Nature.com मा जानुभएकोमा धन्यवाद।तपाईँले प्रयोग गरिरहनुभएको ब्राउजर संस्करणमा CSS को लागि सीमित समर्थन छ।उत्तम अनुभवको लागि, हामी तपाईंलाई अपडेट गरिएको ब्राउजर प्रयोग गर्न सुझाव दिन्छौं (वा इन्टरनेट एक्सप्लोररमा अनुकूलता मोड बन्द गर्नुहोस्)।यस बीचमा, निरन्तर समर्थन सुनिश्चित गर्न, हामी शैलीहरू र जाभास्क्रिप्ट बिना साइट प्रदर्शन गर्नेछौं।
एडिटिभ निर्माणले अनुसन्धानकर्ताहरू र उद्योगीहरूले आफ्नो विशिष्ट आवश्यकताहरू पूरा गर्न रासायनिक यन्त्रहरू डिजाइन र निर्माण गर्ने तरिका परिवर्तन गर्दैछ। यस कार्यमा, हामी ठोस-स्टेट मेटल शीट ल्यामिनेसन प्रविधि अल्ट्रासोनिक एडिटिभ मैन्युफ्याक्चरिङ (UAM) द्वारा प्रत्यक्ष रूपमा एकीकृत उत्प्रेरक भागहरू र सेन्सिङ तत्वहरूद्वारा निर्मित फ्लो रिएक्टरको पहिलो उदाहरण रिपोर्ट गर्छौं। त्यस्ता उपकरणहरूको क्षमतालाई पनि उल्लेखनीय रूपमा बढाउँछ। जैविक रूपमा महत्त्वपूर्ण 1,4-विस्थापित 1,2,3-ट्राइजोल यौगिकहरूको एक श्रृंखला सफलतापूर्वक एक Cu-मध्यस्थ Huisgen 1,3-dipolar cycloadition प्रतिक्रिया द्वारा UAM रसायन सेट-अप प्रयोग गरेर सफलतापूर्वक संश्लेषित र अनुकूलित गरियो। प्रतिक्रिया अनुगमन र अप्टिमाइजेसनको लागि वास्तविक-समय प्रतिक्रिया पनि प्रदान गर्दछ।
यसको बल्क समकक्षमा यसको महत्त्वपूर्ण फाइदाहरूको कारण, रासायनिक संश्लेषणको चयनशीलता र दक्षता बढाउने क्षमताको कारणले गर्दा, प्रवाह रसायन विज्ञान शैक्षिक र औद्योगिक सेटिङहरूमा महत्त्वपूर्ण र बढ्दो क्षेत्र हो।राम्रो रासायनिक र औषधि उद्योगहरूमा 50% भन्दा बढी प्रतिक्रियाहरूले निरन्तर प्रवाह प्रशोधन7 को प्रयोगबाट लाभ उठाउन सक्छ।
In recent years, there has been a growing trend of groups looking to replace traditional glassware or flow chemistry equipment with customizable additive manufacturing (AM) chemistry “reaction vessels”8.The iterative design, rapid production, and 3-dimensional (3D) capabilities of these techniques are beneficial for those who wish to customize their devices to a specific set of reactions, devices, or conditions.To date, this work has focused almost exclusively on the use of polymer-based 3D printing techniques such as stereolithography (SL)9,10,11, fused deposition modeling (FDM)8,12,13,14 and inkjet printing 7, 15, 16. The lack of robustness and ability of such devices to perform a wide range of chemical reactions/analyses17, 18, 19, 20 is a major limiting factor for broader implementation of AM in this field17, 18, 19, 20 .
प्रवाह रसायन विज्ञानको बढ्दो प्रयोग र AM सँग सम्बन्धित अनुकूल गुणहरूको कारणले, त्यहाँ थप उन्नत प्रविधिहरू अन्वेषण गर्न आवश्यक छ जसले प्रयोगकर्ताहरूलाई परिष्कृत रासायनिक र विश्लेषणात्मक क्षमताहरूका साथ प्रवाह प्रतिक्रिया भाँडाहरू बनाउन सक्षम बनाउँछ। यी प्रविधिहरूले प्रयोगकर्ताहरूलाई उच्च बलियो वा कार्यात्मक सामग्रीहरूको दायराबाट छनौट गर्न सक्षम पार्छ। प्रतिक्रिया निगरानी र नियन्त्रणको लागि अनुमति दिनुहोस्।
अनुकूलन रासायनिक रिएक्टरहरू विकास गर्न सक्ने क्षमता भएको एउटा थप उत्पादन प्रक्रिया भनेको अल्ट्रासोनिक एडिटिभ मैन्युफ्याक्चरिङ (UAM) हो। यो ठोस-स्टेट शीट ल्यामिनेसन प्रविधिले पातलो मेटल फोइलहरूमा अल्ट्रासोनिक दोलनहरू लागू गर्दछ ताकि तिनीहरूलाई न्यूनतम बल्क हीटिंग र उच्च स्तरको प्लास्टिक प्रवाह 21, U2 AM 21, 21, U2 AM 21, 21,000 टेकनोलोग अन्य टेकनोलोगको साथ तहद्वारा तहमा जोड्न सकिन्छ। घटाउने उत्पादनसँग प्रत्यक्ष रूपमा एकीकृत हुनुहोस्, हाइब्रिड निर्माण प्रक्रियाको रूपमा चिनिन्छ, जसमा इन-सिटु आवधिक कम्प्युटर संख्यात्मक नियन्त्रण (CNC) मिलिङ वा लेजर मेसिनले बन्डेड सामग्रीको तहको शुद्ध आकार परिभाषित गर्दछ 24, 25। यसको मतलब यो हो कि प्रयोगकर्ताले प्रायः साना पाउडरहरू हटाउने सामग्रीसँग सम्बन्धित समस्याहरूद्वारा सीमित छैन। AM प्रणालीहरू26,27,28। यो डिजाइन स्वतन्त्रता उपलब्ध सामग्री विकल्पहरूमा पनि विस्तार हुन्छ - UAM ले एकल प्रक्रिया चरणमा थर्मल रूपमा समान र भिन्न सामग्री संयोजनहरू बाँड्न सक्छ। पग्लने प्रक्रियाभन्दा बाहिरको सामग्री संयोजनहरूको छनोटको मतलब यो हो कि विशिष्ट अनुप्रयोगहरूको मेकानिकल र रासायनिक मागहरू अझ राम्रोसँग पूरा गर्न सकिन्छ। ठोस राज्य बन्धनको क्रममा अर्को उच्च सामग्रीको इन्सुलमेनोन्बोन फ्लोको साथमा। s अपेक्षाकृत कम तापमानमा 29,30,31,32,33। UAM को यो अद्वितीय विशेषताले क्षति बिना धातु तहहरू बीच मेकानिकल/थर्मल तत्वहरू सम्मिलित गर्न सुविधा दिन्छ। UAM इम्बेडेड सेन्सरहरूले एकीकृत विश्लेषणहरू मार्फत प्रयोगकर्तालाई उपकरणबाट वास्तविक-समय जानकारीको डेलिभरीलाई सहज बनाउन सक्छ।
लेखकहरूको विगतको कार्य32 ले एकीकृत सेन्सिङ क्षमताहरूको साथ धातु थ्रीडी माइक्रोफ्लुइडिक संरचनाहरू सिर्जना गर्न UAM प्रक्रियाको क्षमता देखाएको छ। यो एक निगरानी मात्र यन्त्र हो। यो पेपरले UAM द्वारा निर्मित माइक्रोफ्लुइडिक रासायनिक रिएक्टरको पहिलो उदाहरण प्रस्तुत गर्दछ;एक सक्रिय उपकरण जसले संरचनात्मक रूपमा एकीकृत उत्प्रेरक सामग्रीहरू मार्फत मात्र निगरानी गर्दैन तर रासायनिक संश्लेषणलाई पनि प्रेरित गर्दछ। यन्त्रले 3D रासायनिक उपकरण निर्माणमा UAM प्रविधिसँग सम्बन्धित धेरै फाइदाहरू संयोजन गर्दछ, जस्तै: कम्प्युटर-एडेड डिजाइन (CAD) मोडेलहरूबाट सीधा उत्पादनहरूमा पूर्ण 3D डिजाइनहरू रूपान्तरण गर्ने क्षमता;उच्च थर्मल चालकता र उत्प्रेरक सामग्री संयोजन गर्न बहु-सामग्री निर्माण;र सटीक प्रतिक्रिया तापमान निगरानी र नियन्त्रणको लागि अभिकर्मक स्ट्रिमहरू बीच सीधा थर्मल सेन्सरहरू इम्बेड गर्दै। रिएक्टरको कार्यक्षमता प्रदर्शन गर्न, औषधिको रूपमा महत्त्वपूर्ण 1,4-विघटन गरिएको 1,2,3-ट्रायाजोल यौगिकहरूको पुस्तकालय तांबे-उत्प्रेरित, हाइस्लोपोलिजेन, हाइस्लोपोलिजेन, हाइलाइट, 1,2,3-ट्रायाजोल यौगिकहरूद्वारा संश्लेषित गरिएको थियो। सामग्री विज्ञान र कम्प्यूटर-सहायता डिजाइनकोकरणले बहु-अनुशासनात्मक अनुसन्धान मार्फत रसायन विज्ञानको लागि नयाँ अवसरहरू र सम्भावनाहरू खोल्न सक्छ।
सबै सॉल्भेन्टहरू र अभिकर्मकहरू सिग्मा-एल्ड्रिच, अल्फा एसर, TCI वा फिशर वैज्ञानिकबाट खरिद गरिएका थिए र पूर्व शुद्धिकरण बिना प्रयोग गरिएको थियो। 1H र 13C NMR स्पेक्ट्रा क्रमशः 400 MHz र 100 MHz मा रेकर्ड गरिएको थियो, एक JEOL ECS-400Hz M400 meters वा Av400mr स्पेक्ट्रा प्रयोग गरेर प्राप्त गरियो। स्पेक्ट्रोमिटर र CDCl3 वा (CD3)2SO विलायकको रूपमा।सबै प्रतिक्रियाहरू Uniqsis FlowSyn प्रवाह रसायन विज्ञान प्लेटफर्म प्रयोग गरेर प्रदर्शन गरिएको थियो।
यस अध्ययनमा सबै यन्त्रहरू बनाउन UAM प्रयोग गरिएको थियो। यो प्रविधि 1999 मा आविष्कार गरिएको थियो, र यसको प्राविधिक विवरणहरू, सञ्चालन मापदण्डहरू र यसको आविष्कार पछिको विकासहरू निम्न प्रकाशित सामग्रीहरू मार्फत अध्ययन गर्न सकिन्छ 34,35,36,37। उपकरण (चित्र 1) एक अल्ट्रा-उच्च शक्ति, 9kWA, USA0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000) .प्रवाह यन्त्रको निर्माणको लागि छनौट गरिएका सामग्रीहरू Cu-110 र Al 6061 थिए।Cu-110 मा उच्च तामा सामग्री (न्यूनतम 99.9% तामा) छ, यसले तामा-उत्प्रेरित प्रतिक्रियाहरूको लागि राम्रो उम्मेद्वार बनाउँछ, र त्यसैले माइक्रोरेक्टर भित्र "सक्रिय तह" को रूपमा प्रयोग गरिन्छ।Al 6061 O लाई "थोक" सामग्रीको रूपमा प्रयोग गरिन्छ, विश्लेषणको लागि प्रयोग गरिएको इम्बेडिङ तह पनि;मिश्र धातु सहायक कम्पोनेन्ट इम्बेडिङ र annealed अवस्था Cu-110 तह संग संयुक्त।Al 6061 O एक सामग्री हो जुन UAM प्रक्रियाहरू 38, 39, 40, 41 सँग अत्यधिक मिल्दो देखाइएको छ र परीक्षण गरिएको छ र यो काममा प्रयोग हुने अभिकर्मकहरूसँग रासायनिक रूपमा स्थिर भएको छ।Cu-110 सँग Al 6061 O को संयोजनलाई UAM को लागि उपयुक्त सामग्री संयोजन पनि मानिन्छ र यसैले यो अध्ययनको लागि उपयुक्त सामग्री हो।38,42 यी उपकरणहरू तल तालिका 1 मा सूचीबद्ध छन्।
रिएक्टर निर्माण चरणहरू (१) अल ६०६१ सब्सट्रेट (२) तामाको पन्नीमा सेट गरिएको तल्लो च्यानलको निर्माण (३) तहहरू बीचको थर्मोकल इम्बेडिङ (४) शीर्ष च्यानल (५) इनलेट र आउटलेट (६) मोनोलिथिक रिएक्टर।
तरल मार्गको डिजाइन दर्शन भनेको चिपलाई व्यवस्थित आकारमा राख्दै, चिप भित्र तरल पदार्थको यात्राको दूरी बढाउनको लागि एक जटिल मार्ग प्रयोग गर्नु हो। यो दूरीमा वृद्धि उत्प्रेरक/अभिकर्मक अन्तरक्रिया समय बढाउन र उत्कृष्ट उत्पादन उपज प्रदान गर्न वांछनीय छ। चिप्सले 90° बेन्डहरू प्रयोग गर्दछ। सतह (उत्प्रेरक) सँग तरल पदार्थको समय। प्राप्त गर्न सकिने मिश्रणलाई थप वृद्धि गर्न, रिएक्टर डिजाइनले सर्पेन्टाइन मिक्सिङ खण्डमा प्रवेश गर्नु अघि Y-जंक्शनमा जोडिएका दुई अभिकर्मक इनलेटहरू समावेश गर्दछ। तेस्रो इनलेट, जसले स्ट्रिमलाई यसको रेसिडेन्सीको आधा बाटोमा काट्छ, भविष्यको मल्टिस्टेप प्रतिक्रियाको डिजाइनमा समावेश गरिएको छ।
सबै च्यानलहरूको वर्ग प्रोफाइल (कुनै मस्यौदा कोण छैन), च्यानल ज्यामिति सिर्जना गर्न प्रयोग गरिने आवधिक CNC मिलिङको परिणाम हो। च्यानल आयामहरू उच्च (माइक्रोरेक्टरको लागि) भोल्युम आउटपुट सुनिश्चित गर्नका लागि छनोट गरिन्छ, जबकि धेरै जसो समावेश भएका तरल पदार्थहरूको लागि सतह अन्तरक्रिया (उत्प्रेरकहरू) लाई सहज बनाउन पर्याप्त सानो हुन्छ। मेटल प्रतिक्रियाको विगतका लेखकको साइज मेटल प्रतिक्रियाको डिभाइसमा आधारित हुन्छ। अन्तिम च्यानल 750 µm x 750 µm थियो र कुल रिएक्टर भोल्युम 1 ml थियो। एक एकीकृत कनेक्टर (1/4″—28 UNF थ्रेड) डिजाइनमा समावेश गरिएको छ जसले यन्त्रलाई व्यावसायिक प्रवाह रसायन उपकरणसँग सरल इन्टरफेस गर्न अनुमति दिन्छ।च्यानल साइज पन्नी सामग्रीको मोटाई, यसको यांत्रिक गुणहरू, र अल्ट्रासोनिक्ससँग प्रयोग हुने बन्धन प्यारामिटरहरू द्वारा सीमित छ।दिइएको सामग्रीको लागि निश्चित चौडाइमा, सामग्री सिर्जना गरिएको च्यानलमा "झुल्ने" हुनेछ।यस गणनाको लागि हाल कुनै विशेष मोडेल छैन, त्यसैले दिइएको सामग्री र डिजाइनको लागि अधिकतम च्यानल चौडाइ प्रयोगात्मक रूपमा निर्धारण गरिन्छ;यस अवस्थामा, 750 μm को चौडाइले sag को कारण बनाउँदैन।
च्यानलको आकार (वर्ग) स्क्वायर कटर प्रयोग गरेर निर्धारण गरिन्छ। च्यानलहरूको आकार र साइज विभिन्न प्रवाह दर र विशेषताहरू प्राप्त गर्न विभिन्न कटिङ उपकरणहरू प्रयोग गरेर च्यानलहरूको आकार परिवर्तन गर्न सकिन्छ। 125 μm उपकरण प्रयोग गरेर घुमाउरो आकार च्यानल सिर्जना गर्ने उदाहरण Monaghan45 को कार्यमा फेला पार्न सकिन्छ। वर्ग) समाप्त। यस कार्यमा, च्यानलको सममिति कायम गर्न, वर्ग रूपरेखा प्रयोग गरिएको थियो।
निर्माणमा पूर्व-प्रोग्राम गरिएको पजको समयमा, थर्मोकोपल तापमान जाँचहरू (टाइप K) माथिल्लो र तल्लो च्यानल समूहहरू (चित्र 1 - चरण 3) बीचको यन्त्र भित्र सिधै इम्बेड गरिएका हुन्छन्। यी थर्मोकलहरूले −200 देखि 1350 °C सम्म तापमान परिवर्तनहरू निगरानी गर्न सक्छन्।
धातु जम्मा गर्ने प्रक्रिया २५.४ मिमी चौडाइ, १५० माइक्रोन बाक्लो धातु पन्नी प्रयोग गरेर UAM हर्नद्वारा गरिन्छ। यी पन्नी तहहरू सम्पूर्ण निर्माण क्षेत्रलाई ढाक्नको लागि छेउछाउका स्ट्रिपहरूको श्रृंखलामा बाँधिएका हुन्छन्।जम्मा गरिएको सामग्रीको आकार अन्तिम नेट उत्पादन भन्दा ठूलो हुन्छ किनकि नम्बरको दूरीमा अन्तिम शुद्ध आकारको डिस्चार्ज र चयनित चक्र प्रयोग गरिएको छ, आयामी सटीकताका लागि प्रयोग गरिन्छ। राखिएको र समाप्त पार्टले सीएनएनलाई भेट्नेछ। यस उपकरणका लागि यस उपकरणको लागि प्रयोग गरिएको च्यानल चौडाई फोर्ल सामग्रीले "SAMITIONCESTITS" SWISTION LALC द्वारा निर्धारित गर्दछ।
अध्ययनहरूले देखाएको छ कि सानो मौलिक प्रसार UAM बन्धन इन्टरफेस 46, 47 मा अतिरिक्त थर्मल उपचार बिना हुन्छ, त्यसैले यस कार्यमा यन्त्रहरूको लागि, Cu-110 तह Al 6061 तहबाट फरक रहन्छ र अचानक परिवर्तन हुन्छ।
रिएक्टरको आउटलेटमा पूर्व-क्यालिब्रेटेड २५० psi (१७२४ kPa) ब्याक प्रेसर रेगुलेटर (BPR) स्थापना गर्नुहोस् र ०.१ देखि १ एमएल मिनेट-१ को दरमा रिएक्टरबाट पानी पम्प गर्नुहोस्। रिएक्टरको दबाबलाई फ्लोसिन बिल्ट-इन सिस्टम प्रेशर सेन्सर प्रयोग गरेर अनुगमन गरिएको थियो। ctor लाई रिएक्टर भित्र एम्बेड गरिएको थर्मोकोपलहरू र FlowSyn चिप हीटिंग प्लेट भित्र इम्बेड गरिएका कुनै पनि भिन्नताहरू पहिचान गरेर परीक्षण गरिएको थियो। यो 25 °C वृद्धिमा 100 र 150 °C को बीचमा प्रोग्रामेबल हटप्लेट तापमान भिन्न गरेर र कुनै पनि भिन्नताहरू नोट गरेर प्राप्त गरिएको छ। क्याम्ब्रिज, यूके) र साथमा PicoLog सफ्टवेयर।
phenylacetylene र iodoethane को cycloadition प्रतिक्रिया अवस्थाहरू अनुकूलित गरियो (योजना 1- phenylacetylene र iodoethane को Cycloaddition Scheme 1- phenylacetylene र iodoethane को Cycloaddition)। यो अप्टिमाइजेसन पूर्ण रूपमा प्रदर्शन गरिएको थियो जबकि तापक्रम पुन: परिवर्तनीय दृष्टिकोणको प्रयोग गरी DOE मिति र प्रयोग गर्न मिल्ने समयको डिजाइन। alkyne: azide अनुपात 1:2 मा।
सोडियम अजाइड (0.25 M, 4:1 DMF:H2O), iodoethane (0.25 M, DMF), र phenylacetylene (0.125 M, DMF) को अलग-अलग समाधानहरू तयार गरिएको थियो। प्रत्येक घोलको 1.5 mL एलीकोट मिश्रित गरी पम्प गरिएको थियो। उत्पादनबाट phenylacetylene सुरु गर्ने सामग्री र उच्च प्रदर्शन लिक्विड क्रोमेटोग्राफी (HPLC) द्वारा निर्धारित। विश्लेषणको स्थिरताको लागि, प्रतिक्रिया मिश्रणले रिएक्टर छोडे पछि मात्र सबै प्रतिक्रियाहरू नमूना गरिएको थियो। अनुकूलनका लागि चयन गरिएका प्यारामिटर दायराहरू तालिका 2 मा देखाइएको छ।
सबै नमूनाहरू क्रोमास्टर HPLC प्रणाली (VWR, PA, USA) को प्रयोग गरी विश्लेषण गरिएको थियो जसमा क्वाटरनरी पम्प, स्तम्भ ओभन, चर तरंगदैर्ध्य UV डिटेक्टर र autosampler समावेश थियो। स्तम्भ एक बराबरी 5 C18 (VWR, PA, USA), 4.6 µm 4.6 µm आकारमा 4.6 µm आकार, 10 °m मा राखिएको थियो। C. विलायक isocratic 50:50 methanol: 1.5 mL.min-1 को प्रवाह दरमा पानी। इंजेक्शन भोल्युम 5 μL थियो र डिटेक्टर तरंग दैर्ध्य 254 nm थियो। DOE नमूनाको लागि % शिखर क्षेत्र र अवशिष्ट सामग्रीको अवशेष सुरु गर्न अनुमति दिने सामग्रीको चरम क्षेत्रहरूबाट गणना गरिएको थियो। चुचुराहरू।
MODDE DOE सफ्टवेयर (Umetrics, Malmö, Sweden) मा रिएक्टर विश्लेषण आउटपुटको युग्मनले परिणाम प्रवृतिहरूको विस्तृत विश्लेषण र यस साइक्लोडडिशनको लागि इष्टतम प्रतिक्रिया अवस्थाहरूको निर्धारण गर्न अनुमति दियो। निर्मित अप्टिमाइजर चलाउँदा र सबै महत्त्वपूर्ण मोडेल सर्तहरू छनोट गर्दा उत्पादन क्षेत्रको अधिकतम डिजाइन उत्पादनको लागि एक सेट रिअक्सिम रिअक्सन उत्पादन हुन्छ। कुनै सुरु सामग्री।
उत्प्रेरक प्रतिक्रिया कक्ष भित्र सतह तामाको ओक्सीकरण प्रतिक्रिया कक्ष (प्रवाह दर = 0.4 एमएल मिनेट-1, निवास समय = 2.5 मिनेट) प्रत्येक ट्राइजोल कम्पाउन्ड पुस्तकालयको संश्लेषण अघि बग्ने हाइड्रोजन पेरोक्साइड (36%) को समाधान प्रयोग गरेर हासिल गरिएको थियो।
एक पटक सर्तहरूको इष्टतम सेट पहिचान गरिसकेपछि, तिनीहरूलाई सानो पुस्तकालय संश्लेषणको संकलन गर्न अनुमति दिन एसिटिलीन र हलोअल्केन डेरिभेटिभहरूको दायरामा लागू गरियो, जसले गर्दा यी अवस्थाहरूलाई सम्भावित अभिकर्मकहरूको फराकिलो दायरामा लागू गर्ने क्षमता स्थापित हुन्छ (चित्र 1.2)।
सोडियम अजाइड (0.25 M, 4:1 DMF:H2O), haloalkanes (0.25 M, DMF) र alkynes (0.125 M, DMF) को अलग-अलग समाधानहरू तयार गर्नुहोस्। प्रत्येक घोलको 3 mL एलीकोटहरू मिसाएर 75 μL मा रिएक्टर मार्फत पम्प गरिएको थियो र कुल मात्रामा 1 μL-1 °C मा जम्मा गरियो। १० एमएल एथिल एसीटेट। नमूना घोल ३ × १० एमएल पानीले पखालियो। जलीय तहहरू मिलाएर १० एमएल एथिल एसीटेटसँग निकालियो;त्यसपछि अर्गानिक तहहरू मिलाइयो, 3 x 10 मिलीलीटर नमकीन पानीले धोइयो, MgSO4 मा सुकाइयो र फिल्टर गरियो, त्यसपछि विलायकलाई भ्याकुओमा हटाइयो। नमूनाहरूलाई सिलिका जेलमा स्तम्भ क्रोमेटोग्राफीद्वारा एथिल एसीटेट प्रयोग गरेर शुद्ध गरिएको थियो। HR-MS)।
सबै स्पेक्ट्राहरू थर्मोफिशर प्रेसिजन अर्बिट्राप रिजोलुसन मास स्पेक्ट्रोमिटर ईएसआईको साथ आयनीकरण स्रोतको रूपमा प्रयोग गरी प्राप्त गरिएको थियो। सबै नमूनाहरू एसीटोनिट्रिललाई विलायकको रूपमा प्रयोग गरेर तयार पारिएका थिए।
TLC विश्लेषण एल्युमिनियम-ब्याक गरिएको सिलिका प्लेटहरूमा गरिएको थियो। प्लेटहरूलाई UV प्रकाश (254 nm) वा भ्यानिलिन स्टेनिङ र तताउने द्वारा कल्पना गरिएको थियो।
सबै नमूनाहरू VWR क्रोमास्टर (VWR International Ltd., Leighton Buzzard, UK) प्रणाली प्रयोग गरेर विश्लेषण गरिएको थियो जसमा एक अटोसेम्पलर, स्तम्भ ओभन बाइनरी पम्प र एकल तरंग लम्बाइ डिटेक्टर थियो। प्रयोग गरिएको स्तम्भ ACE Equivalence 5 C18 (150 × 4.6 mm) थियो।
इन्जेक्सनहरू (5 µL) सीधै पातलो कच्चा प्रतिक्रिया मिश्रण (1:10 dilution) बाट बनाइएको थियो र पानी: methanol (50:50 वा 70:30) को साथ विश्लेषण गरिएको थियो, 1.5 mL/min को प्रवाह दरमा 70:30 विलायक प्रणाली (तारा संख्याको रूपमा चिनिएको) प्रयोग गरेर केही नमूनाहरू बाहेक, कोलम 2 °C 2 °C 4th तरंग राखिएको थियो। nm
नमूनाको % शिखर क्षेत्र अवशिष्ट अल्काइनको शिखर क्षेत्रबाट गणना गरिएको थियो, केवल ट्राइजोल उत्पादन, र प्रारम्भिक सामग्रीको इंजेक्शनले सान्दर्भिक चुचुराहरूको पहिचान गर्न अनुमति दियो।
सबै नमूनाहरू थर्मो iCAP 6000 ICP-OES प्रयोग गरेर विश्लेषण गरिएको थियो। सबै क्यालिब्रेसन मानकहरू 2% नाइट्रिक एसिड (SPEX Certi Prep) मा 1000 ppm Cu मानक समाधान प्रयोग गरी तयार पारिएको थियो। सबै मानकहरू 5% DMF र 2% HNO3 समाधानमा तयार गरिएका थिए, र सबै नमूनाहरू नमूना-fold-NOF-0DM-fold-fold DMH समाधानमा बनाइएका थिए।
UAM ले अल्ट्रासोनिक मेटल वेल्डिङलाई अन्तिम एसेम्बली निर्माण गर्न प्रयोग गरिने धातु पन्नी सामग्रीको बन्डिङ प्रविधिको रूपमा प्रयोग गर्दछ। अल्ट्रासोनिक मेटल वेल्डिङले पन्नी तहमा दबाब दिनको लागि कम्पन गर्ने धातु उपकरण (हर्न वा अल्ट्रासोनिक हर्न भनिन्छ) प्रयोग गर्दछ। सामग्रीको सतह, सम्पूर्ण क्षेत्र बन्धन। जब दबाब र कम्पन लागू गरिन्छ, सामग्रीको सतहमा अक्साइडहरू क्र्याक हुन सक्छ। निरन्तर दबाब र कम्पनले सामग्रीको एस्पेरिटिहरू पतन हुन सक्छ 36। स्थानीय रूपमा प्रेरित ताप र दबाबसँग घनिष्ठ सम्पर्कले सामग्रीको इन्टरफेसहरूमा ठोस-राज्य बन्धन निम्त्याउँछ;यसले सतहको उर्जामा परिवर्तनहरू मार्फत पनि आसंजनलाई मद्दत गर्न सक्छ48। बन्डिङ मेकानिजमको प्रकृतिले अन्य एडिटिभ निर्माण प्रविधिहरूमा उल्लिखित चर पिघ्ने तापक्रम र उच्च तापमान पछि-प्रभावहरूसँग सम्बन्धित धेरै समस्याहरूलाई पार गर्दछ। यसले प्रत्यक्ष बन्धन (जस्तै, सतह परिमार्जन बिना, फिलर वा टाँसिएको) विभिन्न सामग्रीहरूको एकल संरचनामा बहु तहहरूको लागि अनुमति दिन्छ।
UAM का लागि दोस्रो अनुकूल कारक धातु सामग्रीहरूमा उच्च स्तरको प्लास्टिक प्रवाह देखाइएको छ, कम तापक्रममा पनि, अर्थात् धातु सामग्रीको पग्लने बिन्दु भन्दा तल। अल्ट्रासोनिक दोलन र दबाबको संयोजनले उच्च स्तरको स्थानीय ग्रेन बाउन्ड्री माइग्रेसन र रिक्रिस्टलाइजेसनलाई प्रेरित गर्दछ, ठूलो तापक्रम बिना निर्माण सामग्रीको अन्तिम निर्माणमा वृद्धि हुन सक्छ। सक्रिय र निष्क्रिय कम्पोनेन्टहरू धातु पन्नीको तहहरू बीचमा इम्बेड गर्न शोषण गरिएको छ, तहद्वारा तह। तत्वहरू जस्तै अप्टिकल फाइबर 49, सुदृढीकरण 46, इलेक्ट्रोनिक्स 50, र थर्मोकोपलहरू (यो काम) सबै सफलतापूर्वक सक्रिय र निष्क्रिय कम्पोजिट एसेम्बलीहरू सिर्जना गर्न UAM संरचनाहरूमा इम्बेड गरिएको छ।
यस कार्यमा, UAM को विभिन्न सामग्री बन्धन र अन्तर्क्रिया सम्भावनाहरू परम उत्प्रेरक तापमान निगरानी माइक्रोरेक्टर सिर्जना गर्न प्रयोग गरिएको छ।
प्यालाडियम (पीडी) को तुलनामा र अन्य सामान्य रूपमा प्रयोग गरिएको धातु उत्प्रेरक, कच्चा प्रसंस्करण उद्योग (II) को दायरा बढ्दै जान्छ र लगभग केही पूरक-द्रौडावादको उपचार हुन्छ। Cu-caglylzed प्रतिक्रिया अन्य ligands को अभाव मा राम्रोसँग काम, यी ligants shantlessize र एयर-संशोधित (Alkyly Crumbitization (ASCORDILSE) को लागी परिचित छ (vvirldse) (v ) Cu Ullmann-प्रकार प्रतिक्रियाहरु मा धेरै उपकारहरु को संचालीनको प्रचार गर्न सक्षम छ।
यी सबै प्रतिक्रियाहरूको heterogenization को उदाहरणहरू भर्खरै Cu(0) को उपस्थितिमा प्रदर्शन गरिएको छ। यो ठूलो मात्रामा औषधि उद्योग र धातु उत्प्रेरक रिकभरी र पुन: प्रयोगमा बढ्दो फोकसको कारण हो 55,56।
1960s57 मा Huisgen द्वारा अग्रगामी, 1,3-dipolar cycloadition प्रतिक्रिया acetylene र 1,2,3-triazole को बीचमा एक synergistic प्रदर्शन प्रतिक्रिया मानिन्छ। परिणामस्वरूप 1,2,3 triazole moieties विशेष चासोको रूपमा तिनीहरूको फार्माकोफोरोजेन्ट प्रयोगको विभिन्न क्षेत्रहरूमा औषधिको प्रयोग र प्रयोगको प्रयोगको रूपमा। ५८।
शार्पलेस र अरूले "क्लिक केमिस्ट्री" 59 को अवधारणा पेश गर्दा यो प्रतिक्रिया फेरि ध्यानमा आयो। "क्लिक केमिस्ट्री" शब्द हेटेरोएटम लिंकेज (CXC) मार्फत नयाँ यौगिकहरू र कम्बिनेटोरियल लाइब्रेरीहरूको द्रुत संश्लेषणको लागि प्रतिक्रियाहरूको बलियो, भरपर्दो र चयनात्मक सेट वर्णन गर्न प्रयोग गरिन्छ। पानी प्रतिरोध, र उत्पादन विभाजन सरल छ61।
शास्त्रीय Huisgen 1,3-dipole cycloadition "क्लिक केमिस्ट्री" को वर्गसँग सम्बन्धित छैन। यद्यपि, मेडल र शार्पलेसले देखाएको छ कि यो अजाइड-अल्काइन युग्मन घटनाले Cu(I) को उपस्थितिमा 107 देखि 108 सम्म पार्छ। च्यानिज्मलाई समूहहरू वा कठोर प्रतिक्रिया अवस्थाहरू र 1,4-अविस्थापित 1,2,3-ट्राइजोल (एन्टि- 1,2,3-ट्राइजोल) को समय मापन (चित्र 3) मा पूर्ण रूपान्तरण र चयनशीलताको नजिक उत्पादनहरूको सुरक्षाको आवश्यकता पर्दैन।
परम्परागत र तामा-उत्प्रेरित Huisgen cycloadditions.Cu(I)-उत्प्रेरित Huisgen cycloadditions को Isometric नतिजाहरूले मात्र 1,4-disubstituted 1,2,3-triazoles उपज दिन्छ, जबकि थर्मल रूपमा प्रेरित Huisgen cycloaditions को सामान्यतया, 4-1-triazoles, र 4-1-1-3-ट्राइजोलहरू प्राप्त हुन्छन्। azoles को eoisomers।
अधिकांश प्रोटोकलहरूमा स्थिर Cu(II) स्रोतहरूको कमी समावेश हुन्छ, जस्तै CuSO4 वा Cu(II)/Cu(0) प्रजातिको सोडियम लवणको सह-संयोजन। अन्य धातु-उत्प्रेरित प्रतिक्रियाहरूको तुलनामा, Cu(I) को प्रयोग सस्तो र ह्यान्डल गर्न सजिलो हुने प्रमुख फाइदाहरू छन्।
Worrell et al द्वारा काइनेटिक र आइसोटोपिक लेबलिंग अध्ययन।65 ले देखाएको छ कि, टर्मिनल एल्काइन्सको अवस्थामा, तामाका दुई समतुल्य तत्वहरू प्रत्येक अणुको प्रतिक्रियालाई एजाइडतर्फ सक्रिय गर्नमा संलग्न हुन्छन्। प्रस्तावित मेकानिजमले σ-बन्डेड कपर एसिटाइलाइड र स्टेन्डर-बन्डर π को रूपमा एजाइडको समन्वयद्वारा गठन गरिएको छ-सदस्य तामाको धातुको औंठी मार्फत अगाडि बढ्छ। एटिभ्स रिंग संकुचन द्वारा बनाइन्छ, ट्राइजोल उत्पादनहरू प्रदान गर्न र उत्प्रेरक चक्र बन्द गर्न प्रोटोन विघटन पछि।
फ्लो केमिस्ट्री यन्त्रहरूका फाइदाहरू राम्ररी अभिलेखित भए तापनि यी प्रणालीहरूमा इन-लाइन, इन-सीटु, प्रक्रिया अनुगमनको लागि विश्लेषणात्मक उपकरणहरू एकीकृत गर्ने इच्छा भएको छ।
जटिल आन्तरिक च्यानल संरचना, एम्बेडेड थर्मोकोपल्स र उत्प्रेरक प्रतिक्रिया कक्षको साथ अल्ट्रासोनिक एडिटिभ निर्माण (UAM) द्वारा निर्मित एल्युमिनियम-तामा प्रवाह रिएक्टर। आन्तरिक तरल मार्गहरू कल्पना गर्न, स्टेरियोलिथोग्राफी प्रयोग गरेर निर्मित पारदर्शी प्रोटोटाइप पनि देखाइएको छ।
रिएक्टरहरू भविष्यका जैविक प्रतिक्रियाहरूका लागि निर्मित छन् भनी सुनिश्चित गर्न, सॉल्भेन्टहरू सुरक्षित रूपमा उबलने बिन्दु माथि तताउन आवश्यक छ।तिनीहरू दबाब र तापक्रम परीक्षण गरिएका छन्। दबाव परीक्षणले देखाएको छ कि प्रणालीले बढेको प्रणालीको दबाव (1.7 MPa) को साथ पनि स्थिर र स्थिर दबाब कायम राख्छ। H2O लाई तरल पदार्थको रूपमा प्रयोग गरेर हाइड्रोस्टेटिक परीक्षण कोठाको तापक्रममा गरिएको थियो।
इम्बेडेड (चित्र 1) थर्मोकोपललाई तापक्रम डेटा लगरमा जडान गर्दा फ्लोसिन प्रणालीमा प्रोग्राम गरिएको तापमान भन्दा थर्मोकोपल 6 °C (± 1 °C) चिसो थियो। सामान्यतया, तापमानमा 10 °C वृद्धिले प्रतिक्रिया दरको दोब्बर परिणाम दिन्छ, त्यसैले यो तापक्रमको भिन्नताको कारणले गर्दा शरीरको तापक्रममा केही डिग्रीको भिन्नता हुन सक्छ। निर्माण प्रक्रियामा प्रयोग हुने सामग्रीको उच्च थर्मल डिफ्युजिभिटीको कारणले। यो थर्मल बहाव एकरूप छ र त्यसैले प्रतिक्रियाको समयमा सही तापक्रम पुग्छ र मापन गरिएको छ भनी सुनिश्चित गर्न उपकरण सेटअपमा हिसाब गर्न सकिन्छ। त्यसैले, यो अनलाइन अनुगमन उपकरणले प्रतिक्रियाको तापक्रमको कडा नियन्त्रणलाई सहज बनाउँछ र थप सटीक विकास प्रक्रियाको पहिचान गर्न र पूर्व प्रतिक्रियाकर्ताहरूको पूर्वनिर्धारित अवस्थाहरू पहिचान गर्नको लागि प्रयोग गर्न सकिन्छ। र ठूला-ठूला प्रणालीहरूमा भाग्ने प्रतिक्रियाहरूलाई रोक्न।
यस कार्यमा प्रस्तुत गरिएको रिएक्टर रासायनिक रिएक्टरहरूको निर्माणमा UAM प्रविधिको प्रयोगको पहिलो उदाहरण हो र यी यन्त्रहरूको AM/3D मुद्रणसँग सम्बन्धित धेरै प्रमुख सीमितताहरूलाई सम्बोधन गर्दछ, जस्तै: (i) तामा वा एल्युमिनियम मिश्र धातु प्रशोधनसँग सम्बन्धित रिपोर्ट गरिएका समस्याहरूलाई पार गर्दै (ii) पाउडर बेडको तुलनामा सुधारिएको आन्तरिक च्यानल रिजोल्युसन, PoF6 सामग्री चयन गर्ने (P9 SLM 2 SL) प्रविधिहरू (PF2 SL) चयन गर्नुहोस्। प्रवाह र नराम्रो सतह बनावट26 (iii) कम प्रशोधन तापमान, जसले सेन्सरहरूको प्रत्यक्ष बन्धनलाई सुविधा दिन्छ, जुन पाउडर बेड टेक्नोलोजीमा सम्भव छैन, (v) कमजोर मेकानिकल गुणहरू र पोलिमर-आधारित कम्पोनेन्ट घटकहरूको संवेदनशीलतालाई विभिन्न सामान्य जैविक सॉल्भेन्ट्समा पार्छ17,19।
रिएक्टरको कार्यक्षमता लगातार प्रवाह अवस्था (चित्र 2) अन्तर्गत तांबे-उत्प्रेरित एल्काइन एजाइड साइक्लोअडिशन प्रतिक्रियाहरूको श्रृंखलाद्वारा प्रदर्शन गरिएको थियो। चित्र 4 मा विस्तृत अल्ट्रासोनिक-मुद्रित तामा रिएक्टरलाई व्यावसायिक प्रवाह प्रणालीसँग एकीकृत गरिएको थियो र विभिन्न पुस्तकालयहरू, 1-डिजोल-1, 1-3, 1-3 को संश्लेषण गर्न प्रयोग गरिएको थियो। सोडियम क्लोराइड (चित्र 3) को उपस्थितिमा एसिटिलीन र अल्काइल समूहहरूको तापमान-नियन्त्रित प्रतिक्रिया मार्फत हलाइडहरू। निरन्तर प्रवाह दृष्टिकोणको प्रयोगले ब्याच प्रक्रियाहरूमा उत्पन्न हुन सक्ने सुरक्षा चिन्ताहरूलाई कम गर्छ, किनकि यो प्रतिक्रियाले अत्यधिक प्रतिक्रियाशील र खतरनाक एजाइड मध्यवर्ती उत्पादन गर्दछ। acetylene र iodoethane (योजना 1 - phenylacetylene र iodoethane को साइक्लोडडिसन) (चित्र 5 हेर्नुहोस्)।
(शीर्ष बायाँ) 3DP रिएक्टरलाई प्रवाह प्रणाली (शीर्ष दायाँ) मा समाहित गर्न प्रयोग गरिएको सेटअपको योजनाबद्ध Huisgen cycloaddition 57 योजनाको अनुकूलित (तल) योजनामा ​​phenylacetylene र iodoethane बीच अनुकूलन गर्न र अनुकूलित प्यारामिटर प्रतिक्रिया रूपान्तरण दर देखाउँदै।
रिएक्टरको उत्प्रेरक भागमा अभिकर्मकहरूको निवास समय नियन्त्रण गरेर र प्रत्यक्ष एकीकृत थर्मोकोपल प्रोबको साथ प्रतिक्रियाको तापक्रमलाई नजिकबाट निगरानी गरेर, प्रतिक्रिया अवस्थाहरूलाई न्यूनतम समय र सामग्री खपतको साथ छिटो र सही रूपमा अनुकूलित गर्न सकिन्छ। यो छिट्टै निर्धारण गरिएको थियो कि उच्चतम रूपान्तरणहरू प्राप्त भएको थियो जब एक निवास समय 1 °F1 5 °C को प्रतिक्रियाको तापमान र 5 मिनेटको तापमान प्रयोग गरिएको थियो। MODDE सफ्टवेयरको प्लटमा, यो देख्न सकिन्छ कि निवास समय र प्रतिक्रिया तापक्रम दुवै महत्त्वपूर्ण मोडेल सर्तहरू मानिन्छ। यी चयन गरिएका सर्तहरू प्रयोग गरेर निर्मित अप्टिमाइजर चलाउँदा सामग्रीको शिखर क्षेत्रहरू घटाउँदै उत्पादनको शिखर क्षेत्रहरूलाई अधिकतम बनाउन डिजाइन गरिएको प्रतिक्रिया अवस्थाहरूको सेट उत्पन्न हुन्छ। यो अप्टिमाइजेसनले 53% उत्पादन गर्‍यो, जुन मोडेलको 53% मिल्दो प्रि-जोल उत्पादनको रूपान्तरण।
तामा (I) अक्साइड (Cu2O) ले यी प्रतिक्रियाहरूमा शून्य-भ्यालेन्ट तामा सतहहरूमा प्रभावकारी उत्प्रेरक प्रजातिको रूपमा काम गर्न सक्छ भनेर देखाउने साहित्यको आधारमा, प्रवाहमा प्रतिक्रिया गर्नु अघि रिएक्टरको सतहलाई प्रि-अक्सिडाइज गर्ने क्षमताको अनुसन्धान गरियो। 70,71। फेनिलासेटिलीन र त्यसपछि तुलनात्मक अवस्थाहरू अन्तर्गत प्रतिक्रियाहरू प्रदर्शन गरियो। यो तयारीले प्रारम्भिक सामग्रीको रूपान्तरणमा उल्लेखनीय बृद्धि भएको देख्यो, जुन >99% मा गणना गरिएको थियो। यद्यपि, HPLC द्वारा अनुगमनले यो रूपान्तरणले लगभग 90 मिनेट सम्म अत्यधिक लामो प्रतिक्रिया समयलाई उल्लेखनीय रूपमा घटाएको देखाएको छ, जसमा गतिविधि लेभल अफ देखिन्थ्यो र "स्थिर अवस्था" सम्म पुग्ने सुझाव दिन्छ कि यो सक्रियताको सतहबाट प्राप्त गर्नको लागि सक्रियता प्राप्त गर्दछ। शून्य-भ्यालेन्ट कपर सब्सट्रेटको सट्टा ide। CuO र Cu2O बनाउनको लागि CuO धातु सजिलैसँग कोठाको तापक्रममा अक्सिडाइज हुन्छ जुन आत्म-सुरक्षा तहहरू होइनन्। यसले सह-रचनाको लागि सहायक तामा (II) स्रोत थप्न आवश्यक हटाउँछ।