Synthese (Chemie)
In der Chemie bezeichnet man als Synthese (von griechisch: synthesis = Zusammenstellung) eine natürliche oder künstliche Herstellung chemischer Verbindungen - stufenweise aus einfacheren Verbindungen oder aus Elementen durch Umsetzung zwischen Verbindungen oder durch den Abbau größerer Verbindungen , wobei Aufbau- Abbau- und Umlagerungsreaktionen inbegriffen sein können.
Als Totalsynthese bezeichnet man die Herstellung eines Naturstoffes, ohne dass dabei auf Zwischenprodukte zurückgegriffen wird, die in Organismen durch Biosynthese gebildet wurden.
Das umkehrende Verfahren, in dem Verbindungen in ihre Bestandteile zerlegt werden, bezeichnet man als Analyse.
Bei der Festphasensynthese wird eine Substanz durch chemische Reaktion hergestellt, indem ein Grundmolekül an einen polymeren Träger chemisch gebunden ist. An diesem werden dann nach folgendem Reaktionschema die chemischen Veränderungen durchgeführt: Reaktion, Waschschritte mit Lösungsmitteln zum Reinigen des polymer gebundenen Moleküls, Reaktion, Waschschritte, Reaktion, ..., bis zum gewünschten Zielmolekül. Dieses wird dann in einer Reaktion vom Polymer abgetrennt und ggf. durch weitere Reinigungsschritte als Reinsubstanz gewonnen.
Eine Synthese kann eine endotherme oder exotherme Reaktion sein.
Mikrowellen beschleunigen chemische Reaktionen
In der organischen Synthese war der Einsatz von Mikrowellengeräten lange Zeit eine "exotische" Anwendung - das Ölbad mit dem Rundkolben blieb Standardequipment. Der Grund hierfür war einfach: Anfängliche Synthese-Versuche in umfunktionierten Haushaltgeräten oder in modifizierten Aufschlußgeräten scheiterten an der zu geringen Energiedichte, an der gepulsten Mikrowelleneinstrahlung, an der ungleichmäßigen Energieverteilung ("Mikrowellen-Chaos") und an der unzureichenden Sensortechnik um reproduzierbare Versuchsabläufe zu beschreiben. Nun steht aber auch für den Bereich der Life Sciences, der kombinatorischen Chemie und der allgemeinen organischen chemischen Synthese mit Mono-Mode-Mikrowellengeräten eine neue Geräteplattform von Mikrowellensystemen zur Verfügung, die speziell für die Anforderungen der chemischen Synthese entwickelt wurden.
Warum eigentlich Mikrowellen-Synthese?
Mikrowellenunterstützte Synthesen ermöglichen den Synthese-Chemikern ganz neue Wege zum gewünschten Produkt (Wirkstoff). Mit einem Höchstmaß an Flexibilität und bisher nicht vorhandenen Kontrollmöglichkeiten der Reaktionsparameter ermöglicht die Mikrowellen-Chemie ein direktes Einkoppeln der Energie in die gewünschten Reaktionen. In kürzester Zeit wird die notwendige Aktivierungsenergie der Reaktion zugeführt, was sich in der Beschleunigung gegenüber traditionellen Reaktionsbedingungen niederschlägt. So sind Zeitverkürzungen um den Faktor 100 bis 1000 keine Seltenheit. Die mikrowellenunterstützte Synthese ist zweifelsfrei der schnellste und der produktivste Weg zum gewünschten Wirkstoff. Über 5000 Literaturstellen mit stark zunehmender Tendenz berichten von den Möglichkeiten dieser Technologie.
Einige wichtige chemische Synthesereaktionen sind:
- Gattermann-Synthese, Aldehyde, Phenole oder andere Aromaten
- Merrifield-Synthese, Totalsynthese von Insulin
- Strecker-Synthese, α-Aminocarbonsäuren bzw. Aminosäuren
- Gabriel-Synthese, Synthese primärer Amine
- Gabriel-Synthese, Herstellung Methylchlorsilanen, als Zwischenprodukt für die Herstellung von Silikonen
- Fischer-Tropsch-Synthese, Herstellung flüssiger Kohlenwasserstoffe aus Synthesegas
- Haber-Bosch-Verfahren, Herstellung von Ammoniak