EP2488292A2 - Verfahren zur durchführung von sequentiellen reaktionen mit hilfe eines induktiv erwärmten heizmediums - Google Patents

Verfahren zur durchführung von sequentiellen reaktionen mit hilfe eines induktiv erwärmten heizmediums

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Publication number
EP2488292A2
EP2488292A2 EP10730422A EP10730422A EP2488292A2 EP 2488292 A2 EP2488292 A2 EP 2488292A2 EP 10730422 A EP10730422 A EP 10730422A EP 10730422 A EP10730422 A EP 10730422A EP 2488292 A2 EP2488292 A2 EP 2488292A2
Authority
EP
European Patent Office
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reaction
reactor
medium
heating medium
reactant
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP10730422A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Carsten Friese
Andreas Kirschning
Sascha Volkan Ceylan
Jens Wegner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Henkel AG and Co KGaA
Original Assignee
Henkel AG and Co KGaA
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Filing date
Publication date
Application filed by Henkel AG and Co KGaA filed Critical Henkel AG and Co KGaA
Publication of EP2488292A2 publication Critical patent/EP2488292A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
    • B01J8/04—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds
    • B01J8/0496—Heating or cooling the reactor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01J8/24—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique
    • B01J8/42—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique with fluidised bed subjected to electric current or to radiations this sub-group includes the fluidised bed subjected to electric or magnetic fields
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00017—Controlling the temperature
    • B01J2208/00327—Controlling the temperature by direct heat exchange
    • B01J2208/00336—Controlling the temperature by direct heat exchange adding a temperature modifying medium to the reactants
    • B01J2208/0038—Solids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01J2208/00433—Controlling the temperature using electromagnetic heating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00002—Chemical plants
    • B01J2219/00027—Process aspects
    • B01J2219/0004—Processes in series

Definitions

  • the present invention is in the field of chemical synthesis and relates to a method for carrying out sequential, ie sequential chemical reactions using an inductively heated heating medium.
  • the reactants For carrying out thermally inducible chemical reactions, different ways are known to heat the reactants. The most common is heating by heat conduction. In this case, the reactants are in a reactor, wherein either the walls of the reactor itself are heated or in which heat transferring elements such as heating coils or heat exchanger tubes or plates are installed in the reactor. This process is relatively slow, so that on the one hand the heating of the reactants takes place slowly and on the other hand, the heat supply can not be quickly prevented or even replaced by a cooling.
  • An alternative to this is to heat the reactants by irradiating microwaves into the reactants themselves or into a medium containing the reactants.
  • microwave generators represent a significant security risk because they are expensive in terms of apparatus and there is a risk of the emission of radiation.
  • the present invention provides a method of heating a reaction medium by bringing it into contact with a heating medium heatable by electromagnetic induction, which is heated "externally” by electromagnetic induction by means of an inductor.
  • the mechanism of action is to adsorptively or covalently attach to the surface of a functional polymer matrix, in which the inductively heatable magnetic colloids or finely dispersed magnetic particles are encapsulated, biomolecules capable of measuring analytes, e.g. DNA / RNA sequences, antibodies, antigens, proteins, cells, bacteria, viruses or fungal spores to bind according to the complementary affinity principle.
  • the magnetic particles can be heated in a high-frequency alternating magnetic field to the relevant for the analysis, diagnosis and therapy temperatures of preferably 40 to 120 ° C.
  • No. 5,10,996 describes the preparation of vinylidene fluoride by reacting dichloro difluoromethane with methane in the gas phase in a heated reactor.
  • the reactor is filled with a non-metallic filler.
  • the reaction space containing this filling material is surrounded by a metallic shell, which is heated from the outside by electromagnetic induction.
  • the reaction space itself is therefore heated from the outside, as a result of which the filling material likewise heats up as a result of heat radiation and / or heat conduction over time.
  • An immediate heating of the filling material flowed around by the reactants by electromagnetic induction does not take place even if this filling material is electrically conductive, since the metallic reactor wall shields the electromagnetic fields of the induction coil.
  • WO 95/21 126 discloses a process for the production of hydrogen cyanide in the gas phase from ammonia and a hydrocarbon by means of a metallic catalyst.
  • the Ka The catalyst is located within the reaction space, so that it flows around in front of the reactants. It is heated externally by electromagnetic induction at a frequency of 0.5 to 30 MHz, ie with an alternating field in the high-frequency range.
  • this document cites the aforementioned document US Pat. No. 5,110,996 with the remark that usually inductive heating is carried out in the frequency range from about 0.1 to 0.2 MHz.
  • this specification is not included in the cited US Pat. No. 5,110,996 so that it is unclear to what it refers to.
  • WO 00/38831 deals with controlled adsorption and desorption processes wherein the temperature of the adsorbent material is controlled by electromagnetic induction
  • the present invention relates to a process for carrying out at least two successive chemical reactions for producing a target compound from at least one first and at least one second and / or another reactant, comprising a first reaction and a further reaction in a reactor containing a reaction medium, wherein the reaction medium in the reactor is brought into contact with a heatable by electromagnetic induction solid heating medium, which is located within the reactor and which is surrounded by the reaction medium, and the heating medium is heated by electromagnetic induction by means of an inductor in which, in a first reaction, an intermediate compound forms, from which the target compound is formed in a further reaction, and wherein between the first and the further reaction, at least one reactant is added to the reactor before the first reaction was not present in the reactor and wherein separating the target compound from the heating medium.
  • the target compound may be formed by one of the following reaction sequences:
  • first reactant as a first reaction, an intramolecular bond rearrangement or fragmentation to an intermediate occurs which reacts with one or more second reactants in a further reaction to the target compound; b) the first reactant reacts in a first reaction with a second reactant to form an intermediate compound from which the target compound forms in a further reaction with another reactant;
  • a “further reactant” thus means a reactant which reacts with an intermediate compound
  • the first reaction and the further reaction can take place separately in the same reactor, after at least substantial formation of the intermediate compound (for example, close to the equilibrium state) added to further reactants to obtain in a further reaction of the intermediate compound, the target compound.
  • a preferred embodiment of the present invention is a process for carrying out at least two consecutive chemical reactions to produce a target compound from at least a first and at least one second and / or further reactants, wherein the first reaction in a first reactor and the further reaction takes place in a second reactor, each containing a reaction medium, bringing the reaction medium in each reactor in contact with a heatable by electromagnetic induction solid heating medium, which is located within the reactor and which is surrounded by the reaction medium, and the heating medium by e - Electromagnetic induction heated by means of an inductor, wherein adding at least one reactant in the second reactor, which was not present in the first reactor.
  • target compound is understood as meaning the compound which is obtained as the result of the process according to the invention as an isolated substance, as a component of a substance mixture or as a solution in a solvent in macroscopic amounts
  • the intermediate compound is not isolated as such but is reacted in one or more further reaction steps to the target compound
  • an intermediate is superior to a "transition state" of a chemical reaction in that it is stable enough is to be isolated or at least by spectroscopic methods (eg IR or Raman spectrum, UV / vis spectrum, NMR or ESR spectrum) to be detected.
  • the chemical reactions are thus started by heating a reaction medium and optionally maintained, which contains the respective reactants.
  • a reaction medium for example a liquid
  • a reactant may be dissolved or dispersed in the reaction medium, wherein the reaction medium itself may be inert or in turn may constitute a reactant.
  • one, two or more reactants are dissolved or dispersed in a reaction medium which itself is not altered by the chemical reactions.
  • the solid heating medium is surrounded by the reaction medium. This may mean that the solid heating medium, apart from possible edge zones, is located within the reaction medium, e.g. if the heating medium in the form of particles, chips, wires, nets, wool, packing, etc. is present. However, this can also mean that the reaction medium flows through the heating medium through a plurality of cavities in the heating medium, if this consists for example of one or more membranes, a bundle of tubes, a rolled metal foil, frits, porous packing or of a foam. Again, the heating medium is essentially surrounded by the reaction medium, since most of its surface (90% or more) is in contact with the reaction medium. In contrast, in a reactor whose outer wall is heated by electromagnetic induction (such as in the cited document US 51 10996), only the inner reactor surface is in contact with the reaction medium.
  • electromagnetic induction such as in the cited document US 51 10996
  • the wall of the reactor is made of a material that does not shield or absorb the alternating electromagnetic field generated by the inductor and therefore does not heat itself. Metals are therefore unsuitable.
  • it may be made of plastic, glass or ceramics (such as For example, silicon carbide or silicon nitride) exist. The latter is particularly suitable for reactions at high temperature (500-600 ° C) and / or under pressure.
  • a special reactor material that can also be used for reactions under moderate pressure (up to about 10 bar) is polyetheretherketone (PEEK).
  • the procedure described above has the advantage that the thermal energy for triggering and / or carrying out the chemical reactions is not introduced into the reaction medium by surfaces such as the reactor walls, heating coils, heat exchanger plates or the like, but is produced directly in the volume of the reactor.
  • the ratio of the heated surface to the volume of the reaction medium can be substantially greater than in the case of heating via heat-transferring surfaces, as is also the case, for example, according to DE 10 2005 051637 cited at the outset.
  • the efficiency of electric power is improved to heat output.
  • the target compound After formation of the target compound, this is separated from the heating medium.
  • the target compound in pure form, ie without solvent (which can be separated by distilling off the solvent or by precipitating the target compound from the solvent) and isolated with no more than the usual impurities.
  • the target compound can also be separated from the heating medium in a mixture with reactants or as a solution in the reaction medium and only then isolated by further work-up or transferred to another solvent, if desired. The process thus serves for the preparative preparation of the target compound in order to be able to continue to use it.
  • the heating medium consists of an electrically conductive and / or magnetizable material that heats up when exposed to an alternating electromagnetic field. It is preferably selected from materials which have a very large surface area compared to their volume.
  • the heating medium may be selected from in each case electrically conductive chips, wires, nets, wool, membranes, porous frits, tube bundles (of three or more tubes), rolled metal foil, foams, random packings such as granules or spheres, Raschig rings and in particular Particles preferably having a mean diameter of not more than 1 mm.
  • metallic mixing elements as used for static mixer.
  • the heating medium is electrically conductive, for example metallic (which may be diamagnetic), or exhibits a diamagnetism-enhanced interaction with a magnetic field and is especially ferromagnetic, ferrimagnetic, paramagnetic or superparamagnetic. It is irrelevant whether the heating medium of organic or inorganic nature or whether it contains both inorganic and organic components.
  • the heating medium is selected from particles of electrically conductive and / or magnetizable solids, wherein the particles have an average particle size in the range from 1 to 1000, in particular from 10 to 500 nm.
  • the average particle size and, if necessary, the particle size distribution can be determined, for example, by light scattering.
  • Magnetic particles for example ferromagnetic or superparamagnetic particles, which have the lowest possible remanence or residual magnetization, are preferably selected. This has the advantage that the particles do not adhere to each other.
  • the magnetic particles may, for example, be in the form of so-called "ferrofluids", ie liquids in which ferromagnetic particles are dispersed on the nanoscale scale The liquid phase of the ferrofluid may then serve as the reaction medium.
  • Magnetisable particles in particular ferromagnetic particles, which have the desired properties are known in the art and are commercially available.
  • the commercially available ferrofluids may be mentioned.
  • Examples of the preparation of magnetic nano-particles which can be used in the context of the method according to the invention can be found in the article by Lu, Salabas and Schüth: “Magnetic nano-particles: Synthesis, Stabilization, Functionalization and Application ", Angew. Chem. 2007, 19, pages 1242 to 1266.
  • Suitable magnetic nano-particles are known with different compositions and phases. Examples include: pure metals such as Fe, Co and Ni, oxides such as Fe 3 0 4 and gamma Fe 2 0 3 , spinel-like ferromagnets such as MgFe 2 0 4 , MnFe 2 0 4 and CoFe 2 0 4 and alloys such as CoPt 3 and FePt.
  • the magnetic nanoparticles can be homogeneously structured or have a core-shell structure. In the latter case, core and shell may consist of different ferromagnetic or antiferromagnetic materials.
  • At least one magnetizable core which can be, for example, ferromagnetic, antiferromagnetic, paramagnetic or superparamagnetic
  • a nonmagnetic material may be, for example, an organic polymer.
  • the shell is made of an inorganic material such as silica or Si0. 2
  • the material of the shell can be surface-functionalized without the material of the magnetizable nucleus interacting with the functionalizing species. In this case, also several particles of the core material can be enclosed together in such a shell.
  • nanoscale particles of superparamagnetic materials can be used, which are selected from aluminum, cobalt, iron, nickel or their alloys, metal oxides of the n-maghemite type (gamma-Fe 2 0 3 ), n-magnetite (Fe 3 0 4 ) or ferrites of the MeFe 2 O 4 type , where Me is a divalent metal selected from manganese, copper, zinc, cobalt, nickel, magnesium, calcium or cadmium.
  • a material which is available from Evonik (formerly Degussa) under the name MagSilica R is suitable.
  • iron oxide crystals having a size of 5 to 30 nm are embedded in an amorphous silica matrix.
  • Particularly suitable are those iron oxide-silica composite particles, which are described in detail in the German patent application DE 101 40 089.
  • These particles may contain superparamagnetic iron oxide domains with a diameter of 3 to 20 nm. These include spatially separated superparamagnetic To understand areas. In these domains, the iron oxide may be present in a uniform modification or in various modifications.
  • a particularly preferred superparamagnetic iron oxide domain is gamma Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 and mixtures thereof.
  • the proportion of the superparamagnetic iron oxide domains of these particles can be between 1 and 99.6 wt .-%.
  • the individual domains are separated and / or surrounded by a nonmagnetizable silicon dioxide matrix.
  • the range with a proportion of superparamagnetic domains of> 30 wt .-%, particularly preferably> 50 wt .-% is preferred.
  • the proportion of superparamagnetic regions also increases the achievable magnetic activity of the particles according to the invention.
  • the silica matrix also has the task of stabilizing the oxidation state of the domain. For example, magnetite is stabilized as a superparamagnetic iron oxide phase by a silica matrix.
  • nano-scale ferrites can be used as heating medium, as they are known for example from WO 03/054102. These ferrites have a composition (M a 1-xy M b x Fe " y ) Fe"' 2 0 4 , in which
  • M a is selected from Mn, Co, Ni, Mg, Ca, Cu, Zn, Y and V
  • M b is selected from Zn and Cd
  • x is 0.05 to 0.95, preferably 0.01 to 0.8
  • the solid heating medium is superficially occupied by a catalytically active substance for at least one of the chemical reactions. Carrying out the reactions, as described below, in a flow reactor, so you can provide different heating media in the flow reactor in a row. These may be occupied by different catalytically active substances that are specific for each of the first or another chemical reaction.
  • the process according to the invention is particularly suitable for carrying out thermally inducible reactions.
  • a general limitation of the possible types of reactions does not exist, unless reaction conditions (such as pH) are selected or Used educts or products are formed, which destroy the heating medium.
  • reaction conditions such as pH
  • X can, for example, be selected from: H , B, O, N, S, P, Si, Ge, Sn, Pb, As, Sb, Bi and halogens.
  • bonds between two identical or different atoms X can also be formed and / or dissolved, where X can have the abovementioned meaning.
  • a "formation of a bond” is understood as meaning a transformation of a single bond into a double bond or of a single or double bond into a triple bond, etc.
  • the reverse process is covered by the term "releasing a bond”.
  • the thermally inducible reaction may correspond to at least one of the following reaction types: oxidation (including dehydrogenation), reduction (including hydrogenation), fragmentation, addition to a double or triple bond (including cycloaddition and Diels-Alder reaction), substitution ( SN1 or SN2, radical), in particular aromatic substitution, elimination, rearrangement, cross-coupling, metathesis reaction, formation of heterocycles, ether formation, ester formation or transesterification, amine or amide formation, urethane formation, pericyclic reaction, Michael addition, condensation, polymerization ( free radical, anionic, cationic), grafting of polymers. ( "Polymer-grafting").
  • suitable reducing agents or sources of hydrogen are, for example: cycloalkenes such as cyclohexene, alcohols such as ethanol, inorganic hydrogenating reagents such as sodium borohydride or sodium aluminum hydride.
  • At least one of the sequential chemical reactions can represent, for example, an oxidation reaction.
  • an oxidation reaction for this, the following possible embodiments apply:
  • An embodiment of the method according to the invention including an oxidation reaction, is characterized in that the particles of electrically conductive and / or magnetizable solids contain at least partially oxidic groups and serve as oxygen carriers for the oxidation reaction.
  • the heating medium itself represents the oxidizing agent (oxygen carrier).
  • Example here- are inductively heatable oxides such as the above-mentioned ferrites of the type of Me-Fe 2 0 4 or (M a 1-xy M b x Fe " y ) Fe '" 2 0 4 , gamma-Fe 2 0 3 , Fe 3 0 4 and mixtures thereof.
  • the heating medium is selected from particles of magnetizable solid and that they are present in admixture with further particles which at least partially contain oxidic groups and serve as oxygen carriers for the oxidation reaction.
  • These further particles themselves need not be directly heatable by electromagnetic induction. Rather, they are heated and activated by direct (particle-particle contact) or indirect (through the intermediary of the reaction medium) heat transfer from the heatable particles.
  • oxides of semimetals and metals are suitable, which can have several positive oxidation states, if in the oxides, the metal or metalloid is present in a higher than the smallest possible positive oxidation state.
  • Metal peroxides are also suitable, for example selenium peroxide or nickel peroxide, in particular in the form of nanoparticles with an average particle size below 100 determined by light scattering methods.
  • the particles which at least partially contain oxidic groups and serve as oxygen carriers for the oxidation reaction are provided again with oxidic groups during or after the oxidation reaction by reaction with oxygen.
  • oxygen or an oxygen carrier is continuously introduced into the reactor, so that the oxide groups of the particles are immediately regenerated (so that the particles act in a similar way to a catalyst), or the particles are regenerated in batches by one-off or multiple but discontinuous addition of oxygen or an oxygen transfer agent into the reactor.
  • oxygen transfer agents are organic peroxides or organic peracids or their anions, inorganic peracids such as peroxo-sulfuric acid or peroxodisulfuric or their anions, oxo acids of halogens or their anions such as chlorates or perchlorates, or H 2 0 2 or compounds which can split off H 2 0 2 .
  • the reactor does not contain particles which at least partially contain oxidic groups but that the reaction medium itself contains oxygen.
  • This can be achieved, for example, by reacting the oxygen in dissolved form and / or in Form as fine as possible gas bubbles (for example, by feeding through a frit) in the reaction medium brings. Preferably, this is done continuously, so that a continuous reaction is possible.
  • the introduction of oxygen can also be carried out batchwise.
  • oxygen may mean pure oxygen or an oxygen-containing gas, in the simplest case air.
  • oxygen carrier can also serve another reactant, which in turn is reduced in the oxidation reaction.
  • oxygen transfer agents are also for this embodiment: organic peroxides or organic peracids or their anions, inorganic peracids such as peroxo-sulfuric acid or peroxodisulfuric acid or their anions, oxo acids of halogens or their anions such as chlorates or Perchlorates, or H 2 0 2 or compounds that can split off H 2 0 2 .
  • a further embodiment of the method according to the invention is characterized in that the solid heating medium is superficially occupied by a substance catalytically active for the oxidation reaction.
  • this may be a layer of oxides of metals that readily change their oxidation states upon absorption and release of oxygen.
  • the metal oxides mentioned above come into consideration. These can be fixed on a polar silica gel layer which envelops inductively heatable metal compounds, as is the case, for example, with the MagSilica TM heating material mentioned above. Or else one equips the heating material superficially with ion exchange groups such as -SO 3 "
  • oxidizing agents can act stoichiometrically as oxidizing agents and act as catalysts if, after their reduction by oxygen or oxygen transfer agents in the reaction medium, they are converted back into their oxidized form so that they are available again as an oxidizing agent.
  • oxidizing agents are the Dess-Martin periodinan or tetramethylpyridinium oxide. If these are provided with -OH groups, they can be fixed, if appropriate via a linker, to polar supports such as, for example, the silica gel layer of MagSilica TM. The molecular formulas of these compounds are:
  • a further embodiment of the method according to the invention is characterized in that in at least one of the chemical reactions, a metal-carbon bond is formed or split.
  • an organometallic compound i.e., the compound containing a metal-carbon bond
  • the metal to which a carbon atom is bound or bound may be one of the metals typical for organometallic reactions. Examples include: Li, Mg, Al, Sn, Pb, Fe, Co, Ni, Zn, Na, K, B, Si, Cr, Cu, Ce or another metal
  • one of the following reactions can be carried out, for example, as a first or second reaction, but the invention is not restricted to these:
  • metal alkyls such as alkylmagnesium compounds by reacting elemental metals with alkyl halides, including a reformate kinetics reaction
  • metal alkyls for example the lithiation of benzene with alkyllithium (for example butyllithium),
  • R-L R-Li e Formation of metal alkynes such as, for example, alkynylcopper compounds by reacting elemental metals with alkynes, if appropriate in the presence of a base (for example triethylamine).
  • a base for example triethylamine
  • metal-arene complexes such as tricarbonyl (/? 6 - benzene) chromium (O) from benzene and chromium hexacarbonyl.
  • one of the chemical reactions may represent fragmentation.
  • an intermediate compound or the target compound has a lower molecular weight than the starting compound and that for their preparation from the starting compound at least one covalent bond of the starting compound is cleaved.
  • the covalent bond to be cleaved may in particular be a C-C bond, a C-O bond, a C-N bond, a C-Se bond or a C-S bond.
  • one of the reactions may belong to the following group of reactions, but the invention is not limited to these.
  • depolymerization reactions for example the cleavage of polyolefins or of cyanoacrylate polymers or oligomers into smaller fragments or monomers, c) retrocycloadditions (such as retro-Diels-Alder reactions),
  • an embodiment of the method according to the invention is generally that at least one of the reactors is designed as a pressure reactor and at least one of the chemical reactions at a pressure of above atmospheric pressure, preferably of at least 1, 5 bar is performed. Higher pressures than 20 bar may not be required in practice, but are not excluded.
  • the process according to the invention can be carried out continuously or batchwise. If it is carried out batchwise, the procedure is preferably to move the reaction medium and the inductively heated solid heating medium relative to one another during the reaction. When using a particulate heating medium, this can be done in particular by stirring the reaction medium together with the heating medium or swirling the heating medium in the reaction medium. If, for example, nets or wool are used in a filament-shaped heating medium, it is possible, for example, to shake the reaction vessel containing the reaction medium and the heating medium.
  • a preferred embodiment of a batch reaction is that the reaction medium is together with particles of the heating medium in a reaction vessel and is moved by means of a moving member located in the reaction medium, wherein the moving element is arranged as an inductor through which the particles of the heating medium by electromagnetic Induction heated.
  • the inductor is located within the reaction medium.
  • the movement element can be designed, for example, as a stirrer or as a piston moving up and down.
  • the reactor is cooled from the outside during the chemical reaction. This is particularly possible in batch operation when, as indicated above, the inductor is immersed in the reaction medium. The feeding of the alternating electromagnetic field into the reactor is then not hindered by the cooling device.
  • a cooling of the reactor can be done from the inside via cooling coils or heat exchangers or preferably from the outside.
  • cooling it is possible to use, for example, optionally precooled water or else a cooling mixture whose temperature is below 0 ° C.
  • cooling mixtures are ice-salt mixtures, methanol / dry ice or liquid nitrogen.
  • the chemical reaction of the reactant then takes place only when it has contact with the heating medium or is at least in its immediate vicinity. Due to the relative movement of the reaction medium to the heating medium, product species formed during the reaction rapidly reach cooler areas of the reaction medium, so that their thermal further reaction is inhibited. In this way one can kinetically select a desired pathway for several possible reaction pathways of the reactant or reactants.
  • first a first chemical reaction may be carried out to form an intermediate compound before adding one or more further reactants with which or which the resulting intermediate reacts to the target compound.
  • the chemical reactions are carried out continuously in successively arranged flow reactors, wherein each flow reactor is at least partially filled with the solid heating medium and thereby at least one heatable by electromagnetic induction heating zone, wherein the reaction medium flows through the flow reactor continuously and wherein the inductor located outside the reactor.
  • the reaction medium flows around the heating medium, e.g. if this is in the form of particles, chips, wires, nets, wool, packing etc.
  • the reaction medium flows through the heating medium through a plurality of cavities in the heating medium, if this consists for example of one or more membranes, frits, porous packing or of a foam.
  • each flow reactor is designed as a tubular reactor.
  • the inductor may completely or at least partially surround the reactor.
  • the alternating electromagnetic field generated by the inductor is then introduced into the reactor on all sides or at least from several points.
  • continuous is understood to mean a reaction procedure in which the reaction medium flows through the reactor for at least such a period of time that a total volume of reaction medium which is large in comparison to the internal volume of the reaction mixture.
  • the reactor itself flows through the reactor before it interrupts the flow of the reaction medium.
  • Large in this sense means “at least twice as large”. Of course, such a continuous reaction has a beginning and an end.
  • the heating medium can be the same in both reactors. Depending on the reaction type and requirements for the reaction, the heating media in the two reactors may also be different. Analogously, the inductors for both reactors can be identical or different and can be operated at the same or different powers. Accordingly, the temperatures in the two reactors may be the same or different. Ideally, the reaction conditions in the two reactors are coordinated so that the product of the first reaction in the first reactor quantitatively passes from the first reactor into the second reactor, so that it is available in the second reactor for a further reaction.
  • the two reactors can be separated from one another by a connecting element, through which the reaction medium flows from the first into the second reactor.
  • the two reactors can also merge directly into each other, wherein the boundary between the first and the second reactor is defined by the fact that change the reaction conditions (temperature, type of heating medium, catalyst, addition of another reactant).
  • different heating zones can be heated to different degrees, resulting in a "first reactor” and a "second reactor”. This can be done either by the arrangement of different heating media in the flow reactor or by differently designed inductors along the reactor. Thereby, different heating conditions can be set for the formation of the interconnection and the target compound.
  • a cooling zone may be provided after the (last) heating zone, for example in the form of a cooling jacket around the reactor.
  • the reaction medium after leaving the heating zone of the second reactor is brought into contact with an absorber substance which removes by-products or impurities from the reaction medium.
  • an absorber substance which removes by-products or impurities from the reaction medium.
  • this may be a molecular sieve which is flowed through by the reaction medium after leaving the heating zone.
  • the product yield may be increased by recycling the reaction medium, after flowing through the solid heating medium in one of the reactors, at least partially to re-flow the solid heating medium into this reactor.
  • impurities, by-products or even the desired main product are removed from the reaction medium.
  • the known different separation methods are suitable, for example absorption on an absorber substance, separation by a membrane process, precipitation by cooling or distillative separation. As a result, a complete conversion of the reactant or reactants can ultimately be achieved.
  • the expediently to be selected total contact time of the reaction medium with the respective inductively heated heating medium depends on the kinetics of the respective chemical reaction. The slower the desired chemical reaction, the longer the contact time is. This can be adapted empirically in individual cases and can be done by tuning the flow rate, the free (ie not occupied by the heating medium) reactor diameter and the reactor length for each reactor. As an indication, it may be considered that preferably the reaction medium flows through the flow reactor once or several times at such a rate that the total contact time of the reaction medium with the inductively heated heating medium in each reactor is in the range from about 1 second to about 2 hours before the target compound separates. Shorter contact times are conceivable but more difficult to control. Longer contact times may be required for particularly slow chemical reactions, but they are increasingly degrading the economics of the process.
  • the process according to the invention is carried out in such a way that the reaction medium in the respective reactor is present under the set reaction conditions (in particular temperature and pressure) as a liquid.
  • the reaction medium in the respective reactor is present under the set reaction conditions (in particular temperature and pressure) as a liquid.
  • the reactor volume generally better volume / time yields are possible than in the case of reactions in the gas phase.
  • the nature of the heating media and the design of the inductors must be adapted to each other so that the desired heating of the reaction medium can be realized.
  • One critical factor for this is the power of the inductor, which can be expressed in watts, as well as the frequency of the alternating field generated by the inductor. In principle, the power must be chosen higher, the greater the mass of the inductively warming medium is. In practice, the achievable power is limited in particular by the possibility of cooling the generator required to supply the inductor.
  • inductors which generate an alternating field with a frequency in the range from about 1 to about 100 kHz, preferably from 10 to 80 kHz and in particular in the range from about 10 to about 50 kHz, especially up to 30 kHz.
  • Such inductors and the associated generators are commercially available, for example from IFF GmbH in Ismaning (Germany).
  • inductive heating is preferably carried out with an alternating field in the middle frequency range.
  • this has the advantage that the energy input into the heating medium is better controllable. This is especially true when the reaction medium is present under the reaction conditions as a liquid. Therefore, in the context of the present invention it is preferred that the reaction medium is present as a liquid and that inductors are used which produce an alternating field in the abovementioned medium-frequency range. This allows an economical and easily controllable reaction.
  • a heating medium can be used, for example: a) MagSilica ® 58/85 from Evonik (formerly Degussa)
  • Fe 2 0 3 in particular in the form of nanoparticles having a particle size in the range of 20 to 200 nm or Fe 3 0 4 , in particular in the form of nanoparticles having a particle size in the range of 20 to 200 nm (each available from DKSH GmbH , Germany),
  • steel balls for example ball bearing balls, preferably with a diameter of at most 1 mm, for example between 0.5 and 1 mm
  • the heating medium is ferromagnetic and has a Curie temperature in the range of about 40 to about 250 ° C, which is selected so that the Curie temperature by not more than 20 ° C, preferably not more than 10 ° C from the selected reaction temperature.
  • the heating medium can be heated by electromagnetic induction only up to its Curie temperature, while it is not further heated by the electromagnetic alternating field at an overlying temperature. Even with a malfunction of the inductor can be prevented in this way that the temperature of the reaction medium unintentionally increases to a value well above the Curie temperature of the heating medium. If the temperature of the heating medium falls below its Curie temperature again, it can be heated again by electromagnetic induction. This leads to a self-regulation of the temperature of the heating medium in the range of the Curie temperature.
  • tubular reactors for example, glass tubes or PEEK reactors of 10 to 20 cm in length, for example, 12 cm in length, and different inner and outer diameter can be used.
  • the pipes can be provided with screw connections in order to be able to attach HPLC connections and the appropriate hoses.
  • the inductor is operated, for example, at a frequency of 25 kHz.
  • a PEEK reactor (12 cm long, 8.5 mm internal diameter) is filled with MagSilica and a palladium-on-carbon catalyst and finished with cotton wool on both sides.
  • One end of the reactor is connected to an HPLC pump, the other end is connected via a T-mixer and a pressure valve (7 bar) to a second PEEK reactor (12 cm long, 8.5 mm internal diameter).
  • the second inlet of the T-mixer is connected to a second HPLC pump.
  • the second PEEK reactor is filled with MagSilica TM.
  • the other end of the PEEK reactor is connected to a pressure valve (7 bar), which ends in a collecting vessel. Both reactors are used in inductors and the entire system is rinsed with ethanol.
  • a temperature of 100 ° C is set (excitation frequency in each case 250 parts per thousand).
  • a flow rate of 0.1 mL / min is set on both HPLC pumps.
  • the first HPLC pump is used to pump a solution of aryl bromide 1, boronic acid 2, and cesium fluoride in ethanol (5 mL) through the system.
  • a solution of Wittig reagent 4 in ethanol is introduced into the T-mixer. There, the reaction solution mixes with the product 3 of the first reaction and is reacted in the second reactor.

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Abstract

Verfahren zum Durchführen von mindestens zwei aufeinander folgenden chemischen Reaktionen zur Herstellung einer Zielverbindung aus mindestens einem ersten und mindestens einem zweiten und/oder einem weiteren Reaktanten, umfassend eine erste Reaktion und eine weitere Reaktion in einem Reaktor, der ein Reaktionsmedium enthält, wobei man das Reaktionsmedium in dem Reaktor in Kontakt mit einem durch elektromagnetische Induktion erwärmbaren festen Heizmedium bringt, das sich innerhalb des Reaktors befindet und das von dem Reaktionsmedium umgeben ist, und das Heizmedium durch elektromagnetische Induktion mit Hilfe eines Induktors erwärmt, wobei sich in einer ersten Reaktion eine Zwischenverbindung bildet, aus der in einer weiteren Reaktion die Zielverbindung entsteht, und wobei man zwischen der ersten und der weiteren Reaktion mindestens einen Reaktanten in den Reaktor zugibt, der vor der ersten Reaktion nicht im Reaktor vorhanden war und wobei man die Zielverbindung von dem Heizmedium abtrennt.

Description

Henkel AG & Co. KGaA
H 08426 PCT
29. Juni 2010
„Verfahren zur Durchführung von sequentiellen Reaktionen mit Hilfe eines induktiv erwärmten
Heizmediums"
Die vorliegende Erfindung liegt auf dem Gebiet der chemischen Synthese und betrifft ein Verfahren zum Durchführen von sequentiellen, also nacheinander ablaufenden chemischen Reaktionen mit Hilfe eines induktiv erwärmten Heizmediums.
Zur Durchführung thermisch induzierbarer chemischer Reaktionen sind unterschiedliche Wege bekannt, um die Reaktanten zu erwärmen. Am weitesten verbreitet ist ein Erwärmen durch Wärmeleitung. Dabei befinden sich die Reaktanten in einem Reaktor, wobei entweder die Wände des Reaktors selbst erwärmt werden oder wobei in dem Reaktor Wärme übertragende Elemente wie beispielsweise Heizschlangen oder Wärmetauscherrohre bzw. -platten eingebaut sind. Dieses Verfahren ist vergleichsweise träge, so dass zum einen das Aufheizen der Reaktanten langsam erfolgt und zum anderen die Wärmezufuhr nicht schnell unterbunden bzw. sogar durch eine Kühlung ersetzt werden kann. Eine Alternative hierzu besteht darin, die Reaktanten durch Einstrahlen von Mikrowellen in die Reaktanten selbst oder in ein Medium, das die Reaktanten enthält, zu erwärmen. Mikrowellengeneratoren stellen jedoch ein erhebliches Sicherheitsrisiko dar, da sie apparativ aufwendig sind und die Gefahr des Austritts von Strahlung besteht.
Im Gegensatz hierzu stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Verfügung, bei dem man ein Reaktionsmedium dadurch erwärmt, dass man es in Kontakt mit einem durch elektromagnetische Induktion erwärmbaren Heizmedium bringt, das man„von außen" durch elektromagnetische Induktion mit Hilfe eines Induktors erwärmt.
Das Verfahren des induktiven Erhitzens wird schon länger in der Industrie verwendet. Die häufigsten Anwendungen sind Schmelzen, Härten, Sintern und die Wärmebehandlung von Legierungen. Aber auch Prozesse wie Kleben, Schrumpfen oder Verbinden von Bauteilen sind bekannte Anwendungen dieser Heiztechnik. Aus der deutschen Patentanmeldung DE 198 00 294 sind Verfahren zur Isolierung und zur Analyse von Biomolekülen bekannt, wobei diese Biomoleküle an die Oberfläche von induktiv aufheizbaren Magnetpartikeln gebunden werden. Dieses Dokument führt aus:
„Das Wirkprinzip besteht darin, auf die Oberfläche einer funktionellen Polymermatrix, in die die induktiv aufheizbaren magnetischen Kolloide bzw. feindispersen Magnetteilchen eingekapselt sind, Biomoleküle adsorptiv oder covalent zu binden, die in der Lage sind, Analyten wie z.B. DNA/RNA-Sequenzen, Antikörper, Antigene, Proteine, Zellen, Bakterien, Viren oder Pilzsporen gemäß dem komplementären Affinitätsprinzip zu binden. Nach der Bindung der Analyten auf der Matrix können die Magnetpartikel in einem hochfrequenten magnetischen Wechselfeld auf die für die Analytik, Diagnostik und Therapie relevanten Temperaturen von vorzugsweise 40 bis 120 °C aufgeheizt werden." Im weiteren geht dieses Dokument auf die technische Auslegung von Spulensystemen und Hochfrequenzgeneratoren ein, die in diesem Verfahren verwendet werden können. Das genannte Dokument beschreibt also den Einsatz induktiv erwärmbarer Partikel bei der Analyse komplexer biologischer Systeme oder Biomoleküle.
DE 10 2005 051637 beschreibt ein Reaktorsystem mit einem mikrostrukturierten Reaktor sowie Verfahren zur Durchführung einer chemischen Reaktion in einem solchen Reaktor. Dabei wird der Reaktor als solcher durch elektromagnetische Induktion aufgeheizt. Der Wärmeübergang in das Reaktionsmedium erfolgt über die aufgeheizten Reaktorwände. Dies begrenzt zum einen die Größe der Fläche, die zum Erwärmen des Reaktionsmediums zur Verfügung steht. Zum anderen ist es erforderlich, Teile des Reaktors mit zu erwärmen, die nicht in direktem Kontakt mit dem Reaktionsmedium stehen.
US 5, 1 10,996 beschreibt die Herstellung von Vinylidenfluorid durch Umsetzung von Dichlor- difluormethan mit Methan in der Gasphase in einem erhitzten Reaktor. Der Reaktor ist mit einem nicht-metallischen Füllmaterial gefüllt. Der Reaktionsraum, der dieses Füllmaterial enthält, ist von einer metallischen Hülle umgeben, die von außen durch elektromagnetische Induktion erhitzt wird. Der Reaktionsraum selbst wird also von außen beheizt, wodurch sich das Füllmaterial durch Wärmestrahlung und/oder Wärmeleitung mit der Zeit ebenfalls erhitzt. Eine unmittelbare Erwärmung des von den Reaktanten umströmten Füllmaterials durch elektromagnetische Induktion erfolgt selbst dann nicht, wenn dieses Füllmaterial elektrisch leitend ist, da die metallische Reaktorwand die elektromagnetischen Felder der Induktionsspule abschirmt.
WO 95/21 126 offenbart ein Verfahren für die Herstellung von Cyanwasserstoff in der Gasphase aus Ammoniak und einem Kohlenwasserstoff mit Hilfe eines metallischen Katalysators. Der Ka- talysator befindet sich innerhalb des Reaktionsraums, so dass er vor den Reaktanten umströmt wird. Er wird von außen durch elektromagnetische Induktion mit einer Frequenz von 0,5 bis 30 MHz, also mit einem Wechselfeld im Hochfrequenzbereich, erwärmt. Dabei zitiert dieses Dokument das vorstehend genannte Dokument US 5, 1 10,996 mit der Bemerkung, dass üblicherweise induktives Heizen im Frequenzbereich von etwa 0,1 bis 0,2 MHz durchgeführt wird. Diese Angabe ist jedoch in dem zitierten US 5,1 10,996 nicht enthalten, so dass unklar ist, worauf sie sich bezieht.
WO 00/38831 befasst sich mit gesteuerten Adsorptions- und Desorptionsprozessen, wobei die Temperatur des Adsorbermaterials durch elektromagnetische Induktion gesteuert wird,
Aus dem Zeitschriftenartikel„Induktives Heizen in der organischen Synthese..." von S.Ceylan, C. Friese, Ch. Lammel, K. Mazac und A. Kirschning, Angew. Chem 2008 (129), SS. 9083-9086, Angew. Chem int. Ed. 2008 (47), SS. 8950-8953 ist es bekannt, dass chemische Reaktionen durch Erwärmen eines Heizmediums mit Hilfe elektromagnetischer Induktion durchgeführt werden können. Zwischenzeitlich wurden die deutsche Patentanmeldung DE 102007059967 und die Internationale Patentanmeldung WO 2009/074373 veröffentlicht, die den Gegenstand des genannten Zeitschriftenartikels näher beschreiben. Einige Reaktionen sind beispielhaft angeführt. Nacheinander ablaufende chemische Reaktionen, bei denen über mindestens eine Zwischenverbindung nach Zugabe eines weitern Reaktanten eine Zielverbindung entsteht, befinden sich nicht darunter.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist in einer allgemeinen Ausführungsform ein Verfahren zum Durchführen von mindestens zwei aufeinander folgenden chemischen Reaktionen zur Herstellung einer Zielverbindung aus mindestens einem ersten und mindestens einem zweiten und/oder einem weiteren Reaktanten, umfassend eine erste Reaktion und eine weitere Reaktion in einem Reaktor, der ein Reaktionsmedium enthält, wobei man das Reaktionsmedium in dem Reaktor in Kontakt mit einem durch elektromagnetische Induktion erwärmbaren festen Heizmedium bringt, das sich innerhalb des Reaktors befindet und das von dem Reaktionsmedium umgeben ist, und das Heizmedium durch elektromagnetische Induktion mit Hilfe eines Induktors erwärmt, wobei sich in einer ersten Reaktion eine Zwischenverbindung bildet, aus der in einer weiteren Reaktion die Zielverbindung entsteht, und wobei man zwischen der ersten und der weiteren Reaktion mindestens einen Reaktanten in den Reaktor zugibt, der vor der ersten Reaktion nicht im Reaktor vorhanden war und wobei man die Zielverbindung von dem Heizmedium abtrennt. Dabei kann die Zielverbindung beispielsweise, aber nicht einschränkend, durch eine der folgenden Reaktionsabfolgen entstehen:
a) innerhalb des ersten Reaktanten findet als eine erste Reaktion eine intramolekulare Bin- dungsumlagerung oder eine Fragmentierung zu einer Zwischenverbindung statt, die mit einem oder mehreren zweiten Reaktanten in einer weiteren Reaktion zur Zielverbindung reagiert; b) der erste Reaktant reagiert in einer ersten Reaktion mit einem zweiten Reaktanten zu einer Zwischenverbindung, aus der sich in einer weiteren Reaktion mit einem weiteren Reaktanten die Zielverbindung bildet;
c) der erste Reaktant reagiert in einer ersten Reaktion mit einem zweiten Reaktanten zu einer ersten Zwischenverbindung, aus der sich in einer zweiten Reaktion durch eine intramolekulare Bindungsumlagerung oder eine Fragmentierung eine zweite Zwischenverbindung bildet, aus der in einer weiteren Reaktion mit einem weiteren Reaktanten die Zielverbindung entsteht.
Unter einem„weiteren Reaktanten" wird also ein Reaktant verstanden, der mit einer Zwischenverbindung reagiert. Die erste und die weitere Reaktion können zeitlich getrennt in demselben Reaktor ablaufen, wobei man nach zumindest weitgehender Bildung der Zwischenverbindung (beispielsweise bis zu nahe an dem Gleichgewichtszustand) einen weiteren Reaktanten zugibt, um in einer weiteren Reaktion aus der Zwischenverbindung die Zielverbindung zu erhalten.
Dabei kann es zweckmäßig sein, die erste und die weitere Reaktion nicht nur zeitlich, sondern auch räumlich zu trennen, also in verschiedenen Reaktoren ablaufen zu lassen. Wie weiter unten ausgeführt, verwendet man in diesem Fall vorzugsweise hintereinander angeordnete Durchflussreaktoren. Daher besteht eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einem Verfahren zum Durchführen von mindestens zwei aufeinander folgenden chemischen Reaktionen zur Herstellung einer Zielverbindung aus mindestens einem ersten und mindestens einem zweiten und/oder weiteren Reaktanten, wobei die erste Reaktion in einem ersten Reaktor und die weitere Reaktion in einem zweiten Reaktor stattfindet, die jeweils ein Reaktionsmedium enthalten, wobei man das Reaktionsmedium in jedem Reaktor in Kontakt mit einem durch elektromagnetische Induktion erwärmbaren festen Heizmedium bringt, das sich innerhalb des Reaktors befindet und das von dem Reaktionsmedium umgeben ist, und das Heizmedium durch e- lektromagnetische Induktion mit Hilfe eines Induktors erwärmt, wobei man mindestens einen Reaktanten in den zweiten Reaktor zugibt, der nicht im ersten Reaktor vorhanden war.
Dabei sind jeweils zusätzliche Reaktionsschritte nicht ausgeschlossen. Unter der„Zielverbindung" wird diejenige Verbindung verstanden, die man als Ergebnis des erfindungsgemäßen Verfahrens als isolierte Substanz, als Komponente eines Substanzgemisches oder als Lösung in einem Lösungsmittel in makroskopischen Mengen erhält. Unter makroskopischen Mengen werden Mengen von mindestens 100 mg, vorzugsweise von mindestens 1 g und insbesondere von mindestens 100 g pro Arbeitstag verstanden. Demgegenüber wird die Zwischenverbindung nicht als solche isoliert, sondern in einem oder mehreren weiteren Reaktionsschritten zur Zielverbindung umgesetzt. Jedoch ist eine Zwischenverbindung gegenüber einem„Übergangszustand" einer chemischen Reaktion dadurch ausgezeichnet, dass sie stabil genug ist, um isoliert oder zumindest mit spektroskopischen Methoden (z.B. IR- oder Ra- manspektrum, UV/vis. Spektrum, NMR- oder ESR-Spektrum) nachgewiesen werden zu können.
Die chemischen Reaktionen werden also durch Erwärmen eines Reaktionsmediums gestartet und gegebenenfalls unterhalten, das die jeweiligen Reaktanten enthält. Dies schließt die Möglichkeit mit ein, dass das Reaktionsmedium, beispielsweise eine Flüssigkeit, selbst an der Reaktion beteiligt ist und damit einen Reaktanten darstellt. Dabei kann ein Reaktant in dem Reaktionsmedium gelöst oder dispergiert sein, wobei das Reaktionsmedium selbst inert sein oder seinerseits einen Reaktanten darstellen kann. Oder ein, zwei oder mehr Reaktanten liegen gelöst oder dispergiert in einem Reaktionsmedium vor, das selbst nicht durch die chemischen Reaktionen verändert wird.
Das feste Heizmedium ist von dem Reaktionsmedium umgeben. Dies kann bedeuten, dass sich das feste Heizmedium, von möglichen Randzonen abgesehen, innerhalb des Reaktionsmediums befindet, z.B. wenn das Heizmedium in Form von Partikeln, Spänen, Drähten, Netzen, Wolle, Füllkörpern etc. vorliegt. Dies kann aber auch bedeuten, dass das Reaktionsmedium das Heizmedium durch eine Vielzahl von Hohlräumen im Heizmedium durchströmt, wenn dieses beispielsweise aus einer oder mehreren Membranen, einem Bündel von Rohren, einer aufgerollten Metallfolie, Fritten, porösen Füllkörpern oder aus einem Schaum besteht. Auch hierbei ist das Heizmedium im wesentlichen von dem Reaktionsmedium umgeben, da der größte Teil seiner Oberfläche (90 % oder mehr) im Kontakt mit dem Reaktionsmedium steht. Im Gegensatz hierzu ist bei einem Reaktor, dessen Außenwand durch elektromagnetische Induktion erwärmt wird (wie beispielsweise gemäß dem zitierten Dokument US 51 10996), nur die innere Reaktoroberfläche mit dem Reaktionsmedium in Kontakt.
Die Wand des Reaktors ist aus einem Material, das das die vom Induktor erzeugte elektromagnetische Wechselfeld nicht abschirmt bzw. absorbiert und daher nicht selbst erwärmt wird. Metalle sind also ungeeignet. Beispielsweise kann es aus Kunststoff, Glas oder Keramik (wie bei- spielsweise Siliciumcarbid oder Siliciumnitrid) bestehen. Letztere ist insbesondere für Reaktionen bei hoher Temperatur (500 - 600 °C) und/oder unter Druck geeignet. Ein spezielles Reaktormaterial, das auch für Reaktionen unter mäßigem Druck (bis ca. 10 bar) verwendet werden kann, ist Polyetheretherketon (PEEK).
Die vorstehend beschriebene Verfahrensweise hat den Vorteil, dass die thermische Energie zur Auslösung und/oder Durchführung der chemischen Reaktionen nicht durch Oberflächen wie beispielsweise die Reaktorwände, Heizschlangen, Wärmetauscherplatten oder ähnliches in das Reaktionsmedium eingebracht wird, sondern direkt im Volumen des Reaktors erzeugt wird. Das Verhältnis von erwärmter Oberfläche zu Volumen des Reaktionsmediums kann dabei wesentlich größer werden als bei einer Heizung über Wärme übertragende Oberflächen, wie es beispielsweise auch gemäß der eingangs zitierten DE 10 2005 051637 der Fall ist. Zusätzlich wird der Wirkungsgrad von elektrischem Strom zu Heizleistung verbessert. Durch Einschalten des Induktors kann die Wärme in dem gesamten festen Heizmedium, das über eine sehr große O- berfläche mit dem Reaktionsmedium in Kontakt steht, erzeugt werden. Bei Abschalten des Induktors wird der weitere Wärmeeintrag sehr rasch unterbunden. Dies erlaubt eine sehr gezielte Reaktionsführung.
Nach Bildung der Zielverbindung wird diese von dem Heizmedium abgetrennt. Im besten Fall wird dabei die Zielverbindung in reiner Form, also ohne Lösungsmittel (das durch Abdestillieren des Lösungsmittels oder durch Ausfällen der Zielverbindung aus dem Lösungsmittel abgetrennt werden kann) und mit nicht mehr als den üblichen Verunreinigungen isoliert. Die Zielverbindung kann aber auch im Gemisch mit Reaktanten oder als Lösung im Reaktionsmedium vom Heizmedium abgetrennt und erst danach durch weitere Aufarbeitung isoliert oder in ein anderes Lösungsmittel überführt werden, sofern dies gewünscht wird. Das Verfahren dient also der präpa- rativen Herstellung der Zielverbindung, um diese weiter verwenden zu können.
Im Gegensatz hierzu stehen Verfahren, bei denen zwar durch elektromagnetische Induktion eines Heizmediums ebenfalls eine chemische Reaktion gestartet wird, diese Reaktion jedoch nicht der Herstellung einer Zielverbindung dient, die nach Reaktionsende von dem Heizmedium abgetrennt wird. Ein Beispiel hierfür ist das Härten von Harzsystemen, wobei die Härtungsreaktion an Partikeln gestartet wird, die in dem Harzsystem dispergiert sind und die durch elektromagnetische Induktion erhitzt werden. Hierbei verbleiben diese Partikel im ausgehärteten Harzsystem und es wird keine definierte Zielverbindung isoliert. Dasselbe gilt für den umgekehrten Fall, dass eine Klebeverbindung durch das induktive Erhitzen von Partikeln wieder gelöst wird, die sich in der Klebstoffmatrix befinden. Hierbei kann zwar eine chemische Reaktion stattfinden, es werden jedoch keine Zielverbindungen isoliert.
Das Heizmedium besteht aus einem elektrisch leitfähigen und/oder magnetisierbaren Material, das sich bei Einwirken eines elektromagnetischen Wechselfelds erwärmt. Es ist vorzugsweise ausgewählt aus Materialien, die im Vergleich zu ihrem Volumen eine sehr große Oberfläche aufweisen. Beispielsweise kann das Heizmedium ausgewählt sein aus jeweils elektrisch leitfähigen Spänen, Drähten, Netzen, Wolle, Membranen, porösen Fritten, Rohrbündeln (aus drei oder mehr Rohren), aufgerollter Metallfolie, Schäumen, Füllkörper wie beispielsweise Granulat oder Kugeln, Raschig-Ringe und insbesondere aus Partikeln, die vorzugsweise einen mittleren Durchmesser von nicht mehr als 1 mm aufweisen. Beispielsweise können als Heizmedium metallische Mischelemente eingesetzt werden, wie sie für Statikmischer verwendet werden. Um durch elektromagnetische Induktion erwärmbar zu sein, ist das Heizmedium elektrisch leitfähig, beispielsweise metallisch (wobei es diamagnetisch sein kann,) oder es zeigt eine gegenüber Diamagnetismus verstärkte Wechselwirkung mit einem Magnetfeld und ist insbesondere ferro- magnetisch, ferrimagnetisch, paramagnetisch oder superparamagnetisch. Dabei ist es unerheblich, ob das Heizmedium organischer oder anorganischer Natur ist oder ob es sowohl anorganische als auch organische Komponenten enthält.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Heizmedium ausgewählt aus Partikeln elektrisch leitfähiger und/oder magnetisierbarer Festkörper, wobei die Partikel eine mittlere Teilchengröße im Bereich von 1 bis 1000, insbesondere von 10 bis 500 nm haben. Die mittlere Teilchengröße und bei Bedarf auch die Teilchengrößenverteilung ist beispielsweise durch Lichtstreuung bestimmbar. Vorzugsweise wählt man magnetische Partikel, beispielsweise ferromagnetische o- der superparamagnetische Partikel, die eine möglichst geringe Remanenz bzw. Restmagnetisierung aufweisen. Dies hat den Vorteil, dass die Partikel nicht aneinander haften. Die magnetischen Partikel können beispielsweise in Form sogenannter„Ferrofluide" vorliegen, also Flüssigkeiten, in denen ferromagnetische Partikel im nano-Größenmaßstab dispergiert sind. Die flüssige Phase des Ferrofluids kann dann als Reaktionsmedium dienen.
Magnetisierbare Partikel, insbesondere ferromagnetische Partikel, welche die gewünschten Eigenschaften aufweisen, sind im Stand der Technik bekannt und kommerziell erhältlich. Beispielsweise seien die kommerziell erhältlichen Ferrofluide genannt. Beispiele für die Herstellung magnetischer nano-Partikel, die im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet werden können, können dem Aufsatz von Lu, Salabas und Schüth:„Magnetische nano-Partikel: Synthese, Stabilisierung, Funktionalisierung und Anwendung", Angew. Chem. 2007, 1 19, Seiten 1242 bis 1266 entnommen werden.
Geeignete magnetische nano-Partikel sind mit unterschiedlichen Zusammensetzungen und Phasen bekannt. Beispielsweise seien genannt: reine Metalle wie Fe, Co und Ni, Oxide wie Fe304 und gamma-Fe203, spinellartige Ferromagnete wie MgFe204, MnFe204 und CoFe204 sowie Legierungen wie CoPt3 und FePt. Die magnetischen nano-Partikel können homogen aufgebaut sein oder eine Kern-Schale-Struktur besitzen. In letzterem Fall können Kern und Schale aus unterschiedlichen ferromagnetischen oder auch antiferromagnetischen Materialien bestehen. Es sind jedoch auch Ausführungsformen möglich, bei denen mindestens ein magnetisier- barer Kern, der beispielsweise ferromagnetisch, antiferromagnetisch, paramagnetisch oder su- perparamagnetisch sein kann, von einem nicht magnetischen Material umgeben ist. Dieses Material kann beispielsweise ein organisches Polymer darstellen. Oder die Schale besteht aus einem anorganischen Material wie beispielsweise Kieselsäure bzw. Si02. Durch eine solche Be- schichtung kann eine chemische Wechselwirkung des Reaktionsmediums bzw. der Reaktanten mit dem Material der magnetischen Partikel selbst verhindert werden. Weiterhin kann das Material der Schale oberflächlich funktionalisiert werden, ohne dass das Material des magnetisierba- ren Kerns in Wechselwirkung mit der funktionalisierenden Spezies tritt. Dabei können auch mehrer Partikel des Kernmaterials gemeinsam in eine derartige Schale eingeschlossen sein.
Als Heizmedium können beispielsweise nanoskalige Teilchen aus superparamagnetischen Stoffen eingesetzt werden, die ausgewählt sind aus Aluminium, Cobalt, Eisen, Nickel oder deren Legierungen, Metalloxiden vom Typ des n-Maghemits (gamma-Fe203), n-Magnetits (Fe304) o- der der Ferrite vom Typ des MeFe204, wobei Me ein zweiwertiges Metall ausgewählt aus Mangan, Kupfer, Zink, Cobalt, Nickel, Magnesium, Calcium oder Cadmium ist. Vorzugsweise haben diese Teilchen eine durchschnittliche Teilchengröße von < 100 nm, vorzugsweise < = 51 nm und insbesondere bevorzugt < 30 nm.
Beispielsweise ist ein Material geeignet, das von der Firma Evonik (früher Degussa) unter der Bezeichnung MagSilicaR erhältlich ist. Bei diesem Material sind Eisenoxidkristalle mit einer Größe von 5 bis 30 nm in eine amorphe Kieselsäurematrix eingebettet. Besonders geeignet sind solche Eisenoxid-Siliciumdioxid-Kompositpartikel, die in der deutschen Patentanmeldung DE 101 40 089 näher beschrieben sind.
Diese Partikel können superparamagnetische Eisenoxid-Domänen mit einem Durchmesser von 3 bis 20 nm enthalten. Hierunter sind räumlich von einander getrennte superparamagnetische Bereiche zu verstehen. In diesen Domänen kann das Eisenoxid in einer einheitlichen Modifikation oder in verschiedenen Modifikationen vorliegen. Eine besonders bevorzugte superpara- magnetische Eisenoxid-Domäne ist gamma-Fe203, Fe304 und Mischungen hiervon.
Der Anteil der superparamagnetischen Eisenoxid-Domänen dieser Partikel kann zwischen 1 und 99,6 Gew.-% liegen. Die einzelnen Domänen sind durch eine nichtmagnetisierbare Silici- umdioxid-Matrix voneinander getrennt und/oder von dieser umgeben. Bevorzugt ist der Bereich mit einem Anteil an superparamagnetischen Domänen > 30 Gew.-%, besonders bevorzugt > 50 Gew.-%. Mit dem Anteil der superparamagnetischen Bereiche nimmt auch die erzielbare magnetische Wirkung der erfindungsgemäßen Partikel zu. Neben der räumlichen Trennung der superparamagnetischen Eisenoxid-Domänen kommt der Siliciumdioxid-Matrix auch die Aufgabe zu, die Oxidationsstufe der Domäne zu stabilisieren. So wird zum Beispiel Magnetit als super- paramagnetische Eisenoxidphase durch eine Siliciumdioxidmatrix stabilisiert. Diese und weitere Eigenschaften dieser für die vorliegende Erfindung besonders geeigneten Partikel sind in DE 101 40 089 und in WO 03/042315 näher ausgeführt.
Weiterhin sind als Heizmedium nanoskalige Ferrite einsetzbar, wie sie beispielsweise aus der WO 03/054102 bekannt sind. Diese Ferrite weisen eine Zusammensetzung (Ma 1-x-y Mb x Fe"y) Fe"'204 auf, bei der
Ma ausgewählt ist aus Mn, Co, Ni, Mg, Ca, Cu, Zn, Y und V,
Mb ausgewählt ist aus Zn und Cd,
x für 0,05 bis 0,95, bevorzugt 0,01 bis 0,8 steht,
y für 0 bis 0,95 steht und
die Summe aus x und y höchstens 1 beträgt.
Dabei kann vorgesehen werden, dass das feste Heizmedium oberflächlich mit einer für zumindest eine der chemischen Reaktionen katalytisch wirkenden Substanz belegt ist. Führt man die Reaktionen, wie weiter unten beschrieben, in einem Durchflussreaktor durch, so kann man hintereinander unterschiedliche Heizmedien in dem Durchflussreaktor vorsehen. Diese können mit unterschiedlichen katalytisch wirkenden Substanzen belegt sein, die jeweils für die erste oder eine weitere chemische Reaktion spezifisch sind.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere zur Durchführung thermisch induzierbarer Reaktionen geeignet. Eine prinzipielle Begrenzung der möglichen Reaktionstypen besteht dabei nicht, sofern nicht Reaktionsbedingungen (wie beispielsweise pH-Wert) gewählt werden oder Edukte verwendet bzw. Produkte gebildet werden, die das Heizmedium zerstören. Beispielsweise sind Abfolgen chemischer Reaktionen durchführbar, bei denen in mindestens einer der chemischen Reaktionen mindestens eine chemische Bindung zwischen 2 C-Atomen oder zwischen einem C-Atom und einem Atom X gebildet, gespalten oder umgelagert wird, wobei X beispielsweise ausgewählt sein kann aus: H, B, O, N, S, P, Si, Ge, Sn, Pb, As, Sb, Bi und Halogenen. Hierbei kann es sich auch um eine Umlagerung chemischer Bindungen handeln, wie es beispielsweise bei Cycloadditionen und Diels-Alder-Reaktionen geschieht. Es können aber auch Bindungen zwischen zwei gleichen oder verschiedenen Atomen X gebildet und/oder gelöst werden, wobei X die vorgenannte Bedeutung haben kann. Dabei wird allgemein unter einer „Bildung einer Bindung" auch eine Umwandlung einer Einfach- in eine Doppelbindung oder einer Einfach- oder Doppelbindung in eine Dreifachbindung usw. verstanden. Der umgekehrte Vorgang fällt unter den Begriff„Lösen einer Bindung".
Beispielsweise kann die thermisch induzierbare Reaktion mindestens einen der folgenden Reaktionstypen entsprechen: Oxidation (einschließlich Dehydrierung), Reduktion (einschließlich Hydrierung), Fragmentierung, Addition an eine Doppel- oder Dreifachbindung (incl. Cycloadditi- on und Diels-Alder-Reaktion), Substitution (SN1 oder SN2, radikalisch), insbesondere aromatische Substitution, Eliminierung, Umlagerung, Kreuzkupplung, Metathesereaktion, Bildung von Heterocyclen, Etherbildung, Esterbildung bzw. Umesterung, Amin- oder Amidbildung, Urethan- bildung, pericyclische Reaktion, Michael-Addition, Kondensation, Polymerisation (radikalisch, anionisch, kationisch), Pfropfung von Polymeren. („Polymer-Grafting").
Für Reduktions- bzw. Hydrierungsreaktionen eignen sich als Reduktionsmittel bzw. Wasserstoffquelle beispielsweise: Cycloalkene wie Cyclohexen, Alkohole wie Ethanol, anorganische Hydrierungsreagenzien wie Natriumborhydrid oder Natriumaluminiumhydrid.
Zumindest eine der nacheinander ablaufenden chemischen Reaktionen kann beispielsweise eine Oxidationsreaktion darstellen. Hierfür gelten die sich hier anschließenden möglichen Ausführungsformen:
Eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Einschluss einer Oxidationsreaktion ist dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel elektrisch leitfähiger und/oder magneti- sierbarer Festkörper zumindest teilweise oxidische Gruppen enthalten und als Sauerstoffüberträger für die Oxidationsreaktion dienen. Beispielsweise können magnetisierbare Metalloxide mit gegenüber dem ersten Reaktanten oxidierender Wirkung verwendet werden. In diesem Fall stellt also das Heizmedium selbst das Oxidationsmittel (Sauerstoffüberträger) dar. Beispiel hier- für sind induktiv erwärmbare Oxide wie die vorstehend genannten Ferrite vom Typ des Me- Fe204 oder (Ma 1-x-y Mb x Fe"y) Fe'"204, gamma-Fe203, Fe304 und Mischungen hiervon.
Eine alternative Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass das Heizmedium ausgewählt ist aus Partikel magnetisierbarer Festkörper und dass diese in Mischung mit weiteren Partikeln vorliegen, die zumindest teilweise oxidische Gruppen enthalten und als Sauerstoffüberträger für die Oxidationsreaktion dienen. Diese weitern Partikel müssen selbst nicht unmittelbar durch elektromagnetische Induktion erwärmbar sein. Vielmehr werden sie durch direkte (Partikel-Partikel-Kontakt) oder indirekte (unter Vermittlung des Reaktionsmediums) Wärmeübertragung von den beheizbaren Partikeln erwärmt und aktiviert. Hierfür sind beispielsweise Oxide von Halbmetallen und Metallen geeignet, die mehrere positive Oxidationsstufen aufweisen können, wenn in den Oxiden das Metall oder Halbmetall in einer höheren als der kleinstmöglichen positiven Oxidationsstufe vorliegt. Beispiele sind: Oxide von Ce(IV), Pb(IV), Sb(V), V(V), Cr(IV und höher), Mn (IV und höher), Fe(lll), Co(lll oder IV) und Cu(ll). Metallperoxide sind ebenfalls geeignet, beispielsweise Selenperoxid oder Nickelperoxid, insbesondere in Form von Nanopar- tikeln mit einer mit Lichtstreumethoden bestimmten mittleren Teilchengröße unterhalb von 100.
In beiden Alternativen verarmen die Partikel mit Fortgang der Oxidationsreaktion an oxidischen Gruppen, so dass die Reaktion bald zum Stillstand kommen würde. Daher sieht man vorzugsweise vor, dass die Partikel, die zumindest teilweise oxidische Gruppen enthalten und als Sauerstoffüberträger für die Oxidationsreaktion dienen, während oder nach der Oxidationsreaktion durch Reaktion mit Sauerstoff erneut mit oxidischen Gruppen versehen werden. Dies heißt, man bringt entweder kontinuierlich Sauerstoff oder einen Sauerstoff-Überträger mit in den Reaktor ein, so dass die oxidischen Gruppen der Partikel sofort wieder regeneriert werden (so dass die Partikel ähnlich wie ein Katalysator wirken), oder man regeneriert die Partikel chargenweise durch einmalige oder mehrmalige, aber unterbrochene Zugabe von Sauerstoff oder einen Sauerstoff-Übertäger in den Reaktor. Beispiele von Sauerstoff-Überträger sind organische Peroxide oder organische Persäuren bzw. deren Anionen, anorganische Persäuren wie beispielsweise Peroxo-Schwefelsäure oder Peroxo-Dischwefelsäure bzw. deren Anionen, Oxo- säuren von Halogenen bzw. deren Anionen wie beispielsweise Chlorate oder Perchlorate, oder H202 bzw. Verbindungen, die H202 abspalten können.
Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Einschluss einer Oxidationsreaktion besteht darin, dass der Reaktor keine Partikel enthält, die zumindest teilweise oxidische Gruppen enthalten, sondern dass das Reaktionsmedium selbst Sauerstoff enthält. Dies kann man beispielsweise dadurch erreichen, dass man den Sauerstoff in gelöster Form und/oder in Form möglichst feiner Gasblasen (beispielsweise durch Einspeisen durch eine Fritte) in das Reaktionsmedium einbringt. Vorzugweise erfolgt dies kontinuierlich, so dass eine kontinuierliche Reaktionsführung möglich ist. Das Einbringen von Sauerstoff kann aber auch chargenweise erfolgen. In dieser Ausführungsform kann es vorteilhaft sein, die Oxidationsreaktion unter Druck durchzuführen. Daher besteht eine Variante dieser Ausführungsform darin, dass der Reaktor als Druckreaktor ausgelegt ist und die chemische Reaktion bei einem Druck von oberhalb Atmosphärendruck, vorzugsweise von mindestens 1 ,5 bar durchgeführt wird. Höhere Drucke als 20 bar dürften in der Praxis nicht erforderlich sein, sind aber nicht ausgeschlossen.
Wenn im Rahmen dieser Erfindung von„Sauerstoff' die Rede ist, kann damit reiner Sauerstoff oder ein Sauerstoff-haltiges Gas, im einfachsten Falle Luft, gemeint sein.
Als Oxidationsmittel (Sauerstoff-Überträger) kann jedoch auch ein weiterer Reaktant dienen, der bei der Oxidationsreaktion seinerseits reduziert wird. Beispiele von Sauerstoff-Überträger sind auch für diese Ausführungsform: organische Peroxide oder organische Persäuren bzw. deren Anionen, anorganische Persäuren wie beispielsweise Peroxo-Schwefelsäure oder Pero- xo-Dischwefelsäure bzw. deren Anionen, Oxosäuren von Halogenen bzw. deren Anionen wie beispielsweise Chlorate oder Perchlorate, oder H202 bzw. Verbindungen, die H202 abspalten können.
Eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass das feste Heizmedium oberflächlich mit einer für die Oxidationsreaktion katalytisch wirkenden Substanz belegt ist. Beispielsweise kann es sich hierbei um eine Schicht von Oxiden von Metallen handeln, die unter Aufnahme und Abgabe von Sauerstoff leicht ihre Oxidationsstu- fe ändern. Hierfür kommen beispielsweise die weiter oben genannten Metalloxide in Betracht. Diese können auf einer polaren Kieselgelschicht fixiert sein, die induktiv erwärmbare Metallverbindungen einhüllt, wie es beispielsweise beim weiter oben erwähnten Heizmaterial MagSilica™ der Fall ist. Oder aber man stattet das Heizmaterial oberflächlich mir lonenaustauschergruppen wie beispielsweise -SO3"
oder -NR3 + aus aus, die über lonenaustausch Kationen oder Anionen mit oxidierenden Eigenschaften binden können, beispielsweise Ru04 ", Os042", Mn04 ", I04 ", CI04 ", CI02 ", CIO". Diese oxidierenden Metalloxide, Kationen oder Anionen können stöchiometrisch als Oxidationsmittel wirken. Im Sinne eines Katalysators wirken sie dann, wenn sie nach ihrer Reduktion durch Sauerstoff oder Sauerstoffüberträger im Reaktionsmedium wieder in ihre oxidierte Form überführt werden, so dass sie erneut als Oxidationsmittel zur Verfügung stehen. Weitere Beispiele von Oxidationsmitteln sind das Dess-Martin-Periodinan oder Tetramethylpyri- dinium-Oxid. Stattet man diese mit -OH - Gruppen aus, können sie, gegebenenfalls über einen Linker, an polare Träger wie beispielsweise die Kieselgelschicht von MagSilica™ fixiert werden. Die Molekülformeln dieser Verbindungen sind:
Eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass bei mindestens einer der chemischen Reaktionen eine Metall-Kohlenstoff-Bindung entsteht oder gespalten wird. Dabei kann eine metallorganische Verbindung (d.h. die Verbindung, die eine Metall-Kohlenstoff-Bindung enthält) ein Ausgangsprodukt, eine Zwischenverbindung oder die Zielverbindung darstellen. Das Metall, an das ein Kohlenstoff-Atom gebunden ist oder gebunden wird, kann eines der für metallorganische Reaktionen typischen Metalle darstellen. Beispielsweise seien genannt: Li, Mg, AI, Sn, Pb, Fe, Co, Ni, Zn, Na, K, B, Si, Cr, Cu, Ce oder ein anderes Metall
Nach dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens können beispielsweise als erste oder zweite Reaktion eine der folgende Reaktionen durchgeführt werden, wobei die Erfindung nicht auf diese beschränkt ist:
a) Bildung von Metallalkylen wie beispielsweise Alkylmagnesiumverbindungen durch Umsetzung elementarer Metalle mit Alkylhalogeniden, einschließlich einer Reformatzki- Reaktion,
b) Metallierung von Aromaten durch Umsetzung mit Metallalkylen, beispielsweise die Li- thiierung von Benzol mit Alkyllithium (z.B. Butyllithium),
c) Bildung von Organometallverbindungen durch Transmetallierung
2 Äquivalente Na d) Bildung von Organometallverbindungen durch Metall-Halogen-Austausch.
2 Äquivalente ieri-BuLi
R-l R-Li e) Bildung von Metallalkinen wie beispielsweise Alkinylkupfer- Verbindungen durch Umsetzung elementarer Metalle mit Alkinen, gegebenfalls in Anwesenheit einer Base (z. B. Triethylamin).
f) Additionsreaktionen von Metall-H, Metall-C bzw. Metall1-Metall2 (z. B. R3Si-Metall) an Al- kenen und Alkinen (Hydrometallierung, Carbometallierung, Metallometallierung).
g) Bildung von Metall-Aren-Komplexen wie beispielsweise Tricarbonyl(/?6 - Benzol)chrom(O) aus Benzol und Chromhexacarbonyl.
h) Umsetzung von Organometallverbindungen mit Elektrophilen unter Bildung von C-C Bindungen.
Weiterhin kann eine der chemischen Reaktionen eine Fragmentierung darstellen. Dies bedeutet, dass entweder eine Zwischenverbindung oder die Zielverbindung eine geringere Molmasse als die Ausgangsverbindung aufweist und dass zu ihrer Herstellung aus der Ausgangsverbindung mindestens eine kovalente Bindung der Ausgangsverbindung gespalten wird. Bei der zu spaltenden kovalenten Bindung kann es sich insbesondere um eine C-C - Bindung, eine C-0 - Bindung, eine C-N Bindung, eine C-Se-Bindung oder eine C-S - Bindung handeln.
Beispielsweise kann eine der Reaktionen der folgenden Gruppe von Reaktionen angehören, wobei die Erfindung nicht auf diese beschränkt ist.
a) Pyrolyse von Ölen
b) Depolymerisierungsreaktionen, beispielsweise die Spaltung von Polyolefinen oder von Cyanacrylat-Polymeren oder Oligomeren in kleinere Fragmente oder Monomere, c) Retrocycloadditionen (wie Retro-Diels-Alder Reaktionen),
d) Grob'sche Fragmentierungen (in ihrer allgemeinen Form):
Die folgenden Ausführungen gelten wieder allgemein und erfordern nicht, dass eine der chemischen Reaktionen eine der vorstehend genannten Reaktionen darstellt. Sie treffen jedoch auch für diese Reaktionen zu. Unabhängig davon, ob eine der chemischen Reaktionen eine Umsetzung mit Sauerstoff, Wasserstoff oder einem sonstigen Gas beinhaltet oder nicht, kann vorgesehen werden, zumindest eine der Reaktionen unter Druck durchzuführen. Daher besteht allgemein eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens darin, dass mindestens einer der Reaktoren als Druckreaktor ausgelegt ist und zumindest eine der chemischen Reaktionen bei einem Druck von oberhalb Atmosphärendruck, vorzugsweise von mindestens 1 ,5 bar durchgeführt wird. Höhere Drucke als 20 bar dürften in der Praxis nicht erforderlich sein, sind aber nicht ausgeschlossen.
Prinzipiell kann das erfindungsgemäße Verfahren kontinuierlich oder chargenweise durchgeführt werden. Führt man es chargenweise durch, geht man vorzugsweise so vor, dass man während der Reaktion das Reaktionsmedium und das induktiv erwärmte feste Heizmedium relativ zu einander bewegt. Beim Verwenden eines partikelförmigen Heizmediums kann dies insbesondere dadurch erfolgen, dass man das Reaktionsmedium zusammen mit dem Heizmedium rührt oder das Heizmedium in dem Reaktionsmedium verwirbelt. Verwendet man beispielsweise Netze oder Wolle aus einem fadenförmig ausgestalteten Heizmedium, kann beispielsweise der Reaktionsbehälter, der das Reaktionsmedium und das Heizmedium enthält, geschüttelt werden.
Eine bevorzugte Ausführungsform einer chargenweise durchgeführten Reaktion besteht darin, dass sich das Reaktionsmedium zusammen mit Partikeln des Heizmediums in einem Reaktionsbehälter befindet und mit Hilfe eines im Reaktionsmedium befindlichen Bewegungselements bewegt wird, wobei das Bewegungselement als Induktor eingerichtet ist, durch den die Partikel des Heizmediums durch elektromagnetische Induktion erwärmt werden. In dieser Ausführungsform befindet sich also der Induktor innerhalb des Reaktionsmediums. Das Bewegungselement kann beispielsweise als Rührer oder als sich auf und ab bewegender Stempel ausgebildet sein.
Man kann zusätzlich vorsehen, dass der Reaktor während der chemischen Reaktion von außen gekühlt wird. Dies ist insbesondere bei Chargenbetrieb möglich, wenn, wie vorstehend angegeben, der Induktor in das Reaktionsmedium eintaucht. Das Einspeisen des elektromagnetischen Wechselfelds in den Reaktor wird dann nicht durch die Kühleinrichtung behindert.
Eine Kühlung des Reaktors kann von innen über Kühlschlangen oder Wärmetauscher oder vorzugsweise von außen erfolgen. Zur Kühlung kann man beispielsweise ggf. vorgekühltes Wasser oder auch eine Kühlmischung einsetzen, deren Temperatur unterhalb von 0 °C liegt. Beispiele solcher Kühlmischungen sind Eis-Kochsalz-Gemische, Methanol / Trockeneis oder flüs- siger Stickstoff. Durch die Kühlung lässt sich ein Temperaturgradient zwischen der Reaktorwand und dem induktiv erwärmten Heizmedium herstellen. Dieser ist besonders ausgeprägt, wenn man eine Kühlmischung mit einer Temperatur deutlich unterhalb von 0 °C einsetzt, beispielsweise Methanol / Trockeneis oder flüssigen Stickstoff. Das Reaktionsmedium, das durch das induktiv erwärmte Heizmedium aufgewärmt wird, wird dann wieder extern abgekühlt. Die chemische Reaktion des Reaktanten findet dann immer nur dann statt, wenn er Kontakt mit dem Heizmedium hat oder sich zumindest in dessen unmittelbarer Nähe befindet. Bei der Reaktion entstandene Produktspezies gelangen durch die Relativbewegung des Reaktionsmediums zum Heizmedium rasch in kühlere Bereiche des Reaktionsmediums, so dass ihre thermische Weiterreaktion gehemmt ist. Auf diese Weise kann man bei mehreren möglichen Reaktionswegen des oder der Reaktanten einen erwünschten Reaktionsweg kinetisch selektieren.
Bei diesem chargenweisen Vorgehen kann zunächst eine erste chemische Reaktion unter Bildung einer Zwischenverbindung durchgeführt werden, bevor man einen oder mehrere weitere Reaktanten zugibt, mit dem oder denen die entstandene Zwischenverbindung zur Zielverbindung reagiert.
In einer alternativen Ausführungsform führt man die chemischen Reaktionen kontinuierlich in hintereinander angeordneten Durchflussreaktoren durch, wobei jeder Durchflussreaktor zumindest teilweise mit dem festen Heizmedium gefüllt ist und hierdurch mindestens eine durch elektromagnetische Induktion erwärmbare Heizzone aufweist, wobei das Reaktionsmedium den Durchflussreaktor kontinuierlich durchströmt und wobei sich der Induktor außerhalb des Reaktors befindet. Hierbei umströmt das Reaktionsmedium das Heizmedium, z.B. wenn dieses in Form von Partikeln, Spänen, Drähten, Netzen, Wolle, Füllkörpern etc. vorliegt. Oder das Reaktionsmedium durchströmt das Heizmedium durch eine Vielzahl von Hohlräumen im Heizmedium, wenn dieses beispielsweise aus einer oder mehreren Membranen, Fritten, porösen Füllkörpern oder aus einem Schaum besteht.
Vorzugsweise ist jeder Durchflussreaktor als Rohrreaktor ausgeführt. In diesem Fall kann der Induktor den Reaktor vollständig oder zumindest teilweise umgeben. Das vom Induktor erzeugte elektromagnetische Wechselfeld wird dann allseitig oder zumindest von mehreren Stellen aus in den Reaktor eingeleitet.
Unter„kontinuierlich" wird hierbei wie üblich eine Reaktionsführung verstanden, bei der das Reaktionsmedium den Reaktor zumindest über einen solchen Zeitraum durchströmt, dass ein Gesamtvolumen an Reaktionsmedium, das groß ist im Vergleich zum inneren Volumen des Reak- tors selbst, den Reaktor durchströmt hat, bevor man den Fluss des Reaktionsmediums unterbricht.„Groß" in diesem Sinne bedeutet:„mindestens doppelt so groß". Selbstverständlich hat auch eine solche kontinuierlich durchgeführte Reaktion einen Beginn und ein Ende.
Das Heizmedium kann in beiden Reaktoren gleich sein. Je nach Reaktionstyp und Anforderungen an die Reaktionsführung können die Heizmedien in den beiden Reaktoren aber auch unterschiedlich sein. Analog können die Induktoren für beide Reaktoren baugleich oder unterschiedlich sein und bei denselben oder verschiedenen Leistungen betrieben werden. Dementsprechend können die Temperaturen in den beiden Reaktoren gleich oder unterschiedlich sein. Idealerweise werden die Reaktionsbedingungen in den beiden Reaktoren so aufeinander abgestimmt, dass das Produkt der ersten Reaktion im ersten Reaktor quantitativ aus dem ersten Reaktor in den zweiten Reaktor gelangt, so dass es im zweiten Reaktor für eine weitere Reaktion zur Verfügung steht.
Dabei können die beiden Reaktoren durch ein Verbindungselement voneinander getrennt sein, durch das das Reaktionsmedium von dem ersten in den zweiten Reaktor fließt. Die beiden Reaktoren können jedoch auch unmittelbar ineinander übergehen, wobei die Grenze zwischen dem ersten und dem zweiten Reaktor dadurch definiert ist, dass sich an ihr die Reaktionsbedingungen (Temperatur, Art des Heizmediums, Katalysator, Zugabe eines weiteren Reaktanten) ändern. Beispielsweise können unterschiedliche Heizzonen unterschiedlich stark erwärmt werden, wodurch ein„erster Reaktor" und ein„zweiter Reaktor" entsteht. Dies kann entweder durch die Anordnung unterschiedlicher Heizmedien in dem Durchflussreaktor oder durch unterschiedlich ausgelegte Induktoren entlang des Reaktors erfolgen. Hierdurch können für die Bildung der Zwischenverbindung und der Zielverbindung unterschiedliche Heizbedingungen eingestellt werden.
Falls gewünscht, kann nach der (letzten) Heizzone eine Kühlzone vorgesehen werden, beispielsweise in Form eines Kühlmantels um den Reaktor.
Weiterhin kann vorgesehen werden, dass das Reaktionsmedium nach Verlassen der Heizzone des zweiten Reaktors mit einer Absorbersubstanz in Kontakt gebracht wird, die Nebenprodukte oder Verunreinigungen aus dem Reaktionsmedium entfernt. Beispielsweise kann es sich hierbei um ein Molekularsieb handeln, das von dem Reaktionsmedium nach Verlassen der Heizzone durchströmt wird. Hierdurch ist eine Produktreinigung unmittelbar nach dessen Herstellung möglich. Je nach Geschwindigkeit der chemischen Reaktion kann man die Produktausbeute ggf. dadurch erhöhen, dass das Reaktionsmedium nach Durchströmen des festen Heizmediums in einem der Reaktoren zumindest teilweise zum erneuten Durchströmen des festen Heizmediums in diesen Reaktor zurückgeführt wird. Dabei kann man nach dem jeweiligen Durchströmen des festen Heizmediums vorsehen, dass Verunreinigungen, Nebenprodukte oder auch das erwünschte Hauptprodukt aus dem Reaktionsmedium entfernt werden. Hierfür sind die bekannten unterschiedlichen Abtrennverfahren geeignet, beispielsweise Absorption auf einer Absorbersubstanz, Separation durch ein Membranverfahren, Ausfällen durch Kühlung oder destillative Abtrennung. Hierdurch kann letztlich eine vollständige Umsetzung des oder der Reaktanten erreicht werden.
Die zweckmäßigerweise zu wählende gesamte Kontaktzeit des Reaktionsmediums mit dem jeweiligen induktiv erwärmten Heizmedium hängt von der Kinetik der jeweiligen chemischen Reaktion ab. Die Kontaktzeit ist umso länger zu wählen, je langsamer die erwünschte chemische Reaktion ist. Dies ist im Einzelfall empirisch anzupassen und kann durch Abstimmen der Strömungsgeschwindigkeit, des freien (also nicht durch das Heizmedium belegten) Reaktordurchmessers und der Reaktorlänge für jeden Reaktor erfolgen. Als Anhaltspunkt kann gelten, dass vorzugsweise das Reaktionsmedium den Durchflussreaktor mit einer solchen Geschwindigkeit einmal oder mehrmals durchströmt, dass die gesamte Kontaktzeit des Reaktionsmediums mit dem induktiv erwärmten Heizmedium in jedem Reaktor im Bereich von etwa 1 Sekunde bis etwa 2 Stunden liegt, bevor man die Zielverbindung abtrennt. Kürzere Kontaktzeiten sind denkbar, jedoch schwerer zu steuern. Längere Kontaktzeiten können bei besonders trägen chemischen Reaktionen erforderlich sein, verschlechtern jedoch zunehmend die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens.
Vorzugsweise führt man das erfindungsgemäße Verfahren so durch, dass das Reaktionsmedium im jeweiligen Reaktor unter den eingestellten Reaktionsbedingungen (insbesondere Temperatur und Druck) als Flüssigkeit vorliegt. Hierdurch sind, bezogen auf das Reaktorvolumen, in der Regel bessere Volumen/Zeit-Ausbeuten möglich als bei Reaktionen in der Gasphase.
Es versteht sich von selbst, dass die Natur der Heizmedien und die Auslegung der Induktoren so an einander angepasst werden müssen, dass sich die erwünschte Aufheizung des Reaktionsmediums realisieren lässt. Eine kritische Größe hierfür ist einerseits die in Watt ausdrückbare Leistung des Induktors sowie die Frequenz des vom Induktor erzeugten Wechselfelds. Prinzipiell muss die Leistung umso höher gewählt werden, je größer die Masse des induktiv zu er- wärmenden Heizmediums ist. In der Praxis ist die erzielbare Leistung insbesondere durch die Möglichkeit begrenzt, den zur Versorgung des Induktors erforderlichen Generator zu kühlen.
Besonders geeignet sind Induktoren, die ein Wechselfeld mit einer Frequenz im Bereich von etwa 1 bis etwa 100 kHz, vorzugsweise von 10 bis 80 kHz und insbesondere im Bereich von etwa 10 bis etwa 50 kHz, besonders bis 30 kHz erzeugen. Solche Induktoren sowie die zugehörigen Generatoren sind kommerziell erhältlich, beispielsweise von der IFF GmbH in Ismaning (Deutschland).
Man führt also die induktive Erwärmung vorzugsweise mit einem Wechselfeld im Mittelfrequenz- Bereich durch. Gegenüber einer Anregung mit höheren Frequenzen, beispielsweise mit solchen im Hochfrequenzbereich (Frequenzen oberhalb von 0,5, insbesondere oberhalb von 1 MHz) hat dies den Vorteil, dass der Energieeintrag in das Heizmedium besser steuerbar ist. Dies gilt insbesondere dann, wenn das Reaktionsmedium unter den Reaktionsbedingungen als Flüssigkeit vorliegt. Daher ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugt, dass das Reaktionsmedium als Flüssigkeit vorliegt und dass Induktoren eingesetzt werden, die ein Wechselfeld im vorstehend genannten Mittelfrequenz-Bereich erzeugen. Dies erlaubt eine wirtschaftliche und gut kontrollierbare Reaktionsführung.
Als Heizmedium können beispielsweise verwendet werden: a) MagSilica® 58/85 der Firma Evonik (früher Degussa),
b) Manganferrit-Pulver,
c) Bayferrox®318 M: synthetisches alpha-Fe304 von Harold Scholz & Co. GmbH, d) Mangan-Zink-Ferrit, mit Ölsäure oberflächenbeschichtet, Ferritanteil 51 ,7 Gew.-%, e) Kugeln oder andere Formkörper, aufgerollte Bleche, Späne, aufgerollte Netze oder Wolle aus Metall.
f) Fe203, insbesondere in Form von Nanopartikel mit einer Partikelgröße im Bereich von 20 bis 200 nm oder Fe304, insbesondere in Form von Nanopartikel mit einer Partikelgröße im Bereich von 20 bis 200 nm (jeweils erhältlich von der DKSH GmbH, Deutschland), g) Stahlkugeln, beispielsweise Kugellagerkugeln, vorzugsweise mit einem Durchmesser von maximal 1 mm, z.B. zwischen 0,5 und 1 mm
In einer speziellen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist das Heizmedium ferromagnetisch und weist eine Curie-Temperatur im Bereich von etwa 40 bis etwa 250°C auf, die man so auswählt, dass sich die Curie-Temperatur um nicht mehr als 20°C, vorzugsweise nicht mehr als 10°C von der ausgewählten Reaktionstemperatur unterscheidet. Dies führt zu einem inhärenten Schutz vor einer unbeabsichtigten Überhitzung. Das Heizmedium lässt sich durch elektromagnetische Induktion nur bis zu seiner Curie-Temperatur aufheizen, während es bei einer darüber liegenden Temperatur nicht weiter durch das elektromagnetische Wechselfeld erwärmt wird. Selbst bei einer Fehlfunktion des Induktors kann auf diese Weise verhindert werden, dass die Temperatur des Reaktionsmediums unbeabsichtigt auf einen Wert deutlich oberhalb der Curie-Temperatur des Heizmediums ansteigt. Fällt die Temperatur des Heizmediums wieder unter seine Curie-Temperatur ab, lässt es sich erneut durch elektromagnetische Induktion erwärmen. Dies führt zu einer Selbstregelung der Temperatur des Heizmediums im Bereich der Curie-Temperatur.
Als Rohrreaktoren können beispielsweise Glasrohre oder PEEK-Reaktoren von 10 bis 20 cm Länge, beispielsweise von 12 cm Länge, und unterschiedlichen Innen- und Außendurchmesser benutzt werden. An beiden Enden können die Rohre mit Verschraubungen versehen werden, um HPLC-Anschlüsse und die passenden Schläuche anbringen zu können.
Ein verwendbarer Induktor hat folgende Leistungsmerkmale: Induktivität: 134 μΗβηΓν, Windungszahl der Spule: = 2■ 16, Querschnittsfläche = 2,8 mm2 (Die Querschnittsfläche ergibt sich aus der Anzahl der verwendeten Leiterdrähte in dem Induktor und ihrem Durchmesser.) Der Durchmesser des Spalts zur Aufnahme der Rohrreaktoren kann 12 mm betragen. Der Induktor wird beispielsweise mit einer Frequenz von 25 kHz betrieben.
Ausführungsbeispiel:
Reaktion I
(Suzuki-Reaktion)
2 7 bar 3
Reaktion II
(Wittig-Reaktion)
7 bar 5 Ein PEEK-Reaktor (12 cm lang, 8.5 mm innerer Durchmesser) wird mit MagSilica und einem Palladium-auf-Kohle-Katalysator gefüllt und beidseitig mit Watte abgeschlossen. Das eine Ende des Reaktors wird an eine HPLC-Pumpe angeschlossen, das andere Ende wird über einen T- Mischer und ein Druckventil (7 bar) mit einem zweiten Reaktor aus PEEK (12 cm lang, 8.5 mm innerer Durchmesser) verbunden. Der zweite Zulauf des T-Mischers wird mit einer zweiten HPLC-Pumpe verbunden. Der zweite PEEK-Reaktor wird mit MagSilica™ gefüllt. Das andere Ende des PEEK-Reaktors wird an ein Druckventil (7 bar) angeschlossen, welches in ein Auffanggefäß endet. Beide Reaktoren werden in Induktoren eingesetzt und das gesamte System wird mit Ethanol gespült. An beiden Induktoren wird eine Temperatur von 100 °C eingestellt (Anregungsfrequenz jeweils 250 Promille). Es wird an beiden HPLC-Pumpen eine Flussrate von 0.1 mL/min eingestellt. Nachdem sich eine konstante Flussrate und Temperatur eingestellt hat wird mit der ersten HPLC-Pumpe eine Lösung von Arylbromid 1 , Boronsäure 2 und Cäsiumfluo- rid in Ethanol (5 mL) durch das System gepumpt. Über die zweite HPLC-Pumpe wird eine Lösung von Wittigreagenz 4 in Ethanol in den T-Mischer eingebracht. Dort vermischt sich die Reaktionslösung mit dem Produkt 3 der ersten Reaktion und wird im zweiten Reaktor zur Reaktion gebracht. Anschließend werden weitere 15 mL Ethanol über die erste HPLC-Pumpe und 15 mL Ethanol über die zweite HPLC-Pumpe durch das System gepumpt. Die vereinigten organischen Phasen werden im Vakuum eingeengt und der Rückstand mehrmals mit Wasser gewaschen. Die wässrige Phase wird zweimal mit Essigsäureethylester extrahiert und die vereinigten organischen Phasen über MgS04 getrocknet. Nach Einengen der organischen Phase wird der Rückstand säulenchromatographisch (Si02, Essigsäureethylester/Petrolether 50:1 ) gereinigt und die Zielverbindung 5 in einer Ausbeute von 80% erhalten.

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zum Durchführen von mindestens zwei aufeinander folgenden chemischen Reaktionen zur Herstellung einer Zielverbindung aus mindestens einem ersten und mindestens einem zweiten und/oder einem weiteren Reaktanten, umfassend eine erste Reaktion und eine weitere Reaktion in einem Reaktor, der ein Reaktionsmedium enthält, wobei man das Reaktionsmedium in dem Reaktor in Kontakt mit einem durch elektromagnetische Induktion erwärmbaren festen Heizmedium bringt, das sich innerhalb des Reaktors befindet und das von dem Reaktionsmedium umgeben ist, und das Heizmedium durch elektromagnetische Induktion mit Hilfe eines Induktors erwärmt, wobei sich in einer ersten Reaktion eine Zwischenverbindung bildet, aus der in einer weiteren Reaktion die Zielverbindung entsteht, und wobei man zwischen der ersten und der weiteren Reaktion mindestens einen Reaktanten in den Reaktor zugibt, der vor der ersten Reaktion nicht im Reaktor vorhanden war und wobei man die Zielverbindung von dem Heizmedium abtrennt.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wodurch die Zielverbindung durch eine der folgenden Reaktionsabfolgen entsteht:
a) innerhalb des ersten Reaktanten findet als eine erste Reaktion eine intramolekulare Bindungsumlagerung oder eine Fragmentierung zu einer Zwischenverbindung statt, die mit einem oder mehreren zweiten Reaktanten in einer weiteren Reaktion zur Zielverbindung reagiert;
b) der erste Reaktant reagiert in einer ersten Reaktion mit einem zweiten Reaktanten zu einer Zwischenverbindung, aus der sich in einer weiteren Reaktion mit einem weiteren Reaktanten die Zielverbindung bildet;
c) der erste Reaktant reagiert in einer ersten Reaktion mit einem zweiten Reaktanten zu einer ersten Zwischenverbindung, aus der sich in einer zweiten Reaktion durch eine intramolekulare Bindungsumlagerung oder eine Fragmentierung eine zweite Zwischenverbindung bildet, aus der in einer weiteren Reaktion mit einem weiteren Reaktanten die Zielverbindung entsteht.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, wobei die erste Reaktion in einem ersten Reaktor und die weitere Reaktion in einem zweiten Reaktor stattfindet, die jeweils ein Reaktionsmedium enthalten, wobei man das Reaktionsmedium in jedem Reaktor in Kontakt mit einem durch elektromagnetische Induktion erwärmbaren festen Heizmedium bringt, das sich innerhalb des Reaktors befindet und das von dem Reaktionsmedium umgeben ist, und das Heizmedium durch elektromagnetische Induktion mit Hilfe eines Induktors erwärmt, wobei man mindestens einen Reaktanten in den zweiten Reaktor zugibt, der nicht im ersten Reaktor vorhanden war.
4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizmedium ausgewählt ist aus Partikeln elektrisch leitfähiger und/oder mag- netisierbarer Festkörper, wobei die Partikel eine mittlere Teilchengröße im Bereich von 1 bis 1000 nm haben.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizmedium ausgewählt ist aus Partikeln elektrisch leitfähiger und/oder mag- netisierbarer Festkörper, wobei jedes Partikel mindestens einen Kern aus einem elektrisch leitfähigen und/oder magnetisierbarem Material enthält, der von einem nicht magnetischen Material umhüllt ist.
6. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Reaktor als Druckreaktor ausgelegt ist und mindestens eine der chemischen Reaktionen bei einem Druck von oberhalb Atmosphärendruck, vorzugsweise von mindestens 1 ,5 bar durchgeführt wird.
7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6 dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein festes Heizmedium oberflächlich mit einer für zumindest eine der chemischen Reaktionen katalytisch wirkenden Substanz belegt ist.
8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass man die chemischen Reaktionen jeweils in einem Durchflussreaktor durchführt, der zumindest teilweise mit dem festen Heizmedium gefüllt ist und hierdurch mindestens eine durch elektromagnetische Induktion erwärmbare Heizzone aufweist, wobei das Reaktionsmedium den Durchflussreaktor durchströmt und wobei sich der Induktor außerhalb des Reaktors befindet.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Reaktionsmedium jeden Durchflussreaktor mit einer solchen Geschwindigkeit durchströmt, dass die Kontaktzeit des Reaktionsmediums mit dem Heizmedium in jedem Reaktor im Bereich von einer Sekunde bis 2 Stunden liegt.
10. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Reaktionsmedium in jedem Reaktor als Flüssigkeit vorliegt.
1 1. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Induktor ein Wechselfeld mit einer Frequenz im Bereich von 1 bis 100 kHz, vorzugsweise im Bereich von 10 bis 80 kHz und insbesondere bis 50 kHz erzeugt.
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