Реактор учёных ТулГУ удешевит создание лекарств и новых материалов

Учёные Тульского государственного университета создают фотохимический реактор, благодаря которому передовые методы станут доступны даже небольшим лабораториям, что ускорит и удешевит создание современных фармацевтических препаратов, функциональных материалов и продуктов тонкого органического синтеза.

Современная органическая химия всё чаще обращается к фотохимии — методам синтеза, где движущей силой реакции выступает свет. Это позволяет получать сложные соединения в более мягких условиях, отказываясь от агрессивных реагентов и экстремальных температур. Однако 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 нужного продукта.

Коммерческие реакторы с точным контролем температуры стоят дорого, а их жёсткая конструкция не позволяет гибко адаптировать оборудование под специфические задачи, тогда как самодельные аналоги зачастую не могут обеспечить эффективный отвод тепла. В ответ на этот вызов исследователи из Научно-исследовательского центра «БиоХимТех» ТулГУ предложили относительно несложное и бюджетное решение. Они разработали корпус реактора, который печатается на бытовом 3D-принтере из экологичного PLA-пластика.

– Главная инновация заключается во встроенной системе водяного охлаждения: внутри конструкции предусмотрены специальные каналы, по которым циркулирует простая водопроводная вода, – рассказал заведующий лабораторией химической конверсии возобновляемой биомассы и органического синтеза ТулГУ Богдан Янович Карлинский. – Это позволяет удерживать температуру среды на стабильном уровне, сводя дополнительный нагрев от светодиодов к минимуму. Ещё одно преимущество разработки — адаптивность. Поскольку реактор создаётся 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 PETG.

Работоспособность устройства уже подтвердили на практике. Тесты на четырёх различных фотохимических реакциях с использованием светодиодов от ближнего ультрафиолета до зелёного спектра показали отличные результаты: выход целевых продуктов достигал 91 процента.

Соавтор исследования аспирант ТулГУ Дмитрий Гуров отметил, что простая и эффективная установка позволяет четко разделить влияние света и температуры на химические процессы, что критически важно для чистоты научных изысканий. В результате разработка учёных ТулГУ, опубликованная в авторитетном международном журнале Molecules, фактически упрощает фотохимию.

Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования РФ в рамках государственного задания.

ссылка на научную статью: https://www.mdpi.com/1420-3049/31/20/3762 

Дмитрий Литвинов

фото из личного архива Б.Я. Карлинского