ISBN 9783843910729

978-3-8439-1072-9, Reihe Technische Chemie

Vanessa Manz
Katalytische Funktionalisierungen des Cyclopentadiens und des Dicyclopentadiens

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

Zusammenfassung / Abstract

Cyclopentadien und Dicyclopentadien stellen mit ca. 25 Gew.% einen der wichtigsten Bestandteile des C5-Schnittes des Steamcrackers dar. Dicyclopentadien wird durch Destillation vom C5-Schnitt abgetrennt und kann im Folgenden wieder zum monomeren Cyclopentadien gespalten werden.

Ziel der vorliegenden Arbeit war die Synthese von Wertprodukten aus den Basischemikalien Cyclopentadien und Dicyclopentadien durch atomökonomische Reaktionen. Hierzu wurde in den verschiedenen Reaktionen eine Parameteroptimierung und für einige Reaktionen ein Katalysatorrecycling-Konzept und daraus folgend ein Verfahrensfließbild für die kontinuierliche Reaktionsführung entwickelt. Auf diesem Weg wurden durch Verwendung von homogenen und heterogenen Katalysatoren Amine, Aldehyde, Alkohole, Ether und Silane des Cyclopentadiens beziehungsweise des Dicyclopentadiens hergestellt. Des Weiteren wurde die selektive Hydrierung des Dicyclopentadiens zu dem technisch bereits relevanten Dihydrodicyclopentadien mit Pd Nanokatalysatoren erstmals untersucht. Hierbei konnten bei sehr milden Reaktionsbedingungen Umsätze von über 85% an Dicyclopentadien und Selektivitäten zu Dihydrodicyclopentadien von 95% erreicht werden. Dihydrodicyclopentadien stellt unter anderem einen Ausgangsstoff für die Synthese von Riechstoffen dar.

Für die Synthese von Aminen hat sich die Hydroaminomethylierung des Cyclopentadiens und des Dicyclopentadiens als besonders vorteilhaft herausgestellt. Hierbei konnten in guten Ausbeuten sowohl die Monoamine des Cyclopentadiens (bis zu 35%) als auch des Dicyclopentadiens (bis zu 55%) synthetisiert werden. Außerdem konnten in guten Ausbeuten die Diamine des Dicyclopentadiens gebildet werden, die als Monomere für Polymere von Interesse sein können.

Durch eine sauer katalysierte Hydroalkoxylierung mit der kostengünstigen Schwefelsäure als Katalysator wurden die Ether und Alkohole des Dicyclopentadiens bei nahezu vollständigem Umsatz mit sehr hohen Ausbeuten von über 80% erhalten. Die erhaltenen Ether könnten auf Grund ihres angenehmen Geruchs als Riechstoffe von Interesse sein.

Durch eine Hydroformylierung des Cyclopentadiens wurde erstmals durch Rh katalysierte Umsetzung der Aldehyd des Cyclopentadiens erhalten.

Auch Silane konnten in guten Ausbeuten bei milden Bedingungen hergestellt werden. Da außerdem erstmals die Bildung eines Bisdicyclopentadiensilans beobachtet werden konnte, wurde hierzu ein möglicher Mechanismus zu dessen Bildung entwickelt.