszeschalten).An der Tëschenzäit, fir weider Ënnerstëtzung ze garantéieren, wäerte mir de Site ouni Stiler a JavaScript weisen.
Additiv Fabrikatioun ännert d'Art a Weis wéi d'Fuerscher an d'Industrie chemesch Geräter designen a fabrizéieren fir hir spezifesch Bedierfnesser z'erreechen.An dëser Aarbecht mellen mir dat éischt Beispill vun engem Flowreaktor geformt vun der Solid-State Metal Sheet Lamination Technik Ultrasonic Additive Manufacturing (UAM) mat direkt integréiert katalyteschen Deeler a Sensing Elementer. s, mä et erhéicht och däitlech d'Kapazitéite vun esou Apparater.A series of biologically important 1,4-disubstituted 1,2,3-triazole compounds were successly synthesized and optimized by a Cu-mediated Huisgen 1,3-dipolar cycloaddition reaction using a UAM chemistry set-up.By flowing the unique liwweren Echtzäit Feedback fir Reaktiounsiwwerwaachung an Optimiséierung.
Wéinst senge bedeitende Virdeeler iwwer seng bulk Géigespiller, Flux Chimie ass e wichtegt a wuessen Beräich an souwuel akademesch an industriell Astellungen wéinst senger Fähegkeet der Selektivitéit an Effizienz vun chemescher Synthese ze Erhéijung.Dës erstreckt sech aus einfach organesch Molekül formation1 zu pharmazeuteschen Verbindungen2,3 an natierlech Produiten4,5,6.Méi wéi 50% vun de Reaktiounen an der feinchemescher a pharmazeutescher Industrie kënne vun der Benotzung vun der kontinuéierlecher Flowveraarbechtung profitéieren7.
An de leschte Jore gouf et e wuessenden Trend vu Gruppen, déi traditionell Glas- oder Flowchemieausrüstung ersetzen mat personaliséierbaren additive Manufacturing (AM) Chemie "Reaktiounsfäegkeeten" 8. Den iterative Design, d'séier Produktioun an d'3-dimensional (3D) Fäegkeete vun dësen Techniken si gutt fir déi, déi hir Geräter op e spezifeschen Apparat konzentréieren wëllen, op eng spezifesch Konditioune benotzen. Polymer-baséiert 3D Dréckerei Techniken wéi Stereolithographie (SL) 9,10,11, fusionéiert Deposition Modelling (FDM) 8,12,13,14 an Inkjet Dréckerei 7, 15, 16. De Mangel u Robustheet a Fähigkeit vun esou Geräter fir eng breet Palette vu chemesche Reaktiounen / Analysen auszeféieren 17, 18, 18, 18, 18, 17, 18, 17, 18 , 18, 19, 20.
Wéinst der Erhéijung vun der Flowchemie an de favorabele Properties verbonne mat AM, ass et e Besoin fir méi fortgeschratt Techniken z'entdecken, déi d'Benotzer erlaben Flossreaktiounsfäegkeeten mat verstäerkte chemeschen an analytesche Fäegkeeten ze fabrizéieren.
Een additiv Fabrikatiounsprozess deen d'Potenzial huet fir personaliséiert chemesch Reaktoren z'entwéckelen ass Ultrasonic Additive Manufacturing (UAM). Dës Solid-State Blat Laminéierungstechnik applizéiert Ultraschallschwéngungen op dënn Metallfolien, fir se Schicht fir Schicht mat minimalem Bulkheizung an engem héije Grad vu Plastiksfloss 21 , 22 , 22 ze verbannen matenee verbonnen, mat engem héije Grad vu Plastiksfloss 21 , 22 . turing, bekannt als Hybrid Fabrikatioun Prozess, an deem in-situ periodesch Computer numeresch Kontroll (CNC) milling oder Laser machining definéiert d'Netz Form vun enger Schicht vun gebonnen Material 24, 25. Dat heescht, datt de Benotzer net limitéiert ass duerch d'Problemer verbonne mat der ewechzehuelen Reschtoffall Matière première Baumaterial aus kleng Flëssegket Channels, déi oft de Fall ass, 28,26,26,26,26,26,26,26,26,26,26,26,26,26,26,26,26,26,26,26,26,26,26,26,26,26. – UAM kann thermesch ähnlech an ënnerschiddlech Materialkombinatiounen an engem eenzege Prozessschrëtt verbannen. D'Wiel vu Materialkombinatiounen iwwer de Schmelzprozess bedeit datt d'mechanesch a chemesch Ufuerderunge vu spezifesche Applikatioune besser erfëllt kënne ginn. Nieft der Feststoffverbindung, en anert Phänomen, deen während der Ultraschallverbindung begéint ass, ass den héije Flux vu Plastiksmaterialien bei relativ nidderegen Temperaturen29,32,331, 32, 30, 30, 30, 32, 30, 30, 30, 30, 30, 32, 30, 30, 30, 32, thermesch Elementer tëscht Metallschichten ouni Schued.UAM embedded Sensoren kënnen d'Liwwerung vun Echtzäitinformatioun vum Apparat un de Benotzer duerch integréiert Analyse erliichteren.
D"Auteuren d"Vergaangenheet work32 bewisen d"Fähegkeet vun der UAM Prozess metallesch 3D microfluidic Strukturen mat integréiert sensing capabilities ze schafen. Dëst ass eng Iwwerwachung nëmmen Apparat. Dëse Pabeier presentéiert déi éischt Beispill vun engem microfluidic chemesche reactor fabrizéiert vun UAM;en aktiven Apparat, deen net nëmmen iwwerwaacht, awer och chemesch Synthese duerch strukturell integréiert Katalysatormaterial inducéiert. D'Apparat kombinéiert verschidde Virdeeler, déi mat der UAM Technologie an der 3D chemescher Apparat Fabrikatioun verbonne sinn, wéi: d'Fähigkeit fir voll 3D Designs direkt vu Computer-aided Design (CAD) Modeller a Produkter ze konvertéieren;Multi-Material Fabrikatioun fir héich thermesch Konduktivitéit a katalytesch Materialien ze kombinéieren;an embedding thermesch Sensoren direkt tëscht Reagenzstroum fir präzis Reaktiounstemperatur Iwwerwaachung a Kontroll.Fir d'Funktionalitéit vum Reaktor ze demonstréieren, eng Bibliothéik vu pharmazeutesch wichtegen 1,4-disubstituéierten 1,2,3-Triazol-Verbindungen gouf synthetiséiert duerch Kupferkatalyséiert Huisgen 1,3-Dipolar-Zykloaddéngscht kann d'Computer-Wëssenschaft opmaachen an d'Zykload-Wëssenschaft opmaachen. Méiglechkeeten a Méiglechkeeten fir Chimie duerch multidisziplinär Fuerschung.
All Léisungsmëttelen an reagents sech aus Sigma-Aldrich kaaft, Alfa Aesar, TCI oder Fischer Wëssenschaftlech a goufen ouni prealabel purification benotzt. vent.All Reaktioune goufen mat der Uniqsis FlowSyn Flow Chimie Plattform gesuergt.
D'Technologie gouf 1999 erfonnt, a seng technesch Detailer, Operatiounsparameter an Entwécklungen zënter senger Erfindung kënnen duerch déi folgend publizéiert Materialien34,35,36,37 studéiert ginn. D'Apparat (Dorënner 1) gouf mat enger ultra-héicher Kraaft ëmgesat, 9kW SonicLayer 4000® d'Flower 4000® Materialien (OHFabrisen 4000® Materialien, USA). Apparat waren Cu-110 an Al 6061.Cu-110 huet eng héich Koffer Inhalt (Minimum 99,9% Koffer), mécht et e gudde Kandidat fir Koffer-katalyséiert Reaktioune, a gëtt also als "aktiv Layer bannent engem microreactor benotzt.Al 6061 O gëtt als "Mass" Material benotzt, och Embedding Layer fir Analyse benotzt;Alloy Hëllefskomponent embedding an annealed Zoustand kombinéiert mat Cu-110 Layer.Al 6061 O ass e Material dat bewisen ass héich kompatibel mat UAM Prozesser38, 39, 40, 41 ze sinn a gouf getest a chemesch stabil fonnt mat de Reagenser déi an dëser Aarbecht benotzt ginn.D'Kombinatioun vun Al 6061 O mat Cu-110 gëtt och als kompatibel Material Kombinatioun fir UAM considéréiert an ass dofir e gëeegent Material fir dës Etude.38,42 Dës Geräter sinn an der Tabell 1 hei ënnen opgezielt.
Reaktorfabrikatiounsstadien (1) Al 6061 Substrat (2) Fabrikatioun vum ënneschte Kanal op Kofferfolie (3) Embedding vun Thermoelementer tëscht Schichten (4) Topkanal (5) Inlet an Outlet (6) Monolithesche Reaktor.
D'Design Philosophie vun der Flëssegket Wee ass e convoluted Wee ze benotzen der Distanz Flëssegket Reesen bannent den Chip ze Erhéijung, iwwerdeems hält den Chip op enger verwaltbar Gréisst.Dës Erhéijung vun Distanz ass wënschenswäert Katalysator / Reagenz Interaktioun Zäit ze Erhéijung an excellent Produit nozeginn ze bidden. D'Chips benotzen 90 ° béien um Enn vun der riichtaus Wee bannent der Flesseggassystem Erhéijung vun der Flesseggassystem Erhéijung vun der Uewerfläch vun der Flesseggassystem Erhéijung. Fir d'Vermëschung weider ze vergréisseren, déi erreecht ka ginn, huet de Reaktergestaltung zwee Reagens-Inlets kombinéiert op der Y-Kräizung, ier Dir an d'Serpentine-Mëschungssektioun eragitt. Den drëtten Inlet, deen d'Baach hallef duerch seng Residenz kräizt, ass am Design vun zukünftege Multistep-Reaktiounssynthesen abegraff.
All Channels hunn e véiereckege Profil (keng Entworf Wénkel), d'Resultat vun der periodesch CNC milling benotzt d'Kanal Geometrie ze schafen. D'Kanal Dimensiounen si gewielt fir eng héich (fir e microreactor) Volume Output ze garantéieren, iwwerdeems si kleng genuch Uewerfläch Interaktiounen (Katalysatoren) fir déi meescht vun der enthalen Flëssegkeeten ze erliichteren. µm x 750 µm an de Gesamtreaktorvolumen war 1 ml.En integréierte Connector (1/4 ″—28 UNF Fuedem) ass am Design abegraff fir einfach Interface vum Apparat mat kommerziellen Flowchemieausrüstung z'erméiglechen.D'Kanalgréisst ass limitéiert duerch d'Dicke vum Foliematerial, seng mechanesch Eegeschaften an d'Bindungsparameter, déi mat Ultraschall benotzt ginn.Op enger spezifescher Breet fir e bestëmmte Material wäert d'Material an de geschaafte Kanal "sacken".Et gëtt am Moment kee spezifesche Modell fir dës Berechnung, sou datt déi maximal Kanalbreet fir e bestëmmte Material an den Design experimentell bestëmmt gëtt;an dësem Fall, eng Breet vun 750 μm wäert net sag verursaachen.
D'Form (Quadrat) vum Kanal gëtt mat engem Quadratschneider bestëmmt. D'Form an d'Gréisst vun de Kanäl kënnen duerch CNC-Maschinnen geännert ginn, déi verschidde Schneid-Tools benotzen fir verschidde Flowraten a Charakteristiken ze kréien. E Beispill fir e kromme Formkanal ze kreéieren mat dem 125 μm Tool kann an der Aarbecht vum Monaghan45 fonnt ginn. ) fäerdeg.An dësem Wierk gouf, fir d'Symmetrie vum Kanal ze erhalen, e quadrateschen Kontur benotzt.
Wärend enger virprogramméierter Paus an der Fabrikatioun sinn Thermoelement-Temperatursonden (Typ K) direkt am Apparat tëscht den ieweschten an ënneschten Kanalgruppen agebonnen (Figure 1 - Stage 3). Dës Thermoelementer kënnen d'Temperaturännerunge vun -200 bis 1350 °C iwwerwaachen.
De Metalldepositiounsprozess gëtt vun engem UAM Horn mat enger 25,4 mm breet, 150 Mikron décke Metallfolie ausgeführt.d'Gréisst vun der deposéiert Material ass méi grouss wéi d'Finale Produit wéi de subtractive Prozess produzéiert der Finale Net shape.CNC machining gëtt benotzt der externen an intern contours vun der Ausrüstung ze Maschinn, doraus an engem Uewerfläch Finish vun der Ausrüstung an Channels gläich op déi ausgewielt Outil an CNC Prozess Parameteren (ca. Fir sécherzestellen datt d'Dimensiounsgenauegkeet erhale bleift an de fäerdegen Deel den CNC-Finish-Fräsgenauegkeetsniveau erfëllt. D'Kanalbreet, déi fir dësen Apparat benotzt gëtt, ass kleng genuch fir sécherzestellen datt d'Foliematerial net an de Flëssegkanal "sackt", sou datt de Kanal e Quadrat-Querschnitt behält.
Studien hu gewisen datt wéineg elementar Diffusioun op der UAM Bindungsinterface 46, 47 ouni zousätzlech thermesch Behandlung geschitt, also fir d'Apparater an dëser Aarbecht bleift d'Cu-110 Schicht ënnerscheet vun der Al 6061 Schicht a ännert sech abrupt.
Installéiert e pre-kalibréierten 250 psi (1724 kPa) Réckdrockregulator (BPR) an den Ausgang vum Reakter a pompelt Waasser duerch de Reakter mat enger Rate vun 0,1 bis 1 mL min-1. tëscht den Thermokoppelen, déi am Reakter agebaut sinn, an déi, déi an der FlowSyn-Chip-Heizplack agebonne sinn. Dëst gëtt erreecht andeems d'programméierbar Kachplacktemperatur tëscht 100 an 150 °C an 25 °C Inkremente variéiert an all Ënnerscheeder tëscht de programméierten an opgehollen Temperaturen notéiert.
D'cycloaddition Reaktioun Konditiounen vun phenylacetylene an iodoethane sech optimiséiert (Schema 1- Cycladdition vun phenylacetylene an iodoethane Schema 1- Cycladdition vun phenylacetylene an iodoethane). Dës Optimisatioun war duerch eng voll factorial Design vun Experimenter gesuergt, Zäit als variabelen Residenz, während der Temperatur an iodoethane Residenz, fixen Temperatur an Parameteren Approche benotzt (DOE). 1: 2.
Separat Léisunge vun Natrium azide (0,25 M, 4: 1 DMF: H2O), iodoethane (0,25 M, DMF), an phenylacetylene (0,125 M, DMF) goufen preparéiert. A 1,5 mL aliquot vun all Léisung war gemëscht an duerch de Reaktor gepompelt an der gewënschter Flux Rate Äntwert an der gewënschter Flux Taux geholl an trilacphen Äntwert op d'Temperatur vun trilacphen Taux geholl. Etylen Startmaterial a bestëmmt duerch High-Performance Liquid Chromatography (HPLC).Fir Konsistenz vun der Analyse goufen all Reaktiounen just getest nodeems d'Reaktiounsmëschung de Reaktor verlooss huet.
All Echantillon goufen analyséiert mat engem Chromaster HPLC System (VWR, PA, USA) mat engem quaternary Pompel, Kolonn Uewen, variabelen Wellelängt UV Detektor an autosampler.The Kolonn war eng Equivalence 5 C18 (VWR, PA, USA), 4,6 × 100 mm an Gréisst, 5 µm Partikelgréisst, ass bei der solv40 methanol:00 Waasser gehal: 50 methanol. engem Flux Taux vun 1,5 mL.min-1.The Sprëtz Volume war 5 μL an der Detektor Wellelängt war 254 nm.D'% Biergspëtzten Beräich fir d'DOE Echantillon war aus der Héichpunkt Beräicher vun der Reschtoffall Alkyne an triazole Produiten berechent only.Injektioun vun Startmaterial erlaabt Identifikatioun vun relevant Biergspëtzten.
Kopplung vun der Reakter Analyse Output un der MODDE DOE Software (Umetrics, Malmö, Schweden) erlaabt eng grëndlech Analyse vun Resultater Trends an Determinatioun vun optimal Reaktioun Konditiounen fir dës cycloaddition. Running der gebaut-an optimizer an auswielen all wichteg Modell Begrëffer gëtt eng Rei vun Reaktioun Konditiounen entworf Produit Peak Beräich ze maximéieren iwwerdeems Biergspëtzten Material fir acetylene reduzéieren.
D'Oxidatioun vum Uewerflächekoffer an der katalytescher Reaktiounskammer gouf mat enger Léisung vu Waasserstoffperoxid (36%) erreecht, déi duerch d'Reaktiounskammer fléisst (Flowrate = 0,4 ml min-1, Residenzzäit = 2,5 min) virun der Synthese vun all Triazolverbindungsbibliothéik.
Eemol en optimalen Set vu Konditiounen identifizéiert gouf, goufen se op eng Rei vun Acetylen- a Haloalkan-Derivate applizéiert fir d'Kompilatioun vun enger klenger Bibliothéiksynthese z'erméiglechen, an doduerch d'Fähigkeit festzeleeën, dës Konditiounen op eng méi breet Palette vu potenziellen Reagenz z'applizéieren (Dorënner 1).2).
Preparéieren separat Léisungen vun Natrium azide (0,25 M, 4: 1 DMF: H2O), haloalkanes (0,25 M, DMF) an alkynes (0,125 M, DMF). vun Ethylacetat. D'Probe Léisung gouf mat 3 × 10 ml Waasser gewascht. D'wässerlech Schichten goufen kombinéiert a mat 10 ml Ethylacetat extrahéiert;d'organesch Schichten goufen dann kombinéiert, mat 3 x 10 ml vun Salzlake gewäsch, iwwer MgSO4 gedréchent a gefiltert, dann war de Léisungsmëttelbad am Vakuo geläscht. D'Echantillon sech duerch Kolonn chromatography op Silica gelies benotzt ethyl acetate virun Analyse vun enger Kombinatioun vun HPLC,1H NMR,13C NMR an héich Opléisung Mass-HRMS gereinegt.
All Spektrum goufen mat engem Thermofischer Präzisioun Orbitrap Opléisung Massespektrometer mat ESI als Ioniséierungsquell erfaasst. All Proben goufen mat Acetonitril als Léisungsmëttel virbereet.
D'TLC Analyse gouf op Aluminium-ënnerstëtzten Silica Placke gemaach.Placke goufen duerch UV-Liicht (254 nm) oder Vanillin-Faarwen an Heizung visualiséiert.
All Echantillon goufen analyséiert mat engem VWR Chromaster (VWR International Ltd., Leighton Buzzard, UK) System equipéiert mat engem Autosampler, Kolonn Uewen binär Pompel an Single Wellelängt Detektor. D'Kolonn benotzt war eng ACE Equivalence 5 C18 (150 × 4,6 mm, Advanced Chromatography Technologies Ltd., Aberdeen, Schottland).
Injektiounen (5 μL) goufen direkt aus verdënntem rau Reaktiounsmëschung (1:10 Verdünnung) gemaach an analyséiert mat Waasser: Methanol (50:50 oder 70:30), ausser e puer Proben, déi de 70:30 Léisungsmëttelsystem benotzen (als Stärennummer bezeechent) bei enger Flowrate vun 1,5 ml / min.
D'% Peakfläch vun der Probe gouf aus dem Peakberäich vum Reschtalkyn berechent, nëmmen dem Triazolprodukt, an d'Injektioun vum Startmaterial erlaabt d'Identifikatioun vun den zoustännegen Peaks.
All Echantillon goufen mat engem Thermo iCAP 6000 ICP-OES analyséiert. All Eechung Standarden goufen mat enger 1000 ppm Cu Standard Léisung an 2% Salpetersäure (SPEX Certi Prep) virbereet.
UAM utilizes ultrasonic metal welding as a bonding technique for the metal foil material used to build the final assembly. Ion applizéiert ginn, kënnen d'Oxiden op der Uewerfläch vum Material knacken.Weiderend Drock a Schwéngung kënnen Asperitéite vum Material zerbriechen 36 .Intim Kontakt mat lokal induzéierter Hëtzt an Drock féiert dann zu Feststoffverbindung bei Materialschnëttplazen;et kann och Adhäsioun hëllefen duerch Ännerungen an Uewerfläch energy48.D'Natur vun der Bindung Mechanismus iwwerwonne vill vun de Problemer verbonne mat der variabelen Schmelztemperatur an héich Temperatur After-Effekter ernimmt an anere additive Fabrikatioun techniques.This erlaabt fir direkt Bindung (dh ouni Uewerfläch Modifikatioun, fillers oder Klebstoff) vu multiple Schichten vu verschiddene Materialien an eng eenzeg konsolidéiert Struktur.
A second favorable factor for UAM is the high degree of plastic flow observed in metallic materials, even at low temperatures, dh well below the melting point of metallic materials.D'Kombinatioun vun ultrasonic Schwéngung an Drock induces héich Niveauen vun lokal grain boundary migration and recrystallization ouni déi grouss Temperatur Erhéijung traditionell verbonne mat bulk Materialien.Während dem Bau vun dëser Finale Layer vun der aktiver Komponente vun aktiv Komponenten auszeüben an auszebauen, kann tëscht aktiv Layer an emploi. Folie, Layer fir Layer.Elementer wéi optesch Faseren 49, Verstäerkungen 46, Elektronik 50, an Thermokoppelen (dës Aarbecht) sinn all erfollegräich an UAM Strukturen agebonnen fir aktiv a passiv Kompositversammlungen ze kreéieren.
An dëser Aarbecht, souwuel déi verschidde Materialverbindung an Interkalatiounsméiglechkeeten vun UAM goufen benotzt fir den ultimativen katalytesche Temperaturmonitoring Mikroreaktor ze kreéieren.
Am Verglach mat Palladium (Pd) an aner allgemeng benotzt Metal Katalysatoren, Cu Katalysis huet verschidde Virdeeler: (i) wirtschaftlech, Cu ass manner deier wéi vill aner Metaller an der Katalysis benotzt an ass dofir eng attraktiv Optioun fir d'chemesch Veraarbechtung Industrie. analyséiert Reaktiounen funktionnéieren gutt an der Verontreiung vun anere Liganden, Dës Liganden sinn dacks strukturell einfach a preiswert wann Dir wëllt, wärend déi, déi an der Pd-Chemie benotzt ginn, dacks komplex, deier a loftempfindlech sinn (iv) Cu, besonnesch bekannt fir seng Fäegkeet fir Alkynen an der Synthese ze binden, Zum Beispill, bimetallesch-katalyséiert Kupplung a cycloadesch (C) ass och fäeg d'Arylatioun vu verschiddenen Nukleophilen an Ullmann-Typ Reaktiounen ze förderen.
Beispiller vun heterogenization vun all dëse Reaktioune goufen viru kuerzem an der Presenz vun Cu (0) bewisen. Dëst ass haaptsächlech wéinst der pharmazeuteschen Industrie an der wuessen konzentréieren op Metal Katalysator Erhuelung a Wiederverwendung55,56.
Pionéier vun Huisgen an den 1960er57, der 1,3-dipolare cycloaddition Reaktioun tëscht acetylene an azide zu 1,2,3-triazole considéréiert eng synergistic Demonstratioun Reaktioun.Déi doraus resultéierend 1,2,3 triazole Moieties sinn besonnesch Interessi als pharmacophore am Beräich vun verschiddenen Drogenofhängeger Entdeckung an hir therapeutesch Entdeckung 5 therapeutesch Agent 5 benotzt.
Dës Reaktioun koum erëm an de Fokus wann Sharpless an anerer d'Konzept vun "Klickchemie" agefouert hunn59.De Begrëff "Klickchemie" gëtt benotzt fir e robusten, zouverléissege a selektiven Set vu Reaktiounen ze beschreiwen fir déi séier Synthese vun neie Verbindungen a kombinatoresche Bibliothéiken iwwer heteroatom Verknüpfung (CXC)60 D'synthetesch Appel vun dësen Reaktiounen, Separatiouns- a Waasserresistenzbedingunge sinn verbonnen Reaktiounen, Separatiouns- a Waasserbedéngungen. ass einfach61.
Déi klassesch Huisgen 1,3-dipole cycloaddition gehéiert net zu der Kategorie vun "Klick Chimie".Allerdéngs, Medaille a Sharpless bewisen, datt dëst Azid-Alkyne Kopplung Event 107 bis 108 an der Presenz vun Cu (I) am Verglach zu der uncatalyzed 1,3-dipolare Beschleunegung Mechanismus verbessert Cyclopadditioun verlaangt bedeitendst Beschleunigung Vitesse Gruppen, oder cycloaddition net verlaangen. sh Reaktiounskonditiounen a bréngt bal komplett Konversioun a Selektivitéit op 1,4-disubstituéiert 1,2,3-Triazolen (Anti-1,2,3-Triazol) op enger Zäitskala (Dorënner 3).
Isometresch Resultater vun konventionelle a Koffer-katalyséiert Huisgen cycloadditions.Cu(I)-katalyséiert Huisgen cycloadditions nozeginn nëmmen 1,4-disubstituted 1,2,3-triazoles, iwwerdeems thermesch induzéiert Huisgen cycloadditions typesch nozeginn 1,54- an 1,54- an azoli Mëschung vun 1,54- an azoles.
Déi meescht Protokoller beinhalt d'Reduktioun vu stabile Cu(II) Quellen, wéi d'Reduktioun vu CuSO4 oder Cu(II)/Cu(0) Arten Ko-Kombinatioun mat Natriumsalze. Am Verglach mat anere Metallkatalyséierte Reaktiounen huet d'Benotzung vu Cu(I) déi grouss Virdeeler fir bëlleg an einfach ze handhaben.
Kinetesch an isotopesch Etikettéierungsstudien vum Worrell et al.65 huet gewisen, datt, am Fall vun terminalen Alkynes, zwee Äquivalente vu Kupfer an der Aktivéierung vun der Reaktivitéit vun all Molekül géint Azid involvéiert sinn.De proposéierte Mechanismus geet duerch e sechs-membered Kupfermetallring, deen duerch d'Koordinatioun vun Azid zu σ-gebonnenen Kupfer Acetylid mat π-gebonnenen Kupfer als stabile Donor-Ligand erfollegt gëtt, duerch Triazolylligand verfollegt ginn. Proton Zersetzung fir Triazolprodukter ze liwweren an de katalytesche Zyklus zouzemaachen.
Iwwerdeems d'Virdeeler vun Flux Chimie Apparater sinn gutt dokumentéiert, do huet e Wonsch analytesch Handwierksgeschir an dëse Systemer fir In-Linn z'integréieren, in-situ, Prozess Iwwerwachung66,67.
Aluminium-Kupferflossreaktor fabrizéiert duerch Ultraschall Additiv Fabrikatioun (UAM) mat komplexer interner Kanalstruktur, embedded thermocouples a katalytesch Reaktiounskammer.
Fir sécherzestellen datt d'Reaktoren fir zukünfteg organesch Reaktiounen fabrizéiert ginn, mussen d'Léisungsmëttel sécher iwwer de Kachpunkt erhëtzt ginn;si sinn Drock an Temperatur getest.Den Drocktest huet gewisen datt de System e stabilen a konstante Drock hält och mat engem erhéichtem Systemdrock (1,7 MPa).Den hydrostatesche Test gouf bei Raumtemperatur mat H2O als Flëssegkeet gemaach.
D'Verbindung vum embedded (Figure 1) Thermoelement an den Temperaturdatenlogger huet gewisen datt d'Thermoelement 6 °C (± 1 °C) méi kill war wéi déi programméiert Temperatur um FlowSyn System. mal diffusivity vun de Materialien an der Fabrikatioun Prozess benotzt.Dës thermesch Drift ass konsequent a kann dofir an der Ausrüstung Setup Rechnung gedroe ginn genee Temperaturen erreecht a gemooss während der Reaktioun ze garantéieren.Dofir, dëser online Iwwerwachung Outil erliichtert enk Kontroll vun Reaktioun Temperatur an erliichtert méi genee Prozess Optimisatioun an Entwécklung vun optimal Konditiounen.
De Reaktor presentéiert an dësem Wierk ass dat éischt Beispill vun der Uwendung vun der UAM Technologie fir d'Fabrikatioun vu chemesche Reaktoren a adresséiert verschidde grouss Aschränkungen déi aktuell mam AM / 3D Dréckerei vun dësen Apparater verbonne sinn, sou wéi: (i) d'Rapportéiert Probleemer am Zesummenhang mat der Kupfer- oder Aluminiumlegierungsveraarbechtung ze iwwerwannen (ii) verbessert intern Kanalresolutioun am Verglach mat Pulverbettfusioun (PBM) Uewerflächen-Text-Techniken wéi Porough-Text-Fusioun (PBMure), 26 (iii) Reduzéiert Veraarbechtungstemperatur, déi direkt Bindung vu Sensoren erliichtert, wat net méiglech ass an der Pulverbetttechnologie, (v) iwwerwannt schlecht mechanesch Eegeschaften a Sensibilitéit vu Polymer-baséiert Komponenten Komponenten op eng Vielfalt vun gemeinsamen organeschen Léisungsmëttelen17,19.
D'Funktionalitéit vun der Reaktergebai war vun enger Serie vun Koffer-katalyséiert Alkyne Azid cycloaddition Reaktioune ënner kontinuéierlech Flux Konditiounen (Figebam. 2) bewisen. D'Ultraschall-gedréckt Koffer reaktor detailléiert an Dorënner 4 war mat engem kommerziellen Flux System integréiert a benotzt Bibliothéik azides vun verschiddenen 1,4-diazole vun acetylene ze synthetiséieren, via alkylen-Disubstituted Temperatur 1,4-2, 3-2, 1,4-2, 1,4-2. Gruppen Halogeniden an der Präsenz vu Natriumchlorid (Figure 3). D'Benotzung vun enger kontinuéierlecher Flow Approche reduzéiert d'Sécherheetsbedéngungen, déi a Batchprozesser entstinn, well dës Reaktioun héich reaktiv a geféierlech Azid-Zwëscheprodukter produzéiert [317], [318]. Am Ufank gouf d'Reaktioun fir d'Cycloadditioun vu pheniodolacetylen an Cydolacetylen optimiséiert (Cycloaddition vun pheniodolacetylen an Szydolacetylen) Etylen a Jodethan) (kuckt Figur 5).
(Uewe lénks) Schema vum Setup benotzt fir den 3DP-Reaktor an de Flowsystem opzebauen (uewen riets) kritt am optimiséierten (ënnen) Schema vum Huisgen cycloaddition 57 Schema tëscht Phenylacetylen an Iodethan fir Optimiséierung a weist d'optimiséiert Parameter Reaktiounskonversiounsrate.
Duerch d'Kontroll vun der Residenzzäit vun de Reagenzen am katalyteschen Deel vum Reaktor an enk Iwwerwaachung vun der Reaktiounstemperatur mat enger direkt integréierter Thermoelementsond, kënnen d'Reaktiounskonditioune séier a präzis mat minimalem Zäit- a Materialverbrauch optimiséiert ginn. Reaktioun Temperatur sinn als wichteg Modell Begrëffer considéréiert. Lafen der gebaut-an optimizer benotzt dëse ausgewielt Begrëffer generéiert eng Rei vun Reaktioun Konditiounen entworf Produit Spëtzt Beräicher ze maximéieren iwwerdeems ugefaangen Material Spëtzt Beräicher reduzéieren. Dës Optimisatioun nozeginn engem 53% Konversioun vun der triazole Produit, déi enk mat der Modell Viraussetzung vun 54%.
Baséierend op der Literatur weist datt Kupfer(I)oxid (Cu2O) als effektiv katalytesch Spezies op nullvalente Kupferflächen an dëse Reaktiounen handelen kann, ass d'Fähigkeit fir d'Reaktorfläch viraus ze oxidéieren ier d'Reaktioun am Floss duerchgefouert gouf70,71. eng bedeitend Erhéijung vun der Konversioun vun der Ausgangsmaterial, déi berechent gouf >99%.Allerdéngs, Iwwerwachung vun HPLC huet gewisen, datt dës Konversioun däitlech reduzéiert d'exzessiv verlängert Reaktioun Zäit bis ongeféier 90 Minutten, wouropshin d'Aktivitéit ausgeglach an engem "Staadig Staat" ze erreechen. Dës Observatioun suggeréiert datt d'Quell vun katalytescher Aktivitéit ass vun der Uewerfläch Koffer zero-oxid liicht Kupfer-Oxid Temperatur liicht zero-oxidéiert Raum zerovalent ass kritt. Form CuO and Cu2O that are not self-protective layers.Dëst eliminéiert de Besoin fir eng Hëllef Kupfer(II) Quell fir Co-Kompositioun ze addéieren71.