Optimierung der Reaktionsbedingungen in mizellaren Lösungen und Mikroemulsionen auf der Basis der Vorhersage von Verteilungskoeffizienten

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In diesem Projekt werden experimentelle und theoretische Untersuchungen von chemischen Reaktionen in Mikroemulsionen und mizellaren Lösungen (als sogenannte „Nanoreaktoren ) vorgenommen. Die Vorteile der Reaktionsdurchführung in solchen Nanoreaktoren sind aus der Literatur gut bekannt. Dabei spielt insbesondere die Verteilung von Edukten und Produkten zwischen den verschiedenen Bereichen der Mikroemulsion eine wichtige Rolle. Sie bestimmt sowohl die Durchführbarkeit der gegebenen Reaktion im spezifischen System als auch die Trennung der Produkte nach der Beendigung der Reaktion. Das Ziel dieses Projektes ist die Entwicklung einer verfahrenstechnischen Methode zur Optimierung der Reaktionsbedingungen für homogen katalysierte Hydrierungsreaktionen in Mikroemulsionen und mizellaren Lösungen. Unter Optimierung verstehen die Antragsteller eine gezielte Auswahl der Art und Konzentration des Tensides, Art der diskontinuierlichen Phase, das Öl/Wasser/Tensid-Verhältnis, Konzentration und Temperatur. Sie erlauben es, nicht nur die Reaktion mit guten Ergebnissen bezüglich Umsatz und Selektivität durchzuführen, sondern auch nach dem Ablauf der Reaktion die Reaktionsprodukte inklusive der Katalysatoren möglichst vollständig von Produkt und Lösungsmitteln zu trennen, was bisher die breite technische Anwendung behindert hat. Diese Auswahl wird auf der Basis der Verteilungskoeffizienten aller an der Reaktion beteiligten Substanzen im jeweiligen System getroffen. Dazu werden die Verteilungskoeffizienten mit Hilfe von thermodynamischen Modellen (UNIFAC und COSMO-RS) vorhergesagt. Diese Vorhersage ermöglicht ein Screening verschiedener Reaktionsbedingungen (insbesondere der zur Verfügung stehenden Tenside). Das Ergebnis des Projektes wird eine zuverlässige Methode zur Vorhersage der am besten geeigneten mizellaren Lösung oder Mikroemulsion für eine ausgewählte Reaktion.