ISBN 978-3-8439-0380-6

978-3-8439-0380-6, Reihe Technische Chemie

Leif Johnen
Wertprodukte aus ß-Myrcen und Basischemikalien

220 Seiten, Dissertation Technische Universität Dortmund (2012), Hardcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

Gegenwärtig wird verstärkt ein globales Umdenken in Richtung chemischer Produkte beobachtet, die aus nachwachsenden Rohstoffen erzeugt werden können. Viele Bemühungen in Biotechnologie, Chemie und Ingenieurwissenschaften sind bereits unternommen worden, die sich überwiegend auf die Umsetzung von Kohlenhydraten, Fetten und Ölen sowie Lignin konzentrieren. Die große Klasse der Terpene ist in diesem Zusammenhang bisher nur unzureichend untersucht worden, obwohl deren stoffliche Nutzung nicht mit Nahrungsmitteln konkurriert und ihre einfache ungesättigte Kohlenwasserstoffstruktur eine große Kompatibilität mit den herkömmlichen petrochemischen Prozessen verspricht. Es fehlen bisher gründliche Untersuchungen technisch einfach realisierbarer katalytischer Funktionalisierungsreaktionen von Terpenen. Am Beispiel des Myrcens als industriell gut zugängliche Modellsubstanz – einem Monoterpen mit einer isolierten Doppelbindung und einer Dieneinheit – werden in dieser Arbeit atomökonomische und homogenkatalytische Funktionalisierungen vorgestellt. Auf diese Weise ist die Plattform des Myrcens weiter entwickelt worden, über die es möglich ist, Myrcen industriell als nachwachsenden Rohstoff im Bereich der Feinchemikalien weiter zu etablieren.

Das Portfolio wurde um Amine, Ether und Ester unterschiedlicher Kettenlänge ergänzt. Die Wertschöpfung wurde dabei ausschließlich mit Cosubstraten realisiert, die als Basischemikalien sehr preisgünstig zur Verfügung stehen. C10-Amine sind aus einer palladiumkatalysierten Hydroaminierung selektiv zugänglich. Dabei wurden Reaktionsparameter gefunden, die ein Umschalten zu der erstmalig beschriebenen Telomerisation des Myrcens erlauben (C20-Amine). Aus einer Direktaddition eines Alkohols – kostengünstig durch Lewissäuren katalysiert – sind wohlriechende Ether des Myrcens zugänglich. Ein cyclischer C7-Ester kann aus einer Tandem-Metathesereaktion des Myrcens mit Methylacrylat dargestellt werden, während die rutheniumkatalysierte Codimerisierung mit diesem Kupplungspartner selektiv zu C13 Estern führt. C11-Ester werden aus einer erstmalig beschriebenen Alkoxycarbonylierung des Myrcens erhalten. Die neuen Wertprodukte sind im Hinblick auf ihren möglichen Einsatzes als Duft- oder Aromastoffe olfaktorisch charakterisiert worden. In ausgewählten Reaktionen wird der homogene Katalysator mittels Flüssig-Flüssig-Zweiphasentechnik oder temperaturgesteuerten Mehrkomponenten Lösungsmittel-Systemen (TML-Systeme) wirksam abgetrennt.