Untersuchungen zur Hydroformylierung von längerkettigen Olefinen an einem immobilisierten Rhodium(I)-Katalysator

Ziel der Arbeit war die Entwicklung und Untersuchung eines neuen, immobilisierten Katalysators für die Hydroformylierung längerkettiger Olefine, das die aufwendige Verfahrensstufe zur Abtrennung von Katalysator und Aldehyden vermeidet. Das Katalysatorsystem besteht aus dem Katalysatorkomplex Carbonylhydrido-tris-(m-sulfo-triphenylphosphin)-rhodium, der durch elektrostatische Wechselwirkungen stabil auf hochtemperaturbehandelter Aktivkohle immobilisiert wird. Die Untersuchungen zur Hydroformylierung wurden in einer diskontinuierlichen Rührkesselapparatur durchgeführt. Je nach verwendetem Lösemittel konnten die Katalysatorverluste durch Auswaschen bis unter 10 ppb gehalten werden, wobei der immobilisierte Katalysator gegenüber dem homogenen Komplex um den Faktor sieben weniger aktiv war. Durch Variation der Reaktionsparameter konnte der Einfluß der beteiligten Komponenten auf die Reaktionsgeschwindigkeit und die Produktverteilung ermittelt werden. Dabei zeigte sich, daß insbesondere der Wasseranteil im Reaktionsmedium einen entscheidenden Einfluß auf die Reaktionsgeschwindigkeit hat. Die experimentell gewonnenen Daten konnten erfolgreich mit Hilfe eines semiempirischen Reaktionsgeschwindigkeitsansatzes simuliert werden. Im Rahmen der Simulation wurde das gesamte Reaktionssystem aus Hydroformylierung, Isomerisierung und Aldolreaktion simultan berechnet und die Reaktionsordnungen der beteiligten Komponenten sowie die Reaktionsgeschwindigkeitskoeffizienten und Aktivierungsenergien aller Reaktionen bestimmt. Als Ausgangsstoffe kamen 1-Hexen, 1-Decen, 1-Tetradecen, 2-Hexen und 2,3-Dimethyl-2-buten zum Einsatz. Für alle linearen alpha-Olefine wurden die gleichen n/iso-Verhältnisse festgestellt, die bei 2:1 lagen. Die Reaktionsgeschwindigkeiten fielen mit wachsender Kettenlänge und schlechterer Zugänglichkeit der Doppelbindung der eingesetzten Olefine