Nature.com भ्रमण गर्नुभएकोमा धन्यवाद।तपाईंले प्रयोग गरिरहनुभएको ब्राउजर संस्करणमा CSS को लागि सीमित समर्थन छ।उत्तम अनुभवको लागि, हामी तपाईंलाई अद्यावधिक गरिएको ब्राउजर प्रयोग गर्न सिफारिस गर्छौं (वा इन्टरनेट एक्सप्लोररमा अनुकूलता मोड बन्द गर्नुहोस्)।यस बीचमा, निरन्तर समर्थन सुनिश्चित गर्न, हामी शैली र जाभास्क्रिप्ट बिना साइट प्रदर्शन गर्नेछौं।
थप उत्पादनले अनुसन्धानकर्ताहरू र उद्योगपतिहरूले आफ्नो विशिष्ट आवश्यकताहरू पूरा गर्न रासायनिक उपकरणहरू डिजाइन र निर्माण गर्ने तरिका परिवर्तन गरिरहेको छ। यस कार्यमा, हामी ठोस-अवस्था धातु पाना ल्यामिनेशन प्रविधि अल्ट्रासोनिक थप उत्पादन (UAM) द्वारा प्रत्यक्ष रूपमा एकीकृत उत्प्रेरक भागहरू र सेन्सिङ तत्वहरू सहितको प्रवाह रिएक्टरको पहिलो उदाहरण रिपोर्ट गर्छौं। UAM प्रविधिले रासायनिक रिएक्टरहरूको थप उत्पादनसँग सम्बन्धित धेरै सीमितताहरू पार मात्र गर्दैन, तर यसले त्यस्ता उपकरणहरूको क्षमताहरूलाई पनि उल्लेखनीय रूपमा बढाउँछ। UAM रसायन विज्ञान सेट-अप प्रयोग गरेर Cu-मध्यस्थ Huisgen 1,3-द्विध्रुवीय साइक्लोएडिसन प्रतिक्रियाद्वारा जैविक रूपमा महत्त्वपूर्ण 1,4-विघटन गरिएका 1,2,3-ट्रायजोल यौगिकहरूको श्रृंखला सफलतापूर्वक संश्लेषित र अनुकूलित गरिएको थियो। UAM र निरन्तर प्रवाह प्रशोधनको अद्वितीय गुणहरूको लाभ उठाएर, उपकरणले प्रतिक्रिया अनुगमन र अनुकूलनको लागि वास्तविक-समय प्रतिक्रिया प्रदान गर्दै चलिरहेको प्रतिक्रियाहरूलाई उत्प्रेरित गर्न सक्षम छ।
यसको थोक समकक्ष भन्दा यसको महत्त्वपूर्ण फाइदाहरूको कारण, प्रवाह रसायन विज्ञान शैक्षिक र औद्योगिक दुवै सेटिङहरूमा एक महत्त्वपूर्ण र बढ्दो क्षेत्र हो किनभने यसको रासायनिक संश्लेषणको चयनशीलता र दक्षता बढाउने क्षमता छ। यो साधारण जैविक अणु गठन १ देखि औषधि यौगिक २,३ र प्राकृतिक उत्पादनहरू ४,५,६ सम्म फैलिएको छ। सूक्ष्म रासायनिक र औषधि उद्योगहरूमा ५०% भन्दा बढी प्रतिक्रियाहरूले निरन्तर प्रवाह प्रशोधन ७ को प्रयोगबाट लाभ उठाउन सक्छन्।
हालैका वर्षहरूमा, परम्परागत गिलासका भाँडाकुँडा वा प्रवाह रसायन उपकरणहरूलाई अनुकूलन योग्य एडिटिभ म्यानुफ्याक्चरिङ (AM) रसायन विज्ञान "प्रतिक्रिया भाँडा" ले प्रतिस्थापन गर्न खोज्ने समूहहरूको बढ्दो प्रवृत्ति रहेको छ। यी प्रविधिहरूको पुनरावृत्ति डिजाइन, द्रुत उत्पादन, र 3-आयामी (3D) क्षमताहरू प्रतिक्रियाहरू, उपकरणहरू, वा अवस्थाहरूको एक विशिष्ट सेटमा आफ्नो उपकरणहरू अनुकूलित गर्न चाहनेहरूका लागि लाभदायक छन्। आजसम्म, यो कामले स्टेरियोलिथोग्राफी (SL) 9,10,11, फ्युज्ड डिपोजिसन मोडेलिङ (FDM) 8,12,13,14 र इन्कजेट प्रिन्टिङ 7, 15, 16 जस्ता पोलिमर-आधारित 3D प्रिन्टिङ प्रविधिहरूको प्रयोगमा लगभग विशेष रूपमा केन्द्रित गरेको छ। रासायनिक प्रतिक्रियाहरू/विश्लेषणहरूको विस्तृत दायरा प्रदर्शन गर्न त्यस्ता उपकरणहरूको बलियोपन र क्षमताको अभाव 17, 18, 19, 20 यस क्षेत्रमा AM को व्यापक कार्यान्वयनको लागि एक प्रमुख सीमित कारक हो17, 18, 19, 20।
प्रवाह रसायन विज्ञानको बढ्दो प्रयोग र AM सँग सम्बन्धित अनुकूल गुणहरूका कारण, प्रयोगकर्ताहरूलाई बृद्धि गरिएको रासायनिक र विश्लेषणात्मक क्षमताहरू सहित प्रवाह प्रतिक्रिया भाँडाहरू निर्माण गर्न सक्षम बनाउने थप उन्नत प्रविधिहरूको अन्वेषण गर्न आवश्यक छ। यी प्रविधिहरूले प्रयोगकर्ताहरूलाई प्रतिक्रिया अवस्थाहरूको विस्तृत दायरा ह्यान्डल गर्न सक्षम अत्यधिक बलियो वा कार्यात्मक सामग्रीहरूको दायराबाट छनौट गर्न सक्षम बनाउनु पर्छ, जबकि प्रतिक्रिया अनुगमन र नियन्त्रणको लागि अनुमति दिन उपकरणबाट विश्लेषणात्मक आउटपुटका विभिन्न रूपहरूलाई पनि सहज बनाउँदछ।
कस्टम केमिकल रिएक्टरहरू विकास गर्ने क्षमता भएको एउटा एडिटिभ म्यानुफ्याक्चरिङ प्रक्रिया अल्ट्रासोनिक एडिटिभ म्यानुफ्याक्चरिङ (UAM) हो। यो ठोस-अवस्था पाना ल्यामिनेशन प्रविधिले पातलो धातु पन्नीहरूमा अल्ट्रासोनिक दोलनहरू लागू गर्दछ ताकि तिनीहरूलाई न्यूनतम बल्क तताउने र उच्च स्तरको प्लास्टिक प्रवाहको साथ तह-दर-तह जोड्न सकियोस् 21, 22, 23। धेरैजसो अन्य AM प्रविधिहरू भन्दा फरक, UAM लाई घटाउने म्यानुफ्याक्चरिङसँग सिधै एकीकृत गर्न सकिन्छ, जसलाई हाइब्रिड म्यानुफ्याक्चरिङ प्रक्रिया भनिन्छ, जसमा इन-सिटु आवधिक कम्प्युटर संख्यात्मक नियन्त्रण (CNC) मिलिङ वा लेजर मेसिनिङले बन्डेड सामग्रीको तहको नेट आकार परिभाषित गर्दछ 24, 25। यसको मतलब प्रयोगकर्ता साना तरल पदार्थ च्यानलहरूबाट अवशिष्ट कच्चा निर्माण सामग्री हटाउने समस्याहरूद्वारा सीमित छैन, जुन प्रायः पाउडर र तरल AM प्रणालीहरू 26,27,28 को मामलामा हुन्छ। यो डिजाइन स्वतन्त्रता उपलब्ध सामग्री विकल्पहरूमा पनि विस्तार हुन्छ - UAM ले एकल प्रक्रिया चरणमा थर्मल रूपमा समान र भिन्न सामग्री संयोजनहरू बन्ड गर्न सक्छ। पग्लने प्रक्रियाभन्दा बाहिर सामग्री संयोजनहरूको छनोटको अर्थ विशिष्ट अनुप्रयोगहरूको मेकानिकल र रासायनिक मागहरू राम्रोसँग पूरा गर्न सकिन्छ। साथै ठोस अवस्था बन्धन, अल्ट्रासोनिक बन्धनको समयमा सामना गरिएको अर्को घटना भनेको अपेक्षाकृत कम तापक्रममा प्लास्टिक सामग्रीको उच्च प्रवाह हो29,30,31,32,33। UAM को यो अद्वितीय विशेषताले क्षति बिना धातु तहहरू बीच मेकानिकल/थर्मल तत्वहरूको इम्बेडिङलाई सहज बनाउन सक्छ। UAM एम्बेडेड सेन्सरहरूले एकीकृत विश्लेषण मार्फत उपकरणबाट प्रयोगकर्तालाई वास्तविक-समय जानकारीको डेलिभरीलाई सहज बनाउन सक्छ।
लेखकहरूको विगतको काम ३२ ले एकीकृत सेन्सिङ क्षमताहरू सहित धातु 3D माइक्रोफ्लुइडिक संरचनाहरू सिर्जना गर्न UAM प्रक्रियाको क्षमता प्रदर्शन गर्‍यो। यो एक अनुगमन मात्र उपकरण हो। यो पेपरले UAM द्वारा निर्मित माइक्रोफ्लुइडिक रासायनिक रिएक्टरको पहिलो उदाहरण प्रस्तुत गर्दछ; एक सक्रिय उपकरण जसले संरचनात्मक रूपमा एकीकृत उत्प्रेरक सामग्रीहरू मार्फत रासायनिक संश्लेषणलाई मात्र निगरानी गर्दैन तर प्रेरित पनि गर्दछ। उपकरणले 3D रासायनिक उपकरण निर्माणमा UAM प्रविधिसँग सम्बन्धित धेरै फाइदाहरू संयोजन गर्दछ, जस्तै: कम्प्युटर-एडेड डिजाइन (CAD) मोडेलहरूबाट सिधै पूर्ण 3D डिजाइनहरूलाई उत्पादनहरूमा रूपान्तरण गर्ने क्षमता; उच्च थर्मल चालकता र उत्प्रेरक सामग्रीहरू संयोजन गर्न बहु-सामग्री निर्माण; र सटीक प्रतिक्रिया तापक्रम अनुगमन र नियन्त्रणको लागि अभिकर्मक स्ट्रिमहरू बीच सिधै थर्मल सेन्सरहरू इम्बेड गर्दै। रिएक्टरको कार्यक्षमता प्रदर्शन गर्न, औषधिको रूपमा महत्त्वपूर्ण १,४-विघटन गरिएको १,२,३-ट्रायजोल यौगिकहरूको पुस्तकालय तामा-उत्प्रेरित हुइसजेन १,३-द्विध्रुवीय साइक्लोएडिसनद्वारा संश्लेषित गरिएको थियो। यो कार्यले सामग्री विज्ञान र कम्प्युटर-सहायता प्राप्त डिजाइनको उपयोगले बहु-अनुशासनात्मक अनुसन्धान मार्फत रसायन विज्ञानको लागि नयाँ अवसरहरू र सम्भावनाहरू कसरी खोल्न सक्छ भनेर प्रकाश पार्छ।
सबै विलायक र अभिकर्मकहरू सिग्मा-एल्ड्रिच, अल्फा एसर, TCI वा फिशर साइन्टिफिकबाट खरिद गरिएका थिए र पूर्व शुद्धीकरण बिना प्रयोग गरिएका थिए। क्रमशः ४०० MHz र १०० MHz मा रेकर्ड गरिएको १H र १३C NMR स्पेक्ट्रा, JEOL ECS-४०० ४०० MHz स्पेक्ट्रोमिटर वा ब्रुकर एभान्स II ४०० MHz स्पेक्ट्रोमिटर र CDCl३ वा (CD३)२SO विलायकको रूपमा प्रयोग गरेर प्राप्त गरिएको थियो। सबै प्रतिक्रियाहरू Uniqsis FlowSyn प्रवाह रसायन प्लेटफर्म प्रयोग गरेर प्रदर्शन गरिएको थियो।
यस अध्ययनमा सबै उपकरणहरू बनाउन UAM प्रयोग गरिएको थियो। यो प्रविधि १९९९ मा आविष्कार गरिएको थियो, र यसको प्राविधिक विवरणहरू, सञ्चालन प्यारामिटरहरू र यसको आविष्कार पछिका विकासहरू निम्न प्रकाशित सामग्रीहरू मार्फत अध्ययन गर्न सकिन्छ34,35,36,37। उपकरण (चित्र १) अल्ट्रा-उच्च शक्ति, ९ किलोवाट SonicLayer ४०००® UAM प्रणाली (Fabrisonic, OH, USA) प्रयोग गरेर लागू गरिएको थियो। प्रवाह उपकरणको निर्माणको लागि छनोट गरिएका सामग्रीहरू Cu-110 र Al 6061 थिए। Cu-110 मा उच्च तामा सामग्री (न्यूनतम ९९.९% तामा) छ, जसले यसलाई तामा-उत्प्रेरित प्रतिक्रियाहरूको लागि राम्रो उम्मेदवार बनाउँछ, र त्यसैले यसलाई "माइक्रोरिएक्टर भित्र सक्रिय तह" को रूपमा प्रयोग गरिन्छ। Al 6061 O लाई "बल्क" सामग्रीको रूपमा प्रयोग गरिन्छ, विश्लेषणको लागि प्रयोग गरिने इम्बेडिङ तह पनि; मिश्र धातु सहायक घटक इम्बेडिङ र Cu-110 तहसँग संयुक्त एनील गरिएको अवस्था। Al 6061 O एक सामग्री हो जुन अत्यधिक उपयुक्त देखाइएको छ। UAM ले ३८, ३९, ४०, ४१ प्रक्रिया गर्दछ र परीक्षण गरिएको छ र यस काममा प्रयोग गरिएका अभिकर्मकहरूसँग रासायनिक रूपमा स्थिर पाइएको छ। Cu-११० सँग Al ६०६१ O को संयोजनलाई UAM को लागि उपयुक्त सामग्री संयोजन पनि मानिन्छ र त्यसैले यो अध्ययनको लागि उपयुक्त सामग्री हो। ३८,४२ यी उपकरणहरू तलको तालिका १ मा सूचीबद्ध छन्।
रिएक्टर निर्माण चरणहरू (१) अल ६०६१ सब्सट्रेट (२) तामाको पन्नीमा सेट गरिएको तल्लो च्यानलको निर्माण (३) तहहरू बीच थर्मोकपलहरूको इम्बेडिङ (४) माथिल्लो च्यानल (५) इनलेट र आउटलेट (६) मोनोलिथिक रिएक्टर।
तरल पदार्थ मार्गको डिजाइन दर्शन भनेको चिप भित्र तरल पदार्थको यात्राको दूरी बढाउनको लागि एक जटिल मार्ग प्रयोग गर्नु हो, जबकि चिपलाई व्यवस्थित आकारमा राखिन्छ। उत्प्रेरक/अभिकारक अन्तरक्रिया समय बढाउन र उत्कृष्ट उत्पादन उपज प्रदान गर्न दूरीमा यो वृद्धि वांछनीय छ। चिप्सले उपकरण भित्र अशान्त मिश्रणलाई प्रेरित गर्न र सतह (उत्प्रेरक) सँग तरल पदार्थको सम्पर्क समय बढाउन सिधा मार्गको छेउमा 90° बन्डहरू प्रयोग गर्दछ। प्राप्त गर्न सकिने मिश्रणलाई थप बढाउन, रिएक्टर डिजाइनमा सर्पेन्टाइन मिश्रण खण्डमा प्रवेश गर्नु अघि Y-जंक्शनमा संयुक्त दुई अभिकर्मक इनलेटहरू छन्। तेस्रो इनलेट, जसले स्ट्रिमलाई यसको रेसिडेन्सीको आधा बाटोमा काट्छ, भविष्यको बहु-चरण प्रतिक्रिया संश्लेषणको डिजाइनमा समावेश गरिएको छ।
सबै च्यानलहरूमा वर्गाकार प्रोफाइल हुन्छ (कुनै ड्राफ्ट कोण छैन), च्यानल ज्यामिति सिर्जना गर्न प्रयोग गरिने आवधिक CNC मिलिङको परिणाम हो। च्यानल आयामहरू उच्च (माइक्रोरिएक्टरको लागि) भोल्युम आउटपुट सुनिश्चित गर्न छनौट गरिन्छ, जबकि धेरैजसो समावेश तरल पदार्थहरूको लागि सतह अन्तरक्रिया (उत्प्रेरक) लाई सहज बनाउन पर्याप्त सानो हुन्छ। उपयुक्त आकार प्रतिक्रियाको लागि धातु-तरल पदार्थ उपकरणहरूसँग लेखकहरूको विगतको अनुभवमा आधारित छ। अन्तिम च्यानलको आन्तरिक आयामहरू 750 µm x 750 µm थिए र कुल रिएक्टर भोल्युम 1 मिलीलीटर थियो। व्यावसायिक प्रवाह रसायन विज्ञान उपकरणहरूसँग उपकरणको सरल इन्टरफेसिङलाई अनुमति दिन डिजाइनमा एक एकीकृत कनेक्टर (1/4″—28 UNF थ्रेड) समावेश गरिएको छ। च्यानल आकार पन्नी सामग्रीको मोटाई, यसको मेकानिकल गुणहरू, र अल्ट्रासोनिक्ससँग प्रयोग गरिएको बन्धन प्यारामिटरहरू द्वारा सीमित छ। दिइएको सामग्रीको लागि एक विशिष्ट चौडाइमा, सामग्री सिर्जना गरिएको च्यानलमा "ढल्नेछ"। यस गणनाको लागि हाल कुनै विशेष मोडेल छैन, त्यसैले दिइएको सामग्री र डिजाइनको लागि अधिकतम च्यानल चौडाइ प्रयोगात्मक रूपमा निर्धारण गरिन्छ; यस अवस्थामा, ७५० μm को चौडाइले ढल्किने छैन।
च्यानलको आकार (वर्ग) वर्ग कटर प्रयोग गरेर निर्धारण गरिन्छ। च्यानलहरूको आकार र आकार CNC मेसिनहरूले फरक-फरक काट्ने उपकरणहरू प्रयोग गरेर फरक-फरक प्रवाह दर र विशेषताहरू प्राप्त गर्न परिवर्तन गर्न सकिन्छ। १२५ μm उपकरण प्रयोग गरेर घुमाउरो आकारको च्यानल सिर्जना गर्ने उदाहरण मोनाघन ४५ को काममा पाउन सकिन्छ। जब पन्नी तह समतल फेसनमा जम्मा गरिन्छ, च्यानलहरूमाथि पन्नी सामग्रीको ओभरले समतल (वर्ग) फिनिश हुनेछ। यस काममा, च्यानलको सममिति कायम राख्न, वर्ग रूपरेखा प्रयोग गरिएको थियो।
उत्पादनमा पूर्व-प्रोग्राम गरिएको पजको समयमा, थर्मोकपल तापक्रम प्रोबहरू (प्रकार K) माथिल्लो र तल्लो च्यानल समूहहरू बीचको उपकरण भित्र सिधै एम्बेड गरिन्छन् (चित्र १ - चरण ३)। यी थर्मोकपलहरूले −२०० देखि १३५० डिग्री सेल्सियस सम्मको तापक्रम परिवर्तनहरू निगरानी गर्न सक्छन्।
धातु निक्षेपण प्रक्रिया २५.४ मिमी चौडा, १५० माइक्रोन बाक्लो धातु पन्नी प्रयोग गरेर UAM हर्नद्वारा गरिन्छ। यी पन्नी तहहरू सम्पूर्ण निर्माण क्षेत्र ढाक्न छेउछाउका स्ट्रिपहरूको श्रृंखलामा बाँधिएका छन्; घटाउने प्रक्रियाले अन्तिम नेट आकार उत्पादन गर्ने भएकोले जम्मा गरिएको सामग्रीको आकार अन्तिम उत्पादन भन्दा ठूलो हुन्छ। उपकरणको बाह्य र आन्तरिक रूपरेखाहरू मेसिन गर्न CNC मेसिनिङ प्रयोग गरिन्छ, जसको परिणामस्वरूप उपकरण र च्यानलहरूको सतह फिनिश चयन गरिएको उपकरण र CNC प्रक्रिया प्यारामिटरहरू बराबर हुन्छ (यस उदाहरणमा लगभग १.६ μm Ra)। आयामी शुद्धता कायम राखिएको छ र समाप्त भागले CNC फिनिश मिलिङ शुद्धता स्तरहरू पूरा गर्नेछ भनी सुनिश्चित गर्न उपकरण निर्माण प्रक्रियाभरि निरन्तर, निरन्तर अल्ट्रासोनिक सामग्री निक्षेपण र मेसिनिङ चक्रहरू प्रयोग गरिन्छ। यस उपकरणको लागि प्रयोग गरिएको च्यानल चौडाइ पन्नी सामग्री तरल च्यानलमा "ढल्दैन" भनेर सुनिश्चित गर्न पर्याप्त सानो छ, त्यसैले च्यानलले वर्ग क्रस-सेक्शन कायम राख्छ। पन्नी सामग्री र UAM प्रक्रिया प्यारामिटरहरूमा सम्भावित अन्तरहरू उत्पादन साझेदार (Fabrisonic LLC, USA) द्वारा प्रयोगात्मक रूपमा निर्धारण गरिएको थियो।
अध्ययनहरूले देखाएको छ कि UAM बन्धन इन्टरफेस ४६, ४७ मा अतिरिक्त थर्मल उपचार बिना थोरै मौलिक प्रसार हुन्छ, त्यसैले यस कार्यमा रहेका उपकरणहरूको लागि, Cu-११० तह Al ६०६१ तहबाट फरक रहन्छ र अचानक परिवर्तन हुन्छ।
रिएक्टरको आउटलेटमा पूर्व-क्यालिब्रेटेड २५० psi (१७२४ kPa) ब्याक प्रेसर रेगुलेटर (BPR) स्थापना गर्नुहोस् र रिएक्टरबाट ०.१ देखि १ mL न्यूनतम-१ को दरमा पानी पम्प गर्नुहोस्। प्रणालीले स्थिर स्थिर दबाब कायम राख्न सक्छ भनेर प्रमाणित गर्न FlowSyn बिल्ट-इन सिस्टम प्रेसर सेन्सर प्रयोग गरेर रिएक्टरको चाप निगरानी गरिएको थियो। रिएक्टर भित्र एम्बेड गरिएका थर्मोकपलहरू र FlowSyn चिप हीटिंग प्लेट भित्र एम्बेड गरिएका थर्मोकपलहरू बीचको कुनै पनि भिन्नता पहिचान गरेर फ्लो रिएक्टरमा सम्भावित तापक्रम ढाँचाहरू परीक्षण गरिएको थियो। यो २५ °C वृद्धिमा १०० र १५० °C बीच प्रोग्रामेबल हटप्लेट तापमान परिवर्तन गरेर र प्रोग्राम गरिएको र रेकर्ड गरिएको तापक्रम बीचको कुनै पनि भिन्नताहरू नोट गरेर प्राप्त गरिन्छ। यो tc-08 डाटा लगर (PicoTech, क्याम्ब्रिज, UK) र साथमा रहेको PicoLog सफ्टवेयर प्रयोग गरेर प्राप्त गरिएको थियो।
फेनिलएसिटिलीन र आयोडोइथेनको साइक्लोएडिसन प्रतिक्रिया अवस्थाहरू अनुकूलित गरियो (योजना १- फेनिलएसिटिलीन र आयोडोइथेनको साइक्लोएडिसन योजना १- फेनिलएसिटिलीन र आयोडोइथेनको साइक्लोएडिसन)। यो अनुकूलन प्रयोगहरूको पूर्ण फ्याक्टोरियल डिजाइन (DOE) दृष्टिकोणद्वारा गरिएको थियो, तापक्रम र निवास समयलाई चर प्यारामिटरको रूपमा प्रयोग गर्दै, अल्काइन:एजाइड अनुपात १:२ मा फिक्स गर्दै।
सोडियम एजाइड (०.२५ एम, ४:१ डीएमएफ:एच२ओ), आयोडोइथेन (०.२५ एम, डीएमएफ), र फेनाइलएसिटिलीन (०.१२५ एम, डीएमएफ) को छुट्टाछुट्टै घोल तयार पारिएको थियो। प्रत्येक घोलको १.५ एमएल एलिक्वोट मिसाइएको थियो र इच्छित प्रवाह दर र तापक्रममा रिएक्टर मार्फत पम्प गरिएको थियो। मोडेल प्रतिक्रियालाई ट्राइजोल उत्पादनको फेनाइलएसिटिलीन सुरुवाती सामग्रीको शिखर क्षेत्र अनुपातको रूपमा लिइएको थियो र उच्च प्रदर्शन तरल क्रोमेटोग्राफी (HPLC) द्वारा निर्धारण गरिएको थियो। विश्लेषणको स्थिरताको लागि, प्रतिक्रिया मिश्रण रिएक्टरबाट निस्केपछि सबै प्रतिक्रियाहरूको नमूना लिइएको थियो। अनुकूलनको लागि चयन गरिएका प्यारामिटर दायराहरू तालिका २ मा देखाइएको छ।
सबै नमूनाहरूको विश्लेषण क्रोमास्टर HPLC प्रणाली (VWR, PA, USA) प्रयोग गरेर गरिएको थियो जसमा क्वाटरनरी पम्प, स्तम्भ ओभन, चर तरंगदैर्ध्य UV डिटेक्टर र अटोस्याम्पलर समावेश थियो। स्तम्भ एक इक्विभलेन्स 5 C18 (VWR, PA, USA), 4.6 × 100 मिमी आकार, 5 µm कण आकार, 40 °C मा राखिएको थियो। विलायक आइसोक्रेटिक 50:50 मेथानोल थियो: पानी 1.5 mL.min-1 को प्रवाह दरमा। इंजेक्शन भोल्युम 5 µL थियो र डिटेक्टर तरंगदैर्ध्य 254 nm थियो। DOE नमूनाको लागि % शिखर क्षेत्र अवशिष्ट अल्काइन र ट्राइजोल उत्पादनहरूको शिखर क्षेत्रहरूबाट मात्र गणना गरिएको थियो। सुरुवाती सामग्रीको इंजेक्शनले सान्दर्भिक शिखरहरूको पहिचान गर्न अनुमति दिन्छ।
रिएक्टर विश्लेषण आउटपुटलाई MODDE DOE सफ्टवेयर (Umetrics, Malmö, Sweden) मा जोड्नाले परिणाम प्रवृत्तिहरूको गहन विश्लेषण र यस साइक्लोएडिसनको लागि इष्टतम प्रतिक्रिया अवस्थाहरूको निर्धारण गर्न अनुमति मिल्यो। बिल्ट-इन अप्टिमाइजर चलाउनाले र सबै महत्त्वपूर्ण मोडेल सर्तहरू चयन गर्नाले एसिटिलीन सुरुवात सामग्रीको लागि शिखर क्षेत्र घटाउँदै उत्पादन शिखर क्षेत्रलाई अधिकतम बनाउन डिजाइन गरिएको प्रतिक्रिया अवस्थाहरूको सेट प्राप्त हुन्छ।
उत्प्रेरक प्रतिक्रिया कक्ष भित्र सतह तामाको अक्सिडेशन प्रत्येक ट्राइजोल यौगिक पुस्तकालयको संश्लेषण अघि प्रतिक्रिया कक्षबाट बग्ने हाइड्रोजन पेरोक्साइड (३६%) को घोल (प्रवाह दर = ०.४ एमएल न्यूनतम-१, निवास समय = २.५ मिनेट) प्रयोग गरेर प्राप्त गरिएको थियो।
एकपटक अवस्थाहरूको इष्टतम सेट पहिचान गरिसकेपछि, तिनीहरूलाई सानो पुस्तकालय संश्लेषणको संकलनलाई अनुमति दिन एसिटिलीन र हेलोअल्केन डेरिभेटिभहरूको दायरामा लागू गरियो, जसले गर्दा सम्भावित अभिकर्मकहरूको फराकिलो दायरामा यी अवस्थाहरू लागू गर्ने क्षमता स्थापित भयो (चित्र १)।२)।
सोडियम एजाइड (०.२५ एम, ४:१ डीएमएफ:एच२ओ), हेलोअल्केन (०.२५ एम, डीएमएफ) र अल्काइन्स (०.१२५ एम, डीएमएफ) को छुट्टाछुट्टै घोल तयार गर्नुहोस्। प्रत्येक घोलको ३ एमएल एलिक्वोटहरू ७५ µL.min-१ र १५० डिग्री सेल्सियसमा रिएक्टर मार्फत मिसाएर पम्प गरियो। कुल भोल्युमलाई शीशीमा सङ्कलन गरियो र १० एमएल इथाइल एसीटेटले पातलो पारियो। नमूना घोललाई ३ × १० एमएल पानीले धोइयो। जलीय तहहरूलाई १० एमएल इथाइल एसीटेटले मिसाएर निकालियो; त्यसपछि जैविक तहहरूलाई जोडियो, ३ x १० एमएल ब्राइनले धोइयो, MgSO4 माथि सुकाइयो र फिल्टर गरियो, त्यसपछि विलायकलाई भ्याकुओमा हटाइयो। HPLC, 1H NMR, 13C NMR र उच्च रिजोल्युसन मास स्पेक्ट्रोमेट्री (HR-MS) को संयोजनद्वारा विश्लेषण गर्नु अघि इथाइल एसीटेट प्रयोग गरेर सिलिका जेलमा स्तम्भ क्रोमेटोग्राफीद्वारा नमूनाहरू शुद्ध पारियो।
सबै स्पेक्ट्राहरू आयनीकरण स्रोतको रूपमा ESI भएको थर्मोफिशर प्रेसिजन अर्बिट्राप रिजोल्युसन मास स्पेक्ट्रोमिटर प्रयोग गरेर प्राप्त गरिएको थियो। सबै नमूनाहरू एसिटोनिट्राइललाई विलायकको रूपमा प्रयोग गरेर तयार पारिएका थिए।
TLC विश्लेषण एल्युमिनियम-समर्थित सिलिका प्लेटहरूमा गरिएको थियो। प्लेटहरू UV प्रकाश (२५४ nm) वा भ्यानिलिन दाग र तताउने द्वारा दृश्यात्मक रूपमा देखाइयो।
सबै नमूनाहरूको विश्लेषण VWR क्रोमास्टर (VWR इन्टरनेशनल लिमिटेड, लेइटन बजार्ड, युके) प्रणाली प्रयोग गरेर गरिएको थियो जसमा अटोस्याम्पलर, स्तम्भ ओभन बाइनरी पम्प र एकल तरंगदैर्ध्य डिटेक्टर रहेको थियो। प्रयोग गरिएको स्तम्भ ACE इक्विभलेन्स ५ C18 (१५० × ४.६ मिमी, एडभान्स्ड क्रोमाटोग्राफी टेक्नोलोजीज लिमिटेड, एबरडीन, स्कटल्याण्ड) थियो।
इंजेक्शनहरू (५ µL) सिधै पातलो कच्चा प्रतिक्रिया मिश्रण (१:१० पातलो) बाट बनाइएका थिए र पानी: मेथानोल (५०:५० वा ७०:३०) सँग विश्लेषण गरिएको थियो, ७०:३० विलायक प्रणाली (तारा संख्याको रूपमा संकेत गरिएको) प्रयोग गरेर १.५ एमएल/मिनेटको प्रवाह दरमा केही नमूनाहरू बाहेक। स्तम्भ ४० डिग्री सेल्सियसमा राखिएको थियो। डिटेक्टर तरंगदैर्ध्य २५४ एनएम छ।
नमूनाको % शिखर क्षेत्र अवशिष्ट अल्काइनको शिखर क्षेत्रबाट गणना गरिएको थियो, केवल ट्राइजोल उत्पादनबाट, र सुरुवाती सामग्रीको इंजेक्शनले सान्दर्भिक शिखरहरूको पहिचान गर्न अनुमति दियो।
सबै नमूनाहरू थर्मो iCAP 6000 ICP-OES प्रयोग गरेर विश्लेषण गरिएको थियो। सबै क्यालिब्रेसन मापदण्डहरू २% नाइट्रिक एसिड (SPEX Certi Prep) मा १००० ppm Cu मानक घोल प्रयोग गरेर तयार पारिएको थियो। सबै मापदण्डहरू ५% DMF र २% HNO3 घोलमा तयार पारिएको थियो, र सबै नमूनाहरूलाई नमूना DMF-HNO3 घोलमा २० गुणा पातलो पारिएको थियो।
UAM ले अन्तिम एसेम्बली निर्माण गर्न प्रयोग गरिने धातु पन्नी सामग्रीको लागि बन्धन प्रविधिको रूपमा अल्ट्रासोनिक धातु वेल्डिंग प्रयोग गर्दछ। अल्ट्रासोनिक धातु वेल्डिंगले कम्पन गर्ने धातु उपकरण (जसलाई हर्न वा अल्ट्रासोनिक हर्न भनिन्छ) प्रयोग गर्दछ जसले सामग्रीलाई कम्पन गर्दा बन्धन गर्न पन्नी तह/पहिले समेकित तहमा दबाब लागू गर्दछ। निरन्तर सञ्चालनको लागि, सोनोट्रोड बेलनाकार हुन्छ र सामग्रीको सतहमा घुम्छ, सम्पूर्ण क्षेत्रलाई बन्धन गर्दछ। जब दबाब र कम्पन लागू गरिन्छ, सामग्रीको सतहमा अक्साइडहरू क्र्याक हुन सक्छन्। निरन्तर दबाब र कम्पनले सामग्रीको एस्पेरिटीहरू पतन हुन सक्छ 36। स्थानीय रूपमा प्रेरित ताप र दबाबसँग घनिष्ठ सम्पर्कले त्यसपछि सामग्री इन्टरफेसहरूमा ठोस-अवस्था बन्धनमा नेतृत्व गर्दछ; यसले सतह ऊर्जामा परिवर्तनहरू मार्फत आसंजनलाई पनि मद्दत गर्न सक्छ48। बन्धन संयन्त्रको प्रकृतिले अन्य additive उत्पादन प्रविधिहरूमा उल्लेख गरिएको चर पग्लने तापक्रम र उच्च तापमान पछिको प्रभावसँग सम्बन्धित धेरै समस्याहरूलाई पार गर्दछ। यसले एकल समेकित संरचनामा विभिन्न सामग्रीहरूको धेरै तहहरूको प्रत्यक्ष बन्धन (अर्थात्, सतह परिमार्जन बिना, फिलर वा टाँस्ने) को लागि अनुमति दिन्छ।
UAM को लागि दोस्रो अनुकूल कारक भनेको धातुजन्य पदार्थहरूमा उच्च स्तरको प्लास्टिक प्रवाह हो, कम तापक्रममा पनि, अर्थात् धातुजन्य पदार्थहरूको पग्लने बिन्दुभन्दा धेरै तल। अल्ट्रासोनिक दोलन र दबाबको संयोजनले परम्परागत रूपमा थोक सामग्रीहरूसँग सम्बन्धित ठूलो तापक्रम वृद्धि बिना स्थानीय अन्न सीमा माइग्रेसन र पुन: स्थापनाको उच्च स्तरलाई प्रेरित गर्दछ। अन्तिम एसेम्बलीको निर्माणको क्रममा, यो घटनालाई धातु पन्नीको तहहरू बीच, तह-दर-तह सक्रिय र निष्क्रिय कम्पोनेन्टहरू इम्बेड गर्न प्रयोग गर्न सकिन्छ। अप्टिकल फाइबर ४९, सुदृढीकरण ४६, इलेक्ट्रोनिक्स ५०, र थर्मोकपलहरू (यो काम) जस्ता तत्वहरू सबै सक्रिय र निष्क्रिय कम्पोजिट एसेम्बलीहरू सिर्जना गर्न UAM संरचनाहरूमा सफलतापूर्वक एम्बेड गरिएका छन्।
यस कार्यमा, UAM को विभिन्न सामग्री बन्धन र अन्तर्क्रिया सम्भावनाहरू दुवैलाई परम उत्प्रेरक तापक्रम अनुगमन माइक्रोरिएक्टर सिर्जना गर्न प्रयोग गरिएको छ।
प्यालेडियम (Pd) र अन्य सामान्य रूपमा प्रयोग हुने धातु उत्प्रेरकहरूको तुलनामा, Cu उत्प्रेरकका धेरै फाइदाहरू छन्: (i) आर्थिक रूपमा, Cu उत्प्रेरकमा प्रयोग हुने धेरै अन्य धातुहरू भन्दा कम महँगो छ र त्यसैले रासायनिक प्रशोधन उद्योगको लागि एक आकर्षक विकल्प हो (ii) Cu-उत्प्रेरित क्रस-युग्मन प्रतिक्रियाहरूको दायरा बढ्दै गइरहेको छ र Pd-आधारित विधिहरूको केही हदसम्म पूरक देखिन्छ51,52,53 (iii) Cu-उत्प्रेरित प्रतिक्रियाहरू अन्य लिगान्डहरूको अनुपस्थितिमा राम्रोसँग काम गर्छन्, यी लिगान्डहरू प्रायः संरचनात्मक रूपमा सरल र चाहना भएमा सस्तो हुन्छन्, जबकि Pd रसायन विज्ञानमा प्रयोग हुनेहरू प्रायः जटिल, महँगो र वायु-संवेदनशील हुन्छन् (iv) Cu, विशेष गरी संश्लेषणमा अल्काइनहरूलाई बाँध्ने क्षमताको लागि परिचित, उदाहरणका लागि, बाइमेटलिक-उत्प्रेरित सोनोगाशिरा युग्मन र एजाइड्ससँग साइक्लोएडिसन (क्लिक रसायन विज्ञान) (v) Cu ले उलम्यान-प्रकारको प्रतिक्रियाहरूमा धेरै न्यूक्लियोफाइलहरूको एरिलेसनलाई पनि प्रवर्द्धन गर्न सक्षम छ।
यी सबै प्रतिक्रियाहरूको विषमज्वरीकरणका उदाहरणहरू हालै Cu(0) को उपस्थितिमा प्रदर्शन गरिएका छन्। यो मुख्यतया औषधि उद्योग र धातु उत्प्रेरक पुन: प्राप्ति र पुन: प्रयोगमा बढ्दो ध्यानको कारणले हो55,56।
१९६० को दशकमा हुइसजेनद्वारा अग्रसर गरिएको ५७, एसिटिलीन र एजाइडदेखि १,२,३-ट्रायजोल बीचको १,३-द्विध्रुवीय साइक्लोएडिसन प्रतिक्रियालाई एक समन्वयात्मक प्रदर्शन प्रतिक्रिया मानिन्छ। परिणामस्वरूप १,२,३ ट्रायजोल मोइटीहरू औषधि खोजको क्षेत्रमा फार्माकोफोरको रूपमा विशेष चासोका छन् किनभने तिनीहरूको जैविक अनुप्रयोगहरू र विभिन्न चिकित्सीय एजेन्टहरूमा प्रयोग ५८।
यो प्रतिक्रिया फेरि ध्यानमा आयो जब शार्पलेस र अरूले "क्लिक केमिस्ट्री" को अवधारणा प्रस्तुत गरे।59। "क्लिक केमिस्ट्री" शब्द हेटेरोएटम लिंकेज (CXC) मार्फत नयाँ यौगिकहरू र संयोजन पुस्तकालयहरूको द्रुत संश्लेषणको लागि प्रतिक्रियाहरूको एक बलियो, भरपर्दो र छनौट सेटको वर्णन गर्न प्रयोग गरिन्छ।60 यी प्रतिक्रियाहरूको सिंथेटिक अपील तिनीहरूको सम्बन्धित उच्च उपज, प्रतिक्रिया अवस्थाहरू सरल, अक्सिजन र पानी प्रतिरोध, र उत्पादन पृथकीकरण सरलबाट उत्पन्न हुन्छ।61।
शास्त्रीय Huisgen 1,3-dipole cycloaddition "क्लिक केमिस्ट्री" को श्रेणीमा पर्दैन। यद्यपि, Medal र Sharpless ले यो azide-alkyne युग्मन घटनाले उत्प्रेरक नभएको 1,3-dipolar cycloaddition 62,63 को तुलनामा Cu(I) को उपस्थितिमा 107 देखि 108 सम्म पार गर्छ भनेर प्रदर्शन गरे। यो सुधारिएको प्रतिक्रिया संयन्त्रलाई सुरक्षा समूहहरू वा कठोर प्रतिक्रिया अवस्थाहरू आवश्यक पर्दैन र समय स्केलमा 1,4-disubstituted 1,2,3-triazole (anti- 1,2,3-triazole) मा लगभग पूर्ण रूपान्तरण र चयनशीलता उत्पादन गर्दछ (चित्र 3)।
परम्परागत र तामा-उत्प्रेरित Huisgen cycloadditions को आइसोमेट्रिक परिणामहरू। Cu(I)-उत्प्रेरित Huisgen cycloadditions ले केवल 1,4-विघटन गरिएको 1,2,3-ट्रायजोलहरू उत्पादन गर्दछ, जबकि थर्मली रूपमा प्रेरित Huisgen cycloadditions ले सामान्यतया 1,4- र 1,5-ट्रायजोलहरू 1:1 एजोलहरूको स्टेरियोइसोमरहरूको मिश्रण उत्पादन गर्दछ।
धेरैजसो प्रोटोकलहरूमा स्थिर Cu(II) स्रोतहरूको कटौती समावेश हुन्छ, जस्तै CuSO4 को कटौती वा Cu(II)/Cu(0) प्रजातिहरूलाई सोडियम लवणसँग सह-संयोजन गर्ने। अन्य धातु-उत्प्रेरित प्रतिक्रियाहरूको तुलनामा, Cu(I) को प्रयोग सस्तो र ह्यान्डल गर्न सजिलो हुनुका प्रमुख फाइदाहरू छन्।
वोरेल एट अल द्वारा गरिएको गतिज र आइसोटोपिक लेबलिंग अध्ययनहरूले देखाए कि, टर्मिनल अल्काइन्सको मामलामा, तामाका दुई समकक्षहरू एजाइड तर्फ प्रत्येक अणुको प्रतिक्रियाशीलता सक्रिय गर्न संलग्न हुन्छन्। प्रस्तावित संयन्त्र छ-सदस्यीय तामा धातुको रिंग मार्फत अगाडि बढ्छ जुन एजाइडलाई σ-बन्डेड तामा एसिटाइलाइडसँग स्थिर दाता लिगान्डको रूपमा समन्वय गरेर बनाइएको हुन्छ। ट्रायजोलिल तामा डेरिभेटिभहरू रिंग संकुचन द्वारा बनाइन्छ, त्यसपछि ट्रायजोलिल उत्पादनहरू प्रदान गर्न र उत्प्रेरक चक्र बन्द गर्न प्रोटोन विघटन हुन्छ।
प्रवाह रसायन विज्ञान उपकरणहरूका फाइदाहरू राम्ररी दस्तावेजीकरण गरिएको भए तापनि, इन-लाइन, इन-सिटु, प्रक्रिया अनुगमनको लागि यी प्रणालीहरूमा विश्लेषणात्मक उपकरणहरू एकीकृत गर्ने इच्छा रहेको छ66,67। UAM ले उत्प्रेरक रूपमा सक्रिय, थर्मल रूपमा प्रवाहकीय सामग्रीहरूबाट बनेको अत्यधिक जटिल 3D प्रवाह रिएक्टरहरू डिजाइन र उत्पादन गर्न उपयुक्त विधि साबित भयो जसमा प्रत्यक्ष रूपमा इम्बेडेड सेन्सिङ तत्वहरू छन् (चित्र 4)।
जटिल आन्तरिक च्यानल संरचना, एम्बेडेड थर्मोकपल र उत्प्रेरक प्रतिक्रिया कक्षको साथ अल्ट्रासोनिक एडिटिभ म्यानुफ्याक्चरिङ (UAM) द्वारा निर्मित एल्युमिनियम-तामा प्रवाह रिएक्टर। आन्तरिक तरल पदार्थ मार्गहरू कल्पना गर्न, स्टेरियोलिथोग्राफी प्रयोग गरेर निर्मित पारदर्शी प्रोटोटाइप पनि देखाइएको छ।
भविष्यका जैविक प्रतिक्रियाहरूको लागि रिएक्टरहरू बनाइएका छन् भनी सुनिश्चित गर्न, विलायकहरूलाई उम्लने बिन्दुभन्दा माथि सुरक्षित रूपमा तताउनु आवश्यक छ; तिनीहरूको दबाब र तापक्रम परीक्षण गरिन्छ। दबाब परीक्षणले देखायो कि प्रणालीले बढेको प्रणाली दबाब (१.७ MPa) सँग पनि स्थिर र स्थिर दबाब कायम राख्छ। हाइड्रोस्टेटिक परीक्षण कोठाको तापक्रममा H2O लाई तरल पदार्थको रूपमा प्रयोग गरेर गरिएको थियो।
इम्बेडेड (चित्र १) थर्मोकपललाई तापक्रम डेटा लगरमा जडान गर्दा थर्मोकपल फ्लोसिन प्रणालीमा प्रोग्राम गरिएको तापक्रम भन्दा ६ डिग्री सेल्सियस (± १ डिग्री सेल्सियस) चिसो भएको देखियो। सामान्यतया, तापक्रममा १० डिग्री सेल्सियसको वृद्धिले प्रतिक्रिया दर दोब्बर हुन्छ, त्यसैले केही डिग्रीको तापक्रम भिन्नताले प्रतिक्रिया दरलाई उल्लेखनीय रूपमा परिवर्तन गर्न सक्छ। यो भिन्नता निर्माण प्रक्रियामा प्रयोग हुने सामग्रीहरूको उच्च थर्मल डिफ्युसिविटीको कारणले गर्दा रिएक्टर बडीमा तापक्रम घट्ने कारणले हो। यो थर्मल ड्रिफ्ट एकरूप छ र त्यसैले प्रतिक्रियाको समयमा सही तापक्रम पुग्न र मापन गरिएको सुनिश्चित गर्न उपकरण सेटअपमा यसको हिसाब गर्न सकिन्छ। त्यसकारण, यो अनलाइन अनुगमन उपकरणले प्रतिक्रिया तापक्रमको कडा नियन्त्रणलाई सहज बनाउँछ र अधिक सटीक प्रक्रिया अनुकूलन र इष्टतम अवस्थाहरूको विकासलाई सहज बनाउँछ। यी सेन्सरहरू प्रतिक्रिया एक्जोथर्महरू पहिचान गर्न र ठूला-स्तरीय प्रणालीहरूमा भाग्ने प्रतिक्रियाहरूलाई रोक्न पनि प्रयोग गर्न सकिन्छ।
यस कार्यमा प्रस्तुत गरिएको रिएक्टर रासायनिक रिएक्टरहरूको निर्माणमा UAM प्रविधिको प्रयोगको पहिलो उदाहरण हो र यी उपकरणहरूको AM/3D प्रिन्टिङसँग सम्बन्धित धेरै प्रमुख सीमितताहरूलाई सम्बोधन गर्दछ, जस्तै: (i) तामा वा एल्युमिनियम मिश्र धातु प्रशोधनसँग सम्बन्धित रिपोर्ट गरिएका समस्याहरू पार गर्दै (ii) पाउडर बेड फ्युजन (PBF) प्रविधिहरू जस्तै चयनात्मक लेजर पिघलने (SLM) को तुलनामा सुधारिएको आन्तरिक च्यानल रिजोल्युसन। 25,69 कमजोर सामग्री प्रवाह र नराम्रो सतह बनावट 26 (iii) कम प्रशोधन तापमान, जसले सेन्सरहरूको प्रत्यक्ष बन्धनलाई सहज बनाउँछ, जुन पाउडर बेड प्रविधिमा सम्भव छैन, (v) कमजोर मेकानिकल गुणहरू र विभिन्न सामान्य जैविक विलायकहरूमा पोलिमर-आधारित घटक घटकहरूको संवेदनशीलतालाई पार गर्दछ 17,19।
रिएक्टरको कार्यक्षमता निरन्तर प्रवाह अवस्थाहरू अन्तर्गत तामा-उत्प्रेरित अल्काइन एजाइड साइक्लोएडिसन प्रतिक्रियाहरूको श्रृंखलाद्वारा प्रदर्शन गरिएको थियो (चित्र २)। चित्र ४ मा विस्तृत रूपमा वर्णन गरिएको अल्ट्रासोनिक-मुद्रित तामा रिएक्टरलाई व्यावसायिक प्रवाह प्रणालीसँग एकीकृत गरिएको थियो र सोडियम क्लोराइडको उपस्थितिमा एसिटिलीन र एल्काइल समूह हलाइडहरूको तापक्रम-नियन्त्रित प्रतिक्रिया मार्फत विभिन्न १,४-विघटन गरिएका १,२,३-ट्रायजोलहरूको लाइब्रेरी एजाइडहरू संश्लेषण गर्न प्रयोग गरिएको थियो (चित्र ३)। निरन्तर प्रवाह दृष्टिकोणको प्रयोगले ब्याच प्रक्रियाहरूमा उत्पन्न हुन सक्ने सुरक्षा चिन्ताहरूलाई कम गर्छ, किनकि यो प्रतिक्रियाले अत्यधिक प्रतिक्रियाशील र खतरनाक एजाइड मध्यवर्तीहरू उत्पादन गर्दछ [३१७], [३१८]। सुरुमा, प्रतिक्रियालाई फेनिलेसेटिलिन र आयोडोइथेनको साइक्लोएडिसनको लागि अनुकूलित गरिएको थियो (योजना १ - फेनिलेसेटिलिन र आयोडोइथेनको साइक्लोएडिसन) (चित्र ५ हेर्नुहोस्)।
(माथि बायाँ) 3DP रिएक्टरलाई प्रवाह प्रणाली (माथि दायाँ) मा समावेश गर्न प्रयोग गरिएको सेटअपको योजनाबद्ध, फेनिलएसिटिलीन र आयोडोथेन बीचको अनुकूलित (तल) योजनामा ​​प्राप्त गरिएको, अनुकूलित प्यारामिटरहरू प्रतिक्रिया रूपान्तरण दर देखाउनको लागि।
रिएक्टरको उत्प्रेरक भागमा अभिकर्मकहरूको निवास समय नियन्त्रण गरेर र प्रत्यक्ष रूपमा एकीकृत थर्मोकपल प्रोबको साथ प्रतिक्रिया तापमानलाई नजिकबाट निगरानी गरेर, प्रतिक्रिया अवस्थाहरूलाई न्यूनतम समय र सामग्री खपतको साथ छिटो र सही रूपमा अनुकूलित गर्न सकिन्छ। यो द्रुत रूपमा निर्धारण गरियो कि १५ मिनेटको निवास समय र १५० डिग्री सेल्सियसको प्रतिक्रिया तापमान प्रयोग गर्दा उच्चतम रूपान्तरणहरू प्राप्त गरियो। MODDE सफ्टवेयरको गुणांक प्लटबाट, यो देख्न सकिन्छ कि निवास समय र प्रतिक्रिया तापमान दुवैलाई महत्त्वपूर्ण मोडेल सर्तहरू मानिन्छ। यी चयन गरिएका सर्तहरू प्रयोग गरेर निर्मित अप्टिमाइजर चलाउँदा उत्पादन शिखर क्षेत्रहरूलाई अधिकतम बनाउन डिजाइन गरिएको प्रतिक्रिया अवस्थाहरूको सेट उत्पन्न हुन्छ जबकि सुरुवाती सामग्री शिखर क्षेत्रहरू घटाउँछ। यो अप्टिमाइजेसनले ट्राइजोल उत्पादनको ५३% रूपान्तरण प्राप्त गर्‍यो, जुन ५४% को मोडेल भविष्यवाणीसँग नजिकबाट मेल खान्छ।
यी प्रतिक्रियाहरूमा शून्य-भ्यालेन्ट तामा सतहहरूमा तामा(I) अक्साइड (Cu2O) ले प्रभावकारी उत्प्रेरक प्रजातिको रूपमा काम गर्न सक्छ भन्ने देखाउने साहित्यको आधारमा, प्रवाहमा प्रतिक्रिया गर्नु अघि रिएक्टर सतहलाई पूर्व-अक्सिडाइज गर्ने क्षमताको अनुसन्धान गरियो70,71। त्यसपछि फेनिलएसिटिलीन र आयोडोइथेन बीचको प्रतिक्रिया इष्टतम अवस्थामा पुन: प्रदर्शन गरियो र उत्पादनहरूको तुलना गरियो। यो तयारीले सुरुवाती सामग्रीको रूपान्तरणमा उल्लेखनीय वृद्धि भएको अवलोकन गरियो, जुन >99% गणना गरिएको थियो। यद्यपि, HPLC द्वारा अनुगमनले देखायो कि यो रूपान्तरणले लगभग 90 मिनेट सम्म अत्यधिक लामो प्रतिक्रिया समयलाई उल्लेखनीय रूपमा घटायो, जसमा गतिविधि स्तरमा पुगेको र "स्थिर अवस्था" मा पुगेको देखिन्थ्यो। यो अवलोकनले सुझाव दिन्छ कि उत्प्रेरक गतिविधिको स्रोत शून्य-भ्यालेन्ट तामा सब्सट्रेटको सट्टा सतह तामा अक्साइडबाट प्राप्त गरिन्छ। Cu धातुलाई कोठाको तापक्रममा सजिलै अक्सिडाइज गरिन्छ CuO र Cu2O बनाउन जुन आत्म-सुरक्षा तहहरू होइनन्। यसले सह-रचनाको लागि सहायक तामा(II) स्रोत थप्नुपर्ने आवश्यकतालाई हटाउँछ71।