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Dokumentenidentifikation DE102005038211B3 05.04.2007
Titel Verfahren zur Vakuumaufreinigung
Anmelder Merck Patent GmbH, 64293 Darmstadt, DE
Erfinder Spreitzer, Hubert, Dr., 68519 Viernheim, DE;
Lüneburg, Wolfram, Dr., 64372 Ober-Ramstadt, DE
DE-Anmeldedatum 12.08.2005
DE-Aktenzeichen 102005038211
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 05.04.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 05.04.2007
IPC-Hauptklasse C07B 63/00(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse B01D 1/00(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   B01D 5/00(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   
Zusammenfassung Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vakuumaufreinigung hochwertiger organischer Verbindungen.
Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kondensation der organischen Verbindungen auf Oberflächen mit geringer Oberflächenenergie erfolgt.

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vakuumaufreinigung hochwertiger organischer Verbindungen.

Hochwertige organische Verbindungen finden in der Regel Einsatz als "Wirkkomponenten" in verschiedenartigen Anwendungen. So sind beispielsweise die APIs ("active pharmaceutical ingredients") Wirkkomponenten für pharmazeutische Anwendungen. Andererseits wachsen derzeit die Anwendungen im Bereich der organischen Elektronik, in der v. a. organische Halbleiter zum Einsatz kommen.

Im letzten Bereich ist v. a. der wachsende Markt für organische Elektrolumineszenzvorrichtungen (OLEDs), aber auch noch mehr im Entwicklungsstadium befindliche Anwendungen wie organische Solarzellen (O-SCs), organische integrierte Schaltkreise (O-ICs) und organische Laserdioden (O-Laser) zu nennen.

All diesen genannten Anwendungen ist Folgendes gemeinsam: Es werden in der Regel geringe Mengen Material verwendet, um die gewünschten Effekte zu erzielen. Andererseits werden an die verwendeten Materialien hohe Anforderungen gestellt, die sich in jedem Falle auf hohe Reinheitsgrade überfragen lassen. So ist es bei pharmazeutischen Wirkstoffen nötig, alle Nebenkomponenten zu kennen und andererseits möglichst geringe (definierte) Mengen an z. B. Metallverunreinigungen zu erzielen, um nicht – neben den gewünschten Wirkungen – unerwünschte Nebenwirkungen durch die Verunreinigungen zu erhalten. Bei den organischen Halbleitern sind viele Eigenschaften gerade vom möglichst geringen Gehalt an Spurenverunreinigungen abhängig. So können Eigenschaften wie Leitfähigkeit, Ladungsträgermobilität oder operative Lebensdauer durchaus um mehrere Größenordnungen von Verunreinigungen im Bereich von wenigen ppm verändert werden.

Die wenigsten dieser Materialien werden direkt aus der Synthese mit ausreichender Reinheit erhalten. Meist sind (aufwendige) Reinigungsprozeduren notwendig, um die benötigten bzw. spezifizierten Reinheitsgrade zu erreichen.

Diese bestehen beispielsweise aus (wiederholter) Umkristallisation, Säulenfiltration und/oder -chromatographie oder auch Zonenschmelzen.

Da häufig die möglichst vollständige Abwesenheit von Lösemitteln und Metallspuren (z. B. Katalysatorresten, aber auch Abrieb aus Kesseln bzw. Reinigungsgeräten) notwendig ist, hat es sich bewährt, am Ende der Reinigungsprozedur eine Destillation bzw. Sublimation anzuschließen, gegebenenfalls diese auch mehrfach zu wiederholen.

Typischerweise wird dabei das zu reinigende Material aus einem Vorratsgefäß (im Vakuum) in die Gasphase überführt und an einer Kondensationseinheit wieder in die flüssige bzw. feste Phase überführt.

Gerade bei hochwertigen Materialien, welche einen hohen Schmelzpunkt aufweisen, geschieht dabei die Kondensation zurück in die feste Phase. Üblicherweise werden zur Kondensation Glas-, Keramik- oder Metallkühler verwendet.

Problematisch hierbei ist, dass die aufkondensierten Materialien hiervon mühsam mechanisch abgelöst werden müssen.

Dies führt in der praktischen Durchführung zu verschiedenartigen Problemen:

  • 1) Das mechanische Ablösen bedingt erneut den Eintrag von Verunreinigungen in Spuren.
  • 2) In der Regel ist die mechanische Ablösung mit Ausbeuteverlusten verbunden.
  • 3) Das mechanische Ablösen benötigt manuelle Arbeit und ist somit technisch und wirtschaftlich nicht erwünscht. Darüber hinaus ist es aufwendig, die handelnden Operateure vor Kontamination mit dem abzulösenden Material zu bewahren.

Aus all den genannten Gründen ist es erstrebenswert, ein verbessertes Verfahren zur thermischen Aufreinigung (Sublimation) für die oben genannten Wirkstoffe zur Verfügung zu stellen.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, hierfür eine technische Verbesserung anzubieten. Überraschend wurde gefunden, dass ein thermisch induziertes Reinigungsverfahren, welches auf einem doppelten Phasenübergang beruht, unter Benutzung spezieller Materialien für die Kondensationsseite besonders vorteilhaft ist.

Gegenstand der Erfindung ist ein thermisch induziertes vakuum-basiertes Reinigungsverfahren für organische und metallorganische Wirkkomponenten, welches folgende Kennzeichen aufweist:

  • i) Das Material wird im Vakuum erhitzt und vom festen oder flüssigen Zustand in die Gasphase überführt.
  • ii) Die Kondensation zum festen Zustand findet an Kondensationsflächen statt, die eine Oberflächenenergie von weniger als 70 mN/m, bevorzugt weniger als 50 mN/m, besonders bevorzugt weniger als 30 mN/m, ganz besonders bevorzugt von weniger als 22 mN/m aufweisen.

Organische Wirkkomponenten im Sinne dieser Anmeldung sind zunächst nicht eingeschränkt. Sie müssen allerdings unzersetzt im Vakuum sublimierbar bzw. verdampfbar sein. Dabei bedeutet „unzersetzt", dass mindestens ein Teil der Verbindung sich unter den gegebenen Bedingungen ohne Zersetzung sublimieren bzw. verdampfen lässt. Es ist auch möglich, wenn auch nicht bevorzugt, dass ein Teil der organischen Wirkkomponente sich bei der Sublimation bzw. Verdampfung zersetzt. Da das vorliegende Verfahren eine besondere Reinigungsgüte erzielt, ist die Anwendung besonders – wie eingangs beschrieben – für hochwertige Materialien, wie z. B. biologische/pharmazeutische Wirkstoffe, aber auch Materialien für organische Elektronikanwendungen, v. a. organische Halbleiter, geeignet.

Besonders gut geeignet ist das Verfahren für organische Materialien, welche ein Molekulargewicht im Bereich von 400 bis 2500 g/mol, bevorzugt von 400 bis 1500 g/mol, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 500 bis 1200 g/mol aufweisen.

Ebenso ist das Verfahren besonders bevorzugt anzuwenden für Materialien, die einen Schmelzpunkt von mehr als 200 °C, bevorzugt mehr als 250 °C, besonders bevorzugt von mehr als 300 °C aufweisen.

Die Sublimations- bzw. Verdampfungstemperatur ist dabei bevorzugt bei einem Druck von kleiner 1 mbar (bevorzugt kleiner 10–1 mbar) höher als 250 °C, besonders bevorzugt höher als 300 °C.

Das verwendete Vakuum ist bevorzugt kleiner als 1 mbar, besonders bevorzugt kleiner als 10–1 mbar, ganz besonders bevorzugt kleiner als 10–3 mbar.

Beispielhafte Klassen pharmazeutischer Wirkstoffe, für die das erfindungsgemäße Verfahren verwendet werden kann, sind v. a. solche, die geeignete thermische Stabilität aufweisen. Derartige Substanzen sind im Überblick beispielsweise beschrieben in „Lehrbuch der Pharmakologie und Toxikologie" (E. Mutschler et al., Wissenschaftliche Verlagsgesellschaft, Stuttgart 2003), „Allgemeine und spezielle Pharmakologie und Toxikologie" (K. Aktories et al.) und im „Deutschen Arzneibuch 2004". In der Regel geht hohe thermische Stabilität einher mit einem relativ hohen Anteil an aromatischen oder heteroaromatischen Strukturelementen. Diese finden sich beispielsweise in Wirkstoffen basierend auf den Strukturelementen Benzodiazepine, Dibenzoazepine, Amphetamine, Methadone, Heteroaryl- oder Arylsubstituierte Essig- und Propionsäurepräparate, Alkaloidpräparate, Isochinolin-basierte Substanzen, Stilben- oder Diphenylmethanbasierte Substanzen.

Typische organische Halbleiter, für die das erfindungsgemäße Verfahren verwendet werden kann, basieren in der Regel auf ausgedehnten cyclischen, linearen oder verzweigten konjugierten Systemen, insbesondere aromatischen oder heteroaromatischen Einheiten, aber auch linear konjugierten Systemen, z. B. Stilben- oder Tolanderivaten. Darüber fällt auch eine Vielzahl metallorganischer Komplexe, sowohl von Hauptgruppenmetallen (z. B. Aluminiumkomplexe), als auch von schweren Übergangsmetallen (z. B. Platin- und Iridiumkomplexe) in diesen Bereich. Derartige Substanzen sind im Überblick beispielsweise beschrieben in „Special Issue on Organic Semiconductors and Devices, Part B" (J. Polym. Sci., Part 8: Polym. Phys. 2003, 41). Typische Strukturklassen sind beispielsweise lineare oder verzweigte Oligoarylene bzw. -heteroarylene, Spirobifluorenderivate, Triarylamin-Derivate, erweiterte kondensierte Aromaten (z. B. Anthracen-, Naphthacen- oder Pentacenderivate), substituierte Stilbenderivate und Oligostilbenderivate (z. B. Bis(diarylamino)-bisstyryl-arylene), Hydroxychinolin-basierte Aluminium-, Zink-, Berylliumkomplexe und orthometallierte Iridium- und Platinkomplexe.

Das zu reinigende organische Material wird zunächst in einer Verdampfer-/Sublimator-Einheit im Vakuum erhitzt und in die Gasphase überführt. Dabei wird die Temperatur soweit über die – beim jeweiligen Druck gegebene – Sublimations- bzw. Verdampfungstemperatur eingestellt, dass eine technisch sinnvolle Verdampfungsrate erzielt wird. Eine technisch sinnvolle Verdampfungsrate liegt je nach Anwendung und je nach Wirkstoffklasse zwischen 10 und 10000 g/h. Dabei kann die Verdampfung sowohl aus dem Feststoff wie auch aus der Schmelze geschehen.

Die Sublimator-Einheit ist zunächst nicht eingeschränkt und sollte technisch sinnvoll gestaltet sein. So eignen sich z. B. Glasgefäße, Keramikgefäße oder auch Gefäße aus verschiedenen Stahl- oder Metallvarianten. Die Gefäßgeometrie kann verschiedenartig sein; so sind Rundkolben, zylindrische Kessel, aber auch Röhren und weitere möglich. Das Erhitzen kann sowohl indirekt (Gefäßwand/-mantel wird erhitzt) als auch direkt (über IR- oder Mikrowelleneinkopplung) geschehen. Es ist auch möglich, das zu verdampfende/sublimierende Material mit Metallpartikeln (Kugeln) zu vermischen und diese Metallpartikel induktiv zu heizen. Es kann auch sinnvoll sein, gut wärmeleitende inerte Partikel (z. B. Keramikkugeln, z. B. AIN) zuzusetzen, um eine homogene Temperierung zu erleichtern.

Die Überführung in die Gasphase kann durch einen geringen Strom mit einem Inertgas (z. B. Stickstoff, Helium, Argon, Krypton, Xenon, Schwefelhexafluorid) beschleunigt werden. Dadurch ist es möglich, bei empfindlichen Substanzen die effektive Verdampfungs-/Sublimationstemperatur zu senken, um eine Zersetzung zu unterdrücken.

Das verdampfte Material wird gemäß dem Stand der Technik an Metall-, Keramik- oder Glaskondensatoren kondensiert. Diese Materialien weisen hohe bzw. sehr hohe Oberflächenenergien auf, was dazu führt, dass das organische Material sehr gut daran haftet und sich daher nur schwer davon ablösen lässt.

In der erfindungsgemäßen Ausführung werden diese Kondensationselemente aus niederenergetischen Oberflächen mit Oberflächenenergien von weniger als 70 mN/m, bevorzugt weniger als 50 mN/m, besonders bevorzugt weniger als 30 mN/m, ganz besonders bevorzugt von weniger als 22 mN/m, hergestellt. Im Sinne dieses Anmeldetextes soll die Oberflächenenergie &sgr;c ("kritische Oberflächenenergie") über eine Benetzbarkeitsprüfung gem. DIN 53364 bzw. ASTM D 2578-84 gemessen werden.

Derartig niedrige Oberflächenenergien werden üblicherweise durch Kunststoffe, bevorzugt teil- oder voll-fluorierte Kunststoffe oder siliziumhaltige Kunststoffe erreicht. Es ist auch möglich, die o. g. Glas-, Keramik- oder Metalloberflächen durch entsprechende Oberflächenbehandlung entsprechend niederenergetisch zu präparieren. Weiterhin bevorzugt sind Oberflächen, die einen „Lotus-Effekt" aufweisen. Nochmals weiterhin bevorzugt sind Oberflächen, die durch einen Sol-Gel-Prozess mit fluorierten Silanolen beschichtet sind und die auch gegebenenfalls Nanopartikel, z. B. SiO2, TiO2 oder Aluminiumoxid-hydroxid, enthalten können. Bevorzugt verwendbare Werkstoffe und die entsprechenden Oberflächenenergien sind in der Tabelle 1 aufgeführt.

Es ist möglich, die Kondensationseinheit aus mehr als einem entsprechenden Material zu konstruieren. Dies kann im Sinne eines Verbundmaterials, aber auch im Sinne einer Beschichtung (z. B. PFA-überzogenes PTFE) erfolgen.

Die Kondensationseinheit wird dabei bei einer Temperatur betrieben, die weit genug unter der Sublimations- bzw. Verdampfungstemperatur (beim gegebenen Druck) liegt, um eine ausreichende Kondensation (Resublimation) zu ermöglichen. Bei kleineren Sublimations- bzw. Verdampfungsvorrichtungen kann hier bereits Luftkühlung ausreichend sein. Es kann auch zweckmäßig sein, die Kondensationseinheit ganz oder teilweise auf eine (konstant) niedrige Temperatur zu bringen, beispielsweise durch Wasserkühlung oder durch den Anschluss an einen Thermostaten/Kryostaten. Ebenfalls kann es bevorzugt sein, wenn die Kondensationseinheit nicht senkrecht über der Sublimator-Einheit angeordnet ist, sondern in einem Winkel dazu. Besonders bevorzugt ist die Kondensationseinheit ein abfallendes Rohr. Dabei bedeutet „abfallend", dass das Rohr nicht zur Sublimator-Einheit, sondern zu einem Auffanggefäß hin abfällt. Dies hat den Vorteil, dass das sublimierte bzw. verdampfte Material direkt in einem weiteren Auffanggefäß aufgefangen werden kann, wenn es sich von selbst oder durch leichte äußere mechanische Einwirkung auf die Kondensationseinheit von dieser löst, und dass es nicht in die Sublimator-Einheit zurückfällt.

Weiterhin kann es bevorzugt sein, mehrere erfindungsgemäße Verfahren hintereinander in Reihe durchzuführen und so mehrere Reinigungsschritte in einem (halb)kontinuierlichen Verfahren zu betreiben.

Im Folgenden wird die 1 beschrieben. Dabei zeigt die 1a die Aufsicht auf die Apparatur und die 1b die Seitenansicht).

In der einfachsten Ausführungsform sieht eine Apparatur zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wie folgt aus:

  • 1. Der Verdampfer (1) besteht aus einem Glaskolben oder einem entsprechenden Metallgefäß (z. B. 1 L, 2 L, oder 4 L), welches mit einem regelbaren elektrischen Heizmantel (Heizhaube (2) und Heizschale (3)) umgeben ist.
  • 2. Dieser Verdampfer ist über ein ebenfalls noch beheiztes gebogenes Rohr (4) über einen Flansch mit der Kondensationseinheit verbunden. Es wird je nach Temperaturanforderung z. B. eine Kalrez-Dichtung oder eine Graphitdichtung verwendet (5).
  • 3. Die Kondensationseinheit (6) ist ein bevorzugt abfallendes, sich aufweitendes Rohr, welches eine Mantelkühlung (7) besitzt. Die Kondensationseinheit ist aus einem der in Tabelle 1 genannten Materialien gefertigt, beispielsweise aus PTFE oder PFA.
  • 4. Die Kondensationseinheit weist zwei weitere Ausgänge auf: i) zum Vakuumsystem (8); ii) eine Öffnung nach unten, an welche über einen Flansch mit Dichtung (5) ein Auffanggefäß (9) angeschlossen wird.

Wie unter anderem oben beschrieben, kann diese Vorrichtung noch durch weitere Elemente erweitert werden, beispielsweise die im Folgenden aufgeführten:

  • 5. Es ist möglich, eine Inertgaszuführung für den Verdampfer einzubringen.
  • 6. Um (halb)kontinuierliches Arbeiten zu ermöglichen, ist es möglich, eine verschließbare Zudosiervorrichtung für den Verdampfer vorzusehen.
  • 7. Analog ist dann der Einbau einer abschließbaren Wechselvorrichtung auf Seiten des Auffanggefäßes einzubauen.
  • 8. Je nach Produktspezifikation kann es auch sinnvoll bzw. erforderlich sein, die Kondensationsseite in mehrere Segmente zu trennen, die eventuell unterschiedlich temperiert werden, um auf diese Weise auch noch eine gewisse Reinigung durch Auftrennung von mitverdampften Verunreinigungen zu bewirken.
  • 9. Es kann auch sinnvoll sein, auf der Kondensationsseite einen mechanischen Impulsgeber vorzusehen. Dieser kann dann (automatisiert) in vorgegebenen Zeitabständen das System leicht erschüttern, um eine diskontinuierliche Materialablösung zu erleichtern (peristaltische Blase). Gerade für (halb)kontinuierliches Arbeiten ist diese Vorrichtung vorteilhaft.

Sublimations- bzw. Verdampfungsapparaturen, in denen das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann, sind neu und sind daher ebenfalls ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung.

Gegenstand der Erfindung ist also weiterhin eine Apparatur zur Vakuumreinigung organischer und metallorganischer Verbindungen, enthaltend eine Sublimator-Einheit, in der die Verbindung aus fester oder flüssiger Phase verdampft, und eine Kondensationseinheit, an der die Verbindung in fester Phase kondensiert, dadurch gekennzeichnet, dass die Kondensationseinheit eine Oberflächenenergie von weniger als 70 mN/m, bevorzugt weniger als 50 mN/m, besonders bevorzugt weniger als 30 mN/m, ganz besonders bevorzugt weniger als 22 mN/m aufweist.

In einer bevorzugten Ausführungsform enthält die Apparatur weiterhin ein Auffanggefäß zum Auffangen der gereinigten Verbindung, welche von der Sublimator-Einheit verschieden ist.

Für die Sublimator-Einheit und die Kondensationseinheit gelten dieselben Bevorzugungen, wie oben bereits für das Verfahren beschrieben. Insbesondere ist es bevorzugt, wenn die Kondensationseinheit nicht senkrecht über der Sublimator-Einheit angeordnet ist, sondern in einem Winkel dazu. Besonders bevorzugt ist die Kondensationseinheit ein abfallendes Rohr. Dabei bedeutet „abfallend", dass das Rohr nicht zur Sublimator-Einheit, sondern zu einem Auffanggefäß hin abfällt.

Die Apparatur kann weitere Merkmale aufweisen, wie sie bereits oben beschrieben sind. So kann sie beispielsweise eine Inertgaszuführung zum Verdampfen im Trägergasstrom aufweisen. Ebenso ist für (halb)kontinuierliches Arbeiten eine verschließbare Zudosiervorrichtung für den Verdampfer und eine abschließbare Wechselvorrichtung auf Seiten des Auffanggefäßes einzubauen. Weiterhin kann ein mechanischer Impulsgeber auf der Kondensationsseite sinnvoll sein, welcher in vorgegebenen Zeitabständen das System leicht erschüttert, um eine diskontinuierliche Materialablösung zu erleichtern.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Apparatur weist gegenüber dem Stand der Technik folgende überraschende Vorzüge auf:

  • 1. Bei Verwendung niederenergetischer Materialien für die Kondensationseinheit wurde gefunden, dass das aufwendige mechanische Ablösen des kondensierten Materials vollständig bzw. nahezu vollständig entfällt. Das Material löst sich bereits während des Vorgangs beim Erreichen von Mindestschichtdicken selbständig vom Kondensator ab. Wird ein entsprechendes Auffangsystem vorgesehen und geometrisch richtig angeordnet, kann man das gereinigte Material ohne Aufwand direkt entnehmen.
  • 2. Durch den unter 1. beschriebenen Effekt entfällt der direkte Kontakt mit den chemischen Verbindungen und somit das damit verbundene gesundheitliche Risiko.
  • 3. Durch den unter 1. beschriebenen Effekt wird auch der Eintrag von bspw. Metallspuren oder Abriebpartikeln (nahezu) vollständig unterdrückt. Dies wirkt sich positiv auf die Reinheit und damit auf die Anwendungseigenschaften der derart gereinigten Materialien aus.
  • 4. Durch den gefundenen Selbstablöseeffekt ist es erstmals möglich, eine technische Sublimation (ohne aufwendige mechanische Abrieb-Vorrichtungen) (halb kontinuierlich zu betreiben. Dies hat positive Effekte auf die Materialqualität (Unterdrückung von Batch-Variationen) und deutlich positive Auswirkungen auf die Wirtschaftlichkeit des entsprechenden Verfahrens.

Die durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellten Materialien weisen eine v. a. bezüglich Spurenelemente bis dato nicht erhaltene Reinheit auf. Die entsprechenden Materialien, die durch das erfindungsgemäße Verfahren gereinigt wurden, sind somit ebenfalls Gegenstand der Erfindung.

Die Anwendungseigenschaften der durch das erfindungsgemäße Verfahren erzeugten organischen Halbleiter sind durch die hohe Reinheit deutlich verbessert. Die Verwendung der so gereinigten Materialien in Vorrichtungen der organischen Elektronik, wie z. B. OLED, O-SC, O-IC, O-TFT, O-FET und O-Laser, sind somit ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung, ebenso wie die organischen elektronischen Vorrichtungen.

Die vorliegende Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert, ohne sie darauf einschränken zu wollen. Der Fachmann kann aus der Beschreibung und den aufgeführten Beispielen ohne erfinderisches Zutun weitere Ausführungsformen finden bzw. selbstverständlich weitere Materialien mit dem beschriebenen Verfahren aufreinigen.

Beispiele Beispiel 1

Aufbau einer Apparatur zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Der Aufbau der erfindungsgemäßen Apparatur ist in wiedergeben. Beschreibung:

Ein 4-L Glaskolben (mit einem Planflansch DN50) wird vollständig mit regelbaren elektrischen Heizmänteln (Heizhaube: Fa. Horst, Typ HR 4L (Sonderanfertigung); beheizte Isolierhaube, Fa. Mohr, Typ KM-IRB3) umgeben. Die so gestaltete Verdampfereinheit wird mechanisch so befestigt, dass der Flansch in einem 30° Winkel gegen die Horizontale abgeht. An diese Verdampfereinheit wird eine speziell gefertigte Kondensationseinheit, welche aus PFA hergestellt ist, angeschlossen. Als Dichtung wird ein Graphitring verwendet. Der Kondensator weist zwei weitere Ausgänge aus. Am Boden existiert eine Öffnung, an die – erneut via Planflansch DN50 – ein Glas-Auffanggefäß angebracht wird. Auf der Seite gegenüber dem Anschluss zur Verdampfereinheit ist ein Flansch zum Anschluss an das Vakuumsystem vorhanden. Für die beschriebenen Sublimationen wird ein Pfeiffer Turbo-Drag-Pumpenstand (Typ TSH 071 E) verwendet, welcher bei dieser Anlage im Ruhezustand ein gemessenes Vakuum von ca. 2 – 3 × 10–5 mbar erzeugt.

Die Kondensationseinheit ist an der Fläche, die sich zwischen Verdampfereinlass und Vakuumauslass befindet, durch Wasser oder einen Thermostaten kühlbar.

Die Apparatur wird im Folgenden mit "A1" abgekürzt.

Zu Vergleichszwecken wurde eine zweite Apparatur aufgebaut, die identische Geometrie aufweist, bei der allerdings die Kondensationseinheit dem Stand der Technik entsprechend aus Glas gefertigt ist. Die Apparatur wird im Folgenden mit "VA1" abgekürzt.

Beispiel 2

Sublimationen verschiedener organischer Substanzen Die folgenden organischen Substanzen MAT1 bis MAT3 (Übersicht Tabelle 2) werden in den oben genannten Apparaturen verdampft und somit gereinigt:

Eine Übersicht über die durchgeführten Sublimationsversuche ist in Tabelle 3 wiedergegeben. Die Kondensationseinheit wurde mit Wasser (Zulauf ca. 15 °C) gekühlt.

Das oben beschriebene Reinigungsverfahren wird in jedem der Versuche jeweils dreimal hintereinander durchgeführt.

Anschließend wird die erhaltene Menge bestimmt. Darüber hinaus wird jeweils eine Probe zur Spurenanalytik verwendet. Diese wird nach Veraschung via Röntgen-Fluoreszenz-Analyse (RFA) durchgeführt. Es wird v. a. der Gehalt an Silizium, Eisen, Natrium und Calcium analysiert, da diese "ubiquitären Elemente" v. a. durch das Handling immer wieder eingetragen werden können.

Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 zusammengefasst.

Die beschriebenen Versuche zeigen folgende Ergebnisse:

  • 1. Sublimation mit dem erfindungsgemäßen Verfahren (Apparatur A1) erhöht die Ausbeute (da "Abkratzverluste" nicht mehr auftreten) und minimiert die zu leistende Handarbeit.
  • 2. Durch die vermiedene Handarbeit ist offensichtlich auch der Eintrag ubiquitärer Spurenelemente (z. B. Na, Ca aus Schweiß, Si und Fe aus Abrieb) deutlich vermindert.


Anspruch[de]
Thermisch induziertes vakuum-basiertes Reinigungsverfahren für organische und metallorganische Wirkkomponenten, dadurch gekennzeichnet, dass das Material im Vakuum erhitzt und vom festen oder flüssigen Zustand in die Gasphase überführt wird und die Kondensation zum festen Zustand an Kondensationsflächen mit einer Oberflächenenergie von weniger als 70 mN/m stattfindet. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die organischen und metallorganischen Wirkkomponenten pharmazeutische Wirkstoffe oder Materialien für organische Elektronikanwendungen sind. Verfahren gemäß Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die organischen und metallorganischen Materialien ein Molekulargewicht im Bereich von 400 bis 2500 g/mol aufweisen. Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die organischen und metallorganischen Materialien einen Schmelzpunkt von mehr als 200 °C aufweisen. Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die pharmazeutischen Wirkstoffe einen relativ hohen Anteil an aromatischen oder heteroaromatischen Strukturelementen aufweisen. Verfahren gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirkstoffe auf den Strukturelementen Benzodiazepine, Dibenzoazepine, Amphetamine, Methadone, Heteroaryl- oder Arylsubstituierte Essig- und Propionsäurepräparate, Alkaloidpräparate, Isochinolin-basierte Substanzen, Stilben- oder Diphenylmethan basieren. Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die organischen Halbleiter ausgedehnte cyclische, lineare oder verzweigte konjugierte Systeme oder metallorganische Komplexe enthalten. Verfahren gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die organischen Halbleiter lineare oder verzweigte Oligoarylene bzw. -heteroarylene, Spirobifluorenderivate, Triarylamin-Derivate, erweiterte kondensierte Aromaten, substituierte Stilbenderivate und Oligostilbenderivate, Hydroxychinolin-basierte Aluminium-, Zink-, Berylliumkomplexe und orthometallierte Iridium- oder Platinkomplexe darstellen. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdampfereinheit ein Glasgefäß, Keramikgefäß oder ein Gefäß aus verschiedenen Stahl- oder Metallvarianten darstellt. Verfahren gemäß Anspruch 1 und/oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Erhitzen indirekt, direkt oder induktiv geschieht. Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1, 9 und/oder 10 dadurch gekennzeichnet, dass gut wärmeleitende inerte Partikel zugesetzt werden. Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1, 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Überführung in die Gasphase durch einen geringen Strom eines Inertgases beschleunigt wird. Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1, 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Vakuum weniger als 1 mbar beträgt. Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1, 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Kondensationseinheit aus Kunststoffen oder entsprechend oberflächenbehandelten niederenergetischen Glas-, Keramik- oder Metalloberflächen hergestellt ist. Verfahren gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Kondensatoreinheit aus Polydimethyldisiloxan, Polytetrafluorethylen und verschiedenen Copolymeren, Perfluoralkoxy-copolymer, fluoriertem Ethylen-Propylen-Copolymer, Polyvinyliden-difluorid, Ethylen-Tetrafluorethylen-copolymer, Poly-vinyl-fluorid, Polychlortrifluor-ethylen, Poly-ethylen, Poly-propylen, Poly-styrol, Poly-butylenterephthalat, Poly-undecanamid, Poly-vinylacetat, Poly-vinylchlorid, Poly-methylmethacrylat, Poly-ethylen-terephthalat, ceramicplus®, SILITAN® oder MATRIX® hergestellt ist. Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1, 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Kondensationseite ein mechanischer Impulsgeber vorhanden ist. Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1, 9 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Kondensationseinheit nicht senkrecht über der Verdampfereinheit angeordnet ist. Verwendung organischer Halbleiter, die durch das Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1, 9 bis 17 gereinigt wurden, in Vorrichtungen der organischen Elektronik. Apparatur zur Vakuumreinigung organischer und metallorganischer Verbindungen, enthaltend eine Sublimator-Einheit, in der die Verbindung aus fester oder flüssiger Phase verdampft, und eine Kondensationseinheit, an der die Verbindung in fester Phase kondensiert, dadurch gekennzeichnet, dass die Kondensationseinheit eine Oberflächenenergie von weniger als 70 mN/m aufweist. Apparatur gemäß Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Auffanggefäß zum Auffangen der gereinigten Verbindung enthält, welche von der Sublimator-Einheit verschieden ist. Apparatur gemäß Anspruch 19 und/oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Kondensationseinheit nicht senkrecht über der Sublimator-Einheit angeordnet ist.






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