ISBN 9783843909082

978-3-8439-0908-2, Reihe Technische Chemie

Nils Tenhumberg
Katalytische oxidative Spaltung des Ölsäuremethylesters

271 Seiten, Dissertation Technische Universität Dortmund (2012), Softcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

Die Ozonolyse der Ölsäure zur Azelainsäure und zur Pelargonsäure wird von der Emery Oleochemicals mit einer Jahreskapazität von 10.000 t/Jahr durchgeführt. Obwohl die Ozonolyse bereits seit mehreren Jahrzehnten industriell betrieben wird, ist die Ozonolyse infolge der Verwendung des kostenintensiven Oxidationsmittels Ozon und aufgrund der Tatsache, dass das Ozon selbst sowie die intermediär gebildeten Ozonide zu explosionsartigen Zersetzungsreaktionen neigen, aus wirtschaftlichen und technischen Gründen immer noch problematisch. Daher besteht ein starkes Interesse an einem alternativen Verfahren zur Spaltung der Ölsäure.

Das Ziel der vorliegenden Arbeit war die Untersuchung der katalytischen Oxidation des Ölsäuremethylesters unter Verwendung der preiswerten und umweltfreundlichen Oxidationsmittel Sauerstoff, Wasserstoffperoxid und tert.‐Butylhydroperoxid. Im Vordergrund stand die Entwicklung eines katalytischen Verfahrens zur Spaltung der Ölsäure zur Azelainsäure bzw. des Ölsäuremethylesters zum Azelainsäuremonomethylester. Durch gezieltes Katalysatorscreening, Parameteroptimierung und Experimente zum Katalysatorrecycling gelang es, den Ölsäuremethylester in quantitativen Umsätzen in das Epoxid, den vic‐Diol sowie in die Carbonsäure und den Carbonsäurehalbester zu überführen und eine technische Umsetzung zu ermöglichen. Für die Durchführung der Oxidationsreaktionen mit Sauerstoff wurde eine Versuchsanlage aufgebaut, welche die sichere Durchführung der aeroben Reaktion unter Berücksichtigung des Explosionsschutzes ermöglicht.

Des Weiteren gelang mit dem Katalysatorsystem Ru(acac)3/Dipicolinsäure die Entwicklung eines neuen Katalysators für die einstufige katalytische Spaltung des Ölsäuremethylesters zum Azelainsäuremonomethylester und zur Pelargonsäure mit einer Ausbeute von 86 % bzw. 81 %. Mit diesem Katalysatorsystem gelang erstmals die Spaltung des Ölsäuremethylesters mit einem Ruthenium‐Katalysator in Verbindung mit Wasserstoffperoxid als Oxidationsmittel.

Es ist somit gelungen, ein neues Katalysatorsystem für die Spaltung der Ölsäure zur Azelainsäure als alternatives Verfahren zur Ozonolyse zu entwickeln.