DE19937360A1

DE19937360A1 - Reaktionsapparat

Info

Publication number: DE19937360A1
Application number: DE19937360A
Authority: DE
Inventors: Siegfried Brandtner
Original assignee: INNOLABTEC GmbH
Current assignee: INNOLABTEC GmbH
Priority date: 1999-08-12
Filing date: 1999-08-12
Publication date: 2001-02-22

Abstract

Offenbart ist ein modular aufgebauter Reaktionsapparat, insbesondere zur Durchführung von Festphasensynthesen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Reaktionsapparat, welcher insbesondere zur Durch führung von Festphasensynthesen verwendet werden kann.

Verfahren zur Durchführung insbesondere simultaner und multipler Festphasensynthesen sind bekannt und umfassen zum Teil automatisierte Vorrichtungen zur systematischen Synthese einer Vielzahl von chemischen Substanzen sowie sogenannten Bibliotheken (Libraries) dieser Verbindungen. Anwendungsgebiete dieser Verfahren liegen im Bereich der Wirkstoff-Findung und hier insbesondere die chemische und pharmazeutische Industrie.

Die Synthesen werden dabei üblicherweise in sehr geringen Volumina (miniaturisiert), z. B. in Reagenzgläsern od. dgl. durchgeführt. Die dabei erzielten Ausbeuten bzw. absoluten Mengen sind jedoch für die weitere Verarbeitung (Durchführung von z. B. Sekundärtests) der neu syn thetisierten Stoffe oftmals nicht ausreichend. Größere Mengen sind mit vertretbarem finan ziellen und apparativem Aufwand nicht zu erzielen.

Weitere Probleme bekannter Festphasensynthesen bestehen darin, daß zur Erhöhung der Re aktionsgeschwindigkeit zwischen der festen Phase (also z. B. dem Trägerharz) und den einge setzten Reagenzien diese üblicherweise gemischt werden müssen. Erfolgt dies z. B. mittels eines Magnetrührstabes, der in das Reaktionsgefäß eingebracht wird, kommt es zum Zermah len der Trägerharze an den Berührungsstellen zwischen dem Magnetrührer und der Wandung bzw. dem Boden des Reaktionsgefäßes.

Aufgabe der vorgenannten Erfindung ist es daher, unter Vermeidung der im Stand der Technik bekannten Nachteile einen Reaktionsapparat anzugeben, welcher einfach und preiswert aufge baut ist und die Herstellung größerer Mengen von synthetisierten Stoffen bei vertretbarem ap parativem Aufwand ermöglicht. Insbesondere soll die Vorrichtung in der Lage sein, eine Durchmischung ohne Zerreiben der Trägerharze zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird mit einem Reaktionsapparat gelöst, der ein modular aufgebautes Reakti onsgefäß aus nachstehenden Modulen umfaßt:

- ein im wesentlichen zylindrisches Grundmodul mit an seiner Oberseite angeordnetem, angeformtem od. dgl. Kupplungselement;
- ein Deckelmodul mit an seiner Unterseite angeordnetem, angeformtem od. dgl. Kupp lungselement zum Anschluß an das Kupplungselement des Grundmoduls;
- bei Bedarf mindestens ein zwischen dem Grundmodul und dem Deckelmodul einsetzbares Zwischenmodul mit an seiner Ober- und Unterseite angeordneten, angeformten od. dgl. Kupplungselementen;
- bei Bedarf mindestens ein zwischen Grund-, Deckel- oder Zwischenmodulen einsetzbares Kühlmodul mit an seiner Ober- und Unterseite angeordneten, angeformten od. dgl. Kupplungselementen.

Durch den modularen Aufbau ist es möglich, alle Grundtypen von Reaktionsgefäßen in einfa cher und preiswerter Weise zusammenzustellen und je nach Bedarf zu variieren. Sollte sich also z. B. während des Synthesevorganges herausstellen, daß der Einsatz einer Kühlung wün schenswert ist, kann das Deckelmodul abgenommen, ein Kühlmodul zwischengeschaltet und das Deckelmodul wieder aufgesetzt werden. Der angesetzte Inhalt braucht hierfür vorher nicht entfernt zu oder gar verworfen zu werden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Vorteilhaft ist z. B., wenn das Grundmodul einen an seiner Unterseite angeordneten, ange formten od. dgl. verschließbaren Abfluß aufweist. Hierdurch ist es leicht möglich, Produkte oder Zwischenprodukte abziehen.

Weiter bevorzugt ist es, daß eines der Grund- oder Zwischenmodule eine im wesentlichen ku gelförmige Ausbauchung aufweist. Durch diese Ausbildung ist es möglich, gegenüber der im wesentlichen zylindrischen Ausführung bei Bedarf ein größeres Reaktionsvolumen bereitzu stellen.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform sieht vor, daß das Grundmodul eine Fritte aufweist. Durch diese können gegebenenfalls Produkte abgezogen werden.

Es ist auch vorteilhaft, wenn mindestens eines der Grund- oder Zwischenmodule eine seitliche Zuführung aufweist. Hierdurch ist es möglich, auch nach Zusammenbau der einzelnen Module noch Reagenzien, z. B. mittels Tropftrichter, einzuführen.

Die Kupplungselemente der Module können bevorzugt aus angeformten Gewindeabschnitten bestehen, die mittels Gewindehülsen aneinander befestigbar sind.

Es ist aber auch möglich, die Kupplungselemente der Module als angeformte Flansche auszu bilden, die mittels dieser umgreifenden Flanschklemmen aneinander befestigbar sind.

Falls es sich nicht um geschliffene Flansche handelt, können die Flansche auch kreisringför mige Nuten zur Aufnahme von Dichtungsringen (O-Ringe) aufweisen, wodurch eine hohe Abdichtung erzielt wird.

Vorzugsweise sollte das Grundmodul in eine Vorrichtung mit rotierendem Magnetfeld ein setzbar ausgebildet sein, welches einen in dem Grundmodul angeordneten Magnetrührer an treibt. Hierdurch ist die zur Erzielung einer hohen Reaktionsgeschwindigkeit oft notwendige Durchmischung erzielbar.

Vorteilhaft ist es, wenn der Magnetrührer einen an einer vertikalen Welle drehbar befestigten Magneten umfaßt. Durch diese Ausbildung wird gewährleistet, daß der Magnet innerhalb des Grundmoduls exakt zentriert wird, so daß es nicht zum Zerreiben von Harzen zwischen Ma gnet und Behälterwandung kommt.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform liegt vor, wenn die vertikale Welle mittels einer Halterung in dem Grundmodul in axialer Richtung verschiebbar angeordnet ist. Hierdurch kann einerseits verhindert werden, daß der Magnet über den Boden des Grundmoduls schleift und dort die eingesetzten Harze zerreibt. Andererseits kann hierdurch auch eine eventuell ge wünschte Durchmischung in einem höher gelegenen Bereich des Grundmoduls realisiert wer den. Dies kann z. B. bei Flüssigkeiten mit einer Schichtung sinnvoll sein. Die axiale Ver schiebbarkeit kann z. B. dadurch realisiert werden, daß die Halterung ein Außengewinde mit aufsitzendem Klemmkegel aufweist, der bei Anziehen einer Überwurfmutter mit entsprechen der, zum Kegel passender Schräge die durchstoßende Welle festklemmt.

Besonders vorteilhaft kann die Halterung des Magnetrührers als auf dem Flansch des Grund moduls aufliegende, ringförmige Lagerplatte ausgebildet sein. Hierdurch kann der Magnetrüh rer in einfacher Weise in dem Grundmodul befestigt werden. Gegebenenfalls ist hierzu eine Flanschklemme mit etwas größeren Abmessungen erforderlich, um neben den beiden Flan schen auch noch die Halterung fixieren zu können.

Diese Halterung weist vorteilhafterweise Durchbrüche auf. Durch diese Ausbildung kann der Magnetrührer auch dann eingesetzt werden, wenn oberhalb des Grundmoduls noch weitere Module angebracht sind, die einen Stoffaustausch in vertikaler Richtung (z. B. Dämpfe aus dem Grundmodul steigen zum höher gelegenen Kühlmodul, kondensieren dort und fließen wieder an der Behälterwandung in das Grundmodul, sogenanntes "Rückflußkochen") erfor derlich machen.

Um die Welle auch in horizontaler Richtung ausreichend zu fixieren, kann auf ihr eine kleinere ringförmige, sich an der Innenwandung des Grundmoduls etwas unterhalb der ersten Lager platte abstützende zweite Lagerplatte mit Durchbrüchen angeordnet sein.

Die Erfindung wird nachstehend anhand einer bevorzugten Ausführungsform und unter Be zugnahme auf die beigefügten Zeichnungsfiguren näher erläutert, die folgendes zeigen:

Fig. 1 zeigt in Schnittdarstellung eine Ausführungsform des Reaktionsappa rates;

Fig. 2 zeigt in Schnittdarstellung eine Ausführungsform eines Kühlmoduls für den Reaktionsapparat;

In der Fig. 1 ist mit der Bezugsziffer 1 eine Ausführungsform eines Reaktionsapparates be zeichnet. Dieser besteht aus einem im wesentlichen zylindrischen Grundmodul 2, das an seiner Unterseite einen angeformten Abfluß 3 aufweist. An der Oberseite des zylindrischen Grund moduls 2 befindet sich ein angeformter Flansch 4. Das Grundmodul 2 wie auch die weiter un ten beschriebenen Module können vorteilhafterweise aus z. B. Glas in üblicher Technik z. B. mundgeblasen hergestellt werden.

Das Volumen des Grundmoduls 2 kann ausgehend von wenigen Millilitern bis zu ca. 2 Litern betragen. Die Volumina der weiteren in der Folge beschriebenen Module bewegen sich eben falls in dieser Größenordnung. Im übrigen ist das Grundmodul 2, da es wie weiter unten be schrieben wird, in Magnetrühreinrichtungen eingesetzt wird, von seinen Dimensionen und hier insbesondere seinem Durchmesser im unteren Bereich an die verfügbaren Magnetrühreinrich tungen anzupassen.

An der Oberseite des Grundmoduls 2 ist ein Zwischenmodul 5 angeordnet, welches zylin drisch ist, an seiner Unterseite einen angeformten Flansch 6 und an seiner Oberseite einen an geformten Flansch 7 aufweist. Die aufeinanderliegenden Flansche 4 bzw. 6 des Grundmoduls 2 bzw. des Zwischenmoduls 5 werden mittels einer Flanschklemme 8 aufeinander dicht schließend befestigt. Hierzu kann gegebenenfalls ein nicht dargestellter O-Ring zwischen den Flanschflächen angeordnet sein. Unter der Bezugsziffer 13 weist das Zwischenmodul 5 wei terhin noch eine seitliche Zuführung auf.

An der Oberseite des Zwischenmoduls 5 ist weiter ein Deckelmodul 9 mit einem unteren Flansch 10 angeordnet. Der obere Flansch 7 des Zwischenmoduls 5 und der Flansch 10 des Deckelmoduls 9 wird ebenfalls mit einer Flanschklemme 11 aneinander befestigt. Das Dec kelmodul 9 kann entweder an seiner Oberseite dauerhaft verschlossen sein oder aber eine mit Gewinde versehene Öffnung aufweisen, die mittels eines Deckels 12 z. B. aus Kunststoff ver schraubbar ist.

Zwischen Grundmodul 2 und Zwischenmodul 5, zwischen gegebenenfalls zwei Zwischenmo dulen 5 oder zwischen einem Zwischenmodul 5 und dem Deckelmodul 9 kann gegebenenfalls noch das in Fig. 2 dargestellte Kühlmodul 14 zwischengeschaltet sein. Auch dieses weist an seiner Ober- und Unterseite Flanschflächen 15 und 16 zum Anschluß auf. Durch den Innen raum des Kühlmoduls 14 verläuft schraubenlinienförmig eine Kühlleitung, die mittels den Anschlüssen 17 und 18 an einen Kühlmittelkreislauf angeschlossen werden. Die Kühlung kann z. B. mit Wasser erfolgen.

Die Unterseite des Grundmoduls 2 sitzt in einer nur schematisch angedeuteten Vorrichtung 19 mit rotierendem Magnetfeld und gegebenenfalls Heizeinrichtung od. dgl. Zur Erzielung einer Durchmischung wirkt das rotierende Magnetfeld auf den Magnetrührer 20, der wie folgt auf gebaut ist. Zunächst besteht der Magnetrührer 20 aus einer vertikal angeordneten Welle 21 z. B. aus Edelstahl. Die Welle 21 ist an ihrer Unterseite mit einer Ummantelung 22 z. B. aus PTFE verkleidet, die mittels Lagerungen (z. B. Ummantelung 22 ist an ihrer Innenseite als Gleitlager 30 ausgebildet, Ummantelung ist als Lagerschale für ein Wälzlager ausgebildet) am unteren Ende der Welle 21 gegen diese verdrehbar gelagert ist. An der Ummantelung 22 ist an der Unterseite angeformt bzw. angeschraubt eine Halterung 23 für einen Magneten 24. Bei der Wahl der Dimension des Magneten 24 ist darauf zu achten, daß es im Betrieb nicht zum Kon takt des Magneten 24 mit der Wandung des Grundmoduls 2 kommen kann.

An der Welle 21 des Magnetrührers 20 ist im oberen Bereich eine ringförmige Lagerplatte als Halterung 25 befestigt, die auf dem Flansch 4 des Grundmoduls 2 aufliegend angeordnet wird. Zur besseren Abdichtung sind O-Ringe 33 vorgesehen. Der Ring 25 ist in Richtung der Welle 21 verschiebbar angeordnet, so daß die Höhe des Magnetrührers 20 in dem Grundmodul 2 variiert werden kann. Die axiale Verschiebbarkeit wird dadurch ermöglicht, daß die Halterung 25 ein Außengewinde mit aufsitzendem Klemmkegel 31 aufweist, der bei Anziehen einer Überwurfmutter 32 mit entsprechender, zum Klemmkegel 31 passender Schräge die durchsto ßende Welle 21 festklemmt.

Damit ein Stoffaustausch zwischen dem Grundmodul 2 und den darüber angeordneten Modu len möglich ist, weist der Magnetrührer 20 bzw. dessen ringförmige Lagerplatte 25 Durchbrü che 26 auf.

Um den Magnetrührer 20 innerhalb des Grundmoduls 2 exakt zu zentrieren, ist es bevorzugt, wenn auf der Welle 21 eine weiterer, kleinere ringförmige Lagerplatte 27 ebenfalls mit Durch brüchen 28 angeordnet ist, der sich an der Innenwandung des Grundmoduls 2 etwas unterhalb des Ringes 25 abstützt. Hierzu trägt dieser vorzugsweise in einer umlaufenden Nut noch einen O-Ring 29. Auch diese Lagerplatte 27 ist über ein System aus Gewinde - Klemmkegel 34 - Überwurfmutter 35 in axialer Richtung verschiebbar.

BEZUGSZIFFERNLISTE

1

Reaktionsapparat

2

Grundmodul

3

Abfluß

4

Flansch des Grundmoduls

5

Zwischenmodul

6

Flansch des Zwischenmoduls

7

Flansch des Zwischenmoduls

8

Flanschklemme

9

Deckelmodul

10

Flansch des Deckelmoduls

11

Flanschklemme

12

Deckel

13

Seitliche Zuführung

14

Kühlmodul

15

Flansch des Kühlmoduls

16

Flansch des Kühlmoduls

17

Einlaßanschluß Kühlmittelkreislauf

18

Auslaßanschluß Kühlmittelkreislauf

19

Vorrichtung mit rotierendem Magnetfeld

20

Magnetrührer

21

Welle

22

Ummantelung

23

Halterung

24

Magnet

25

ringförmige Halterung

26

Durchbrüche in der ringförmigen Halterung

27

Abstützring

28

Durchbrüche in dem Abstützring

29

O-Ring

30

Gleitlager

31

Klemmkegel

32

Überwurfmutter

33

O-Ringe

34

Klemmkegel

35

Überwurfmutter

Claims

1. Reaktionsapparat, insbesondere zur Durchführung von Festphasensynthesen, bestehend aus einem modular aufgebauten Reaktionsgefäß umfassend:

- ein im wesentlichen zylindrisches Grundmodul (2) mit an seiner Oberseite angeord netem, angeformtem od. dgl. Kupplungselement (4);
- ein Deckelmodul (9) mit an seiner Unterseite angeordnetem, angeformtem od. dgl. Kupplungselement (10) zum Anschluß an das Kupplungselement (4) des Grundmo duls (2);
- bei Bedarf mindestens ein zwischen dem Grundmodul (2) und dem Deckelmodul (9) einsetzbares Zwischenmodul (5) mit an seiner Ober- und Unterseite angeordneten, an geformten od. dgl. Kupplungselementen (6, 7);
- bei Bedarf mindestens ein zwischen Grund- (2), Deckel- (9) oder Zwischenmodulen (5) einsetzbares Kühlmodul (14) mit an seiner Ober- und Unterseite angeordneten, an geformten od. dgl. Kupplungselementen (15, 16);

2. Reaktionsapparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Grundmodul (2) einen an seiner Unterseite angeordneten, angeformten od. dgl. verschließbaren Abfluß (3) aufweist.

3. Reaktionsapparat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der Grund- (2) oder Zwischenmodule (5) eine im wesentlichen kugelförmige Ausbau chung aufweist.

4. Reaktionsapparat nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Grundmodul (2) eine Fritte aufweist.

5. Reaktionsapparat nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß minde stens eines der Grund- (2) oder Zwischenmodule (5) eine seitliche Zuführung (13) auf weist.

6. Reaktionsapparat nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungselemente (4, 6, 7, 10, 15, 16) der Module (2, 5, 9, 14) aus angeformten Gewin deabschnitten bestehen, die mittels Gewindehülsen aneinander befestigbar sind.

7. Reaktionsapparat nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungselemente (4, 6, 7, 10, 15, 16) der Module (2, 5, 9, 14) aus angeformten Flan schen (4, 6, 7, 10, 15, 16) bestehen, die mittels Flanschklemmen (8, 11) aneinander befe stigbar sind.

8. Reaktionsapparat nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Flansche (4, 6, 7, 10, 15, 16) kreisringförmige Nuten zur Aufnahme von Dichtungsringen aufweisen.

9. Reaktionsapparat nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Grundmodul (2) als in eine Vorrichtung (19) mit rotierendem Magnetfeld einsetzbar aus gebildet ist, welches einen in dem Grundmodul (2) angeordneten Magnetrührer (20) an treibt.

10. Reaktionsapparat nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetrührer (20) einen an einer vertikalen Welle (21) drehbar befestigten Magneten (24) umfaßt.

11. Reaktionsapparat nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die vertikale Welle (21) mittels einer Halterung (25) in dem Grundmodul (2) in axialer Rich tung verschiebbar angeordnet ist.

12. Reaktionsapparat nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung (25) als auf dem Flansch (4) des Grundmoduls (2) aufliegende, ringförmige Lagerplatte (25) aus gebildet ist.

13. Reaktionsapparat nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung (25) Durchbrüche (26) aufweist.

14. Reaktionsapparat nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Welle eine zweite, kleinere ringförmige, sich an der Innenwandung des Grundmoduls (2) etwas unterhalb der Lagerplatte (25) abstützende Lagerplatte (27) mit Durchbrüchen (28) angeordnet ist.