Online Prozessmonitoring

Projekt ContiNMR

Online NMR-Analyse für die kontinuierliche Synthese fluorhaltiger Feinchemikalien

Durchflusszelle in NMR-Spektrometer
© Foto Fraunhofer ICT-IMM

Durchflusszelle in NMR-Spektrometer

Pharmazeutische Produkte enthalten als essentielle Bausteine häufig fluorhaltige Feinchemikalien, deren fluorierte Gruppen die Aktivität des Wirkstoffs steigern. Die Zusammensetzung der Medikamente, ihre Reinheit und natürlich ihre gleichbleibende Qualität sind dabei von allerhöchster Bedeutung. Hier hilft die NMR-Spektroskopie, eine der wichtigsten analytischen Methoden zur Strukturaufklärung von chemischen Verbindungen. Einen ersten Schritt in Richtung eines Verfahrens, das die Vorteile einer kontinuierlichen Synthese mit der einer integrierten On-line NMR-Analytik kombiniert, haben wir mit unseren Partnern Hansa Fine Chemicals und Nanalysis Corporation unternommen.

Das Funktionsprinzip

Im Rahmen des Projektes haben wir eine Laboranlage für die kontinuierliche Synthese  von vier Fluorverbindungen entwickelt und gebaut. Die nötigen Reagenzien werden mittels eines integrierten Kartuschensystems zur Verfügung gestellt. Als analytische Plattform nutzen wir das kompakte Benchtop-NMR-Spektrometer NMReadyTM 60 des kanadischen Unternehmens Nanalysis Corporation. Die nötigen Durchflusszellen wurden von uns entwickelt und dem NMR-Spektrometer angepasst. Sie sind in ein Kontrollsystem integriert, das auf Basis von magnetischen Ventilen das kontinuierliche Befüllen der Durchflusszelle mit Reaktionslösung (kontinuierliche Messung) oder das Vorbeileiten der Lösung am Spektrometer erlaubt, um eine längere Messung während der Prozessentwicklung zu ermöglichen (stopped-flow-Messung).

Eigenschaften und Einsatzbereiche der Laboranlage

Die Chemikalienherstellung in kleinen Reaktorvolumina in Kombination mit einer kontaktfreien Analysemethode wie der NMR-Spektroskopie erlaubt eine sichere Handhabung und reduziert somit das Gefahrenpotenzial der Wirkstoffe für die Labormitarbeiter. Das von uns gewählte Design eröffnet die Durchführung von mehreren unterschiedlichen Routen zur Synthese von fluorhaltigen Chemikalien. Grundsätzlich kann die Laboranlage ebenso für phosphorhaltige Verbindungen zum Einsatz kommen.

Aus den Signalen der NMR-Messung leiten wir Informationen wie Umsetzungsgrad und damit einhergehend Qualität der Lösung sowie Struktur ab.

Unser F&E Angebot

Wir bieten unseren Kunden die Entwicklung, Konstruktion und Fertigung von an den jeweiligen Prozess bzw. Einsatzzweck optimal angepassten milli- und mikrostrukturierten Flow-Reaktoren vom Labormaßstab bis zum Produktionsprozess und integrieren im Sinne einer Online-Prozesskontrolle die NMR-Spektroskopie als leistungsstarke Analysemethode in die Anlage. Unsere Forschungs- und Entwicklungsarbeit findet dabei in der pharmazeutische und in der agrochemische Industrie ihre Anwendung.

Mögliches weiteres Einsatzgebiet dieser Laboranlage ist:

  • Herstellung und Analyse agrochemischer Erzeugnisse

 

Gefördert durch: AiF Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen, Förderkennzeichen KF2104409NT4.