Misaotra anao nitsidika ny Nature.com. Voafetra ny fanohanana ny CSS amin'ny dikan-tranonkala ampiasainao. Ho an'ny traikefa tsara indrindra, manoro hevitra anao izahay hampiasa navigateur nohavaozina (na hamono ny fomba mifanaraka 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.
Manova ny fomba famolavan'ireo mpikaroka sy mpandraharaha fitaovana simika mba hanomezana fahafaham-po ny filany manokana ny famokarana additive. Ato amin'ity asa ity, dia mitatitra ny ohatra voalohany amin'ny reactor mikoriana izay noforonin'ny teknika lamination metaly solid-state Ultrasonic Additive Manufacturing (UAM) miaraka amin'ny ampahany catalytic sy singa sensor tafiditra mivantana izahay. Tsy vitan'ny hoe mandresy ny fetran'ny famokarana additive amin'ny reactor simika ny teknolojia UAM, fa mampitombo be ihany koa ny fahafahan'ny fitaovana toy izany. Nisy andiana singa 1,4-disubstituted 1,2,3-triazole manan-danja ara-biolojika novokarina sy nohatsaraina tamin'ny alàlan'ny fihetsiky ny cycloaddition Huisgen 1,3-dipolar Cu mampiasa fametrahana simia UAM. Amin'ny alàlan'ny fampiasana ny toetra miavaka an'ny UAM sy ny fanodinana mikoriana mitohy, ny fitaovana dia afaka mandrisika ny fihetsika mitohy sady manome valin-kafatra amin'ny fotoana tena izy ho an'ny fanaraha-maso sy ny fanatsarana ny fihetsika.
Noho ny tombony azony raha oharina amin'ny simika betsaka, ny simia mikoriana dia sehatra iray manan-danja sy mitombo na amin'ny sehatry ny akademika na amin'ny indostria noho ny fahafahany mampitombo ny fifantenana sy ny fahombiazan'ny fananganana 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 fampiasana ny fanodinana mikoriana mitohy7.
Tato anatin'ny taona vitsivitsy, nitombo ny fironana amin'ny vondrona mitady hanolo ireo fitaovana fitaratra na simia mikoriana nentim-paharazana amin'ny "fitaovana fanehoan-kevitra" simika fanamboarana additive (AM) azo amboarina8. Ny famolavolana miverimberina, ny famokarana haingana, ary ny fahaiza-manao 3-dimensy (3D) an'ireo teknika ireo dia mahasoa ho an'ireo izay te-hanamboatra ny fitaovany amin'ny andiana fanehoan-kevitra, fitaovana, na fepetra manokana. Hatreto, ity asa ity dia nifantoka tamin'ny fampiasana teknika fanontana 3D mifototra amin'ny polymer toy ny stereolithography (SL)9,10,11, ny fused deposition modeling (FDM)8,12,13,14 ary ny fanontana inkjet 7, 15, 16. Ny tsy fahampian'ny faharetana sy ny fahafahan'ireo fitaovana toy izany manao fanehoan-kevitra/fanadihadiana simika isan-karazany17, 18, 19, 20 dia anton-javatra lehibe mametra ny fampiharana mivelatra kokoa ny AM amin'ity sehatra ity17, 18, 19, 20.
Noho ny fitomboan'ny fampiasana simia mikoriana sy ireo toetra tsara mifandraika amin'ny AM, dia ilaina ny mikaroka teknika mandroso kokoa izay ahafahan'ny mpampiasa manamboatra fitoeran-javatra mihetsika mikoriana miaraka amin'ny fahaiza-manao simika sy famakafakana nohatsaraina. Ireo teknika ireo dia tokony ahafahan'ny mpampiasa misafidy avy amin'ny fitaovana matanjaka na miasa tsara izay afaka miatrika toe-javatra mihetsika isan-karazany, sady manamora ny endrika isan-karazany amin'ny vokatra famakafakana avy amin'ny fitaovana mba ahafahana manara-maso sy mifehy ny fihetsika.
Ny dingana iray amin'ny famokarana akora fanampiny izay manana ny fahafahana hampivelatra ireo reaktora simika manokana dia ny Ultrasonic Additive Manufacturing (UAM). Ity teknika lamination takelaka solid-state ity dia mampihatra oscillations ultrasonic amin'ny foil metaly manify mba hampifandraisana azy ireo miaraka amin'ny sosona tsirairay miaraka amin'ny fanafanana kely indrindra sy ny 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 mamaritra ny endriky ny sosona fitaovana mifamatotra 24, 25 ny fikosoham-bary fanaraha-maso nomerika (CNC) in-situ na ny fanodinana laser. Midika izany fa tsy voafetra amin'ny olana mifandraika amin'ny fanesorana ny akora manta sisa tavela amin'ny fantsona ranoka kely ny mpampiasa, izay matetika mitranga amin'ny rafitra AM vovoka sy ranoka 26,27,28. Ity fahalalahana amin'ny famolavolana ity dia miitatra amin'ny safidy fitaovana misy ihany koa - ny UAM dia afaka mampitambatra ny fitambaran'ny fitaovana mitovy sy tsy mitovy amin'ny hafanana amin'ny dingana dingana tokana. Ny fisafidianana ny fitambaran'ny fitaovana ankoatra ny dingana melt dia midika fa ny fangatahana mekanika sy simika amin'ny fampiharana manokana dia azo tanterahina tsara kokoa. Ho fanampin'ny fifamatorana solid-state, tranga iray hafa Ny zavatra hita mandritra ny fifamatorana ultrasonika dia ny fikorianan'ny akora plastika amin'ny mari-pana ambany dia ambany29,30,31,32,33. Ity endri-javatra miavaka an'ny UAM ity dia afaka manamora ny fampidirana singa mekanika/mafana 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 nataon'ireo mpanoratra teo aloha32 dia naneho ny fahafahan'ny dingana UAM mamorona rafitra metaly mikrôfluidika 3D miaraka amin'ny fahaiza-manao fitiliana mitambatra. Fitaovana fanaraha-maso fotsiny ity. Ity lahatsoratra ity dia mampiseho ny ohatra voalohany amin'ny reaktora simika mikrôfluidika novokarin'ny UAM; fitaovana mavitrika izay tsy vitan'ny hoe manara-maso fa miteraka fananganana simika amin'ny alàlan'ny fitaovana katalista tafiditra ara-drafitra ihany koa. Ny fitaovana dia mampifangaro tombony maromaro mifandraika amin'ny teknolojia UAM amin'ny famokarana fitaovana simika 3D, toy ny: ny fahafahana manova ny endrika 3D feno mivantana avy amin'ny modely famolavolana amin'ny alàlan'ny solosaina (CAD) ho vokatra; fanamboarana fitaovana maro mba hampifangaroana ny conductivity mafana avo lenta sy ny fitaovana katalitika; ary ny fampidirana sensor mafana mivantana eo anelanelan'ny reniranon'ny reagent ho an'ny fanaraha-maso sy fanaraha-maso ny mari-pana amin'ny fihetsika marina. 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 izay nokataliana varahina. Ity asa ity dia manasongadina ny fomba ahafahan'ny fampiasana ny siansa momba ny fitaovana sy ny famolavolana amin'ny alàlan'ny solosaina manokatra fahafahana sy fahafaha-manao vaovao ho an'ny simia amin'ny alàlan'ny fikarohana maro samihafa.
Novidina avy amin'ny Sigma-Aldrich, Alfa Aesar, TCI na Fischer Scientific avokoa ireo solvent sy reagents rehetra ary nampiasaina tsy nisy fanadiovana mialoha. Ny spectra 1H sy 13C NMR voarakitra tamin'ny 400 MHz sy 100 MHz tsirairay avy dia azo tamin'ny fampiasana spectrometer JEOL ECS-400 400 MHz na spectrometer Bruker Avance II 400 MHz ary CDCl3 na (CD3)2SO ho solvent. Ny fihetsika rehetra dia natao tamin'ny fampiasana ny sehatra simia mikoriana Uniqsis FlowSyn.
Nampiasaina hanamboarana ireo fitaovana rehetra ato amin'ity fandalinana ity ny UAM. Noforonina tamin'ny taona 1999 ity teknolojia ity, ary ny antsipiriany ara-teknika, ny masontsivana fiasana ary ny fivoarany hatramin'ny namoronana azy dia azo ianarana amin'ny alalan'ireto fitaovana navoaka manaraka ireto34,35,36,37. Ny fitaovana (Sary 1) dia nampiharina tamin'ny fampiasana rafitra UAM SonicLayer 4000® 9kW mahery vaika (Fabrisonic, OH, Etazonia). Ny fitaovana nofidina ho an'ny fanamboarana ny fitaovana mikoriana dia Cu-110 sy Al 6061. Ny Cu-110 dia manana votoatin'ny varahina avo lenta (varahina 99.9% farafahakeliny), ka mahatonga azy io ho kandidà tsara ho an'ny fihetsika varahina, ary noho izany dia ampiasaina ho "sosona mavitrika ao anatin'ny microreactor". Ny Al 6061 O dia ampiasaina ho fitaovana "gross", ary koa ny sosona Embedding ampiasaina amin'ny fanadihadiana; Ny fampidirana singa fanampiny amin'ny alloy sy ny fepetra annealed miaraka amin'ny sosona Cu-110. Ny Al 6061 O dia fitaovana izay hita fa mifanaraka tsara amin'ny dingana UAM38, 39, 40, 41 ary efa nosedraina ary hita fa marin-toerana ara-simika amin'ireo akora ampiasaina amin'ity asa ity. Ny fampifangaroana ny Al 6061 O amin'ny Cu-110 dia heverina ho fitambarana akora mifanaraka amin'ny UAM ary noho izany dia akora mety amin'ity fandalinana ity. 38,42 Ireo fitaovana ireo dia voatanisa ao amin'ny Tabilao 1 etsy ambany.
Dingana fanamboarana ny reactor (1) Substrate Al 6061 (2) Fanamboarana ny fantsona ambany napetraka amin'ny foil varahina (3) Fametrahana thermocouples eo anelanelan'ny sosona (4) Fantsona ambony (5) Fidirana sy fivoahana (6) Reactor monolitika.
Ny filozofian'ny famolavolana ny lalan'ny ranoka dia ny fampiasana lalana mikorontana mba hampitomboana ny halaviran'ny fivezivezen'ny ranoka ao anatin'ny puce, sady mitazona ny puce amin'ny habe azo tantanana. Io fitomboan'ny halavirana io dia ilaina mba hampitomboana ny fotoana ifandraisan'ny katalista/reagent ary hanomezana vokatra tsara dia tsara. Mampiasa fiolahana 90° eo amin'ny faran'ny lalana mahitsy ireo puce mba hiteraka fifangaroana mikorontana ao anatin'ny fitaovana44 ary hampitomboana ny fotoana ifandraisan'ny ranoka amin'ny velarana (katalista). Mba hampitomboana bebe kokoa ny fifangaroana azo tratrarina, ny famolavolana ny reactor dia misy fidirana roa amin'ny reagent mifamatotra eo amin'ny fihaonan'ny Y alohan'ny hidirana amin'ny fizarana fifangaroana serpentine. Ny fidirana fahatelo, izay mifanena amin'ny renirano eo afovoan'ny toerana misy azy, dia tafiditra ao anatin'ny famolavolana ny synthesis reaction multistep ho avy.
Manana endrika efamira (tsy misy zoro mitongilana) ny fantsona rehetra, vokatry ny fikosoham-bary CNC miverimberina ampiasaina hamoronana ny jeometrika fantsona. Ny refin'ny fantsona dia nofidiana mba hahazoana antoka fa avo lenta ny vokatra (ho an'ny microreactor), sady kely ihany koa mba hanamorana ny fifandraisana amin'ny ety ambonin'ny ranoka (catalysts) ho an'ny ankamaroan'ny ranoka ao anatiny. Ny habe mety dia mifototra amin'ny traikefan'ny mpanoratra taloha tamin'ny fitaovana metaly-fluidic ho an'ny fihetsika. Ny refy anatiny amin'ny fantsona farany dia 750 µm x 750 µm ary ny totalin'ny volume reactor dia 1 ml. Ny connector mitambatra (1/4″—28 UNF thread) dia tafiditra ao amin'ny famolavolana mba ahafahana mampifandray tsotra 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 mifamatotra ampiasaina amin'ny ultrasonics. Amin'ny sakany manokana ho an'ny fitaovana iray, ny fitaovana dia "hidina" ao amin'ny fantsona noforonina. Tsy misy modely manokana ho an'ity kajy ity amin'izao fotoana izao, ka ny sakany ambony indrindra amin'ny fantsona ho an'ny fitaovana iray sy ny famolavolana dia faritana amin'ny alàlan'ny fanandramana; amin'ity tranga ity, ny sakany 750 μm dia tsy hiteraka fihenjanana.
Ny endriky ny fantsona dia faritana amin'ny fampiasana fitaovana fanapahana efamira. Ny endrika sy ny haben'ny fantsona dia azo ovaina amin'ny milina CNC amin'ny fampiasana fitaovana fanapahana samihafa mba hahazoana tahan'ny fikorianan'ny rano sy ny toetrany samihafa. Ohatra iray amin'ny famoronana fantsona miolikolika amin'ny fampiasana fitaovana 125 μm dia hita ao amin'ny asan'i Monaghan45. Rehefa apetraka amin'ny fomba fisaka ny sosona foil, ny sosona foil eo ambonin'ny fantsona dia hanana endrika fisaka (efamira). Amin'ity asa ity, mba hihazonana ny fifandanjan'ny fantsona, dia nampiasaina ny drafitra efamira.
Mandritra ny fiatoana efa voalahatra mialoha amin'ny famokarana, dia ampidirina mivantana ao anatin'ny fitaovana eo anelanelan'ny vondrona fantsona ambony sy ambany ny fitaovana fandrefesana mari-pana thermocouple (Karazana K) (Sary 1 - Dingana 3). Ireo thermocouple ireo dia afaka manara-maso ny fiovan'ny mari-pana manomboka amin'ny −200 ka hatramin'ny 1350 °C.
Ny dingana fametrahana metaly dia tanterahan'ny tandroka UAM mampiasa takelaka metaly 25.4 mm ny sakany ary 150 micron ny hateviny. Ireo sosona takelaka ireo dia mifamatotra amin'ny andiana takelaka mifanila mba handrakotra ny faritra fanorenana manontolo; ny haben'ny fitaovana napetraka dia lehibe kokoa noho ny vokatra farany satria ny dingana fanesorana dia mamokatra ny endrika harato farany. Ny fanodinana CNC dia ampiasaina hanodinana ny endrika ivelany sy anatiny amin'ny fitaovana, ka miteraka fahataperan'ny velaran'ny fitaovana sy ny fantsona mitovy amin'ny fitaovana voafantina sy ny masontsivana dingana CNC (eo amin'ny 1.6 μm Ra eo ho eo amin'ity ohatra ity). Ny tsingerin'ny fametrahana sy fanodinana fitaovana ultrasonic mitohy sy mitohy dia ampiasaina mandritra ny dingana fanamboarana fitaovana mba hahazoana antoka fa voatazona ny fahamarinan'ny refy ary ny ampahany vita dia hahatratra ny haavon'ny fahamarinan'ny fikosoham-bary CNC. Ny sakany fantsona ampiasaina amin'ity fitaovana ity dia kely ampy hahazoana antoka fa ny fitaovana foil dia tsy "midina" ao amin'ny fantsona ranoka, ka ny fantsona dia mitazona fizarana efamira. Ny banga mety hitranga amin'ny fitaovana foil sy ny masontsivana dingana UAM dia voafaritry ny mpiara-miasa amin'ny famokarana (Fabrisonic LLC, Etazonia).
Nasehon'ny fanadihadiana fa kely dia kely ny fiparitahan'ny singa eo amin'ny interface UAM bonding 46, 47 raha tsy misy fitsaboana mafana fanampiny, ka ho an'ireo fitaovana ato amin'ity asa ity, ny sosona Cu-110 dia mijanona ho miavaka amin'ny sosona Al 6061 ary miova tampoka.
Mametraha mpandrindra tsindry miverina (BPR) 250 psi (1724 kPa) efa voalamina mialoha eo amin'ny fivoahan'ny reactor ary ampidiro rano ao amin'ny reactor amin'ny tahan'ny 0.1 hatramin'ny 1 mL min-1. Nojerena ny tsindrin'ny reactor tamin'ny fampiasana ny sensor tsindry ao amin'ny rafitra FlowSyn mba hanamarinana fa afaka mitazona tsindry tsy miovaova ny rafitra. Notsapaina ny fiovaovan'ny mari-pana mety hitranga manerana ny reactor amin'ny alàlan'ny famantarana ny fahasamihafana misy eo amin'ny thermocouples tafiditra ao anatin'ny reactor sy ireo tafiditra ao anatin'ny takelaka fanafanana FlowSyn. Izany dia tanterahina amin'ny alàlan'ny fanovana ny mari-pana amin'ny hotplate azo fandaharana eo anelanelan'ny 100 sy 150 °C amin'ny fitomboana 25 °C ary manamarika ny fahasamihafana misy eo amin'ny mari-pana fandaharana sy voarakitra. Izany dia tanterahina amin'ny fampiasana data logger tc-08 (PicoTech, Cambridge, UK) sy rindrambaiko PicoLog miaraka aminy.
Nohatsaraina ny fepetran'ny fihetsiky ny cycloaddition an'ny phenylacetylene sy iodoethane (Scheme 1- Cycloaddition of phenylacetylene and iodoethane Scheme 1- Cycloaddition of phenylacetylene and iodoethane). Natao tamin'ny fomba fiasa feno factorial design of experiments (DOE) ity fanatsarana ity, mampiasa ny mari-pana sy ny fotoana fonenana ho toy ny masontsivana miovaova, 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-tany ambony indrindra amin'ny vokatra triazole amin'ny akora fanombohana phenylacetylene ary voafaritra amin'ny alàlan'ny chromatography ranoka avo lenta (HPLC). Mba hahazoana ny fitoviana amin'ny fanadihadiana, dia nalaina santionany ny fihetsika rehetra taoriana kelin'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 × 100 mm ny habeny, haben'ny poti 5 µm, notazonina tamin'ny 40 °C. Ny solvent dia isocratic 50:50 methanol:rano 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 tsindrona akora fanombohana dia ahafahana mamantatra ireo tampon-tampona mifandraika amin'izany.
Ny fampifandraisana ny vokatra fanadihadiana reaktora amin'ny rindrambaiko MODDE DOE (Umetrics, Malmö, Soeda) dia nahafahana namakafaka lalina ny fironana amin'ny vokatra sy namaritra ny fepetra tsara indrindra amin'ny fihetsehana ho an'ity cycloaddition ity. Ny fampandehanana ny optimizer namboarina sy ny fisafidianana ireo teny manan-danja rehetra amin'ny modely dia miteraka andiana fepetra amin'ny fihetsehana natao hampitomboana ny velaran'ny tendrony vokatra sady mampihena ny velaran'ny tendrony ho an'ny akora fanombohana acetylene.
Ny oksidasionan'ny varahina ambonin'ny tany tao anatin'ny efitrano fihetsiketsehana katalitika dia notanterahina tamin'ny fampiasana vahaolana misy peroxyde hidrôzenina (36%) mikoriana ao amin'ny efitrano fihetsiketsehana (tahan'ny fikorianan'ny rano = 0.4 mL min-1, fotoana fijanonana = 2.5 min) talohan'ny fananganana ny tranomboky triazole tsirairay.
Rehefa voafaritra ny fepetra tsara indrindra, dia nampiharina tamin'ny karazana acetylene sy haloalkane derivatives izy ireo mba ahafahana manangona synthesis kely ao amin'ny tranomboky, 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). 3 mL aliquots amin'ny vahaolana tsirairay no nafangaro ary natsipy tao anaty reactor tamin'ny 75 µL.min-1 sy 150 °C. Nangonina tao anaty tavoara ny volume manontolo ary nohamainina tamin'ny 10 mL ethyl acetate. Nosasana tamin'ny rano 3 × 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 3 x 10 mL brine, nohamainina tamin'ny MgSO4 ary nosivana, avy eo dia nesorina tao anaty banga ny solvent. Nodiovina tamin'ny alalan'ny chromatography tsanganana tamin'ny silica gel mampiasa ethyl acetate ireo santionany talohan'ny fanadihadiana tamin'ny alalan'ny fitambaran'ny HPLC, 1H NMR, 13C NMR ary spectrometry faobe avo lenta (HR-MS).
Ny spektra rehetra dia azo tamin'ny fampiasana spektrometera Thermofischer precision Orbitrap resolution mass 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 aliminioma 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) misy autosampler, paompy binary lafaoro tsanganana ary fitaovana mpitsikilo halavan'ny onjam-peo tokana ny santionany rehetra. Ny tsanganana nampiasaina dia ACE Equivalence 5 C18 (150 × 4.6 mm, Advanced Chromatography Technologies Ltd., Aberdeen, Scotland).
Natao mivantana avy amin'ny fangaro manta voatsatso (1:10 dilution) ny tsindrona (5 µL) ary nohadihadiana tamin'ny rano: methanol (50:50 na 70:30), afa-tsy ny santionany sasany mampiasa ny 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. Ny halavan'ny onjam-peo amin'ny mpitsikilo dia 254 nm.
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 tsindrona ny akora fanombohana dia nahafahana namantatra ireo tendrony mifandraika 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) ireo fenitra fanamarinana rehetra. Nomanina tao anaty vahaolana DMF 5% sy HNO3 2% ireo fenitra rehetra, ary nolevonina in-20 tao anaty vahaolana DMF-HNO3 ny santionany rehetra.
Mampiasa "soudure" metaly "ultrason" ny UAM ho teknika fampiraisana amin'ny akora metaly "foil" ampiasaina hanamboarana ny fivoriambe farany. Ny "soudure" metaly "ultrason" dia mampiasa fitaovana metaly mihovotrovotra (antsoina hoe "horn" na "horn" ultrason) mba hampihatra tsindry amin'ny sosona "foil"/sosona efa voaangona teo aloha mba hampiraisana sady hampihovotrovotra ny akora. Ho an'ny fiasana mitohy, ny sonotrode dia boribory ary mihodina eo ambonin'ny velaran'ny akora, mampiray ny faritra manontolo. Rehefa ampiharina ny tsindry sy ny hovitrovitra, dia mety ho vaky ny oksida eo amin'ny velaran'ny akora. Ny tsindry sy ny hovitrovitra mitohy dia mety hiteraka fahasimban'ny akora hianjera 36. Ny fifandraisana akaiky amin'ny hafanana sy ny tsindry eo an-toerana dia mitarika amin'ny fifamatorana mafy orina eo amin'ny fifandraisan'ny akora; afaka manampy amin'ny fifikirana amin'ny alàlan'ny fiovan'ny angovo ambonin'ny akora ihany koa izany 48. Ny toetran'ny mekanisma fampiraisana dia mandresy ny olana maro mifandraika amin'ny mari-pana miempo miovaova sy ny vokatry ny mari-pana avo lenta voalaza ao amin'ny teknika famokarana fanampiny hafa. Izany dia ahafahana mampiray mivantana (izany hoe, tsy misy fanovana ambonin'ny akora, famenoana na lakaoly) amin'ny sosona maromaro amin'ny akora samihafa ao anaty rafitra iray voaangona.
Ny anton-javatra faharoa tsara ho an'ny UAM dia ny fikorianan'ny plastika avo lenta 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 fihovitrovitra ultrasonika sy ny tsindry dia miteraka fifindran'ny sisin-tany eo an-toerana sy ny fananganana kristaly indray tsy misy fiakaran'ny mari-pana lehibe izay mahazatra amin'ny fitaovana betsaka. Mandritra ny fananganana 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 samy nampidirina tamim-pahombiazana tao amin'ny rafitra UAM mba hamoronana fivoriambe mitambatra mavitrika sy tsy mavitrika.
Ato amin'ity asa ity, samy nampiasaina mba hamoronana ny microreactor fanaraha-maso ny mari-pana catalytic ny fahafahan'ny UAM mifamatotra sy mifanelanelana amin'ny fitaovana samihafa.
Raha ampitahaina amin'ny palladium (Pd) sy ireo katalista metaly hafa ampiasaina matetika, ny katalisisa Cu dia manana tombony maro: (i) Ara-toekarena, ny Cu dia mora kokoa noho ny metaly maro hafa ampiasaina amin'ny katalisisa ary noho izany dia safidy manintona ho an'ny indostrian'ny fanodinana simika (ii) Mitombo ny isan'ny fihetsika mifamatotra amin'ny Cu ary toa mifameno amin'ny fomba fiasa mifototra amin'ny Pd51,52,53 (iii) Miasa tsara ny fihetsika mifamatotra amin'ny 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 mifamatotra amin'ny alkynes amin'ny synthesis, Ohatra, ny fifandraisana Sonogashira bimetallic-catalyzed sy ny cycloaddition miaraka amin'ny azides (tsimia click) (v) Ny Cu dia afaka mampiroborobo ny arilation an'ny nucleophiles maromaro amin'ny fihetsika karazana Ullmann.
Naseho vao haingana teo anatrehan'ny Cu(0) ireo ohatra momba ny tsy fitoviana eo amin'ireo fihetsika rehetra ireo. Izany dia vokatry ny indostrian'ny fanafody sy ny fitomboan'ny fifantohana amin'ny famerenana sy ny fampiasana indray ny katalista metaly55,56.
Notarihin'i Huisgen tamin'ny taona 196057, ny fihetsiky ny cycloaddition 1,3-dipolar eo amin'ny acetylene sy azide amin'ny 1,2,3-triazole dia heverina ho fihetsika fampisehoana synergistic. Ny singa 1,2,3 triazole vokarina dia tena mahaliana amin'ny maha-pharmacophore azy eo amin'ny sehatry ny fikarohana fanafody noho ny fampiharana biolojika sy ny fampiasana azy amin'ny fanafody isan-karazany 58.
Nisongadina indray ity fihetsika ity rehefa nampiditra ny foto-kevitra hoe "tsimia kitika" i Sharpless sy ny hafa59. Ny teny hoe "tsimia kitika" dia ampiasaina hilazana andiana fihetsika matanjaka, azo itokisana ary voafantina ho an'ny fananganana haingana ireo singa vaovao sy tranomboky mitambatra amin'ny alàlan'ny fifandraisan'ny heteroatom (CXC)60. Ny hatsaran'ireo fihetsika ireo dia avy amin'ny vokatra avo lenta mifandraika amin'izany, ny fepetran'ny fihetsika dia tsotra, ny fanoherana ny oksizenina sy ny rano, ary ny fisarahana vokatra dia tsotra61.
Ny cycloaddition Huisgen 1,3-dipole mahazatra dia tsy anisan'ny sokajy "tsimia kitika". Na izany aza, Medal sy Sharpless dia naneho fa ity hetsika fampiarahana azide-alkyne ity dia mandalo 107 ka hatramin'ny 108 eo anatrehan'ny Cu(I) raha oharina amin'ny hafainganam-pandeha manan-danja amin'ny cycloaddition 1,3-dipolar 62,63 tsy voatazona. Ity mekanisma fihetsika nohatsaraina ity dia tsy mitaky vondrona fiarovana na fepetra fihetsika henjana ary miteraka fiovam-po sy fifantenana akaiky tanteraka ho 1,4-disubstituted 1,2,3-triazoles (anti-1,2,3-triazole) amin'ny ambaratonga fotoana (Sary 3).
Vokatra isometrika avy amin'ny cycloadditions Huisgen mahazatra sy voakitaly varahina. Ny cycloadditions Huisgen voakitaly Cu(I) dia mamokatra 1,4-dissubstituted 1,2,3-triazoles ihany, raha toa kosa ny cycloadditions Huisgen vokatry ny hafanana dia mazàna mamokatra 1,4- sy 1,5-triazoles 1:1 fifangaroan'ny stereoisomers an'ny azoles.
Ny ankamaroan'ny protocole dia mahakasika ny fampihenana ny loharanon'ny Cu(II) marin-toerana, toy ny fampihenana ny CuSO4 na ny karazana Cu(II)/Cu(0) miaraka amin'ny sira sodium. Raha ampitahaina amin'ny fihetsika hafa misy catalyseur metaly, ny fampiasana Cu(I) dia manana tombony lehibe amin'ny maha-mora vidy sy mora ampiasaina azy.
Ny fanadihadiana momba ny fametahana marika kinetika sy isotopika nataon'i Worrell et al. 65 dia naneho fa, raha ny amin'ny alkynes terminal, dia varahina mitovy amin'ny varahina roa no tafiditra amin'ny fampandehanana ny fihetsiky ny molekiola tsirairay manoloana 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 varahina triazolyl dia miforona amin'ny alàlan'ny fihenan'ny peratra, arahin'ny fahapotehan'ny proton mba hanomezana 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 ho an'ny fanaraha-maso ny dingana an-tserasera, eo an-toerana,66,67. Ny UAM dia voaporofo fa fomba mety tsara amin'ny famolavolana sy famokarana reaktora mikoriana 3D tena sarotra vita amin'ny fitaovana catalytically active, mitondra hafanana miaraka amin'ny singa sensor tafiditra mivantana (Sary 4).
Reaktora mikoriana amin'ny aliminioma-varahina namboarina tamin'ny alalan'ny fanamboarana akora fanampiny ultrasonic (UAM) miaraka amin'ny rafitra fantsona anatiny sarotra, thermocouples tafiditra ao anatiny ary efitrano fanehoan-kevitra catalytic. Mba hijerena ny lalan'ny tsiranoka anatiny, dia aseho ihany koa ny prototype mangarahara namboarina tamin'ny alalan'ny stereolithography.
Mba hahazoana antoka fa vita ho an'ny fihetsehana organika amin'ny ho avy ny reactors, dia mila 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 mitombo aza ny tsindry amin'ny rafitra (1.7 MPa). Ny fitsapana hydrostatic dia natao tamin'ny mari-pana ao an-trano tamin'ny fampiasana H2O ho toy ny ranoka.
Ny fampifandraisana ny thermocouple tafiditra (Sary 1) amin'ny mpitatitra angon-drakitra momba ny mari-pana dia naneho fa ny thermocouple dia 6 °C (± 1 °C) mangatsiaka kokoa noho ny mari-pana voarindra ao amin'ny rafitra FlowSyn. Matetika, ny fiakaran'ny mari-pana 10 °C dia miteraka 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 vatan'ny reactor noho ny fiparitahan'ny hafanana avo lenta amin'ny fitaovana ampiasaina amin'ny fizotran'ny famokarana. Mitovy io fiovaovan'ny hafanana io ary noho izany dia azo raisina amin'ny fametrahana 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 manamora 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 exotherms amin'ny fihetsehana ary hisorohana ny fihetsehana tsy voafehy amin'ny rafitra lehibe.
Ny reaktora aseho ato amin'ity asa 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 voalaza mifandraika amin'ny fanodinana varahina na aliminioma (ii) fanatsarana ny famaha ny fantsona anatiny raha oharina amin'ny teknika fusion fandriana vovoka (PBF) toy ny selective laser melting (SLM)25,69 Fikorianan'ny akora ratsy sy ny firafitry ny ambonin'ny tany henjana26 (iii) Fihenan'ny mari-pana fanodinana, izay manamora ny fifamatorana mivantana amin'ny sensor, izay tsy azo atao amin'ny teknolojia fandriana vovoka, (v) mandresy ny toetra mekanika ratsy sy ny fahatsapana ny singa mifototra amin'ny polymer amin'ny karazana solvents organika mahazatra isan-karazany17,19.
Ny fiasan'ny reaktora dia naseho tamin'ny alalan'ny andiana fihetsika cycloaddition alkyne azide novokarin'ny varahina teo ambanin'ny fepetra mikoriana mitohy (Sary 2). Ny reaktora varahina vita pirinty amin'ny alalan'ny ultrasonic voalaza amin'ny antsipiriany ao amin'ny Sary 4 dia nampidirina tamin'ny rafitra mikoriana ara-barotra ary nampiasaina hanamboarana azides tranomboky amin'ny 1,4-disubstituted 1,2,3-triazoles isan-karazany amin'ny alàlan'ny fihetsika fehezin'ny mari-pana amin'ny acetylene sy ny vondrona alkyl halides eo anatrehan'ny sodium chloride (Sary 3). Ny fampiasana fomba fiasa mikoriana mitohy dia mampihena ny ahiahy 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 ny reactor 3DP ao amin'ny rafitra fikorianan'ny rano (ambony havanana) azo avy amin'ny tetika nohatsaraina (ambany) amin'ny tetika Huisgen cycloaddition 57 eo anelanelan'ny phenylacetylene sy iodoethane ho an'ny fanatsarana sy mampiseho ny tahan'ny fiovam-po amin'ny fihetsiky ny masontsivana nohatsaraina.
Amin'ny alàlan'ny fanaraha-maso ny fotoana ipetrahan'ireo reagents ao amin'ny faritra catalytic an'ny reactor sy ny fanaraha-maso akaiky ny mari-pana amin'ny alàlan'ny probe thermocouple tafiditra mivantana, dia azo hatsaraina haingana sy marina ny fepetra momba ny fihetsika miaraka amin'ny fotoana sy ny fanjifana fitaovana faran'izay kely indrindra. Voafaritra haingana fa ny fiovam-po ambony indrindra dia azo rehefa nampiasaina ny fotoana ipetrahana 15 minitra sy ny mari-pana amin'ny fihetsika 150 °C. Avy amin'ny teti-bolan'ny coefficient an'ny rindrambaiko MODDE, dia hita fa samy heverina ho teny modely manan-danja ny fotoana ipetrahana sy ny mari-pana amin'ny fihetsika. Ny fampiasana ny optimizer namboarina amin'ny fampiasana ireo teny voafantina ireo dia miteraka andiana fepetra momba ny fihetsika natao hampitomboana ny velaran'ny tampon'ny vokatra sady mampihena ny velaran'ny tampon'ny fitaovana fanombohana. Io fanatsarana io dia nahazo fiovam-po 53% amin'ny vokatra triazole, izay mifanaraka akaiky amin'ny vinavinan'ny modely 54%.
Mifototra amin'ny literatiora mampiseho fa ny oksida varahina(I) (Cu2O) dia afaka miasa ho toy ny karazana katalitika mahomby amin'ny velaran'ny varahina tsy misy valenta amin'ireo fihetsika ireo, dia nodinihina ny fahafahana manao oksida mialoha ny velaran'ny reaktora alohan'ny hanaovana ny fihetsika mikoriana70,71. Avy eo dia natao indray ny fihetsika teo amin'ny phenylacetylene sy iodoethane tamin'ny toe-javatra tsara indrindra ary nampitahaina ny vokatra. Voamarika fa ity fanomanana ity dia niafara tamin'ny fitomboana be teo amin'ny fiovam-po amin'ny akora fanombohana, izay nokajiana ho >99%. Na izany aza, ny fanaraha-maso nataon'ny HPLC dia naneho fa ity fiovam-po ity dia nampihena be ny fotoana fihetsika lava loatra hatramin'ny 90 minitra eo ho eo, izay toa nihena ny asa ary nahatratra "toe-javatra milamina". Ity fandinihana ity dia manondro fa ny loharanon'ny asa katalitika dia azo avy amin'ny oksida varahina ambonin'ny tany fa tsy ny substrate varahina tsy misy valenta. Mora oksidaina amin'ny mari-pana ao amin'ny efitrano ny metaly Cu mba hamorona CuO sy Cu2O izay tsy sosona miaro tena. Izany dia manafoana ny filàna fanampiana loharano varahina(II) fanampiny ho an'ny fiaraha-miasa71.