Reaktionsplanung

Reaktionsplanung bezeichnet in der Chemie und in der chemischen Verfahrenstechnik den systematischen Prozess der Festlegung von Reaktionswegen zur Herstellung eines Zielmoleküls. Ziel ist es, eine praktikable Abfolge chemischer Reaktionen zu identifizieren, die unter Berücksichtigung von Ausbeute, Selektivität, Kosten, Sicherheit und Umweltverträglichkeit realisierbar ist.

Typischerweise beginnt die Reaktionsplanung mit der formalen Zieldefinition und einer retrosynthetischen Analyse. Das Zielmolekül wird so zerlegt, dass mögliche Vorstufen und Handlungsfelder identifiziert werden. Ausgehend davon werden potenzielle Reaktionsschritte, Reagenzien, Katalysatoren und Lösungsmittel vorgeschlagen. Anschließend werden mehrere alternative Routen erstellt und hinsichtlich Kriterien wie Verfügbarkeit der Ausgangsstoffe, Reaktionsbedingungen, Skalierbarkeit, Risikoprofile und Umweltaspekte bewertet.

Die Planungsphase umfasst die Abschätzung von Energiebedarf, Temperatur-, Druck- und Zeitparametern sowie mögliche Nebenreaktionen. Ebenso werden Sicherheits-, Gesundheits- und Umweltaspekte (SHE), Abfall- und Kostenströme sowie regulatorische Anforderungen berücksichtigt. Die Auswahl einer bevorzugten Route führt oft zu einer detaillierten Prozess- und Verfahrensplanung, in der Laborexperimente, Optimierungsschritte und Validierung vorgesehen sind.

Reaktionsplanung ist eng mit anderen Disziplinen verknüpft, etwa der Kinetik, der Reaktionsmechanistik, der Green Chemistry und der Prozessgestaltung. In der Praxis kommen computergestützte Hilfsmittel wie datenbasierte Planung, Reaktionsnetzwerk-Analysen und CAS-Systeme zum Einsatz, um Daten zu Reaktoren, Reaktionswegen und Kosten zu integrieren.

In Forschung und Industrie dient Reaktionsplanung dazu, neue Synthesen effizienter zu gestalten, Patente zu prüfen und Produktionsprozesse sicher zu skalieren.