Nature.com сайтына кергәнегез өчен рәхмәт.Сез кулланган браузер версиясенең CSS ярдәме чикләнгән.Иң яхшы тәҗрибә өчен без яңартылган браузерны кулланырга киңәш итәбез (яки Internet Explorer'та туры килү режимын сүндерегез).Шул ук вакытта, дәвамлы ярдәмне тәэмин итү өчен, без сайтны стильләр һәм JavaScriptсыз күрсәтәчәкбез.
Берьюлы өч слайд күрсәтүче карусель.Алдагы һәм Киләсе төймәләрне берьюлы өч слайд аша күчерү өчен кулланыгыз, яки ахырда слайдер төймәләрен берьюлы өч слайд аша күчерегез.
Өстәмә җитештерү тикшерүчеләрнең һәм сәнәгатьчеләрнең химик приборларны конструкцияләү һәм җитештерү ысулларын үзгәртә.Бу кәгазьдә без ультратавышлы өстәмә җитештерү (UAM) ламинатиясе белән турыдан-туры интегралланган катализатор өлешләр һәм сизү элементлары белән формалашкан агым реакторының беренче мисалы турында хәбәр итәбез.UAM технологиясе хәзерге вакытта химик реакторларның өстәмә җитештерүе белән бәйле күпчелек чикләүләрне җиңеп калмый, шулай ук ​​мондый җайланмаларның мөмкинлекләрен дә киңәйтә.Биологик әһәмиятле 1,4-бүленгән 1,2,3-триазол кушылмалары уңышлы синтезланган һәм C-арадаш 1,3-dipolar Huisgen цикл йөкләү реакциясе белән UAM химия корылмасы ярдәмендә оптимизацияләнгән.UAMның уникаль үзлекләрен һәм өзлексез агым эшкәртүен кулланып, җайланма реакцияләрне мониторинглау һәм оптимальләштерү өчен реаль вакыттагы җавапны бирә ала.
Күпчелек хезмәттәшенә караганда мөһим өстенлекләре аркасында, агым химиясе академик һәм сәнәгать шартларында мөһим һәм үсә торган өлкә булып тора, чөнки химик синтезның сайлап алу һәм эффективлыгын арттыру мөмкинлеге аркасында.Бу гади органик молекулалар формалашудан фармацевтик кушылмалар2,3 һәм табигый продуктлар4,5,6 га кадәр сузыла.Нечкә химия һәм фармацевтика өлкәсендәге реакцияләрнең 50% тан артыгы өзлексез агымнан файдалана ала7.
Соңгы елларда традицион пыяла савыт-саба яки химия җиһазларын адаптацияләнгән химик “реакторлар” белән алыштырырга омтылган төркемнәрнең тенденциясе үсә бара.Бу ысулларның iterative дизайны, тиз җитештерү һәм өч үлчәмле (3D) мөмкинлекләре үз җайланмаларын билгеле реакцияләр, җайланмалар яки шартлар өчен көйләргә теләүчеләр өчен файдалы.Бүгенге көнгә кадәр бу эш полимер нигезендә 3D полиграфия техникасын куллануга юнәлтелгән, стереолитография (SL) 9,10,11, Fuse Deposition Modeling (FDM) 8,12,13,14 һәм inkjet print7,15., 16. Мондый җайланмаларның химик реакцияләр / анализларның киң спектрын башкару өчен ышанычлылыгы һәм сәләте булмау17, 18, 19, 20 бу өлкәдә AM-ны киң куллану өчен төп чикләүче фактор булып тора17, 18, 19, 20.
Агым химиясен куллану арту һәм AM белән бәйле уңай сыйфатлар аркасында, яхшырак химия һәм аналитик мөмкинлекләр булган кулланучыларга агым реакция корабларын ясарга мөмкинлек бирүче яхшырак техниканы өйрәнергә кирәк.Бу ысуллар кулланучыларга төрле реакция шартларында эшләргә сәләтле югары көчле яки функциональ материаллар арасыннан сайларга мөмкинлек бирергә тиеш, шулай ук ​​реакцияне контрольдә тоту өчен җайланмадан төрле аналитик чыганакларны җиңеләйтергә.
Химик реакторларны үстерү өчен кулланыла торган өстәмә җитештерү процессы - Ультратавышлы өстәмә җитештерү (UAM).Бу каты торышлы ламинатлау ысулы ультратавышлы тибрәнүләрне нечкә металл фольгага минималь күләмле җылыту һәм югары пластик агым белән катлам белән бәйләү өчен куллана, 21, 22, 23. Күпчелек AM технологияләреннән аермалы буларак, UAM турыдан-туры субтрактив производство белән интеграцияләнергә мөмкин, гибрид җитештерү процессы буларак билгеле, бу вакыт эчендә санлы контроль (CNC) тегермән челтәре белән бәйләнгән. Кечкенә сыек каналлардан калган оригиналь төзелеш материалы, порошок һәм сыек системаларда еш очрый AM26,27,28.Бу дизайн иреге шулай ук ​​булган материалларны сайлауда да киңәйтелә - UAM термаль охшаш һәм охшаш материалларның комбинацияләрен бер процесс адымында бәйли ала.Эретү процессыннан тыш материаль комбинацияләрне сайлау, махсус кушымталарның механик һәм химик таләпләрен яхшырак канәгатьләндереп була дигән сүз.Каты бәйләнешкә өстәп, УЗИ бәйләнеше белән барлыкка килгән тагын бер күренеш - чагыштырмача түбән температурада пластик материалларның югары сыеклыгы29,30,31,32,33.UAM-ның бу уникаль үзенчәлеге механик / җылылык элементларын металл катламнар арасында зыянсыз урнаштырырга мөмкинлек бирә.Урнаштырылган UAM сенсорлары интеграль аналитика ярдәмендә җайланмага реаль вакыттагы мәгълүматны кулланучыга җиткерергә ярдәм итә ала.
Авторларның алдагы эше UAM процессының металл сизү мөмкинлекләре булган металл 3D микрофлуидик структуралар булдыру сәләтен күрсәтте.Бу җайланма мониторинг максатларында гына.Бу мәкалә UAM җитештергән микрофлуидик химик реакторның беренче мисалын тәкъдим итә, актив җайланма, ул структур интеграль катализатор материаллар белән химик синтезны контрольдә тота гына түгел.Deviceайланма 3D химик җайланмалар җитештерүдә UAM технологиясе белән бәйле берничә өстенлекне берләштерә, мәсәлән: тулы 3D дизайнын турыдан-туры компьютер ярдәмендә дизайннан (CAD) продуктка әйләндерү сәләте;highгары җылылык үткәрүчәнлеге һәм катализатор материаллары, шулай ук ​​реакция температурасын төгәл контрольдә тоту өчен реактив агымнар арасында урнаштырылган җылылык сенсорлары өчен күп материаллы ясалыш.Реакторның функциональлеген күрсәтү өчен, фармацевтик яктан мөһим 1,4-бүленгән 1,2,3-триазол кушылмалары китапханәсе бакыр-катализатор 1,3-диполар Хуисген цикл йөкләү белән синтезланган.Бу эш материаллар фәнен һәм компьютер ярдәмендә дизайнны химия өчен дисциплинар тикшеренүләр аша яңа мөмкинлекләр һәм мөмкинлекләр ача алуына басым ясый.
Барлык эреткечләр һәм реагентлар Сигма-Алдрич, Альфа Эзар, TCI яки Fischer Scientific компаниясеннән сатып алынган һәм алдан чистартмыйча кулланылган.400 һәм 100 МГцда язылган 1H һәм 13C NMR спектрлары JEOL ECS-400 400 МГц спектрометрында яки CDCl3 яки (CD3) 2SO белән Bruker Avance II 400 МГц спектрометрында алынган.Барлык реакцияләр дә Uniqsis FlowSyn агым химиясе платформасы ярдәмендә башкарылды.
UAM бу тикшеренүдә барлык җайланмаларны ясау өчен кулланылган.Технология 1999-нчы елда уйлап табылган һәм аның техник детальләре, эш параметрлары һәм эшләнмәләре уйлап табылганнан бирле түбәндәге басма материаллар ярдәмендә өйрәнелергә мөмкин34,35,36,37.Deviceайланма (1 нче рәсем) 9 кВт авыр SonicLayer 4000® UAM системасы ярдәмендә башкарылды (Фабрисоник, Огайо, АКШ).Агым җайланмасы өчен сайланган материаллар Cu-110 һәм Al 6061 булган.Al 6061 O "күпчелек" материал буларак кулланыла., шулай ук ​​анализ өчен кулланылган инкальация катламы;Cu-110 катламы белән берлектә ярдәмче эретмә компонентларның инкальациясе.бу эштә кулланылган реагентлар белән химик яктан тотрыклы дип табылды.Al 6061 O Cu-110 белән берлектә UAM өчен яраклы материал комбинациясе булып санала һәм шуңа күрә бу өйрәнү өчен яраклы материал 38,42.Бу җайланмалар түбәндәге таблицада күрсәтелгән.
Реактор ясау адымнары (1) 6061 алюминий эритмәсе субстрат (2) бакыр фольгадан түбән канал ясау (3) Термокуплларны катламнар арасында урнаштыру (4) channelгары канал (5) Керү һәм чыгу (6) Монолит реактор.
Сыеклык каналының дизайн фәлсәфәсе - идарә ителә торган чип зурлыгын саклап, чип эчендәге сыеклык арасын арттыру өчен авыр юл куллану.Бу дистанциянең артуы катализатор-реактив контакт вакытын арттырырга һәм продуктның яхшы уңышын тәэмин итәргә кирәк.Чиплар җайланма эчендә турбулентлы катнашуны кабызу һәм сыеклыкның өслек белән (катализатор) арту вакытын арттыру өчен туры юлның очларында 90 ° иелү кулланалар.Моңа ирешергә мөмкин булган катнашуны тагын да көчәйтү өчен, реактор дизайнында Y-тоташу кушылган ике реактор кертү керә.Өченче подъезд, резиденция аша агымны ярты юл аша кичерә, киләчәк күп этаплы синтез реакцияләре планына кертелгән.
Барлык каналларның квадрат профиле бар (түбән почмаклар юк), бу канал геометриясен булдыру өчен кулланылган периодик CNC тегермәненең нәтиҗәсе.Канал үлчәмнәре югары (микроорактор өчен) күләмле уңыш бирү өчен сайланган, ләкин күпчелек сыеклыклар өчен өслек (катализаторлар) белән үзара бәйләнешне җиңеләйтер өчен кечкенә.Тиешле зурлык авторларның металл-сыек реакция җайланмалары белән үткән тәҗрибәсенә нигезләнгән.Соңгы каналның эчке үлчәмнәре 750 µm x 750 µm, реакторның гомуми күләме 1 мл.Эчке тоташтыргыч (1/4 ″ -28 UNF җеп) җайланмага коммерция агымы химиясе җиһазлары белән җиңел интерфейс ясау өчен дизайнга кертелгән.Канал зурлыгы фольга материалының калынлыгы, аның механик үзлекләре һәм УЗИ ярдәмендә кулланылган бәйләү параметрлары белән чикләнә.Бирелгән материал өчен билгеле бер киңлектә, материал ясалган каналга "сугылыр".Хәзерге вакытта бу исәпләү өчен конкрет модель юк, шуңа күрә бирелгән материал һәм дизайн өчен каналның максималь киңлеге эксперименталь рәвештә билгеләнә, бу очракта 750 мм киңлек сугылуга китерми.
Каналның формасы (квадрат) квадрат кисүче ярдәмендә билгеләнә.Каналларның формасы һәм күләме CNC машиналарында төрле агым темпларын һәм характеристикаларын алу өчен төрле кисү коралларын кулланып үзгәртелергә мөмкин.125 мм кораллы кәкре канал булдыру мисалын Монаганда табып була.Фольга катламы яссы кулланылганда, фольга материалын каналларга куллану яссы (квадрат) өслеккә ия булачак.Бу эштә канал симметриясен саклау өчен квадрат контур кулланылды.
Производствода программаланган пауза вакытында термокупл температурасы сенсорлары (К тибы) җайланмага өске һәм аскы канал төркемнәре арасында төзелә (1 нче рәсем - 3 этап).Бу термокупллар температураның үзгәрүен -200 дән 1350 ° C кадәр контрольдә тота ала.
Металл чүпләү процессы UAM мөгезе белән 25,4 мм киңлектә һәм 150 микрон калынлыктагы металл фольга ярдәмендә башкарыла.Бу катлам фольга катламнары бөтен төзелеш мәйданын каплау өчен күрше полосалар сериясенә тоташтырылган;тупланган материалның күләме соңгы продуктка караганда зуррак, чөнки алу процессы соңгы чиста форма тудыра.CNC эшкәртү җиһазның тышкы һәм эчке контурларын эшкәртү өчен кулланыла, нәтиҗәдә сайланган коралга һәм CNC процесс параметрларына туры килгән җиһаз һәм каналларның өслеге бетә (бу мисалда, якынча 1,6 µm Ra).Даими, өзлексез УЗИ материалларын сиптерү һәм эшкәртү цикллары җайланманың җитештерү процессында кулланыла, үлчәм төгәллеген саклап калу өчен, әзер өлеш CNC нечкә тегермән төгәллегенә туры килә.Бу җайланма өчен кулланылган каналның киңлеге фольга материалының сыеклык каналында “эрмәсен” өчен җитәрлек кечкенә, шуңа күрә каналның квадрат кисемтәсе бар.Фольга материалындагы мөмкин кимчелекләр һәм UAM процесс параметрлары эксперименталь рәвештә җитештерү партнеры тарафыннан билгеләнде (Фабрисоник ООО, АКШ).
Тикшеренүләр күрсәткәнчә, UAM кушылмасының 46, 47 интерфейсында өстәмә җылылык эшкәртмичә элементларның аз диффузиясе бар, шуңа күрә бу эштә җайланмалар өчен Cu-110 катламы Al 6061 катламыннан аерылып тора һәм кискен үзгәрә.
Алдан калибрланган арткы басым регуляторын (BPR) реакторның аскы агымында 250 пси (1724 кПа) урнаштырыгыз һәм реактор аша суны 0,1 - 1 мл мин-1 ставкасында суырыгыз.Реактор басымы системаның даими басымны саклап калу өчен системага салынган FlowSyn басым кондукторы ярдәмендә күзәтелде.Агым реакторындагы потенциаль температура градиентлары реакторга салынган термокупллар белән FlowSyn чипының җылыту тәлинкәсенә салынган термокупллар арасындагы аерманы эзләп сынадылар.Бу программалаштырылган кайнар плитаның температурасын 100 ° 150 ° C арасыннан 25 ° C артуда үзгәртү һәм программалаштырылган һәм язылган температура арасындагы аерманы күзәтү ярдәмендә ирешелә.Бу tc-08 мәгълүмат логеры (PicoTech, Кембридж, Бөекбритания) һәм аны озатучы PicoLog программалары ярдәмендә ирешелде.
Фенилацетилен һәм йодоетанның цикл йөкләү реакциясе өчен шартлар оптимальләштерелгән (1-схема-Фенилацетилен һәм йодоетанның цикл йөкләнеше, 1-схема-Фенилацетилен һәм йодоетанның цикл йөкләнеше).Бу оптимизация экспериментларның тулы факториаль дизайны ярдәмендә башкарылды, алкинны төзәткәндә температура һәм яшәү вакытын үзгәрүчән итеп кулланды: азид катнашы 1: 2.
Натрий азидының (0,25 М, 4: 1 DMF: H2O), йодетан (0,25 М, ДМФ), һәм фенилацетилен (0,125 М, ДМФ) аерым эремәләре әзерләнде.Solutionәрбер эремәнең 1,5 мл аликоты кушылды һәм реактор аша кирәкле агым тизлегендә һәм температурада суыртылды.Модельнең җаваплары триазол продуктының иң югары мәйданының фенилацетиленның башлангыч материалына мөнәсәбәте буларак кабул ителде һәм югары җитештерүчән сыек хроматография (HPLC) ярдәмендә билгеләнде.Анализ эзлеклелеге өчен, барлык реакцияләр реакция катнашмасы реактордан киткәч үк кабул ителде.Оптимизация өчен сайланган параметр диапазоннары 2 нче таблицада күрсәтелгән.
Барлык үрнәкләр дә дүртенче насос, багана миче, дулкын озынлыгы UV детекторы һәм автосамплердан торган Chromaster HPLC системасы (VWR, PA, АКШ) ярдәмендә анализланды.Колонна эквивалент 5 C18 (VWR, PA, АКШ), 4,6 х 100 мм, 5 мм кисәкчәләр зурлыгы, 40 ° C дәрәҗәсендә сакланган.Эретүче изократик метанол булган: су 50:50 агым тизлегендә 1,5 мл · мин-1.Инъекция күләме 5 μл, детектор дулкын озынлыгы 254 нм.DOE үрнәге өчен% иң югары мәйдан калдыклы алкин һәм триазол продуктларының иң югары урыннарыннан исәпләнде.Башлангыч материалны кертү тиешле биеклекләрне ачыкларга мөмкинлек бирә.
Реактор анализы нәтиҗәләрен MODDE DOE программасы (Уметрика, Мальмо, Швеция) белән берләштерү нәтиҗәләрне җентекләп анализларга һәм бу цикл йөкләү өчен оптималь реакция шартларын билгеләргә мөмкинлек бирде.Эчке оптимизаторны эшләтеп җибәрү һәм барлык мөһим модель терминнарын сайлау продуктның иң югары мәйданын максимальләштерү өчен эшләнгән реакция шартлары җыелмасын тудыра, шул ук вакытта ацетилен терлек азыгы өчен иң югары мәйданны киметә.
Каталитик реакция камерасында бакыр өслеген оксидлаштыру һәр триазол кушылмасы синтезланганчы реакция камерасы аша агып торган водород пероксиды эремәсе (36%) ярдәмендә ирешелде.китапханә.
Оптималь шартлар җыелмасы билгеләнгәннән соң, алар ацетилен һәм галоалкан туемнарына кулланылды, кечкенә синтез китапханәсен тупларга рөхсәт иттеләр, шуның белән бу шартларны потенциаль реагентларның киң ассортиментына куллану мөмкинлеген булдырдылар (1 нче рәсем).2).
Натрий азидының (0,25 М, 4: 1 DMF: H2O), галоалканнар (0,25 М, ДМФ), һәм алкиннар (0,125 М, ДМФ) аерым эремәләрен әзерләгез.Solutionәр эремәнең 3 мл аликотлары 75 µл / мин һәм 150 ° C температурада реактор аша суыртылды.Бөтен күләм касәдә җыелган һәм 10 мл этил asetat белән эретелгән.Solutionрнәк эремә 3 х 10 мл су белән юылган.Су катламнары кушылды һәм 10 мл этил asetat белән чыгарылды, аннары органик катламнар кушылды, 3 × 10 мл диңгез белән юылды, MgSO 4 өстендә киптерелде һәм фильтрланды, аннары вакуумда эретүче алынды.Pрнәкләр HPLC, 1H NMR, 13C NMR һәм югары резолюцияле масса спектрометриясе (HR-MS) комбинациясе белән анализ алдыннан этил asetat кулланып кремний гел баганасы хроматографиясе белән чистартылды.
Барлык спектрлар да термофишер төгәл орбитрап масса спектрометры ярдәмендә ESI белән ионлаштыру чыганагы буларак алынган.Барлык үрнәкләр дә ацетонитрилны эретүче итеп әзерләнгән.
TLC анализы алюминий субстратлы кремний тәлинкәләрдә үткәрелде.Тәлинкәләр UV нуры (254 нм) яки ваниллин буяу һәм җылыту белән визуальләштерелгән.
Барлык үрнәкләр дә VWR Chromaster системасы (VWR International Ltd., Leighton Buzzard, Бөекбритания) ярдәмендә анализланган, автосамплер белән җиһазландырылган, багана миче булган икеле насос һәм бер дулкын озынлыгы детекторы.ACE эквивалентлыгы 5 C18 баганасы (150 x 4,6 мм, Advanced Hromatography Technologies Ltd., Абердин, Шотландия) кулланылды.
Инъекцияләр (5 µл) турыдан-туры эретелгән чимал реакция катнашмасыннан (1:10 эретү) ясалды һәм су белән анализланды: метанол (50:50 яки 70:30), 70:30 эретү системасын кулланган кайбер үрнәкләрдән кала, 1,5 мл / мин.Колонка 40 ° C сакланган.Детекторның дулкын озынлыгы 254 нм.
Ampleрнәкнең% иң югары мәйданы калдыклы алкинның иң югары мәйданыннан, триазол продуктыннан гына исәпләнде, һәм башлангыч материал кертү тиешле чокырларны ачыкларга мөмкинлек бирде.
Барлык үрнәкләр дә Thermo iCAP 6000 ICP-OES ярдәмендә анализланган.Барлык калибрлау стандартлары 2% азот кислотасында 1000 ppm Cu стандарт эремәсе ярдәмендә әзерләнгән (SPEX Certi Prep).Барлык стандартлар 5% DMF һәм 2% HNO3 эремәсендә әзерләнгән, һәм барлык үрнәкләр DMF-HNO3 үрнәге белән 20 тапкыр эретелгән.
UAM ультратавышлы металл эретеп ябыштыруны соңгы җыю өчен кулланылган металл фольгага кушылу ысулы итеп куллана.Ультратавышлы металл эретеп ябыштыручы металл коралны (мөгез яки УЗИ мөгезе дип атыйлар) фольга / элек консолидацияләнгән катламга басым ясау өчен материалны тибрәнү белән бәйләү / элек консолидацияләү өчен кулланалар.Даими эшләү өчен, сонотрод цилиндрик формага ия һәм материал өслегенә әйләнә, бөтен мәйданны ябыштыра.Басым һәм тибрәнү кулланылганда, материал өслегендәге оксидлар ярылырга мөмкин.Даими басым һәм тибрәнү материалның тупаслыгын юкка чыгарырга мөмкин 36.Локальләштерелгән җылылык һәм басым белән тыгыз элемтә, аннары материаль интерфейсларда каты фаза бәйләнешенә китерә;ул шулай ук ​​өслек энергиясен үзгәртеп бердәмлекне үстерә ала48.Бәйләү механизмының табигате үзгәрүчән эретү температурасы һәм башка өстәмә җитештерү технологияләрендә искә алынган югары температура эффектлары белән бәйле күп проблемаларны җиңә.Бу төрле материалларның берничә катламын бер консолидацияләнгән структурага турыдан-туры тоташтырырга мөмкинлек бирә (ягъни өслек модификациясе, тутыргычлар яки ябыштыргычларсыз).
CAM өчен икенче уңайлы фактор - металл материалларда хәтта түбән температурада да күзәтелгән пластик агымның югары дәрәҗәсе, ягъни металл материалларның эрү ноктасыннан түбәнрәк.УЗИ тибрәнүләре һәм басымның кушылуы җирле ашлык чикләренең югары дәрәҗәсенә күчә һәм традицион рәвештә күпчелек материаллар белән бәйле температураның сизелерлек артуыннан башка рестрализациягә китерә.Соңгы җыю вакытында бу күренеш актив һәм пассив компонентларны металл фольга катламнары, катлам катламнары арасында урнаштыру өчен кулланылырга мөмкин.Оптик җепсел 49, ныгыту 46, электроника 50 һәм термокупллар кебек элементлар (бу эш) актив һәм пассив композит ассамблеялар булдыру өчен UAM структураларына уңышлы интеграцияләнде.
Бу эштә катализатор температураны контрольдә тоту өчен идеаль микроорактор булдыру өчен төрле материал бәйләү мөмкинлекләре дә, UAM инкальация мөмкинлекләре дә кулланылды.
Палладий (Pd) һәм башка еш кулланыла торган металл катализаторлар белән чагыштырганда, Cu катализының берничә өстенлеге бар: (i) икътисадый яктан, Катализда кулланылган башка металлларга караганда арзанрак, шуңа күрә химия сәнәгате өчен җәлеп итүчән вариант (ii) Cu-катализатор кросс-кушылу реакцияләре диапазоны киңәя һәм Pd51, 52, 53 нигезендәге катализатор методлары (Cu) катализы булмаган башка методлар.Бу бәйләнешләр еш кына структур яктан гади һәм арзан.теләсәгез, Pd химиясендә кулланылганнар еш катлаулы, кыйммәт һәм һавага сизгер (iv) Cu, аеруча синтезда алкиннарны бәйләү сәләте белән билгеле, мәсәлән, Соногашираның биметалл катализатор кушылуы һәм азидлар белән цикл йөкләү (v) Cu шулай ук ​​Ульлман тибындагы реакцияләрдә кайбер нуклеофилларның ариляциясенә ярдәм итә ала.
Күптән түгел Cu (0) булганда бу реакцияләрнең гетерогенизация үрнәкләре күрсәтелде.Бу күбесенчә фармацевтика тармагы һәм металл катализаторларын торгызу һәм куллануга игътибар арту белән бәйле.
Ацетилен белән азид арасында 1,3-диполар цикл йөкләү реакциясе, 1960-нчы елларда Хуисген тәкъдим иткән, синергистик күрсәтү реакциясе булып санала.Нәтиҗә ясалган 1,2,3 триазол фрагментлары фармакофор буларак, биологик кулланулары һәм төрле терапевтик агентларда кулланулары аркасында наркотиклар табуда аеруча кызыклы.
Sharpless һәм башкалар "химиягә басыгыз" төшенчәсен керткәч, бу реакция яңадан игътибарга алынды."Химиягә басыгыз" термины гетероатомик бәйләнеш (CXC) 60 ярдәмендә яңа кушылмаларны һәм комбинатор китапханәләрен тиз синтезлау өчен нык һәм сайлап алынган реакцияләр җыелмасын сурәтләү өчен кулланыла.Бу реакцияләрнең синтетик зәвыгы алар белән бәйле югары уңыш белән бәйле.шартлар гади, кислородка һәм суга каршы тору, һәм продуктны аеру гади61.
Классик 1,3-дипол Хуисген цикл йөкләү "химиягә басыгыз" категориясенә керми.Ләкин, Медаль һәм Шарплес күрсәттеләр, бу азид-алкин кушылу вакыйгасы Cu (I) катнашында 107-108 кичерә, катализатор булмаган 1,3-диполяр цикл йөкләү тизлегендә 62,63.Бу алдынгы реакция механизмы группаларны яки каты реакция шартларын саклауны таләп итми һәм вакыт узу белән 1,4,3-триазолларга (анти-1,2,3-триазолларга) тулысынча конверсия һәм сайлап алу мөмкинлеген бирә (3 нче рәсем).
Гадәттәге һәм бакыр катализатор Хуисген цикл йөкләүләренең изометрик нәтиҗәләре.Cu (I) - катализланган Хуисген цикл йөкләүләре 1,4,3-триазоллар гына бирә, термаль рәвештә китерелгән Хуисген цикл йөкләүләре гадәттә 1,4- һәм 1,5-триазолларга азол стереоазомерларының 1: 1 катнашмасын бирә.
Күпчелек протоколлар Cu (II) тотрыклы чыганакларын киметүне үз эченә ала, мәсәлән, CuSO4 яки Cu (II) / Cu (0) кушылмасы натрий тозлары белән берлектә.Башка металл катализланган реакцияләр белән чагыштырганда, Cu (I) куллану арзан һәм эшкәртү җиңел булуның төп өстенлекләренә ия.
Воррелл һ.б. кинетик һәм изотопик тикшеренүләр.65 күрсәткәнчә, терминал алкиннары булганда, ике эквивалент бакыр һәр молекуланың азидка карата реактивлыгын активлаштыруда катнаша.Тәкъдим ителгән механизм алты кешедән торган бакыр металл боҗра аша бара, азидның σ-бәйләнгән бакыр ацетилидына π бәйләнгән бакыр белән тотрыклы донор лиганы буларак координацияләнгән.Бакыр триазолил туемнары боҗраның кысылуы нәтиҗәсендә барлыкка килә, аннары протонның бозылуы триазол продуктларын формалаштыру һәм катализатор циклын ябу.
Агым химиясе җайланмаларының өстенлекләре яхшы документлаштырылган булса да, аналитик коралларны бу системаларга реаль-процесс мониторингы өчен 66,67 ситуациядә интеграцияләү теләге туды.UAM катализатор актив, термик үткәргеч материаллардан бик катлаулы 3D агым реакторларын проектлау һәм җитештерү өчен яраклы ысул булуын исбатлады (4 нче рәсем).
Ультратавышлы өстәмә җитештерү (UAM) белән җитештерелгән алюминий-бакыр агым реакторы, эчке канал структурасы, урнаштырылган термокупллар һәм катализатор реакция камерасы.Эчке сыеклык юлларын күз алдына китерү өчен, стереолитография ярдәмендә ясалган үтә күренмәле прототип та күрсәтелә.
Киләчәк органик реакцияләр өчен реакторлар ясалсын өчен, эреткечләр кайнап торган урыннан куркынычсыз җылытылырга тиеш;алар басым һәм температура сынаулары.Пресс басымы күрсәткәнчә, система хәтта югары басымда да (1,7 MPa) тотрыклы һәм даими басымны саклый.Гидростатик тестлар бүлмә температурасында H2O сыеклык итеп үткәрелде.
Урнаштырылган (1 нче рәсем) термокуплны температура мәгълүмат язучысына тоташтыру, термокупл температурасының FlowSyn системасында программалаштырылган температурадан 6 ° C (± 1 ° C) булуын күрсәтте.Гадәттә, температураның 10 ° C арту реакция тизлеген икеләтә арттыра, шуңа күрә берничә градус температура аермасы реакция тизлеген сизелерлек үзгәртә ала.Бу аерма җитештерү процессында кулланылган материалларның югары җылылык диффузивлыгы аркасында бөтен РПВ буенча температураның югалуы белән бәйле.Бу җылылык дрифты даими, шуңа күрә реакция вакытында төгәл температураларга ирешү һәм үлчәнү өчен җиһазлар куйганда исәпкә алырга мөмкин.Шулай итеп, бу онлайн мониторинг коралы реакция температурасын катгый контрольдә тотуны җиңеләйтә һәм процессны оптимизацияләүгә һәм оптималь шартлар үсешенә ярдәм итә.Бу сенсорлар шулай ук ​​экзотермик реакцияләрне ачыклау һәм зур масштаблы системаларда качу реакцияләрен булдырмау өчен кулланылырга мөмкин.
Бу кәгазьдә тәкъдим ителгән реактор UAM технологиясен химик реакторлар ясауга куллануның беренче мисалы булып тора һәм хәзерге вакытта бу җайланмаларны AM / 3D бастыру белән бәйле берничә төп чикләүләрне чишә, мәсәлән: (i) бакыр яки алюминий эретмәсе эшкәртү белән бәйле булган проблемаларны җиңү, порошок карават эретү (PBF) методлары, порошок карават эремәсе (SLM) 25,69 Poor порошок эретү (SLM)). порошок карават технологиясендә мөмкин, (v) начар механик үзлекләрне һәм полимер нигезендәге компонентларның төрле уртак органик эреткечләргә сизгерлеген җиңү17,19.
Реакторның функциональлеге өзлексез агым шартларында бакыр-катализланган алкиназид цикл йөкләү реакцияләре сериясе белән күрсәтелде (2 нче рәсем).Инҗирдә күрсәтелгән УЗИ басылган бакыр реактор.4 коммерция агым системасы белән интеграцияләнде һәм натрий хлорид булганда ацетилен һәм алкил группасы галидларының температура белән идарә ителгән реакциясен кулланып, 1,4,3-триазолларның азид китапханәсен синтезлау өчен кулланылды (3 нче рәсем).Даими агым ысулын куллану партия процессларында барлыкка килергә мөмкин булган куркынычсызлык проблемаларын киметә, чөнки бу реакция бик реактив һәм куркыныч азид арадашчыларын чыгара [317], [318].Башта, реакция фенилацетилен һәм йодоетанның цикл йөкләнеше өчен оптимальләштерелде (1-схема - Фенилацетилен һәм йодоетанны цикл йөкләү) (5 нче рәсемне кара).
.
Реакторның каталитик бүлегендә реакторларның яшәү вакытын контрольдә тотып һәм турыдан-туры интеграль термокупл сенсоры белән реакция температурасын игътибар белән күзәтеп, реакция шартлары минималь вакыт һәм материаллар белән тиз һәм төгәл оптимальләштерелергә мөмкин.Иң тиз конверсия 15 минут яшәү вакыты һәм реакция температурасы 150 ° C ярдәмендә ирешелде.MODDE программасының коэффициент сюжетыннан күренергә мөмкин, яшәү вакыты да, реакция температурасы да модельнең мөһим шартлары булып санала.Бу сайланган шартларны кулланып, урнаштырылган оптимизаторны эшләтеп җибәрү реакция шартлары җыелмасын тудыра, продуктның иң югары мәйданнарын максимальләштерү өчен эшләнгән, материаль иң югары мәйданнарны киметү.Бу оптимизация триазол продуктының 53% конверсиясен китерде, бу модельнең фаразлавына 54% туры килгән.