Integrierte Produktabtrennung zur Optimierung enzymatischer C-C-Kn\u00fcpfungenEine nachhaltige zukunftsf\u00e4hige Entwicklung ist ein Ziel, an dessen Umsetzung alle Teile unserer Gesellschaft arbeiten m\u00fcssen. Dabei kommt auch der chemischen Industrie eine gro\u00dfe Verantwortung zu. Ein Ansatz zur Umsetzung dieses Zieles ist der so genannte produktionsintegrierte Umweltschutz. Eine Ma\u00dfnahme, Umweltschutz direkt in den Produktionsprozess zu integrieren, ist die integrierte Produktabtrennung (ISPR).ISPR bietet die M\u00f6glichkeit die Produktivit\u00e4t zu erh\u00f6hen und aufwendige Aufreinigungsschritte bei der Produktgewinnung zu vermeiden. Dabei wird das Produkt schon w\u00e4hrend der Reaktion aus dem Reaktionsraum entfernt. Die Anwendungsbreite der ISPR wird heute vor allem durch die mangelnde Selektivit\u00e4t und Kapazit\u00e4t der Hilfsmittel eingeschr\u00e4nkt. Eine hervorragende M\u00f6glichkeit zum Verst\u00e4ndnis und zur Optimierung komplexer Systeme ist die Modellierung von Reaktionssystemen. Durch Untersuchung eines Modellsystems soll ein tiefgreifendes Verst\u00e4ndnis f\u00fcr die im Reaktionssystem ablaufenden Vorg\u00e4nge gewonnen und Rahmenbedingungen festgelegt werden, unter denen die Einf\u00fchrung einer ISPR sinnvoll ist. Die erlangten Ergebnisse werden im Anschluss auf weitere enzymatische C-C-Kn\u00fcpfungen \u00fcbertragen.Als Modellsystem wurde die Synthese von N-Acetyl-D-Neuramins\u00e4ure (Neu5Ac) gew\u00e4hlt. F\u00fcr N-Acetyl-D-Neuramins\u00e4ure besteht auf Grund der Bedeutung des Produktes als Baustein f\u00fcr die Pharmaindustrie eine stetige Nachfrage. Die industrielle Produktion erfolgt \u00fcber zwei Reaktionsschritte aus N-Acetyl-D-Glucosamin. Die Ausbeute beider Schritte ist auf Grund der Lage des thermodynamischen Gleichgewichts limitiert. Au\u00dferdem ist die Produktaufreinigung aufwendig und kosten- sowie abfallintesiv, so dass die Produktion durch die Einf\u00fchrung einer ISPR erheblich verbessert werden k\u00f6nnte.Als eine m\u00f6gliche ISPR-Methode f\u00fcr dieses System wird eine carriergest\u00fctzte Extraktion entwickelt, bei der die Neuramins\u00e4ure zun\u00e4chst mit Phenylbors\u00e4ure reagiert und dann mit dem Carrier Trioctylmethylammoniumchlorid in eine organische Phase \u00fcberf\u00fchrt wird (s. Abbildung). Mit diesem System lassen sich f\u00fcr eine Neuramins\u00e4urekonzentration von bis zu 0,1 mol\/l mehr als 75% der Neuramins\u00e4ure in die organische Phase \u00fcberf\u00fchren.Zur Beschreibung der Extraktion wurden verschiedene Modelle, die auf der Zweifilmtheorie beruhen, implementiert. Die Gleichgewichtslage der Extraktion l\u00e4\u00dft sich mit diesen sehr gut beschreiben. Zur Simulation der ISPR wurden die Zweifilmmodelle mit dem kinetischen Modell der Reaktion kombiniert, wobei bei einer Modellreaktion eine Ausbeuteerh\u00f6hung von 20% mit dem Modell berechnet wurde.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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