Тульские ученые делают фотохимию более доступной с помощью 3D-печатных реакторов

Ученые Тульского государственного университета создают фотохимические реакторы, благодаря которым передовые методы станут доступны даже небольшим лабораториям. Это ускорит и удешевит создание современных фармацевтических препаратов, функциональных материалов и продуктов тонкого органического синтеза.

Современная органическая химия все чаще обращается к фотохимии — методам синтеза, где движущей силой реакций выступает свет. Это позволяет получать сложные соединения в более мягких условиях, без агрессивных реагентов и экстремальных температур. На практике исследователи сталкиваются с препятствием: мощные светодиоды, используемые для облучения, сильно нагреваются. Перегрев не только лишает эксперименты воспроизводимости, но и провоцирует нежелательные побочные процессы, снижая выход нужных продуктов.

Коммерческие реакторы с точным контролем температуры стоят дорого, а их конструкция не позволяет гибко адаптировать оборудование под специфические задачи, тогда как самодельные аналоги зачастую не могут обеспечить эффективный отвод тепла. Специалисты научно-исследовательского центра «БиоХимТех» ТулГУ предложили относительно несложное и бюджетное решение —3D-печатный корпус реактора из экологичного полилактида (PLA), сообщает пресс-служба ТулГУ.

«Главная инновация заключается во встроенной системе водяного охлаждения: внутри конструкции предусмотрены специальные каналы, по которым циркулирует простая водопроводная вода. Это позволяет удерживать температуру среды на стабильном уровне, сводя дополнительный нагрев от светодиодов к минимуму. Еще одно преимущество разработки — адаптивность. Поскольку реактор создается методом 3D-печати, можно легко менять его геометрию — увеличивать количество рабочих ячеек, менять размер лунок под пробирки или использовать другие пластики, например гибкий полиуретан или более термостойкий полиэтилентерефталатгликоль (PETG)», — рассказал заведующий лабораторией химической конверсии возобновляемой биомассы и органического синтеза ТулГУ Богдан Карлинский.

Работоспособность устройства уже подтверждена на практике. Тесты на четырех различных фотохимических реакциях с использованием светодиодов от ближнего ультрафиолета до зеленого спектра показали отличные результаты: выход целевых продуктов достигал девяносто одного процента.

Соавтор исследования, аспирант ТулГУ Дмитрий Гуров отметил, что простая и эффективная установка позволяет четко разделять влияние света и температуры на химические процессы, что критически важно для чистоты научных изысканий. 

Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования РФ, результаты опубликованы в научном журнале Molecules. 

Источник: Тульский государственный университет