Das Vapourtec-Durchflussgerät, das für die Experimente in dieser Studie verwendet wurde. Foto: Noël

Neue lichtbasierte Methode zur «grünen» Herstellung von Medikamenten

Publiziert

Ethan und Methan werden in der Industrie häufig in Moleküle umgewandelt, die als Bausteine für Pharmazeutika und Agrochemikalien dienen können. Forschende der Technischen Universität Eindhoven haben eine neue Methode zur sofortigen Umwandlung gasförmiger, leichtgewichtiger Kohlenwasserstoffe in komplexere Moleküle bei Raumtemperatur und niedrigem Druck entwickelt, bei der die Moleküle in Gegenwart eines geeigneten Katalysators mit Licht beleuchtet werden.

Gasförmige Alkane wie Propan, Isobutan und Methan werden regelmäßig zur Energiegewinnung verbrannt. Diese relativ billigen und reichlich vorhandenen Moleküle können auch zur Herstellung komplexer Moleküle für Medikamente oder chemische Produkte in der Landwirtschaft verwendet werden. Die derzeitigen großtechnischen Prozesse finden unter harten Reaktionsbedingungen statt, deren Aufrechterhaltung schwierig und kostspielig sein kann und die gleichzeitig zu einem erheblichen Abfallaufkommen führen. Diese Prozesse finden bei hohen Temperaturen und unter hohem Druck statt und können auch große Mengen an Schadstoffen produzieren. Auch im speziellen Fall von Methan verhindern die hohen Temperaturen, die für die Aktivierung erforderlich sind, die Verwendung der entstehenden Produkte in Medikamenten, da die organischen Moleküle einfach zerfallen.

Ein Forschungsteam unter der Leitung von Timothy Noël von der TU Eindhoven, in Zusammenarbeit mit Forschern der ShanghaiTech University, der Universität von Pavia und Vapourtec Ltd. ein neues Verfahren zur Aktivierung von Alkanen mit Licht bei Raumtemperatur und niedrigerem Druck entwickelt.

Wichtiger Durchbruch

«Dies ist ein bedeutender Durchbruch für die Umwandlung von Alkanen in nützliche Bausteine für Medikamente und Materialien für andere Industrien», sagt Noël. «Unser Ansatz ermöglicht die sofortige Verwendung von Alkanen für komplexere Moleküle ohne viele unerwünschte Nebenprodukte, während gleichzeitig die Umweltverschmutzung verringert und der Aktivierungsprozess vereinfacht wird.»

Um diesen neuen Prozess zu realisieren, hatten die Forscher mit zwei Problemen zu kämpfen. Erstens benötigten sie eine Methode, mit der sich C-H-Bindungen mit einer Bindungsdissoziationsenergie (BDE) zwischen 96,5 und 105 kcal mol-1 leicht trennen oder brechen lassen. Die C-H-Bindungen in Methan sind am schwierigsten zu brechen. Zweitens erfordert die Handhabung von gasförmigen Alkanen maßgeschneiderte Technologien, die die Alkane in einer sorgfältig überwachten Reaktionsumgebung in engen Kontakt mit einem Katalysator bringen können. Die Forscher lösten diese beiden Probleme, indem sie die Alkane mit UV-Licht (etwa 365 nm) in Gegenwart eines geeigneten Katalysators bei Raumtemperatur anregten.

«Der verwendete Katalysator ist Dekatwolframat. Wenn er beleuchtet wird, wird der Katalysator hochenergetisch und hat dann genügend Energie, um C-H-Bindungen aufzuspalten. Wir stellen fest, dass dies bei Methan, Ethan, Propan und Isobutan funktioniert», sagt Noël. Er fügt hinzu: «Unser neuer Ansatz ist schneller als herkömmliche Ansätze, und wir sind gespannt, wie er sich entwickelt. In dieser Studie wurden Mikroreaktoren eingesetzt, da sie eine bessere Kontrolle über die Reaktionsbedingungen, einen besseren Einschluss der gasförmigen Rohstoffe und eine leichtere Beleuchtung des Katalysators ermöglichen. In Zukunft werden wir Reaktoren in Betracht ziehen, die höhere Produktionskapazitäten ermöglichen». Diese neue Methode ebnet den Weg für die billigere Herstellung einiger Medikamente, da die Kosten für die Aktivierung der Gase für ihre Herstellung niedriger wären.

EVENTS

ArbeitsSicherheitSchweiz

Fachmesse für Arbeitssicherheit, Gesundheitsschutz & Gesundheitsförderung am Arbeitsplatz

Datum: 10. - 11. November 2020

Ort: Online (CH)

Siams

Die Messe der Produktionsmittel der Mikrotechnik

Datum: 10. - 13. November 2020

Ort: Halle d'Exposition, Moutier (CH)

Composites Europe

Europäische Fachmesse & Forum für Verbundwerkstoffe, Technologie und Anwendungen

Datum: 10. - 12. November 2020

Ort: Stuttgart (D)

SEMICON Europa

Europäische Leitmesse für Mikroelektronik

Datum: 10. - 13. November 2020

Ort: München (D)

electronica

Komponenten, Systeme, Anwendungen, Lösungen

Datum: 10. - 13. November 2020

Ort: München (D)

BrauBeviale

Europäische Fachmesse für die Getränkewirtschaft

Datum: 10. - 12. November 2020

Ort: Nürnberg (D)

Medica

Die Weltleitmesse der Medizinbranche

Datum: 16. - 19. November 2020

Ort: Düsseldorf (D)

Compamed

Fachmesse für Produkte aus der medizinischen Vorproduktion

Datum: 16. - 19. November 2020

Ort: Düsseldorf (D)

Empack Schweiz

The Future of Packaging Technology

Datum: 18. - 19. November 2020

Ort: Zürich (CH)

Logistics & Distribution

Schweizer Fachmesse für Logistik und Transport

Datum: 18. - 19. November 2020

Ort: Zürich (CH)

Cleanzone

Internationale Fachmesse und Kongress für Reinraumtechnologie

Datum: 18. - 19. November 2020

Ort: Frankfurt am Main (D)

all4pack Paris

The global marketplace for Packaging Processing Printing Handling

Datum: 23. - 26. November 2020

Ort: Paris (F)

VALVE WORLD EXPO

Weltweite Leitmesse für Industrie-Armaturen

Datum: 01. - 03. Dezember 2020

Ort: Düsseldorf (D)

maintenance Schweiz

Schweizer Fachmesse für industrielle Instandhaltung und Facility Management

Datum: 10. - 11. Februar 2021

Ort: Zürich (CH)

Pumps & Valves

Fachmesse für Pumpen- und Ventiltechnik

Datum: 10. - 11. Februar 2021

Ort: Zürich (CH)

Vivaness

Internationale Fachmesse für Naturkosmetik

Datum: 17. - 21. Februar 2021

Ort: Nürnberg (D)

Filtech

Internationale Fachmesse für Filter- und Trenntechnologie

Datum: 23. - 25. Februar 2021

Ort: Köln (D)

interpack

Führende Messe für Prozesse und Verpackung

Datum: 25. Februar - 03. März 2021

Ort: Düsseldorf (D)

LogiMat

Internationale Fachmesse für Intralogistik

Datum: 09. - 11. März 2021

Ort: Stuttgart (D)

Schweizer Planertag

Treffpunkt der Planer, Ingenieure und Installateure

Datum: 16. März 2021

Ort: Campussaal Brugg (CH)

MIDEST

Die globale Show für alle industriellen Lohnbearbeitungs-Know-how

Datum: 16. - 19. März 2021

Ort: Paris (D)

LOPEC

International führende Fachmesse mit Kongress für Gedruckte Elektronik

Datum: 23. - 25. März 2021

Ort: München (D)

Hannover Messe

Weltleitmesse der Industrie - Industrie 4.0 trifft Logistik 4.0

Datum: 12. - 16. April 2021

Ort: Hannover (D)

MedTech Summit

Kongress technologie- und marktrelevanten Themen aus der Medizintechnik- und Gesundheitsbranche

Datum: 20. - 22. April 2021

Ort: Nürnberg (D)

Medtec Live

ein Joint Venture der MT-CONNECT und Medtec Europe

Datum: 20. - 22. April 2021

Ort: Nürnberg (D)

T4M

Die neue Messe für Medizintechnik in Stuttgart.

Datum: 04. - 06. Mai 2021

Ort: Stuttgart (D)

LABVOLUTION

Europäische Fachmesse für innovative Laborausstattung und für die Optimierung von Labor-Workflows

Datum: 05. - 06. Mai 2021

Ort: Hannover (D)

SENSOR + TEST

Internationale Fachmesse für Sensorik, Mess- und Prüftechnik

Datum: 04. - 06. Juni 2021

Ort: Nürnberg (D)

Achema

Internationale Leitmesse der Prozessindustrie

Datum: 14. - 18. Juni 2021

Ort: Frankfurt am Main (D)

Securite Lausanne

Die Schweizer Fachmesse

Datum: 16. - 18. Juni 2021

Ort: Zürich (CH)

Automatica

Leitmesse für intelligente Automation und Robotik

Datum: 21. -24. Juni 2021

Ort: München (D)

LASER World of PHOTONICS

Weltleitmesse für Komponenten, Systeme und Anwendungen der Photonik

Datum: 21. - 24. Juni 2021

Ort: München (D)

SINDEX

Schweizer Messe für industrielle Automatisierung

Datum: 31. August - 02. September 2021

Ort: Bern (CH)

Swiss Medtech Expo

Advanced Manufacturing

Datum: 14. - 15. September 2021

Ort: Luzern (CH)

AM Expo

Formen und Bauteile aus dem Drucker

Datum: 14. - 15. September 2021

Ort: Luzern (CH)

Ilmac

Fachmesse für Prozess- und Labortechnologie

Datum: 21. - 23. September 2021

Ort: Basel (CH)

FachPack

Europäische Fachmesse für Verpackung, Technik, Veredelung und Logistik

Datum: 28. - 30. September 2021

Ort: Nürnberg (D)

Rehacare

Die REHACARE ist die internationale Fachmesse für Rehabilitation, Prävention, Inklusion und Pflege.

Datum: 06. - 09. Oktober 2021

Ort: Düsseldorf (D)

Fakuma

Internationale Fachmesse für Kunststoffverarbeitung

Datum: 12. - 16. Oktober 2021

Ort: Friedrichshafen (D)

Ifas

Fachmesse für Gesundheitsmarkt

Datum: 19. - 21. Oktober 2021

Ort: Zürich (CH)

A + A

Internationale Fachmesse für Persönlichen Schutz, Betriebliche Sicherheit und Gesundheit bei der Arbeit.

Datum: 26. - 29. Oktober 2021

Ort: Düsseldorf (D)

transport-CH

Schweizer Nutzfahrzeugsalon

Datum: 10. - 13. November 2021

Ort: Bern (CH)

NORTEC

Fachmesse für Produktionstechnik und Maschinenbau

Datum: 25. - 28. Januar 2022

Ort: Hamburg (D)

Swiss Plastics Expo

Schweizer Fachmesse Kunststoffindustrie

Datum: 25. - 27. Januar 2022

Ort: Luzern (CH)

aqua pro gaz

DIE SCHWEIZER MESSE DER TRINKWASSER-, ABWASSER- UND GASFACHLEUTES

Datum: 09. - 11. Februar 2022

Ort: Bulle (CH)

POWTECH

Pharma.Manufacturing.Excellence

Datum: 26. - 28. April 2022

Ort: Nürnberg (D)

IFAT

Weltleitmesse für Wasser-, Abwasser-, Abfall- und Rohstoffwirtschaft

Datum: 30. Mai - 03. Juni 2022

Ort: München (D)

K Messe

Weltleitmesse für Kunststoff- und Kautschukindustrie

Datum: 19. - 26. Oktober 2022

Ort: Düsseldorf (D)

NEWCAST

Internationale Fachmesse für Präzisionsgussprodukte

Datum: 12. - 16. Juni 2023

Ort: Düsseldorf (D)

Bezugsquellenverzeichnis