Tropfenbasierte Multiphasen – Mikroreaktionstechnologie in organisch-chemischer Synthese

Abstract

In der vorliegenden Doktorarbeit werden neue, mikrofluidische Verfahren, zur Durchführung chemischer Reaktionen in mehrphasigen Systemen präsentiert. rnDas Einschließen von Reaktionspartnern in einzelne Segmente, deren Volumina im Bereich von Mikro- bis Femtoliter liegen und die dadurch erzeugten enormen, spezifischen Oberflächen, ermöglichen Massentransportprozesse über die Phasengrenzfläche zwischen einzelnen Segmenten, drastisch zu intensivieren. Aufgrund geringer räumlicher Ausdehnungen einzelner Kompartimente und durch vorherrschende, zirkulierende Strömungen in den einzelnen Abschnitten, sind Diffusions- und Konvektionsprozesse in diesen rasch, sodass an der Grenzfläche gebildete, reaktive Intermediate in sehr kurzen Zeitintervallen umgesetzt werden können. rnrn

This doctoral dissertation presents novel microfluidic processes for conducting chemical reactions in multi-phase systems. A high performance was achieved by creating encapsulated biphasic fluid compartments whose volumes range from micro- to femtoliters, which drastically increased the surface-to-volume ratio and thereforce enhanced the mass transfer over the phase boundaries. Due to the small spatial dimensions of single segments, a circulating current was predominant and diffusion processes, as well as convection processes, occured rapidly. Instable and highly reactive intermediates which formed at the phase boundary between two segments could therefore be handled in very short time periods.