Polymernetzwerke als Träger für Organokatalysatoren in kontinuierlich betriebenen mikrofluidischen Reaktorsystemen

• Antragsteller: Professor Dr. Dirk Kuckling
• Fachliche Zuordnung: Polymermaterialien ; Organische Molekülchemie - Synthese, Charakterisierung
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 463498885

In dem vorliegenden Antrag soll die Möglichkeit der Verknüpfung des Konzeptes der Organokatalyse mit einem kontinuierlich betriebenen Mikro-Plug-Flow-Reaktor (MPFR) untersucht werden. Bisherige Ansätze in dieser Richtung bedienen sich oftmals massiver Polystyrolpartikel als Träger von Organokatalysatoren. Diese werden anschließend als Packung innerhalb von Chromatographiesäulen verwendet, was zwar eine Oberflächenkatalyse innerhalb einer zweidimensionalen Struktur ermöglicht, gleichzeitig jedoch auch ein großes, nicht nutzbares Volumen innerhalb der Partikel bedingt. Der neuartige Ansatz in diesem Antrag ist die Immobilisierung des Organokatalysators, nicht an der Oberfläche massiver Partikel, sondern innerhalb eines quellbaren Polymernetzwerkes. Im Gegensatz zu den bisherigen Ansätzen eröffnet die Immobilisierung in einem Gel die Zugänglichkeit des katalytisch aktiven Zentrums innerhalb einer dreidimensionalen Struktur, was sich sowohl positiv auf die Reaktivität als auch auf die Selektivität auswirkt. Folglich bietet die Kombination eines MPFR mit innerhalb von in gequollenen Polymernetzwerken immobilisierten Organokatalysatoren ein enormes Potential der Optimierung von organischen Reaktionen aufgrund der Effektivitätserhöhung des Katalysatorzugangs. Die Kombination von Polymernetzwerken mit der Organokatalyse eröffnet weiterhin die Möglichkeit, diverse organische Reaktionen von hohem präparativem Nutzen (wie z. B. Aldolreaktionen, Knoevenagel-Reaktionen und Reduktive Dimerisierungen) im kontinuierlichen Betrieb zugänglich zu machen. Dies schafft überdies eine interessante Perspektive für den Screening-Prozess von Substanzbibliotheken. Letztendlich lassen sich die Herstellungsmethoden für Gele sehr gut mit den Notwendigkeiten für den Aufbau eines mikrofluidischen Reaktors vereinen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Professor Dr.-Ing. Andreas Richter