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Flexibilität ist Trumpf

Die neue fokussierte Mikrowellentechnologie von CEM ermöglicht die Synthese unter genau definierten und reproduzierbaren Bedingungen in der größten Mono-Mode-Mikrowellenkammer der Welt! Dabei wird kontinuierliche, ungepulste Mikrowellenstrahlung fokussiert auf die Reaktionspartner eingestrahlt. Eine gleichmäßige und homogene Mikrowellenenergiedichte ist so gewährleistet. Aufgrund der speziellen, von CEM patentierten geometrischen Bauform der Mono-Mode Mikrowellenkammer und der damit verbundenen Selbstregulierung des Mikrowelleneintrages kann jedes beliebige Reagenzienvolumen (1, 10 oder 100 ml) eingesetzt werden. Entgegen der üblichen Praxis bei älteren Technologien entfällt am Discover ein manuelles "Tuning" am Mikrowellengerät, d. h. das Discover passt sich gezielt Ihrer Chemie an.

Im rechten animierten Gif sehen Sie die Wirkungsweise des Self Tunings, also des gleichmäßigen Mikrowelleneintrag unabhängig vom Volumen der Probe, d. h. keine Veränderung der MW-Kammer für 1 mL Edukte oder 10 mL Edukte oder 100 mL Edukte notwendig.


Warum wurde die Mono-Mode-Mikrowellenkammer so entwickelt?
Das Ziel bei der Entwicklung der Mono-Mode-Kammer war, den Wellenlängenbereich mit der Kammerdimensionierung in Einklang zu bringen. Dieses bedeutet, die 12,2 cm Wellenlänge der genutzten Mikrowelle am Reaktionsort mit dem höchsten Energiezustand auf die Moleküle der Edukte einwirken zu lassen. Somit ist unter dem Begriff "fokussierte Mikrowelle" ein gleichmäßiges und hochenergetisches Energiepaket in der gesamten Mono-Mode-Mikrowellenkammer zu verstehen. Im Gegensatz dazu ist in Mulktimode-Kammern durch Wellenüberlagerungen (Interferenzen) eine Auslöschung oder Überhöhung der Energie unreproduzierbar verteilt.
Vereinfacht gesprochen Löschen sich gegenläufige Amplituden aus, oder überhöhen sich durch Überlagerung. In der Praxis führt dieses zur schlechten Reproduzierbarkeit von chemischen Reaktionen wie sie hundertfach in Versuchen mit Haushaltsmikrowellen berichtet wurden. Ein weiterer Vorteil der fokussierten Mikrowelle besteht aufgrund der hohen Emergiedichte in der Möglichkeit der Erwärmung kleinster Volumina bis hin zu nur einem Tropfen. Selbstverständlich können auch große Volumina mit der vollen Leistungsfähigkeit der Mikrowelle bestrahlt werden. Zusätzlich ergibt sich in der Mono-Mode Kammer die Energieaufnahme von "unpolaren" Lösungsmitteln, die in Wirklichkeit nicht unpolar sind, sondern nur ein sehr schwach ausgeprägtes Dipolmoment aufweisen. In Multimode-Mikrowellen-Kammern sind derartige unpolare Lösemittel aufgrund der geringen Energieverteilung nicht anregbar. Um die unterschiedlichen Leistungsangaben zu interprätieren darf man nicht die reinen Wattangaben miteinander vergleichen, sondern muß sie in Relation zum Kammervolumen setzen (z.B. auf einen Liter Kammervolumen normieren).




Der Energieeintrag im Discover ist somit um ca. 25fach höher als in einem Multi-Moden-Gerät.

Wie sollte also solch eine vorteilhafte Mono-Mode-Mikrowellenkammer konzipiert sein? Die französische Firma Prolabo entwickelte in den achtziger Jahren eine solche Mono-Mode-Mikrowelle, indem man den Reaktionsbehälter in den "heißen" Punkt des Wellenleiters positionierte. Diese Technik ermöglichte allerdings lediglich die Verwendung von Behältern mit der Größe eines Reagenzglases. Rundkolben oder große Druckbehälter waren so nicht einzusetzen. Deshalb entwickelte CEM die vorher beschriebene grosse Mono-Mode-Mikrowellenkammer.





Flexibilität ist Trumpf: Sie können jedes beliebige Reagenzienvolumen (1, 10 oder 100 ml) einsetzen!

Der optimale Eintrag an Mikrowellenenergie passt sich dem jeweilig vorgegebenen Reagenzienvolumen automatisch an. Die von CEM patentierte "Selbstregulierung" der Mikrowellenstrahlung funktioniert so: Die Mikrowellenstrahlung wandert im Kreis um die Mikrowellenkammer herum und kann durch Spalte in die Mikrowellenkammer eintreten. So wird der erforderliche Energieeintrag in Abhängigkeit des Reagenzienvolumens vom Discover automatisch selbstreguliert. Diese technologische Grundlage ermöglicht den Einsatz von unterschiedlichsten Volumina sowie auch spätere Scale-Up-Prozesse. Die Anwendung dieses Mono-Mode-Mikrowellenfeldes ist für die CEM in den Patentschriften EP 2643829, US 4681740 und US 5059400 geschützt. Um die flexible Einsatzmenge unterschiedlicher Volumina zu demonstrieren, wurden 1, 3, 5, 25 und 50 ml N,N Dimethylformamid für 60 Sekunden im Discover erhitzt. Ergebnis: Das Discover regelt selbstständig den Mikrowellenenergieeintrag in Abhängigkeit vom Volumen.

Ihr Anwendervorteil:

Sie haben keine Rücksicht auf die Mengen an Edukten und Lösemitteln zu nehmen - das Discover passt sich ihrer Chemie an.



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