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Gefährliche Chemie

Forschen

Im kontinuierlichen Verfahren wird das synthetisierte Bromcyan direkt anschließend zur Synthese des Endprodukts weiterverwendet. Auf diese Weise wird jeglicher Kontakt mit dem toxischen Reagens vermieden. Abbildung: Uni Graz/Kappe

Durch den Flow-Reaktor werden die für eine Synthese benötigten Substanzen im Mikroliterbereich gepumpt. Foto: Pieber/Uni Graz

ForscherInnen der Uni Graz minimieren Sicherheitsrisiko beim Einsatz von Bromcyan in der chemischen Synthese

Bromcyan ist ein sehr gefährlicher Stoff, extrem giftig, sehr ätzend und bei der kleinsten Verunreinigung auch explosiv. Trotzdem kann die chemische Industrie auf dieses Reagens nicht verzichten: So wird es etwa zur Herstellung eines neuen Alzheimer-Medikaments benötigt. Besondere Herausforderungen stellen Transport und Lagerung dar, da sie mit großem Aufwand und hohen Kosten verbunden sind. Univ.-Prof. Dr. Oliver Kappe, Chemiker an der Karl-Franzens-Universität Graz, hat nun mit seinem Team eine Lösung für dieses Problem gefunden. Den ForscherInnen ist es erstmals gelungen, Bromcyan in einem kontinuierlichen Verfahren zu erzeugen und anschließend im selben Verfahren gleich in der Synthese weiterzuverwenden. Somit bleibt am Ende nichts von der gefährlichen Substanz übrig. Die Methode ermöglicht es, Bromcyan bei Bedarf überall dort zu produzieren, wo es benötigt wird. Ihre Entwicklung haben die ChemikerInnen zum Patent angemeldet. Publiziert wurde sie in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift Angewandte Chemie.

In kontinuierlichen Verfahren – englisch „Flow Chemistry“ – werden die für eine Synthese benötigten Substanzen durch Reaktionskammern im Mikroliterbereich gepumpt, in denen die einzelnen Prozesse nacheinander ablaufen. „Da in jeder Kammer immer nur eine geringe Menge einer Verbindung vorhanden ist und das Gemisch nicht wie beim herkömmlichen Batch-Verfahren nach jedem Schritt entnommen und für den nächsten aufbereitet werden muss, minimiert sich die Gefahr“, erklärt Kappe. Gleichzeitig können extreme Temperatur- und Druckbedingungen dafür sorgen, dass die Reaktionen um ein Vielfaches schneller ablaufen.

Bromcyan ist eine Verbindung aus Brom und Zyankali. „Da auch der Umgang mit Brom ein hohes Sicherheitsrisiko darstellt – Brom verdampft bereits bei Raumtemperatur und die Gase sind sehr giftig –, stellen wir auch dieses Element in Flow her“, berichtet der Chemiker. „Dazu braucht man Bromid und Bromat, zwei harmlose, anorganische Salze des Broms.“ In der Flow-Chemie sind alle Schritte, von der Synthese des Broms bis zur Weiterverwendung des Bromcyans, in einem Durchfluss möglich.

Die aktuelle Publikation ist die erste aus dem COMET K-Projekt CC FLOW (Center for Continuous Flow Synthesis and Processing) unter der Leitung von Oliver Kappe. COMET (Competence Centers for Excellent Technologies) ist eine Initiative der Österreichischen Forschungsförderungsgesellschaft FFG. CC FLOW ist am K1-Kompetenzzentrum RCPE (Research Center Pharmaceutical Engineering) angesiedelt.

Publikation

Integration of Bromine and Cyanogen Bromide Generators for the Continuous-Flow Synthesis of Cyclic Guanidines
G. Glotz, R. Lebel, D. Dallinger, C. O. Kappe
Angew. Chem. Int. Ed. 2017, 56, DOI:10.1002/anie.201708533

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