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O le gaosiga fa'aopoopo o lo'o suia ai le auala e mamanuina ai ma gaosia ai e le au su'esu'e ma le au gaosi oloa ni masini vaila'au e fa'afetaui ai o latou mana'oga fa'apitoa. I lenei galuega, matou te lipotia atu le fa'ata'ita'iga muamua o se reactor tafe na fausia e le metotia o le lamination o le laupepa u'amea malosi Ultrasonic Additive Manufacturing (UAM) fa'atasi ai ma vaega fa'asolosolo tu'ufa'atasia ma elemene lagona. E le gata ina fa'ato'ilaloina e le tekinolosi UAM le tele o tapula'a o lo'o feso'ota'i nei ma le gaosiga fa'aopoopo o reactors vaila'au, ae fa'ateleina ai fo'i le gafatia o ia masini. O se fa'asologa o mea taua fa'ale-biologically 1,4-disubstituted 1,2,3-triazole compounds na fa'amanuiaina ma fa'aleleia e ala i se Cu-mediated Huisgen 1,3-dipolar cycloaddition reaction e fa'aaoga ai se seti kemisi UAM. E ala i le fa'aaogaina o meatotino tulaga ese o le UAM ma le fa'agasologa faifai pea o le tafe, e mafai e le masini ona fa'agasolo tali faifai pea a'o tu'uina atu fo'i ni fa'amatalaga i le taimi moni mo le mata'ituina ma le fa'aleleia atili o tali.
Ona o ona tulaga lelei tele nai lo lona tele, o le kemisi tafe o se matata taua ma tuputupu aʻe i tulaga faʻaleaʻoaʻoga ma alamanuia ona o lona gafatia e faʻateleina ai le filifilia ma le lelei o le gaosiga o vailaʻau. E faʻalautele atu lenei mea mai le fausiaina faigofie o molelaʻau1 i vailaʻau faʻafomaʻi2,3 ma oloa faʻanatura4,5,6. E silia ma le 50% o tali i alamanuia vailaʻau lelei ma vailaʻau faʻafomaʻi e mafai ona manuia mai le faʻaaogaina o le faʻagasologa tafe faifai pea7.
I tausaga talu ai nei, ua i ai se aga masani o vaega o loʻo vaʻavaʻai e sui mea masani o le tioata poʻo le kemisi tafe i "ipu tali" faʻapitoa mo le gaosiga faʻaopoopo (AM) 8. O le mamanu faifai pea, gaosiga vave, ma le gafatia 3-dimensional (3D) o nei metotia e aoga mo i latou e fia faʻapitoa a latou masini i se seti faʻapitoa o tali, masini, poʻo tulaga. I le taimi nei, o lenei galuega ua taulaʻi toetoe lava i le faʻaaogaina o metotia lolomi 3D faʻavae i luga o le polymer e pei o le stereolithography (SL) 9,10,11, faʻataʻitaʻiga faʻapipiʻi (FDM) 8,12,13,14 ma le lolomi inkjet 7, 15, 16. O le leai o se malosi ma le gafatia o ia masini e faʻatino ai le tele o tali/auiliiliga faʻakemikolo 17, 18, 19, 20 o se mea taua tele e faʻatapulaʻaina ai le faʻatinoina lautele o le AM ​​i lenei matata 17, 18, 19, 20.
Ona o le faʻateleina o le faʻaaogaina o le kemisi o le tafe ma meatotino lelei e fesoʻotaʻi ma le AM, o loʻo i ai se manaʻoga e suʻesuʻe ni metotia faʻapitoa e mafai ai e tagata faʻaoga ona fausia ni vaʻa tafe faʻatasi ai ma le faʻaleleia atili o le malosi faʻakemikolo ma le auʻiliʻiliga. O nei metotia e tatau ona mafai ai e tagata faʻaoga ona filifili mai le tele o meafaitino malolosi poʻo meafaitino aoga e mafai ona taulimaina le tele o tulaga o le tali atu, aʻo faʻafaigofieina foʻi ituaiga eseese o faʻamatalaga auʻiliʻiliga mai le masini e faʻatagaina ai le mataʻituina ma le pulea o le tali atu.
O se tasi o faiga gaosiga fa'aopoopo e iai le gafatia e atiina ae ai ni reactors vaila'au fa'apitoa o le Ultrasonic Additive Manufacturing (UAM). O lenei metotia o le lamination o le pepa malo e fa'aogaina ai le ultrasonic oscillations i pepa u'amea manifinifi ina ia fa'apipi'i fa'atasi i latou i vaega ta'itasi ma le fa'avevela la'ititi ma le maualuga o le tafe palasitika 21, 22, 23. E le pei o le tele o isi tekinolosi AM, e mafai ona tu'ufa'atasia sa'o le UAM ma le gaosiga subtractive, e ta'ua o se faiga gaosiga hybrid, lea e fa'amatalaina ai e le in-situ periodic computer numerical control (CNC) milling po'o le laser machining le foliga o se vaega o mea ua fusifusia 24, 25. O lona uiga e le fa'atapula'aina le tagata fa'aoga e fa'afitauli e feso'ota'i ma le aveeseina o mea mata o totoe mai alavai laiti, lea e masani ona tupu i faiga pauta ma vai AM26,27,28. O lenei sa'olotoga o mamanu e fa'alautele atu fo'i i filifiliga o meafaitino o lo'o avanoa - E mafai e le UAM ona fusifusia tu'ufa'atasiga o meafaitino e tutusa ma eseese i se la'asaga e tasi o le faiga. O le filifiliga o tu'ufa'atasiga o meafaitino i tua atu o le faiga o le melt o lona uiga e mafai ona sili atu ona fa'ataunu'uina mana'oga fa'ainisinia ma vaila'au o fa'aoga fa'apitoa. I le fa'aopoopoga i le fusifusia o le tulaga malo, o se isi mea mata'utia. O le mea e masani ona fetaiaʻi i le taimi o le faʻapipiʻiina o le ultrasonic o le tafe maualuga lea o mea palasitika i le vevela maualalo29,30,31,32,33. O lenei uiga tulaga ese o le UAM e mafai ona faʻafaigofieina ai le faʻapipiʻiina o elemene faʻainisinia/vevela i le va o vaega uʻamea e aunoa ma le faʻaleagaina. E mafai e sensors ua faʻapipiʻiina i le UAM ona faʻafaigofieina le tuʻuina atu o faʻamatalaga i le taimi moni mai le masini i le tagata faʻaoga e ala i auʻiliʻiliga tuʻufaʻatasia.
O galuega ua mavae a tusitala32 na faʻaalia ai le gafatia o le faiga o le UAM e fatuina ai ni fausaga uʻamea 3D microfluidic faʻatasi ai ma le gafatia o le iloa. O se masini e naʻo le mataʻituina. O lenei pepa o loʻo tuʻuina atu ai le faʻataʻitaʻiga muamua o se reactor vailaʻau microfluidic na gaosia e le UAM; o se masini galue e le gata ina mataʻituina ae faʻaosofia ai foʻi le faʻasologa o vailaʻau e ala i mea faʻasolosolo faʻapipiʻi. O le masini e tuʻufaʻatasia ai le tele o faʻamanuiaga e fesoʻotaʻi ma le tekinolosi UAM i le gaosiga o masini vailaʻau 3D, e pei o: le gafatia e liua ai mamanu 3D atoa saʻo mai faʻataʻitaʻiga mamanu fesoasoani komepiuta (CAD) i oloa; gaosiga tele-mea e tuʻufaʻatasia ai le maualuga o le conductivity vevela ma mea faʻasolosolo; ma le faʻapipiʻiina o sensors vevela saʻo i le va o vaitafe reagent mo le mataʻituina ma le pulea saʻo o le vevela o le tali atu. Ina ia faʻaalia le aoga o le reactor, o se faletusi o vailaʻau taua 1,4-disubstituted 1,2,3-triazole na faʻapipiʻiina e le copper-catalyzed Huisgen 1,3-dipolar cycloaddition. O lenei galuega e faʻamamafaina ai le auala e mafai ai e le faʻaaogaina o le saienisi o meafaitino ma le mamanu fesoasoani komepiuta ona tatalaina avanoa fou ma avanoa mo le kemisi e ala i suʻesuʻega eseese.
O vaila'au fa'amama ma vaila'au fa'amama uma na fa'atauina mai Sigma-Aldrich, Alfa Aesar, TCI po'o Fischer Scientific ma sa fa'aaogaina e aunoa ma le fa'amamāina muamua. O le 1H ma le 13C NMR spectra na fa'amaumauina i le 400 MHz ma le 100 MHz, i le faasologa lava lea, na maua e fa'aaoga ai le JEOL ECS-400 400 MHz spectrometer po'o le Bruker Avance II 400 MHz spectrometer ma le CDCl3 po'o le (CD3)2SO4 o le vaila'au fa'amama. O tali uma na faia e fa'aaoga ai le Uniqsis FlowSyn flow chemistry platform.
Sa fa'aaogaina le UAM e fau ai masini uma i lenei su'esu'ega. Na faia le tekinolosi i le 1999, ma o ana fa'amatalaga fa'apitoa, fa'asologa o galuega ma atina'e talu mai lona fa'afouga e mafai ona su'esu'eina e ala i mea ua lolomiina nei34,35,36,37. O le masini (Ata 1) na fa'atinoina e fa'aaoga ai se masini UAM e malosi tele, 9kW SonicLayer 4000® (Fabrisonic, OH, ISA). O mea na filifilia mo le fa'uina o le masini tafe o le Cu-110 ma le Al 6061. O le Cu-110 e maualuga le aofa'i o le kopa (e itiiti ifo i le 99.9% kopa), ma avea ai ma sui tauva lelei mo tali fa'a-kopa, ma o lea e fa'aaogaina ai o se "vaega galue i totonu o se microreactor. O le Al 6061 O e fa'aaogaina o se mea "tele", e fa'aaoga fo'i le vaega Fa'apipi'i mo le au'ili'iliga; O le vaega fesoasoani o le Alloy e fa'apipi'i ma le tulaga fa'amafanafana fa'atasi ma le vaega Cu-110. O le Al 6061 O o se mea ua fa'aalia e matua fetaui lelei ma faiga UAM38, 39, 40, 41 ma ua uma ona fa'ata'ita'iina ma maua ai e mautu fa'akemikolo ma vaila'au fa'aaogaina i lenei galuega. O le tu'ufa'atasiga o le Al 6061 O ma le Cu-110 ua manatu fo'i o se tu'ufa'atasiga o mea e fetaui ma le UAM ma o lea la o se mea talafeagai mo lenei su'esu'ega. 38,42 O nei masini o lo'o lisiina i le Laulau 1 i lalo.
La'asaga o le fausiaina o le reactor (1) Substrate Al 6061 (2) Fausiaina o le alavai pito i lalo ua setiina i le pepa apamemea (3) Fa'apipi'iina o thermocouples i le va o vaega (4) Alavai pito i luga (5) Ulufale ma le alu ese (6) Reactor monolithic.
O le filosofia o le mamanu o le auala o le vai o le faʻaaogaina lea o se auala fenumiai e faʻateleina ai le mamao e malaga ai le vai i totonu o le chip, aʻo tausia pea le chip i se tele e mafai ona pulea. O lenei faʻateleina o le mamao e manaʻomia e faʻateleina ai le taimi e fegalegaleai ai le catalyst/reagent ma maua ai ni oloa lelei tele. E faʻaaogaina e chips ni piʻo e 90° i pito o le auala saʻo e faʻaosofia ai le fefiloi faʻafuaseʻi i totonu o le masini44 ma faʻateleina ai le taimi e faʻafesoʻotaʻi ai le vai ma le fogāeleele (catalyst). Ina ia faʻateleina atili le fefiloi e mafai ona ausia, o le mamanu o le reactor e faʻaalia ai ni lua reagent inlets ua tuʻufaʻatasia i le Y-junction aʻo leʻi ulufale atu i le vaega o le fefiloi serpentine. O le inlet lona tolu, lea e feʻaveaʻi ai le vaitafe i le ogatotonu o lona nofoaga, ua aofia i le mamanu o le tele o laasaga o le faʻagasologa o gaioiga i le lumanaʻi.
O alavai uma e iai se fa'atafafā (leai ni tulimanu fa'ata'amilomilo), o le taunuuga o le CNC milling fa'asolosolo e fa'aaoga e fatu ai le geometry o alavai. O fua o alavai e filifilia e fa'amautinoa ai se voluma maualuga (mo se microreactor), ae la'ititi lava e fa'afaigofie ai fegalegaleaiga i luga (catalysts) mo le tele o vai o lo'o iai. O le tele talafeagai e fa'avae i luga o le poto masani a tusitala i masini u'amea-vai mo le tali atu. O fua i totonu o le alavai mulimuli e 750 µm x 750 µm ma o le aofa'i atoa o le voluma o le reactor e 1 ml. O se feso'ota'iga tu'ufa'atasi (1/4″—28 UNF thread) o lo'o aofia i le mamanu e fa'ataga ai le faigofie o le feso'ota'iga o le masini ma masini kemisi tafe fa'apisinisi. O le tele o alavai e fa'atapula'aina e le mafiafia o le mea pepa alumini, ona meatotino fa'ainisinia, ma fa'asologa o le fusifusia e fa'aaoga i ultrasonics. I se lautele fa'apitoa mo se mea ua tu'uina atu, o le a "pa'u" le mea i totonu o le alavai ua faia. E leai se fa'ata'ita'iga fa'apitoa mo lenei fuafuaga, o lea o le lautele maualuga o le alavai mo se mea ua tu'uina atu ma le mamanu e fuafuaina fa'ata'ita'i; i lenei tulaga, o le lautele o le 750 μm o le a le mafua ai ona goto ifo.
O le foliga (sikuea) o le alavai e fuafua e ala i le faʻaaogaina o se mea tipi sikuea. O le foliga ma le tele o alavai e mafai ona suia e masini CNC e faʻaaoga ai meafaigaluega tipi eseese e maua ai fua faatatau eseese o le tafe ma uiga. O se faʻataʻitaʻiga o le fatuina o se alavai foliga piʻo e faʻaaoga ai le meafaigaluega 125 μm e mafai ona maua i le galuega a Monaghan45. A faʻapipiʻi le vaega pepa alumini i se faiga faʻataʻatia, o le ufiufi o mea pepa alumini i luga o alavai o le a i ai se faʻaiʻuga mafolafola (sikuea). I lenei galuega, ina ia faʻatumauina le tutusa o le alavai, na faʻaaogaina ai se faʻatulagaga sikuea.
I le taimi o le taofi ua uma ona fa'apolokalameina i le gaosiga, o su'ega vevela o le thermocouple (Ituaiga K) e fa'apipi'i sa'o i totonu o le masini i le va o vaega o alalaupapa pito i luga ma lalo (Ata 1 – Vaega 3). E mafai e nei thermocouple ona mata'ituina suiga o le vevela mai le −200 i le 1350 °C.
O le faiga o le teuina o u'amea e fa'atinoina e se pu UAM e fa'aaoga ai se pepa u'amea e 25.4 mm le lautele, 150 micron le mafiafia. O nei vaega o le pepa u'amea e fa'apipi'i i ni fasipepa e pipii fa'atasi e ufiufi ai le vaega atoa o le fausiaina; o le tele o le mea ua teuina e sili atu nai lo le oloa mulimuli ona o le faiga o le aveeseina e maua ai le foliga mulimuli. E fa'aaogaina le masini CNC e fa'amasini ai foliga i fafo ma totonu o masini, ma i'u ai i se fa'auma o le pito i luga o le masini ma alavai e tutusa ma le meafaigaluega ua filifilia ma fa'asologa o le faiga CNC (pe tusa ma le 1.6 μm Ra i lenei fa'ata'ita'iga). O le fa'aauau pea, fa'aauau pea o le teuina o meafaitino ultrasonic ma ta'amilosaga fa'amasini e fa'aaogaina i le faiga atoa o le gaosiga o masini e fa'amautinoa ai o lo'o fa'atumauina le sa'o o le fua ma o le vaega ua mae'a o le a ausia ai le sa'o o le CNC finish milling. O le lautele o le alavai e fa'aaogaina mo lenei masini e lava lona la'ititi e fa'amautinoa ai e le "pa'u" le mea u'amea i totonu o le alavai vai, o lea e tausia ai e le alavai se vaega fa'atafafa. O avanoa e ono mafai ona i ai i mea u'amea ma fa'asologa o le faiga UAM na fuafuaina fa'ata'ita'iga e se pa'aga gaosi (Fabrisonic LLC, ISA).
Ua faʻaalia e suʻesuʻega e laʻititi lava le sosolo o elemene e tupu i le UAM bonding interface 46, 47 e aunoa ma se togafitiga faʻaopoopo i le vevela, o lea mo masini i lenei galuega, e tumau pea le vaega o le Cu-110 e ese mai le vaega o le Al 6061 ma e suia faʻafuaseʻi.
Fa'apipi'i se fa'atonutonu o le mamafa o le tua (BPR) ua uma ona fa'atulagaina e 250 psi (1724 kPa) i le auala e alu ese ai le reactor ma pamu le vai i totonu o le reactor i le fua faatatau o le 0.1 i le 1 mL min-1. Sa mata'ituina le mamafa o le reactor e fa'aaoga ai le masini e iloa ai le mamafa o le FlowSyn e fa'amaonia ai e mafai e le system ona fa'atumauina se mamafa mautu tumau. Sa fa'ata'ita'iina le suiga o le vevela i totonu o le flow reactor e ala i le fa'ailoaina o so'o se eseesega i le va o thermocouples o lo'o fa'apipi'iina i totonu o le reactor ma i latou o lo'o fa'apipi'iina i totonu o le FlowSyn chip heating plate. E ausia lenei mea e ala i le fesuia'i o le vevela o le hotplate programmable i le va o le 100 ma le 150 °C i le 25 °C fa'aopoopoga ma matauina so'o se eseesega i le va o le vevela ua fa'apipi'iina ma le vevela ua fa'amaumauina. Na ausia lenei mea e fa'aaoga ai se tc-08 data logger (PicoTech, Cambridge, UK) ma le polokalama PicoLog o lo'o fa'atasi ai.
O tulaga o le tali atu o le cycloaddition o le phenylacetylene ma le iodoethane na fa'aleleia atili (Scheme 1- Cycloaddition of phenylacetylene and iodoethane Scheme 1- Cycloaddition of phenylacetylene and iodoethane). O lenei fa'aleleia atili na fa'atinoina e ala i se auala atoa o le factorial design of experiments (DOE), e fa'aaoga ai le vevela ma le taimi e nofo ai o ni fa'asologa fesuisuia'i, a'o fa'amautu le alkyne:azide ratio i le 1:2.
Sa saunia ni vaifofo eseese o le sodium azide (0.25 M, 4:1 DMF:H2O), iodoethane (0.25 M, DMF), ma le phenylacetylene (0.125 M, DMF). O le 1.5 mL aliquot o vaifofo taʻitasi sa palu faʻatasi ma pamuina i totonu o le reactor i le fua faʻatatau o le tafe ma le vevela e manaʻomia. O le tali faʻataʻitaʻiga na ave o le fua faatatau o le vaega pito i luga o le oloa triazole i le mea amata o le phenylacetylene ma fuafuaina e ala i le chromatography vai maualuga (HPLC). Mo le tutusa o le auiliiliga, o tali uma na faʻataʻitaʻiina ina ua maeʻa ona tuʻua e le paluga tali le reactor. O vaega o parakalafa na filifilia mo le faʻaleleia atili o loʻo faʻaalia i le Laulau 2.
Sa iloiloina uma faʻataʻitaʻiga e faʻaaoga ai le Chromaster HPLC system (VWR, PA, USA) e aofia ai se pamu quaternary, ogaumu koluma, masini suʻesuʻe UV e fesuiaʻi le umi ma le autosampler. O le koluma o se Equivalence 5 C18 (VWR, PA, USA), 4.6 × 100 mm le lapoʻa, 5 µm le lapoʻa o le vaega, tausia i le 40 °C. O le solvent o le isocratic 50:50 methanol:vai i le fua faatatau o le tafe o le 1.5 mL.min-1. O le voluma o le tui o le 5 µL ma o le umi o le detector o le 254 nm. O le % peak area mo le faʻataʻitaʻiga DOE sa fuafuaina mai vaega pito i luga o le alkyne ma triazole o totoe oloa. O le tuiina o mea amata e mafai ai ona iloa tumutumu talafeagai.
O le fa'apipi'iina o le au'ili'iliga o le reactor i le polokalama MODDE DOE (Umetrics, Malmö, Suetena) na mafai ai ona faia se au'ili'iliga mae'ae'a o aga masani o taunu'uga ma le fuafuaina o tulaga sili ona lelei o le tali atu mo lenei cycloaddition. O le fa'agaoioia o le optimizer ua fausia i totonu ma le filifilia o fa'aupuga taua uma o le fa'ata'ita'iga e maua ai se seti o tulaga o le tali atu ua mamanuina e fa'ateleina ai le tumutumuga o le oloa a'o fa'aitiitia ai le tumutumuga o le mea e amata ai le acetylene.
O le fa'a'okeseneina o le 'apamemea i luga i totonu o le potu fa'agasologa fa'aolaola na ausia e ala i le fa'aaogaina o se vaila'au o le hydrogen peroxide (36%) o lo'o tafe i totonu o le potu fa'agasologa (tafega = 0.4 mL min-1, taimi e nofo ai = 2.5 min) a'o le'i faia le fa'asologa o vaega ta'itasi o le triazole compound.
Ina ua maeʻa ona faʻailoa mai se seti sili ona lelei o tulaga, sa faʻaaogaina i le tele o acetylene ma haloalkane derivatives e faʻataga ai le tuʻufaʻatasia o se tamaʻi faletusi synthesis, ma faʻatuina ai le gafatia e faʻaaoga ai nei tulaga i se lautele lautele o reagents e ono mafai (Ata 1).2).
Saunia ni vaifofo eseese o le sodium azide (0.25 M, 4:1 DMF:H2O), haloalkanes (0.25 M, DMF) ma alkynes (0.125 M, DMF). 3 mL aliquots o vaifofo ta'itasi na palu fa'atasi ma pamuina i totonu o le reactor i le 75 µL.min-1 ma le 150 °C. O le aofa'i atoa na aoina i totonu o se fagu ma fa'afefiloi i le 10 mL o le ethyl acetate. O le vaifofo fa'ata'ita'i na fufuluina i le 3 × 10 mL o le vai. O vaega vai na tu'ufa'atasia ma aveese i le 10 mL o le ethyl acetate; ona tu'ufa'atasia lea o vaega fa'aola, fufuluina i le 3 x 10 mL o le brine, fa'amago i luga o le MgSO4 ma fa'amama, ona aveese lea o le solvent i le vacuum. O fa'ata'ita'iga na fa'amamāina e ala i le chromatography koluma i luga o le silica gel e fa'aaoga ai le ethyl acetate a'o le'i faia le su'esu'ega e ala i le tu'ufa'atasia o le HPLC, 1H NMR, 13C NMR ma le high resolution mass spectrometry (HR-MS).
Na maua uma spectra e faʻaaoga ai le Thermofischer precision Orbitrap resolution mass spectrometer ma le ESI o le puna o le ionization. Na saunia uma faʻataʻitaʻiga e faʻaaoga ai le acetonitrile o le solvent.
Sa faia le su'esu'ega TLC i luga o ipu silica e lagolagoina e le alumini. Sa va'aia ipu e ala i le malamalama UV (254 nm) po'o le valivali vanillin ma le fa'avevela.
Sa iloiloina faʻataʻitaʻiga uma e faʻaaoga ai le VWR Chromaster (VWR International Ltd., Leighton Buzzard, UK) system ua faʻapipiʻiina i se autosampler, column oven binary pump ma le single wavelength detector. O le column na faʻaaogaina o le ACE Equivalence 5 C18 (150 × 4.6 mm, Advanced Chromatography Technologies Ltd., Aberdeen, Scotland).
O tui (5 µL) sa faia sa'o mai le paluga mata ua fa'avaivaia (1:10 fa'avaivaia) ma su'esu'eina i le vai:methanol (50:50 po'o le 70:30), vagana ai nisi fa'ata'ita'iga e fa'aogaina le 70:30 solvent system (fa'ailogaina o se numera fetu) i le fua fa'atatau o le tafe o le 1.5 mL/min. Sa tausia le koluma i le 40 °C. O le umi o le galu o le masini e iloa ai le vaila'au e 254 nm.
O le % o le tumutumu o le faʻataʻitaʻiga na fuafuaina mai le tumutumu o le alkyne o totoe, naʻo le oloa triazole, ma o le tuiina o le mea amata na mafai ai ona faʻailoaina tumutumu talafeagai.
Sa iloiloina faʻataʻitaʻiga uma e faʻaaoga ai le Thermo iCAP 6000 ICP-OES. O tulaga faʻatulagaina uma sa saunia e faʻaaoga ai le 1000 ppm Cu solution i le 2% nitric acid (SPEX Certi Prep). O tulaga faʻatulagaina uma sa saunia i le 5% DMF ma le 2% HNO3 solution, ma o faʻataʻitaʻiga uma sa faʻavaivaia 20-fold i le faʻataʻitaʻiga DMF-HNO3 solution.
E fa'aaogaina e le UAM le fa'avevela u'amea ultrasonic e fai ma metotia fa'apipi'i mo le mea u'amea pepa alumini e fa'aaogaina e fausia ai le fa'apotopotoga mulimuli. O le fa'avevela u'amea ultrasonic e fa'aaogaina ai se meafaigaluega u'amea tetete (e ta'ua o le horn po'o le ultrasonic horn) e fa'aoga ai le mamafa i le vaega pepa alumini/vaega na fa'amautu muamua e fa'apipi'i a'o tetete le mea. Mo le fa'agaioiga faifai pea, o le sonotrode e fa'ata'amilomilo ma ta'avale i luga o le mea, e fa'apipi'i ai le vaega atoa. A fa'aogaina le mamafa ma le tetete, e mafai ona malepe le oxides i luga o le mea. O le fa'aauau pea o le mamafa ma le tetete e mafai ona mafua ai le pa'u'ū o le mea 36 . O le feso'ota'iga vavalalata ma le vevela ma le mamafa e mafua mai i le lotoifale e o'o atu ai i le fa'apipi'iina o le tulaga mautu i feso'ota'iga o mea; e mafai fo'i ona fesoasoani i le pipii e ala i suiga i le malosi o le luga 48 . O le natura o le faiga fa'apipi'i e fa'ato'ilaloina ai le tele o fa'afitauli e feso'ota'i ma le vevela fesuisuia'i o le liusuavai ma le maualuga o le vevela o lo'o ta'ua i isi metotia gaosiga fa'aopoopo. O lenei mea e mafai ai ona fa'apipi'i sa'o (e pei o le, e aunoa ma le suia o le luga, fa'atumu po'o mea fa'apipi'i) o le tele o vaega o mea eseese i totonu o se fausaga fa'apipi'i e tasi.
O le isi mea lelei mo le UAM o le maualuga o le tafe o le palasitika e matauina i mea uʻamea, e oʻo lava i le maualalo o le vevela, e pei o le maualalo o le tulaga e liusuavai ai mea uʻamea. O le tuʻufaʻatasiga o le ultrasonic oscillation ma le mamafa e mafua ai le maualuga o le femalagaiga o tuaoi o fatu i le lotoifale ma le toe faʻafouina e aunoa ma le siʻitia tele o le vevela e masani ona fesootaʻi ma mea tetele. I le taimi o le fausiaina o le faʻapotopotoga mulimuli, e mafai ona faʻaaogaina lenei mea e faʻapipiʻi ai vaega gaioi ma vaega e le gaoioi i le va o vaega o le pepa uʻamea, vaega i vaega. O elemene e pei o alava opitika 49, faʻamalosiauga 46, eletise 50, ma thermocouples (o lenei galuega) ua faʻapipiʻiina ma le manuia i totonu o fausaga UAM e fatu ai faʻapotopotoga gaioi ma vaega e le gaoioi.
I lenei galuega, o auala eseese e lua e mafai ai ona faʻapipiʻi ma faʻafesoʻotaʻi meafaitino o le UAM ua faʻaaogaina e fatu ai le microreactor sili ona lelei e mataʻituina ai le vevela.
Pe a faatusatusa i le palladium (Pd) ma isi mea fa'atupu u'amea e masani ona fa'aaogaina, e tele fa'amanuiaga o le Cu catalysis: (i) I le itu tau tamaoaiga, e taugofie le Cu nai lo le tele o isi u'amea e fa'aaogaina i le catalysis ma o lea la o se filifiliga manaia mo le alamanuia o le gaosiga o vaila'au (ii) O lo'o fa'atupula'ia le tele o tali o le cross-coupling a le Cu ma e foliga mai e fetaui lelei ma auala fa'avae i le Pd51,52,53 (iii) E lelei le aoga o tali a le Cu-catalyzed pe a leai ni isi ligands, O nei ligands e masani ona faigofie le fausaga ma taugofie pe a mana'omia, ae o mea e fa'aaogaina i le kemisi Pd e masani ona lavelave, taugata, ma e maaleale i le ea (iv) Cu, e lauiloa faapitoa mo lona gafatia e fusifusia ai alkynes i le synthesis, Mo se fa'ata'ita'iga, o le bimetallic-catalyzed Sonogashira coupling ma le cycloaddition ma azides (click chemistry) (v) E mafai fo'i e le Cu ona fa'alauiloa le arylation o le tele o nucleophiles i tali a le ituaiga Ullmann.
O faʻataʻitaʻiga o le heterogenization o nei tali uma ua faʻaalia talu ai nei i le i ai o le Cu(0). O lenei mea e mafua tele lava i le alamanuia o vailaʻau ma le faʻatupulaʻia o le taulaʻi atu i le toe faʻaleleia ma le toe faʻaaogaina o le catalyst uʻamea55,56.
Na amataina e Huisgen i le vaitau o le 196057, o le tali atu o le 1,3-dipolar cycloaddition i le va o le acetylene ma le azide i le 1,2,3-triazole ua manatu o se tali atu fa'ata'ita'i fa'atasi. O vaega e maua mai ai le 1,2,3 triazole e matua'i manaia lava o ni vaila'au fa'apitoa i le matā'upu o le sailia o vaila'au ona o a latou fa'aoga fa'aola ma le fa'aaogaina i vaila'au fa'afoma'i eseese58.
Na toe fa'aalia le taula'iga o lenei tali atu ina ua fa'alauiloa mai e Sharpless ma isi le manatu o le "click chemistry"59. O le faaupuga "click chemistry" e fa'aaogaina e fa'amatala ai se seti malosi, fa'atuatuaina ma filifili o tali atu mo le vave fa'aputuina o vaila'au fou ma faletusi tu'ufa'atasi e ala i le heteroatom linkage (CXC)60. O le tosina atu o nei tali atu e mafua mai i le maualuga o latou fua faatatau, faigofie tulaga o tali atu, tete'e atu i le okesene ma le vai, ma faigofie le vavae'eseina o oloa61.
O le cycloaddition masani a Huisgen 1,3-dipole e le o se vaega o le "click chemistry". Peita'i, na fa'aalia e Medal ma Sharpless o lenei fa'alavelave fa'apipi'i azide-alkyne e o'o i le 107 i le 108 i le i ai o le Cu(I) pe a fa'atusatusa i le cycloaddition 1,3-dipolar 62,63 e le'i fa'atupuina le fa'avavevaveina o le saoasaoa. O lenei faiga fa'aleleia atili e le mana'omia ai ni vaega puipuia po'o ni tulaga faigata o le fa'alavelave ma e maua ai le liua atoatoa ma le filifiliga i le 1,4-disubstituted 1,2,3-triazoles (anti-1,2,3-triazole) i luga o se fua fa'atatau taimi (Ata 3).
O taunuuga isometric o cycloadditions Huisgen masani ma le copper-catalyzed. O cycloadditions Huisgen-catalyzed Cu(I)-catalyzed e na'o le 1,4-disubstituted 1,2,3-triazoles e maua mai ai, ae o cycloadditions Huisgen e fa'aosofia i le vevela e masani ona maua ai le 1,4- ma le 1,5-triazoles 1:1 fa'afefiloi o stereoisomers o azoles.
O le tele o fa'atulagaga e aofia ai le fa'aitiitia o puna'oa mautu o le Cu(II), e pei o le fa'aitiitia o le CuSO4 po'o le Cu(II)/Cu(0) fa'atasi ai ma masima sodium. Pe a fa'atusatusa i isi fa'agasologa fa'a-metala, o le fa'aaogaina o le Cu(I) e iai ona tulaga lelei tetele o le taugofie ma le faigofie ona taulimaina.
O suʻesuʻega o le faʻailogaina o le kinetic ma le isotopic na faia e Worrell et al. 65 na faʻaalia ai, i le tulaga o terminal alkynes, e lua tutusa o le kopa e aʻafia i le faʻagaoioia o le tali atu o mole taʻitasi agai i le azide. O le faiga ua fautuaina e faʻagasolo i totonu o se mama uʻamea kopa e ono-membered na fausia e ala i le faʻamaopoopoina o le azide i le σ-bonded copper acetylide ma le π-bonded copper o se ligand donor mautu. O triazolyl copper derivatives e fausia e ala i le faʻaitiitia o le mama, sosoo ai ma le proton decomposition e maua ai oloa triazole ma tapunia le taʻamilosaga catalytic.
E ui o faʻamanuiaga o masini kemisi tafe ua faʻamaumauina lelei, ae ua i ai le manaʻo e faʻapipiʻi meafaigaluega auʻiliʻili i totonu o nei faiga mo le siakiina o le faagasologa i totonu o le laina, i totonu o le nofoaga.66,67. Ua faʻamaonia le UAM o se metotia talafeagai mo le mamanuina ma le gaosia o reactors tafe 3D e matua faigata lava e faia i mea e faʻaaogaina ai le catalytically, e faʻaaogaina ai le vevela ma elemene e iloa ai le tafe saʻo (Ata 4).
O le reactor tafe alumini-apamemea ua gaosia e ala i le gaosiga fa'aopoopo ultrasonic (UAM) fa'atasi ai ma le fausaga lavelave o alavai i totonu, thermocouples ua fa'apipi'iina ma le potu fa'agaoioiga catalytic. Mo le va'aia o auala vai i totonu, o lo'o fa'aalia fo'i se fa'ata'ita'iga manino ua gaosia e fa'aaoga ai le stereolithography.
Ina ia mautinoa ua gaosia ia reactors mo ni gaioiga fa'aola i le lumana'i, e mana'omia ona fa'avevela ma le saogalemu ia solvents i luga a'e o le tulaga pupuna; e faia su'ega i le mamafa ma le vevela. O le su'ega o le mamafa na fa'aalia ai o lo'o tausia e le masini se mamafa mautu ma tumau e tusa lava pe fa'ateleina le mamafa o le masini (1.7 MPa). O le su'ega hydrostatic na faia i le vevela o le potu e fa'aaoga ai le H2O o le vai.
O le fa'afeso'ota'iina o le thermocouple ua fa'apipi'iina (Ata 1) i le fa'amaumauga o le vevela na fa'aalia ai o le thermocouple e 6 °C (± 1 °C) le malulu nai lo le vevela ua fa'atulagaina i luga o le faiga FlowSyn. E masani lava, o le si'itia o le vevela i le 10 °C e mafua ai le faaluaina o le fua faatatau o le tali atu, o lea o le eseesega o le vevela i ni nai tikeri e mafai ona suia tele ai le fua faatatau o le tali atu. O lenei eseesega e mafua mai i le leiloa o le vevela i totonu o le tino o le reactor ona o le maualuga o le sosolo o le vevela o meafaitino na fa'aaogaina i le faiga o gaosiga. O lenei fesuia'iga o le vevela e tutusa ma e mafai ona fa'amatalaina i le setiina o meafaigaluega e fa'amautinoa ai ua o'o atu ma fuaina le vevela sa'o i le taimi o le tali atu. O le mea lea, o lenei meafaigaluega e mata'ituina ai i luga ole laiga e fa'afaigofie ai le pulea lelei o le vevela o le tali atu ma fa'afaigofie ai le fa'aleleia atili o le faiga ma le atina'eina o tulaga sili ona lelei. E mafai fo'i ona fa'aogaina nei sensors e fa'ailoa ai exotherms o le tali atu ma puipuia ai tali atu i faiga tetele.
O le reactor o loʻo tuʻuina atu i lenei galuega o le faʻataʻitaʻiga muamua lea o le faʻaaogaina o le tekinolosi UAM i le gaosiga o reactors vailaʻau ma faʻatalanoaina ai ni faʻatapulaʻa tetele o loʻo fesoʻotaʻi nei ma le lolomiina AM/3D o nei masini, e pei o le: (i) faʻatoʻilaloina o faʻafitauli na lipotia e fesoʻotaʻi ma le faʻagasologa o le kopa poʻo le alumini (ii) faʻaleleia atili o le fofo o le auala i totonu pe a faʻatusatusa i metotia o le faʻafefiloi o le moega paʻu (PBF) e pei o le selective laser melting (SLM)25,69 Le lelei o le tafe o meafaitino ma le foliga maʻaʻa o luga26 (iii) Faʻaitiitia le vevela o le faʻagasologa, lea e faʻafaigofie ai le faʻapipiʻiina saʻo o sensors, lea e le mafai i le tekinolosi o le moega paʻu, (v) faʻatoʻilaloina meatotino leaga faʻainisinia ma le maaleale o vaega e faʻavae i luga o le polymer i le tele o solvents masani17,19.
O le aoga o le reactor na faʻaalia e ala i se faasologa o tali cycloaddition alkyne azide catalyzed copper i lalo o tulaga tafe faifai pea (Ata 2). O le reactor copper lolomi ultrasonic o loʻo faʻamatalaina auiliili i le Ata 4 na tuʻufaʻatasia ma se faiga tafe faʻapisinisi ma faʻaaogaina e faʻapipiʻi ai azides faletusi o le 1,4-disubstituted 1,2,3-triazoles eseese e ala i le tali pulea-vevela o acetylene ma alkyl groups halides i le i ai o le sodium chloride (Ata 3). O le faʻaaogaina o se auala tafe faifai pea e faʻaitiitia ai popolega saogalemu e ono tulaʻi mai i faʻagasologa faʻatasi, aua o lenei tali e maua ai ni azide intermediates e matua tali vave ma matautia [317], [318]. I le amataga, o le tali na faʻaleleia mo le cycloaddition o le phenylacetylene ma le iodoethane (Scheme 1 - Cycloaddition o le phenylacetylene ma le iodoethane) (tagai Ata 5).
(Tauagavale pito i luga) Ata o le fa'atulagaga na fa'aaogaina e tu'ufa'atasia ai le 3DP reactor i totonu o le faiga tafe (tauagavale pito i luga) na maua i le fa'atulagaga fa'alelei (pito i lalo) o le fa'atulagaga Huisgen cycloaddition 57 i le va o le phenylacetylene ma le iodoethane mo le fa'alelei ma fa'aalia ai le fua fa'atatau o le liua o le tali atu o parakalafa ua fa'alelei.
I le puleaina o le taimi e nofo ai o reagents i le vaega catalytic o le reactor ma le mataʻituina lelei o le vevela o le tali atu i se suʻega thermocouple ua tuʻufaʻatasia saʻo, e mafai ona faʻaleleia vave ma saʻo tulaga o le tali atu ma le itiiti o le taimi ma le faʻaaogaina o meafaitino. Sa vave ona iloa o le tele o liua na maua ina ua faʻaaogaina le taimi e nofo ai e 15 minute ma le vevela o le tali atu e 150 °C. Mai le faʻasologa o le coefficient o le polokalama MODDE, e mafai ona iloa o le taimi e nofo ai ma le vevela o le tali atu o ni faʻataʻitaʻiga taua. O le faʻagaoioia o le optimizer ua fausia i totonu e faʻaaoga ai nei faʻataʻitaʻiga ua filifilia e maua ai se seti o tulaga o le tali atu ua mamanuina e faʻateleina ai vaega pito i luga o le oloa aʻo faʻaitiitia ai vaega pito i luga o meafaitino amata. O lenei faʻaleleia atili na maua ai le 53% liua o le oloa triazole, lea e fetaui lelei ma le faʻataʻitaʻiga o le 54%.
E faʻavae i luga o tusitusiga o loʻo faʻaalia ai e mafai e le copper(I) oxide (Cu2O) ona galue o se ituaiga catalytic aoga i luga o luga o le zero-valent copper i nei tali, o le gafatia e muai faʻaoxidize le luga o le reactor aʻo leʻi faʻatinoina le tali i le tafe na suʻesuʻeina70,71. Ona toe faia lea o le tali i le va o le phenylacetylene ma le iodoethane i lalo o tulaga sili ona lelei ma faʻatusatusa ai le fua. Na matauina o lenei sauniuniga na mafua ai se faʻaopoopoga tele i le liua o le mea amata, lea na fuafuaina e >99%. Peitaʻi, o le mataʻituina e le HPLC na faʻaalia ai o lenei liua na faʻaitiitia ai le taimi umi tele o le tali seʻia oʻo i le 90 minute, ma foliga mai o le gaioiga e tutusa ma oʻo atu i se "tulaga mautu". O lenei matauga e faʻaalia ai o le puna o le gaioiga catalytic e maua mai le copper oxide i luga nai lo le zero-valent copper substrate. E faigofie ona faʻaoxidize le uʻamea Cu i le vevela o le potu e fausia ai le CuO ma le Cu2O e le o ni vaega e puipuia ai oe lava. O lenei mea e aveʻese ai le manaʻoga e faʻaopoopo se puna fesoasoani copper(II) mo le faʻatasi ai o le tuʻufaʻatasiga71.