Zum Mechanismus der mechanochemischen Reaktion von Kokskristallen über niedrigschmelzende Eutektika
, Chemie und Prozesstechnik, Abteilung 6, Fachbereich 6.3
Die Kokristallisation zwischen Thymol (THY) und Hexamethylentetramin (HMT) wurde mittels in-situ Röntgenpulverdiffraktometrie untersucht.
Bei der Mechanochemie wird ein mechanischer Energieeintrag genutzt, um Stoffe zur Reaktion zu bringen. Dabei kann häufig komplett auf Lösungsmittel verzichtet werden, wodurch die Reaktionsführung sehr umweltfreundlich ist. Kokristalle sind Verbindungen, bei denen verschiedene Moleküle im selben Kristallgitter eingebaut und durch intramolekulare Wechselwirkungen zusammengehalten werden. Die Mechanochemie eignet sich hervorragend, um Kokristalle herzustellen. Die zugrundliegenden Mechanismen sind jedoch noch weitestgehend ungeklärt. Dadurch wird die großtechnische Anwendung der mechanochemischen Kokristallisation in zum Beispiel der Pharmaindustrie stark erschwert. Thymol (THY, ein ätherisches Öl gewonnen aus Thymian) besitzt antibakterielle Eigenschaften, kann aber aufgrund seiner Flüchtigkeit und schlechten Wasserlöslichkeit nur schwer in der Agra- und Lebensmittelchemie eingesetzt werden. Eine Kokristallisation mit Hexamethylentetramin (HMT) wurde genutzt, um diese limitierenden Faktoren zu beseitigen.
In dieser Arbeit wird die mechanochemische Kokristallisation zwischen Thymol und Hexamethylentetramin untersucht. Die Reaktion verläuft dabei über ein niedrig schmelzendes Eutektikum. Zeitaufgelöste in-situ Röntgenpulverdiffraktometrie am Synchrotron BESSY II zeigte, dass die Reaktion innerhalb von 5s abgeschlossen ist. Die Bildung des amorphen Eutektikums zeigt sich dabei in der Erhöhung des amorphen Untergrunds. Das binäre Phasendiagramm des Kokristalls wurde erstellt. Daraus lässt sich für das Eutektikum eine Schmelztemperatur von Tm= 24.38 °C extrapolieren. Die extrapolierte Schmelztemperatur konnte experimentell durch Heiztischmikroskopie und Differential-Scanning-Kalorimetrie (DSC) bestätigt werden. Der Kokristall wurde zusätzlich durch Röntgenpulverdiffraktometrie bei variabler Temperatur (vt-PXRD) charakterisiert.
On the Mechanism of Cocrystal Mechanochemical Reaction via Low Melting Eutectic: A Time-Resolved In Situ Monitoring Investigation
P. P. Mazzeo, M. Prencipe, Torvid Feiler, Franziska Emmerling, A. Bacchi
veröffentlicht in Crystal Growth and Design, Band 22, Heft 7, Seiten 4260 - 4267, 2022.
BAM, Abteilung Materialchemie Fachbereich Strukturanalytik
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