Nature.com ला भेट दिल्याबद्दल धन्यवाद. तुम्ही वापरत असलेल्या ब्राउझरच्या आवृत्तीमध्ये CSS साठी मर्यादित समर्थन आहे. सर्वोत्तम अनुभवासाठी, आम्ही शिफारस करतो की तुम्ही अद्ययावत ब्राउझर वापरा (किंवा इंटरनेट एक्सप्लोररमध्ये कॉम्पॅटिबिलिटी मोड अक्षम करा). यादरम्यान, सतत समर्थन सुनिश्चित करण्यासाठी, आम्ही ही साइट स्टाईल्स आणि जावास्क्रिप्टशिवाय प्रस्तुत करू.
एकाच वेळी तीन स्लाइड्स दाखवणारे कॅरोसेल. एका वेळी तीन स्लाइड्स पुढे जाण्यासाठी 'मागील' आणि 'पुढील' बटणे वापरा, किंवा शेवटी असलेली स्लायडर बटणे वापरा.
ॲडिटिव्ह मॅन्युफॅक्चरिंगमुळे संशोधक आणि उद्योगपती त्यांच्या विशिष्ट गरजा पूर्ण करण्यासाठी रासायनिक उपकरणांची रचना आणि निर्मिती करण्याच्या पद्धतीत बदल होत आहे. या शोधनिबंधात, आम्ही एका घन धातूच्या पत्र्याचे अल्ट्रासोनिक ॲडिटिव्ह मॅन्युफॅक्चरिंग (UAM) लॅमिनेशनद्वारे तयार केलेल्या फ्लो रिॲक्टरचे पहिले उदाहरण सादर करत आहोत, ज्यामध्ये उत्प्रेरक भाग आणि संवेदन घटक थेट एकात्मिक केलेले आहेत. UAM तंत्रज्ञान केवळ रासायनिक रिॲक्टरच्या ॲडिटिव्ह मॅन्युफॅक्चरिंगशी संबंधित अनेक मर्यादांवर मात करत नाही, तर अशा उपकरणांच्या क्षमतांमध्येही मोठ्या प्रमाणात वाढ करते. UAM रसायनशास्त्र सुविधेचा वापर करून, Cu-मध्यस्थ 1,3-डायपोलर हुइसगेन सायक्लोॲडिशन अभिक्रियेद्वारे अनेक जैविकदृष्ट्या महत्त्वपूर्ण 1,4-डायसबस्टिट्यूटेड 1,2,3-ट्रायझोल संयुगे यशस्वीरित्या संश्लेषित आणि अनुकूलित करण्यात आली आहेत. UAM आणि सतत प्रवाही प्रक्रियेच्या अद्वितीय गुणधर्मांचा वापर करून, हे उपकरण चालू असलेल्या अभिक्रियांना उत्प्रेरित करण्यास तसेच अभिक्रियांवर लक्ष ठेवण्यासाठी आणि त्यांना अनुकूलित करण्यासाठी रिअल-टाइम फीडबॅक प्रदान करण्यास सक्षम आहे.
मोठ्या प्रमाणातील पद्धतींच्या तुलनेत असलेल्या महत्त्वपूर्ण फायद्यांमुळे, रासायनिक संश्लेषणाची निवडक्षमता आणि कार्यक्षमता वाढवण्याच्या क्षमतेमुळे, प्रवाही रसायनशास्त्र हे शैक्षणिक आणि औद्योगिक दोन्ही क्षेत्रांमध्ये एक महत्त्वाचे आणि वाढणारे क्षेत्र आहे. यामध्ये साध्या सेंद्रिय रेणूंच्या निर्मितीपासून¹ ते औषधी संयुगे²,³ आणि नैसर्गिक उत्पादनांपर्यंत⁴,⁵,⁶ यांचा समावेश होतो. सूक्ष्म रसायन आणि औषधनिर्माण उद्योगांमधील ५०% पेक्षा जास्त अभिक्रियांना अखंड प्रवाही पद्धतीचा⁷ फायदा होऊ शकतो.
अलिकडच्या वर्षांत, पारंपरिक काचेची भांडी किंवा फ्लो केमिस्ट्री उपकरणांच्या जागी अनुकूलनीय रासायनिक "रिॲक्टर्स"8 वापरू पाहणाऱ्या गटांचा कल वाढत आहे. या पद्धतींची पुनरावृत्तीक्षम रचना, जलद उत्पादन आणि त्रिमितीय (3D) क्षमता अशा लोकांसाठी उपयुक्त आहेत ज्यांना विशिष्ट प्रकारच्या अभिक्रिया, उपकरणे किंवा परिस्थितींसाठी आपली उपकरणे सानुकूलित करायची आहेत. आजपर्यंत, हे काम जवळजवळ केवळ स्टीरिओलिथोग्राफी (SL)9,10,11, फ्यूज्ड डिपॉझिशन मॉडेलिंग (FDM)8,12,13,14 आणि इंकजेट प्रिंटिंग7,15, 16 यांसारख्या पॉलिमर-आधारित 3D प्रिंटिंग तंत्रांच्या वापरावर केंद्रित आहे. अशा उपकरणांची विश्वसनीयता आणि विविध प्रकारच्या रासायनिक अभिक्रिया/विश्लेषणे करण्याची क्षमता नसणे17, 18, 19, 20 हे या क्षेत्रात AM च्या व्यापक वापरासाठी एक प्रमुख मर्यादा आहे17, 18, 19, 20.
फ्लो केमिस्ट्रीच्या वाढत्या वापरामुळे आणि AM शी संबंधित अनुकूल गुणधर्मांमुळे, अशा उत्तम तंत्रांचा शोध घेणे आवश्यक आहे, जे वापरकर्त्यांना सुधारित रसायनशास्त्र आणि विश्लेषणात्मक क्षमता असलेले फ्लो रिॲक्शन वेसल्स तयार करण्यास अनुमती देतील. या पद्धतींनी वापरकर्त्यांना, विविध प्रकारच्या अभिक्रिया परिस्थितींमध्ये कार्य करण्यास सक्षम असलेल्या उच्च-शक्तीच्या किंवा कार्यात्मक सामग्रीच्या श्रेणीमधून निवड करण्याची परवानगी दिली पाहिजे, तसेच अभिक्रियेचे निरीक्षण आणि नियंत्रण सक्षम करण्यासाठी उपकरणातून विविध प्रकारचे विश्लेषणात्मक आउटपुट मिळवणे सुलभ केले पाहिजे.
सानुकूलित रासायनिक रिॲक्टर विकसित करण्यासाठी वापरल्या जाणाऱ्या ॲडिटिव्ह मॅन्युफॅक्चरिंग प्रक्रियेपैकी एक म्हणजे अल्ट्रासोनिक ॲडिटिव्ह मॅन्युफॅक्चरिंग (UAM). ही सॉलिड-स्टेट शीट लॅमिनेशन पद्धत पातळ धातूच्या फॉइल्सवर अल्ट्रासोनिक कंपने लागू करते, ज्यामुळे ते कमीतकमी व्हॉल्युमेट्रिक हीटिंग आणि उच्च प्रमाणात प्लास्टिक प्रवाहाने थर-दर-थर एकत्र जोडले जातात 21, 22, 23. इतर बहुतेक AM तंत्रज्ञानांप्रमाणे नसून, UAM थेट सबट्रॅक्टिव्ह उत्पादनासोबत एकत्रित केले जाऊ शकते, ज्याला हायब्रीड मॅन्युफॅक्चरिंग प्रक्रिया म्हणून ओळखले जाते. यामध्ये, ठराविक कालावधीने इन-सिटू न्यूमेरिकल कंट्रोल (CNC) मिलिंग किंवा लेझर प्रोसेसिंगद्वारे जोडलेल्या पदार्थाच्या थराचा अंतिम आकार निश्चित केला जातो 24, 25. याचा अर्थ असा की, वापरकर्त्याला लहान द्रव वाहिन्यांमधून मूळ बांधकाम साहित्याचे अवशेष काढून टाकण्याशी संबंधित समस्यांपुरते मर्यादित राहावे लागत नाही, जे अनेकदा पावडर आणि द्रव प्रणालींमध्ये (AM) घडते 26,27,28. हे डिझाइन स्वातंत्र्य उपलब्ध सामग्रीच्या निवडीपर्यंतही विस्तारते – UAM एकाच प्रक्रियेच्या टप्प्यात उष्णतेने समान आणि भिन्न सामग्रीचे मिश्रण जोडू शकते. वितळण्याच्या प्रक्रियेपलीकडील सामग्रीच्या मिश्रणाच्या निवडीमुळे विशिष्ट अनुप्रयोगांच्या यांत्रिक आणि रासायनिक गरजा अधिक चांगल्या प्रकारे पूर्ण केल्या जाऊ शकतात. घट्ट बंधनाव्यतिरिक्त, अल्ट्रासोनिक बॉन्डिंगमध्ये घडणारी आणखी एक घटना म्हणजे तुलनेने कमी तापमानात प्लास्टिक पदार्थांची उच्च तरलता२९,३०,३१,३२,३३. UAM चे हे अद्वितीय वैशिष्ट्य धातूच्या थरांमध्ये यांत्रिक/औष्णिक घटकांना नुकसान न होता ठेवण्याची परवानगी देते. एम्बेडेड UAM सेन्सर्स एकात्मिक विश्लेषणाद्वारे डिव्हाइसमधून वापरकर्त्यापर्यंत रिअल-टाइम माहिती पोहोचवण्यास मदत करू शकतात.
लेखकांच्या मागील कामात³² UAM प्रक्रियेद्वारे अंतर्भूत संवेदन क्षमता असलेल्या धातूच्या ३डी मायक्रोफ्लुइडिक संरचना तयार करण्याची क्षमता दर्शविली आहे. हे उपकरण केवळ देखरेखीच्या उद्देशाने आहे. हा लेख UAM द्वारे उत्पादित केलेल्या मायक्रोफ्लुइडिक रासायनिक रिॲक्टरचे पहिले उदाहरण सादर करतो, जे एक सक्रिय उपकरण आहे आणि जे संरचनात्मकदृष्ट्या एकात्मिक उत्प्रेरक सामग्रीसह रासायनिक संश्लेषणावर केवळ नियंत्रणच ठेवत नाही, तर ते प्रेरित देखील करते. हे उपकरण ३डी रासायनिक उपकरणांच्या निर्मितीमध्ये UAM तंत्रज्ञानाशी संबंधित अनेक फायदे एकत्र करते, जसे की: संगणक-सहाय्यित डिझाइन (CAD) मॉडेलमधून थेट संपूर्ण ३डी डिझाइनचे उत्पादनात रूपांतर करण्याची क्षमता; उच्च औष्णिक वाहकता आणि उत्प्रेरक सामग्रीच्या संयोजनासाठी बहु-सामग्री निर्मिती, तसेच अभिक्रियेच्या तापमानाचे अचूक नियंत्रण आणि व्यवस्थापनासाठी अभिक्रियेच्या प्रवाहांमध्ये थेट अंतर्भूत केलेले औष्णिक सेन्सर्स. रिॲक्टरची कार्यक्षमता दर्शविण्यासाठी, तांबे-उत्प्रेरित १,३-डायपोलर हुइसगेन सायक्लोॲडिशनद्वारे औषधशास्त्रीयदृष्ट्या महत्त्वाच्या १,४-डायसबस्टिट्यूटेड १,२,३-ट्रायझोल संयुगांची एक लायब्ररी संश्लेषित करण्यात आली. हे कार्य अधोरेखित करते की पदार्थ विज्ञान आणि संगणक-सहाय्यित अभिकल्प यांचा वापर आंतरविद्याशाखीय संशोधनाच्या माध्यमातून रसायनशास्त्रासाठी नवीन शक्यता आणि संधी कशा निर्माण करू शकतो.
सर्व द्रावक आणि अभिकर्मक सिग्मा-अल्ड्रिच, अल्फा एसर, टीसीआय, किंवा फिशर सायंटिफिककडून खरेदी केले गेले आणि पूर्वशुद्धीकरणाशिवाय वापरले गेले. अनुक्रमे ४०० आणि १०० मेगाहर्ट्झवर नोंदवलेले १एच आणि १३सी एनएमआर स्पेक्ट्रा, द्रावक म्हणून CDCl3 किंवा (CD3)2SO वापरून, जेओल ईसीएस-४०० ४०० मेगाहर्ट्झ स्पेक्ट्रोमीटर किंवा ब्रुकर अवान्स II ४०० मेगाहर्ट्झ स्पेक्ट्रोमीटरवर मिळवले गेले. सर्व अभिक्रिया युनिक्सिस फ्लोसिन फ्लो केमिस्ट्री प्लॅटफॉर्म वापरून पार पाडल्या गेल्या.
या अभ्यासातील सर्व उपकरणे तयार करण्यासाठी UAM चा वापर करण्यात आला. या तंत्रज्ञानाचा शोध १९९९ मध्ये लागला आणि त्याच्या शोधानंतर झालेले तांत्रिक तपशील, कार्यप्रणालीचे मापदंड आणि विकास यांचा अभ्यास खालील प्रकाशित साहित्याचा वापर करून करता येतो34,35,36,37. हे उपकरण (आकृती १) हेवी ड्युटी ९ किलोवॅट क्षमतेच्या SonicLayer 4000® UAM प्रणालीचा (फॅब्रिसोनिक, ओहायो, अमेरिका) वापर करून तयार करण्यात आले. प्रवाह उपकरणासाठी निवडलेले साहित्य Cu-110 आणि Al 6061 होते. Cu-110 मध्ये तांब्याचे प्रमाण जास्त असते (किमान ९९.९% तांबे), ज्यामुळे ते तांब्याच्या उत्प्रेरक अभिक्रियांसाठी एक चांगला पर्याय ठरते आणि म्हणूनच त्याचा वापर मायक्रो रिॲक्टरच्या आत 'सक्रिय थर' म्हणून केला जातो. Al 6061 O चा वापर 'मुख्य' साहित्य म्हणून, तसेच विश्लेषणासाठी वापरल्या जाणाऱ्या इंटरकॅलेशन थरासाठी केला जातो; Cu-110 थरासोबत सहायक मिश्रधातू घटकांचे इंटरकॅलेशन आणि ॲनील्ड अवस्था यांचा संयोग केला जातो. या कामात वापरलेल्या अभिकारकांसोबत ते रासायनिकदृष्ट्या स्थिर असल्याचे आढळले आहे. Cu-110 सोबत Al 6061 O चा संयोग देखील UAM साठी एक सुसंगत साहित्य संयोजन मानला जातो आणि म्हणूनच या अभ्यासासाठी ते एक योग्य साहित्य आहे38,42. ही उपकरणे खालील तक्ता १ मध्ये सूचीबद्ध आहेत.
रिॲक्टर निर्मितीचे टप्पे (1) 6061 ॲल्युमिनियम मिश्रधातूचा सबस्ट्रेट (2) तांब्याच्या फॉइलपासून खालच्या चॅनलची निर्मिती (3) थरांमध्ये थर्मोकपल्स बसवणे (4) वरचा चॅनल (5) इनलेट आणि आउटलेट (6) मोनोलिथिक रिॲक्टर.
चिपचा आकार आटोपशीर ठेवून, चिपच्या आत द्रवाने कापलेले अंतर वाढवण्यासाठी वळणदार मार्गाचा वापर करणे, हे द्रव वाहिनीच्या रचनेमागील तत्त्वज्ञान आहे. उत्प्रेरक-अभिक्रियाकारक संपर्काचा वेळ वाढवण्यासाठी आणि उत्कृष्ट उत्पादन उत्पन्न मिळवण्यासाठी अंतरातील ही वाढ इष्ट आहे. डिव्हाइसमध्ये प्रक्षुब्ध मिश्रण घडवून आणण्यासाठी आणि द्रवाचा पृष्ठभागाशी (उत्प्रेरकाशी) संपर्काचा वेळ वाढवण्यासाठी, चिप्स सरळ मार्गाच्या टोकांना ९०° चे वळण वापरतात. साध्य करता येणारे मिश्रण आणखी वाढवण्यासाठी, रिॲक्टरच्या रचनेत मिक्सिंग कॉइल विभागात प्रवेश करण्यापूर्वी Y-कनेक्शनमध्ये जोडलेले दोन अभिक्रियाकारक प्रवेशद्वार समाविष्ट आहेत. तिसरे प्रवेशद्वार, जे प्रवाहाच्या अर्ध्या वाटेवर त्याला छेदते, ते भविष्यातील बहु-स्तरीय संश्लेषण अभिक्रियांसाठी योजनेत समाविष्ट केले आहे.
सर्व चॅनेलचा आकार चौरसाकृती आहे (कोणतेही निमुळते कोन नाहीत), जो चॅनेलची भूमिती तयार करण्यासाठी वापरल्या जाणाऱ्या नियतकालिक सीएनसी मिलिंगचा परिणाम आहे. चॅनेलचे आकारमान अशा प्रकारे निवडले आहे की (मायक्रो रिॲक्टरसाठी) जास्त व्हॉल्युमेट्रिक यील्ड मिळेल, आणि तरीही ते इतके लहान असेल की त्यात असलेल्या बहुतेक द्रवांसाठी पृष्ठभागाशी (उत्प्रेरकांशी) आंतरक्रिया सुलभ होईल. योग्य आकार हा लेखकांच्या धातू-द्रव अभिक्रिया उपकरणांसंबंधीच्या पूर्वीच्या अनुभवावर आधारित आहे. अंतिम चॅनेलचे अंतर्गत आकारमान ७५० µm x ७५० µm होते आणि रिॲक्टरचे एकूण आकारमान १ मिली होते. या उपकरणाला व्यावसायिक फ्लो केमिस्ट्री उपकरणांशी सहजपणे जोडता यावे यासाठी डिझाइनमध्ये एक अंगभूत कनेक्टर (१/४″-२८ UNF थ्रेड) समाविष्ट केला आहे. चॅनेलचा आकार फॉइल मटेरियलची जाडी, त्याचे यांत्रिक गुणधर्म आणि अल्ट्रासोनिक्ससोबत वापरल्या जाणाऱ्या बाँडिंग पॅरामीटर्समुळे मर्यादित असतो. दिलेल्या मटेरियलसाठी एका विशिष्ट रुंदीवर, ते मटेरियल तयार झालेल्या चॅनेलमध्ये 'खाली वाकेल'. सध्या या गणनेसाठी कोणतेही विशिष्ट मॉडेल नाही, त्यामुळे दिलेल्या सामग्री आणि डिझाइनसाठी कमाल चॅनल रुंदी प्रायोगिकरित्या निर्धारित केली जाते, अशा परिस्थितीत 750 µm रुंदीमुळे सॅग होणार नाही.
चॅनलचा आकार (चौरस) स्क्वेअर कटर वापरून निश्चित केला जातो. वेगवेगळे प्रवाह दर आणि वैशिष्ट्ये मिळवण्यासाठी सीएनसी मशीनवर विविध कटिंग टूल्स वापरून चॅनलचा आकार आणि माप बदलता येते. १२५ मायक्रॉनच्या टूलने वक्र चॅनल तयार करण्याचे एक उदाहरण मोनाघन४५ मध्ये आढळू शकते. जेव्हा फॉइलचा थर सपाट लावला जातो, तेव्हा चॅनलवर फॉइल मटेरियल लावल्यावर एक सपाट (चौरस) पृष्ठभाग तयार होतो. या कामात, चॅनलची समरूपता टिकवून ठेवण्यासाठी चौरस कन्टूरचा वापर करण्यात आला.
उत्पादनातील नियोजित विराम दरम्यान, थर्मोकपल तापमान सेन्सर (के प्रकार) थेट डिव्हाइसमध्ये वरच्या आणि खालच्या चॅनल गटांच्या दरम्यान बसवलेले असतात (आकृती १ – टप्पा ३). हे थर्मोकपल -२०० ते १३५० °C पर्यंतच्या तापमानातील बदल नियंत्रित करू शकतात.
२५.४ मिमी रुंद आणि १५० मायक्रॉन जाड मेटल फॉइलचा वापर करून UAM हॉर्नद्वारे मेटल डिपॉझिशन प्रक्रिया केली जाते. संपूर्ण बिल्ड एरिया व्यापण्यासाठी फॉइलचे हे थर एकमेकांना लागून असलेल्या पट्ट्यांच्या मालिकेत जोडलेले असतात; जमा झालेल्या मटेरियलचा आकार अंतिम उत्पादनापेक्षा मोठा असतो, कारण वजाबाकी प्रक्रियेमुळे अंतिम स्वच्छ आकार तयार होतो. उपकरणाच्या बाह्य आणि अंतर्गत बाह्यरेषांवर मशीनिंग करण्यासाठी सीएनसी मशीनिंगचा वापर केला जातो, ज्यामुळे निवडलेल्या टूल आणि सीएनसी प्रक्रिया पॅरामीटर्सनुसार (या उदाहरणात, सुमारे १.६ µm Ra) उपकरणाला आणि चॅनेल्सना अनुरूप पृष्ठभाग फिनिश मिळतो. उपकरणाच्या संपूर्ण उत्पादन प्रक्रियेदरम्यान, आयामी अचूकता राखली जाईल आणि तयार झालेला भाग सीएनसी फाइन मिलिंगच्या अचूकतेच्या पातळीवर पोहोचेल याची खात्री करण्यासाठी सतत, अखंड अल्ट्रासोनिक मटेरियल स्प्रेइंग आणि मशीनिंग सायकल्स वापरल्या जातात. या उपकरणासाठी वापरल्या जाणाऱ्या चॅनेलची रुंदी इतकी कमी आहे की फॉइल मटेरियल फ्लुइड चॅनेलमध्ये 'खाली लोंबणार' नाही, म्हणूनच चॅनेलचा क्रॉस सेक्शन चौरसाकृती आहे. फॉइल मटेरियलमधील संभाव्य त्रुटी आणि UAM प्रक्रियेचे पॅरामीटर्स उत्पादन भागीदाराद्वारे (फॅब्रिसोनिक एलएलसी, यूएसए) प्रायोगिकरित्या निर्धारित केले गेले.
अभ्यासातून असे दिसून आले आहे की UAM संयुगाच्या इंटरफेस 46, 47 वर अतिरिक्त उष्णता उपचारांशिवाय घटकांचे विसरण कमी होते, म्हणून या कामातील उपकरणांसाठी Cu-110 थर Al 6061 थरापेक्षा वेगळा राहतो आणि त्यात लक्षणीय बदल होतो.
रिॲक्टरच्या डाउनस्ट्रीममध्ये २५० psi (१७२४ kPa) वर एक पूर्व-कॅलिब्रेटेड बॅक प्रेशर रेग्युलेटर (BPR) स्थापित करा आणि रिॲक्टरमधून ०.१ ते १ ml प्रति मिनिट या दराने पाणी पंप करा. प्रणाली एक स्थिर दाब राखू शकते याची खात्री करण्यासाठी, प्रणालीमध्येच बसवलेल्या फ्लोसिन प्रेशर ट्रान्सड्यूसरचा वापर करून रिॲक्टरच्या दाबावर लक्ष ठेवण्यात आले. रिॲक्टरमध्ये बसवलेले थर्मोकपल्स आणि फ्लोसिन चिपच्या हीटिंग प्लेटमध्ये बसवलेले थर्मोकपल्स यांच्यातील कोणताही फरक शोधून फ्लो रिॲक्टरमधील संभाव्य तापमान प्रवणता तपासण्यात आली. हे १०० ते १५० °C दरम्यान २५ °C च्या टप्प्यांमध्ये प्रोग्राम केलेले हॉटप्लेट तापमान बदलून आणि प्रोग्राम केलेल्या व नोंदवलेल्या तापमानांमधील कोणत्याही फरकाचे निरीक्षण करून साध्य केले जाते. हे tc-08 डेटा लॉगर (पिकोटेक, केंब्रिज, यूके) आणि त्यासोबतच्या पिकोलॉग सॉफ्टवेअरचा वापर करून साध्य करण्यात आले.
फेनिलॲसिटिलीन आणि आयोडोइथेनच्या सायक्लोॲडिशन अभिक्रियेसाठीच्या परिस्थिती अनुकूलित केल्या आहेत (आकृती १-फेनिलॲसिटिलीन आणि आयोडोइथेनची सायक्लोॲडिशन, आकृती १-फेनिलॲसिटिलीन आणि आयोडोइथेनची सायक्लोॲडिशन). हे अनुकूलन, अल्काइन:ॲझाइड गुणोत्तर १:२ असे स्थिर ठेवून, तापमान आणि निवास वेळ यांना चल मानून, प्रयोगांच्या पूर्ण फॅक्टोरियल डिझाइन (DOE) पद्धतीचा वापर करून केले गेले.
सोडियम अझाइड (०.२५ M, ४:१ DMF:H2O), आयोडोइथेन (०.२५ M, DMF), आणि फिनाइलॲसिटिलीन (०.१२५ M, DMF) यांची स्वतंत्र द्रावणे तयार करण्यात आली. प्रत्येक द्रावणाचा १.५ मिलीचा भाग मिसळून, इच्छित प्रवाह दराने आणि तापमानावर रिॲक्टरमधून पंप करण्यात आला. मॉडेलचा प्रतिसाद हा ट्रायझोल उत्पादनाच्या पीक क्षेत्राचे फिनाइलॲसिटिलीन या मूळ पदार्थाशी असलेले गुणोत्तर म्हणून घेण्यात आला आणि तो हाय परफॉर्मन्स लिक्विड क्रोमॅटोग्राफी (HPLC) वापरून निश्चित करण्यात आला. विश्लेषणात सुसंगतता राखण्यासाठी, अभिक्रिया मिश्रण रिॲक्टरमधून बाहेर पडल्यानंतर लगेचच सर्व अभिक्रिया घेण्यात आल्या. ऑप्टिमायझेशनसाठी निवडलेल्या पॅरामीटर श्रेणी तक्ता २ मध्ये दर्शविल्या आहेत.
सर्व नमुन्यांचे विश्लेषण क्रोमास्टर HPLC प्रणाली (VWR, PA, USA) वापरून करण्यात आले, ज्यात क्वाटरनरी पंप, कॉलम ओव्हन, व्हेरिएबल वेव्हलेंथ UV डिटेक्टर आणि ऑटोसेम्पलर यांचा समावेश होता. कॉलम इक्विव्हॅलन्स 5 C18 (VWR, PA, USA) होता, जो 4.6 x 100 मिमी, 5 µm कणांच्या आकाराचा असून 40°C तापमानावर ठेवला होता. द्रावक आयसोक्रॅटिक मिथेनॉल:पाणी 50:50 होते आणि त्याचा प्रवाह दर 1.5 ml·min-1 होता. इंजेक्शन व्हॉल्यूम 5 μl होता आणि डिटेक्टरची तरंगलांबी 254 nm होती. DOE नमुन्यासाठी % पीक एरियाची गणना केवळ अवशिष्ट अल्काइन आणि ट्रायझोल उत्पादनांच्या पीक एरियावरून करण्यात आली. मूळ पदार्थाच्या समावेशामुळे संबंधित पीक्स ओळखणे शक्य होते.
रिॲक्टर विश्लेषणाचे निष्कर्ष MODDE DOE सॉफ्टवेअर (युमेट्रिक्स, माल्मो, स्वीडन) सोबत एकत्रित केल्यामुळे, निकालांचे सखोल ट्रेंड विश्लेषण करणे आणि या सायक्लोॲडिशनसाठी इष्टतम अभिक्रिया परिस्थिती निश्चित करणे शक्य झाले. अंगभूत ऑप्टिमायझर चालवून आणि सर्व महत्त्वाचे मॉडेल टर्म्स निवडून, अभिक्रिया परिस्थितीचा एक असा संच तयार होतो, जो ॲसिटिलीन फीडस्टॉकचे पीक एरिया कमी करताना उत्पादनाच्या पीक एरियाला कमाल करण्यासाठी डिझाइन केलेला आहे.
प्रत्येक ट्रायझोल संयुगाच्या संश्लेषणापूर्वी, उत्प्रेरक अभिक्रिया कक्षामधून हायड्रोजन पेरॉक्साइडचे द्रावण (36%) प्रवाहित करून (प्रवाह दर = 0.4 मिली प्रति मिनिट, निवास वेळ = 2.5 मिनिटे) उत्प्रेरक अभिक्रिया कक्षातील तांब्याच्या पृष्ठभागाचे ऑक्सिडीकरण साधण्यात आले.
एकदा इष्टतम परिस्थितींचा संच निश्चित झाल्यावर, एक लहान संश्लेषण लायब्ररी संकलित करण्यासाठी त्या ॲसिटिलीन आणि हॅलोअल्केन डेरिव्हेटिव्हच्या श्रेणीवर लागू केल्या गेल्या, ज्यामुळे या परिस्थिती संभाव्य अभिकर्मकांच्या विस्तृत श्रेणीवर लागू करण्याची शक्यता स्थापित झाली (आकृती १). २).
सोडियम अझाइड (०.२५ M, ४:१ DMF:H2O), हॅलोअल्केन्स (०.२५ M, DMF), आणि अल्काइन्स (०.१२५ M, DMF) यांचे स्वतंत्र द्रावण तयार करा. प्रत्येक द्रावणाचे ३ मिलीचे भाग एकत्र मिसळून, त्यांना ७५ µl/मिनिट या दराने आणि १५०°C तापमानावर रिॲक्टरमधून पंप केले गेले. संपूर्ण द्रावण एका कुपीमध्ये गोळा करून १० मिली इथाइल ॲसिटेटने विरल केले गेले. नमुन्याचे द्रावण ३ x १० मिली पाण्याने धुतले गेले. जलीय थर एकत्र करून १० मिली इथाइल ॲसिटेटने निष्कर्षित केले गेले, त्यानंतर सेंद्रिय थर एकत्र करून, ३×१० मिली खाऱ्या पाण्याने धुतले गेले, MgSO4 वर वाळवले गेले आणि गाळले गेले, नंतर निर्वात पोकळीत द्रावक काढून टाकण्यात आले. HPLC, 1H NMR, 13C NMR आणि उच्च रिझोल्यूशन मास स्पेक्ट्रोमेट्री (HR-MS) यांच्या संयुक्त विश्लेषणापूर्वी, इथाइल ॲसिटेट वापरून सिलिका जेल कॉलम क्रोमॅटोग्राफीद्वारे नमुने शुद्ध केले गेले.
आयनीकरण स्रोत म्हणून ESI वापरून, थर्मोफिशर प्रिसिजन ऑर्बिट्रॅप मास स्पेक्ट्रोमीटरद्वारे सर्व स्पेक्ट्रा मिळवण्यात आले. द्रावक म्हणून ॲसिटोनायट्राइल वापरून सर्व नमुने तयार करण्यात आले.
ॲल्युमिनियम सबस्ट्रेट असलेल्या सिलिका प्लेट्सवर टीएलसी विश्लेषण करण्यात आले. या प्लेट्स यूव्ही प्रकाश (२५४ एनएम) किंवा व्हॅनिलिन स्टैनिंग आणि उष्णतेने दृश्यमान करण्यात आल्या.
सर्व नमुन्यांचे विश्लेषण VWR क्रोमास्टर प्रणाली (VWR इंटरनॅशनल लि., लेटन बझार्ड, यूके) वापरून करण्यात आले, जी ऑटोसेम्पलर, कॉलम ओव्हनसह बायनरी पंप आणि सिंगल वेव्हलेंथ डिटेक्टरने सुसज्ज होती. ACE इक्विव्हॅलन्स 5 C18 कॉलम (150 x 4.6 मिमी, ॲडव्हान्स्ड क्रोमॅटोग्राफी टेक्नॉलॉजीज लि., ॲबरडीन, स्कॉटलंड) वापरण्यात आला.
पातळ केलेल्या कच्च्या अभिक्रिया मिश्रणातून (१:१० विरलीकरण) थेट ५ मायक्रोलिटरचे इंजेक्शन देण्यात आले आणि त्यांचे विश्लेषण पाणी:मिथेनॉल (५०:५० किंवा ७०:३०) वापरून करण्यात आले; मात्र काही नमुन्यांसाठी ७०:३० द्रावक प्रणाली (तारा क्रमांकाने दर्शविलेली) वापरण्यात आली. हे विश्लेषण १.५ मिली/मिनिट या प्रवाह दराने करण्यात आले. कॉलम ४०°C तापमानावर ठेवण्यात आला होता. डिटेक्टरची तरंगलांबी २५४ नॅनोमीटर आहे.
नमुन्याच्या % पीक क्षेत्राची गणना अवशिष्ट अल्काइन, केवळ ट्रायझोल उत्पादनाच्या पीक क्षेत्रावरून करण्यात आली आणि सुरुवातीच्या सामग्रीच्या परिचयामुळे संबंधित पीक ओळखणे शक्य झाले.
सर्व नमुन्यांचे विश्लेषण थर्मो आयकॅप ६००० आयसीपी-ओईएस (Thermo iCAP 6000 ICP-OES) वापरून करण्यात आले. सर्व कॅलिब्रेशन स्टँडर्ड्स २% नायट्रिक ॲसिडमधील १००० पीपीएम क्यूपी (Cu) स्टँडर्ड सोल्युशन (स्पेक्स सर्टि प्रेप - SPEX Certi Prep) वापरून तयार करण्यात आले. सर्व स्टँडर्ड्स ५% डीएमएफ (DMF) आणि २% एचएनओ३ (HNO3) च्या सोल्युशनमध्ये तयार करण्यात आले, आणि सर्व नमुने डीएमएफ-एचएनओ३ (DMF-HNO3) च्या सॅम्पल सोल्युशनने २० पट डायल्यूट करण्यात आले.
अंतिम असेंब्ली तयार करण्यासाठी वापरल्या जाणाऱ्या मेटल फॉइलला जोडण्याची पद्धत म्हणून UAM अल्ट्रासोनिक मेटल वेल्डिंगचा वापर करते. अल्ट्रासोनिक मेटल वेल्डिंगमध्ये, पदार्थाला कंपित करून, जोडल्या जाणाऱ्या फॉइलवर/आधीच घट्ट केलेल्या थरावर दाब देण्यासाठी एका कंपित होणाऱ्या धातूच्या उपकरणाचा (ज्याला हॉर्न किंवा अल्ट्रासोनिक हॉर्न म्हणतात) वापर केला जातो. सततच्या कार्यासाठी, सोनोट्रोडचा आकार दंडगोलाकार असतो आणि तो पदार्थाच्या पृष्ठभागावरून फिरतो, ज्यामुळे संपूर्ण भाग चिकटतो. जेव्हा दाब आणि कंपन लागू केले जाते, तेव्हा पदार्थाच्या पृष्ठभागावरील ऑक्साईड्सना तडे जाऊ शकतात. सततचा दाब आणि कंपनामुळे पदार्थाचा खडबडीतपणा नष्ट होऊ शकतो ३६. स्थानिक उष्णता आणि दाबाशी जवळच्या संपर्कामुळे पदार्थांच्या इंटरफेसवर एक घन अवस्थेतील बंध तयार होतो; तसेच पृष्ठभागाची ऊर्जा बदलून ते एकसंधतेला प्रोत्साहन देऊ शकते४८. या बंधन यंत्रणेचे स्वरूप इतर ॲडिटिव्ह मॅन्युफॅक्चरिंग तंत्रज्ञानामध्ये नमूद केलेल्या बदलत्या वितळण तापमानाशी आणि उच्च तापमानाच्या परिणामांशी संबंधित अनेक समस्यांवर मात करते. यामुळे पृष्ठभागात बदल, फिलर्स किंवा चिकट पदार्थ न वापरता, वेगवेगळ्या पदार्थांच्या अनेक थरांना थेट जोडून एकसंध रचना तयार करणे शक्य होते.
सीएएमसाठी दुसरा अनुकूल घटक म्हणजे धातूंच्या पदार्थांमध्ये कमी तापमानात, म्हणजेच त्यांच्या वितळणबिंदूच्या खूप खाली, सुद्धा दिसून येणारा उच्च दर्जाचा प्लॅस्टिक प्रवाह. अल्ट्रासोनिक कंपने आणि दाब यांच्या संयोगामुळे, पारंपरिकरित्या स्थूल पदार्थांमध्ये आढळणाऱ्या लक्षणीय तापमानवाढीशिवाय, स्थानिक कण-सीमा स्थलांतर आणि पुन:स्फटिकीकरण मोठ्या प्रमाणात होते. अंतिम जोडणी तयार करताना, या घटनेचा उपयोग धातूच्या फॉइलच्या थरांमध्ये, एकावर एक थर रचून सक्रिय आणि निष्क्रिय घटक अंतर्भूत करण्यासाठी केला जाऊ शकतो. ऑप्टिकल फायबर ४९, मजबुतीकरण ४६, इलेक्ट्रॉनिक्स ५० आणि थर्मोकपल्स (हे कार्य) यांसारखे घटक सक्रिय आणि निष्क्रिय संमिश्र जोडण्या तयार करण्यासाठी यूएएम संरचनांमध्ये यशस्वीरित्या एकत्रित केले गेले आहेत.
या कामामध्ये, उत्प्रेरकीय तापमान नियंत्रणासाठी एक आदर्श मायक्रो रिॲक्टर तयार करण्याकरिता विविध पदार्थांच्या बंधन क्षमता आणि UAM इंटरकॅलेशन क्षमता या दोन्हींचा वापर करण्यात आला.
पॅलेडियम (Pd) आणि इतर सामान्यतः वापरल्या जाणाऱ्या धातूंच्या उत्प्रेरकांच्या तुलनेत, Cu उत्प्रेरणाचे अनेक फायदे आहेत: (i) आर्थिकदृष्ट्या, Cu हे उत्प्रेरणात वापरल्या जाणाऱ्या इतर अनेक धातूंपेक्षा स्वस्त आहे आणि म्हणूनच रासायनिक उद्योगासाठी एक आकर्षक पर्याय आहे (ii) Cu-उत्प्रेरित क्रॉस-कपलिंग अभिक्रियांची व्याप्ती विस्तारत आहे आणि ती Pd51, 52, 53-आधारित पद्धतींना काही प्रमाणात पूरक असल्याचे दिसते (iii) Cu-उत्प्रेरित अभिक्रिया इतर लिगँड्सच्या अनुपस्थितीतही चांगल्या प्रकारे कार्य करतात. हे लिगँड्स अनेकदा संरचनेच्या दृष्टीने सोपे आणि स्वस्त असतात, तर Pd रसायनशास्त्रात वापरले जाणारे लिगँड्स अनेकदा जटिल, महाग आणि हवेच्या संपर्कात आल्यास संवेदनशील असतात (iv) Cu, विशेषतः संश्लेषणात अल्काइन्सना जोडण्याच्या क्षमतेसाठी ओळखले जाते, जसे की सोनोगशिराचे बायमेटॅलिक उत्प्रेरित कपलिंग आणि अझाइड्ससोबतचे सायक्लोअ‍ॅडिशन (क्लिक केमिस्ट्री) (v) Cu हे उल्मन-प्रकारच्या अभिक्रियांमध्ये काही न्यूक्लिओफाइल्सच्या अ‍ॅरिलेशनला देखील चालना देऊ शकते.
अलीकडे, Cu(0) च्या उपस्थितीत या सर्व अभिक्रियांच्या विषमांगीकरणाची उदाहरणे दाखवण्यात आली आहेत. हे मुख्यत्वे औषधनिर्माण उद्योग आणि धातू उत्प्रेरकांची पुनर्प्राप्ती आणि पुनर्वापर यावर वाढत्या लक्षामुळे आहे55,56.
१९६० च्या दशकात हुइसगेन यांनी प्रथम मांडलेली, ॲसिटिलीन आणि ॲझाइड यांच्यातील १,२,३-ट्रायझोलमध्ये होणारी १,३-डायपोलर सायक्लोॲडिशन अभिक्रिया५७, ही एक सिनर्जिस्टिक प्रात्यक्षिक अभिक्रिया मानली जाते. परिणामी मिळणारे १,२,३ ट्रायझोलचे तुकडे त्यांच्या जैविक उपयोगांमुळे आणि विविध उपचारात्मक घटकांमध्ये वापरामुळे औषध शोधात फार्माकोफोर म्हणून विशेष महत्त्वाचे आहेत५८.
जेव्हा शार्पलेस आणि इतरांनी "क्लिक केमिस्ट्री"५९ ही संकल्पना मांडली, तेव्हा या प्रतिक्रियेकडे पुन्हा लक्ष वेधले गेले. "क्लिक केमिस्ट्री" ही संज्ञा हेटरोअॅटोमिक बॉन्डिंग (CXC)६० वापरून नवीन संयुगे आणि कॉम्बिनेटोरियल लायब्ररीच्या जलद संश्लेषणासाठी मजबूत आणि निवडक प्रतिक्रियांच्या संचाचे वर्णन करण्यासाठी वापरली जाते. या प्रतिक्रियांमधील संश्लेषणात्मक आकर्षण हे त्यांच्याशी संबंधित उच्च उत्पन्न, सोप्या परिस्थिती, ऑक्सिजन आणि पाण्याला असलेला प्रतिकार, आणि उत्पादनाचे सोपे विलगीकरण यामुळे आहे६१.
शास्त्रीय १,३-डायपोल हुइसगेन सायक्लोअॅडिशन "क्लिक केमिस्ट्री" या श्रेणीत येत नाही. तथापि, मेडल आणि शार्पलेस यांनी दाखवून दिले की, उत्प्रेरक-विरहित १,३-डायपोलर सायक्लोअॅडिशनच्या दरात लक्षणीय वाढ होण्याच्या तुलनेत, Cu(I) च्या उपस्थितीत ही अझाइड-अल्काइन कपलिंग घटना घडते १०७-१०८ ६२,६३. या प्रगत अभिक्रिया यंत्रणेसाठी संरक्षक गटांची किंवा कठोर अभिक्रिया परिस्थितीची आवश्यकता नसते आणि कालांतराने १,४-डायसबस्टिट्यूटेड १,२,३-ट्रायझोल्स (अँटी-१,२,३-ट्रायझोल्स) मध्ये जवळजवळ पूर्ण रूपांतरण आणि निवडकता मिळते (आकृती ३).
पारंपारिक आणि तांबे-उत्प्रेरित हुइसगेन चक्रीय संयोगांचे सममितीय परिणाम. Cu(I)-उत्प्रेरित हुइसगेन चक्रीय संयोगांमुळे फक्त 1,4-द्वि-प्रतिस्थापित 1,2,3-ट्रायझोल मिळतात, तर उष्णतेने प्रेरित हुइसगेन चक्रीय संयोगांमुळे सामान्यतः 1,4- आणि 1,5-ट्रायझोलमध्ये अ‍ॅझोल स्टिरिओआयसोमर्सचे 1:1 मिश्रण मिळते.
बहुतेक प्रोटोकॉलमध्ये Cu(II) च्या स्थिर स्रोतांचे क्षपण समाविष्ट असते, जसे की सोडियम क्षारांच्या संयोगाने CuSO4 किंवा Cu(II)/Cu(0) संयुगाचे क्षपण. इतर धातू-उत्प्रेरित अभिक्रियांच्या तुलनेत, Cu(I) वापरण्याचे मुख्य फायदे म्हणजे ते स्वस्त आणि हाताळण्यास सोपे आहे.
वॉरेल आणि सहकाऱ्यांनी केलेल्या 65 गतिज आणि समस्थानिक अभ्यासातून असे दिसून आले आहे की टर्मिनल अल्काइन्सच्या बाबतीत, अझाइडच्या संदर्भात प्रत्येक रेणूची अभिक्रियाशीलता सक्रिय करण्यासाठी तांब्याचे दोन समतुल्य भाग सामील असतात. प्रस्तावित यंत्रणा π-बंधित तांब्याला एक स्थिर दाता लिगँड म्हणून वापरून, σ-बंधित कॉपर ॲसिटिलाइडशी अझाइडच्या समन्वयाने तयार झालेल्या सहा-सदस्यीय तांब्याच्या धातूच्या वलयाद्वारे पुढे जाते. वलय आकुंचन आणि त्यानंतर प्रोटॉन विघटन होऊन ट्रायझोल उत्पादने तयार झाल्यामुळे तांब्याचे ट्रायझोलिल व्युत्पन्न तयार होतात आणि उत्प्रेरक चक्र पूर्ण होते.
फ्लो केमिस्ट्री उपकरणांचे फायदे सर्वज्ञात असले तरी, जागेवरच (in situ) रिअल-टाइम प्रक्रिया निरीक्षणासाठी या प्रणालींमध्ये विश्लेषणात्मक साधने समाकलित करण्याची इच्छा होती66,67. उत्प्रेरकीय दृष्ट्या सक्रिय, उष्णता वाहक पदार्थांपासून थेट अंतर्भूत संवेदन घटकांसह (आकृती ४) अत्यंत जटिल ३डी फ्लो रिॲक्टरची रचना आणि निर्मिती करण्यासाठी यूएएम (UAM) ही एक योग्य पद्धत असल्याचे सिद्ध झाले आहे.
अल्ट्रासोनिक ॲडिटिव्ह मॅन्युफॅक्चरिंग (UAM) द्वारे निर्मित ॲल्युमिनियम-तांबे प्रवाह रिॲक्टर, ज्यामध्ये एक जटिल अंतर्गत वाहिनी रचना, अंगभूत थर्मोकपल्स आणि एक उत्प्रेरक अभिक्रिया कक्ष आहे. अंतर्गत द्रव मार्गांची कल्पना देण्यासाठी, स्टीरिओलिथोग्राफी वापरून बनवलेला एक पारदर्शक नमुना देखील दाखवला आहे.
भविष्यातील सेंद्रिय अभिक्रियांसाठी रिॲक्टर बनवले जातील याची खात्री करण्यासाठी, द्रावकांना त्यांच्या उत्कलन बिंदूपेक्षा जास्त तापमानावर सुरक्षितपणे गरम करणे आवश्यक आहे; त्यांची दाब आणि तापमान चाचणी केली जाते. दाब चाचणीत असे दिसून आले की, प्रणालीतील वाढलेल्या दाबावर (१.७ MPa) सुद्धा प्रणाली एक स्थिर आणि सातत्यपूर्ण दाब राखते. द्रव म्हणून H2O वापरून खोलीच्या तापमानावर जलस्थितिक चाचण्या घेण्यात आल्या.
अंगभूत (आकृती १) थर्मोकपलला तापमान डेटा लॉगरशी जोडल्यावर असे दिसून आले की, फ्लोसिन सिस्टीममधील प्रोग्राम केलेल्या तापमानापेक्षा थर्मोकपलचे तापमान ६°C (± १°C) कमी होते. सामान्यतः, तापमानात १०°C वाढ झाल्याने अभिक्रियेचा दर दुप्पट होतो, त्यामुळे केवळ काही अंशांच्या तापमानातील फरकानेही अभिक्रियेच्या दरात लक्षणीय बदल होऊ शकतो. हा फरक उत्पादन प्रक्रियेत वापरलेल्या सामग्रीच्या उच्च औष्णिक विसरणक्षमतेमुळे (thermal diffusivity) संपूर्ण RPV मध्ये होणाऱ्या तापमानाच्या हानीमुळे होतो. ही औष्णिक विचलन (thermal drift) स्थिर असते आणि म्हणूनच, अभिक्रियेदरम्यान अचूक तापमान गाठले जाईल व मोजले जाईल याची खात्री करण्यासाठी उपकरणे सेट करताना याचा विचार केला जाऊ शकतो. अशाप्रकारे, हे ऑनलाइन देखरेख साधन अभिक्रियेच्या तापमानावर काटेकोर नियंत्रण ठेवण्यास मदत करते आणि अधिक अचूक प्रक्रिया अनुकूलन (process optimization) व इष्टतम परिस्थितीच्या विकासासाठी योगदान देते. हे सेन्सर्स मोठ्या प्रमाणातील प्रणालींमध्ये उष्णतादायी (exothermic) अभिक्रिया शोधण्यासाठी आणि अनियंत्रित (runaway) अभिक्रियांना प्रतिबंध करण्यासाठी देखील वापरले जाऊ शकतात.
या पेपरमध्ये सादर केलेला रिअॅक्टर हा रासायनिक रिअॅक्टरच्या निर्मितीसाठी UAM तंत्रज्ञानाच्या उपयोगाचे पहिले उदाहरण आहे आणि तो सध्या या उपकरणांच्या AM/3D प्रिंटिंगशी संबंधित अनेक प्रमुख मर्यादा दूर करतो, जसे की: (i) तांबे किंवा ॲल्युमिनियम मिश्रधातूच्या प्रक्रियेसंबंधित नमूद केलेल्या समस्यांवर मात करणे (ii) सिलेक्टिव्ह लेझर मेल्टिंग (SLM)25,69 सारख्या पावडर बेड मेल्टिंग (PBF) पद्धतींच्या तुलनेत सुधारित अंतर्गत चॅनेल रिझोल्यूशन, खराब मटेरियल फ्लो आणि खडबडीत पृष्ठभाग पोत26 (iii) कमी प्रक्रिया तापमान, ज्यामुळे सेन्सर्स थेट जोडणे सोपे होते, जे पावडर बेड तंत्रज्ञानामध्ये शक्य नाही, (v) पॉलिमर-आधारित घटकांचे खराब यांत्रिक गुणधर्म आणि विविध सामान्य सेंद्रिय द्रावकांप्रति असलेली संवेदनशीलता17,19 यावर मात करणे.
सतत प्रवाही परिस्थितीत तांब्याच्या उत्प्रेरकाने होणाऱ्या अल्किनाझाइड चक्रीय-संयोजन अभिक्रियांच्या मालिकेद्वारे रिॲक्टरची कार्यक्षमता प्रदर्शित करण्यात आली (आकृती २). आकृती ४ मध्ये दर्शविलेला अल्ट्रासोनिक प्रिंटेड तांब्याचा रिॲक्टर एका व्यावसायिक प्रवाही प्रणालीसोबत एकत्रित करण्यात आला आणि सोडियम क्लोराइडच्या उपस्थितीत ॲसिटिलीन व अल्काइल गट हॅलाइड्सच्या तापमान-नियंत्रित अभिक्रियेचा वापर करून विविध १,४-द्वि-प्रतिस्थापित १,२,३-ट्रायझोल्सच्या ॲझाइड लायब्ररीचे संश्लेषण करण्यासाठी वापरण्यात आला (आकृती ३). सतत प्रवाही पद्धतीचा वापर केल्याने बॅच प्रक्रियांमध्ये उद्भवू शकणाऱ्या सुरक्षिततेच्या समस्या कमी होतात, कारण या अभिक्रियेमुळे अत्यंत क्रियाशील आणि धोकादायक ॲझाइड मध्यस्थ तयार होतात [३१७], [३१८]. सुरुवातीला, फेनिलॲसिटिलीन आणि आयोडोइथेनच्या चक्रीय-संयोजनासाठी अभिक्रियेला अनुकूलित करण्यात आले (योजना १ – फेनिलॲसिटिलीन आणि आयोडोइथेनचे चक्रीय-संयोजन) (आकृती ५ पहा).
(वर डावीकडे) ऑप्टिमायझेशनसाठी फेनिलॲसिटिलीन आणि आयोडोइथेन यांच्यातील हुइसगेन 57 सायक्लोॲडिशन योजनेच्या ऑप्टिमाइझ केलेल्या (खालच्या) योजनेवरून मिळवलेल्या आणि अभिक्रियेचे ऑप्टिमाइझ केलेले रूपांतरण दर पॅरामीटर्स दर्शविणाऱ्या, प्रवाह प्रणालीमध्ये 3DP रिॲक्टर समाविष्ट करण्यासाठी वापरलेल्या सेटअपची योजना (वर उजवीकडे).
रिॲक्टरच्या उत्प्रेरक विभागात अभिकारकांचा निवासकाळ नियंत्रित करून आणि थेट एकात्मिक थर्मोकपल सेन्सरद्वारे अभिक्रियेच्या तापमानाचे काळजीपूर्वक निरीक्षण करून, कमीत कमी वेळ आणि सामग्रीसह अभिक्रियेच्या परिस्थिती जलद आणि अचूकपणे अनुकूलित केल्या जाऊ शकतात. १५ मिनिटांचा निवासकाळ आणि १५०°C अभिक्रियेचे तापमान वापरून सर्वाधिक रूपांतरण साध्य झाले, असे लवकरच आढळून आले. MODDE सॉफ्टवेअरच्या गुणांक आलेखावरून हे दिसून येते की निवासकाळ आणि अभिक्रियेचे तापमान या दोन्ही गोष्टी मॉडेलच्या महत्त्वाच्या परिस्थिती मानल्या जातात. या निवडलेल्या परिस्थितींचा वापर करून अंगभूत ऑप्टिमायझर चालवल्याने अभिक्रियेच्या परिस्थितींचा एक असा संच तयार होतो, जो सुरुवातीच्या सामग्रीच्या पीक एरिया कमी करून उत्पादनाच्या पीक एरियाला कमाल करण्यासाठी डिझाइन केलेला असतो. या अनुकूलनामुळे ट्रायझोल उत्पादनाचे ५३% रूपांतरण मिळाले, जे मॉडेलच्या ५४% च्या अंदाजाशी तंतोतंत जुळले.