Rhodium - katalysierte Hydroformylierung von 1-Dodecen mit zweizähnigen Liganden in Mikroemulsionssystemen
Die große Herausforderung für die homogene Katalyse liegt sowohl in der maximalen Ausbeute der Reaktion als auch in der Wiederverwendbarkeit des aktiven Katalysators. Für die Hydroformylierung langkettiger Olefine (> C6) werden in industriellen Verfahren Cobalt-Katalysatoren verwendet. In unseren Forschungen wurde der wesentlich aktivere Rhodium-Katalysator eingesetzt. Daher besteht die Herausforderung, ein Konzept zu entwickeln, welches nicht nur ein Katalysator-Recycling, sondern auch eine selektive Reaktionsführung zu linearen Aldehyden ermöglicht. Mehrphasensysteme, insbesondere Mikroemulsionssysteme (MLS) ermöglichen die Vergrößerung der Grenzfläche zwischen Olefin- und wässriger Katalysatorphase während der Reaktion, geben aber auch die Möglichkeit einer einfachen und kompletten Phasentrennung nach der Reaktion. So kann der aktive Katalysator in der wässrigen Phase einer neuen Reaktion zugeführt und das organische Produkt abgetrennt und aufgearbeitet werden. Dazu können Lösevermittler wie zum Beispiel nichtionische Tenside oder polare Lösungsmittel eingesetzt werden, um ein schaltbares Medium (tunable solvent system) zu ermöglichen, welches bei der Reaktionstemperatur einphasig und bei der Separationstemperatur (Raumtemperatur) zweiphasig wird. In dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass sich mithilfe von technischen nichtionischen Tensiden eine Mikroemulsion (MLS) ausbildet, die eine selektive Hydroformylierung von 1-Dodecen zu Tridecanal bei einem Rhodiumverlust nach der Phasentrennung unter 50 ppb gewährleistet. Für die Hydroformylierung der langkettigen Olefine wurde SulfoXantPhos als zweizähniger Ligand für die Bildung des wasserlöslichen Katalysators verwendet. Als MLS wurde eine ternäre Mischung bestehend aus 1-Dodecen, Wasser und dem technischen nichtionischen Tensid Marlophen NP 9 (Nonylphenolnonaethoxylat) verwendet. Es konnte ein Recycling-Versuch mit vier Durchgängen durchgeführt werden, indem jeweils eine n/iso-Selektivität von 98:2 (linearer zur verzweigter Aldehyd) und nach je acht Stunden ein Umsatz von ca. 30 % erreicht wurde.
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