O ṣeun fun lilo si Nature.com.Ẹya ẹrọ aṣawakiri ti o nlo ni atilẹyin CSS lopin.Fun iriri ti o dara julọ, a ṣeduro pe ki o lo ẹrọ aṣawakiri imudojuiwọn kan (tabi mu Ipo Ibamu ṣiṣẹ ni Internet Explorer).Lakoko, lati rii daju pe atilẹyin tẹsiwaju, a yoo ṣe aaye naa laisi awọn aza ati JavaScript.
Carousel ti n ṣafihan awọn ifaworanhan mẹta ni akoko kanna.Lo awọn Bọtini Iṣaaju ati Next lati gbe nipasẹ awọn ifaworanhan mẹta ni akoko kan, tabi lo awọn bọtini ifaworanhan ni ipari lati gbe nipasẹ awọn ifaworanhan mẹta ni akoko kan.
Iṣelọpọ afikun n yi ọna ti awọn oniwadi ati awọn onimọṣẹ ile-iṣẹ ṣe apẹrẹ ati iṣelọpọ awọn ẹrọ kemikali lati pade awọn iwulo wọn pato.Ninu iwe yii, a ṣe ijabọ apẹẹrẹ akọkọ ti riakito ṣiṣan ti a ṣẹda nipasẹ iṣelọpọ aropọ ultrasonic (UAM) lamination ti dì irin ti o lagbara pẹlu awọn ẹya kataliti ti a ṣepọ taara ati awọn eroja oye.Imọ-ẹrọ UAM kii ṣe bori ọpọlọpọ awọn idiwọn lọwọlọwọ lọwọlọwọ iṣelọpọ iṣelọpọ ti awọn reactors kemikali, ṣugbọn tun faagun awọn agbara ti iru awọn ẹrọ.Awọn nọmba ti biologically pataki 1,4-disubstituted 1,2,3-triazole agbo ti a ti ni ifijišẹ sise ati ki o iṣapeye nipasẹ kan Cu-mediated 1,3-dipolar Huisgen cycloaddition lenu nipa lilo awọn UAM kemistri apo.Lilo awọn ohun-ini alailẹgbẹ ti UAM ati sisẹ ṣiṣan lemọlemọfún, ẹrọ naa ni anfani lati ṣaṣeyọri awọn aati ti nlọ lọwọ bi o ṣe pese awọn esi akoko gidi lati ṣe atẹle ati mu awọn aati pọ si.
Nitori awọn anfani pataki rẹ lori ẹlẹgbẹ olopobobo rẹ, kemistri ṣiṣan jẹ aaye pataki ati idagbasoke ni mejeeji eto ẹkọ ati ile-iṣẹ nitori agbara rẹ lati mu yiyan ati ṣiṣe ti iṣelọpọ kemikali pọ si.Eyi fa lati dida awọn moleku Organic ti o rọrun1 si awọn agbo ogun elegbogi2,3 ati awọn ọja adayeba4,5,6.Ju 50% ti awọn aati ninu kemikali itanran ati awọn ile-iṣẹ elegbogi le ni anfani lati ṣiṣan lilọsiwaju7.
Ni awọn ọdun aipẹ, aṣa ti ndagba ti awọn ẹgbẹ ti n wa lati rọpo ohun elo gilasi ibile tabi awọn ohun elo kemistri ti nṣan pẹlu awọn “reactors” kemikali adaptable.Apẹrẹ arosọ, iṣelọpọ iyara, ati awọn agbara onisẹpo mẹta (3D) ti awọn ọna wọnyi jẹ iwulo fun awọn ti o fẹ lati ṣe akanṣe awọn ẹrọ wọn fun eto awọn aati, awọn ẹrọ, tabi awọn ipo.Titi di oni, iṣẹ yii ti dojukọ fere ni iyasọtọ lori lilo awọn ilana titẹ sita 3D ti o da lori polymer gẹgẹbi stereolithography (SL) 9,10,11, Fused Deposition Modelling (FDM) 8,12,13,14 ati inkjet printing7,15., 16. Aini igbẹkẹle ati agbara ti iru awọn ẹrọ lati ṣe ọpọlọpọ awọn aati / awọn itupalẹ kemikali17, 18, 19, 20 jẹ ifosiwewe idiwọn pataki fun ohun elo ti o gbooro ti AM ni aaye yii17, 18, 19, 20.
Nitori lilo jijẹ kemistri sisan ati awọn ohun-ini ọjo ti o ni nkan ṣe pẹlu AM, awọn ilana ti o dara julọ nilo lati ṣawari ti yoo gba awọn olumulo laaye lati ṣe iṣelọpọ awọn ohun elo ifasilẹ ṣiṣan pẹlu kemistri ilọsiwaju ati awọn agbara itupalẹ.Awọn ọna wọnyi yẹ ki o gba awọn olumulo laaye lati yan lati iwọn agbara giga tabi awọn ohun elo iṣẹ ṣiṣe ti o lagbara lati ṣiṣẹ labẹ ọpọlọpọ awọn ipo ifaseyin, bi daradara bi dẹrọ awọn ọna oriṣiriṣi ti iṣelọpọ itupalẹ lati ẹrọ lati jẹ ki ibojuwo ati iṣakoso iṣe.
Ilana iṣelọpọ aropọ kan ti o le ṣee lo lati ṣe agbekalẹ awọn reactors kemikali aṣa jẹ Ṣiṣe iṣelọpọ Fikun Ultrasonic (UAM).Yi ri to-ipinle dì lamination ọna kan ultrasonic vibrations to tinrin irin foils lati mnu wọn papọ Layer nipa Layer pẹlu pọọku volumetric alapapo ati ki o kan ga ìyí ti ṣiṣu sisan 21, 22, 23. Ko julọ miiran AM imo, UAM le ti wa ni taara ese pẹlu subtractive gbóògì, mọ bi a arabara ẹrọ ilana, ninu eyi ti igbakọọkan ni-nibe ìtúwò Iṣakoso ohun elo (CNC) lesa apẹrẹ ti milling 2 ti awọn ohun elo ti n ṣatunṣe tabi net 23 milling. tumọ si pe olumulo ko ni opin si awọn iṣoro ti o nii ṣe pẹlu yiyọ awọn ohun elo ile atilẹba ti o kù lati awọn ikanni omi kekere, eyiti o jẹ ọran nigbagbogbo ni erupẹ ati awọn ọna omi omi AM26,27,28.Ominira apẹrẹ yii tun fa si yiyan awọn ohun elo ti o wa - UAM le ṣopọ awọn akojọpọ ti iru-oru ati awọn ohun elo ti o yatọ ni igbesẹ ilana kan.Yiyan awọn akojọpọ ohun elo ti o kọja ilana yo tumọ si pe ẹrọ ati awọn ibeere kemikali ti awọn ohun elo kan pato le dara julọ.Ni afikun si isunmọ to lagbara, iṣẹlẹ miiran ti o waye pẹlu isunmọ ultrasonic jẹ omi ti o ga julọ ti awọn ohun elo ṣiṣu ni awọn iwọn otutu kekere29,30,31,32,33.Ẹya alailẹgbẹ ti UAM ngbanilaaye ẹrọ / awọn eroja gbona lati gbe laarin awọn ipele irin laisi ibajẹ.Awọn sensọ UAM ti a fi sinu le dẹrọ ifijiṣẹ ti alaye akoko gidi lati ẹrọ si olumulo nipasẹ awọn itupalẹ iṣọpọ.
Iṣẹ iṣaaju nipasẹ awọn onkọwe32 ṣe afihan agbara ti ilana UAM lati ṣẹda awọn ẹya microfluidic 3D ti fadaka pẹlu awọn agbara oye ti a fi sii.Ẹrọ yii wa fun awọn idi ibojuwo nikan.Nkan yii ṣe afihan apẹẹrẹ akọkọ ti riakito kemikali microfluidic ti iṣelọpọ nipasẹ UAM, ohun elo ti nṣiṣe lọwọ ti kii ṣe iṣakoso nikan ṣugbọn tun fa iṣelọpọ kemikali pẹlu awọn ohun elo kataliti ti a ṣepọ ni igbekalẹ.Ẹrọ naa ṣajọpọ awọn anfani pupọ ti o ni nkan ṣe pẹlu imọ-ẹrọ UAM ni iṣelọpọ awọn ẹrọ kemikali 3D, gẹgẹbi: agbara lati ṣe iyipada apẹrẹ 3D pipe ni taara lati inu apẹrẹ iranlọwọ kọmputa (CAD) sinu ọja kan;Iṣelọpọ ohun elo pupọ fun apapọ ti iṣelọpọ igbona giga ati awọn ohun elo kataliti, bakanna bi awọn sensosi igbona ti a fi sii taara laarin awọn ṣiṣan reactant fun iṣakoso kongẹ ati iṣakoso iwọn otutu lenu.Lati ṣe afihan iṣẹ-ṣiṣe ti riakito, ile-ikawe ti pataki elegbogi 1,4-disubstituted 1,2,3-triazole agbo ti a ṣepọ nipasẹ Ejò-catalyzed 1,3-dipolar Huisgen cycloaddition.Iṣẹ yii ṣe afihan bi lilo imọ-ẹrọ ohun elo ati apẹrẹ iranlọwọ kọnputa le ṣii awọn aye tuntun ati awọn aye fun kemistri nipasẹ iwadii interdisciplinary.
Gbogbo awọn olomi ati awọn reagents ni a ra lati Sigma-Aldrich, Alfa Aesar, TCI, tabi Fischer Scientific ati lo laisi isọdi iṣaaju.1H ati 13C NMR spectra ti o gba silẹ ni 400 ati 100 MHz, lẹsẹsẹ, ni a gba lori JEOL ECS-400 400 MHz spectrometer tabi Bruker Avance II 400 MHz spectrometer pẹlu CDCl3 tabi (CD3) 2SO bi epo.Gbogbo awọn aati ni a ṣe ni lilo Syeed kemistri ṣiṣan Uniqsis FlowSyn.
A lo UAM lati ṣe gbogbo awọn ẹrọ inu iwadi yii.Imọ-ẹrọ naa jẹ idasilẹ ni ọdun 1999 ati awọn alaye imọ-ẹrọ rẹ, awọn paramita iṣẹ ati awọn idagbasoke niwọn igba ti iṣelọpọ rẹ le ṣe iwadi nipa lilo awọn ohun elo ti a tẹjade atẹle34,35,36,37.Ẹrọ naa (Fig. 1) ti ṣe imuse nipa lilo iṣẹ-ṣiṣe ti o wuwo 9 kW SonicLayer 4000® UAM system (Fabrisonic, Ohio, USA).Awọn ohun elo ti a yan fun ẹrọ sisan jẹ Cu-110 ati Al 6061. Cu-110 ni akoonu Ejò ti o ga julọ (o kere ju 99.9% Ejò), jẹ ki o jẹ oludije to dara fun awọn aati catalyzed Ejò ati nitorinaa lo bi “Layer ti nṣiṣe lọwọ inu microreactor.Al 6061 O ti wa ni lilo bi awọn ohun elo "olopobobo"., bi daradara bi awọn intercalation Layer lo fun onínọmbà;intercalation ti oluranlowo alloy irinše ati annealed ipinle ni apapo pẹlu Cu-110 Layer.ri pe o jẹ iduroṣinṣin kemikali pẹlu awọn reagents ti a lo ninu iṣẹ yii.Al 6061 O ni apapo pẹlu Cu-110 ni a tun ka lati jẹ apapo ohun elo ibaramu fun UAM ati pe o jẹ ohun elo ti o yẹ fun iwadi yii38,42.Awọn ẹrọ wọnyi ni a ṣe akojọ ni Table 1 ni isalẹ.
Awọn igbesẹ ti iṣelọpọ Reactor (1) 6061 aluminiomu alloy sobusitireti (2) Ṣiṣẹda ikanni kekere lati bankanje bàbà (3) Fi sii awọn thermocouples laarin awọn fẹlẹfẹlẹ (4) ikanni oke (5) Inlet ati iṣan (6) riakito Monolithic.
Imọye apẹrẹ ikanni ito ni lati lo ọna tortuous lati mu ijinna ti o rin nipasẹ omi inu chirún lakoko ti o ṣetọju iwọn chirún iṣakoso kan.Ilọsi ni ijinna yii jẹ iwunilori lati mu ayase-reactant akoko olubasọrọ pọ si ati pese awọn ikore ọja to dara julọ.Awọn eerun igi lo 90° tẹ ni awọn opin ti ọna taara lati fa idapọ rudurudu laarin ẹrọ44 ati mu akoko olubasọrọ pọ si ti omi pẹlu oju (ayase).Lati mu ilọsiwaju pọ si ti o le ṣaṣeyọri siwaju sii, apẹrẹ ti riakito pẹlu awọn inlets reactant meji ni idapo ni asopọ Y ṣaaju titẹ si apakan okun idapọpọ.Ẹnu kẹta, eyiti o kọja sisan ni agbedemeji si ibugbe rẹ, wa ninu ero fun awọn aati iṣakojọpọ ipele-pupọ iwaju.
Gbogbo awọn ikanni ni profaili onigun mẹrin (ko si awọn igun taper), eyiti o jẹ abajade ti milling CNC igbakọọkan ti a lo lati ṣẹda geometry ikanni.Awọn iwọn ikanni ni a yan lati pese ikore iwọn didun giga (fun microreactor), sibẹsibẹ kekere to lati dẹrọ ibaraenisepo pẹlu dada (awọn ayase) fun pupọ julọ awọn olomi ti o wa ninu.Iwọn ti o yẹ da lori iriri ti o kọja ti awọn onkọwe pẹlu awọn ẹrọ ifasilẹ omi-irin.Awọn iwọn inu ti ikanni ikẹhin jẹ 750 µm x 750 µm ati iwọn didun riakito lapapọ jẹ 1 milimita.Asopọmọra ti a ṣe sinu (1/4 ″-28 o tẹle UNF) wa ninu apẹrẹ lati gba ibaramu irọrun ti ẹrọ naa pẹlu ohun elo kemistri ṣiṣan iṣowo.Iwọn ikanni ti ni opin nipasẹ sisanra ti ohun elo bankanje, awọn ohun-ini ẹrọ rẹ, ati awọn paramita isọpọ ti a lo pẹlu awọn ultrasonics.Ni iwọn kan fun ohun elo ti a fun, ohun elo naa yoo “sag” sinu ikanni ti a ṣẹda.Lọwọlọwọ ko si awoṣe kan pato fun iṣiro yii, nitorinaa iwọn ikanni ti o pọ julọ fun ohun elo ti a fun ati apẹrẹ ni a pinnu ni idanwo, ninu eyiti iwọn ti 750 µm kii yoo fa sag.
Apẹrẹ (square) ti ikanni ti pinnu nipa lilo gige onigun mẹrin.Apẹrẹ ati iwọn awọn ikanni le yipada lori awọn ẹrọ CNC nipa lilo awọn irinṣẹ gige oriṣiriṣi lati gba awọn oṣuwọn sisan ati awọn abuda oriṣiriṣi.Apeere ti ṣiṣẹda ikanni te pẹlu ohun elo 125 µm ni a le rii ni Monaghan45.Nigba ti a ba lo Layer bankanje ni alapin, ohun elo ti ohun elo bankanje si awọn ikanni yoo ni aaye alapin (square).Nínú iṣẹ́ yìí, a ti lo ẹ̀nà onígun mẹ́rin kan láti tọ́jú àṣefihàn ìkanni.
Lakoko isinmi ti a ṣe eto ni iṣelọpọ, awọn sensọ iwọn otutu thermocouple (iru K) ti wa ni itumọ taara sinu ẹrọ laarin awọn ẹgbẹ ikanni oke ati isalẹ (Fig. 1 - ipele 3).Awọn thermocouples wọnyi le ṣakoso awọn iyipada iwọn otutu lati -200 si 1350 °C.
Ilana fifisilẹ irin ni a ṣe nipasẹ iwo UAM nipa lilo bankanje irin 25.4 mm fifẹ ati 150 microns nipọn.Awọn fẹlẹfẹlẹ ti bankanje ni a ti sopọ ni lẹsẹsẹ awọn ila ti o wa nitosi lati bo gbogbo agbegbe kikọ;Iwọn ohun elo ti a fi silẹ tobi ju ọja ikẹhin lọ bi ilana iyokuro ṣe apẹrẹ mimọ ti o kẹhin.A nlo ẹrọ CNC lati ṣe ẹrọ ita ati awọn agbegbe inu ti ohun elo, ti o mu abajade ipari ti ohun elo ati awọn ikanni ti o baamu si ọpa ti o yan ati awọn aye ilana CNC (ni apẹẹrẹ yii, nipa 1.6 µm Ra).Itẹsiwaju, lilọsiwaju ultrasonic spraying ohun elo ati awọn iyipo machining ti wa ni lilo jakejado ilana iṣelọpọ ẹrọ lati rii daju pe o jẹ deede iwọntunwọnsi ati pe apakan ti o pari ni ibamu pẹlu awọn ipele deede milling CNC.Iwọn ti ikanni ti a lo fun ẹrọ yii jẹ kekere to lati rii daju pe ohun elo bankanje ko ni "sag" ninu ikanni omi, nitorina ikanni naa ni apakan agbelebu square.Awọn ela ti o ṣeeṣe ninu ohun elo bankanje ati awọn aye ti ilana UAM ni a pinnu ni idanwo nipasẹ alabaṣiṣẹpọ iṣelọpọ (Fabrisonic LLC, AMẸRIKA).
Awọn ẹkọ-ẹkọ ti fihan pe ni wiwo 46, 47 ti UAM yellow nibẹ ni kekere itankale awọn eroja laisi afikun itọju ooru, nitorinaa fun awọn ẹrọ ti o wa ninu iṣẹ yii Layer Cu-110 ti o yatọ si Al 6061 Layer ati awọn iyipada pupọ.
Fi sori ẹrọ olutọsọna titẹ ẹhin iṣaju-ṣaaju (BPR) ni 250 psi (1724 kPa) ni isalẹ ti riakito ati fifa omi nipasẹ riakito ni iwọn 0.1 si 1 milimita min-1.A ṣe abojuto titẹ riakito nipa lilo transducer titẹ FlowSyn ti a ṣe sinu eto lati rii daju pe eto naa le ṣetọju titẹ iduroṣinṣin igbagbogbo.Awọn iwọn otutu ti o pọju ninu riakito ṣiṣan ni idanwo nipasẹ wiwa eyikeyi awọn iyatọ laarin awọn thermocouples ti a ṣe sinu riakito ati awọn thermocouples ti a ṣe sinu awo alapapo ti chirún FlowSyn.Eyi jẹ aṣeyọri nipasẹ yiyipada iwọn otutu ti a ṣe eto laarin 100 ati 150 °C ni awọn ilọsiwaju 25 °C ati mimojuto eyikeyi awọn iyatọ laarin siseto ati awọn iwọn otutu ti o gbasilẹ.Eyi waye nipa lilo tc-08 data logger (PicoTech, Cambridge, UK) ati sọfitiwia PicoLog ti o tẹle.
Awọn ipo fun iṣesi cycloaddition ti phenylacetylene ati iodoethane jẹ iṣapeye (Eto 1-Cycloaddition ti phenylacetylene ati iodoethane, Eto 1-Cycloaddition ti phenylacetylene ati iodoethane).Imudara yii ni a ṣe pẹlu lilo apẹrẹ ipin kikun ti awọn adanwo (DOE), ni lilo iwọn otutu ati akoko ibugbe bi awọn oniyipada lakoko ti n ṣatunṣe alkyne: ratio azide ni 1: 2.
Awọn ojutu lọtọ ti sodium azide (0.25 M, 4: 1 DMF: H2O), iodoethane (0.25 M, DMF), ati phenylacetylene (0.125 M, DMF) ni a pese sile.Aliquot milimita 1.5 ti ojutu kọọkan ni a dapọ ati fifa nipasẹ riakito ni iwọn sisan ti o fẹ ati iwọn otutu.Idahun ti awoṣe naa ni a mu bi ipin ti agbegbe tente oke ti ọja triazole si ohun elo ibẹrẹ ti phenylacetylene ati pe a pinnu ni lilo chromatography olomi iṣẹ giga (HPLC).Fun aitasera onínọmbà, gbogbo awọn aati ni a mu lẹsẹkẹsẹ lẹhin adalu ifasẹyin ti lọ kuro ni riakito.Awọn sakani paramita ti a yan fun iṣapeye ni a fihan ni Tabili 2.
Gbogbo awọn ayẹwo ni a ṣe atupale nipa lilo eto Chromaster HPLC kan (VWR, PA, AMẸRIKA) ti o ni fifa quaternary, adiro iwe, aṣawari igbi UV oniyipada ati oluṣapẹẹrẹ autosampler.Ọwọn naa jẹ Isọgba 5 C18 (VWR, PA, AMẸRIKA), 4.6 x 100 mm, iwọn patiku 5 µm, ti a tọju ni 40°C.Awọn epo jẹ kẹmika isocratic: omi 50:50 ni iwọn sisan ti 1.5 milimita · min-1.Iwọn abẹrẹ jẹ 5 μl ati iwọn gigun oluwari jẹ 254 nm.Agbegbe % tente oke fun ayẹwo DOE ni a ṣe iṣiro lati awọn agbegbe ti o ga julọ ti alkyne iyokù ati awọn ọja triazole nikan.Ifihan ti ohun elo ibẹrẹ jẹ ki o ṣee ṣe lati ṣe idanimọ awọn oke ti o baamu.
Apapọ awọn abajade ti itupalẹ riakito pẹlu sọfitiwia MODDE DOE (Umetrics, Malmö, Sweden) gba laaye itupalẹ aṣa ni kikun ti awọn abajade ati ipinnu awọn ipo ifaseyin to dara julọ fun cycloaddition yii.Ṣiṣe iṣapeye ti a ṣe sinu ati yiyan gbogbo awọn ofin awoṣe pataki ṣẹda ṣeto ti awọn ipo ifaseyin ti a ṣe apẹrẹ lati mu agbegbe ti o ga julọ ti ọja naa pọ si lakoko ti o dinku agbegbe tente oke fun ifunni acetylene.
Oxidation ti Ejò dada ni awọn katalitiki iyẹwu a ti waye nipa lilo a hydrogen peroxide ojutu (36%) ti nṣàn nipasẹ awọn lenu iyẹwu (sisan oṣuwọn = 0.4 milimita min-1, ibugbe akoko = 2.5 min) ṣaaju ki awọn kolaginni ti kọọkan triazole yellow.ìkàwé.
Ni kete ti a ti pinnu eto ti o dara julọ ti awọn ipo, wọn lo si ọpọlọpọ awọn itọsẹ acetylene ati awọn itọsẹ haloalkane lati jẹ ki akopọ ti ile-ikawe iṣelọpọ kekere kan, nitorinaa iṣeto iṣeeṣe ti lilo awọn ipo wọnyi si ibiti o gbooro ti awọn reagents ti o pọju (Fig. 1).2).
Mura awọn ojutu lọtọ ti sodium azide (0.25 M, 4: 1 DMF: H2O), haloalkanes (0.25 M, DMF), ati alkynes (0.125 M, DMF).Aliquots ti 3 milimita ti ojutu kọọkan ni a dapọ ati fifa nipasẹ ẹrọ riakito ni iwọn 75 µl/min ati iwọn otutu ti 150°C.Gbogbo iwọn didun ni a gba ni vial ati ti fomi po pẹlu 10 milimita ti ethyl acetate.A ti wẹ ojutu ayẹwo pẹlu 3 x 10 milimita ti omi.Awọn fẹlẹfẹlẹ olomi ni a ṣe idapo ati fa jade pẹlu 10 milimita ethyl acetate, lẹhinna a ti dapọ awọn fẹlẹfẹlẹ Organic, ti a wẹ pẹlu 3 × 10 milimita brine, ti o gbẹ lori MgSO 4 ati ti a ti sọ di mimọ, lẹhinna a ti yọ epo kuro ni vacuo.Awọn ayẹwo ni a sọ di mimọ nipasẹ kiromatografi ọwọn silica gel nipa lilo ethyl acetate ṣaaju ṣiṣe itupalẹ nipasẹ apapọ HPLC, 1H NMR, 13C NMR ati iwọn iwoye giga giga (HR-MS).
Gbogbo awọn iwoye ni a gba ni lilo iwọn iwoye ibi-iyẹwu Thermofischer Precision Orbitrap pẹlu ESI gẹgẹbi orisun ionization.Gbogbo awọn ayẹwo ni a pese sile nipa lilo acetonitrile bi epo.
Ayẹwo TLC ni a ṣe lori awọn awo silica pẹlu sobusitireti aluminiomu.A ṣe afihan awọn awo naa pẹlu ina UV (254 nm) tabi abawọn vanillin ati alapapo.
Gbogbo awọn ayẹwo ni a ṣe atupale nipa lilo eto VWR Chromaster kan (VWR International Ltd., Leighton Buzzard, UK) ti o ni ipese pẹlu autosampler, fifa alakomeji pẹlu adiro ọwọn ati aṣawari igbi gigun kan.Oju opo ACE Equivalence 5 C18 (150 x 4.6 mm, Advanced Chromatography Technologies Ltd., Aberdeen, Scotland) ni a lo.
Awọn abẹrẹ (5 µl) ni a ṣe taara lati inu idapọ ifaseyin robi ti a fomi (1:10 dilution) ati atupale pẹlu omi: methanol (50:50 tabi 70:30), ayafi fun diẹ ninu awọn ayẹwo ni lilo 70:30 eto epo (ti a tọka si bi nọmba irawọ) ni iwọn sisan ti 1.5 milimita / min.A ti pa igi naa ni 40 ° C.Iwọn gigun ti oluwari jẹ 254 nm.
Agbegbe % tente oke ti apẹẹrẹ jẹ iṣiro lati agbegbe ti o ga julọ ti alkyne ti o ku, ọja triazole nikan, ati ifihan ohun elo ti o bẹrẹ jẹ ki o ṣee ṣe lati ṣe idanimọ awọn giga ti o baamu.
Gbogbo awọn ayẹwo ni a ṣe atupale nipa lilo Thermo iCAP 6000 ICP-OES.Gbogbo awọn iṣedede odiwọn ni a pese sile ni lilo ojutu boṣewa 1000 ppm Cu ni 2% nitric acid (SPEX Certi Prep).Gbogbo awọn iṣedede ti pese sile ni ojutu ti 5% DMF ati 2% HNO3, ati gbogbo awọn ayẹwo ni a fomi ni awọn akoko 20 pẹlu ojutu apẹẹrẹ ti DMF-HNO3.
UAM nlo ultrasonic irin alurinmorin bi a ọna ti dida awọn irin bankanje lo lati ṣẹda ik ijọ.Alurinmorin irin Ultrasonic nlo ohun elo irin gbigbọn (ti a npe ni iwo tabi iwo ultrasonic) lati lo titẹ si bankanje / Layer ti a ti sọ tẹlẹ lati wa ni asopọ / iṣaju iṣaju nipasẹ gbigbọn ohun elo naa.Fun iṣiṣẹ ilọsiwaju, sonotrode ni apẹrẹ iyipo ati yipo lori oju ohun elo, gluing gbogbo agbegbe.Nigbati titẹ ati gbigbọn ba lo, awọn oxides ti o wa lori oju ohun elo le kiraki.Ibakan titẹ ati gbigbọn le ja si iparun ti awọn roughness ti awọn ohun elo 36.Ibaraẹnisọrọ sunmọ pẹlu ooru ti agbegbe ati titẹ lẹhinna yori si iwe adehun alakoso to lagbara ni awọn atọkun ohun elo;o tun le se igbelaruge isokan nipa yiyipada awọn dada agbara48.Iseda ti ẹrọ isunmọ bori ọpọlọpọ awọn iṣoro ti o nii ṣe pẹlu iwọn otutu yo iyipada ati awọn ipa iwọn otutu giga ti a mẹnuba ninu awọn imọ-ẹrọ iṣelọpọ afikun miiran.Eyi ngbanilaaye asopọ taara (ie laisi iyipada dada, awọn kikun tabi awọn adhesives) ti awọn fẹlẹfẹlẹ pupọ ti awọn ohun elo oriṣiriṣi sinu eto isọdọkan kan.
Ipin keji ti o dara fun CAM ni iwọn giga ti ṣiṣan ṣiṣu ti a ṣe akiyesi ni awọn ohun elo ti fadaka paapaa ni awọn iwọn otutu kekere, ie daradara ni isalẹ aaye yo ti awọn ohun elo ti fadaka.Ijọpọ ti awọn gbigbọn ultrasonic ati titẹ nfa ipele giga ti iṣilọ aala ọkà agbegbe ati atunkọ laisi iwọn otutu ti o pọju ti aṣa ni nkan ṣe pẹlu awọn ohun elo olopobobo.Lakoko ṣiṣẹda apejọ ikẹhin, iṣẹlẹ yii le ṣee lo lati fi sabe ti nṣiṣe lọwọ ati awọn paati palolo laarin awọn fẹlẹfẹlẹ ti bankanje irin, Layer nipasẹ Layer.Awọn ohun elo bii okun opiti 49, imudara 46, ẹrọ itanna 50 ati awọn thermocouples (iṣẹ yii) ti ni aṣeyọri ni aṣeyọri sinu awọn ẹya UAM lati ṣẹda awọn apejọ akojọpọ ipalolo ti nṣiṣe lọwọ ati palolo.
Ninu iṣẹ yii, awọn agbara abuda ohun elo oriṣiriṣi mejeeji ati awọn agbara intercalation UAM ni a lo lati ṣẹda microreactor pipe fun iṣakoso iwọn otutu katalytic.
Ti a ṣe afiwe si palladium (Pd) ati awọn ayase irin ti a lo nigbagbogbo, Cu catalysis ni awọn anfani pupọ: (i) Ni ọrọ-aje, Cu jẹ din owo ju ọpọlọpọ awọn irin miiran ti a lo ninu catalysis ati nitorinaa jẹ aṣayan ti o wuyi fun ile-iṣẹ kemikali (ii) ibiti awọn aati idapọmọra Cu-catalyzed ti n pọ si ati pe o dabi ibaramu diẹ si ọna Pd251,5251,5251,5251 ilana Pd251. s ṣiṣẹ daradara ni awọn isansa ti miiran ligands.Awọn ligands wọnyi nigbagbogbo rọrun ni igbekalẹ ati ilamẹjọ.ti o ba fẹ, lakoko ti awọn ti a lo ninu kemistri Pd nigbagbogbo jẹ eka, gbowolori, ati ifura afẹfẹ (iv) Cu, paapaa ti a mọ fun agbara rẹ lati ṣopọ awọn alkynes ni iṣelọpọ, gẹgẹbi Sonogashira's bimetallic catalyzed coupling and cycloaddition with azides (tẹ kemistri) (v) Cu tun le ṣe igbega arylation ti diẹ ninu awọn nuclesmanophiles in U.
Laipe, awọn apẹẹrẹ ti heterogenization ti gbogbo awọn aati wọnyi ni iwaju Cu (0) ti ṣe afihan.Eyi jẹ pataki nitori ile-iṣẹ elegbogi ati idojukọ ti ndagba lori gbigbapada ati atunlo awọn ayase irin55,56.
Idahun cycloaddition 1,3-dipolar laarin acetylene ati azide si 1,2,3-triazole, akọkọ ti a dabaa nipasẹ Huisgen ni 1960s57, ni a gba pe o jẹ iṣesi ifihan amuṣiṣẹpọ.Abajade 1,2,3 triazole awọn ajẹkù jẹ iwulo pataki bi pharmacophore ni wiwa oogun nitori awọn ohun elo ti ibi wọn ati lilo ni ọpọlọpọ awọn aṣoju itọju 58.
Idahun yii gba akiyesi isọdọtun nigbati Sharpless ati awọn miiran ṣafihan imọran ti “tẹ kemistri”59.Ọrọ naa “tẹ kemistri” ni a lo lati ṣapejuwe awọn aati ti o lagbara ati yiyan fun iṣelọpọ iyara ti awọn agbo ogun tuntun ati awọn ile-ikawe apapọ nipa lilo isunmọ heteroatomic (CXC)60.Ifarabalẹ sintetiki ti awọn aati wọnyi jẹ nitori awọn ikore giga ti o ni nkan ṣe pẹlu wọn.awọn ipo jẹ rọrun, resistance si atẹgun ati omi, ati iyatọ ọja jẹ rọrun61.
Awọn kilasika 1,3-dipole Huisgen cycloaddition ko ni subu sinu "tẹ kemistri" ẹka.Bibẹẹkọ, Medal ati Sharpless ṣe afihan pe iṣẹlẹ isọdọmọ azide-alkyne yii gba 107-108 ni iwaju Cu (I) ni akawe si isare pataki ni oṣuwọn ti 62,3-dipolar cycloaddition ti kii-catalytic 62,63.Ilana ilọsiwaju ti ilọsiwaju yii ko nilo awọn ẹgbẹ aabo tabi awọn ipo ifarabalẹ lile ati pese iyipada pipe ati yiyan si 1,4-disubstituted 1,2,3-triazoles (egboogi-1,2,3-triazoles) ni akoko pupọ (Fig. 3).
Awọn abajade isometric ti mora ati Ejò-catalyzed Huisgen cycloadditions.Cu (I) -catalyzed Huisgen cycloadditions fun nikan 1,4-disubstituted 1,2,3-triazoles, nigba ti thermally induced Huisgen cycloadditions ojo melo fun 1,4- ati 1,5-triazoles a 1:1 adalu azole stereoisomers.
Pupọ awọn ilana jẹ pẹlu idinku awọn orisun iduroṣinṣin ti Cu(II), gẹgẹbi idinku CuSO4 tabi Cu (II)/Cu (0) agbo ni apapo pẹlu awọn iyọ soda.Ti a ṣe afiwe si awọn aati idamu irin miiran, lilo Cu(I) ni awọn anfani akọkọ ti jijẹ ilamẹjọ ati rọrun lati mu.
Kinetic ati awọn ẹkọ isotopic nipasẹ Worrell et al.65 ti fihan pe ninu ọran ti awọn alkynes ebute, awọn deede meji ti bàbà ni o ni ipa ninu mimuṣiṣẹsiṣẹ ifasẹyin ti moleku kọọkan pẹlu ọwọ si azide.Ilana ti a dabaa n tẹsiwaju nipasẹ oruka irin idẹ oni-mẹfa mẹfa ti a ṣẹda nipasẹ isọdọkan ti azide si σ- bonded Ejò acetylide pẹlu π- bonded Ejò gẹgẹbi ligand olugbeowosile iduroṣinṣin.Awọn itọsẹ triazolyl Ejò ni a ṣẹda bi abajade ti ihamọ oruka ti o tẹle nipasẹ jijẹ pirotonu lati ṣe awọn ọja triazole ati tii iyipo katalitiki.
Lakoko ti awọn anfani ti awọn ẹrọ kemistri ṣiṣan ti ni akọsilẹ daradara, ifẹ wa lati ṣepọ awọn irinṣẹ itupalẹ sinu awọn eto wọnyi fun ibojuwo ilana akoko gidi ni situ66,67.UAM ti fihan pe o jẹ ọna ti o yẹ fun ṣiṣe apẹrẹ ati iṣelọpọ eka pupọ awọn olutọpa ṣiṣan ṣiṣan 3D lati agbara agbara, awọn ohun elo imudani gbona pẹlu awọn eroja ti oye ti a fi sinu taara (Fig. 4).
Aluminiomu-Ejò sisan riakito ti ṣelọpọ nipasẹ ultrasonic aropo ẹrọ (UAM) pẹlu eka kan ti abẹnu ikanni be,-itumọ ti ni thermocouples ati ki o kan katalitiki lenu iyẹwu.Lati wo oju inu awọn ọna ito inu, afọwọṣe sihin ti a ṣe nipa lilo stereolithography tun han.
Lati rii daju wipe awọn reactors ti wa ni ṣe fun ojo iwaju Organic aati, olomi gbọdọ wa ni kikan lailewu loke wọn farabale ojuami;wọn jẹ titẹ ati idanwo iwọn otutu.Idanwo titẹ naa fihan pe eto naa n ṣetọju iduroṣinṣin ati titẹ nigbagbogbo paapaa ni titẹ giga ninu eto (1.7 MPa).Awọn idanwo hydrostatic ni a ṣe ni iwọn otutu yara ni lilo H2O bi omi.
Nsopọ ti a ṣe sinu (Nọmba 1) thermocouple si olutọpa data iwọn otutu fihan pe iwọn otutu thermocouple jẹ 6 °C (± 1 °C) ni isalẹ iwọn otutu ti a ṣeto ni eto FlowSyn.Ni deede, ilosoke 10°C ni iwọn otutu ṣe ilọpo iwọn ilọtunwọnsi, nitorinaa iyatọ iwọn otutu ti awọn iwọn diẹ le yi oṣuwọn ifaseyin pada ni pataki.Iyatọ yii jẹ nitori pipadanu iwọn otutu jakejado RPV nitori itọsi igbona giga ti awọn ohun elo ti a lo ninu ilana iṣelọpọ.Fiseete gbona yii jẹ igbagbogbo ati nitorinaa o le ṣe akiyesi nigbati o ba ṣeto ohun elo lati rii daju pe awọn iwọn otutu deede ti de ati iwọn lakoko iṣesi.Nitorinaa, ohun elo ibojuwo ori ayelujara n ṣe irọrun iṣakoso ṣinṣin ti iwọn otutu ifaseyin ati ṣe alabapin si iṣapeye ilana kongẹ diẹ sii ati idagbasoke awọn ipo aipe.Awọn sensọ wọnyi tun le ṣee lo lati ṣe awari awọn aati exothermic ati ṣe idiwọ awọn aati salọ ni awọn eto iwọn nla.
Reactor ti a gbekalẹ ninu iwe yii jẹ apẹẹrẹ akọkọ ti ohun elo ti imọ-ẹrọ UAM si iṣelọpọ ti awọn reactors kemikali ati adirẹsi ọpọlọpọ awọn idiwọn pataki lọwọlọwọ ti o ni nkan ṣe pẹlu titẹ AM / 3D ti awọn ẹrọ wọnyi, gẹgẹbi: (i) Bibori awọn iṣoro ti a ṣe akiyesi ti o ni nkan ṣe pẹlu sisẹ ti Ejò tabi alloy aluminiomu (ii) ilọsiwaju ipinnu ikanni inu ti a fiwewe si iyẹfun ibusun yo (PBF) awọn ọna bii ohun elo gbigbẹ lesa ti a yan 6 (SLMi Po) 2 (PBF) ohun elo 6 ti a yan) kekere processing otutu, eyi ti o sise taara asopọ sensosi, eyi ti o jẹ ko ṣee ṣe ni lulú ibusun ọna ẹrọ, (v) bibori awọn talaka darí ini ati ifamọ ti polima-orisun irinše si orisirisi wọpọ Organic solvents17,19.
Iṣẹ ṣiṣe ti riakito jẹ afihan nipasẹ lẹsẹsẹ ti awọn aati alkinazide cycloaddition ti Ejò-catalyzed labẹ awọn ipo sisan lemọlemọfún (Fig. 2).Awọn ultrasonic tejede Ejò riakito han ni ọpọtọ.4 ni a ṣepọ pẹlu eto iṣowo ti iṣowo ati pe a lo lati ṣajọpọ ile-ikawe azide ti awọn oriṣiriṣi 1,4-disubstituted 1,2,3-triazoles nipa lilo iṣeduro iṣakoso iwọn otutu ti acetylene ati awọn halides ẹgbẹ alkyl ni iwaju iṣuu soda kiloraidi (Fig. 3).Lilo ọna ṣiṣan lilọsiwaju dinku awọn ọran aabo ti o le dide ni awọn ilana ipele, nitori iṣesi yii n ṣe agbejade ifaseyin pupọ ati awọn agbedemeji azide eewu [317], [318].Ni ibẹrẹ, a ṣe iṣeduro iṣeduro fun cycloaddition ti phenylacetylene ati iodoethane (Eto 1 - Cycloaddition of phenylacetylene ati iodoethane) (wo aworan 5).
(Osi oke) Eto eto ti a lo lati ṣafikun riakito 3DP sinu eto sisan (ọtun oke) ti a gba lati inu ero iṣapeye (isalẹ) ti ero cycloaddition Huisgen 57 laarin phenylacetylene ati iodoethane fun iṣapeye ati iṣafihan awọn iwọn iwọn iyipada iṣapeye ti iṣesi.
Nipa ṣiṣakoso akoko ibugbe ti awọn ifaseyin ni apakan katalitiki ti riakito ati abojuto ni pẹkipẹki iwọn otutu ifasẹ pẹlu sensọ thermocouple ti a ṣepọ taara, awọn ipo iṣe le ni iyara ati iṣapeye deede pẹlu akoko ti o kere ju ati awọn ohun elo.A rii ni kiakia pe iyipada ti o ga julọ ti waye ni lilo akoko ibugbe ti awọn iṣẹju 15 ati iwọn otutu ifa ti 150 ° C.O le rii lati inu idite onisọdipúpọ ti sọfitiwia MODDE pe mejeeji akoko ibugbe ati iwọn otutu ifaseyin ni a ka awọn ipo pataki ti awoṣe naa.Ṣiṣe iṣapeye ti a ṣe sinu lilo awọn ipo ti a yan ṣẹda ṣeto awọn ipo ifasẹyin ti a ṣe apẹrẹ lati mu awọn agbegbe tente oke ọja pọ si lakoko ti o dinku awọn agbegbe ohun elo ti o ga julọ.Imudara yii jẹ ki iyipada 53% ti ọja triazole, eyiti o baamu deede asọtẹlẹ awoṣe ti 54%.