Misaotra anao nitsidika ny Nature.com. Voafetra ny fanohanana CSS amin'ny dikan-tranonkala ampiasainao. Ho an'ny traikefa tsara indrindra, manoro hevitra anao izahay hampiasa navigateur nohavaozina (na hanafoana ny Compatibility Mode ao amin'ny Internet Explorer). Mandritra izany fotoana izany, mba hahazoana antoka fa mitohy ny fanohanana, dia hampiseho ny tranonkala tsy misy styles sy JavaScript izahay.
Carousel mampiseho slide telo miaraka. Ampiasao ny bokotra Previous sy Next mba hivezivezena amin'ny slide telo indray mandeha, na ampiasao ny bokotra slider eo amin'ny farany mba hivezivezena amin'ny slide telo indray mandeha.
Manova ny fomba famolavan'ireo mpikaroka sy mpandraharaha fitaovana simika mba hanomezana fahafaham-po ny filany manokana ny famokarana akora fanampiny. Ato amin'ity lahatsoratra ity, dia mitatitra ny ohatra voalohany amin'ny reaktora mikoriana izay noforonina tamin'ny alàlan'ny fanamboarana akora fanampiny ultrasonic (UAM) amin'ny takelaka metaly mafy misy singa catalytic sy singa sensor tafiditra mivantana izahay. Tsy vitan'ny hoe mandresy ny fetran'ny famokarana akora fanampiny amin'ny reaktora simika ny teknolojia UAM, fa manitatra be ihany koa ny fahafahan'ireo fitaovana ireo. Maro ireo akora biolojika manan-danja 1,4-disubstituted 1,2,3-triazole no voamboatra sy nohatsaraina tamin'ny alàlan'ny fihetsika cycloaddition Huisgen 1,3-dipolar Cu mampiasa ny toeram-pitsaboana simika UAM. Amin'ny fampiasana ny toetra miavaka an'ny UAM sy ny fanodinana mikoriana mitohy, ny fitaovana dia afaka mandrisika ny fihetsika mitohy ary koa manome valin-kafatra amin'ny fotoana tena izy mba hanaraha-maso sy hanatsarana ny fihetsika.
Noho ny tombony azony raha oharina amin'ny simika betsaka, ny simia mikoriana dia sehatra iray manan-danja sy mitombo hatrany na amin'ny sehatry ny akademika na amin'ny indostria noho ny fahafahany mampitombo ny fifantenana sy ny fahombiazan'ny fanaovana simika. Izany dia miitatra manomboka amin'ny fiforonan'ny molekiola organika tsotra1 ka hatramin'ny fitambarana fanafody2,3 sy vokatra voajanahary4,5,6. Maherin'ny 50% amin'ny fihetsehana ao amin'ny indostrian'ny simika tsara sy fanafody no afaka mandray soa avy amin'ny fikorianan'ny rano tsy tapaka7.
Tato anatin'ny taona vitsivitsy, nitombo ny fironana amin'ny vondrona mitady hanolo ireo fitaovana fitaratra na fitaovana simia mikoriana nentim-paharazana amin'ny "reactors" simika azo ampifanarahana8. Ny famolavolana miverimberina, ny famokarana haingana, ary ny fahaiza-manao telo dimensions (3D) an'ireo fomba ireo dia mahasoa ho an'ireo izay te-hanamboatra ny fitaovany ho an'ny andiana fihetsika, fitaovana, na toe-javatra manokana. Hatramin'izao, ity asa ity dia nifantoka tamin'ny fampiasana teknika fanontana 3D mifototra amin'ny polymer toy ny stereolithography (SL)9,10,11, Fused Deposition Modeling (FDM)8,12,13,14 ary fanontana inkjet7,15., 16. Ny tsy fahampian'ny fahatokisana sy ny fahafahan'ireo fitaovana toy izany manao fihetsika/fanadihadiana simika isan-karazany17, 18, 19, 20 dia anton-javatra lehibe mametra ny fampiharana AM amin'ny sehatra midadasika kokoa17, 18, 19, 20.
Noho ny fitomboan'ny fampiasana simia mikoriana sy ireo toetra tsara mifandraika amin'ny AM, dia mila dinihina ireo teknika tsara kokoa izay ahafahan'ny mpampiasa manamboatra fitoeran-javatra mikoriana miaraka amin'ny simia sy fahaiza-manao famakafakana nohatsaraina. Ireo fomba ireo dia tokony ahafahan'ny mpampiasa misafidy avy amin'ny karazana fitaovana matanjaka na azo ampiasaina izay afaka miasa amin'ny toe-javatra famakafakana isan-karazany, ary koa manamora ny endrika isan-karazany amin'ny vokatra famakafakana avy amin'ny fitaovana mba ahafahana manara-maso sy mifehy ny famakafakana.
Ny iray amin'ireo dingana famokarana akora fanampiny azo ampiasaina hamolavolana reaktora simika manokana dia ny Ultrasonic Additive Manufacturing (UAM). Ity fomba fanamboarana takelaka solid-state ity dia mampihatra hovitrovitra ultrasonic amin'ny foil metaly manify mba hampifamatotra azy ireo miaraka amin'ny sosona tsirairay miaraka amin'ny fanafanana volumetric kely indrindra ary fikorianan'ny plastika avo lenta 21, 22, 23. Tsy toy ny ankamaroan'ny teknolojia AM hafa, ny UAM dia azo ampidirina mivantana amin'ny famokarana subtractive, fantatra amin'ny anarana hoe dingana famokarana hybrid, izay ny fikosoham-bary numerical control (CNC) na ny fanodinana laser dia mamaritra ny endriky ny sosona fitaovana mifamatotra 24, 25. Midika izany fa tsy voafetra amin'ny olana mifandraika amin'ny fanesorana ny fitaovana fanorenana tany am-boalohany sisa tavela amin'ny fantsona ranoka kely ny mpampiasa, izay matetika mitranga amin'ny rafitra vovoka sy ranoka AM26,27,28. Io fahalalahana amin'ny famolavolana io koa dia miitatra amin'ny fisafidianana ireo fitaovana azo ampiasaina - ny UAM dia afaka mampifamatotra fitambaran'ny fitaovana mitovy sy tsy mitovy amin'ny hafanana amin'ny dingana dingana tokana. Ny fisafidianana fitambaran'ny fitaovana ankoatra ny dingana fandrendrehana dia midika fa azo tanterahina tsara kokoa ny fepetra takiana mekanika sy simika amin'ny fampiharana manokana. Ankoatra ny fifamatorana mafy orina, ny tranga iray hafa mitranga amin'ny fifamatorana ultrasonika dia ny fikorianan'ny akora plastika amin'ny mari-pana ambany dia ambany29,30,31,32,33. Io endri-javatra miavaka an'ny UAM io dia ahafahan'ny singa mekanika/mafana apetraka eo anelanelan'ny sosona metaly tsy misy fahasimbana. Ny sensor UAM tafiditra dia afaka manamora ny fanaterana fampahalalana amin'ny fotoana tena izy avy amin'ny fitaovana mankany amin'ny mpampiasa amin'ny alàlan'ny fanadihadiana mitambatra.
Ny asa teo aloha nataon'ireo mpanoratra32 dia naneho ny fahafahan'ny dingana UAM mamorona rafitra metaly mikrôfluidika 3D miaraka amin'ny fahaiza-manao fitiliana tafiditra. Ity fitaovana ity dia natao ho an'ny fanaraha-maso ihany. Ity lahatsoratra ity dia maneho ny ohatra voalohany amin'ny reaktora simika mikrôfluidika novokarin'ny UAM, fitaovana mavitrika izay tsy vitan'ny hoe mifehy fa miteraka fananganana simika miaraka amin'ny fitaovana catalytic tafiditra ara-drafitra ihany koa. Ny fitaovana dia mampifangaro tombony maromaro mifandraika amin'ny teknolojia UAM amin'ny fanamboarana fitaovana simika 3D, toy ny: ny fahafahana manova endrika 3D feno mivantana avy amin'ny modely famolavolana (CAD) amin'ny alàlan'ny ordinatera ho vokatra; fanamboarana fitaovana maro ho an'ny fitambaran'ny conductivity mafana avo lenta sy fitaovana catalytic, ary koa sensor mafana tafiditra mivantana eo anelanelan'ny reniranon'ny reactant ho an'ny fanaraha-maso sy fitantanana marina ny mari-pana amin'ny fihetsika. Mba hampisehoana ny fiasan'ny reaktora, dia nisy tranomboky misy fitambarana 1,4-disubstituted 1,2,3-triazole manan-danja ara-panafody novokarina tamin'ny alàlan'ny cycloaddition Huisgen 1,3-dipolar catalyzed varahina. Asongadin'ity asa ity ny fomba ahafahan'ny fampiasana ny siansa momba ny akora sy ny famolavolana amin'ny alalan'ny ordinatera manokatra fahafahana sy fahafahana vaovao ho an'ny simia amin'ny alalan'ny fikarohana iraisam-pirenena.
Novidina avy amin'ny Sigma-Aldrich, Alfa Aesar, TCI, na Fischer Scientific avokoa ny solvents sy ny reagents rehetra ary nampiasaina tsy nisy fanadiovana mialoha. Ny spectra 1H sy 13C NMR voarakitra tamin'ny 400 sy 100 MHz tsirairay avy dia azo tamin'ny spektrometera JEOL ECS-400 400 MHz na spektrometera Bruker Avance II 400 MHz misy CDCl3 na (CD3)2SO ho solvent. Ny fihetsika rehetra dia natao tamin'ny fampiasana ny sehatra simika mikoriana Uniqsis FlowSyn.
Nampiasaina hanamboarana ireo fitaovana rehetra ato amin'ity fandalinana ity ny UAM. Noforonina tamin'ny taona 1999 ity teknolojia ity ary azo ianarana amin'ny alalan'ireto fitaovana navoaka manaraka ireto ny antsipiriany ara-teknika, ny masontsivana fiasana ary ny fivoarany hatramin'ny namoronana azy34,35,36,37. Nampiharina tamin'ny fampiasana rafitra SonicLayer 4000® UAM mavesatra 9 kW (Fabrisonic, Ohio, Etazonia) ny fitaovana (Sary 1). Ny fitaovana nofidiana ho an'ny fitaovana mikoriana dia Cu-110 sy Al 6061. Ny Cu-110 dia manana votoatin'ny varahina avo lenta (farafahakeliny 99.9% varahina), ka mahatonga azy io ho kandidà tsara ho an'ny fihetsika varahina ary noho izany dia ampiasaina ho toy ny "sosona mavitrika ao anatin'ny microreactor. Ny Al 6061 O no ampiasaina ho fitaovana "betsaka". , ary koa ny sosona intercalation ampiasaina amin'ny fanadihadiana; intercalation ny singa firaka mpanampy sy ny toetry ny annealed miaraka amin'ny sosona Cu-110. hita fa marin-toerana ara-simika amin'ny reagents ampiasaina amin'ity asa ity. Ny Al 6061 O miaraka amin'ny Cu-110 dia heverina ihany koa ho fitambarana fitaovana mifanaraka amin'ny UAM ary noho izany dia fitaovana mety amin'ity fandalinana ity38,42. Ireo fitaovana ireo dia voatanisa ao amin'ny Tabilao 1 etsy ambany.
Dingana fanamboarana ny reactor (1) substrate alloy aluminium 6061 (2) Fanamboarana ny fantsona ambany avy amin'ny foil varahina (3) Fametrahana thermocouples eo anelanelan'ny sosona (4) Fantsona ambony (5) Fidirana sy fivoahana (6) Reactor monolithic.
Ny filozofian'ny famolavolana fantsona ranoka dia ny fampiasana lalana miolakolaka mba hampitomboana ny halavirana alehan'ny ranoka ao anatin'ilay puce sady mitazona ny haben'ny puce azo tantanana. Io fitomboan'ny halavirana io dia ilaina mba hampitomboana ny fotoana ifandraisan'ny katalista sy ny mpandray anjara ary hanomezana vokatra tsara dia tsara. Mampiasa fiolahana 90° eo amin'ny faran'ny lalana mahitsy ireo puce mba hiteraka fifangaroana mikorontana ao anatin'ilay fitaovana44 ary hampitomboana ny fotoana ifandraisan'ny ranoka amin'ny velarana (katalista). Mba hanatsarana bebe kokoa ny fifangaroana azo tratrarina, ny famolavolana ny reactor dia misy fidirana roa amin'ny reactor natambatra tao anaty fifandraisana Y alohan'ny hidirana ao amin'ny fizarana coil fifangaroana. Ny fidirana fahatelo, izay miampita ny fikorianan'ny ranoka eo afovoan'ny toerany, dia tafiditra ao anatin'ny drafitra ho an'ny fihetsehana synthesis amin'ny dingana maro amin'ny ho avy.
Manana endrika efamira avokoa ny fantsona rehetra (tsy misy zoro miendrika taper), izay vokatry ny fikosoham-bary CNC miverimberina ampiasaina hamoronana ny jeometrika fantsona. Ny refin'ny fantsona dia nofidiana mba hanomezana vokatra volumetrika avo lenta (ho an'ny microreactor), nefa kely ampy hanamorana ny fifandraisana amin'ny velarana (catalysts) ho an'ny ankamaroan'ny ranoka ao anatiny. Ny habe mety dia mifototra amin'ny traikefan'ny mpanoratra taloha tamin'ny fitaovana fihetsiketsehana metaly-ranoka. Ny refy anatiny amin'ny fantsona farany dia 750 µm x 750 µm ary ny volume reactor manontolo dia 1 ml. Tafiditra ao anatin'ny famolavolana ny mpampitohy natsangana (kofehy UNF 1/4″-28) mba ahafahana mampifandray mora foana ny fitaovana amin'ny fitaovana simika mikoriana ara-barotra. Ny haben'ny fantsona dia voafetra amin'ny hatevin'ny fitaovana foil, ny toetrany mekanika, ary ny masontsivana fifandraisana ampiasaina amin'ny ultrasonics. Amin'ny sakany iray ho an'ny fitaovana nomena, ny fitaovana dia "hilentika" ao anatin'ny fantsona noforonina. Tsy misy maodely manokana ho an'ity kajy ity amin'izao fotoana izao, noho izany dia faritana amin'ny alalan'ny fanandramana ny sakany ambony indrindra amin'ny fantsona ho an'ny fitaovana sy ny endrika iray, ary amin'izay tranga izay dia tsy hiteraka fihenan-dàlana ny sakany 750 µm.
Ny endriky ny fantsona dia faritana amin'ny alalan'ny fanapahana efamira. Azo ovaina amin'ny milina CNC ny endrika sy ny haben'ny fantsona amin'ny alalan'ny fitaovana fanapahana samihafa mba hahazoana tahan'ny fikorianan'ny rano sy ny toetrany samihafa. Ohatra iray amin'ny famoronana fantsona miolikolika amin'ny alalan'ny fitaovana 125 µm no hita ao amin'ny Monaghan45. Rehefa apetraka fisaka ny sosona foil, dia hanana velarana fisaka (efamira) ny fampiharana ny fitaovana foil amin'ny fantsona. Amin'ity asa ity, dia nampiasaina ny endrika efamira mba hiarovana ny fifandanjan'ny fantsona.
Mandritra ny fiatoana voalahatra amin'ny famokarana, dia ampidirina mivantana ao amin'ny fitaovana eo anelanelan'ny vondrona fantsona ambony sy ambany ny sensor mari-pana thermocouple (karazana K) (Sary 1 - dingana 3). Ireo thermocouple ireo dia afaka mifehy ny fiovan'ny mari-pana manomboka amin'ny -200 ka hatramin'ny 1350 °C.
Ny dingana fametrahana metaly dia tanterahan'ny tandroka UAM amin'ny fampiasana takelaka metaly 25.4 mm ny sakany ary 150 microns ny hateviny. Ireo sosona takelaka ireo dia mifamatotra amin'ny andiana tsipika mifanila mba handrakotra ny faritra fanorenana manontolo; ny haben'ny fitaovana napetraka dia lehibe kokoa noho ny vokatra farany satria ny dingana fanesorana dia mamorona endrika madio farany. Ny fanodinana CNC dia ampiasaina hanodinana ny endrika ivelany sy anatiny amin'ny fitaovana, ka miteraka famaranana ny velaran'ny fitaovana sy ny fantsona mifanaraka amin'ny fitaovana voafantina sy ny masontsivana dingana CNC (amin'ity ohatra ity, eo amin'ny 1.6 µm Ra eo ho eo). Ny tsingerin'ny famafazana sy fanodinana fitaovana ultrasonic mitohy sy mitohy dia ampiasaina mandritra ny dingana famokarana ny fitaovana mba hahazoana antoka fa voatazona ny fahamarinan'ny refy ary ny ampahany vita dia mahafeno ny haavon'ny fahamarinan'ny fikosoham-bary CNC. Ny sakany amin'ny fantsona ampiasaina amin'ity fitaovana ity dia kely ampy mba hahazoana antoka fa tsy "midina" ao amin'ny fantsona ranoka ny fitaovana takelaka, ka manana fizarana efamira ny fantsona. Ny banga mety hitranga amin'ny fitaovana takelaka sy ny masontsivana amin'ny dingana UAM dia voafaritry ny mpiara-miasa amin'ny famokarana (Fabrisonic LLC, Etazonia).
Nasehon'ny fanadihadiana fa eo amin'ny interface 46, 47 amin'ny fitambarana UAM dia misy fiparitahan'ny singa kely raha tsy misy fitsaboana hafanana fanampiny, ka ho an'ireo fitaovana amin'ity asa ity dia mbola tsy mitovy amin'ny sosona Al 6061 ny sosona Cu-110 ary miova be.
Mametraha mpandrindra tsindry miverina (BPR) efa voalamina mialoha amin'ny 250 psi (1724 kPa) any ambanin'ny reactor ary paompy rano amin'ny alalan'ny reactor amin'ny tahan'ny 0.1 hatramin'ny 1 ml min-1. Nojerena ny tsindrin'ny reactor tamin'ny fampiasana ny mpanova tsindry FlowSyn tafiditra ao anatin'ny rafitra mba hahazoana antoka fa afaka mitazona tsindry tsy miovaova ny rafitra. Notsapaina ny fiovaovan'ny mari-pana mety hitranga ao amin'ny reactor amin'ny fijerena ny fahasamihafana misy eo amin'ny thermocouples tafiditra ao anatin'ny reactor sy ny thermocouples tafiditra ao anatin'ny takelaka fanafanana an'ny puce FlowSyn. Izany dia tanterahina amin'ny alàlan'ny fanovana ny mari-pana ao amin'ny hotplate voarindra eo anelanelan'ny 100 sy 150 °C amin'ny fitomboana 25 °C ary ny fanaraha-maso ny fahasamihafana misy eo amin'ny mari-pana voarindra sy voarakitra. Izany dia tanterahina amin'ny fampiasana ny tc-08 data logger (PicoTech, Cambridge, UK) sy ny rindrambaiko PicoLog miaraka aminy.
Nohatsaraina ny fepetra ho an'ny fihetsiky ny phenylacetylene sy iodoethane amin'ny cycloaddition (Scheme 1-Cycloaddition of phenylacetylene and iodoethane, Scheme 1-Cycloaddition of phenylacetylene and iodoethane). Natao tamin'ny fampiasana fomba fiasa feno factorial design of experiments (DOE) ity fanatsarana ity, mampiasa ny mari-pana sy ny fotoana fonenana ho toy ny variables sady manamboatra ny tahan'ny alkyne:azide amin'ny 1:2.
Vahaolana misaraka misy sodium azide (0.25 M, 4:1 DMF:H2O), iodoethane (0.25 M, DMF), ary phenylacetylene (0.125 M, DMF) no nomanina. Afangaro 1.5 ml amin'ny vahaolana tsirairay ary alefa ao anaty reactor amin'ny tahan'ny fikorianan'ny rano sy ny mari-pana tiana. Ny valin'ny modely dia noraisina ho toy ny tahan'ny velaran'ny tendron'ny vokatra triazole amin'ny akora fanombohan'ny phenylacetylene ary voafaritra tamin'ny fampiasana chromatography ranoka avo lenta (HPLC). Ho an'ny fitoviana amin'ny fanadihadiana, ny fihetsika rehetra dia nalaina avy hatrany taorian'ny nialan'ny fangaro fihetsika tao amin'ny reactor. Ny elanelan'ny masontsivana nofantenana ho an'ny fanatsarana dia aseho ao amin'ny Tabilao 2.
Nohadihadiana tamin'ny alalan'ny rafitra Chromaster HPLC (VWR, PA, Etazonia) ireo santionany rehetra izay ahitana paompy quaternary, lafaoro tsanganana, fitaovana fitiliana UV miovaova halavan'ny onjam-peo ary autosampler. Ny tsanganana dia Equivalence 5 C18 (VWR, PA, Etazonia), 4.6 x 100 mm, haben'ny poti 5 µm, notazonina tamin'ny 40°C. Ny solvent dia methanol isocratic:rano 50:50 amin'ny tahan'ny fikorianan'ny 1.5 ml·min-1. Ny habetsahan'ny tsindrona dia 5 μl ary ny halavan'ny onjam-peo dia 254 nm. Ny velaran-tampon'ny % ho an'ny santionany DOE dia nokajiana avy amin'ny velaran-tampon'ny vokatra alkyne sy triazole sisa tavela ihany. Ny fampidirana ny akora fanombohana dia ahafahana mamantatra ireo tampon-tampona mifanaraka amin'izany.
Ny fampiarahana ny valin'ny famakafakana ny reaktora amin'ny rindrambaiko MODDE DOE (Umetrics, Malmö, Soeda) dia nahafahana nanao famakafakana lalina momba ny fironana amin'ny vokatra sy namaritra ny fepetra tsara indrindra amin'ny fihetsehana ho an'ity cycloaddition ity. Ny fampiasana ny optimizer namboarina sy ny fisafidianana ireo teny manan-danja rehetra amin'ny modely dia mamorona andiana fepetra amin'ny fihetsehana natao hampitomboana ny velaran'ny tendrony amin'ny vokatra sady mampihena ny velaran'ny tendrony ho an'ny akora fototra acetylene.
Ny oksidasionan'ny velaran'ny varahina tao amin'ny efitrano fanehoan-kevitra katalitika dia notanterahina tamin'ny fampiasana vahaolana peroxyde hidrôzenina (36%) mikoriana mamaky ny efitrano fanehoan-kevitra (tahan'ny fikorianan'ny rano = 0.4 ml min-1, fotoana fijanonana = 2.5 min) talohan'ny fananganana ny fitambarana triazole tsirairay.
Rehefa voafaritra ny fepetra tsara indrindra, dia nampiharina tamin'ny karazana acetylene sy haloalkane derivatives izy ireo mba ahafahana manangona tranomboky synthesis kely, ka mametraka ny fahafahana mampihatra ireo fepetra ireo amin'ny karazana reagents mety ho betsaka kokoa (Sary 1). 2).
Manomàna vahaolana misaraka amin'ny sodium azide (0.25 M, 4:1 DMF:H2O), haloalkanes (0.25 M, DMF), ary alkynes (0.125 M, DMF). Ny ampahany 3 ml amin'ny vahaolana tsirairay dia nafangaro ary natsipy tao anaty reactor tamin'ny tahan'ny 75 µl/min ary tamin'ny mari-pana 150°C. Nangonina tao anaty tavoara ny habetsahana manontolo ary nohamainina tamin'ny 10 ml ethyl acetate. Nosasana tamin'ny rano 3 x 10 ml ny vahaolana santionany. Natambatra ireo sosona rano ary nalaina tamin'ny 10 ml ethyl acetate, avy eo dia natambatra ireo sosona organika, nosasana tamin'ny brine 3 × 10 ml, nohamainina tamin'ny MgSO4 ary nosivana, avy eo dia nesorina tao anaty banga ny solvent. Nodiovina tamin'ny alalan'ny silica gel column chromatography ireo santionany tamin'ny fampiasana ethyl acetate talohan'ny fanadihadiana tamin'ny alalan'ny fitambaran'ny HPLC, 1H NMR, 13C NMR ary high resolution mass spectrometry (HR-MS).
Ny spektra rehetra dia azo tamin'ny fampiasana spektrometatra mass Thermofischer Precision Orbitrap miaraka amin'ny ESI ho loharanon'ny ionisation. Ny santionany rehetra dia nomanina tamin'ny fampiasana acetonitrile ho solvent.
Natao tamin'ny takelaka silika misy substrate aluminium ny fanadihadiana TLC. Nojerena tamin'ny alalan'ny hazavana UV (254 nm) na fandokoana vanillin ireo takelaka ary nohafanaina.
Nohadihadiana tamin'ny alalan'ny rafitra VWR Chromaster (VWR International Ltd., Leighton Buzzard, UK) izay misy autosampler, paompy binary misy lafaoro tsanganana ary mpitsikilo halavan'onja tokana ny santionany rehetra. Nampiasaina ny tsanganana ACE Equivalence 5 C18 (150 x 4.6 mm, Advanced Chromatography Technologies Ltd., Aberdeen, Scotland).
Natao mivantana avy amin'ny fangaro manta efa voatsatso (1:10 dilution) ny tsindrona (5 µl) ary nohadihadiana tamin'ny rano: methanol (50:50 na 70:30), afa-tsy ny santionany sasany izay mampiasa rafitra solvent 70:30 (aseho ho isa kintana) amin'ny tahan'ny fikorianan'ny 1.5 ml/min. Notazonina tamin'ny 40°C ny tsanganana. 254 nm ny halavan'ny onjam-peo amin'ny fitaovana fitiliana.
Ny velaran'ny tendrony % amin'ny santionany dia nokajiana avy amin'ny velaran'ny tendrony amin'ny alkyne sisa tavela, ny vokatra triazole ihany, ary ny fampidirana ny akora fanombohana dia nahafahana namantatra ireo tendrony mifanaraka amin'izany.
Nohadihadiana tamin'ny alalan'ny Thermo iCAP 6000 ICP-OES ireo santionany rehetra. Nomanina tamin'ny alalan'ny vahaolana mahazatra Cu 1000 ppm ao anaty asidra nitrika 2% (SPEX Certi Prep) ny fenitra fanamarinana rehetra. Nomanina tao anaty vahaolana misy DMF 5% sy HNO3 2% ny fenitra rehetra, ary nohafangaroina in-20 tamin'ny vahaolana santionany misy DMF-HNO3 ny santionany rehetra.
Mampiasa "soudure" metaly amin'ny alalan'ny "ultrason" ny UAM ho fomba iray hampifandraisana ny "foil" metaly ampiasaina hamoronana ny "assembly" farany. Mampiasa fitaovana metaly mihovotrovotra (antsoina hoe "horn" na "ultrason" ny "soudure" metaly amin'ny alalan'ny "ultrason" mba hanerena ny "foil"/sosona efa voaangona teo aloha mba hampiraikitra/hampiraikitra teo aloha amin'ny alalan'ny "hovitrovitra" ny fitaovana. Ho an'ny fiasana mitohy, ny sonotrode dia manana endrika boribory ary mihodina eo ambonin'ny velaran'ny fitaovana, mametaka ny faritra manontolo. Rehefa ampiharina ny tsindry sy ny hovitrovitra, dia mety ho vaky ny oksida eo amin'ny velaran'ny fitaovana. Ny tsindry sy ny hovitrovitra tsy tapaka dia mety hitarika amin'ny faharavan'ny haratsian'ny fitaovana 36. Ny fifandraisana akaiky amin'ny hafanana sy ny tsindry eo an-toerana dia mitarika amin'ny fifamatorana "phase solid" eo amin'ny fifandraisan'ny fitaovana; afaka mampiroborobo ny firaiketana ihany koa izany amin'ny alàlan'ny fanovana ny angovon'ny ety ambonin'ny tany 48. Ny toetran'ny mekanisma fatorana dia mandresy ny olana maro mifandraika amin'ny mari-pana miempo miovaova sy ny fiantraikan'ny mari-pana avo lenta voalaza ao amin'ny teknolojia famokarana fanampiny hafa. Izany dia ahafahana mampifandray mivantana (izany hoe tsy misy fanovana ny ety ambonin'ny tany, famenoana na lakaoly) amin'ny sosona maromaro amin'ny fitaovana samihafa ho lasa rafitra iray voaangona.
Ny anton-javatra faharoa tsara ho an'ny CAM dia ny haavon'ny fikorianan'ny plastika hita amin'ny fitaovana metaly na dia amin'ny mari-pana ambany aza, izany hoe ambanin'ny teboka fandrendrehan'ny fitaovana metaly. Ny fitambaran'ny hovitrovitra sy ny tsindry ultrasonika dia miteraka fifindran'ny sisin-tany eo an-toerana sy ny fananganana kristaly indray tsy misy fiakaran'ny mari-pana be loatra izay mahazatra amin'ny fitaovana betsaka. Mandritra ny famoronana ny fivoriambe farany, ity trangan-javatra ity dia azo ampiasaina hampidirana singa mavitrika sy tsy mavitrika eo anelanelan'ny sosona metaly, sosona tsirairay. Ny singa toy ny fibre optika 49, fanamafisana 46, elektronika 50 ary thermocouples (ity asa ity) dia nampidirina tamim-pahombiazana tao amin'ny rafitra UAM mba hamoronana fivoriambe composite mavitrika sy tsy mavitrika.
Ato amin'ity asa ity, samy nampiasaina ny fahaiza-mifamatotra akora samihafa sy ny fahaiza-manao fampidirana UAM mba hamoronana microreactor tonga lafatra ho an'ny fanaraha-maso ny mari-pana catalytic.
Raha ampitahaina amin'ny palladium (Pd) sy ireo katalista metaly hafa ampiasaina matetika, ny katalisisa Cu dia manana tombony maro: (i) Ara-toekarena, mora kokoa ny Cu noho ny metaly maro hafa ampiasaina amin'ny katalisisa ary noho izany dia safidy manintona ho an'ny indostrian'ny simika (ii) miitatra ny karazana fihetsika fampifandraisana Cu ary toa mifameno amin'ny fomba fiasa mifototra amin'ny Pd51, 52, 53 (iii) Miasa tsara ny fihetsika fampifandraisana Cu raha tsy misy ligand hafa. Ireo ligand ireo dia matetika tsotra ara-drafitra ary tsy lafo raha ilaina, raha toa kosa ireo ampiasaina amin'ny simia Pd dia matetika sarotra, lafo vidy ary mora tohina amin'ny rivotra (iv) Cu, fantatra indrindra amin'ny fahafahany mampifamatotra alkynes amin'ny synthesis, toy ny fampifandraisana bimetallika Sonogashira sy ny cycloaddition miaraka amin'ny azides (tsimia click) (v) Ny Cu dia afaka mampiroborobo ny arilation ny nucleophiles sasany amin'ny fihetsika karazana Ullmann.
Vao haingana, nisy ohatra momba ny heterogenization an'ireo fihetsika rehetra ireo eo anatrehan'ny Cu(0). Izany dia vokatry ny indostrian'ny fanafody sy ny fitomboan'ny fifantohana amin'ny famerenana sy fampiasana indray ireo katalista metaly55,56.
Ny fihetsiky ny cycloaddition 1,3-dipolar eo amin'ny acetylene sy azide amin'ny 1,2,3-triazole, izay naroson'i Huisgen voalohany tamin'ny taona 196057, dia heverina ho fihetsika fampisehoana synergistic. Ny sombin-javatra 1,2,3 triazole vokarina dia tena mahaliana amin'ny maha-pharmacophore azy amin'ny fitadiavana fanafody noho ny fampiharana biolojika sy ny fampiasana azy amin'ny fanafody fitsaboana isan-karazany 58.
Nahazo sain'ny maro indray ity fihetsika ity rehefa nampiditra ny foto-kevitra hoe "tsimia kitika"59 i Sharpless sy ny hafa. Ny teny hoe "tsimia kitika" dia ampiasaina hilazana andiana fihetsika matanjaka sy voafantina ho an'ny fananganana haingana ireo singa vaovao sy tranomboky mitambatra amin'ny alàlan'ny fatorana heteroatomika (CXC)60. Ny maha-mahafinaritra ireo fihetsika ireo dia noho ny vokatra avo lenta mifandraika amin'izy ireo. Tsotra ny fepetra, mahatohitra ny oksizenina sy ny rano, ary tsotra ny fisarahana vokatra61.
Ny cycloaddition Huisgen 1,3-dipole klasika dia tsy tafiditra ao anatin'ny sokajy "tsimia kitika". Na izany aza, Medal sy Sharpless dia naneho fa ity hetsika fampiarahana azide-alkyne ity dia mandalo 107–108 eo anatrehan'ny Cu(I) raha oharina amin'ny hafainganam-pandeha manan-danja amin'ny tahan'ny cycloaddition 1,3-dipolar tsy catalytic 62,63. Ity mekanisma fihetsika mandroso ity dia tsy mitaky vondrona fiarovana na fepetra fihetsika henjana ary manome fiovam-po sy fifantenana saika feno ho an'ny 1,2,3-triazoles tsy misy substituted (anti-1,2,3-triazoles) rehefa mandeha ny fotoana (Sary 3).
Vokatra isometrika avy amin'ny cycloadditions Huisgen mahazatra sy voakitaly varahina. Ny cycloadditions Huisgen voakitaly Cu(I) dia manome 1,4-dissubstituted 1,2,3-triazoles ihany, raha toa kosa ny cycloadditions Huisgen vokatry ny hafanana dia mazàna manome fangaro 1:1 amin'ny stereoisomers azole ho an'ny 1,4- sy 1,5-triazoles.
Ny ankamaroan'ny protocole dia mahakasika ny fampihenana ny loharanon'ny Cu(II) marin-toerana, toy ny fampihenana ny CuSO4 na ny fitambaran'ny Cu(II)/Cu(0) miaraka amin'ny sira sodium. Raha ampitahaina amin'ny fihetsika hafa misy katalyzy metaly, ny fampiasana Cu(I) dia manana tombony lehibe amin'ny maha-mora vidy sy mora ampiasaina azy.
Ny fanadihadiana kinetika sy isotopika nataon'i Worrell et al. 65 dia naneho fa raha ny amin'ny alkynes terminal, dia varahina mitovy roa no tafiditra amin'ny fampandehanana ny fihetsiky ny molekiola tsirairay raha oharina amin'ny azide. Ny mekanisma naroso dia mandeha amin'ny alàlan'ny peratra metaly varahina misy mpikambana enina izay niforona tamin'ny alàlan'ny fandrindrana ny azide amin'ny acetylide varahina mifamatotra amin'ny σ miaraka amin'ny varahina mifamatotra amin'ny π ho toy ny ligand mpanome marin-toerana. Ny derivatives triazolyl varahina dia miforona vokatry ny fihenan'ny peratra arahin'ny fahapotehan'ny proton mba hamorona vokatra triazole ary hanakatona ny tsingerin'ny catalytic.
Na dia voarakitra an-tsoratra tsara aza ny tombontsoa azo avy amin'ny fitaovana simia mikoriana, dia nisy ny faniriana hampiditra fitaovana famakafakana ao anatin'ireo rafitra ireo mba hanaraha-maso ny fizotran'ny zavatra amin'ny fotoana tena izy66,67. Ny UAM dia voaporofo fa fomba mety tsara amin'ny famolavolana sy fanamboarana reaktora mikoriana 3D tena sarotra avy amin'ny fitaovana catalytically active, conductive thermally miaraka amin'ny singa sensor tafiditra mivantana (Sary 4).
Reaktora mikoriana amin'ny aliminioma-varahina novokarina tamin'ny alalan'ny fanamboarana akora fanampiny ultrasonic (UAM) miaraka amin'ny rafitra fantsona anatiny sarotra, thermocouples namboarina ary efitrano fanehoan-kevitra catalytic. Mba hijerena ny lalan'ny tsiranoka anatiny, aseho ihany koa ny prototype mangarahara vita amin'ny fampiasana stereolithography.
Mba hahazoana antoka fa natao ho an'ny fihetsehana organika amin'ny ho avy ny reactors, dia tsy maintsy hafanaina tsara mihoatra ny teboka mangotraka ny solvents; notsapaina ny tsindry sy ny mari-pana. Ny fitsapana ny tsindry dia naneho fa mitazona tsindry marin-toerana sy tsy miova ny rafitra na dia amin'ny tsindry avo aza ao amin'ny rafitra (1.7 MPa). Natao tamin'ny mari-pana ao an-trano ny fitsapana hydrostatic tamin'ny fampiasana H2O ho ranoka.
Ny fampifandraisana ny thermocouple namboarina (Sary 1) amin'ny mpitatitra angon-drakitra momba ny mari-pana dia naneho fa ny mari-pana ao amin'ny thermocouple dia 6 °C (± 1 °C) ambanin'ny mari-pana voarindra ao amin'ny rafitra FlowSyn. Matetika, ny fiakaran'ny mari-pana 10°C dia mampitombo avo roa heny ny tahan'ny fihetsehana, ka ny fahasamihafan'ny mari-pana degre vitsivitsy monja dia mety hanova be ny tahan'ny fihetsehana. Io fahasamihafana io dia vokatry ny fahaverezan'ny mari-pana manerana ny RPV noho ny fiparitahan'ny hafanana avo lenta amin'ny fitaovana ampiasaina amin'ny fizotran'ny famokarana. Tsy miova io fiovaovan'ny hafanana io ary noho izany dia azo raisina an-tsaina rehefa mametraka ny fitaovana mba hahazoana antoka fa tratrarina sy refesina ny mari-pana marina mandritra ny fihetsehana. Noho izany, ity fitaovana fanaraha-maso an-tserasera ity dia manamora ny fanaraha-maso hentitra ny mari-pana amin'ny fihetsehana ary mandray anjara amin'ny fanatsarana ny fizotran'ny asa marina kokoa sy ny fampivoarana ny fepetra tsara indrindra. Ireo sensor ireo dia azo ampiasaina ihany koa hamantarana ny fihetsehana exothermic sy hisorohana ny fihetsehana tsy mety amin'ny rafitra lehibe.
Ny reaktora aseho ato amin'ity lahatsoratra ity no ohatra voalohany amin'ny fampiharana ny teknolojia UAM amin'ny fanamboarana reaktora simika ary mamaha ireo fetra lehibe maromaro mifandraika amin'ny fanontana AM/3D an'ireo fitaovana ireo, toy ny: (i) Fandresena ireo olana voamarika mifandraika amin'ny fanodinana varahina na aliminioma (ii) fanatsarana ny famaha ny fantsona anatiny raha oharina amin'ny fomba fandrendrehana fandriana vovoka (PBF) toy ny fandrendrehana laser voafantina (SLM)25,69 Fikorianan'ny akora ratsy sy ny endriky ny ambonin'ny tany mikitoantoana26 (iii) mari-pana fanodinana ambany kokoa, izay manamora ny fifandraisana mivantana amin'ny sensor, izay tsy azo atao amin'ny teknolojia fandriana vovoka, (v) fandresena ny toetra mekanika ratsy sy ny fahatsapana ny singa mifototra amin'ny polymer amin'ny solvents organika mahazatra isan-karazany17,19.
Ny fiasan'ny reaktora dia naseho tamin'ny alalan'ny andiana fihetsika cycloaddition alkinazide novokarina varahina teo ambanin'ny fepetra mikoriana mitohy (Sary 2). Ny reaktora varahina vita pirinty ultrasonika aseho amin'ny sary 4 dia nampidirina tamin'ny rafitra mikoriana ara-barotra ary nampiasaina hanamboarana tranomboky azide misy 1,4-disubstituted 1,2,3-triazoles isan-karazany amin'ny fampiasana fihetsika acetylene sy alkyl group halides voafehy amin'ny mari-pana eo anatrehan'ny sodium chloride (Sary 3). Ny fampiasana ny fomba fiasa mikoriana mitohy dia mampihena ny olana momba ny fiarovana izay mety hipoitra amin'ny dingana batch, satria ity fihetsika ity dia mamokatra mpanelanelana azide tena mihetsika sy mampidi-doza [317], [318]. Tamin'ny voalohany, ny fihetsika dia nohatsaraina ho an'ny cycloaddition an'ny phenylacetylene sy iodoethane (Scheme 1 - Cycloaddition an'ny phenylacetylene sy iodoethane) (jereo ny Sary 5).
(Ambony havia) Kisarisin'ny fametrahana ampiasaina hampidirana reaktora 3DP ao anaty rafitra fikorianan'ny rano (ambony havanana) azo avy amin'ny kisarisin'ny cycloaddition Huisgen 57 nohatsaraina teo anelanelan'ny phenylacetylene sy iodoethane ho an'ny fanatsarana sy mampiseho ny masontsivana tahan'ny fiovam-po nohatsaraina tamin'ny fihetsiketsehana.
Amin'ny alàlan'ny fanaraha-maso ny fotoana ipetrahan'ireo akora ao amin'ny fizarana catalytic ao amin'ny reactor sy ny fanaraha-maso tsara ny mari-pana amin'ny alàlan'ny sensor thermocouple tafiditra mivantana, dia azo hatsaraina haingana sy marina tsara ny fepetran'ny fihetsika amin'ny fotoana sy fitaovana faran'izay kely indrindra. Hita haingana fa ny fiovam-po ambony indrindra dia tratra tamin'ny alàlan'ny fotoana ipetrahana 15 minitra sy ny mari-pana amin'ny fihetsika 150°C. Hita avy amin'ny teti-bolan'ny coefficient an'ny rindrambaiko MODDE fa samy heverina ho fepetra manan-danja amin'ny modely ny fotoana ipetrahana sy ny mari-pana amin'ny fihetsika. Ny fampiasana ny optimizer namboarina amin'ny fampiasana ireo fepetra voafantina ireo dia mamorona andiana fepetra amin'ny fihetsika natao hampitomboana ny velaran'ny tampon'ny vokatra sady mampihena ny velaran'ny tampon'ny akora fanombohana. Io fanatsarana io dia nahazo fiovam-po 53% amin'ny vokatra triazole, izay mifanaraka tsara amin'ny vinavinan'ny modely 54%.