Mahalo no ke kipa ʻana iā Nature.com. Loaʻa i ka mana polokalamu kele pūnaewele āu e hoʻohana nei ke kākoʻo CSS palena. No ka ʻike maikaʻi loa, paipai mākou iā ʻoe e hoʻohana i kahi polokalamu kele pūnaewele i hōʻano hou ʻia (a i ʻole e hoʻopau i ke ʻano hoʻohālikelike ma Internet Explorer). I kēia manawa, no ka hōʻoia ʻana i ke kākoʻo mau, e hōʻike mākou i ka pūnaewele me ka ʻole o nā kaila a me JavaScript.
He carousel e hōʻike ana i ʻekolu mau paheʻe i ka manawa hoʻokahi. E hoʻohana i nā pihi Previous a me Next e neʻe i ʻekolu mau paheʻe i ka manawa hoʻokahi, a i ʻole e hoʻohana i nā pihi slider ma ka hopena e neʻe i ʻekolu mau paheʻe i ka manawa hoʻokahi.
Ke hoʻololi nei ka hana hoʻohui i ke ʻano o ka hoʻolālā ʻana a me ka hana ʻana o nā mea noiʻi a me nā mea ʻoihana i nā mea kemika e hoʻokō i kā lākou mau pono kikoʻī. Ma kēia pepa, hōʻike mākou i ka laʻana mua o kahi reactor kahe i hoʻokumu ʻia e ka hana hoʻohui ultrasonic (UAM) lamination o kahi pepa metala paʻa me nā ʻāpana catalytic i hoʻohui pololei ʻia a me nā mea ʻike. ʻAʻole wale ka ʻenehana UAM e lanakila i nā palena he nui e pili ana i kēia manawa me ka hana hoʻohui o nā reactors kemika, akā hoʻonui nui hoʻi i nā hiki o ia mau mea hana. Ua hoʻohui maikaʻi ʻia a hoʻonui ʻia kekahi mau hui 1,4-disubstituted 1,2,3-triazole koʻikoʻi e kahi hopena cycloaddition Huisgen 1,3-dipolar Cu-mediated me ka hoʻohana ʻana i ka hale hana kemika UAM. Ma ka hoʻohana ʻana i nā waiwai kū hoʻokahi o UAM a me ka hana hoʻomau ʻana i ke kahe, hiki i ka mea hana ke hoʻoulu i nā hopena e hoʻomau nei a hāʻawi i ka manaʻo manawa maoli e nānā a hoʻonui i nā hopena.
Ma muli o kona mau pono koʻikoʻi ma mua o kona hoa paio nui, he kahua koʻikoʻi a ulu nui ka kemika kahe ma nā wahi hoʻonaʻauao a me nā ʻoihana ma muli o kona hiki ke hoʻonui i ke koho a me ka pono o ka synthesis kemika. Hoʻonui kēia mai ka hoʻokumu ʻana o nā molekala organik maʻalahi1 i nā hui lāʻau lapaʻau2,3 a me nā huahana kūlohelohe4,5,6. Ma luna o 50% o nā hopena i nā ʻoihana kemika maikaʻi a me nā ʻoihana lāʻau lapaʻau hiki ke pōmaikaʻi mai ke kahe mau7.
I nā makahiki i hala iho nei, ua ulu nui nā hui e ʻimi nei e pani i nā mea aniani kuʻuna a i ʻole nā ​​​​lako kemika kahe me nā "reactors" kemika hiki ke hoʻololi ʻia8. ʻO ka hoʻolālā iterative, ka hana wikiwiki ʻana, a me nā hiki ʻekolu-dimensional (3D) o kēia mau ʻano he mea pono ia no ka poʻe makemake e hoʻopilikino i kā lākou mau mea hana no kahi hoʻonohonoho kikoʻī o nā hopena, nā mea hana, a i ʻole nā ​​​​kūlana. A hiki i kēia lā, ua kālele nui kēia hana ma ka hoʻohana ʻana i nā ʻenehana paʻi 3D i hoʻokumu ʻia i ka polymer e like me stereolithography (SL)9,10,11, Fused Deposition Modeling (FDM)8,12,13,14 a me ka paʻi inkjet7,15. , 16. ʻO ka nele o ka hilinaʻi a me ka hiki o ia mau mea hana ke hana i nā ʻano hopena kemika / loiloi17, 18, 19, 20 he kumu palena nui ia no ka hoʻohana ākea o AM ma kēia kahua17, 18, 19, 20.
Ma muli o ka hoʻonui ʻia ʻana o ka kemika kahe a me nā waiwai maikaʻi e pili ana me AM, pono e ʻimi ʻia nā ʻano hana maikaʻi aʻe e hiki ai i nā mea hoʻohana ke hana i nā ipu kahe me ka kemika i hoʻomaikaʻi ʻia a me nā hiki loiloi. Pono kēia mau ʻano hana e ʻae i nā mea hoʻohana e koho mai kahi ākea o nā mea ikaika kiʻekiʻe a i ʻole nā ​​​​mea hana i hiki ke hana ma lalo o nā ʻano like ʻole o nā kūlana hopena, a me ka hoʻomaʻamaʻa ʻana i nā ʻano like ʻole o ka hopena loiloi mai ka hāmeʻa e hiki ai ke nānā a me ka kaohi i ka hopena.
ʻO kekahi kaʻina hana hana hoʻohui e hiki ke hoʻohana ʻia e hoʻomohala i nā reactors kemika maʻamau ʻo Ultrasonic Additive Manufacturing (UAM). Hoʻopili kēia ʻano lamination pepa paʻa i nā haʻalulu ultrasonic i nā foil metala lahilahi e hoʻopaʻa iā lākou i kahi papa ma ka papa me ka hoʻomehana volumetric liʻiliʻi a me ke kiʻekiʻe o ke kahe plastik 21, 22, 23. ʻAʻole e like me ka hapa nui o nā ʻenehana AM ʻē aʻe, hiki ke hoʻohui pololei ʻia ʻo UAM me ka hana subtractive, i ʻike ʻia he kaʻina hana hana hybrid, kahi e hoʻoholo ai ka wili helu in-situ periodic (CNC) a i ʻole ka hana laser i ke ʻano net o ka papa o nā mea i hoʻopaʻa ʻia 24, 25. ʻO ke ʻano kēia ʻaʻole i kaupalena ʻia ka mea hoʻohana i nā pilikia e pili ana me ka wehe ʻana i nā mea hale kumu i koe mai nā kahawai wai liʻiliʻi, ʻo ia ka mea pinepine i nā ʻōnaehana pauka a me ka wai AM26,27,28. Hoʻonui pū kēia kūʻokoʻa hoʻolālā i ke koho ʻana i nā mea i loaʻa - hiki iā UAM ke hoʻopaʻa i nā hui pū ʻana o nā mea like a me nā mea like ʻole i hoʻokahi kaʻina hana. ʻO ke koho ʻana o nā hui mea ma mua o ke kaʻina hana hoʻoheheʻe ʻana ʻo ia hoʻi hiki ke hoʻokō maikaʻi ʻia nā koi mechanical a me ke kemika o nā noi kikoʻī. Ma waho aʻe o ka hoʻopaʻa paʻa ʻana, ʻo kekahi hanana ʻē aʻe e hana ʻia me ka hoʻopaʻa ultrasonic ʻo ia ke kahe kiʻekiʻe o nā mea plastik ma nā mahana haʻahaʻa29,30,31,32,33. ʻO kēia hiʻohiʻona kū hoʻokahi o UAM e ʻae i nā mea mechanical/thermal e kau ʻia ma waena o nā papa metala me ka ʻole o ka hōʻino ʻia. Hiki i nā sensor UAM i hoʻokomo ʻia ke kōkua i ka lawe ʻana i ka ʻike manawa maoli mai ka hāmeʻa i ka mea hoʻohana ma o ka analytics i hoʻohui ʻia.
Ua hōʻike mua ʻia nā hana a nā mea kākau32 i ka hiki o ke kaʻina hana UAM ke hana i nā ʻano microfluidic 3D metala me nā hiki ke ʻike ʻia. No nā kumu nānā wale nō kēia mea hana. Hōʻike kēia ʻatikala i ka laʻana mua o kahi reactor kemika microfluidic i hana ʻia e UAM, kahi mea hana e hoʻomalu wale akā hoʻoulu pū i ka synthesis kemika me nā mea catalytic i hoʻohui ʻia i ke ʻano. Hoʻohui ka mea hana i kekahi mau pono e pili ana me ka ʻenehana UAM i ka hana ʻana i nā mea kemika 3D, e like me: ka hiki ke hoʻololi i kahi hoʻolālā 3D piha pololei mai kahi kumu hoʻohālike hoʻolālā kōkua kamepiula (CAD) i loko o kahi huahana; hana multi-material no ka hui pū ʻana o ka conductivity thermal kiʻekiʻe a me nā mea catalytic, a me nā sensor thermal i hoʻokomo pololei ʻia ma waena o nā kahawai reactant no ka kaohi pololei a me ka hoʻokele ʻana i ka mahana o ka hopena. No ka hōʻike ʻana i ka hana o ka reactor, ua synthesized ʻia kahi waihona puke o nā hui 1,4-disubstituted 1,2,3-triazole koʻikoʻi pharmaceutically e ka cycloaddition Huisgen 1,3-dipolar copper-catalyzed. Hōʻike kēia hana pehea e hiki ai i ka hoʻohana ʻana i ka ʻepekema mea a me ka hoʻolālā kōkua kamepiula ke wehe i nā mea hiki a me nā manawa kūpono no ka kemika ma o ka noiʻi interdisciplinary.
Ua kūʻai ʻia nā mea hoʻoheheʻe a me nā reagents āpau mai Sigma-Aldrich, Alfa Aesar, TCI, a i ʻole Fischer Scientific a hoʻohana ʻia me ka ʻole o ka hoʻomaʻemaʻe mua. Ua loaʻa nā spectra 1H a me 13C NMR i hoʻopaʻa ʻia ma 400 a me 100 MHz, ma kahi spectrometer JEOL ECS-400 400 MHz a i ʻole kahi spectrometer Bruker Avance II 400 MHz me CDCl3 a i ʻole (CD3)2SO4 ma ke ʻano he mea hoʻoheheʻe. Ua hana ʻia nā hopena āpau me ka hoʻohana ʻana i ka paepae kemika kahe Uniqsis FlowSyn.
Ua hoʻohana ʻia ʻo UAM e hana i nā mea hana āpau ma kēia haʻawina. Ua hana ʻia ka ʻenehana i ka makahiki 1999 a hiki ke aʻo ʻia kāna mau kikoʻī loea, nā palena hana a me nā hoʻomohala ʻana mai kona wā i hana ʻia ai me ka hoʻohana ʻana i nā mea i paʻi ʻia ma lalo nei34,35,36,37. Ua hoʻokō ʻia ka mea hana (Kiʻi 1) me ka hoʻohana ʻana i kahi ʻōnaehana SonicLayer 4000® UAM 9 kW kaumaha (Fabrisonic, Ohio, USA). ʻO nā mea i koho ʻia no ka hāmeʻa kahe ʻo Cu-110 a me Al 6061. Loaʻa iā Cu-110 kahi ʻike keleawe kiʻekiʻe (ka liʻiliʻi he 99.9% keleawe), e lilo ia i moho maikaʻi no nā hopena keleawe catalyzed a no laila ua hoʻohana ʻia ma ke ʻano he "papa hana i loko o ka microreactor. Hoʻohana ʻia ʻo Al 6061 O ma ke ʻano he mea "bulk". , a me ka papa intercalation i hoʻohana ʻia no ka nānā ʻana; intercalation o nā ʻāpana alloy kōkua a me ke kūlana annealed i hui pū ʻia me ka papa Cu-110. ua ʻike ʻia he paʻa kemika me nā reagents i hoʻohana ʻia ma kēia hana. Ua manaʻo ʻia hoʻi ʻo Al 6061 O i hui pū ʻia me Cu-110 he hui mea kūpono no UAM a no laila he mea kūpono ia no kēia haʻawina 38,42. Ua helu ʻia kēia mau mea hana ma ka Papa 1 ma lalo.
Nā ʻanuʻu hana o ka reactor (1) 6061 substrate alloy alumini (2) Hana ʻana o ke kahawai haʻahaʻa mai ka foil keleawe (3) Hoʻokomo ʻana o nā thermocouples ma waena o nā papa (4) Kahawai luna (5) Komo a me ka puka (6) Reactor monolithic.
ʻO ke akeakamai hoʻolālā kahawai wai ka hoʻohana ʻana i kahi ala tortuous e hoʻonui i ka mamao i hele ʻia e ka wai i loko o ka chip me ka mālama ʻana i ka nui o ka chip hiki ke hoʻokele ʻia. ʻO kēia hoʻonui ʻana i ka mamao he mea makemake ʻia e hoʻonui i ka manawa hoʻopili catalyst-reactant a hāʻawi i nā hua huahana maikaʻi loa. Hoʻohana nā chips i nā kūlou 90° ma nā wēlau o kahi ala pololei e hoʻoulu ai i ka hui ʻana o ka turbulent i loko o ka hāmeʻa44 a hoʻonui i ka manawa hoʻopili o ka wai me ka ʻili (catalyst). No ka hoʻonui hou aku i ka hui ʻana e hiki ke hoʻokō ʻia, ʻo ka hoʻolālā o ka reactor e komo pū ana me ʻelua mau puka reactant i hui pū ʻia i loko o kahi pilina Y ma mua o ke komo ʻana i ka ʻāpana hui coil. ʻO ke kolu o ke komo ʻana, kahi e hele ai i ke kahe ma waena o kona noho ʻana, ua hoʻokomo ʻia i loko o ka hoʻolālā no nā hopena synthesis multi-stage e hiki mai ana.
Loaʻa i nā kahawai āpau kahi ʻaoʻao huinaha (ʻaʻohe kihi taper), ʻo ia ka hopena o ka wili CNC periodic i hoʻohana ʻia e hana i ke geometry kahawai. Ua koho ʻia nā ana o ke kahawai e hāʻawi i kahi hua volumetric kiʻekiʻe (no ka microreactor), akā liʻiliʻi e hiki ai ke hoʻomaʻamaʻa i ka launa pū ʻana me ka ʻili (catalysts) no ka hapa nui o nā wai i loko. Hoʻokumu ʻia ka nui kūpono ma ka ʻike mua o nā mea kākau me nā mea hana hana metala-wai. ʻO nā ana o loko o ke kahawai hope loa he 750 µm x 750 µm a ʻo ka nui o ka reactor he 1 ml. Hoʻokomo ʻia kahi mea hoʻohui i kūkulu ʻia (1/4″-28 UNF thread) i ka hoʻolālā e ʻae i ka maʻalahi o ka hoʻopili ʻana o ka hāmeʻa me nā lako kemika kahe kalepa. Ua kaupalena ʻia ka nui o ke kahawai e ka mānoanoa o ka mea foil, kona mau waiwai mechanical, a me nā palena hoʻopaʻa i hoʻohana ʻia me nā ultrasonics. Ma kahi laulā no ka mea i hāʻawi ʻia, e "sag" ka mea i loko o ke kahawai i hana ʻia. ʻAʻohe kumu hoʻohālike kikoʻī no kēia helu ʻana i kēia manawa, no laila ua hoʻoholo ʻia ka laulā nui loa o ke kahawai no kahi mea i hāʻawi ʻia a me ka hoʻolālā ma o ka hoʻokolohua ʻana, i ia hihia, ʻaʻole e hoʻoulu ka laulā o 750 µm i ka sag.
Hoʻoholo ʻia ke ʻano (huinahā) o ke kahawai me ka hoʻohana ʻana i kahi mea ʻoki huinahā. Hiki ke hoʻololi ʻia ke ʻano a me ka nui o nā kahawai ma nā mīkini CNC me ka hoʻohana ʻana i nā mea ʻoki like ʻole e loaʻa ai nā kahe a me nā ʻano like ʻole. Hiki ke loaʻa kahi laʻana o ka hana ʻana i kahi kahawai piʻo me kahi mea hana 125 µm ma Monaghan45. Ke hoʻopili pālahalaha ʻia ka papa foil, e loaʻa i ka hoʻopili ʻana o ka mea foil i nā kahawai kahi ʻili pālahalaha (huinahā). Ma kēia hana, ua hoʻohana ʻia kahi contour huinahā e mālama i ka symmetry kahawai.
I ka wā o kahi hoʻomaha i hoʻolālā ʻia i ka hana ʻana, ua kūkulu pololei ʻia nā mea ʻike mahana thermocouple (ʻano K) i loko o ka hāmeʻa ma waena o nā hui kahawai o luna a me lalo (Kiʻi 1 - kahua 3). Hiki i kēia mau thermocouples ke hoʻomalu i nā loli mahana mai -200 a i 1350 °C.
Hoʻokō ʻia ke kaʻina hana waiho metala e ka pepeiaohao UAM me ka hoʻohana ʻana i ka pepa hao he 25.4 mm ka laulā a me 150 microns ka mānoanoa. Hoʻopili ʻia kēia mau papa pepa hao i loko o kahi moʻo o nā ʻāpana pili e uhi i ka wahi kūkulu holoʻokoʻa; ʻoi aku ka nui o ka nui o ka mea i waiho ʻia ma mua o ka huahana hope loa i ka wā e hana ai ke kaʻina hana unuhi i ke ʻano maʻemaʻe hope loa. Hoʻohana ʻia ka mīkini CNC e mīkini i nā contours waho a me loko o nā lako, e hopena ana i kahi hoʻopau ʻili o nā lako a me nā kahawai e pili ana i ka mea hana i koho ʻia a me nā palena hana CNC (ma kēia laʻana, ma kahi o 1.6 µm Ra). Hoʻohana mau ʻia ka pīpī ʻana o ka mea ultrasonic a me nā pōʻaiapuni mīkini ma ke kaʻina hana o ka hāmeʻa e hōʻoia i ka mālama ʻia ʻana o ka pololei o ka dimensional a ua kūlike ka ʻāpana i hoʻopau ʻia me nā pae pololei o ka wili maikaʻi CNC. He liʻiliʻi ka laulā o ke kahawai i hoʻohana ʻia no kēia hāmeʻa e hōʻoia i ka "sag" ʻole o ka mea foil i loko o ke kahawai wai, no laila he ʻāpana keʻa huinaha ke kahawai. Ua hoʻoholo ʻia nā hakahaka hiki i ka mea foil a me nā palena o ke kaʻina hana UAM ma ke ʻano hoʻokolohua e ka hoa hana (Fabrisonic LLC, USA).
Ua hōʻike ʻia nā haʻawina ma ka interface 46, 47 o ka hui UAM he liʻiliʻi ka hoʻolaha ʻana o nā mea me ka ʻole o ka mālama wela hou ʻana, no laila no nā mea hana ma kēia hana, ʻokoʻa ka papa Cu-110 mai ka papa Al 6061 a loli nui.
E hoʻokomo i kahi mea hoʻoponopono kaomi hope i hoʻoponopono mua ʻia (BPR) ma 250 psi (1724 kPa) ma lalo o ka reactor a hoʻomoʻa i ka wai ma o ka reactor ma ka wikiwiki o 0.1 a 1 ml min-1. Ua nānā ʻia ke kaomi o ka reactor me ka hoʻohana ʻana i ka transducer kaomi FlowSyn i kūkulu ʻia i loko o ka ʻōnaehana e hōʻoia i ka hiki i ka ʻōnaehana ke mālama i kahi kaomi paʻa mau. Ua hoʻāʻo ʻia nā gradients mahana hiki i loko o ka reactor kahe ma ka ʻimi ʻana i kekahi ʻokoʻa ma waena o nā thermocouples i kūkulu ʻia i loko o ka reactor a me nā thermocouples i kūkulu ʻia i loko o ka papa hoʻomehana o ka chip FlowSyn. Hoʻokō ʻia kēia ma ka hoʻololi ʻana i ka mahana o ka hotplate i hoʻolālā ʻia ma waena o 100 a me 150 °C i nā piʻi 25 °C a me ka nānā ʻana i kekahi ʻokoʻa ma waena o nā mahana i hoʻolālā ʻia a hoʻopaʻa ʻia. Ua hoʻokō ʻia kēia me ka hoʻohana ʻana i ka tc-08 data logger (PicoTech, Cambridge, UK) a me ka polokalamu PicoLog e hele pū ana.
Ua hoʻonohonoho pono ʻia nā kūlana no ka hopena cycloaddition o phenylacetylene a me iodoethane (Scheme 1-Cycloaddition of phenylacetylene and iodoethane, Scheme 1-Cycloaddition of phenylacetylene and iodoethane). Ua hana ʻia kēia hoʻonohonoho pono ʻana me ka hoʻohana ʻana i kahi hoʻolālā hoʻokolohua piha (DOE), me ka hoʻohana ʻana i ka mahana a me ka manawa noho ma ke ʻano he mau loli me ka hoʻopaʻa ʻana i ka lakio alkyne:azide ma 1:2.
Ua hoʻomākaukau ʻia nā hopena kaʻawale o ka sodium azide (0.25 M, 4:1 DMF:H2O), iodoethane (0.25 M, DMF), a me phenylacetylene (0.125 M, DMF). Ua hui ʻia kahi 1.5 ml aliquot o kēlā me kēia hopena a ua hoʻopili ʻia ma o ka reactor ma ke kahe a me ka mahana i makemake ʻia. Ua lawe ʻia ka pane o ke kumu hoʻohālike ma ke ʻano he ratio o ka ʻāpana piko o ka huahana triazole i ka mea hoʻomaka o ka phenylacetylene a ua hoʻoholo ʻia me ka hoʻohana ʻana i ka chromatography wai hana kiʻekiʻe (HPLC). No ke kūlike o ka nānā ʻana, ua lawe koke ʻia nā hopena āpau ma hope o ka haʻalele ʻana o ka hui hopena mai ka reactor. Hōʻike ʻia nā pae palena i koho ʻia no ka hoʻonui ʻana ma ka Papa 2.
Ua kālailai ʻia nā laʻana a pau me ka hoʻohana ʻana i kahi ʻōnaehana Chromaster HPLC (VWR, PA, USA) i haku ʻia me kahi pamu quaternary, umu kolamu, mea ʻike UV nalu loli a me ka autosampler. ʻO ke kolamu he Equivalence 5 C18 (VWR, PA, USA), 4.6 x 100 mm, 5 µm ka nui o ka ʻāpana, i mālama ʻia ma 40°C. ʻO ka mea hoʻoheheʻe he isocratic methanol:wai 50:50 ma kahi kahe o 1.5 ml·min-1. ʻO ka nui o ka injection he 5 μl a ʻo ka nalu o ka mea ʻike he 254 nm. Ua helu ʻia ka % peak area no ka laʻana DOE mai nā wahi peak o nā huahana alkyne a me triazole i koe wale nō. ʻO ka hoʻolauna ʻana o ka mea hoʻomaka e hiki ai ke ʻike i nā peaks like.
ʻO ka hoʻohui ʻana i nā hopena o ka loiloi reactor me ka polokalamu MODDE DOE (Umetrics, Malmö, Sweden) i ʻae i kahi loiloi kikoʻī o nā hopena a me ka hoʻoholo ʻana i nā kūlana hopena kūpono no kēia cycloaddition. ʻO ka holo ʻana i ka optimizer i kūkulu ʻia a me ke koho ʻana i nā huaʻōlelo hoʻohālike koʻikoʻi āpau e hana i kahi hoʻonohonoho o nā kūlana hopena i hoʻolālā ʻia e hoʻonui i ka wahi piko o ka huahana me ka hoʻemi ʻana i ka wahi piko no ka acetylene feedstock.
Ua hoʻokō ʻia ka oxidation o ka ʻili keleawe i loko o ke keʻena hopena catalytic me ka hoʻohana ʻana i kahi hopena hydrogen peroxide (36%) e kahe ana ma o ke keʻena hopena (ka nui o ke kahe = 0.4 ml min-1, ka manawa noho = 2.5 min) ma mua o ka synthesis o kēlā me kēia hui triazole. waihona puke.
I ka manawa i hoʻoholo ʻia ai ke kūlana kūpono loa, ua hoʻopili ʻia lākou i kahi ʻano o nā acetylene a me nā haloalkane derivatives e ʻae i ka hōʻuluʻulu ʻana o kahi waihona puke synthesis liʻiliʻi, no laila e hoʻokumu ana i ka hiki ke hoʻopili i kēia mau kūlana i kahi ākea o nā reagents hiki (Kiʻi 1). 2).
E hoʻomākaukau i nā hopena kaʻawale o ka sodium azide (0.25 M, 4:1 DMF:H2O), nā haloalkanes (0.25 M, DMF), a me nā alkynes (0.125 M, DMF). Ua hui ʻia nā Aliquots o 3 ml o kēlā me kēia hopena a ua hoʻopuehu ʻia ma o ka reactor ma ka wikiwiki o 75 µl/min a me ka mahana o 150°C. Ua hōʻiliʻili ʻia ka nui holoʻokoʻa i loko o kahi vial a ua hoʻokahe ʻia me 10 ml o ka ethyl acetate. Ua holoi ʻia ka hopena laʻana me 3 x 10 ml o ka wai. Ua hui pū ʻia nā papa wai a ua unuhi ʻia me 10 ml ethyl acetate, a laila ua hui pū ʻia nā papa organik, holoi ʻia me 3 × 10 ml brine, hoʻomaloʻo ʻia ma luna o MgSO4 a kānana ʻia, a laila ua wehe ʻia ka mea hoʻoheheʻe i loko o ka vacuo. Ua hoʻomaʻemaʻe ʻia nā laʻana e ka silica gel column chromatography me ka hoʻohana ʻana i ka ethyl acetate ma mua o ka nānā ʻana e ka hui pū ʻana o HPLC, 1H NMR, 13C NMR a me ka spectrometry mass resolution kiʻekiʻe (HR-MS).
Ua loaʻa nā spectra āpau me ka hoʻohana ʻana i kahi spectrometer mass Thermofischer Precision Orbitrap me ESI ma ke ʻano he kumu ionization. Ua hoʻomākaukau ʻia nā hāpana āpau me ka hoʻohana ʻana i ka acetonitrile ma ke ʻano he solvent.
Ua hana ʻia ka loiloi TLC ma nā papa silica me kahi substrate alumini. Ua ʻike ʻia nā papa me ka mālamalama UV (254 nm) a i ʻole ka hoʻoluʻu vanillin a me ka hoʻomehana ʻana.
Ua kālailai ʻia nā hāpana a pau me ka hoʻohana ʻana i kahi ʻōnaehana VWR Chromaster (VWR International Ltd., Leighton Buzzard, UK) i lako me kahi autosampler, kahi pamu binary me kahi umu kolamu a me kahi mea ʻike nalu hoʻokahi. Ua hoʻohana ʻia kahi kolamu ACE Equivalence 5 C18 (150 x 4.6 mm, Advanced Chromatography Technologies Ltd., Aberdeen, Scotland).
Ua hana pololei ʻia nā inikini (5 µl) mai ka hui ʻana o ka hopena maka i hoʻoheheʻe ʻia (1:10 dilution) a ua kālailai ʻia me ka wai:methanol (50:50 a i ʻole 70:30), koe wale nō kekahi mau laʻana e hoʻohana ana i kahi ʻōnaehana hoʻoheheʻe 70:30 (i hōʻike ʻia he helu hōkū) ma kahi kahe o 1.5 ml/min. Ua mālama ʻia ke kolamu ma 40°C. ʻO ka nalu o ka mea ʻike he 254 nm.
Ua helu ʻia ka % peak area o ka laʻana mai ka peak area o ke koena alkyne, ʻo ka huahana triazole wale nō, a ʻo ka hoʻolauna ʻana o ka mea hoʻomaka i hiki ai ke ʻike i nā peaks like.
Ua kālailai ʻia nā hāpana a pau me ka hoʻohana ʻana i ka Thermo iCAP 6000 ICP-OES. Ua hoʻomākaukau ʻia nā kūlana hoʻoponopono a pau me ka hoʻohana ʻana i kahi hopena maʻamau Cu 1000 ppm i loko o ka waikawa nitric 2% (SPEX Certi Prep). Ua hoʻomākaukau ʻia nā kūlana a pau i loko o kahi hopena o 5% DMF a me 2% HNO3, a ua hoʻoheheʻe ʻia nā hāpana a pau i 20 mau manawa me kahi hopena hāpana o DMF-HNO3.
Hoʻohana ʻo UAM i ka wili hao ultrasonic ma ke ʻano he ʻano hana no ka hoʻohui ʻana i ka foil metala i hoʻohana ʻia e hana i ka ʻākoakoa hope loa. Hoʻohana ka wili hao ultrasonic i kahi mea hana metala haʻalulu (i kapa ʻia he pepeiaohao a i ʻole pepeiaohao ultrasonic) e kau i ke kaomi i ka foil/papa i hoʻopaʻa mua ʻia e hoʻopaʻa ʻia/i hoʻopaʻa mua ʻia ma ka haʻalulu ʻana i ka mea. No ka hana mau, he ʻano cylindrical ka sonotrode a ʻōwili ma luna o ka ʻili o ka mea, e hoʻopili ana i ka ʻāpana holoʻokoʻa. Ke hoʻopili ʻia ke kaomi a me ka haʻalulu, hiki i nā oxides ma luna o ka ʻili o ka mea ke haki. Hiki i ke kaomi mau a me ka haʻalulu ke alakaʻi i ka luku ʻia ʻana o ka ʻoʻoleʻa o ka mea 36. ʻO ka pilina kokoke me ka wela a me ke kaomi kūloko a laila alakaʻi i kahi pilina pae paʻa ma nā interfaces mea; hiki iā ia ke hoʻolaha i ka cohesion ma ka hoʻololi ʻana i ka ikehu o ka ʻili48. ʻO ke ʻano o ka mīkini hoʻopaʻa e lanakila ai i nā pilikia he nui e pili ana me ka mahana hoʻoheheʻe loli a me nā hopena wela kiʻekiʻe i ʻōlelo ʻia ma nā ʻenehana hana hoʻohui ʻē aʻe. ʻAe kēia i ka pilina pololei (ʻo ia hoʻi me ka ʻole o ka hoʻololi ʻana o ka ʻili, nā mea hoʻopihapiha a i ʻole nā ​​​​​​mea hoʻopili) o kekahi mau papa o nā mea like ʻole i loko o kahi ʻano hoʻopaʻa hoʻokahi.
ʻO ka lua o nā mea kūpono no CAM ʻo ia ke kiʻekiʻe o ke kahe ʻana o ka plastic i ʻike ʻia i loko o nā mea metala ʻoiai ma nā mahana haʻahaʻa, ʻo ia hoʻi ma lalo loa o ke kiko heheʻe o nā mea metala. ʻO ka hui pū ʻana o nā haʻalulu ultrasonic a me ke kaomi e hoʻoulu ai i kahi kiʻekiʻe o ka neʻe ʻana o ka palena o ka palaoa kūloko a me ka recrystallization me ka ʻole o ka piʻi nui o ka mahana i pili mau ʻia me nā mea nui. I ka wā o ka hoʻokumu ʻana o ka ʻaha hope loa, hiki ke hoʻohana ʻia kēia hanana e hoʻokomo i nā ʻāpana hana a me nā mea passive ma waena o nā papa o ka foil metala, papa ma ka papa. Ua hoʻohui pono ʻia nā mea e like me ke fiber optical 49, hoʻoikaika 46, electronics 50 a me nā thermocouples (kēia hana) i loko o nā ʻano UAM e hana i nā ʻaha hui hana a me nā mea passive.
Ma kēia hana, ua hoʻohana ʻia nā mana hoʻopaʻa mea like ʻole a me nā mana intercalation UAM e hana i kahi microreactor kūpono no ka kaohi mahana catalytic.
Ke hoʻohālikelike ʻia me ka palladium (Pd) a me nā mea hoʻouluulu metala ʻē aʻe i hoʻohana pinepine ʻia, he nui nā pono o ka Cu catalysis: (i) Ma ke ʻano hoʻokele waiwai, ʻoi aku ka liʻiliʻi o ke kumukūʻai o Cu ma mua o nā metala ʻē aʻe i hoʻohana ʻia i ka catalysis a no laila he koho hoihoi ia no ka ʻoihana kemika (ii) ke hoʻonui nei ka laulā o nā hopena cross-coupling Cu-catalyzed a ʻike ʻia he mea hoʻopihapiha iki i nā ʻano hana Pd51, 52, 53 (iii) Hana maikaʻi nā hopena Cu-catalyzed i ka loaʻa ʻole o nā ligands ʻē aʻe. He maʻalahi pinepine kēia mau ligands i ke ʻano a he ʻuʻuku ke kumukūʻai. inā makemake ʻia, ʻoiai ʻo nā mea i hoʻohana ʻia i ka kemika Pd he paʻakikī pinepine, pipiʻi, a ʻike ʻia ka ea (iv) ʻO Cu, i ʻike nui ʻia no kona hiki ke hoʻopaʻa i nā alkynes i ka synthesis, e like me ka Sonogashira's bimetallic catalyzed coupling a me cycloaddition me azides (click chemistry) (v) Hiki iā Cu ke hoʻolaha i ka arylation o kekahi mau nucleophiles i nā hopena ʻano Ullmann.
I kēia mau lā iho nei, ua hōʻike ʻia nā hiʻohiʻona o ka heterogenization o kēia mau hopena āpau i ke alo o Cu (0). ʻO kēia ma muli nui o ka ʻoihana lāʻau lapaʻau a me ka ulu ʻana o ka nānā ʻana i ka hoʻōla ʻana a me ka hoʻohana hou ʻana i nā mea hoʻouluulu metala55,56.
ʻO ka hopena cycloaddition 1,3-dipolar ma waena o acetylene a me azide i 1,2,3-triazole, i hāpai mua ʻia e Huisgen i ka makahiki 196057, ua manaʻo ʻia he hopena hōʻike synergistic. ʻO nā ʻāpana 1,2,3 triazole i loaʻa he mea hoihoi loa ia ma ke ʻano he pharmacophore i ka ʻike ʻana i ka lāʻau lapaʻau ma muli o kā lākou noi olaola a me ka hoʻohana ʻana i nā mea lapaʻau like ʻole 58.
Ua loaʻa hou ka nānā ʻana i kēia hopena i ka wā i hoʻolauna ai ʻo Sharpless a me nā poʻe ʻē aʻe i ke kumumanaʻo o "click chemistry"59. Hoʻohana ʻia ka huaʻōlelo "click chemistry" e wehewehe i kahi hoʻonohonoho ikaika a koho o nā hopena no ka synthesis wikiwiki o nā hui hou a me nā hale waihona puke combinatorial me ka hoʻohana ʻana i ka heteroatomic bonding (CXC)60. ʻO ka hoʻopiʻi synthetic o kēia mau hopena ma muli o nā hua kiʻekiʻe e pili ana me lākou. he maʻalahi nā kūlana, kūʻē i ka oxygen a me ka wai, a he maʻalahi ka hoʻokaʻawale huahana61.
ʻAʻole hāʻule ka cycloaddition Huisgen 1,3-dipole maʻamau i loko o ka māhele "click chemistry". Eia nō naʻe, ua hōʻike ʻo Medal lāua ʻo Sharpless e hele ana kēia hanana hoʻopili azide-alkyne i 107-108 i ke alo o Cu(I) i hoʻohālikelike ʻia me ka wikiwiki nui i ka wikiwiki o ka cycloaddition 1,3-dipolar non-catalytic 62,63. ʻAʻole koi kēia ʻano hana holomua i ka pale ʻana i nā hui a i ʻole nā ​​​​kūlana hana koʻikoʻi a hāʻawi i ka hoʻololi piha a me ke koho ʻana i ka 1,4-disubstituted 1,2,3-triazoles (anti-1,2,3-triazoles) i ka hala ʻana o ka manawa (Kiʻi 3).
Nā hopena isometric o nā cycloadditions Huisgen maʻamau a me ke keleawe-catalyzed. Hāʻawi nā cycloadditions Huisgen i hoʻoulu ʻia e Cu(I) i nā 1,4-disubstituted 1,2,3-triazoles wale nō, ʻoiai ʻo nā cycloadditions Huisgen i hoʻoulu ʻia e ka thermally e hāʻawi pinepine i ka 1,4- a me 1,5-triazoles i kahi hui 1:1 o nā stereoisomers azole.
ʻO ka hapa nui o nā protocols e pili ana i ka hōʻemi ʻana i nā kumu paʻa o Cu(II), e like me ka hōʻemi ʻana o CuSO4 a i ʻole ka hui Cu(II)/Cu(0) i hui pū ʻia me nā paʻakai sodium. Ke hoʻohālikelike ʻia me nā hopena metala ʻē aʻe i hoʻoheheʻe ʻia, ʻo ka hoʻohana ʻana iā Cu(I) he mau pono nui ia o ka emi ʻana o ke kumukūʻai a me ka maʻalahi o ka lawelawe ʻana.
Ua hōʻike ʻia nā haʻawina Kinetic a me isotopic e Worrell et al. 65 i ke ʻano o nā alkynes terminal, ʻelua mau mea like o ke keleawe e pili ana i ka hoʻoulu ʻana i ka reactivity o kēlā me kēia mole e pili ana i ka azide. Ke hele nei ka ʻano hana i manaʻo ʻia ma o kahi apo metala keleawe ʻeono-lālā i hoʻokumu ʻia e ka hoʻohui ʻana o azide i ke keleawe acetylide i hoʻopaʻa ʻia me ka σ-bonded me ke keleawe i hoʻopaʻa ʻia ma ke ʻano he ligand donor paʻa. Hoʻokumu ʻia nā derivatives keleawe triazolyl ma muli o ka ʻaelike apo i ukali ʻia e ka proton decomposition e hana i nā huahana triazole a pani i ke kaʻina catalytic.
ʻOiai ua palapala maikaʻi ʻia nā pono o nā mea hana kemika kahe, ua makemake ʻia e hoʻohui i nā mea hana loiloi i loko o kēia mau ʻōnaehana no ka nānā ʻana i ke kaʻina hana manawa maoli ma situ66,67. Ua hōʻoia ʻia ʻo UAM he ala kūpono no ka hoʻolālā ʻana a me ka hana ʻana i nā reactors kahe 3D paʻakikī loa mai nā mea catalytically active, thermally conductive me nā mea ʻike i hoʻokomo pololei ʻia (Kiʻi 4).
ʻO ka mea hana kahe alumini-keleawe i hana ʻia e ka hana hoʻohui ultrasonic (UAM) me kahi ʻano kahawai kūloko paʻakikī, nā thermocouples i kūkulu ʻia a me kahi keʻena hopena catalytic. No ka ʻike ʻana i nā ala wai kūloko, ua hōʻike pū ʻia kahi prototype moakaka i hana ʻia me ka hoʻohana ʻana i ka stereolithography.
I mea e hōʻoia ai i ka hana ʻia ʻana o nā reactors no nā hopena organik e hiki mai ana, pono e hoʻomehana palekana ʻia nā mea hoʻoheheʻe ma luna o ko lākou kiko paila; ua hoʻāʻo ʻia ke kaomi a me ka mahana. Ua hōʻike ka hoʻāʻo ʻana i ke kaomi e mālama ka ʻōnaehana i kahi kaomi paʻa a mau loa ʻoiai ma ke kaomi kiʻekiʻe i loko o ka ʻōnaehana (1.7 MPa). Ua hana ʻia nā hoʻāʻo hydrostatic ma ka mahana o ka lumi me ka hoʻohana ʻana iā H2O ma ke ʻano he wai.
ʻO ka hoʻopili ʻana i ka thermocouple i kūkulu ʻia (Kiʻi 1) i ka mea hoʻopaʻa ʻikepili mahana ua hōʻike ʻia he 6 °C (± 1 °C) ka mahana o ka thermocouple ma lalo o ka mahana i hoʻolālā ʻia ma ka ʻōnaehana FlowSyn. ʻO ka maʻamau, ʻo ka piʻi ʻana o ka mahana he 10 °C e pāpālua i ka wikiwiki o ka hopena, no laila hiki i ka ʻokoʻa o ka mahana o kekahi mau kekelē ke hoʻololi nui i ka wikiwiki o ka hopena. ʻO kēia ʻokoʻa ma muli o ka nalowale o ka mahana ma o ka RPV ma muli o ka diffusivity thermal kiʻekiʻe o nā mea i hoʻohana ʻia i ke kaʻina hana. He mau kēia drift thermal a no laila hiki ke noʻonoʻo ʻia i ka wā e hoʻonohonoho ai i nā lako e hōʻoia i ka hiki ʻana o nā mahana pololei a me ke ana ʻia i ka wā o ka hopena. No laila, hoʻomaʻamaʻa kēia mea nānā pūnaewele i ka kaohi paʻa o ka mahana o ka hopena a hāʻawi i ka hoʻonui ʻana i ke kaʻina hana pololei a me ka hoʻomohala ʻana i nā kūlana maikaʻi loa. Hiki ke hoʻohana ʻia kēia mau sensor e ʻike i nā hopena exothermic a pale i nā hopena holo i nā ʻōnaehana nui.
ʻO ka reactor i hōʻike ʻia ma kēia pepa ka laʻana mua o ka hoʻopili ʻana o ka ʻenehana UAM i ka hana ʻana o nā reactors kemika a hoʻoponopono i kekahi mau palena nui e pili ana i ka paʻi AM/3D o kēia mau mea hana, e like me: (i) Ke lanakila nei i nā pilikia i ʻike ʻia e pili ana i ka hana ʻana o ke keleawe a i ʻole ka alumini alloy (ii) ka hoʻonā ʻana o ke kahawai kūloko i hoʻohālikelike ʻia me nā ʻano hana hoʻoheheʻe moena pauka (PBF) e like me ka hoʻoheheʻe laser koho (SLM)25,69 Kahe maikaʻi ʻole o ka mea a me ke ʻano o ka ʻili ʻino26 (iii) ka mahana hana haʻahaʻa, kahi e hoʻomaʻamaʻa ai i nā sensor hoʻopili pololei, ʻaʻole hiki i ka ʻenehana moena pauka, (v) ke lanakila nei i nā waiwai mechanical maikaʻi ʻole a me ka ʻike o nā ʻāpana polymer i nā mea hoʻoheheʻe organik maʻamau17,19.
Ua hōʻike ʻia ka hana o ka reactor e kahi moʻo o nā hopena cycloaddition alkinazide i hoʻopili ʻia i ke keleawe ma lalo o nā kūlana kahe mau (Kiʻi 2). Ua hoʻohui ʻia ka reactor keleawe i paʻi ʻia e ka ultrasonic i hōʻike ʻia ma ke kiʻi 4 me kahi ʻōnaehana kahe kalepa a hoʻohana ʻia e synthesize i kahi waihona azide o nā ʻano 1,4-disubstituted 1,2,3-triazoles me ka hoʻohana ʻana i kahi hopena i kāohi ʻia o ka mahana o ka acetylene a me nā alkyl group halides i ke alo o ka sodium chloride (Kiʻi 3). ʻO ka hoʻohana ʻana i ke ʻano kahe mau e hōʻemi i nā pilikia palekana e hiki ke kū mai i nā kaʻina hana batch, ʻoiai ʻo kēia hopena e hana i nā intermediate azide reactive kiʻekiʻe a weliweli [317], [318]. I ka wā mua, ua hoʻomaikaʻi ʻia ka hopena no ka cycloaddition o phenylacetylene a me iodoethane (Scheme 1 - Cycloaddition o phenylacetylene a me iodoethane) (e nānā i ke Kiʻi 5).
(ʻĀpana hema luna) Kiʻikuhi o ka hoʻonohonoho i hoʻohana ʻia e hoʻokomo i kahi reactor 3DP i loko o kahi ʻōnaehana kahe (ʻāpana ʻākau luna) i loaʻa mai ka hoʻolālā i hoʻonui ʻia (lalo) o ka hoʻolālā cycloaddition Huisgen 57 ma waena o phenylacetylene a me iodoethane no ka hoʻonui ʻana a me ka hōʻike ʻana i nā palena hoʻololi i hoʻonui ʻia o ka hopena.
Ma ka kaohi ʻana i ka manawa noho o nā reactants ma ka ʻāpana catalytic o ka reactor a me ka nānā pono ʻana i ka mahana o ka hopena me kahi sensor thermocouple i hoʻohui pololei ʻia, hiki ke hoʻomaikaʻi koke ʻia a pololei hoʻi nā kūlana hopena me ka liʻiliʻi o ka manawa a me nā mea. Ua ʻike koke ʻia ua hoʻokō ʻia ka hoʻololi kiʻekiʻe loa me ka hoʻohana ʻana i ka manawa noho o 15 mau minuke a me ka mahana hopena o 150°C. Hiki ke ʻike ʻia mai ka palapala coefficient o ka polokalamu MODDE ua manaʻo ʻia ka manawa noho a me ka mahana hopena he mau kūlana koʻikoʻi o ke kumu hoʻohālike. ʻO ka holo ʻana i ka optimizer i kūkulu ʻia me ka hoʻohana ʻana i kēia mau kūlana i koho ʻia e hana i kahi hoʻonohonoho o nā kūlana hopena i hoʻolālā ʻia e hoʻonui i nā wahi piko huahana me ka hoʻemi ʻana i nā wahi piko mea hoʻomaka. Ua hua mai kēia optimization i ka hoʻololi ʻana o 53% o ka huahana triazole, kahi i kūlike pono me ka wānana o ke kumu hoʻohālike o 54%.