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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および製造する方法を変えています。本稿では、触媒部品とセンシング素子を直接集積した固体金属シートを超音波積層造形（UAM）で積層して形成され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関連する多くの制限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化学施設を使用したCu媒介1,3-双極性Huisgen付加環化反応により、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の数々がうまく合成され、最適化されました。UAMと連続フロー処理の独自の特性を使用して、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、バルク法に比べて大きな利点があり、化学合成の選択性と効率性を高めることができることから、学術界と産業界の双方において重要かつ成長著しい分野です。これは、単純な有機分子1の生成から医薬品化合物2,3、天然物4,5,6の生成にまで及びます。ファインケミカル業界および製薬業界における反応の50%以上は、連続フローの恩恵を受けることができます7。
近年、従来のガラス製品やフロー化学装置を、適応性の高い化学「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、デバイス、または条件に合わせてデバイスをカスタマイズしたい人にとって便利です。現在まで、この研究は、ステレオリソグラフィー（SL）9,10,11、熱溶解積層法（FDM）8,12,13,14、インクジェット印刷7,15などのポリマーベースの3D印刷技術の使用にほぼ重点を置いてきました。、16。このようなデバイスの信頼性と、幅広い化学反応/分析を実行する能力の欠如17, 18, 19, 20 は、この分野でのAMのより広範な応用に対する主な制限要因です17, 18, 19, 20。
フローケミストリーの利用増加とAMに関連する好ましい特性により、より優れた化学特性と分析能力を備えたフロー反応容器を製造できる、より優れた技術の探求が求められています。これらの手法により、ユーザーは幅広い反応条件下で動作可能な高強度または機能性材料を幅広く選択できるだけでなく、デバイスから様々な形式の分析出力を取得して反応の監視と制御を行えるようになります。
カスタム化学反応器の開発に活用できる積層造形プロセスの一つに、超音波積層造形（UAM）があります。この固体シート積層法は、薄い金属箔に超音波振動を加え、最小限の体積加熱と高い塑性流動性で層ごとに接合します21, 22, 23。他の多くのAM技術とは異なり、UAMはハイブリッド製造プロセスと呼ばれる減算型製造プロセスと直接統合できます。このプロセスでは、周期的なin-situ数値制御（CNC）ミリングまたはレーザー加工によって、接合された材料層の正味形状が決定されます24, 25。つまり、ユーザーは、粉末および液体システムのAM26, 27, 28でよくある、小さな液体チャネルから残留する元の造形材料を除去するという問題に悩まされることはありません。この設計の自由度は、利用可能な材料の選択にも及びます。UAMは、熱的に類似した材料と異なる材料の組み合わせを単一のプロセスステップで接合できます。溶融プロセスを超えて材料の組み合わせを選択できるため、特定の用途の機械的および化学的要件をより適切に満たすことができます。超音波接合では、強固な接合に加え、比較的低温における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独自の特性により、機械要素や熱要素を金属層間に損傷を与えることなく配置することが可能になります。UAMセンサーを組み込むことで、統合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提供が可能になります。
著者らによる先行研究32では、UAMプロセスを用いて、センシング機能を内蔵した金属3Dマイクロ流体構造を作製できることが実証されています。このデバイスはモニタリング専用です。本稿では、UAMによって製造されたマイクロ流体化学リアクターの初例を紹介します。このアクティブデバイスは、構造的に統合された触媒材料を用いて化学合成を制御するだけでなく、誘導も行います。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兼ね備えています。例えば、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する機能、高熱伝導率と触媒材料を組み合わせるためのマルチマテリアル製造、反応温度の精密制御と管理のために反応物流間に直接埋め込まれた熱センサーなどです。このリアクターの機能性を実証するために、銅触媒による1,3-双極性ヒュイスゲン付加環化反応により、医薬的に重要な1,4-二置換1,2,3-トリアゾール化合物のライブラリを合成しました。この研究は、材料科学とコンピュータ支援設計の利用が、学際的な研究を通じて化学に新たな可能性と機会をもたらすことができることを強調しています。
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、事前精製することなく使用した。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分光計を用いて、CDCl3または(CD3)2SOを溶媒として測定された。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用いて実施した。
本研究で使用したすべてのデバイスはUAMを用いて製造されました。この技術は1999年に発明され、その技術的詳細、動作パラメータ、そして発明以降の開発については、以下の公開資料34,35,36,37を用いて研究することができます。本デバイス（図1）は、9kWの高出力SonicLayer 4000® UAMシステム（Fabrisonic社、米国オハイオ州）を用いて実装されました。フローデバイスに選ばれた材料は、Cu-110 と Al 6061 でした。Cu-110 は銅含有量が高く (最低 99.9%)、銅触媒反応に適しているため、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。、および分析に使用されるインターカレーション層、つまり補助合金成分のインターカレーションと、Cu-110 層との組み合わせでのアニール状態です。この研究で使用した試薬と化学的に安定していることがわかりました。Al 6061 O と Cu-110 の組み合わせも、UAM に適合する材料の組み合わせであると考えられているため、この研究に適した材料です38,42。これらのデバイスを以下の表 1 に示します。
反応器の製造手順（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）層間熱電対の挿入（4）上部チャネル（5）入口と出口（6）モノリシック反応器。
流体チャネルの設計理念は、チップサイズを扱いやすく維持しながら、チップ内の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す。この距離の増加は、触媒と反応物の接触時間を増やし、優れた製品収率を得るために望ましいものです。チップは直線経路の両端に90°の曲げを設け、デバイス44内で乱流混合を誘発し、液体と表面（触媒）の接触時間を増加させます。さらに混合を強化するために、反応器の設計には、混合コイルセクションに入る前にY字型に連結された2つの反応物入口が設けられています。滞留時間の途中で流れを横切る3つ目の入口は、将来の多段合成反応の計画に含まれています。
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）であり、これはチャネル形状を作成するために使用された周期的なCNCミリングの結果です。チャネルの寸法は、（マイクロリアクターとしては）高い容積収率を提供しながら、含まれるほとんどの液体が表面（触媒）と相互作用するのに十分な小ささになるように選択されています。適切なサイズは、金属液体反応装置に関する著者の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、総リアクター容量は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インターフェイスできるように、設計に組み込みコネクタ（1/4インチ-28 UNFスレッド）が含まれています。チャネルのサイズは、フォイル材料の厚さ、機械的特性、および超音波で使用される結合パラメータによって制限されます。特定の材料の特定の幅では、作成されたチャネル内に材料が「たわみます」。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。その場合、幅が 750 µm であればたるみは発生しません。
チャネルの形状（正方形）は、角型カッターを用いて決定されます。CNC工作機械では、様々な切削工具を用いてチャネルの形状とサイズを変更することで、異なる流量と特性を得ることができます。125 µmの工具を用いて湾曲したチャネルを作製した例は、Monaghan45に記載されています。箔層を平坦に塗布すると、チャネルへの箔材料の塗布面は平坦（正方形）になります。本研究では、チャネルの対称性を維持するために、正方形の輪郭を使用しました。
生産工程のプログラムされた休止期間中、熱電対温度センサー（タイプK）が装置の上部チャネルグループと下部チャネルグループ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、-200～1350℃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。これらの箔層は、隣接するストリップ状に連続して接続され、造形領域全体を覆います。堆積される材料のサイズは、減算プロセスによって最終的なきれいな形状が形成されるため、最終製品よりも大きくなります。CNC加工を用いて装置の外部および内部の輪郭を加工し、選択された工具とCNCプロセスパラメータ（この例では約1.6 µm Ra）に応じた表面仕上げの装置およびチャネルを実現します。デバイスの製造プロセス全体を通して、超音波による材料噴霧と加工サイクルが連続的に行われ、寸法精度が維持され、完成品がCNC微細フライス加工の精度レベルを満たすことが保証されます。このデバイスに使用されるチャネルの幅は、箔材料が流体チャネル内で「たわむ」ことがないよう十分に狭く、チャネルの断面は正方形です。箔材料に生じる可能性のある隙間と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。
研究により、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はほとんど起こらないことが示されており、そのためこの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。
校正済みの背圧調整器（BPR）をリアクターの下流に250 psi（1724 kPa）で設置し、0.1～1 ml/分の速度で水をリアクターに送り込みます。リアクター圧力は、システムに組み込まれたFlowSyn圧力トランスデューサーを使用して監視し、システムが一定の安定した圧力を維持できることを確認しました。フローリアクター内の潜在的な温度勾配は、リアクター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違いを調べることでテストしました。これは、プログラムされたホットプレート温度を100～150 °Cの間で25 °Cずつ変更し、プログラムされた温度と記録された温度の差を監視することで実現しました。これは、tc-08データロガー（PicoTech、英国ケンブリッジ）と付属のPicoLogソフトウェアを使用して実現しました。
フェニルアセチレンとヨードエタンの付加環化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付加環化、図1：フェニルアセチレンとヨードエタンの付加環化）。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した完全要因実験計画法（DOE）を用いて実施した。
アジ化ナトリウム（0.25 M、DMF:H2O＝4:1）、ヨードエタン（0.25 M、DMF）、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、所定の流量と温度で反応器に通した。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測定し、高速液体クロマトグラフィー（HPLC）を用いて測定した。分析の一貫性を確保するため、すべての反応は反応混合物が反応器から排出された直後に実施した。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、クォータナリーポンプ、カラムオーブン、可変波長UV検出器、オートサンプラーを備えたChromaster HPLCシステム（VWR、ペンシルベニア州、米国）を用いて分析しました。カラムはEquivalence 5 C18（VWR、ペンシルベニア州、米国）、4.6 x 100 mm、粒子径5 µmで、40℃に保たれました。溶媒はメタノール：水 50:50のイソクラティックで、流量は1.5 ml/分でした。注入量は5 µl、検出器波長は254 nmでした。DOEサンプルのピーク面積率は、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しました。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できます。
反応器解析の結果をMODDE DOEソフトウェア（Umetrics社、スウェーデン、マルメ）と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りました。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、アセチレン原料のピーク面積を減少させるように設計された反応条件セットが作成されます。
各トリアゾール化合物の合成前に、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 分) を使用して、触媒反応チャンバー内の銅表面の酸化を達成しました。ライブラリ。
最適な条件セットが決定されると、それをさまざまなアセチレンおよびハロアルカン誘導体に適用して、小規模な合成ライブラリをまとめ、これらの条件をより広範囲の潜在的な試薬に適用する可能性を確立しました（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）の別々の溶液を調製します。各溶液3 mlを混合し、75 µl/分の速度、150°Cの温度でリアクターにポンプで送りました。全量をバイアルに集め、10 mlの酢酸エチルで希釈しました。サンプル溶液を3 x 10 mlの水で洗浄しました。水層を合わせて10 mlの酢酸エチルで抽出し、次に有機層を合わせて3×10 mlのブラインで洗浄し、MgSO 4 で乾燥させて濾過し、溶媒を真空下で除去しました。サンプルは、酢酸エチルを使用してシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製した後、HPLC、1H NMR、13C NMR、および高分解能質量分析（HR-MS）を組み合わせて分析しました。
すべてのスペクトルは、ESIをイオン化源として用いたThermofischer Precision Orbitrap質量分析計を用いて取得されました。すべてのサンプルはアセトニトリルを溶媒として調製されました。
TLC分析は、アルミニウム基板を用いたシリカプレート上で実施しました。プレートは、UV光（254 nm）またはバニリン染色と加熱によって可視化されました。
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）を用いて分析しました。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）を使用しました。
希釈した粗反応混合物（1:10希釈）から直接5µlを注入し、水:メタノール（50:50または70:30）で分析した。ただし、一部のサンプルについては70:30溶媒系（星印で表示）を使用し、流速1.5ml/分で分析した。カラム温度は40℃に保たれた。検出器の波長は254nmである。
サンプルの％ピーク面積は、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、出発物質の導入により、対応するピークを識別することが可能になりました。
すべてのサンプルはThermo iCAP 6000 ICP-OESを用いて分析しました。すべての検量線は、2%硝酸（SPEX Certi Prep）中の1000 ppm Cu標準溶液を用いて調製しました。すべての標準溶液は5% DMFおよび2% HNO3溶液で調製し、すべてのサンプルはDMF-HNO3サンプル溶液で20倍に希釈しました。
UAMは、最終アセンブリの製造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、接合する箔／既に固化されている層に材料を振動させることで圧力を加えます。連続動作の場合、ソノトロードは円筒形で材料表面上を転がり、全体を接着します。圧力と振動が加えられると、材料表面の酸化物に亀裂が生じる可能性があります。一定の圧力と振動は、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、材料界面で固相結合が促進されます。また、表面エネルギーを変化させることで凝集を促進することもできます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指摘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直接（つまり、表面改質、充填剤、接着剤なしで）単一の固化構造に接合することが可能になります。
CAMにとって二つ目の有利な点は、金属材料の融点をはるかに下回る低温下でも、高い塑性流動が金属材料に見られることです。超音波振動と圧力の組み合わせにより、バルク材料に従来伴う大幅な温度上昇を伴わずに、局所的な粒界移動と再結晶化が高度に促進されます。最終アセンブリの作成段階では、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ます。光ファイバー49、補強材46、電子機器50、熱電対（本研究）などの要素をUAM構造に統合し、能動部品と受動部品からなる複合アセンブリを作成することに成功しています。
この研究では、さまざまな材料の結合能力と UAM インターカレーション能力の両方を利用して、触媒温度制御に理想的なマイクロリアクターを作成しました。
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 触媒には次のような利点があります。(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 触媒クロスカップリング反応の範囲は拡大しており、Pd51, 52, 53 ベースの方法論をある程度補完するようです。(iii) Cu 触媒反応は他の配位子がなくてもうまく機能します。これらの配位子は構造が単純で安価であることが多いですが、Pd 化学で使用される配位子は複雑で高価で空気に敏感であることが多いです。(iv) Cu は、薗頭の二金属触媒カップリングやアジドとの付加環化 (クリックケミストリー) など、合成においてアルキンを結合できること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)存在下でこれらの反応全てが不均一化される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・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から1,3-双極子付加環化反応による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57。得られた1,2,3-トリアゾールフラグメントは、生物学的用途や様々な治療薬への利用により、創薬におけるファーマコフォア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」の概念を提唱したことで、再び注目を集めました59。「クリックケミストリー」という用語は、ヘテロ原子結合（CXC）60を用いて新規化合物やコンビナトリアルライブラリを迅速に合成するための、堅牢かつ選択的な一連の反応群を指すのに用いられます。これらの反応の合成的魅力は、高い収率にあります。反応条件は単純で、酸素や水に対する耐性があり、生成物の分離も容易です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」のカテゴリーには該当しません。しかし、メダルとシャープレスは、このアジド-アルキンカップリング反応がCu(I)存在下では、無触媒1,3-双極子環化付加反応の速度を大幅に加速するのに対し、107-108倍の速度で進行することを実証しました62,63。この高度な反応機構は保護基や厳しい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率と選択性を実現します（図3）。
従来法および銅触媒ヒュイスゲン環化付加の等尺性結果。Cu(I)触媒ヒュイスゲン環化付加では1,4-二置換1,2,3-トリアゾールのみが生成するのに対し、熱誘起ヒュイスゲン環化付加では通常、1,4-および1,5-トリアゾールの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は、安定したCu(II)源の還元、例えばCuSO4の還元、あるいはCu(II)/Cu(0)化合物とナトリウム塩の組み合わせなどを含みます。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主な利点があります。
Worrellら65による速度論的および同位体的研究は、末端アルキンの場合、2当量の銅がアジドに対する各分子の反応性を活性化することに関与することを示している。提案された機構は、π結合銅を安定なドナー配位子として、σ結合銅アセチリドにアジドが配位することで形成される6員銅金属環を介して進行する。環の縮小により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りトリアゾール生成物が形成され、触媒サイクルが完了する。
フローケミストリーデバイスの利点は十分に文書化されているものの、リアルタイムのプロセスモニタリングを現場で実現するために、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りました66,67。UAMは、触媒活性で熱伝導性の高い材料と直接埋め込まれたセンシング素子を用いて、非常に複雑な3Dフローリアクターを設計・製造するのに適した手法であることが証明されています（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-銅フローリアクター。複雑な内部チャネル構造、内蔵熱電対、触媒反応室を備えています。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した透明なプロトタイプも展示しています。
将来の有機反応に耐え得るよう、反応器は溶媒を沸点以上に加熱する必要があるため、圧力と温度の試験が実施されます。圧力試験では、システム内圧力が上昇（1.7 MPa）した場合でも、システムは安定した一定圧力を維持することが示されました。水圧試験は、H2Oを液体として室温で実施しました。
内蔵（図 1）熱電対を温度データロガーに接続すると、熱電対の温度が FlowSyn システムにプログラムされた温度より 6 °C（± 1 °C）低いことが示されました。通常、温度が 10 °C 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が反応速度を大きく変える可能性があります。この差は、製造プロセスで使用される材料の高い熱拡散率により、RPV 全体で温度が低下することによって生じます。この熱ドリフトは一定であるため、装置をセットアップする際に考慮に入れることで、反応中に正確な温度に達して測定されるようにすることができます。したがって、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、より正確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、発熱反応を検出して、大規模システムでの暴走反応を防ぐためにも使用できます。
この論文で紹介するリアクターは、UAM 技術を化学リアクターの製造に適用した最初の例であり、現在これらのデバイスの AM/3D プリンティングに関連するいくつかの主要な制限に対処しています。たとえば、(i) 銅またはアルミニウム合金の処理に関連する既知の問題を克服します。(ii) 選択的レーザー溶融 (SLM) などの粉末床溶融 (PBF) 法に比べて内部チャネル解像度が向上します25,69 材料の流れが悪く、表面の質感が粗い26 (iii) 処理温度が低いため、粉末床技術では不可能なセンサーの直接接続が容易になります。(v) さまざまな一般的な有機溶媒に対するポリマーベースのコンポーネントの機械特性の低さと感度を克服します17,19。
この反応器の機能性は、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た（図 2）。図 4 に示す超音波プリント銅反応器を市販のフローシステムに統合し、塩化ナトリウム存在下でのアセチレンとアルキル基の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を合成するために使用した（図 3）。連続フローアプローチの使用により、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、バッチプロセスで発生する可能性のある安全性の問題が軽減される [317]、[318]。最初に、この反応はフェニルアセチレンとヨードエタンの環化付加に対して最適化された（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) 最適化のためにフェニルアセチレンとヨードエタンの間の Huisgen 57 付加環化スキームの最適化されたスキーム (下) 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。反応の最適化された変換率パラメータを示しています。
反応器の触媒部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により、最小限の時間と材料で反応条件を迅速かつ正確に最適化できます。最高の変換率は、滞留時間 15 分、反応温度 150 °C で達成さ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と考えられます。これらの選択された条件を使用して組み込み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 53% の変換率が得られ、これはモデルの予測値 54% と完全に一致しました。