Katalytische Verfahren für die Synthese von Feinchemikalien
Die mit Edelgasen katalysierte Oxidation von Alkoholen und Kohlehydraten mit molekularem Sauerstoff ist ein sauberes Verfahren, das gewinnbringend in der Feinchemikalienindustrie zur Synthese pharmazeutischer Produkte eingesetzt werden kann. Es ist eine viel versprechende interessante Alternative, um für die Umwelt stark toxische Oxidationsprozesse zu vermeiden, welche konventionelle anorganische Oxidationsmittel verwenden. Die möglichen Vorteile der selektiven Oxidation eines organischen Ausgangsstoffes in einem katalytischen mikrostrukturierten Reaktor, der die genaue Kontrolle der Sauerstoffkonzentration im Verlauf der Reaktion bietet, wurden im CREATION Projekt dargelegt. Forscher der Universität von Bath entwarfen, bauten und prüften einen kompakten Reaktor im Millimetermaßstab, der aus parallel angeordneten Reaktionskanälen besteht, die mit Katalysatorpartikel bepackt sind. Die Geometrie des Systems wurde optimiert, um eine größere Kontrolle auf das Strömungsbild der Flüssigkeiten zu haben, während ihr Kontakt in einer dreiphasigen (gas-flüssig-fest) Reaktionsumgebung vergrößert und der Massentransport erhöht wurde. Zusätzlich wurde für stark exotherme Reaktionen, und um trotz hoher Reaktionsgeschwindigkeiten die Kontrolle über Temperaturunterschiede und isotherme Bedingung zuzulassen, ein Wärmeaustauschsystem innerhalb der strukturierten Einheit integriert . Die Eignung des multifunktionellen Reaktors für eine saubere Oxidation von Benzylalkohol zu Benzaldehyd, welche als Modellreaktion verwendet wurde, wurde in Laborexperimenten veranschaulicht, die auf ruthenium- oder platinbasierten Katalysatoren durchgeführt wurden. Hohe Selektivität wurde über einen weiten Bereich der Betriebsbedingungen beobachtet, selbst wenn die Konzentrationen der Reaktionsteilnehmer annähernd industrielle Bedingungen erreichten. In der nächsten Forschungsphase soll ein bimetallisches Katalysatorsystem entwickelt werden, damit die geforderte Leistung bei der Synthese von Feinchemikalien und pharmazeutischen Stoffen erreicht werden kann.
