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Polymorph Screening

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Trimorphe von [Ni(bpy)3](PF6)2

Polymorphie spielt vor allem in der pharma­zeutischen und der Farb­stoff­industrie eine wichtige Rolle. Der Patent­schutz, z. B. eines Wirk­stoffs, bezieht sich in der Regel auf eine bestimmte Kristall­struktur. Vor der Ein­reichung eines Patentes ist somit das Wissen über alle möglichen metastabilen Poly­morphe und dem thermo­dynamisch stabilen Polymorph essentiell.
Die Keim­bildungs­barriere spielt bei der „Synthese“ kristalliner Fest­körper aus Lösung oder Schmelze in erster Näherung eine der Aktivierungs­energie in molekularen Reaktionen vergleichbare Rolle.

Unterschiedliche Keim­bildungs­barrieren eröffnen den Zugang zu einer kinetisch kontrollierten Reaktions­führung und erweitern den experimentell zugänglichen Bereich der Energie­landschaft. Niedrige Temperaturen bei der Keim­bildung und möglichst hohe Übersättigung erhöhen die Chance, überkritische Keime metastabiler Ostwald­produkte zu erhalten. Bei der heterogenen Keim­bildung lassen sich die Keim­bildungs­barrieren konkurrierender Strukturen durch die Auswahl geeigneter Substrate beeinflussen.

Um metastabile Ostwald­produkte mikrokristallin fassen zu können, muss jedoch nicht nur die Keim­bildung des gewünschten Polymorphs gezielt induziert werden können, sondern zusätzlich ist erforderlich, die Keimbildung konkurrierender Polymorphe zu unterdrücken. Kann eine sekundäre Keim­bildung nicht verhindert werden, wandelt sich die instabilere Modifikation durch Auflösung und erneute Abscheidung in die thermodynamisch stabilere Phase um.
Neueste online-Sensoren verknüpft mit einem automatischen Laborreaktor erlauben uns eine exakte und reproduzierbare Kristallisations­führung. Eine ATR-FT-IR Sonde (ReactIR, Mettler Toledo) misst sehr genau die Konzentration der zu unter­suchenden Substanz während eine FBRM Sonde (Lasentec) die Partikel­größen­verteilung aufnimmt. So kann eine zeitnahe Detektion der Keim­bildung erfolgen. Dies erleichtert die Isolation neuer metastabiler Polymorphe. Eine abschließende Strukturlösung aus Röntgen­pulver­diffraktogrammen, bzw. Einkristall­messungen komplettiert das Screening.

Die Suche nach möglichen Polymorphen wird außerdem noch unter zu Hilfenahme modernster molekularer Simulations­techniken (Kraftfeldmethoden und ab initio Berechnungen) unterstützt. Kristall­struktur­vorhersagen und Molekular Dynamik Simulationen helfen die zu untersuchende Substanz besser kennen und verstehen zu lernen. Die Auswahl geeigneter Lösungsmittel (-gemische) kann aus diesen Ergebnissen dementsprechend angepasst werden.

 


Projektleiter:
Professor Dr. Josef Breu
Ansprechpartner:
Dr. Wolfgang Milius
Dr. Thomas Martin
Geldgeber:
UBT, DFG

Projektstart: 2003


Lehrstuhl für Anorganische Chemie I, Universität Bayreuth - Universitätsstr. 30, 95440 Bayreuth Disclaimer | Impressum

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