Heterogen-katalysierte Oxidation von Olefinen an ...

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Heterogen-katalysierte Oxidation von Olefinen an ...

Einleitung 5

1 Einleitung

Epoxide sind Verbindungen, die einen Oxiranring enthalten. Sie reagieren mit

einer Vielzahl von Substraten unter Ringöffnung. Diese Reaktivität des Oxiranringes

macht sie zu sehr wichtigen Zwischenprodukten in der organischchemischen

Industrie, um sie zu Kunststoffen, Klebstoffen, Pflanzenschutzmitteln

und Pharmaka weiterzuverarbeiten. Bisher werden Epoxide nach verschiedenen

Verfahren hergestellt (direkte Oxidation mit Sauerstoff, Chlorhydrinverfahren).

Diese Verfahren haben oft den Nachteil, daß sie unter strengen

Bedingungen (Druck, Einhaltung von Explosionsgrenzen) ablaufen oder

größere Mengen an Nebenprodukten anfallen. Daher ist eine selektive Oxidation

unter milden Bedingungen erstrebenswert, die durch die heterogene Katalyse

erreicht werden soll.

Die Heterogenisierung katalytischer Oxidationsprozesse beinhaltet viele

Vorteile. Die Abtrennung eines heterogenen Katalysators kann durch einfache

Techniken wie Filtrieren oder Zentrifugieren erfolgen, wohingegen die eines

homogenen oft der Destillation oder Extraktion bedarf. Dadurch wird eine Regenerierungsphase

(oft sogar innerhalb des Reaktors) und eine leichte Rückführung

möglich.

Bei heterogenen Katalysatoren befinden sich die aktiven Zentren auf der

Katalysatoroberfläche. Es ist zweckmäßig, möglichst poröse Materialien als

Träger einzusetzen, welche eine große Oberfläche aufweisen. Zudem ist ein

definiertes Porengefüge wünschenswert. Solche Träger sind z. B. mikroporöse

Zeolithe (Porendurchmesser: < 2,0 nm). Diese sind jedoch bei großen Substratmolekülen

nur begrenzt einsetzbar. Hier stellt die Größe der Porenöffnung

einen limitierenden Faktor dar (Stofftransportlimitierung). Bei sehr großen

Substratmolekülen passen diese nicht mehr durch eine solche Porenöffnung

und können die katalytisch aktiven Zentren nicht mehr erreichen.

Dieser Nachteil kann durch die Verwendung von mesoporösen Molekularsieben

ausgeglichen werden, die eine breite Anwendung beim Einsatz großer

Substratmoleküle eröffnet. Ein Vertreter der mesoporösen Träger ist der MCM-

41 (Porengröße: 2,0 –10,0 nm). Der Träger sollte rein silikatischer Natur sein

und dadurch nur schwach acide Silanolgruppen enthalten. Dies ist wichtig bezüglich

der Oxidation von Olefinen. Dadurch kann eine säurekatalysierte Öffnung

des Oxiranringes verhindert und somit die Selektivität gesteigert werden.

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