Jahresbericht 2007 - Leibniz-Institut für Katalyse

Themenleiter:
Dr. Bernd H. Müller
Tel.: (0381) 1281 - 159
Fax: (0381) 1281 - 51159
bernd.mueller@
catalysis.de
Kooperationspartner:
SABIC
Saudi-Arabien
Linde Engineering
München
Oligomerisierungen Oligomerisierungen
Oligomerisierungen
Zielsetzung
Der Begriff Oligo stammt aus dem Griechischen, wo er soviel wie
"wenig" bedeutet. Unter Oligomerisierung versteht man demnach
im Gegensatz zur Polymerisierung die Verknüpfung nur weniger
Einzelbausteine zu einem neuen Produkt. Unser Ziel ist die
Entwicklung solcher Verknüpfungsreaktionen, die möglichst selektiv
zu einheitlichen Produkten führen.
Unverzweigte α-Olefine (linear alpha olefins, LAOs) sind wertvolle
Zwischenprodukte für die industrielle Produktion von Reinigungsmitteln,
synthetischen Schmierölen, Copolymeren, Weichmachern und vielem
mehr. Mit prognostizierten 5 bis 10 % ist die Wachstumsrate für LAOs
so hoch wie bei nur wenigen anderen chemischen Zwischenprodukten.
Marktführer im α-Olefingeschäft sind BP, Chevron Phillips und Shell.
Bedingt durch deren Produktionsverfahren stellen sie aber jeweils ein
Gemisch an α-Olefinen unterschiedlicher Kettenlänge her, das in der
Regel aufwändig getrennt werden muss. Technologien für die selektive
Produktion von 1-Buten und 1-Hexen werden angewandt. Patente der
südafrikanischen SASOL, in denen die selektive Oligomerisierung von
Ethylen zu 1-Okten beschrieben wird, fanden in der Branche große
Aufmerksamkeit. Deren großtechnische Umsetzung steht noch aus.
Die homogenkatalytische, selektive Oligomerisierung von Ethylen zu
α-Olefinen ist eine interessante wissenschaftliche Herausforderung,
die auf großes Interesse seitens der chemischen Industrie stößt. [1]
In Zusammenarbeit mit den Kooperationspartnern Linde AG und
der saudiarabischen SABIC sollen homogenkatalytische Verfahren
zur selektiven Oligomerisierung von Ethen von den chemischen
Grundlagen über die ingenieurtechnische Umsetzung bis hin zur
Produktion geführt werden.
Ergebnisse/Schlussfolgerung
In den vorgeschlagenen Mechanismen zu den bekannten selektiven
Ethylenoligomerisierungen werden Metallacyclen postuliert und als
essentiell für die beobachteten Selektivitäten angesehen. [2] Die
Synthese solcher Metallacyclen und Untersuchung ihrer Reaktivität
ist das metallorganische Standbein unserer Forschung. Hinzu
kommt die Präparation hierfür geeigneter Liganden mit Methoden
der klassischen organischen Synthese. Die Testung der Komplexe
hinsichtlich ihrer katalytischen Eigenschaften führen wir in eigenen
Autoklaven durch. Dies geschieht in enger Zusammenarbeit mit Linde
Engineering, die das verfahrenstechnisches Know-how mitbringt. Als
Spezialist im Anlagenbau hat Linde bereits für die SABIC in Al-Jubail
am Persischen Golf eine Produktionsstätte errichtet, die nach dem
(nicht-selektiven) α-SABLIN-Verfahren LAOs produziert. Die Saudi
Basic Industries Corporation (SABIC) mit Hauptsitz in Riad gehört
weltweit zu den 10 größten petrochemischen Unternehmen mit ca.
3300 Beschäftigten allein in Europa.
Es ist uns gelungen, ein 1-Hexen-selektives Katalysatorsystem zu
entwickeln und zum Patent anzumelden. Derzeit wird untersucht, wie
es in einen industriellen Maßstab überführt werden kann.
Mit Bayer MaterialScience wurde ein Projekt zur selektiven
Cooligomerisierung verschiedener α-Olefine begonnen.
Zusätzlich zu diesen vorwiegend auf die industrielle Anwendung
orientierten Untersuchungen erfolgt eine bereichsinterne
Überlappung mit mehr explorativen Projekten des Themas „Katalysen
früher Übergangmetalle“. Diese beinhaltet derzeit drei Fragen,
(i) Struktur und Reaktivität von ungewöhnlichen Metallacyclen, (ii)
Synthese und Einsatz neuartiger Phosphorylidliganden und (iii)
Hydrodehalogenierungen.
Literatur
[1] D. F. Wass, Dalton Trans. 2007, 816-819 und umfangreiche
Literaturverweise darin.
[2] R. Walsh, D. H. Morgan, A. Bollmann, J. T. Dixon, Applied Catalysis A:
General 2006, 306, 184-191.
38 39
product distribution [wt.%]
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
9,6
84,3
Verfahrenstechnik
1-hexene in C6-fraction: 97 %
3,2
4 6 8 10 12 14
1-olefin chain length
2,8
Grundlagenforschung
0,3
Chemische
Industrie
Kooperationspartner:
Bayer MaterialScience
Leverkusen
0,0