Fotochemie in Durchflussreaktoren

Mikrostruktur und sichtbares Licht steigern die Effizienz fotochemischer Synthesen

Sichtbares Licht für die Durchflussfotochemie (Projekt CarbonCat)
© Fraunhofer IMM
Sichtbares Licht für die Durchflussfotochemie (Projekt CarbonCat)

Die synthetische organische Fotochemie wurde im vergangenen Jahrhundert intensiv erforscht und ebnete häufig den Weg für die Herstellung von komplexen organischen Molekülen, die über den klassischen Weg der thermischen Chemie nicht zugänglich waren. Mehrere fotochemische Synthesen haben hierbei ihren Weg in die industrielle Anwendung für die Herstellung von Alltagschemikalien gefunden. Jedoch wurde die Fotochemie aber bis vor kurzem noch nicht vollumfänglich als Synthesemethode in der organischen Chemie ausgereizt. Mit dem Aufkommen neuartiger fotokatalytischer und fotophysikalischer Konzepte für den Einsatz von sichtbarem Licht hat sich das Forschungsgebiet der synthetischen organischen Fotochemie in den letzten Jahren zu einer äußerst vielfältigen und weithin anerkannten Synthesemethode entwickelt. Parallel dazu hat sich die kontinuierliche Durchflusschemie und Mikroverfahrenstechnik zu etablierten Werkzeugen in der chemischen Synthese entwickelt und sich als idealer Partner für die Weiterentwicklung der Fotochemie in der akademischen und industriellen Forschung erwiesen.

Mikrostrukturierte Durchflussreaktoren eignen sich hervorragend für die Durchführung von fotochemischen Synthesen, indem sie das eingestrahlte Licht perfekt mit den flüssigen und gasförmigen Stoffströmen und festen Katalysatoren in den Mikrostrukturen in Kontakt bringen. Eine präzise Kontrolle des fotochemischen Prozesses erfolgt über eine exakt definierte Bestrahlungszeit der Prozessströme in den Kanälen oder Kapillaren durch deren Flussrate. Wir verwenden energieeffiziente LED-Technologie für die wellenlängenselektive Bestrahlung in der Synthese. Die geringe Größe der heute erhältlichen Lichtemitter erlaubt dabei eine gezielte Anpassung dieser Lichtquellen an unterschiedlichste Architekturen von Mikroreaktoren. Einen aktuellen Überblick über unsere Reaktoren und Laboranlagen für die kontinuierliche Fotosynthese erhalten Sie hier:

Reaktoren & Anlagen

 

Angebot an unsere Kunden

Neben der Entwicklung und Herstellung von Fotomikroreaktoren und dazugehörigen Syntheseanlagen, führen wir auch Machbarkeitsstudien zu Ihrem gewünschten Syntheseprozess durch. Gerne begleiten wir Sie auch beim anschließenden Transfer des evaluierten Prozesses in den kontinuierlichen Betrieb und nutzen unser Knowhow in der Reaktor- und Anlagenentwicklung bis hin zur Pilotskala.

Besonderes Augenmerk legen wir auf die Entwicklung von Kaskadenreaktionen im kontinuierlichen Betrieb, für die wir die fotochemische Katalyse z.B. mit der Edelmetall-, Organo- oder Biokatalyse kombinieren und somit eine besonders große Synergie für mehrstufige Synthesen erzeugen wollen.

Synergie durch Katalysekombinationen für Kaskadenreaktionen
© Fraunhofer IMM
Synergie durch Katalysekombinationen für Kaskadenreaktionen

Als gängige Katalysatormaterialien setzen wir für die Fotochemie literaturbekannte Materialien und Verbindungen ein:

  • Metallfreie Sensibilisatoren: Bengalrosa, Eosin Y, Perylen- und Porphyrinfarbstoffe, Riboflavine, …
  • Organometallkomplexe mit Ir, Ru, Cu, …
  • Metalloxide: TiO2, Bi2O3, BiVO4, ZnO, …

Wir beschäftigen uns aktuell vor allem mit folgenden Prozessen in der fotochemischen Synthese:

  • In-situ-Generierung von Singulett-Sauerstoff
  • Fotooxidationen und Fotooxygenierungen
  • Cis-trans Isomerisierungen
  • Fluorierungen
  • Cyanierungen
  • C-C-Kupplungsreaktionen durch photochemisch aktivierte Diazoniumsalze

Sie wollen Ihre fotochemischen Prozesse optimieren und in den kontinuierlichen Betrieb überführen? Oder denken Sie gerade erstmals über den Einsatz von Fotochemie in Ihren Prozessen nach? Kontaktieren Sie uns! Wir sind der richtige Partner!

Unsere Expertise zu Ihrem Nutzen

  • Milde Reaktionsbedingungen mit sichtbarem Licht maximieren Ihre Produktqualität durch geringere Degradation in der Prozesslösung.
  • Unterschiedliche Reaktivitäten in der Fotochemie ermöglichen gegenüber der thermischen Chemie neue Synthesewege und Produkte für Ihr Produktportfolio.
  • Die hohe Kompatibilität der Fotochemie mit anderen Katalyseverfahren ermöglicht eine zielführende Integration in Ihre bestehenden Syntheseprozesse.
  • Unser cleveres Reaktordesign sorgt für eine bessere Prozesskontrolle.
  • Eine gelungene Prozessintensivierung vermeidet unnötigen Abfall.
  • Der intrinsische Scale-up von Durchflussreaktoren führt automatisch zu einer Kostenreduzierung für Ihre Prozesse.

 

 

Kaskaden-Reaktionen

 

Kaskaden-Reaktionen für die heterogen katalysierte Synthese von chiralen Feinchemikalien in einem kontinuierlich betriebenen Reaktorsystem

Webinar „Photochemistry in flow as tool for sustainable syntheses”

(nur englische Version)

Mehr Informationen zum Thema

"Sustainable Chemistry in Flow"