Oligomerisierung von 1,3-Butadien und Hydroformylierung höherer Olefine zu Oligoaldehyden

In Zeiten zunehmender Verknappung von Rohstoffen und ständig steigenden Anforderungen an petrochemische Produkte beginnt die Suche nach neuen Routen zu organischen Zwischenprodukten. Das Butadien als Grundchemikalie erlangt durch seine Polymere eine große technische Bedeutung. In dieser Arbeit wird die Übertragung einer Oligomerisierung von Butadien aus dem Labor- in den Pilotmaßstab zur gezielten Synthese von Oligobutadienen mittlerer Kettenlänge beschrieben. Mit Hilfe von Reaktionskalorimetrie und thermodynamischen Berechnungen wird eine Pilotanlage geplant, gebaut und in Betrieb genommen. Nach Anwendung unterschiedlicher Aufarbeitungsmethoden kann so der Einfluss von Reaktionsparametern und Aufarbeitung auf die Produktqualität untersucht werden. Insbesondere die Viskosität, die Polydispersität und die Molmassen der entstehenden Oligomere, sowie das Verhältnis von internen zu vinylischen Doppelbindungen sind von besonderem Interesse. In einem weiteren Reaktionsschritt wird gezeigt, wie unter Einsatz von Kohlendioxid als Reaktionsmedium solche Oligobutadiene gezielt durch Hydroformylierung zu Oligoaldehyden funktionalisiert werden können. Das System wird hierbei auf maximalen Umsatz und Produktqualität optimiert und der perfluormodifizierte Rhodiumkatalysator mit Kohlendioxid wieder aus dem als Produkt gebildeten Oligoaldehyd extrahiert. Die Hydroformylierung als eine der wichtigsten homogen katalysierten Reaktionen steht auch im zweiten Teil der Arbeit im Mittelpunkt. Durch Einführung eines neuen Reaktionskonzepts können in einem Zweiphasensystem mit Kohlendioxid und einer Mischung aus a-Olefinen unterschiedlicher Kettenlänge selektiv einzelne Olefine hydroformyliert werden. In einer Katalysatorphase mit Kohlendioxid wird der aus dem Ruhrchemie/ Rhóne Polenc Verfahren bekannte Rhodium TTPS Komplex auf einem basischen Anionentauscher immobilisiert. Die Olefine werden abhängig vom Druck des Kohlendioxids in der Katalysatorphase mit Synthesegas zu Aldehyden umgesetzt. So kann am Beispiel einer Mischung aus 1 Octen und 1 Octadecen gezeigt werden, dass bei Drücken bis 100 bar selektiv nur 1 Octen hydroformyliert wird. Darüber hinaus werden auch das Katalysatorleaching und der Einfluss der Reaktionstechnik auf Katalysatoraktivität und Selektivität diskutiert.