Возможно, что химикам будущего не придется заказывать у экспертов и ждать изготовления сложной химической посуды и микрореакторов – они смогут сами изготавливать сложную и недорогую химическую посуду двумя-тремя легкими движениями компьютерной мышки.

Международная группа исследователей под руководством Лероя Кронина (Leroy Cronin) из Университета Глазго использовали самодельный трехмерный принтер – устройство, способное послойно создавать сложные трехмерные объекты – для изготовления полимерной химической посуды для проведения химических реакций.

Этот относительно дешевый, автоматизированный и настраиваемый метод изготовления химической посуды позволит химическим лабораториям и небольшим компаниям получать химические реакторы и посуду, в настоящее время доступную только для крупных промышленных производств.

Рис. 1. Размер камеры смешения напечатанного
трехмерного реактора определяет, какой продукт
образуется в качестве основного в результате
взаимодействия двух одинаковых реагентов – в
данном случае 4-метоксианилина и 5-(2-бромэтил)
фенаниридинийбромида. (Рисунок из Nature Chemistry,
2012, DOI: 10.1038/nchem.1313).

Первоначально Кронин с соавторами спроектировали конфигурацию своего реактора с помощью соответствующих компьютерных программ. Чертеж был загружен в трехмерный принтер, который воплотил чертеж в реальность за счет послойного построения детали – из сопел печатающей головки принтера подавался силиконовый полимер, который затвердевал на воздухе. Во время заранее запрограммированного интервала печати исследователи добавили к силиконовому реактору некоторые дополнительные детали, в том числе и стеклянное «окно» для слежения за протеканием реакции.

Полученные с помощью трехмерной печати реакторы использовались для синтеза новых гетероциклических органических соединений и неорганических нанокластеров, что продемонстрировало возможности реакторов.

Исследователи также продемонстрировали, что

реактор может стать частью реакции – импрегнирование стен реактора палладием на угле непосредственно в процессе печати позволило получить реактор, специально приспособленный для каталитического гидрирования.

Среди многих демо-реакций, проведенных в «самодельных» реакторах Кронину более всего нравится та, в которой геометрия реактора определяет синтетический результат реакции. При смешении стехиометрических количеств 4-метоксианилина и 5-(2-бромэтил)фенаниридинийбромида в большой по объему камере смешения реактора образуетмся дигидроимидазольный продукт, содержащий связь C=N; в малой же камере смешения при том же соотношении реагентов образуется изомер, не содержащий двойную связь.

Дженнифер Льюис (Jennifer A. Lewis), специалист по химии материалов из Университета Иллинойса, специалист по нанесению на трехмерные детали проводящего слоя с помощью трехмерной печати отмечает, что хотя пока еще реакторы, полученные в группе Кронина можно считать сырыми и недостаточно отработанными, сам по себе подход отличается чрезвычайно глубокими перспективами в области дизайна химической посуды и реакций, протекающих в этой посуде.

Льюис отмечает, что обрадована такому радикально новому способу применения трехмерной печати.