Flow-Chemie

Eines unserer jüngsten Forschungsgebiete ist die Durchfluss-Chemie (engl. flow chemistry). Hierbei werden klassische Kolben des Batch-Verfahrens durch Pumpen, Schläuche und Mikroreaktoren ersetzt. Das Prinzip hinter diesem Verfahren ist denkbar einfach – Substrate werden mit Hilfe der Pumpen über die mit Katalysator befüllten Mikroreaktoren gepumpt und so zu den entsprechenden Produkten umgesetzt. Damit gehen einige Vorteile einher: Neben der erhöhten Sicherheit gegenüber toxischen Substanzen ist auch die rasche Änderung der Reaktionsbedingungen, wie Temperatur, Fließgeschwindigkeit und Druck möglich. Auf diese Weise kann die gezielte Bildung verschiedener Produkte gesteuert werden. Flow-Reaktionen sind außerdem sehr gut skalierbar, was eine optimale Vorbereitung der Prozesse auf eine spätere industrielle Anwendung im großen Maßstab ermöglicht.

Für eine effiziente Nutzung der erwähnten Katalysatoren spielt die Immobilisierung eine große Rolle. Für dieses Ziel evaluieren wir in unserem Institut verschiedene Immobilisierungsstrategien hinsichtlich der Stabilität und Aktivität. Neben dem Katalysator selbst muss auch besonders die Wahl der Festphase und der Bindungsart (z.B. physikalisch oder kovalent) betrachtet werden. Durch eine erfolgreiche Immobilisierung wird eine Wiederverwendung des Katalysators ermöglicht. Schließlich sollen verschiedene Enzyme (z.B. Alkoholdehydrogenasen (ADH) oder die 2-Deoxy-d-ribose-5-phosphat Aldolase (DERA)), sowie verschiedene Organokatalysatoren eingesetzt werden, um stereoselektiv die gewünschten Produkte unter möglichst milden Bedingungen erhalten zu können. Außerdem soll durch die Wiederverwendbarkeit des Katalysators und dem gezielten Steuern von Reaktionsbedingungen ein Beitrag zur nachhaltigen Chemie geleistet werden. ​