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Aufbau einer Hochdruckapparatur zur absorptionsspektrophotometrischen Untersuchung von Reaktionen, Mikroemulsionen und mizellären Lösungen in flüssigem und überkritischem Kohlendioxid

URN to cite this document: urn:nbn:de:bvb:355-opus-1093

Bittner, Jürgen (2002) Aufbau einer Hochdruckapparatur zur absorptionsspektrophotometrischen Untersuchung von Reaktionen, Mikroemulsionen und mizellären Lösungen in flüssigem und überkritischem Kohlendioxid. PhD, Universität Regensburg

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Abstract (German)

Es wurde eine Hochdruckanlage zur absorptionsspektrometrischen Untersuchung von Reaktionen, mizellären Lösungen und Mikroemulsionen in komprimiertem CO2 errichtet (pmax=500bar;Tmax=60°C). Ihr Aufbau und das sie steuernde Computerprogramm werden genau beschrieben. Mehrere Injektionsmethoden werden diskutiert. Neben Kinetiken sind auch Spektren mit der Apparatur erfaßbar. Mit der Anlage wurden einige Experimente durchgeführt, um ihre Funktionstüchtigkeit zu demonstrieren. Ein Teil erstreckte sich auf die Erstellung von Spektren: Einerseits wurden solche von all-trans-ß-Carotin (ß-C), I2, o-Nitrophenol und o-Nitrophenylpalmitat in reinem scCO2 aufgenommen. Mit steigender Dichte ergaben sich bei ß-C bathochrome und bei I2 hypsochrome Verschiebungen der Hauptabsorptionen. Die Spektren von ß-C zeigen eine Schwingungsprogression, die prädominierend durch die C=C-Streckungsvibration ausgebildet wird. Andererseits wurden Spektren von Stoffen in mizellären w/c-Systemen aufgenommen (Tenside: PFPECOONH4, di-HCF4). Hierzu zählen Na2Cr2O7 und ein Gemisch aus I2 und KI3. Ein anderer Teil der Versuche erstreckte sich auf Reaktionsbeobachtungen: Erstens waren auf die Injektion von ß-C-Lösungen in Hexan in iodhaltiges scCO2 hinein E/Z-Isomerisierungen und Iodierungen festzustellen. Zweitens wurden auf die Injektion wäßriger Na2Cr2O7-Lösungen in H2O/AOT/EtOH/CO2-Systeme hinein Oxidationen an EtOH aufgezeichnet. Aus den zeitlichen Abnahmen der Na2Cr2O7-Absorption ließen sich reproduzierbare Geschwindigkeitskonstanten pseudo-erster Ordnung bestimmen. Drittens wurden nach Injektionen wäßriger Na2Cr2O7-Lösungen in mizelläre w/c-Systeme des Tensids di-HCF4 Löseprozesse beobachtet. Auch wurden einige Enzymexperimente durchgeführt. Becherglasversuche mit 19 Lipasen ergaben, daß nur zwei davon nicht von PFPECOONH4 inhibiert werden (Candida cylindracea, Candida rugosa). Bioreaktionen in scCO2 waren aber auch damit nicht beobachtbar. Mögliche Gründe: Carbamatbildungen, geringste Umsatzraten.

Translation of the abstract (English)

A high pressure apparatus was constructed for the absorptive spectroscopic investigation of reactions, micellar solutions and microemulsions in compressed CO2 (pmax=500bar;Tmax=60°C). Its setup and its controlling computer program are exactly described. Several injection methods are discussed. In addition to kinetics, spectra can be measured by means of the apparatus. Some experiments were made by the apparatus to demonstrate its functioning. One part of them concerned the making of spectra: On the one hand such were made of all-trans-ß-carotene (ß-C), I2, o-nitrophenol and o-nitrophenylpalmitate in pure scCO2. Concerning ß-C and I2 increasing density resulted in bathochromic and hypsochromic shifts of the main absorptions, respectively. The spectra of ß-C showed a vibrational progression, that is predominantly caused by the C=C-stretching vibration. On the other hand spectra of substances in micellar w/c-systems were measured (tensides: PFPECOONH4, di-HCF4). Na2Cr2O7 and a mixture of I2 and KI3 belong to them. Another part of the experiments concerned observations of reactions: First E/Z-isomerizations and iodinations were discovered after the injection of ß-C-solutions in hexane into iodine containing scCO2. Secondly oxidation reactions of EtOH were observed after injecting watery Na2Cr2O7-solutions into H2O/AOT/EtOH/CO2-systems. Reproducible rate constants of pseudo-first order could be determined from the temporal decreases of the Na2Cr2O7-absorption. Thirdly solubilization processes were observed after injecting watery Na2Cr2O7-solutions into micellar w/c-systems of the tenside di-HCF4. Some experiments with enzymes were accomplished, too. Beaker experiments with 19 lipases showed, that only two of them were not inhibited by PFPECOONH4 (candida cylindracea, candida rugosa). But bioreactions in scCO2 were not observable with these enzymes, either. Possible reasons: forming of carbamates, slowest turnover rates.

Item Type:

Thesis of the University of Regensburg (PhD)

Referee:

Georg Schmeer

Date of exam:

23 July 2002

Institutions:

Chemistry and Pharmacy > Institut für Physikalische und Theoretische Chemie > Chair of Chemistry VI - Physical Chemistry (Solution Chemistry) > Prof. Dr. Georg Schmeer

Classification:

Notation	Type
82.33.De	PACS
82.33.Nq	PACS
82.70.Uv	PACS
82.40.Qt	PACS
82.40.-g	PACS

Keywords:

Absorptionsspektroskopie , Hochdruckapparatebau , Kohlendioxid , Mikroemulsion , Reaktionskinetik , Bandenanalyse , Carotin <beta-> , di-HCF4 , micellare Lösung , Perfluoropolyetherammoniumcarboxylat , analysis of bands , carotene <beta-> , di-HCF4 , micellar solution , perfluoropolyether ammonium carboxylate

Subjects:

500 Science > 540 Chemistry & allied sciences

Status:

Published

Refereed:

Yes, this version has been refereed

Created at the University of Regensburg:

Yes

Owner:

Universitätsbibliothek Regensburg

Deposited On:

21 Oct 2009 15:43