Kontinuierliche Synthese in Mikroreaktoren

Pharmazeutische Wirkstoffe basieren auf Feinchemikalien mit einem Höchstmaß an Reinheit. In den meisten Fällen wird die Synthese in herkömmlichen Rührkesseln mit homogenen Katalysatoren durchgeführt, die auf Edelmetallkomplexen mit speziell angepassten Liganden basieren. Somit entfalten diese Katalysatoren ihre spezifische Wirkungsweise und Selektivität z. B. für den Aufbau chiraler Zentren in einem Wirkstoff oder als Photokatalysator unter Verwendung von sichtbarem Licht als Energiequelle.

Grundprinzip

Wir können mit der Mikroreaktionstechnik spezialisierte Reaktorkonzepte mit immobilisierten Katalysatoren entwickeln, die neben der Möglichkeit zur kontinuierlichen Synthese eine bessere Prozesskontrolle und Prozesssicherheit erlauben. Der Einsatz immobilisierter Katalysatoren hat darüber hinaus den großen Vorteil, dass eine hohe Reinheit des Produktes erzielt werden kann, ohne dass der Katalysator nach der Synthese durch komplexe Trennungsverfahren entfernt werden muss.

Ziel

Das Sinterverfahren zur Katalysatoraufbringung erlaubt die Fixierung eines Edelmetallkatalysators auf einer hitzebeständigen Oberfläche nur bei hohen Temperaturen. Dabei werden jegliche Kohlenstoff-basierenden Materialien bzw. Liganden verbrannt. Eine chemische Selektivität, wie man es von optisch aktiven Katalysatoren in der enantioselektiven Synthese kennt, wäre also vollkommen ausgeschlossen.

An diesem Punkt setzen unsere Arbeiten im Projekt PlasmaCat an. Wir beschichten bei niedriger Temperatur durch Plasmapolymerisation mikrostrukturierte Reaktorkomponenten mit einem organischen Polymerdünnfilm als Trägermaterial für Katalysatoren. Die funktionellen Gruppen des Polymerdünnfilms können dann wiederum genutzt werden, um unterschiedliche Katalysatoren auf der Oberfläche fest zu verankern. Um eine große Bandbreite an Reaktionen zu ermöglichen können drei Katalysatorklassen eingesetzt werden: a) Edelmetallnanopartikel, b) chirale Organokatalysatoren, und c) organische Hochleistungsfarbstoffe als Photokatalysatoren.

Unser F&E Angebot

Mit Hilfe dieser drei Katalysatorklassen erschließen wir ein weites Spektrum von synthetisch wertvollen Reaktionsklassen:

• Kohlenstoff-Kohlenstoff-Kupplungsreaktionen,
• (enantioselektive) Hydrierungen,
• lichtgetriebenen Reaktionen.

Gefördert durch: Stiftung Rheinland-Pfalz für Innovation, Förderkennzeichen 961-386261/1166.