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Hochschulschrift

Untersuchungen zur Racemattrennung von Threonin mit Hilfe der Preferential Crystallization

MPG-Autoren
http://pubman.mpdl.mpg.de/cone/persons/resource/persons86434

Polenske,  D.
Physical and Chemical Foundations of Process Engineering, Max Planck Institute for Dynamics of Complex Technical Systems, Max Planck Society;

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Zitation

Polenske, D. (2003). Untersuchungen zur Racemattrennung von Threonin mit Hilfe der Preferential Crystallization. Diploma Thesis, Hochschule Magdeburg-Stendal, Magdeburg.


Zitierlink: http://hdl.handle.net/11858/00-001M-0000-0013-9F16-9
Zusammenfassung
Die Trennung einer optisch inaktiven racemischen Mischung in zwei optisch aktive Enantiomere ist schwierig, weil die chemischen und physikalischen Eigenschaften von Enantiomeren identisch sind, mit Ausnahme ihres Verhaltens gegenüber linear polarisiertem Licht und anderen chiralen Verbindungen. Viele pharmazeutische Wirkstoffe sind optisch aktiv. Häufig kann nur ein Enantiomer als Wirkstoff verwendet werden, da sich die biologische Wirkung der beiden Enantiomere auf den menschlichen Organismus unterscheidet. Ein tragisches Beispiel für die unterschiedliche biologische Wirkung von Enantiomeren auf den menschlichen Organismus war die Anwendung eines racemischen Gemisches Contergan® in den Jahren 1958-1962. Die Verabreichung des unerwünschten Enantiomers hatte in diesem Zusammenhang fatale Folgen, in diesem Fall führte es zu schweren Missbildungen von Säuglingen (teratogene Wirkung des (S)-(-)-N-(2,6-Dioxo-3-piperidyl)phthalimid). Die Trennung racemischer Gemische findet daher besonders in der pharmazeutischen Industrie ihre Anwendung. In der Literatur werden verschiedene Möglichkeiten zur Racemattrennung beschrieben. Racemate werden in der heutigen Zeit chemisch (nach der Bildung von Diasteromeren), biochemisch (mit der Hilfe von Mikroorganismen oder Enzymen) oder chromatographisch getrennt. Eine weitere Möglichkeit zur Racemattrennung bietet die Preferential Crystallisation, die sich am besten mit "Bevorzugte Kristallisation" übersetzen lässt. Daneben wird dieses Phänomen häufig auch als Crystallisation by Entrainment (Kristallisation durch Mitreißen) bezeichnet. Die Voraussetzung für die Durchführung der Preferential Crystallisation ist das Vorhandensein eines konglomeratbildenden Systems. Bei konglomeratbildenden Systemen verhalten sich die beiden Enantiomere am Eutektikum 1:1, was der Lage des Racemat entspricht. Etwa 10 % aller chiralen Substanzen bilden in racemischer Zusammensetzung ein Konglomerat, d. h. sie sind in der festen Phase unmischbar. Gegenüber den konventionellen Verfahren bietet die Preferential Crystallisation einige Vorteile. Die Racemattrennung erfolgt aus der Lösung. Es sind keine zusätzlichen Synthesen vor oder nach der Trennung notwendig, bei denen Verunreinigungen in das Produkt eingetragen werden könnten. Auf mehrstufige Verfahren kann verzichtet werden. Der Nachteil der Preferential Crystallisation liegt vor allem in der Instabilität des Prozessverlaufes und darin, dass nur konglomeratbildende und nicht verbindungsbildende Systeme auf diese Art und Weise getrennt werden können. Das Ziel der Diplomarbeit bestand darin, die Enantiomerentrennung mit Hilfe der isothermen Preferential Crystallisation für ein Stoffsystem aus dem Bereich der Feinchemie (Threonin/Wasser) weiterzuentwickeln. Die Schwerpunkte der Diplomarbeit lagen dabei besonders in der Bestimmung wichtiger Kristallisationsparameter, der Optimierung des Gesamtprozesses bis hin zum Scale-up und der Weiterentwicklung der Versuchsanlage. Die Diplomarbeit sollte wichtige Grundkenntnisse für den Betrieb einer quasi-kontinuierlichen Anlage liefern.