ISBN 978-3-8439-2062-9

978-3-8439-2062-9, Reihe Technische Chemie

Andreas Wintzer
Homogenkatalytische Umsetzungen von Monoterpenen zu Feinchemikalien

228 Seiten, Dissertation Technische Universität Dortmund (2014), Softcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

Die Nutzung natürlicher Rohstoffquellen als Ersatz für fossile Rohstoffe ist aktuell eines der wichtigsten Forschungsgebiete der chemischen Industrie. Zu den nachwachsenden Rohstoffen zählen auch die Terpene, die vor allem für die Synthese von Pharmaka sowie Duft- und Aromastoffen eingesetzt werden. Insbesondere Monoterpene besitzen mit ihrer, den Petrochemikalien sehr ähnlichen, ungesättigten Kohlenwasserstoffstruktur großes Potential als alternative Startmaterialien. Verglichen mit den Fetten und Ölen steht ihre Gewinnung zudem nicht in Konkurrenz zum Nahrungsmittelsektor. Trotzdem beschränkt sich die Verwendung von Monoterpenen in der chemischen Industrie auf die Synthese von Spezialprodukten geringer Tonnage. Daher wird die Gewinnung dieser Naturstoffe, die unter anderem als Nebenprodukt in der Papierherstellung anfallen, in geringerem Maße gefördert als für Fette und Öle sowie Kohlenhydrate. Diese Arbeit beschreibt homogenkatalytische und atomökonomische Funktionalisierungen von Monoterpenen und Terpenoiden, die die großen Vorteile dieser nachwachsenden Rohstoffe hervorheben. Die Entwicklung eines breiten Produktportfolios basierend auf der Struktur der Monoterpene soll dazu beitragen, die Akzeptanz und Verwendung der Monoterpene in der Forschung und Produktion zu erhöhen.

Es wurden drei verschiedene Reaktionstypen untersucht. Im Rahmen von Oxidationen wurden mit Hilfe von Ruthenium- und Eisenkomplexen sowie dem umweltfreundlichen Oxidationsmittel Wasserstoffperoxid Epoxide, Diole und Diepoxide verschiedener Monoterpene hergestellt. Durch Carbonylierungsreaktionen wie der Alkoxycarbonylierung und Hydroformylierung des beta-Myrcens wurde der direkte Zugang vom Olefin zu duftenden Estern und Aldehyden geschaffen. Die Isomerisierung des Startmaterials konnte in der Methoxycarbonylierung durch eine ausführliche Verfahrensoptimierung minimiert werden. Im Bereich der Aminierungsreaktionen wurden mit der Hydroaminomethylierung des beta-Myrcens mit Morpholin Amine und bifunktionelle Diamine hergestellt. Primäre Amine wurden durch die Hydroaminomethylierung des Limonens mit Ammoniak und in hoher Selektivität durch die reduktive Aminierung des Citronellals mit Ammoniak zugänglich gemacht. Zur Unterdrückung unerwünschter Folgereaktionen wurde die Flüssig-Flüssig-Zweiphasentechnik auf Basis einer wässrigen Ammoniak-Lösung erfolgreich angewendet.