Fraunhofer ICT-IMM koordiniert transatlantische Forschungskooperation zur Entwicklung eines Systems für die kontinuierliche Synthese von fluor- und phosphorhaltigen Feinchemikalien mit integrierter online NMR-Analytik.

Fluor- und phosphorhaltige Feinchemikalien sind essentielle Bausteine für pharmazeutische und agrochemische Erzeugnisse. Viele der heutigen Life Science Produkte enthalten fluorierte Gruppen, um die biologische Aktivität des pharmazeutischen Wirkstoffs zu steigern. Häufig basieren Insektizide auf Organophosphaten. Die gewünschte Toxizität dieser Agrochemikalien begründet ein hohes Maß an Sicherheit sowohl in der chemischen Synthese als auch in der Analytik. Die Chemikalienherstellung in kleinen Reaktorvolumina in Kombination mit einer kontaktfreien Analysemethode wie der NMR-Spektroskopie erlaubt eine sichere Handhabung und reduziert das Gefahrenpotenzial der Organophosphate für die Labormitarbeiter.

Das Ziel der Kooperation von Fraunhofer ICT-IMM, Hansa Fine Chemicals und Nanalysis Corporation ist die Entwicklung einer integrierten, kontinuierlich betriebenen Analysemethode mit Hilfe eines Niederfeld-NMR-Spektrometers für die online Prozesskontrolle in der Synthese fluor- und phosphorhaltiger Feinchemikalien. Das internationale Projekt ContiNMR wird in Deutschland durch das Zentrale Innovationsprogramm Mittelstand (AIF/ZIM) des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi) gefördert, in Alberta, Kanada im Rahmen des International Technology Partnership Program durch das Alberta Ministry of Innovation and Advanced Education und dem German-Canadian Centre for Innovation and Research (GCCIR). Die Projektpartner erhalten insgesamt eine Förderung von ca. 430.000€.

Ein leistungsfähiges Tool für die Chemische Industrie

“Das ist ein spannendes Projekt. Die Zusammenarbeit mit erfahrenen und sachkundigen Partnern ermöglicht die Anpassung unserer NMReadyTM Technologie für den Einsatz mit kontinuierlich betriebenen Chemiereaktoren, und somit im Allgemeinen auch der online NMR-Spektroskopie an viele neue Anwendungen”, sagt Bruce Lix, Direktor Business Development der Nanalysis Corp.

Die kontinuierlich betriebene Synthese von Feinchemikalien in Mikroreaktoren ergibt in Kombination mit der NMR basierten online Analytik ein leistungsfähiges Tool für die fluor- und phosphorhaltige Verbindungen herstellende Chemische Industrie.

Für Jan Barten, Geschäftsführer von HFC, heißt dies “Die Entwicklung kontinuierlich betriebener Reaktoren mit intelligenter NMR-Analytik wird unsere Produktionszeiten außerordentlich reduzieren. Wir werden uns verstärkt an der Erforschung chemischer Synthesen beteiligen können. Letztlich sehen wir dieses Projekt als eine Gelegenheit zur Kostenreduzierung, zum Geschäftsausbau und zur Erschließung neuer Kunden.”

Patrick Löb, Abteilungsleiter Kontinuierliche Chemische Verfahrenstechnik am Fraunhofer ICT-IMM fügt an “Dieses internationale Projekt erlaubt uns die Demonstration der wegweisenden Kombination aus kontinuierlich betriebener chemischer Synthese und online NMR-Analytik. NMReadyTM von Nanalysis ist ein hoch funktionelles NMR Spektrometer kleinster Baugröße und somit eine ausgezeichnete Ergänzung zu unserer Mikroreaktortechnologie. Die gemeinsam mit Hansa Fine Chemicals ausgewählten chemischen Reaktionen werden die industrielle Relevanz und den Nutzen für die feinchemische Industrie belegen.”

Der Beitrag der Projektpartner

Nanalysis Corporation ist ein führender Hersteller von benchtop-Produkten für die NMR-Spektroskopie. Es ist ein kanadisches Unternehmen, das kompakte NMR Spektrometer für Forschung, Ausbildung und Qualitätssicherung/-kontrolle designt und produziert. Das Flaggschiff der Produktpalette, das all-in-one NMReadyTM Spektrometer, bildet die analytische Plattform für dieses Projekt. Nanalysis wird das nötige Wissen im Bereich der NMR Spektroskopie beisteuern und das benchtop NMR Spektrometer an die Bedingungen der kontinuierlich betriebenen Prozesse anpassen.

Fraunhofer ICT-IMM betreibt Forschung und Entwicklung in den Kernkompetenzen Dezentrale und Mobile Energietechnik, Kontinuierliche Chemische Verfahrenstechnik, Mikrofluidische Analysesysteme, Medizinische Sonden und Technische Sensorik sowie Nanopartikel-Technologien. ICT-IMM wird eine Durchflusszelle entwickeln, sie an das Nanalysis NMR Spektrometer anpassen und in dieses integrieren. Mit der Expertise in chemischer Verfahrenstechnik wird eine kontinuierlich betriebene Anlage im Labormaßstab aufgebaut, deren Anwendung in der Synthese fluor- und phosphorhaltiger Feinchemikalien in Verbindung mit integrierter NMR online Überwachung liegt.

Hansa Fine Chemicals GmbH ist spezialisiert auf die Synthese fluor- und phosphorhaltiger Feinchemikalien. Sie sind einer der Hauptlieferanten des Life Science und Agrochemie produzierenden Gewerbes in Europa und außerhalb. Sie werden die kontinuierlich betriebene Anlage im Labormaßstab mit integrierter online NMR-Analytik nutzen, um eine detaillierte Evaluierung deren Leistung im Vergleich zur Batch-Synthese und offline NMR-Analytik durchzuführen.