Ein Verfahren und einen Mikroreaktor, der das Treibhausgas Fluoroform (CHF3) zur Herstellung eines Arzneistoffs nachnutzen kann, haben Grazer Forscher entwickelt. Der Grazer Hersteller von Laborinstrumenten und Prozessmesssystemen, Anton Paar GmbH, druckte den Reaktor mittels Metall-Laser-Sintern aus Stahlpulver, wie die Karl-Franzens-Uni mitteilte.
Bei der Herstellung von Antihaftbeschichtung oder auch von Kühlmitteln fällt Fluoroform an. Chemiker und Klimaschützer zählen es zu den stärksten Treibhausgasen, das etwa 10.000 mal mehr zur Klimaerwärmung beiträgt als Kohlendioxid. Da das reaktionsträge Gas in der Atmosphäre Jahrhunderte überdauert, muss es nach der Produktion unter hohem Energieaufwand zerstört werden. "Es wird, vereinfacht gesprochen, verbrannt, was allerdings wieder zu unerwünschten Emissionen führt ", schilderte Oliver Kappe vom Institut für Chemie an der Uni Graz im Gespräch mit der APA. Er hat mit seinem Team einen Weg der Nutzung dieses problematischen Stoffes für den Pharmabereich entwickelt.
"In dem gemeinsam mit einem Industriepartner entwickelten Flow-Verfahren ist es uns gelungen, Fluororform einer sinnvollen Nutzung zuzuführen", schilderte der Chemiker. Die Grazer Arbeitsgruppe zieht das Gas zur Herstellung von Eflornithin - einem substanziellen Arzneistoff, der u.a. bei der Behandlung der afrikanischen Schlafkrankheit Bedeutung erlangte - heran.
"Flow Chemistry"
Hinter dem Verfahren steckt die Idee der "Flow Chemistry", auf Deutsch "Durchflusschemie". Dabei werden die für eine komplexe Synthese benötigten Substanzen in einem kontinuierlichen Verfahren durch Reaktionskammern im Mikroliterbereich gepumpt, was die chemische Synthese sicherer macht, wie Kappe das Prinzip erklärte. In diesem System laufen die einzelnen Prozesse ohne Unterbrechung nacheinander ab.
Extreme Temperatur- und Druckbedingungen können Reaktionen um ein Vielfaches beschleunigen, so dass die Flow-Chemie im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren Zeit und Kosten spart, beschrieb Kappe. Das Design des Reaktors haben die Chemiker mit Kollegen der TU Graz und dem Grazer Research Center Pharmaceutical Engineering (RCPE) entwickelt und getestet. Gemeinsam mit einem Schweizer Auftragshersteller für die Pharmaindustrie will man die Entwicklung nun zur Marktreife bringen, sagte Kappe.
Der Flow-Reaktor, der speziell für die chemische Reaktion zur Herstellung des pharmazeutischen Wirkstoffes optimiert ist, hat erstaunlich geringe Ausmaße: Er ist mit seinen rund 16 mal 9 mal 3 Zentimetern Größe sogar noch etwas kleiner als ein Schulheft im A5-Format. Die Anton Paar GmbH hat den Mikroreaktor mittels Metall-Laser-Sintern aus Stahlpulver gedruckt. Er besteht aus einem schlangenförmigen Kühlkörper, um den die Reaktorkanäle mit 0,8 Millimeter Innendurchmesser und einer Gesamtlänge von vier Metern gewickelt sind. "Rostfreier Stahl ist das beste Material wegen der chemischen, mechanischen und vor allem der guten Wärmeleitfähigkeit", erklärte Stefan Pfanner, Spezialist für das Laser-Sinter-Verfahren bei Anton Paar GmbH.
Service: "Utilization of fluoroform for difluoromethylation in continuous flow: a concise synthesis of α-difluoromethyl-amino acids", Green Chemistry, Nov. 2017. http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2017/gc/c7gc02913f#!divAbstract, DOI: 10.1039/c7gc02913f sowie "Design and 3D printing of a stainless steel reactor for continuous difluoromethylations using fluoroform", Reaction Chemistry & Engineering, Nov. 2017. http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2017/re/c7re00176b#!divAbstract, DOI: 10.1039/c7re00176b
(APA/red, Foto: APA/Uni Graz/Pichler)
