要旨
Kristallisationsbasierte Verfahren zur Enantiomerentrennung können zur Spaltung der bei der chemischen Synthese gebildeten Racemate und zur Gewinnung reiner Enantiomere aus nicht-racemischen, d. h. enantiomer angereicherten Gemischen eingesetzt werden. So gelingt die Racematspaltung klassisch über diastereomere Salze („klassische Racematspaltung“) und bei Vorliegen konglomeratbildender chiraler Stoffsysteme über „Bevorzugte Kristallisation“ (Preferential Crystallization). Die selektive Kristallisation eines Enantiomers aus nichtracemischen Gemischen ist von besonderem Interesse, wenn aus vorhergehenden Synthese- oder Trennschritten entsprechende Anreicherungen bereitgestellt werden können. Eine gemeinsame, integrative Betrachtung verschiedener Methoden der Enantiomerentrennung, insbesondere in Verbindung mit einer selektiven Kristallisation, mit dem Ziel einer möglichst effizienten Gewinnung des gewünschten Enantiomers, ist bisher kaum vorgenommen worden.
Im Beitrag werden die verschiedenen Möglichkeiten der kristallisationsbasierten Enantiomerentrennung aus racemischen und nichtracemischen Gemischen vorgestellt, wobei auch auf mögliche Prozesskopplungen eingegangen wird.
Ausgangspunkt jeder enantioselektiven Kristallisation ist die Kenntnis der grundlegenden fest/flüssig-Gleichgewichte, d. h. des binären Schmelz- bzw. ternären Löslichkeitsphasendiagramms des jeweiligen chiralen Systems im gewählten Lösemittel [1]. Auf der Basis des Phasendiagramms werden die grundsätzlichen Möglichkeiten der Gewinnung reiner Enantiomere durch Kristallisationsverfahren erläutert und die Machbarkeit an Beispielen aus dem Feinchemie- und Pharmabereich demonstriert. Besonderes Anliegen des Beitrages ist es, das Potential der „Bevorzugten Kristallisation“ als Methode der direkten Kristallisation reiner Enantiomere aufzuzeigen. Aktuelle vorzustellende Forschungsarbeiten beziehen sich dabei auf a) alternative und innovative Prozessführungsstrategien zur Optimierung von Produktivität, Prozessstabilität und Produkteigenschaften sowie b) die Erweiterung des Einsatzfeldes der „Bevorzugten Kristallisation“ auf verbindungsbildende Stoffsysteme (mit 90-95% die Mehrheit der chiralen Systeme) [2-4]. In diesem Zusammenhang wird auf die Notwendigkeit und mögliche Leistungsfähigkeit eines geeigneten „Online-Monitoring“ zur Analyse, Optimierung und Überwachung chiraler Kristallisationsprozesse eingegangen. Abschließend werden erste Resultate zum Einsatz chiraler Lösungsmittel zur Racemattrennung vorgestellt.
[1] Lorenz, H., Perlberg, A., Sapoundjiev, D., Elsner, M. P., Seidel-Morgenstern, A.: Crystallization of enan-tiomers. Chem. Eng. Process. 45 (2006), pp. 863–873
[2] Polenske, D., Elsner, M. P., Lorenz, H., Seidel-Morgenstern, A.: Alternative Einsatzmöglichkeiten der „Bevorzugten Kristallisation“ zur Enantiomerentrennung. CIT 78 (2006), S. 1101–1110
[3] Lorenz, H., Polenske, D., Seidel-Morgenstern, A.: Application of preferential crystallization to resolve racemic compounds in a hybrid process. Chirality 18 (2006), pp. 828–840
[4] Czapla, F., Lorenz, H., Elsner, M. P., Seidel-Morgenstern, A.: Einfluss der Prozessführungsstrategie auf Produktivität und Produkteigenschaften einer „Bevorzugten Kristallisation“. CIT 79 (2007), S. 281–286
