Jahresbericht 2007 - Leibniz-Institut für Katalyse

Desweiteren sei auf Folgendes
verwiesen: aufbauend auf Arbeiten
aus dem Bereich „Angewandte
Homogenkatalyse“ wurden katalytische
Amidocarbonylierungen in
den Multi-100 kg Maßstab übertragen
(Hoechst AG, Werk Gendorf).
In den letzten Jahren wurden
und werden zwei entwickelte
Palladium-Katalysatorsysteme in
der Industrie (Evonik-Degussa AG,
Hanau und Marl) im >1000- bis
25.000-kg-Maßstab genutzt.
So wurden in Marl zwei Pilotanlagen
zur Pd-katalysierten Telomerisation
von 1,3-Dienen aufgebaut.
Basierend auf der Herstellung der
ersten Monocarben-Palladium-
Komplexe, konnten bisher unerreichte
Katalysatoraktivitäten
und –produktivitäten bei
Telomerisationen realisiert werden.
Dieses Beispiel gehört zu den
ersten technischen Realisierungen
der vor einigen Jahren
entwickelten Carben-Liganden.
Daneben werden seit 2004
eine Reihe originär entwickelter
Phosphin-Liganden in sogenannten
Katalysator-Kits für die Aktivierung
von Aryl-X-Verbindungen von
den Firmen Strem und Aldrich
vertrieben. Darüber hinaus
vermarktet Evonik-Degussa die
Liganden im multi-kg-Maßstab.
Angewandte Homogenkatalyse
werden. Bemerkenswerterweise werden bei diesen Reaktionen beide
Sauerstoffatome produktiv in die Oxidationsprodukte eingebaut
(bis dato gibt es weltweit nur sehr wenige Beispiele für derartige
Reaktionen von Sauerstoff). Aktuell und in Zukunft werden katalytische
Oxidationsreaktionen (Epoxidationen, Alkoholoxidationen) mit
Eisen-Katalysatoren in Gegenwart von Wasserstoffperoxid betrieben.
Dabei werden sowohl neue molekular-definierte als auch nanoscalige
Katalysatoren entwickelt.
Im Rahmen der Nutzung von katalytischen Reaktionen zur Synthese
neuer Wirkstoffe werden besonders die regioselektive Addition
von Aminen an Doppelbindungen und Carbonylierungsreaktionen
intensiver beforscht. Hier konnte die Forschungsgruppe
beispielsweise die ersten übergangsmetallkatalysierten anti-
Markovnikov-Aminierungen von aromatischen Olefinen und Alkinen
realisieren. Seit 2004 beschäftigen sich die Wissenschaftler der
Gruppe zunehmend mit katalytischen Synthesen von Indolderivaten
bzw. deren Derivatisierung. In Kooperation mit Pharmafirmen sind
hier die Ziele der Forschung die Entwicklung neuer Analgetika,
Anti-Alzheimer-Wirkstoffe und Kinaseinhibitoren.
In der Gruppe „Carbonylierungen“ wurde in den letzten Jahren u.a.
die Entwicklung atomeffizienter Multi-Komponenten-Reaktionen
zu ß-Aminosäurederivaten sowie Palladium-katalysierte
Carbonylierungen von Arylhalogeniden bearbeitet. Mittels von
in Grundlagenarbeiten entwickelten Palladium-Katalysatoren
konnte auch die erste technische Umsetzung (>1000 kg-Maßstab)
derartiger Transformationen (reduktive Carbonylierungen) für
die Herstellung von Pharmaintermediaten realisiert werden.
Weitere Carbonylierungsreaktionen, die in Kooperation mit
Industrieunternehmen bearbeitet werden, sind Hydroformylierungen
von großtechnisch hergestellten Olefinmischungen. Konzeptionell
konnte gezeigt werden, dass es möglich ist, technische
Olefinmischungen selektiv zu einem Zielprodukt umzusetzen. Diese
Arbeiten wurden im anerkannten Wissenschaftjournal Science
publiziert und dort auch „gehighlighted“.
2007 sind unter Mitwirkung von Mitarbeitern des Bereichs 76
wissenschaftliche Veröffentlichungen erschienen. Nach einer Statistik
von Wiley-VCH aus dem Jahr 2004 zählt die Forschungsgruppe zu
den 20 internationalen Gruppen, die am häufigsten in den beiden
führenden europäischen Chemiejournalen („Angewandte Chemie“
und „Chemistry – A European Journal") publiziert haben.
Organische Großchemikalien
Zielsetzung
Hauptziel ist die Veredelung petrochemischer Feedstocks (interne und
terminale Olefine) in Rh-katalysierten CO/H Hochdruckreaktionen
2
zu industriell relevanten Aldehyden[1] und Aminen[2,3], sowie durch
Pd-katalysierte C-C-Kupplungsreaktionen wie Telomerisierung und
Dimerisierung zu technisch verwertbaren Olefinen und Aminen[4,5].
Weiterhin wurden Umpolungsreaktionen[6] hinsichtlich ihrer
Anwendbarkeit in alternativen Synthesewegen zu Methionin als
industriell dargestelltes Tierfutterergänzungsmittel sowie alternative
Stickstoffqellen zur Synthese in Nitrierungsreaktionen zur Synthese
von Aminosäuren untersucht.
Ergebnisse:
Ein Katalysatorsystem zur Hydromaninomethylierung in superkritischem
Ammoniak wurde entwickelt. Es wurde ein hocheffektives System zur
Hydroaminomethylierung von C -C Olefinen mit TOF’s von 4000 12 16 h-1
gefunden. Ein carbengestütztes System zur Hydroaminomethylierung
zu pharmakologisch wirksamen Aminen wurde entwickelt. In der
Dimerisierung von Isopren wurde ein hochselektiver und aktiver
Katalysator gefunden. Die Telomerisation von Aminen wurde zu
einem hochaktivem System optimiert (TON = 400000). Es wurde
ein cyanidfreies Katalysatorsystem zur Umpolung von aliphatischen
Aldehyden entwickelt.
Telomerisationskatalysator: PddvdsImes
und Einsatz in der Miniplant bei Oxeno
C4-Chemie
Organische Großchemikalien
Themenleiter:
Dr. Ralf Jackstell
Tel.: (0381) 1281 – 128
Fax: (0381) 1281 – 51128
ralf.jackstell@catalysis.de
Kooperationspartner:
Dr. S. Buchholz,Oxeno-C4 Chemie;
Dr. Weckbecker,Feed-Additives;
Dr. Gomez,Röhm,
Dr. R. Parton,DSM,
Prof. J.-F- Carpentier,
Universität Rennes
Prof. K. Cavell
Universität Cardiff
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