Deprotonierung des tet.-Butylhydroperoxids

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Bildung des tert.-Butylperoxypivalats

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Aufgrund ihrer thermischen Instabilität und ihrer Eigenschaft zu Radikalen zu zerfallen, finden organische Peroxide Anwendung als Starter für radikalisch initiierte Kettenreaktionen, als Vernetzungsmittel in Elastomeren oder als Bleichmittel. Der hier gewählte Modellperester tert.-Butylperoxypivalat wird in der Polymerisation von Vinylchlorid oder bei der Hochdruckpolymerisation von Ethen eingesetzt.

Die Synthese kann in zwei Schritte unterteilt werden. Zuerst erfolgt die Deprotonierung des Hydroperoxids und somit dessen Aktivierung für die weitere Umsetzung. Im zweiten Schritt wird das gebildete Intermediat mit einem Säurehalogenid zu dem gewünschten Perester umgesetzt.

Die konventionelle Herstellung erfolgt dosierkontrolliert und meist in einer Kaskade aus mehreren Reaktoren. Hierbei muss die Reaktionstemperatur sehr genau kontrolliert werden und wird meist limitiert durch die SADT (Selbstbeschleunigende Zersetzungstemperatur) der eingesetzten Reaktanden und der entstehenden Produkte. Diese Vorgehensweise ist verbunden mit unnötig langen Prozesszeiten, da hier eine intrinsisch schnelle Reaktion effektiv ausgebremst wird. Des Weiteren ergibt sich ein hoher Energieverbrauch, der nötig ist, um das System auf eine moderate Temperatur zu kühlen.

Die Möglichkeit, durch die Verwendung mikrostrukturierter Komponenten Reaktionen in bisher unzugänglichen Prozessregimen durchzuführen und somit eine deutliche Verbesserung des Verfahrens zu erzielen, ist mittlerweile durch zahlreiche Beispiele belegt. Die Verwendung dieser Komponenten hilft, Hot-Spots zu vermeiden, ausreichend Phasengrenzfläche und Wärmetransportoberfläche bereitzustellen und durch die reduzierten lokalen Volumina einen Beitrag zur Prozesssicherheit zu leisten.

Die Prozesstemperatur oberhalb der für diesen Perester geltenden SADT zu fahren, stellt einen Ansatz der Prozessintensivierung mittels neuer Prozessfenster dar, vorausgesetzt die Bildung des Peresters ist schneller als dessen Zersetzung. Dies kann zu einer deutlichen Erhöhung der Reaktionsrate und somit zu erhöhten Raum Zeit Ausbeuten führen. Eine solche Fahrweise sollte durch die in Mikroreaktoren sehr genau definierbaren Temperaturfelder realisierbar sein.

Projektdurchführung
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