Fraunhofer-Institut für Chemische Technologie ICTFlow-Chemistry: Optimierung der kontinuierlichen Synthese eines Explosivstoffs
- Masterarbeit
- Vertiefungsarbeit (Bestandteil KIT Chemie Master)
Abschlussarbeiten, HiWi-Stellen und Praktika
Flow-Chemistry: Optimierung der kontinuierlichen Synthese eines
Motivation
Die Verfügbarkeit von modernen Explosivstoffen ist Grundlage für eine effiziente Verteidigungsforschung. Gleichzeitig sind viele energetische Moleküle einzigartige Bausteine für die organische Synthese. Die Mikroverfahrenstechnik bietet zahlreiche Vorteile für die sichere und umweltschonende Synthese dieser Moleküle. Sie eröffnet außerdem neue Prozessfenster für Reaktionen, die aufgrund ihrer starken Wärmeentwicklung schwer zu kontrollieren sind. Auch die direkte Weiterverarbeitung von toxischen oder labilen Intermediaten wird ermöglicht, sodass die Menge des Gefahrenstoffs minimiert werden kann. In dieser Arbeit geht es um die Untersuchung und Optimierung der kontinuierlichen Laborsynthese eines Explosivstoffs und interessanten chemischen Bausteins.
Vorhabensbeschreibung
Die Parameter einer kontinuierlichen Synthese sollen hinsichtlich Maximierung der Ausbeute und Selektivität nach einem Versuchsplan optimiert werden. Dazu werden Versuche im chemischen Labor durchgeführt und die Syntheseprodukte mit HPLC, NMR, IR- und Raman-Spektroskopie analysiert.
Ziel der Arbeit ist es, den Einfluss verschiedener Parameter auf die Ausbeute und die Nebenproduktbildung zu identifizieren, sowie die Identität der Nebenprodukte soweit möglich aufzuklären. Das Erarbeiten von Kausalzusammenhängen zwischen Syntheseparametern und Ausbeuten bzw. Nebenprodukten ist ein zentraler Aspekt der Aufgabenstellung. Der Explosivstoff liegt ihm Rahmen der selbstständigen studentischen Arbeit in verdünnten wässrigen oder organischen Lösungen vor, sodass keine erhöhte mechanische Empfindlichkeit besteht.
Aufgaben
- Analyse der Einflussfaktoren und Festlegung der zu untersuchenden Parameter
- Durchführung von kontinuierlichen Synthesen unter Nutzung von Mikroreaktionstechnik
- Identifizierung von Nebenprodukten
- Charakterisierung der Syntheseprodukte hinsichtlich Ausbeute und Selektivität
- Analyse von Ausbeute, Selektivität und Nebenprodukten in Abhängigkeit der untersuchten Parameter
Voraussetzungen
- Studiengänge Chemie, Chemieingenieurwesen / Verfahrenstechnik oder chemische Technik
- Interesse an organischer Synthese, Mikroreaktionstechnik und Chemie der energetischen Materialien
- Spaß an experimentellen Laborarbeiten
- Selbständige, saubere und strukturierte Arbeitsweise
- Gute Sprachkenntnisse in Deutsch und Englisch