ISBN 978-3-8439-2624-9

978-3-8439-2624-9, Reihe Physikalische Chemie

Ji-Yoon Yang
Mikroemulsionen als Reaktionsmedium: Vorteilhafte Ausnutzung des Phasenverhaltens zur Produkttrennung und Katalysatorrückgewinnung

185 Seiten, Dissertation Universität Köln (2015), Softcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

Die nachhaltige Rückführung wertvoller, homogener Katalysatoren ist eine Herausforderung für die Fein- und Spezialchemikalienindustrie. In diesem Zusammenhang spielt die Produkttrennung bei neuen Synthesekonzepten in alternativen Reaktionsmedien eine wichtige Rolle, bei der die akademische Forschung helfen kann. So wurde für diese Arbeit das von Schomäcker und Strey et al. vorgeschlagene Konzept der Produkttrennung und Katalysatorrückführung in dreiphasigen Mikroemulsionen durch Phasentrennung an die Boscalid®-Synthese angepasst. Dabei wurden für die erste Teilreaktion, eine Suzuki-Kupplung, bei der die polare Phase genutzt wird, um katalysatordeaktivierende Nebenprodukte abzutragen, Mikroemulsionssysteme mit ausgewählten reinen, technischen und zuckerbasierten Tensiden formuliert und in Bezug auf die Wiederverwendung der katalysatorhaltigen Mikroemulsionsphase untersucht. Um dafür das Dreiphasengebiet gezielt einstellen zu können, wurden die Einflüsse der Reaktanden auf das Phasenverhalten nichtionischer Mikroemulsionen untersucht, wobei sich eine synergetische Addition der individuellen Effekte zeigte. Dieses reaktandenbasierte Phasenverhalten wurde genutzt, um das System derart zusammenzustellen, dass es im Laufe der Reaktion in den dreiphasigen Zustand überführt und dadurch eine schnelle anschließende Phasentrennung ermöglicht wird. Um die produkthaltige Ölexzessphase ohne Zwischenreinigung in der Folgereaktion einsetzen zu können, wurden atomemissionsspektroskopische Messungen durchgeführt, die das Fehlen einer Extraktion des Katalysators in diese Phase nachweisen. Darüber hinaus bestätigten Kleinwinkelneutronenstreuexperimente die Anhäufung des aktiven Katalysatorkomplexes in der internen Grenzfläche. Hinsichtlich der Extraktion in die Wasserexzessphase zeigt ein Vergleich von HPLC-UV/Vis Untersuchungen stark und schwach strukturierter Systeme, dass langkettige, effiziente Tenside benötigt werden, um mehr als 90% des freien wasserlöslichen Liganden in der Mikroemulsionsphase zu halten. Damit hierfür kostengünstige technische Tenside eingesetzt werden können, mussten Extraktionseffekte unterdrückt werden. Die reaktive Mikroemulsionsphase konnte in fünf aufeinanderfolgenden Reaktionszyklen bei konstanter Temperatur wiederverwendet werden.