Ташаккур ба шумо барои боздид аз Nature.com.Версияи браузере, ки шумо истифода мебаред, дастгирии маҳдуди CSS дорад.Барои таҷрибаи беҳтарин, мо тавсия медиҳем, ки шумо браузери навшударо истифода баред (ё Ҳолати мутобиқатро дар Internet Explorer хомӯш кунед).Дар ҳамин ҳол, барои таъмини дастгирии доимӣ, мо сайтро бе услубҳо ва JavaScript пешкаш хоҳем кард.
Карусел, ки дар як вақт се слайдро нишон медиҳад.Тугмаҳои Пешина ва Ояндаро истифода баред, то дар як вақт дар се слайд гузаред ё тугмаҳои слайдерро дар охир истифода баред, то дар як вақт аз се слайд гузаред.
Истеҳсоли изофӣ тарзи тарроҳӣ ва истеҳсоли дастгоҳҳои кимиёвиро барои қонеъ кардани ниёзҳои мушаххаси худ муҳаққиқон ва саноатчиён тағир медиҳад.Дар ин мақола, мо намунаи аввалини реактори ҷараёнро, ки тавассути ламинатсияи истеҳсоли иловагии ултрасадо (UAM) як варақи сахти металлӣ бо қисмҳои каталитикӣ ва унсурҳои ҳассос ташкил карда шудааст, гузориш медиҳем.Технологияи UAM на танҳо бисёр маҳдудиятҳоеро, ки дар айни замон бо истеҳсоли иловагии реакторҳои химиявӣ алоқаманданд, бартараф мекунад, балки инчунин имкониятҳои ин гуна дастгоҳҳоро хеле васеъ мекунад.Як қатор пайвастагиҳои аз ҷиҳати биологӣ муҳими 1,4-дивазшавандаи 1,2,3-триазол бомуваффақият синтез ва оптимизатсия карда шуданд, ки тавассути реаксияи сиклборкунии 1,3-диполярии Хуисген бо истифода аз иншооти химияи UAM тавассути Cu-миёнаравӣ.Бо истифода аз хосиятҳои беназири UAM ва коркарди пайвастаи ҷараён, дастгоҳ қодир аст реаксияҳои ҷорӣро катализ кунад ва инчунин барои назорат ва оптимизатсияи реаксияҳо дар вақти воқеӣ фикру мулоҳизаҳоро пешниҳод кунад.
Бо назардошти бартариҳои назарраси худ нисбат ба ҳамтоёни худ, химияи ҷараён як соҳаи муҳим ва афзоянда дар муҳити академӣ ва саноатӣ бо сабаби қобилияти баланд бардоштани интихоб ва самаранокии синтези химиявӣ мебошад.Ин аз ташаккули молекулаҳои оддии органикӣ1 то пайвастагиҳои фармасевтӣ2,3 ва маҳсулоти табиӣ4,5,6.Зиёда аз 50% реаксияҳо дар саноати хуби кимиё ва фармасевтӣ метавонанд аз ҷараёни пайваста баҳра баранд7.
Солҳои охир тамоюли афзояндаи гурӯҳҳое ба назар мерасад, ки мехоҳанд зарфҳои анъанавии шишагӣ ё таҷҳизоти кимиёвии равонро бо “реакторҳои” кимиёвии мутобиқшаванда иваз кунанд8.Тарҳрезии такрорӣ, истеҳсоли босуръат ва қобилиятҳои се андозагирии (3D) ин усулҳо барои онҳое, ки мехоҳанд дастгоҳҳои худро барои маҷмӯи мушаххаси реаксияҳо, дастгоҳҳо ё шароитҳо танзим кунанд, муфид аст.То имрӯз, ин кор тақрибан танҳо ба истифодаи усулҳои чопи 3D дар асоси полимерӣ, аз қабили стереолитография (SL)9,10,11, моделсозии Fused Deposition (FDM)8,12,13,14 ва чопи рангӣ7,15 тамаркуз кардааст., 16. Набудани эътимоднокӣ ва қобилияти чунин дастгоҳҳо барои иҷрои доираи васеи реаксияҳои химиявӣ/таҳлилҳо17, 18, 19, 20 омили асосии маҳдудкунанда барои татбиқи васеътари AM дар ин соҳа17, 18, 19, 20 мебошад.
Аз сабаби истифодаи афзояндаи химияи ҷараён ва хосиятҳои мусоиди марбут ба AM, бояд усулҳои беҳтаре омӯхта шаванд, ки ба корбарон имкон медиҳанд, ки зарфҳои реаксияи ҷараёнро бо химия ва қобилиятҳои таҳлилии беҳтар сохтанд.Ин усулҳо бояд ба корбарон имкон диҳанд, ки аз як қатор маводи пурқувват ё функсионалӣ, ки қодиранд дар доираи васеи шароити реаксия кор кунанд, интихоб кунанд ва инчунин шаклҳои гуногуни баромади таҳлилиро аз дастгоҳ осон кунанд, то мониторинг ва назорати реаксияро таъмин кунанд.
Як раванди истеҳсоли иловагие, ки метавонад барои таҳияи реакторҳои кимиёвии фармоишӣ истифода шавад, ин истеҳсоли иловагии ултрасадо (UAM) мебошад.Ин усули ламинатсияи варақи сахти давлатӣ ларзишҳои ултрасадоро ба фолгаҳои металлии борик истифода мебарад, то онҳоро бо қабат ба қабат бо гармии ҳадди ақали ҳаҷмӣ ва дараҷаи баланди ҷараёни пластикӣ пайваст кунад 21, 22, 23. Баръакси аксари технологияҳои дигари AM, UAM-ро мустақиман бо истеҳсоли субтрактивӣ, ки ҳамчун раванди истеҳсоли гибридӣ маълум аст, пайваст кардан мумкин аст. шакли холиси қабати маводи bonded 24, 25. Ин маънои онро дорад, ки истифодабаранда аст, ки ба мушкилоти вобаста ба бартараф намудани боқимонда маводи сохтмони аслии аз каналҳои моеъ хурд, ки аксар вақт дар хокаи ва моеъ системаҳои AM26,27,28 маҳдуд намешавад.Ин озодии тарроҳӣ инчунин ба интихоби маводҳои дастрас паҳн мешавад - UAM метавонад дар як марҳилаи раванд омехтаи маводҳои аз ҷиҳати гармӣ монанд ва ба ҳам монандро пайваст кунад.Интихоби комбинатсияи моддӣ берун аз раванди обшавӣ маънои онро дорад, ки талаботҳои механикӣ ва кимиёвии барномаҳои мушаххас метавонанд беҳтар қонеъ карда шаванд.Илова ба пайванди сахт, падидаи дигаре, ки бо пайванди ултрасадо рух медиҳад, моеъи баланди маводи пластикӣ дар ҳарорати нисбатан паст мебошад29,30,31,32,33.Ин хусусияти беназири UAM имкон медиҳад, ки унсурҳои механикӣ / гармӣ дар байни қабатҳои металлӣ бидуни осеб ҷойгир карда шаванд.Сенсорҳои дарунсохташудаи UAM метавонанд ба интиқоли иттилоот дар вақти воқеӣ аз дастгоҳ ба корбар тавассути таҳлили ҳамгирошуда мусоидат кунанд.
Корҳои қаблии муаллифон32 қобилияти раванди UAM-ро барои эҷоди сохторҳои металлии 3D микрофлюидӣ бо қобилиятҳои дарунсохт нишон доданд.Ин дастгоҳ танҳо барои назорат аст.Дар ин мақола намунаи аввалини реактори кимиёвии микрофлюидӣ, ки аз ҷониби UAM истеҳсол шудааст, як дастгоҳи фаъолест, ки на танҳо назорат мекунад, балки синтези кимиёвиро бо маводи каталитикии сохторӣ ҳамгирошуда ба вуҷуд меорад.Дастгоҳ якчанд бартариҳои марбут ба технологияи UAM-ро дар истеҳсоли дастгоҳҳои кимиёвии 3D муттаҳид мекунад, аз қабили: қобилияти табдил додани тарҳи мукаммали 3D мустақиман аз модели тарроҳии компютерӣ (CAD) ба маҳсулот;истеҳсоли бисёрсоҳавӣ барои маҷмӯи гармидиҳии баланд ва маводи каталитикӣ, инчунин датчикҳои гармидиҳӣ бевосита дар байни ҷараёнҳои реактивӣ барои назорат ва идоракунии дақиқи ҳарорати реаксия.Барои нишон додани кори реактор, китобхонаи пайвастагиҳои аз ҷиҳати фармасевтӣ муҳими 1,4-дивазшавандаи 1,2,3-триазол бо роҳи мис-катализшудаи 1,3-диполярии сикбордкунии Ҳуисген синтез карда шуд.Ин кор нишон медиҳад, ки чӣ гуна истифодаи маводшиносӣ ва тарҳрезии компютерӣ метавонад тавассути таҳқиқоти байнисоҳавӣ барои химия имкониятҳо ва имкониятҳои навро боз кунад.
Ҳама ҳалкунандаҳо ва реактивҳо аз Sigma-Aldrich, Alfa Aesar, TCI ё Fischer Scientific харида шудаанд ва бидуни тозакунии пешакӣ истифода шудаанд.Спектрҳои 1H ва 13C NMR, ки дар 400 ва 100 МГс сабт шудаанд, дар спектрометри JEOL ECS-400 400 МГс ё спектрометри Bruker Avance II 400 МГс бо CDCl3 ё (CD3) 2SO ҳамчун ҳалкунанда гирифта шуданд.Ҳама реаксияҳо бо истифода аз платформаи химияи ҷараёни Uniqsis FlowSyn анҷом дода шуданд.
UAM барои сохтани ҳама дастгоҳҳо дар ин таҳқиқот истифода шудааст.Технология соли 1999 ихтироъ шудааст ва тафсилоти техникӣ, параметрҳои корӣ ва пешрафтҳои онро аз замони ихтироъаш метавон бо истифода аз маводҳои нашршудаи зерин омӯхт34,35,36,37.Дастгоҳ (расми 1) бо истифода аз системаи вазнини 9 кВт SonicLayer 4000® UAM (Fabrisonic, Огайо, ИМА) амалӣ карда шуд.Маводҳое, ки барои дастгоҳи ҷараён интихоб шудаанд, Cu-110 ва Al 6061 буданд. Cu-110 дорои миқдори зиёди мис (ҳадди ақал 99,9% мис) мебошад, ки онро барои реаксияҳои катализатории мис номзади хуб мекунад ва аз ин рӯ ҳамчун "қабати фаъол дар дохили микрореактор истифода мешавад.Al 6061 O ҳамчун маводи "уммавӣ" истифода мешавад., инчунин қабати интеркалатсия, ки барои таҳлил истифода мешавад;intercalation ҷузъҳои хӯлаи ёрирасон ва ҳолати taveed дар якҷоягӣ бо қабати Cu-110.ки бо реактивхое, ки дар ин кор истифода мешаванд, аз чихати химиявй устувор будани худро муайян карданд.Al 6061 O дар якҷоягӣ бо Cu-110 инчунин як омезиши маводи мувофиқ барои UAM ҳисобида мешавад ва аз ин рӯ маводи мувофиқ барои ин таҳқиқот мебошад38,42.Ин дастгоҳҳо дар ҷадвали 1 дар поён оварда шудаанд.
Қадамҳои истеҳсоли реактор (1) 6061 субстрати хӯлаи алюминий (2) Сохтани канали поёнӣ аз фолгаи мис (3) Ҷойгиркунии термопарҳо байни қабатҳо (4) Канали болоӣ (5) Воридот ва баромад (6) Реактори монолитӣ.
Фалсафаи тарроҳии канали моеъ ин аст, ки роҳи пурпечутобро барои зиёд кардани масофаи тайкардаи моеъ дар дохили чип ҳангоми нигоҳ доштани андозаи чипи идорашаванда истифода барад.Ин афзоиши масофа барои зиёд кардани вақти тамос бо катализатор бо реактивҳо ва таъмини ҳосили аълои маҳсулот матлуб аст.Чипҳо 90°-ро дар канори роҳи рост истифода мебаранд, то омехташавии ноором дар дохили дастгоҳ44 ба вуҷуд оранд ва вақти тамоси моеъро бо сатҳ (катализатор) зиёд кунанд.Барои такмили минбаъдаи омехта, ки ба даст овардан мумкин аст, тарҳи реактор ду вуруди реактивро дар бар мегирад, ки дар пайвасти Y пеш аз ворид шудан ба қисмати омехтаи омехта муттаҳид шудаанд.Даромадгоҳи сеюм, ки дар нисфи ҷараёни резиденти худ мегузарад, ба нақшаи реаксияҳои синтези бисёрмарҳилаи оянда дохил карда шудааст.
Ҳама каналҳо дорои профили мураббаъ мебошанд (бе кунҷҳои конус), ки натиҷаи фрезаи даврии CNC мебошад, ки барои эҷоди геометрияи канал истифода мешавад.Андозаҳои канал барои таъмини ҳосили баланди ҳаҷмӣ (барои микрореактор) интихоб карда мешаванд, аммо ба қадри кофӣ хурд барои осон кардани таъсири мутақобила бо сатҳи (катализаторҳо) барои аксари моеъҳои дар он мавҷудбуда интихоб карда мешаванд.Андозаи мувофиқ ба таҷрибаи қаблии муаллифон бо дастгоҳҳои реаксияи металлӣ-моеъ асос ёфтааст.Андозаи дохилии канали ниҳоӣ 750 мкм x 750 микрон ва ҳаҷми умумии реактор 1 мл буд.Пайвасткунаки дарунсохт (риштаи 1/4″-28 UNF) ба тарҳ дохил карда шудааст, то ба осонӣ пайваст кардани дастгоҳ бо таҷҳизоти кимиёвии тиҷоратӣ имкон диҳад.Андозаи канал бо ғафсии маводи фолга, хосиятҳои механикии он ва параметрҳои пайвастшавӣ, ки бо ултрасадо истифода мешаванд, маҳдуд аст.Дар як паҳнои муайян барои маводи додашуда, мавод ба канали сохташуда «чағ» мешавад.Дар айни замон модели мушаххас барои ин ҳисоб вуҷуд надорад, аз ин рӯ паҳнои максималии канал барои мавод ва тарҳи додашуда ба таври таҷрибавӣ муайян карда мешавад, ки дар ин ҳолат паҳнои 750 микрон боиси кохиш нахоҳад шуд.
Шакли (мураббаъ) канал бо ёрии бурандаи мураббаъ муайян карда мешавад.Шакл ва андозаи каналҳоро дар мошинҳои CNC бо истифода аз асбобҳои гуногуни буриш барои ба даст овардани суръат ва хусусиятҳои мухталиф тағир додан мумкин аст.Намунаи сохтани канали каҷ бо асбоби 125 мкм дар Monaghan45 ёфт мешавад.Вақте ки қабати фолгаи ҳамвор истифода мешавад, истифодаи маводи фолга ба каналҳо сатҳи ҳамвор (мураббаъ) хоҳад дошт.Дар ин кор контури мураббаъ барои нигоҳ доштани симметрияи канал истифода шудааст.
Ҳангоми таваққуфи барномарезишуда дар истеҳсолот сенсорҳои ҳарорати термопара (навъи К) мустақиман дар дастгоҳ байни гурӯҳҳои каналҳои болоӣ ва поёнӣ сохта мешаванд (расми 1 – марҳилаи 3).Ин термопарҳо метавонанд тағирёбии ҳароратро аз -200 то 1350 ° C назорат кунанд.
Раванди гузоштани металл тавассути шохи UAM бо истифода аз фолгаи металлии паҳнои 25,4 мм ва ғафсии 150 микрон анҷом дода мешавад.Ин қабатҳои фолга дар як қатор тасмаҳои ҳамшафат пайваст карда мешаванд, то тамоми майдони сохтмонро фаро гиранд;андозаи маводи супоридашуда аз маҳсулоти ниҳоӣ калонтар аст, зеро раванди тарҳкунӣ шакли ниҳоии тозаро ба вуҷуд меорад.Коркарди CNC барои коркарди контурҳои беруна ва дохилии таҷҳизот истифода мешавад, ки дар натиҷа сатҳи сатҳи таҷҳизот ва каналҳои мувофиқ ба асбоби интихобшуда ва параметрҳои раванди CNC мувофиқанд (дар ин мисол, тақрибан 1,6 микрон Ra).Давраи доимии пошидани маводи ултрасадоӣ ва коркард дар тамоми раванди истеҳсоли дастгоҳ истифода мешавад, то дақиқии андоза нигоҳ дошта шавад ва қисми тайёр ба сатҳи дақиқи фрезери дақиқи CNC мувофиқат кунад.Паҳнои канале, ки барои ин дастгоҳ истифода мешавад, ба қадри кофӣ хурд аст, ки маводи фолга дар канали моеъ "чағ" нашавад, аз ин рӯ канал дорои буриши мураббаъ мебошад.Норасоиҳои имконпазир дар маводи фолга ва параметрҳои раванди UAM аз ҷониби шарики истеҳсолӣ (ҶДММ Фабрисоник, ИМА) ба таври таҷрибавӣ муайян карда шуданд.
Тадкикхо нишон доданд, ки дар интерфейси 46, 47-и пайвастагии УАМ кам диффузияи элементхо бе коркарди гармии иловагй ба амал меояд, бинобар ин барои аппаратхои ин кор кабати Cu-110 аз кабати Al 6061 фарк мекунад ва ба таври куллй тагьир меёбад.
Танзимгари фишори пешакии қаблан калибршуда (BPR) дар 250 psi (1724 кПа) дар поёноби реактор насб кунед ва обро тавассути реактор бо суръати аз 0,1 то 1 мл дақ-1 гузаронед.Фишори реактор бо истифода аз табдилдиҳандаи фишори FlowSyn, ки дар система сохта шудааст, назорат карда шуд, то ин ки система фишори доимии доимиро нигоҳ дорад.Градиентҳои потенсиалии ҳарорат дар реактори ҷараён тавассути ҷустуҷӯи ҳама гуна фарқияти байни термопарҳои дар реактор сохташуда ва термопарҳои дар плитаи гармидиҳии чипи FlowSyn сохташуда санҷида шуданд.Ин бо роҳи тағир додани ҳарорати барномарезишудаи гармкунак аз 100 то 150 °C бо афзоиши 25 °C ва назорати ҳама гуна фарқиятҳо байни ҳароратҳои барномавӣ ва сабтшуда ба даст меояд.Ин бо истифода аз tc-08 (PicoTech, Cambridge, UK) ва нармафзори ҳамроҳи PicoLog ба даст омад.
Шароити реаксияи циклиборкунии фенилацетилен ва йодоэтан оптимизатсия карда шудааст (Нақшаи 1-Цикборкунии фенилацетилен ва йодоэтан, схемаи 1-Цикборкунии фенилацетилен ва йодоэтан).Ин оптимизатсия бо истифодаи тарҳи пурраи фактории таҷрибаҳо (DOE) бо истифода аз ҳарорат ва вақти иқомат ҳамчун тағирёбанда ҳангоми муқаррар кардани таносуби алкин:азид дар 1:2 анҷом дода шуд.
Маҳлулҳои алоҳидаи азиди натрий (0,25 М, 4:1 DMF: H2O), йодоэтан (0,25 М, DMF) ва фенилацетилен (0,125 М, DMF) омода карда шуданд.1,5 мл аликвот аз ҳар як маҳлул омехта карда шуд ва тавассути реактор бо суръат ва ҳарорати дилхоҳ интиқол дода шуд.Ҷавоби модел ҳамчун таносуби майдони қуллаи маҳсулоти триазол ба маводи ибтидоии фенилацетилен гирифта шуда, бо истифода аз хроматографияи моеъи баландсифат (HPLC) муайян карда шуд.Барои мутобиқати таҳлил, ҳама реаксияҳо фавран пас аз тарк кардани омехтаи реаксия аз реактор гирифта шуданд.Диапазони параметрҳои барои оптимизатсия интихобшуда дар ҷадвали 2 нишон дода шудаанд.
Ҳама намунаҳо бо истифода аз системаи Chromaster HPLC (VWR, PA, ИМА), ки аз насоси чорумӣ, танӯри сутунӣ, детектори мавҷи тағйирёбандаи ултрабунафш ва автоматӣ намунавӣ иборат аст, таҳлил карда шуданд.Сутун як Эквиваленти 5 C18 (VWR, PA, ИМА), 4,6 x 100 мм, андозаи зарраҳои 5 мкм, ки дар 40 ° C нигоҳ дошта мешуд, буд.Ҳалкунанда метанол изократикӣ буд: об 50:50 бо суръати ҷараёни 1,5 мл·мин-1.Ҳаҷми сӯзандору 5 мкл ва дарозии мавҷи детектор 254 нм буд.Масоҳати қуллаи % барои намунаи DOE танҳо аз рӯи минтақаҳои баландтарини маҳсулоти боқимондаи алкин ва триазол ҳисоб карда шуд.Ҷорӣ намудани маводи ибтидоӣ имкон медиҳад, ки қуллаҳои мувофиқ муайян карда шаванд.
Якҷоя кардани натиҷаҳои таҳлили реактор бо нармафзори MODDE DOE (Umetrics, Malmö, Шветсия) имкон дод, ки тамоюли ҳамаҷонибаи натиҷаҳо ва муайян кардани шароити оптималии реаксия барои ин сиклбориш муайян карда шавад.Иҷрои оптимизатори дарунсохт ва интихоби ҳама шартҳои муҳими модел маҷмӯи шароитҳои реаксияро ба вуҷуд меорад, ки барои ҳадди аксар расонидани майдони қуллаи маҳсулот ва кам кардани майдони қуллаи ашёи ацетилен пешбинӣ шудаанд.
Оксидшавии сатҳи мис дар камераи реаксияи каталитикӣ бо истифода аз маҳлули пероксиди гидроген (36%), ки тавассути камераи реаксия ҷорӣ мешавад (суръати ҷараён = 0,4 мл дақ-1, вақти иқомат = 2,5 дақиқа) пеш аз синтези ҳар як пайвастагии триазол.китобхона.
Пас аз муайян кардани маҷмӯи оптималии шартҳо, онҳо ба як қатор ҳосилаҳои ацетилен ва галоалкан татбиқ карда шуданд, то ки китобхонаи хурди синтезро фароҳам оранд ва ба ин васила имкони татбиқи ин шароитҳоро ба доираи васеи реагентҳои эҳтимолӣ фароҳам овард (расми 1).2).
Маҳлулҳои алоҳидаи азиди натрий (0,25 М, 4:1 DMF:H2O), галоалканҳо (0,25 М, DMF) ва алкинҳо (0,125 М, DMF) тайёр кунед.Аликвотҳои 3 мл ҳар як маҳлул омехта ва тавассути реактор бо суръати 75 мкл/дақ ва ҳарорати 150°С гузаронида шуданд.Тамоми ҳаҷм дар як шиша ҷамъ карда шуд ва бо 10 мл этилацетати омехта карда шуд.Маҳлули намуна бо 3 x 10 мл об шуста шуд.Қабатҳои обиро бо 10 мл этилацетати омехта ва экстракция карданд, сипас қабатҳои органикӣ якҷоя карда, бо намакоб 3 × 10 мл шуста, дар болои MgSO 4 хушк карда, филтр карда шуданд, сипас ҳалкунанда дар вакуум хориҷ карда шуд.Намунаҳо тавассути хроматографияи сутуни силикагель бо истифода аз этилацетати пеш аз таҳлил бо омезиши HPLC, 1H NMR, 13C NMR ва масс-спектрометрияи баландсифат (HR-MS) тоза карда шуданд.
Ҳама спектрҳо бо истифода аз масс-спектрометри Thermofischer Precision Orbitrap бо ESI ҳамчун манбаи ионизатсия ба даст оварда шуданд.Ҳама намунаҳо бо истифода аз ацетонитрил ҳамчун ҳалкунанда омода карда шуданд.
Таҳлили TLC дар плитаҳои кремний бо субстрати алюминий гузаронида шуд.Лавҳаҳо бо нури ултрабунафш (254 нм) ё ранг кардани ванилин ва гармкунӣ визуалӣ карда шуданд.
Ҳама намунаҳо бо истифода аз системаи VWR Chromaster (VWR International Ltd., Leighton Buzzard, Британияи Кабир) таҳлил карда шуданд, ки бо намунаи автоматӣ, насоси бинарӣ бо танӯри сутун ва детектори як дарозии мавҷ муҷаҳҳаз шудааст.Сутуни ACE Equivalence 5 C18 (150 x 4,6 мм, Advanced Chromatography Technologies Ltd., Абердин, Шотландия) истифода шудааст.
Тазриқҳо (5 мкл) мустақиман аз омехтаи реаксияи хоми маҳлулшуда (ҳасташавӣ 1:10) сохта шуда, бо об: метанол (50:50 ё 70:30) таҳлил карда шуданд, ба истиснои баъзе намунаҳо бо истифода аз системаи ҳалкунандаи 70:30 (ҳамчун рақами ситора нишон дода шудааст) бо суръати ҷараёни 1,5 мл/дақ.Сутун дар ҳарорати 40 ° C нигоҳ дошта мешавад.Дарозии мавҷи детектор 254 нм аст.
Майдони қуллаи% намуна аз майдони қуллаи алкини боқимонда, танҳо маҳсулоти триазол ҳисоб карда шуд ва ҷорӣ намудани маводи ибтидоӣ имкон дод, ки қуллаҳои мувофиқ муайян карда шаванд.
Ҳама намунаҳо бо истифода аз Thermo iCAP 6000 ICP-OES таҳлил карда шуданд.Ҳама стандартҳои калибрченкунӣ бо истифода аз маҳлули стандартии 1000 ppm Cu дар кислотаи 2% нитрат (SPEX Certi Prep) омода карда шуданд.Ҳама стандартҳо дар маҳлули 5% DMF ва 2% HNO3 омода карда шуданд ва ҳама намунаҳо 20 маротиба бо маҳлули намунаи DMF-HNO3 обёрӣ карда шуданд.
UAM кафшери ултрасадои металлиро ҳамчун усули пайваст кардани фолгаи металлӣ истифода мебарад, ки барои сохтани маҷмӯи ниҳоӣ истифода мешавад.Кафшери металлии ултрасадо асбоби ларзиши металлиро (шоҳ ё шохи ултрасадо номида мешавад) барои фишор ба фолга / қабати қаблан муттаҳидшуда истифода мебарад, то бо ларзиши мавод пайваст карда шавад / қаблан муттаҳид карда шавад.Барои кори доимӣ, sonotrode дорои шакли силиндрӣ ва меғелонад бар рӯи мавод, gluing тамоми майдони.Вақте ки фишор ва ларзиш истифода мешавад, оксидҳои рӯи мавод метавонанд кафида шаванд.Фишори доимӣ ва ларзиш метавонад боиси вайрон шудани ноҳамвории мавод 36 гардад.Алоқаи зич бо гармӣ ва фишори локализатсияшуда пас аз он ба пайванди фазавии сахт дар интерфейсҳои моддӣ оварда мерасонад;он инчунин метавонад тавассути тағир додани энергияи сатҳ ба ҳамбастагӣ мусоидат кунад48.Хусусияти механизми пайвастшавӣ бисёре аз мушкилоти марбут ба ҳарорати обшавии тағйирёбанда ва таъсири ҳарорати баландро, ки дар дигар технологияҳои истеҳсоли иловаҳо зикр шудаанд, бартараф мекунад.Ин имкон медиҳад, ки мустақиман пайваст карда шавад (яъне бидуни тағир додани сатҳи рӯизаминӣ, пуркунанда ё илтиёмӣ) якчанд қабатҳои маводи гуногунро ба як сохтори ягонаи муттаҳидшуда.
Омили дуюми мусоид барои CAM ин дараҷаи баланди ҷараёни пластикӣ дар маводи металлӣ ҳатто дар ҳарорати паст, яъне хеле пасттар аз нуқтаи обшавии маводи металлӣ мушоҳида мешавад.Маҷмӯи ларзишҳои ултрасадо ва фишор боиси сатҳи баланди муҳоҷирати сарҳади ғалладона ва дубора кристаллизатсия бе афзоиши назарраси ҳарорат, ки маъмулан бо маводҳои оммавӣ алоқаманд аст, оварда мерасонад.Ҳангоми сохтани маҷмӯаи ниҳоӣ, ин падида метавонад барои ҷойгир кардани ҷузъҳои фаъол ва ғайрифаъол дар байни қабатҳои фолгаи металлӣ, қабат ба қабат истифода шавад.Элементҳо ба монанди нахи оптикӣ 49, арматура 46, электроника 50 ва термопарҳо (ин кор) бомуваффақият ба сохторҳои UAM барои эҷод кардани анборҳои таркибии фаъол ва ғайрифаъол ворид карда шуданд.
Дар ин кор ҳам қобилиятҳои гуногуни пайвастани мавод ва ҳам қобилиятҳои интеркализатсияи UAM барои эҷоди микрореактори идеалӣ барои назорати ҳарорати каталитикӣ истифода шуданд.
Дар муқоиса бо палладий (Pd) ва дигар катализаторҳои металлии маъмулан истифодашаванда, катализи Cu як қатор бартариҳо дорад: (i) Аз ҷиҳати иқтисодӣ Cu нисбат ба бисёр металлҳои дигари дар катализ истифодашаванда арзонтар аст ва аз ин рӯ барои саноати кимиё як варианти ҷолиб аст (ii) доираи реаксияҳои байнисоҳавӣ бо Cu-катализшуда васеъ мешавад ва ба назар мерасад, ки ба усулҳои иловагӣ асос ёфтаанд. )Ракцияхои Cu-катализшуда дар сурати набудани лигандхои дигар хуб кор мекунанд.Ин лигандҳо аксар вақт аз ҷиҳати сохтор содда ва арзон мебошанд.агар хоҳед, дар ҳоле ки онҳое, ки дар химияи Pd истифода мешаванд, аксар вақт мураккаб, гаронбаҳо ва ҳассос ба ҳаво мебошанд (iv) Cu, махсусан бо қобилияти пайваст кардани алкинҳо дар синтез маълум аст, ба монанди пайвастагии биметаллӣ ва циклборизатсияи Соногашира бо азидҳо (химияи клик) (v) Cu инчунин метавонад ба баъзе реаксияҳои ядроӣ мусоидат кунад.
Ба наздикӣ мисолҳои гетерогенизатсияи ҳамаи ин реаксияҳо дар ҳузури Cu(0) нишон дода шудаанд.Ин асосан ба саноати фармасевтӣ ва таваҷҷӯҳи афзоянда ба барқарорсозӣ ва истифодаи дубораи катализаторҳои металлӣ вобаста аст55,56.
Реаксияи 1,3-диполярии циклоддатсия байни ацетилен ва азид то 1,2,3-триазол, ки бори аввал аз ҷониби Ҳуисген дар солҳои 196057 пешниҳод шуда буд, як реаксияи намоишии синергистӣ ҳисобида мешавад.Порчаҳои 1,2,3-и триазол дар натиҷаи истифодаи биологии онҳо ва истифода дар агентҳои гуногуни табобатӣ 58 ҳамчун фармакофор дар кашфи маводи мухаддир таваҷҷӯҳи хоса доранд.
Вақте ки Шарплесс ва дигарон мафҳуми «химияи клик»-ро муаррифӣ карданд, ин реаксия таваҷҷуҳи нав пайдо кард59.Истилоҳи "химияи клик" барои тавсифи маҷмӯи устувор ва интихоби реаксияҳо барои синтези босуръати пайвастагиҳои нав ва китобхонаҳои комбинаторӣ бо истифода аз пайванди гетероатомӣ (CXC)60 истифода мешавад.Ҷолибияти синтетикии ин реаксияҳо аз ҳосили баланди бо онҳо алоқаманд аст.шароит оддӣ, муқовимат ба оксиген ва об ва ҷудокунии маҳсулот оддӣ аст61.
Сиклии классикии 1,3-диполӣ Ҳуисген ба категорияи "химияи клик" дохил намешавад.Бо вуҷуди ин, Medal ва Sharpless нишон доданд, ки ин ҳодисаи пайвастшавии азид-алкин дар ҳузури Cu(I) дар муқоиса бо суръатбахшии назарраси суръати сиклборкунии каталитикии 1,3-диполярӣ 62,63 107-108 мегузарад.Ин механизми мукаммали реаксия барои муҳофизат кардани гурӯҳҳо ё шароити реаксияи шадид талаб намекунад ва бо гузашти вақт табдили қариб пурра ва интихобро ба 1,4-дисбститутсияшудаи 1,2,3-триазолҳо (анти-1,2,3-триазолҳо) таъмин мекунад (расми 3).
Натиҷаҳои изометрии сиклиддисияҳои муқаррарӣ ва мис-катализшудаи Ҳуисген.Цикбордшавии Cu(I)-катализшудаи Гуисген танҳо триазолҳои 1,4-дивазшавандаро 1,2,3-триазолҳо медиҳанд, дар ҳоле ки циклоддсияҳои аз ҷиҳати термикӣ индуксионшуда ба 1,4- ва 1,5-триазолҳо одатан омехтаи стереоизомерҳои азолро ба андозаи 1:1 медиҳанд.
Аксари протоколҳо кам кардани манбаъҳои устувори Cu(II), аз қабили коҳиши CuSO4 ё Cu(II)/Cu(0) дар якҷоягӣ бо намакҳои натрийро дар бар мегиранд.Дар муқоиса бо дигар реаксияҳои катализшудаи металлӣ, истифодаи Cu(I) бартариҳои асосии арзон ва осон будани коркард дорад.
Таҳқиқоти кинетикӣ ва изотопӣ аз ҷониби Worrell et al.65 нишон доданд, ки дар мавриди алкинҳои терминалӣ ду эквиваленти мис дар фаъолсозии реактивии ҳар як молекула нисбат ба азид иштирок мекунанд.Механизми пешниҳодшуда тавассути як ҳалқаи металлии мисии шаш-узв, ки дар натиҷаи ҳамоҳангсозии азид ба ацетилиди миси σ бо миси π пайвастшуда ҳамчун лиганд донори устувор ташаккул ёфтааст, мегузарад.Ҳосилаҳои триазолили мис дар натиҷаи ихтисоршавии ҳалқа ва пас аз таҷзияи протон барои ба вуҷуд омадани маҳсулоти триазол ва бастани давраи каталитикӣ ба вуҷуд меоянд.
Гарчанде ки манфиатҳои дастгоҳҳои химияи ҷараён хуб ҳуҷҷатгузорӣ карда шудаанд, хоҳиши ҳамгироӣ кардани абзорҳои таҳлилӣ ба ин системаҳо барои мониторинги равандҳои воқеӣ дар situ66,67 вуҷуд дошт.UAM як усули мувофиқ барои тарҳрезӣ ва истеҳсоли реакторҳои хеле мураккаби ҷараёни 3D аз маводи каталитикӣ фаъол ва гармигузаронӣ бо унсурҳои ҳассосии мустақими дарунсохт исбот шудааст (расми 4).
Реактори ҷараёни алюминий-мис, ки аз ҷониби истеҳсоли иловагии ултрасадо (UAM) бо сохтори мураккаби канали дохилӣ, термопарҳои дарунсохт ва камераи реаксияи каталитикӣ истеҳсол шудааст.Барои дидани роҳҳои моеъи дохилӣ, инчунин прототипи шаффоф бо истифода аз стереолитография нишон дода шудааст.
Барои таъмини он, ки реакторҳо барои реаксияҳои органикии оянда сохта шудаанд, ҳалкунандаҳо бояд бехатар аз нуқтаи ҷӯшидани онҳо гарм карда шаванд;онҳо фишор ва ҳарорат санҷида мешаванд.Санҷиши фишор нишон дод, ки система ҳатто дар фишори баланд дар система (1,7 МПа) фишори устувор ва доимиро нигоҳ медорад.Озмоишҳои гидростатикӣ дар ҳарорати хонагӣ бо истифода аз H2O ҳамчун моеъ гузаронида шуданд.
Пайваст кардани термопари дарунсохт (расми 1) ба сабткунандаи маълумотҳои ҳарорат нишон дод, ки ҳарорати термопарла аз ҳарорати барномарезишуда дар системаи FlowSyn 6 °C (± 1 °C) пасттар аст.Одатан, 10°C боло рафтани ҳарорат суръати реаксияро дучанд мекунад, аз ин рӯ фарқияти ҳарорат танҳо чанд дараҷа метавонад суръати реаксияро ба таври назаррас тағйир диҳад.Ин тафовут аз талафоти ҳарорат дар тамоми RPV аз сабаби диффузияи баланди гармии маводҳое, ки дар раванди истеҳсолот истифода мешаванд, вобаста аст.Ин гардиши гармидиҳӣ доимӣ аст ва аз ин рӯ мумкин аст ҳангоми насб кардани таҷҳизот ба назар гирифта шавад, то ки ҳарорати дақиқ дар вақти реаксия расидан ва чен карда шавад.Ҳамин тариқ, ин воситаи мониторинги онлайн назорати қатъии ҳарорати реаксияро осон мекунад ва ба оптимизатсияи дақиқи раванд ва таҳияи шароити оптималӣ мусоидат мекунад.Ин сенсорҳо инчунин метавонанд барои ошкор кардани реаксияҳои экзотермикӣ ва пешгирии реаксияҳои гурез дар системаҳои миқёси калон истифода шаванд.
Реактори дар ин мақола пешниҳодшуда намунаи аввалини татбиқи технологияи UAM дар истеҳсоли реакторҳои кимиёвӣ мебошад ва якчанд маҳдудиятҳои асосии дар айни замон бо чопи AM/3D ин дастгоҳҳо алоқамандро ҳал мекунад, аз қабили: (i) Бартараф кардани мушкилоти қайдшуда, ки бо коркарди хӯлаи мис ё алюминий алоқаманданд (ii) ҳалли беҳтаршудаи каналҳои дохилӣ дар муқоиса бо обшавии хокаи хок (PBF59) ва texture26 сатҳи ноҳамвор (iii) ҳарорати пасти коркард, ки осон кардани пайвасти мустақими санҷандаҳоро, ки дар технологияи кати хокаи имконнопазир аст, (v) бартараф кардани хосиятҳои механикии суст ва ҳассосияти ҷузъҳои полимерӣ ба ҳалкунандаҳои гуногуни органикӣ17,19.
Фаъолияти реактор тавассути як қатор реаксияҳои циклиборкунии алкиназидҳои мис дар шароити ҷараёни пайваста нишон дода шудааст (расми 2).Реактори миси чопшудаи ултрасадо, ки дар расм нишон дода шудааст.4 бо системаи ҷараёни тиҷоратӣ муттаҳид карда шуд ва барои синтез кардани китобхонаи азидҳои гуногуни 1,4-дивазшуда 1,2,3-триазолҳо бо истифода аз реаксияи назоратшавандаи ҳарорати ацетилен ва галогенидҳои гурӯҳи алкилӣ дар ҳузури хлориди натрий истифода мешуд (расми 3).Истифодаи равиши пайвастаи ҷараён масъалаҳои бехатариро, ки метавонанд дар равандҳои партия ба миён оянд, коҳиш медиҳад, зеро ин реаксия миёнаравҳои азидҳои хеле реактивӣ ва хатарнокро ба вуҷуд меорад [317], [318].Дар аввал, реаксия барои сикборкунии фенилацетилен ва йодоэтан оптимизатсия карда шуд (Нақшаи 1 - Cycloading фенилацетилен ва йодоэтан) (ниг. Расми 5).
(Чапи боло) Схемати танзимот, ки барои ворид кардани реактори 3DP ба системаи ҷараён (рости боло) аз схемаи оптимизатсияшуда (поён) схемаи сиклборкунии Huisgen 57 байни фенилацетилен ва йодоэтан барои оптимизатсия ва нишон додани параметрҳои суръати реаксияи оптимизатсияшуда гирифта шудааст.
Бо назорати вақти будубоши реактивҳо дар қисмати каталитикии реактор ва бодиққат назорат кардани ҳарорати реаксия бо сенсори мустақими термопарк, шароити реаксияро бо ҳадди ақали вақт ва мавод зуд ва дақиқ оптимизатсия кардан мумкин аст.Ба зудӣ маълум шуд, ки табдили баландтарин бо истифода аз вақти иқомат дар 15 дақиқа ва ҳарорати реаксияи 150 ° C ба даст омадааст.Аз графики коэффитсиенти нармафзори MODDE дидан мумкин аст, ки ҳам вақти иқомат ва ҳам ҳарорати реаксия шартҳои муҳими модел ҳисобида мешаванд.Иҷрои оптимизатори дарунсохт бо истифода аз ин шароити интихобшуда маҷмӯи шароитҳои реаксияро ба вуҷуд меорад, ки барои ҳадди аксар расонидани минтақаҳои авҷи маҳсулот ва кам кардани минтақаҳои авҷи маводи ибтидоӣ пешбинӣ шудаанд.Ин оптимизатсия 53% табдили маҳсулоти триазолро ба даст овард, ки он ба пешгӯии модели 54% комилан мувофиқ буд.