Nature.com сайтына киргениңиз үчүн рахмат. Сиз колдонуп жаткан серепчи версиясы CSS үчүн чектелген колдоого ээ. Мыкты тажрыйба үчүн жаңыртылган браузерди колдонууну сунуштайбыз (же Internet Explorerде шайкештик режимин өчүрүү). Ошол эле учурда, колдоо үзгүлтүксүз болушу үчүн, биз сайтты стилдерсиз жана JavaScriptсиз көрсөтөбүз.
Кошумча өндүрүш изилдөөчүлөр менен өнөр жайчылардын конкреттүү муктаждыктарын канааттандыруу үчүн химиялык шаймандарды долбоорлоо жана өндүрүү ыкмасын өзгөртүп жатат. Бул иште биз түздөн-түз интеграцияланган каталитикалык бөлүктөрү жана сезгич элементтери менен катуу абалдагы металл баракты ламинациялоо ыкмасы менен түзүлгөн агым реакторунун биринчи мисалын билдиребиз. реакторлор, бирок ал ошондой эле мындай түзүлүштөрдүн мүмкүнчүлүктөрүн кыйла жогорулатат. Биологиялык жактан маанилүү 1,4-диалмаштырылган 1,2,3-триазол кошулмаларынын сериясы UAM химиясын колдонуу менен Cu-арачыланган Huisgen 1,3-диполярдык циклдик жүктөө реакциясы менен ийгиликтүү синтезделди жана оптималдаштырылды. жүрүп жаткан реакцияларды катализдөө, ошол эле учурда реакцияга мониторинг жүргүзүү жана оптималдаштыруу үчүн реалдуу убакыт режиминде жооп кайтаруу.
Өзүнүн жапырт кесиптешине караганда олуттуу артыкчылыктарынан улам агым химиясы химиялык синтездин селективдүүлүгүн жана эффективдүүлүгүн жогорулатуу жөндөмдүүлүгүнөн улам академиялык жана өндүрүштүк шарттарда маанилүү жана өсүп жаткан тармак болуп саналат. Майда химиялык жана фармацевтика өнөр жайындагы реакциялардын 50% дан ашыгы үзгүлтүксүз агымдык кайра иштетүүнү колдонуудан пайда ала алат7.
Акыркы жылдары салттуу айнек идиштерди же агымдык химиялык жабдууларды ыңгайлаштырылуучу кошумча өндүрүш (AM) химиялык “реакция идиштери” менен алмаштырууну көздөгөн топтордун өсүү тенденциясы байкалды. Бул ыкмалардын кайталануучу дизайны, тез өндүрүшү жана 3 өлчөмдүү (3D) мүмкүнчүлүктөрү алардын иштөө шарттарына ылайыкташтырууну каалагандар үчүн пайдалуу. стереолитография (SL)9,10,11, эритилген депозиттик моделдөө (FDM)8,12,13,14 жана струйный басып чыгаруу 7, 15, 16 сыяктуу полимердик негиздеги 3D басып чыгаруу ыкмаларын колдонуу боюнча гана. Бул тармакта АМны кеңири ишке ашыруу үчүн чектөөчү фактор17, 18, 19, 20 .
Агым химиясын жана АМ менен байланышкан жагымдуу касиеттерди колдонуунун көбөйүшүнө байланыштуу, колдонуучуларга химиялык жана аналитикалык мүмкүнчүлүктөрү жакшырган агымдык реакциялык идиштерди жасоого мүмкүндүк берген өркүндөтүлгөн ыкмаларды изилдөө зарылчылыгы келип чыкты. Бул ыкмалар колдонуучуларга реакциянын шарттарынын кеңири спектрин чечүүгө жөндөмдүү, ошондой эле реакциянын аналитикалык жана чыгаруучу түзүлүштөрүнүн ар кандай формаларын көзөмөлдөөгө мүмкүндүк берет. контролдоо.
Өзгөчөлөштүрүлгөн химиялык реакторлорду иштеп чыгуу мүмкүнчүлүгүнө ээ бир кошумча өндүрүш процесси Ультрадыбыстык Кошумча Өндүрүш (UAM) болуп саналат. Бул катуу абалдагы барак ламинациялоо техникасы жука металл фольгаларына ультрадыбыстық термелүүлөрдү колдонот, аларды минималдуу жапырт жылытуу жана пластикалык агымдын жогорку даражасы менен катмар менен бириктирүү 21 , UAM2 агымынын түздөн-түз окшош болушу мүмкүн. гибриддик өндүрүш процесси катары белгилүү болгон субтрактивдүү өндүрүш менен интеграцияланган, мында жеринде мезгилдүү компьютердик сандык башкаруу (CNC) фрезерлөө же лазердик иштетүү 24, 25 бириктирилген материалдын катмарынын таза формасын аныктайт. Системалар26,27,28.Бул дизайн эркиндиги, ошондой эле жеткиликтүү материалдык тандоолорго жайылтылат – UAM бир процесстин баскычында термикалык жактан окшош жана окшош эмес материалдык айкалыштарды бириктире алат. Эритүү процессинен тышкары материалдын айкалыштарын тандоо, конкреттүү колдонмолордун механикалык жана химиялык талаптарын жакшыраак канааттандырууну билдирет. Катуу абалдагы байланыштан тышкары, пластикалык агымдын дагы бир көрүнүшү салыштырмалуу төмөн кездеги пластикалык материалдар учурунда кездешет. Temperaturs29,30,31,32,33.UAMдын бул уникалдуу өзгөчөлүгү механикалык/жылуулук элементтерин зыянсыз металл катмарларынын арасына киргизүүгө көмөктөшөт.UAM камтылган сенсорлор интегралдык аналитика аркылуу колдонуучуга түзмөктөн реалдуу убакыттагы маалыматты жеткирүүгө көмөктөшөт.
Авторлордун мурунку иши32 UAM процессинин интегралдык сезүү мүмкүнчүлүктөрү менен металлдык 3D микрофлюиддик структураларды түзүүгө жөндөмдүүлүгүн көрсөттү. Бул мониторинг гана түзмөк. Бул документте UAM тарабынан жасалган микрофлюиддик химиялык реактордун биринчи мисалы келтирилген; түзүмдүк интегралдык катализатор материалдары аркылуу химиялык синтезди гана көзөмөлдөбөстөн, ошондой эле индукциялоочу активдүү түзүлүш. Аппарат 3D химиялык түзүлүштү өндүрүүдө UAM технологиясы менен байланышкан бир нече артыкчылыктарды айкалыштырат, мисалы: толук 3D дизайнын компьютердик дизайндан (CAD) түздөн-түз продуктыларга айландыруу мүмкүнчүлүгү; жогорку жылуулук өткөрүмдүүлүктү жана каталитикалык материалдарды айкалыштыруу үчүн көп материалды жасоо; жана реакциянын температурасын так көзөмөлдөө жана контролдоо үчүн жылуулук датчиктерин реагент агымдарынын ортосуна түздөн-түз киргизүү. Реактордун функционалдуулугун көрсөтүү үчүн фармацевтикалык жактан маанилүү 1,4-диалмаштырылган 1,2,3-триазол бирикмелеринин китепканасы жез-катализделген Huisgen 1,3-диполярдуу материалдардын илимий жогорку жүктөөчүлүгү менен синтезделди. жана компьютердик долбоорлоо көп тармактуу изилдөөлөр аркылуу химия үчүн жаңы мүмкүнчүлүктөрдү жана мүмкүнчүлүктөрдү ача алат.
Бардык эриткичтер жана реагенттер Sigma-Aldrich, Alfa Aesar, TCI же Fischer Scientific компанияларынан сатылып алынган жана алар алдын ала тазаланбастан колдонулган. 400 МГц жана 100 МГц жыштыктарында жазылган 1H жана 13C ЯМР спектрлери, JEOL ECS-400 MHz Avtrometer 400 же Bruker II спектрин колдонуу менен алынган. спектрометр жана эриткич катары CDCl3 же (CD3)2SO. Бардык реакциялар Uniqsis FlowSyn агымынын химиялык платформасын колдонуу менен аткарылды.
UAM бул изилдөөдө бардык түзмөктөрдү жасоо үчүн колдонулган. Технология 1999-жылы ойлоп табылган жана анын ойлоп тапкандан бери анын техникалык деталдарын, иштөө параметрлерин жана өнүгүүлөрүн төмөнкү жарыяланган материалдар аркылуу изилдөөгө болот34,35,36,37.Аппарат (1-сүрөт) ультра жогорку кубаттуулуктагы, 9kW SonicLayer UAM 40 (СоникLayer UAM 40) менен ишке ашырылган. агым аппаратын даярдоо үчүн тандалган Cu-110 жана Al 6061.Cu-110 жогорку жез курамына ээ (минималдуу 99,9% жез), ал жез катализделген реакциялар үчүн жакшы талапкер болуп саналат, ошондуктан "микрореактордо активдүү катмары катары колдонулат. Al 6061 O, ошондой эле "эмчилүүчү катмар" катары колдонулат. Cu-110 катмары менен айкалышкан Al 6061 O - бул UAM процесстери38, 39, 40, 41 менен айкалышкан материал жана бул иште колдонулган реагенттер менен химиялык жактан туруктуу деп табылган. изилдөө 38,42 Бул аппараттар төмөнкү 1-таблицада келтирилген.
Реакторду даярдоо этаптары (1) Al 6061 субстрат (2) Жез фольгага орнотулган астыңкы каналды даярдоо (3) Термопарларды катмарлардын ортосуна салуу (4) Жогорку канал (5) Кирүүчү жана чыгуучу (6) Монолиттик реактор.
Суюктуктун жолунун дизайн философиясы чипти башкара турган өлчөмдө кармап туруу менен чиптин ичиндеги суюктуктун жүрүү аралыгын көбөйтүү үчүн бурмаланган жолду колдонуу болуп саналат. Бул аралыкты көбөйтүү катализатордун/реагенттин өз ара аракеттенүү убактысын көбөйтүү жана продуктунун эң сонун түшүмүн камсыз кылуу максатка ылайыктуу. (катализатор) .Мындан ары жетишүүгө мүмкүн болгон аралаштырууну жогорулатуу үчүн, реактордун дизайны серпентин аралаштыргыч бөлүгүнө кирердин алдында Y-түйүнгүндө бириккен эки реагенттин киришин камтыйт. Үчүнчү кириш, анын резиденциясынын жарымы аркылуу агым менен кесилишет, келечектеги көп баскычтуу реакция синтезинин долбооруна кирет.
Бардык каналдар төрт бурчтуу профилге ээ (чоюу бурчтары жок), каналдын геометриясын түзүү үчүн колдонулган мезгил-мезгили менен CNC фрезерлөөнүн натыйжасы. Каналдын өлчөмдөрү жогорку (микрореактор үчүн) көлөмдүн чыгышын камсыз кылуу үчүн тандалат, ал эми камтылган суюктуктардын көпчүлүгү үчүн беттик өз ара аракеттенүүнү (катализаторлор) жеңилдетүү үчүн жетиштүү кичинекей. 750 мкм x 750 мкм жана реактордун жалпы көлөмү 1 мл болгон. Интегралдык туташтыргыч (1/4″—28 UNF жип) аппаратты коммерциялык агым химиялык жабдуулар менен жөнөкөй байланыштырууга мүмкүндүк берүү үчүн долбоорго киргизилген. Каналдын өлчөмү фольга материалынын калыңдыгы, анын механикалык касиеттери жана УЗИ менен колдонулган байланыш параметрлери менен чектелет. Берилген материал үчүн белгилүү бир кеңдикте материал түзүлгөн каналга "салып" калат. Учурда бул эсептөө үчүн эч кандай конкреттүү модели жок, ошондуктан берилген материал жана дизайн үчүн максималдуу каналдын туурасы эксперименталдык түрдө аныкталат; бул учурда, 750 мкм туурасы ылдыйга алып келбейт.
Каналдын формасы (квадрат) төрт бурчтуу кескичтин жардамы менен аныкталат. Каналдардын формасын жана өлчөмүн CNC машиналары аркылуу ар кандай агымдын ылдамдыгын жана мүнөздөмөлөрүн алуу үчүн өзгөртсө болот. 125 мкм куралды колдонуу менен ийри формадагы каналды түзүүнүн мисалын Monaghan45тин ишинен тапса болот. (квадрат) бүтүрүү.Бул иште каналдын симметриясын сактоо үчүн төрт бурчтуу контур колдонулган.
Өндүрүштө алдын ала программаланган тыныгуу учурунда термопардын температурасы зонддору (Тип K) түз эле түзмөгүнүн жогорку жана төмөнкү канал топторунун ортосунда орнотулган (1-сүрөт – 3-этап).Бул термопарлар -200дөн 1350 °Cге чейинки температуранын өзгөрүшүн көзөмөлдөй алышат.
Металл коюу процесси 25,4 мм туурасы, 150 микрон калың металл фольгасын колдонуу менен UAM мүйүзү тарабынан аткарылат. Бул фольга катмарлары бүт куруу аянтын жабуу үчүн бир катар чектеш тилкелерге байланат; депонирленген материалдын өлчөмү акыркы продуктудан чоңураак, анткени субтрактивдик процесс акыркы таза форманы түзөт. CNC иштетүү жабдуулардын тышкы жана ички контурларын иштетүү үчүн колдонулат, натыйжада жабдуулардын жана каналдардын бети тандалган куралга жана CNC процессинин параметрлерине барабар болот (бул мисалда болжол менен 1,6 мкм Ra). Өндүрүш процесси өлчөмдүү тактыктын сакталышын жана даяр бөлүктүн CNC фрезерлөө тактыгынын деңгээлине жооп берет. Бул аппарат үчүн колдонулган каналдын туурасы фольга материалы суюктуктун каналына "салбоого" жетишерлик кичинекей, андыктан канал төрт бурчтуу кесилишин сактайт. Фолга материалында жана UAM процессинин параметрлеринде мүмкүн болгон боштуктар АКШда эксперименталдык түрдө аныкталган.
Изилдөөлөр көрсөткөндөй, UAM байланыш интерфейсинде 46, 47 кошумча термикалык тазалоосуз эле аз элементардык диффузия пайда болот, ошондуктан бул иштеги аппараттар үчүн Cu-110 катмары Al 6061 катмарынан айырмаланып турат жана кескин өзгөрөт.
Реактордун чыгышына алдын ала калибрленген 250 psi (1724 кПа) арткы басымды жөнгө салгычты (BPR) орнотуңуз жана реактор аркылуу сууну 0,1-1 мл мин-1 ылдамдыкта айдаңыз. Реактордун басымы FlowSyn орнотулган системанын басым сенсору аркылуу көзөмөлдөнүп турду. реактордун ичинде орнотулган термопарлар менен FlowSyn чипти жылытуу пластинкасынын ичинде орнотулган термопарлардын ортосундагы айырмачылыктарды аныктоо аркылуу. Буга программалануучу плитанын температурасын 100 жана 150 °C ортосундагы 25 °C кадамдар менен өзгөртүү жана программаланган жана жазылган температуралардын ортосундагы айырмачылыктарды белгилөө аркылуу жетишилет. Улуу Британия) жана аны коштогон PicoLog программасы.
Фенилацетилендин жана йодоэтандын циклдик жүктөө реакциясынын шарттары оптималдаштырылган (Схема 1- Cycloaddition of фенилацетилен жана йодоэтан Схема 1 - Cycloaddition of фенилацетилен жана йодоэтан). алкин:азид катышын 1:2ге бекитүү.
Натрий азидинин (0,25 М, 4:1 DMF:H2O), йодоэтандын (0,25 М, DMF) жана фенилацетилендин (0,125 М, DMF) өзүнчө эритмелери даярдалды. Ар бир эритмеден 1,5 мл аликвот аралаштырылды жана реактор аркылуу сордурулду. фенилацетилен баштапкы материалы жана жогорку натыйжалуу суюк хроматография (HPLC) менен аныкталды. Анализдин ырааттуулугу үчүн бардык реакциялар реакция аралашмасы реактордон чыккандан кийин гана үлгү алынды. Оптималдаштыруу үчүн тандалган параметр диапазондору 2-таблицада көрсөтүлгөн.
Бардык үлгүлөр төртүнчү насос, колонна меши, өзгөрүлмө толкун узундуктагы UV детектору жана автоүлгүдөн турган Chromaster HPLC тутумунун (VWR, PA, АКШ) жардамы менен талданды. Мамыча эквиваленттүү 5 C18 (VWR, PA, АКШ) болгон, 4,6 × 100 мм өлчөмүндө, бөлүкчөнүн өлчөмү 5 ° µC сакталган. изократиялык 50:50 метанол: суу агымы 1,5 мл.мин-1. Инъекциянын көлөмү 5 мкл жана детектордун толкун узундугу 254 нм болгон. DOE үлгүсү үчүн % чоку аянты калдык алкиндин чокусунан эсептелген жана тиешелүү материалдардын триазолдук лейкациясын баштоого гана мүмкүндүк берет.
Реактордун анализинин натыйжасын MODDE DOE программасына (Umetrics, Мальмё, Швеция) бириктирүү натыйжалардын тенденцияларын кылдат талдоо жана бул циклдик жүктөө үчүн оптималдуу реакция шарттарын аныктоого мүмкүндүк берди. Орнотулган оптимизаторду иштетүү жана бардык маанилүү моделдик терминдерди тандоо, материалдын чокусун азайтуу үчүн продуктунун эң жогорку аянтын максималдуу көбөйтүүгө багытталган реакция шарттарынын жыйындысын берет.
Катализдик реакциянын камерасынын ичиндеги беттик жездин кычкылданышы ар бир триазол кошулмасынын китепканасын синтездөөнүн алдында реакциялык камера аркылуу агып өткөн суутек пероксидинин (36%) эритмесин (агымдын ылдамдыгы = 0,4 мл мин-1, болуу убактысы = 2,5 мин) колдонуу менен жетишилди.
Шарттардын оптималдуу топтому аныкталгандан кийин, алар кичинекей китепкана синтезин түзүүгө мүмкүндүк берүү үчүн ацетилен жана галоалкан туундуларынын диапазонуна колдонулду, ошону менен бул шарттарды потенциалдуу реагенттердин кеңири спектрине колдонуу мүмкүнчүлүгү түзүлдү (1-сүрөт).2).
Натрий азидинин (0,25 М, 4:1 DMF:H2O), галоалкандардын (0,25 М, DMF) жана алкиндердин (0,125 М, DMF) өзүнчө эритмелерин даярдаңыз. Ар бир эритменин 3 мл аликвоту аралаштырылган жана реактор аркылуу 75 мкл.мин-1 жана жалпы көлөмү 150°С менен суюлтулган. 10 мл этил ацетаты. Үлгү эритмеси 3 × 10 мл суу менен жуулган. Суулуу катмарлар бириктирилген жана 10 мл этил ацетаты менен экстракцияланган; органикалык катмарлар андан кийин бириктирилген, 3 х 10 мл туздуу суу менен жууп, MgSO4 үстүнө кургатылган жана чыпкаланган, андан кийин эриткич vacuo. The үлгүлөр HPLC, 1H NMR, 13C respection NMR жана жогорку respection NMRH айкалышы менен талдоо алдында этил ацетатты колдонуу менен силикагель боюнча колонна хроматографиясы менен тазаланган.
Бардык спектрлер иондоштуруу булагы катары ESI менен Thermofischer тактык Orbitrap резолюциялуу масс-спектрометрди колдонуу менен алынды. Бардык үлгүлөр эриткич катары ацетонитрилди колдонуу менен даярдалды.
TLC анализи алюминий менен корголгон кремнезем пластинкаларында аткарылган. Пластиналар UV нуру (254 нм) же ванилин менен боёп, ысытуу аркылуу көрүлгөн.
Бардык үлгүлөр VWR Chromaster (VWR International Ltd., Leighton Buzzard, Улуу Британия) тутумунун жардамы менен анализденди, автоүлгүчү, колонналуу мештин бинардык насосу жана бир толкун узундуктагы детектору менен жабдылган. Колдонулган колонна ACE Эквиваленттүү 5 C18 (150 × 4,6 мм, Advanced Chromatography Technologies, Aberlandde, Ltd.) болгон.
Инъекциялар (5 мкл) түздөн-түз суюлтулган чийки реакция аралашмасынан (1:10 суюлтуу) жасалган жана суу: метанол (50:50 же 70:30) менен анализденген, кээ бир үлгүлөрдү кошпогондо, 70:30 эриткич системасын (жылдыз саны катары белгиленет) 1,5 мл/мүнөттө агым ылдамдыгы менен аныкташкан. nm.
Үлгүнүн % чокусунун аянты калдык алкиндин чокусунан эсептелген, бир гана триазол продуктусу жана баштапкы материалдын инъекциясы тиешелүү чокуларды аныктоого мүмкүндүк берди.
Бардык үлгүлөр Thermo iCAP 6000 ICP-OES аркылуу анализденди. Бардык калибрлөө стандарттары 2% азот кислотасындагы (SPEX Certi Prep) 1000 ppm Cu стандарттуу эритмеси аркылуу даярдалды. Бардык стандарттар 5% DMF жана 2% HNO3 эритмесинде даярдалды жана бардык үлгүлөр DMF-H үлгүсүндө суюлтулган.
UAM акыркы assembly.Ultrasonic металл ширетүү куруу үчүн колдонулган металл фольга материал үчүн бириктирүү ыкмасы катары ультрадыбыстық металл ширетүү колдонот, титирөө металл инструментти (бир мүйүз же ультра үн мүйүз деп аталат) фольга катмарына басым колдонуу үчүн / мурда бириктирилген катмары титирөө, ал эми материалды титирөө, ал эми sodrnodrno roll үстүнөн тынымсыз иштеши үчүн колдонулат. материал, бүт area.When bonding басым жана титирөө колдонулат, материалдын бетиндеги оксиддер crack.Continued басым жана титирөө материалдын asperities кыйроого алып келиши мүмкүн 36 .Жергиликтүү индукцияланган жылуулук жана басым менен тыгыз байланыш, андан кийин материалдык Interfaces боюнча катуу-мамлекеттик байланыш алып келет; ал ошондой эле жер үстүндөгү Energy48.The байланыш механизминин табияты өзгөрүлмө эрүү температурасы жана жогорку температура кийин таасирлери менен байланышкан көптөгөн көйгөйлөрдү жеңүүгө жардам бере алат, ошондой эле башка кошулмаларды өндүрүү техноложениясында айтылган.
UAM үчүн экинчи жагымдуу фактор - бул металл материалдарында байкалган пластикалык агымдын жогорку даражасы, атүгүл төмөнкү температурада, башкача айтканда металлдык материалдардын эрүү температурасынан кыйла төмөн. металл фольга катмарларынын ортосуна активдүү жана пассивдүү компоненттерди кыстарыңыз. Оптикалык була 49, арматуралар 46, электроника 50 жана термопарлар (бул иш) сыяктуу элементтердин бардыгы активдүү жана пассивдүү композиттик жыйындарды түзүү үчүн UAM структураларына ийгиликтүү киргизилген.
Бул иште, UAM ар кандай материалдык байланыш жана intercalation мүмкүнчүлүктөрү акыркы каталитикалык температура мониторинг микрореактор түзүү үчүн колдонулган.
Палладий (Pd) жана башка кеңири колдонулган металл катализаторлору менен салыштырганда Cu катализинин бир катар артыкчылыктары бар: (i) Экономикалык жактан Cu катализде колдонулган башка көптөгөн металлдарга караганда арзаныраак жана ошондуктан химиялык кайра иштетүү өнөр жайы үчүн жагымдуу вариант (ii) Cu-катализделген кайчылаш кошулуу реакцияларынын диапазону көбөйүүдө жана кээ бир методологияга негизделген P2515, (iii) Cu-катализделген реакциялар башка лиганддар жок болгондо жакшы иштейт, бул лиганддар көбүнчө структуралык жактан жөнөкөй жана кааласа арзан болот, ал эми Pd химиясында колдонулгандар көбүнчө татаал, кымбат жана абага сезгич (iv) Cu, өзгөчө синтезде алкиндерди байланыштыруу жөндөмдүүлүгү менен белгилүү. азиддер менен циклдик жүктөө (click chemistry) (v)Cu ошондой эле Ульман тибиндеги реакцияларда бир нече нуклеофилдердин арылдашына көмөктөшөт.
Бардык бул реакциялардын гетерогендөө мисалдары жакында Cu (0) катышуусунда көрсөтүлдү. Бул негизинен фармацевтика өнөр жайына жана металл катализаторун калыбына келтирүүгө жана кайра колдонууга көңүл бурууга байланыштуу 55,56.
1960-жылдары Гюйсген тарабынан ачылган57, ацетилен менен азиддин 1,2,3-триазолго чейинки 1,3-диполярдык циклдик жүктөө реакциясы синергетикалык демонстрациялык реакция болуп эсептелет. Натыйжада 1,2,3 триазол бөлүктөрүнүн фармакофор катары өзгөчө кызыгууну жаратат, анткени алардын биологиялык чөйрөдө колдонулушу ар түрдүү. 58 .
Шарплесс жана башкалар "клик химиясы" түшүнүгүн киргизгенден кийин, бул реакция кайрадан көңүл бура баштады59. "Клик химиясы" термини гетероатомдук байланыш (CXC) аркылуу жаңы кошулмаларды жана комбинатордук китепканаларды тез синтездөө үчүн күчтүү, ишенимдүү жана тандалма реакциялардын жыйындысын сүрөттөө үчүн колдонулат60. кычкылтек жана сууга туруштук бере алат, ал эми продукцияны бөлүү жөнөкөй61.
Классикалык Гуйсген 1,3-диполь циклдик жүктөө "клик химиясы" категориясына кирбейт. Бирок, Medal жана Sharpless бул азид-алкиндин кошулуу окуясы Cu(I) катышуусунда 107ден 108ге чейин катализацияланбаган 1,3-дипольдук жүктөө ылдамдыгына салыштырганда 66 олуттуу жүктөө ылдамдыгын көрсөттү. акселерация. Бул жакшыртылган реакция механизми коргоо топторун же катаал реакция шарттарын талап кылбайт жана убакыттын масштабында 1,4-диалмаштырылган 1,2,3-триазолдорго (анти-1,2,3-триазол) толук конверсияга жакын түшүмдүүлүк жана селективдүүлүк (3-сүрөт).
Кадимки жана жез менен катализделген Гуйсген циклдик жүктөөлөрүнүн изометрдик натыйжалары. Cu(I)-катализделген Гуйзген циклдик жүктөөлөрү болгону 1,4-диалмаштырылган 1,2,3-триазолдорду берет, ал эми термикалык индукцияланган Гуисген циклдик жүктөөлөрү, адатта, 4-триазол жана 4-триазол аралашмасынан:11,4-диалмаштырылган. азолдордун стереоизомерлери.
Көпчүлүк протоколдор CuSO4 же Cu(II)/Cu(0) түрлөрүн натрий туздары менен биргелешип айкалыштыруу сыяктуу туруктуу Cu(II) булактарын кыскартууну камтыйт. Башка металл-катализатор реакциялары менен салыштырганда, Cu(I) колдонуунун негизги артыкчылыктары арзан жана иштетүү оңой.
Worrell жана башкалар тарабынан кинетикалык жана изотоптук маркировка изилдөөлөр. 65 терминалдык алкиндердин учурда, жездин эки эквиваленти ар бир молекуланын азидге карата реактивдүүлүгүн активдештирүүгө катышарын көрсөттү. Сунушталган механизм азиддин σ-байланыштуу жез ацетилидинин π-байланыштуу копперри. Туундулар шакекченин кичирейиши, андан кийин триазол продуктуларын камсыз кылуу жана каталитикалык циклди жабуу үчүн протондун ажыроосу аркылуу түзүлөт.
Агым химиясынын приборлорунун артыкчылыктары жакшы документтештирилгени менен, аналитикалык куралдарды бул системаларга линияда, жеринде, процессти мониторингдөө үчүн интеграциялоо каалоосу пайда болду.66,67.UAM каталитикалык активдүү, жылуулук өткөрүүчү материалдардан жасалган өтө татаал 3D агым реакторлорун долбоорлоо жана өндүрүү үчүн ылайыктуу ыкма болуп чыкты.
Татаал ички канал түзүлүшү, камтылган термопары жана каталитикалык реакция камерасы менен УЗИ кошумча өндүрүшү (UAM) тарабынан даярдалган алюминий-жез агымынын реактору. Ички суюктук жолдорун визуализациялоо үчүн, стереолитографияны колдонуу менен жасалган тунук прототиби да көрсөтүлгөн.
Реакторлордун келечектеги органикалык реакциялар үчүн даярдалышын камсыз кылуу үчүн эриткичтерди кайноо температурасынан жогору ысытуу керек; алар басым жана температура tested.The басым сыноо система да жогорулаган система басымы (1,7 МПа) менен туруктуу жана туруктуу басымды сактап турганын көрсөттү. Гидростатикалык сыноо суюктук катары H2O колдонуу менен бөлмө температурасында аткарылган.
Киргизилген (1-сүрөт) термопарды температуранын маалымат каттоочусуна туташтыруу термопар FlowSyn системасындагы программаланган температурадан 6 °C (± 1 °C) муздак экенин көрсөттү. Адатта, температуранын 10 °C жогорулашы реакциянын ылдамдыгынын эки эсеге көбөйүшүнө алып келет, ошондуктан температуранын айырмасы реакциянын ылдамдыгынын бир нече градуска гана жоголушуна алып келет. өндүрүш процессинде колдонулган материалдардын жогорку жылуулук диффузивдүүлүгүнөн улам реактордун корпусу. Бул термикалык дрейф ырааттуу жана андыктан реакция учурунда так температурага жетип, өлчөнү камсыз кылуу үчүн жабдууларды орнотууда эсепке алынышы мүмкүн. Ошондуктан, бул онлайн мониторинг куралы реакциянын температурасын катуу көзөмөлдөөгө көмөктөшөт жана процесстин оптималдуу шарттарын аныктоого жардам берет. ири масштабдуу системаларда качуучу реакцияларды болтурбоо.
Бул иште берилген реактор UAM технологиясын химиялык реакторлорду жасоодо колдонуунун биринчи мисалы болуп саналат жана азыркы учурда бул түзүлүштөрдү AM/3D басып чыгаруу менен байланышкан бир нече негизги чектөөлөрдү карайт, мисалы: (i) жез же алюминий эритмесин иштетүүгө байланыштуу билдирилген көйгөйлөрдү жоюу (ii) порошок катмарына салыштырганда ички каналдын резолюциясы жакшыртылган (PBF) , LM295, мисалы. Начар материалдык агымы жана орой бети texture26 (iii) Порошок катмар технология мүмкүн эмес, сенсорлор түздөн-түз байланышты жеңилдетет кыскартылган кайра иштетүү температурасы, (v) начар механикалык касиеттери жана полимердик негизделген компоненттер компоненттеринин сезгичтигин жеңет ар кандай жалпы органикалык эриткичтерге17,19.
Реактордун функционалдуулугу үзгүлтүксүз агым шарттарында жез-катализделген алкин азидинин циклдик жүктөө реакцияларынын сериясы менен көрсөтүлдү (2-сүрөт). натрий хлоридинин катышуусунда ацетилен жана алкил топторунун галогениддеринин температура менен башкарылуучу реакциясы (3-сүрөт). Үзгүлтүксүз агымдык ыкманы колдонуу партия процесстеринде келип чыгышы мүмкүн болгон коопсуздук көйгөйлөрүн азайтат, анткени бул реакция жогорку реактивдүү жана коркунучтуу азиддик аралык заттарды [317], [318] чыгарат. йодоэтан (1-схема – фенилацетилен менен йодоэтандын циклдик жүктөөсү) (5-сүрөттү караңыз).
(Жогорку сол) 3DP реакторун агым системасына киргизүү үчүн колдонулган орнотуунун схемасы (жогорку оңдо) Huisgen циклдик жүктөө 57 схемасынын оптималдаштырылган (төмөнкү) схемасында оптималдаштыруу үчүн фенилацетилен менен йодоэтандын ортосундагы оптималдаштырылган жана оптимизацияланган параметрлердин реакциясын өзгөртүү ылдамдыгын көрсөтүү.
Реактордун каталитикалык бөлүгүндө реагенттердин калуу убактысын көзөмөлдөө жана түздөн-түз интеграцияланган термопар зонду менен реакциянын температурасына кылдат байкоо жүргүзүү менен реакция шарттарын минималдуу убакыт жана материалды сарптоо менен тез жана так оптималдаштырууга болот. Эң жогорку конверсиялар 15 мүнөт болуу убактысында жана MODDE 100 коэффиценттик программалык камсыздоону колдонгондо алынганы тез аныкталды. жашоо убактысы да, реакция температурасы да моделдин маанилүү шарттары деп эсептелерин көрүүгө болот. Бул тандалган шарттарды колдонуу менен орнотулган оптимизаторду иштетүү баштапкы материалдын эң жогорку аймактарын кыскартуу менен бирге продукттун эң жогорку аймактарын көбөйтүү үчүн иштелип чыккан реакция шарттарынын жыйындысын түзөт.
Бул реакцияларда жез (I) оксиди (Cu2O) нөл валенттүү жез беттеринде эффективдүү каталитикалык түр катары чыга аларын көрсөткөн адабияттардын негизинде реактордун бетинин агымда реакцияны жүргүзүүгө чейин алдын ала кычкылдануу жөндөмдүүлүгү изилденген70,71. Фенилацетилен менен иодоетелдин ортосундагы реакция андан соң оптималдуу шарттарда аткарылган. бул препарат баштапкы материалдын конверсиясынын олуттуу өсүшүнө алып келгени байкалды, ал >99% деп эсептелген. Бирок, HPLC тарабынан мониторинг көрсөткөндөй, бул конверсия өтө узакка созулган реакция убактысын болжол менен 90 мүнөткө чейин бир топ кыскарткан, андан кийин активдүүлүк тегиздеп, «туруктуу абалга» жеткен. нөл-валенттүү жез субстрат.Cu металл бөлмө температурасында оңой кычкылданат, өзүн-өзү коргоочу катмарлар эмес CuO жана Cu2O түзүлөт. Бул биргелешип курамда71 үчүн көмөкчү жез (II) булагын кошуунун зарылдыгын жок кылат.