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積層造形は、研究者や産業界が特定のニーズを満たす化学デバイスを設計・製造する方法を変えつつあります。本論文では、触媒部品とセンシング素子を直接統合した固体金属シートを超音波積層造形（UAM）で積層して作製したフローリアクターの最初の例を報告します。UAM技術は、化学リアクターの積層造形に現在伴う多くの制約を克服するだけでなく、そのようなデバイスの機能を大幅に拡張します。UAM化学施設を用いて、Cuを介した1,3-双極子ヒュイスゲン環化付加反応により、生物学的に重要な1,4-二置換1,2,3-トリアゾール化合物が多数合成され、最適化されました。UAMと連続フロー処理の独自の特性を利用することで、このデバイスは進行中の反応を触媒するだけでなく、反応を監視および最適化するためのリアルタイムフィードバックを提供することができます。
フローケミストリーは、バルク反応に比べて大きな利点があるため、化学合成の選択性と効率を高める能力から、学術分野と産業分野の両方で重要かつ成長している分野です。これは、単純な有機分子1の生成から医薬品2,3、天然物4,5,6の生成まで多岐にわたります。ファインケミカルおよび医薬品産業における反応の50%以上は、連続フロー7の恩恵を受けることができます。
近年、従来のガラス器具やフロー化学装置を適応可能な化学「リアクター」に置き換えようとするグループが増えている傾向が見られます8。これらの方法の反復設計、迅速な製造、および3次元（3D）機能は、特定の反応、装置、または条件に合わせて装置をカスタマイズしたい人にとって有用です。現在まで、この研究は、ステレオリソグラフィー（SL）9,10,11、溶融堆積モデリング（FDM）8,12,13,14、インクジェット印刷7,15、16などのポリマーベースの3D印刷技術の使用にほぼ限定されています。これらの装置の信頼性の欠如と、幅広い化学反応/分析を実行する能力の欠如17, 18, 19, 20は、この分野におけるAMのより広範な適用に対する大きな制限要因となっています17, 18, 19, 20。
フローケミストリーの利用拡大とAM（積層造形）の優れた特性を踏まえ、化学反応性および分析能力を向上させたフロー反応容器を製造できる、より優れた技術の開発が求められている。これらの技術は、幅広い反応条件下で使用可能な高強度材料や機能性材料を選択できるだけでなく、反応のモニタリングと制御を可能にするための様々な分析結果を装置から出力できるものでなければならない。
カスタム化学反応器の開発に使用できる積層造形プロセスの1つに、超音波積層造形（UAM）があります。この固体シート積層法では、薄い金属箔に超音波振動を加えて層ごとに接合し、体積加熱を最小限に抑え、高い塑性流動性を実現します21、22、23。他のほとんどのAM技術とは異なり、UAMはハイブリッド製造プロセスとして知られる切削加工と直接統合できます。このプロセスでは、定期的なインサイチュ数値制御（CNC）フライス加工またはレーザー加工によって、接合された材料の層の最終形状が決定されます24、25。これは、粉末および液体システムAMでよく見られる、小さな液体チャネルから残留した元の造形材料を除去することに関連する問題にユーザーが制限されないことを意味します26、27、28。この設計の自由度は、使用可能な材料の選択にも及びます。UAMは、単一のプロセスステップで、熱的に類似した材料と異なる材料の組み合わせを接合できます。溶融プロセスを超えた材料の組み合わせを選択できるということは、特定の用途の機械的および化学的要件をよりよく満たすことができることを意味します。超音波接合では、強固な接合に加えて、比較的低温でのプラスチック材料の高い流動性という現象も発生します29,30,31,32,33。このUAMの独自の特性により、金属層間に機械的/熱的要素を損傷なく配置できます。UAMに組み込まれたセンサーは、統合された分析機能を通じて、デバイスからユーザーへのリアルタイム情報の配信を容易にします。
著者らの以前の研究32では、UAMプロセスが埋め込みセンシング機能を備えた金属製3Dマイクロ流体構造を作成できることが実証されています。このデバイスは監視目的のみです。この記事では、UAMによって製造されたマイクロ流体化学反応器の最初の例を紹介します。これは、構造的に統合された触媒材料を使用して化学合成を制御するだけでなく、誘発するアクティブデバイスです。このデバイスは、3D化学デバイスの製造におけるUAM技術に関連するいくつかの利点を組み合わせています。たとえば、完全な3D設計をコンピュータ支援設計（CAD）モデルから直接製品に変換できること、高い熱伝導率と触媒材料の組み合わせのためのマルチマテリアル製造、および反応温度の精密な制御と管理のために反応物ストリームの間に直接埋め込まれた熱センサーなどです。反応器の機能性を実証するために、薬学的に重要な1,4-二置換1,2,3-トリアゾール化合物のライブラリが、銅触媒1,3-双極子ヒュイスゲン環化付加によって合成されました。本研究は、材料科学とコンピュータ支援設計の活用が、学際的な研究を通じて化学分野に新たな可能性と機会をもたらすことを示している。
すべての溶媒および試薬は、Sigma-Aldrich、Alfa Aesar、TCI、またはFischer Scientificから購入し、精製せずに使用した。1Hおよび13C NMRスペクトルは、それぞれ400 MHzおよび100 MHzで、JEOL ECS-400 400 MHz分光計またはBruker Avance II 400 MHz分光計を用い、溶媒としてCDCl3または(CD3)2SOを使用して測定した。すべての反応は、Uniqsis FlowSynフローケミストリープラットフォームを使用して行った。
本研究における全てのデバイスはUAMを用いて作製された。この技術は1999年に発明され、その技術的な詳細、動作パラメータ、および発明以降の発展については、以下の文献34,35,36,37を参照されたい。デバイス（図1）は、9kWの高出力SonicLayer 4000® UAMシステム（Fabrisonic社、米国オハイオ州）を用いて作製された。フローデバイスに選択された材料は Cu-110 と Al 6061 です。Cu-110 は銅含有量が高く (銅が最低 99.9%)、銅触媒反応に適した候補であるため、マイクロリアクター内の「活性層」として使用されます。Al 6061 O は「バルク」材料として使用されます。また、分析に使用されるインターカレーション層、補助合金成分のインターカレーション、および Cu-110 層との組み合わせでの焼鈍状態も使用されます。この研究で使用された試薬に対して化学的に安定であることがわかっています。Cu-110 と組み合わせた Al 6061 O は UAM に適合する材料の組み合わせとも考えられており、したがってこの研究に適した材料です 38,42。これらのデバイスは、以下の表 1 にリストされています。
反応器の製造工程 (1) 6061アルミニウム合金基板 (2) 銅箔からの下部チャネルの製造 (3) 層間の熱電対の挿入 (4) 上部チャネル (5) 入口と出口 (6) 一体型反応器。
流体流路の設計思想は、チップのサイズを扱いやすい範囲に抑えつつ、チップ内部を流れる流体の移動距離を長くするために、曲がりくねった経路を用いることである。この距離の増加は、触媒と反応物の接触時間を長くし、優れた生成物収率を得るために望ましい。チップは、直線経路の両端に90°の曲がりを設けることで、デバイス内部で乱流混合を誘発し、液体と表面（触媒）との接触時間を長くしている。混合をさらに促進するために、反応器の設計には、混合コイル部に入る前にY字型に連結された2つの反応物入口が含まれている。流れの中間地点で流れを横切る3つ目の入口は、将来の多段階合成反応のために計画されている。
すべてのチャネルは正方形のプロファイル（テーパー角なし）を持ち、これはチャネル形状を作成するために使用される周期的なCNCフライス加工の結果です。チャネルの寸法は、マイクロリアクターとしては高い体積収率が得られるように選択されていますが、内部のほとんどの液体が表面（触媒）と相互作用しやすいように十分に小さくなっています。適切なサイズは、著者らの金属-液体反応装置に関する過去の経験に基づいています。最終的なチャネルの内部寸法は750 µm x 750 µmで、リアクターの総容量は1 mlでした。デバイスを市販のフローケミストリー装置と簡単に接続できるように、組み込みコネクタ（1/4″-28 UNFネジ）が設計に含まれています。チャネルのサイズは、箔材料の厚さ、その機械的特性、および超音波で使用される接合パラメータによって制限されます。特定の材料の場合、ある幅に達すると、材料は作成されたチャネルに「垂れ下がり」ます。現在、この計算のための特定のモデルは存在しないため、特定の材料と設計における最大チャネル幅は実験的に決定されます。この場合、750 µm の幅ではたわみは発生しません。
チャネルの形状（正方形）は、正方形カッターを使用して決定されます。チャネルの形状とサイズは、異なる切削工具を使用してCNCマシンで変更でき、異なる流量と特性を得ることができます。125 µmの工具を使用して湾曲したチャネルを作成する例は、Monaghan45に記載されています。箔層を平らに適用すると、チャネルへの箔材料の適用面は平らな（正方形の）表面になります。この研究では、チャネルの対称性を維持するために正方形の輪郭が使用されました。
生産工程の計画的な一時停止中に、熱電対温度センサー（K型）が上部チャンネル群と下部チャンネル群の間に直接組み込まれます（図1 - ステージ3）。これらの熱電対は、-200℃から1350℃までの温度変化を制御できます。
金属堆積プロセスは、幅25.4 mm、厚さ150ミクロンの金属箔を用いてUAMホーンによって実行されます。これらの箔の層は、隣接するストリップの連続で接続され、ビルドエリア全体を覆います。堆積された材料のサイズは、最終製品よりも大きくなります。これは、除去プロセスによって最終的なきれいな形状が作成されるためです。CNC加工を使用して装置の外部および内部輪郭を加工し、選択されたツールとCNCプロセスパラメータに対応する装置とチャネルの表面仕上げ（この例では約1.6 µm Ra）を実現します。寸法精度を維持し、完成部品がCNC精密フライス加工の精度レベルを満たすように、デバイスの製造プロセス全体を通して、連続的な超音波材料噴霧と加工サイクルが使用されます。このデバイスで使用されるチャネルの幅は、箔材料が流体チャネル内で「垂れ下がらない」ように十分に小さいため、チャネルは正方形の断面を持ちます。箔材料の隙間とUAMプロセスのパラメータは、製造パートナー（Fabrisonic LLC、米国）によって実験的に決定されました。
研究によると、UAM化合物の界面46、47では、追加の熱処理なしでは元素の拡散がほとんど起こらないため、本研究のデバイスではCu-110層はAl 6061層とは異なるままで、劇的に変化します。
反応器の下流に、250 psi (1724 kPa) の事前校正済み背圧レギュレータ (BPR) を設置し、0.1 ～ 1 ml min-1 の流量で反応器に水をポンプで送ります。反応器の圧力は、システムに組み込まれた FlowSyn 圧力トランスデューサを使用して監視し、システムが一定の圧力を維持できることを確認しました。フロー反応器内の潜在的な温度勾配は、反応器に組み込まれた熱電対と FlowSyn チップの加熱プレートに組み込まれた熱電対の間の差を調べることによってテストされました。これは、プログラムされたホットプレートの温度を 100 ～ 150 °C の間で 25 °C 刻みで変更し、プログラムされた温度と記録された温度の間の差を監視することによって実現されます。これは、tc-08 データロガー (PicoTech、ケンブリッジ、英国) と付属の PicoLog ソフトウェアを使用して実現されました。
フェニルアセチレンとヨードエタンの環化付加反応の条件を最適化した（図1：フェニルアセチレンとヨードエタンの環化付加反応）。この最適化は、アルキン：アジド比を1：2に固定し、温度と滞留時間を変数とする完全要因実験計画法（DOE）を用いて行った。
アジ化ナトリウム（0.25 M、4:1 DMF:H2O）、ヨードエタン（0.25 M、DMF）、およびフェニルアセチレン（0.125 M、DMF）の溶液をそれぞれ調製した。各溶液1.5 mlを混合し、所望の流量と温度で反応器に送液した。モデルの応答は、トリアゾール生成物のピーク面積と出発物質であるフェニルアセチレンのピーク面積の比として求められ、高速液体クロマトグラフィー（HPLC）を用いて測定した。分析の一貫性を保つため、反応混合物が反応器から出た直後にすべての反応を実施した。最適化のために選択されたパラメータ範囲を表2に示す。
すべてのサンプルは、四元ポンプ、カラムオーブン、可変波長UV検出器、およびオートサンプラーから構成されるChromaster HPLCシステム（VWR、PA、USA）を使用して分析されました。カラムはEquivalence 5 C18（VWR、PA、USA）、4.6 x 100 mm、粒子サイズ5 µmで、40℃に維持されました。溶媒はメタノール：水50：50の等濃度溶出で、流速は1.5 ml·min-1でした。注入量は5 μlで、検出器の波長は254 nmでした。DOEサンプルのピーク面積の割合は、残留アルキンおよびトリアゾール生成物のピーク面積のみから計算されました。出発物質を導入することで、対応するピークを識別することが可能になります。
反応器解析の結果とMODDE DOEソフトウェア（Umetrics社、スウェーデン・マルメ）を組み合わせることで、結果の徹底的な傾向分析と、この環化付加反応の最適な反応条件の決定が可能になった。内蔵の最適化ツールを実行し、重要なモデル項をすべて選択することで、生成物のピーク面積を最大化しつつ、原料であるアセチレンのピーク面積を減少させるように設計された一連の反応条件が生成される。
各トリアゾール化合物の合成前に、触媒反応チャンバー内の銅表面の酸化は、反応チャンバー内を流れる過酸化水素溶液（36%）（流量 = 0.4 ml min-1、滞留時間 = 2.5 min）を使用して行われた。
最適な条件が決定された後、それらの条件をアセチレンおよびハロアルカン誘導体の様々な範囲に適用して小規模な合成ライブラリーを構築し、それによってこれらの条件をより広範囲の潜在的な試薬に適用できる可能性を確立した（図1）。2）。
アジ化ナトリウム（0.25 M、4:1 DMF:H2O）、ハロアルカン（0.25 M、DMF）、およびアルキン（0.125 M、DMF）の溶液をそれぞれ調製した。各溶液3 mlずつを混合し、75 µl/minの速度で150℃の温度で反応器に送液した。全量をバイアルに回収し、酢酸エチル10 mlで希釈した。試料溶液を水10 mlで3回洗浄した。水層を合わせて酢酸エチル10 mlで抽出し、有機層を合わせて飽和食塩水10 mlで3回洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥させてろ過し、減圧下で溶媒を除去した。試料は、HPLC、1H NMR、13C NMR、および高分解能質量分析法（HR-MS）の組み合わせによる分析の前に、酢酸エチルを用いたシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製した。
すべてのスペクトルは、イオン化源としてESIを用いたサーモフィッシャー社製プレシジョンオービトラップ質量分析計を使用して取得した。すべてのサンプルは、溶媒としてアセトニトリルを用いて調製した。
TLC分析は、アルミニウム基板付きシリカプレートを用いて行った。プレートは、紫外線（254 nm）照射またはバニリン染色と加熱によって可視化した。
すべてのサンプルは、オートサンプラー、カラムオーブン付きバイナリーポンプ、および単一波長検出器を備えたVWR Chromasterシステム（VWR International Ltd.、英国レイトン・バザード）を使用して分析されました。ACE Equivalence 5 C18カラム（150 x 4.6 mm、Advanced Chromatography Technologies Ltd.、スコットランド、アバディーン）が使用されました。
希釈した粗反応混合物（1:10希釈）から直接5 µlを注入し、水：メタノール（50:50または70:30）を用いて分析した。ただし、一部のサンプルでは70:30の溶媒系（星印で示す）を使用し、流速は1.5 ml/minとした。カラム温度は40℃に保った。検出器の波長は254 nmである。
試料のピーク面積の割合は、残留アルキン、トリアゾール生成物のみのピーク面積から計算され、出発物質を導入することで対応するピークを識別することが可能になった。
すべてのサンプルは、Thermo iCAP 6000 ICP-OESを用いて分析した。すべての校正標準液は、2%硝酸（SPEX Certi Prep）中の1000 ppm Cu標準溶液を用いて調製した。すべての標準液は5% DMFと2% HNO3の混合溶液で調製し、すべてのサンプルはDMF-HNO3混合溶液で20倍に希釈した。
UAMは、最終アセンブリを作成するために使用される金属箔を接合する方法として、超音波金属溶接を使用します。超音波金属溶接では、振動する金属ツール（ホーンまたは超音波ホーンと呼ばれる）を使用して、材料を振動させることで、接合される箔または事前に固化された層に圧力を加えます。連続運転の場合、ソノトロードは円筒形をしており、材料の表面を転がり、領域全体を接着します。圧力と振動が加えられると、材料表面の酸化物が割れることがあります。継続的な圧力と振動は、材料の粗さの破壊につながる可能性があります36。局所的な熱と圧力との密接な接触により、材料界面に固相結合が生じます。また、表面エネルギーを変化させることで凝集性を高めることもできます48。この接合メカニズムの性質により、他の積層造形技術で言及されている溶融温度の変動や高温の影響に関連する多くの問題が克服されます。これにより、異なる材料の複数の層を（表面改質、充填剤、接着剤を使用せずに）直接接続して、単一の固化構造にすることができます。
CAMにとって2つ目の有利な点は、金属材料において低温、すなわち融点よりもはるかに低い温度でも高い塑性流動が見られることである。超音波振動と圧力の組み合わせにより、バルク材料で従来見られたような著しい温度上昇を伴わずに、局所的な粒界移動と再結晶が高度に促進される。最終アセンブリの作成時に、この現象を利用して、金属箔の層間に能動部品と受動部品を層ごとに埋め込むことができる。光ファイバー49、補強材46、電子部品50、熱電対（本研究）などの要素がUAM構造に組み込まれ、能動部品と受動部品からなる複合アセンブリが作製されている。
本研究では、触媒温度制御に最適なマイクロリアクターを作製するために、異なる材料の結合能力とUAMのインターカレーション能力の両方を利用した。
パラジウム (Pd) やその他の一般的に使用される金属触媒と比較して、Cu 触媒にはいくつかの利点があります。(i) 経済的に、Cu は触媒に使用される他の多くの金属よりも安価であるため、化学産業にとって魅力的な選択肢です。(ii) Cu 触媒によるクロスカップリング反応の範囲は拡大しており、Pd51、52、53 に基づく方法論をある程度補完しているようです。(iii) Cu 触媒反応は、必要に応じて他のリガンドが存在しない場合でもうまく機能します。これらのリガンドは多くの場合、構造的に単純で安価です。一方、Pd 化学で使用されるリガンドは多くの場合、複雑で高価で、空気感受性があります。(iv) Cu は、ソノガシラの二金属触媒カップリングやアジドとの環化付加 (クリック ケミストリー) など、合成でアルキンを結合させる能力で特に知られています。(v) Cu は、ウルマン型反応で一部の求核剤のアリール化を促進することもできます。
最近、Cu(0)の存在下でのこれらの反応の不均一化の例が実証されています。これは主に製薬業界と金属触媒の回収と再利用への関心の高まりによるものです55,56。
1960年代にHuisgenによって初めて提案された、アセチレンとアジドの1,3-双極子環化付加反応による1,2,3-トリアゾールの生成は、相乗効果を示す実証反応と考えられています。生成した1,2,3-トリアゾール断片は、生物学的応用や様々な治療薬への利用から、創薬における薬理活性部位として特に注目されています58。
この反応は、シャープレスらが「クリックケミストリー」の概念を導入したことで再び注目を集めた⁵⁹。「クリックケミストリー」という用語は、異種原子結合（CXC）⁶⁰を用いて新規化合物や組み合わせライブラリーを迅速に合成するための、堅牢で選択性の高い一連の反応を指す。これらの反応の合成上の魅力は、収率が高いこと、条件が単純であること、酸素や水に対する耐性があること、そして生成物の分離が簡単であることにある⁶¹。
古典的な 1,3-双極子ヒュイスゲン環化付加は、「クリックケミストリー」のカテゴリーには含まれません。しかし、Medal と Sharpless は、このアジド-アルキンカップリング反応が Cu(I) の存在下で進行し、非触媒 1,3-双極子環化付加の速度が大幅に加速されることを示しました 62,63。この高度な反応機構は、保護基や過酷な反応条件を必要とせず、時間の経過とともに 1,4-二置換 1,2,3-トリアゾール (アンチ 1,2,3-トリアゾール) へのほぼ完全な変換と選択性を提供します (図 3)。
従来型および銅触媒によるフイスゲン環化付加反応の等軸的結果。Cu(I)触媒によるフイスゲン環化付加反応では1,4-二置換1,2,3-トリアゾールのみが得られるのに対し、熱誘起フイスゲン環化付加反応では通常、1,4-および1,5-トリアゾールとアゾール立体異性体の1:1混合物が得られる。
ほとんどのプロトコルでは、硫酸銅(II)の還元や、ナトリウム塩と組み合わせたCu(II)/Cu(0)化合物の還元など、安定なCu(II)源の還元が行われます。他の金属触媒反応と比較して、Cu(I)の使用は、安価で取り扱いが容易であるという大きな利点があります。
Worrellらによる速度論的および同位体研究⁶⁵では、末端アルキンの場合、各分子のアジドに対する反応性を活性化するのに2当量の銅が関与していることが示されている。提案されている反応機構は、アジドがσ結合した銅アセチリドにπ結合した銅を安定なドナー配位子として配位することによって形成される6員環の銅金属環を経由して進行する。環収縮の結果として銅トリアゾリル誘導体が形成され、続いてプロトン分解によってトリアゾール生成物が形成され、触媒サイクルが閉じる。
フローケミストリー装置の利点は十分に文書化されているが、リアルタイムのプロセスモニタリングのために、これらのシステムに分析ツールを統合したいという要望があった66,67。UAMは、触媒活性があり、熱伝導性のある材料から、センシング素子を直接埋め込んだ非常に複雑な3Dフローリアクターを設計および製造するのに適した方法であることが証明されている（図4）。
超音波積層造形（UAM）によって製造されたアルミニウム・銅製フローリアクターは、複雑な内部流路構造、内蔵型熱電対、および触媒反応室を備えている。内部の流体経路を視覚化するために、光造形法を用いて作製された透明な試作品も示されている。
将来の有機反応に反応器が適していることを保証するため、溶媒は沸点以上に安全に加熱する必要があり、圧力と温度の試験が行われます。圧力試験の結果、システム内の圧力が上昇しても（1.7 MPa）、システムは安定した一定の圧力を維持することが示されました。静水圧試験は、液体としてH2Oを用いて室温で実施されました。
内蔵の熱電対（図1）を温度データロガーに接続したところ、FlowSynシステムでは熱電対の温度が設定温度より6℃（±1℃）低いことが分かりました。一般的に、温度が10℃上昇すると反応速度は2倍になるため、わずか数度の温度差でも反応速度は大きく変化する可能性があります。この温度差は、製造工程で使用される材料の熱拡散率が高いため、反応容器全体で温度が失われることに起因します。この温度ドリフトは一定であるため、装置の設定時に考慮に入れることで、反応中に正確な温度に到達し、測定することができます。このように、このオンライン監視ツールは反応温度の厳密な制御を容易にし、より精密なプロセス最適化と最適条件の開発に貢献します。これらのセンサーは、大規模システムにおける発熱反応の検出や暴走反応の防止にも使用できます。
本論文で紹介する反応器は、化学反応器の製造にUAM技術を適用した最初の例であり、これらのデバイスのAM/3Dプリンティングに現在関連しているいくつかの主要な制限に対処しています。例えば、(i)銅またはアルミニウム合金の加工に関連する既知の問題を克服すること、(ii)選択的レーザー溶融(SLM)25,69などの粉末床溶融(PBF)法と比較して内部チャネル解像度を向上させること、(iii)粉末床技術では不可能なセンサーの直接接続を容易にする低い加工温度、(v)ポリマーベースのコンポーネントの機械的特性の低さやさまざまな一般的な有機溶媒に対する感度を克服すること17,19。
反応器の機能は、連続フロー条件下での一連の銅触媒アルキナジド環化付加反応によって実証されました（図 2）。図 4 に示す超音波印刷銅反応器は、市販のフローシステムと統合され、塩化ナトリウムの存在下でアセチレンとアルキル基ハロゲン化物の温度制御反応を使用して、さまざまな 1,4-二置換 1,2,3-トリアゾールのアジド ライブラリーを合成するために使用されました（図 3）。この反応は反応性が高く危険なアジド中間体を生成するため、連続フロー方式を使用すると、バッチ プロセスで発生する可能性のある安全上の問題が軽減されます [317]、[318]。最初に、フェニルアセチレンとヨードエタンの環化付加反応用に反応が最適化されました（スキーム 1 – フェニルアセチレンとヨードエタンの環化付加）（図 5 を参照）。
（左上）最適化された（下）フェニルアセチレンとヨードエタン間のHuisgen 57環化付加スキームから得られたフローシステム（右上）に3DPリアクターを組み込むために使用されるセットアップの概略図、および最適化された反応変換率パラメータを示します。
反応器の触媒セクションにおける反応物の滞留時間を制御し、直接統合された熱電対センサーで反応温度を注意深く監視することで、最小限の時間と材料で迅速かつ正確に反応条件を最適化できます。滞留時間15分、反応温度150℃で最高の変換率が得られることがすぐにわかりました。MODDEソフトウェアの係数プロットから、滞留時間と反応温度の両方がモデルの重要な条件であることがわかります。これらの選択された条件を使用して内蔵の最適化ツールを実行すると、出発物質のピーク面積を減少させながら生成物のピーク面積を最大化するように設計された一連の反応条件が作成されます。この最適化により、トリアゾール生成物の変換率は53%となり、モデルの予測値である54%と完全に一致しました。