Technische Universität Dortmund - Fakultät Bio- und Chemieingenieurwesen - Lehrstuhl für Technische Chemie
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44227 Dortmund

22023107

01.07.2008

Im durchgeführten Forschungsvorhaben wurden die Selbst- und Kreuzmetathesen ausgewählter oleochemischer Substrate erfolgreich untersucht und optimiert. Als Substrate für die untersuchten Selbstmetathesen wurden Öl-, Eruca- und 10-Undecensäure-Derivate verwendet. Bei den Kreuzmetathese-Cosubstraten wurden sowohl unfunktionalisierte (Ethen, 4-Octen) als auch funktionalisierte Verbindungen (Maleinsäurediethylester, 3-Butensäuremethylester, 4-Pentensäuremethylester, 6-Hexendisäuredimethylester, cis-1,4-Diacetoxy-2-buten) eingesetzt, um eine gewisse Generalisierung der gewonnenen Erkenntnisse sicherzustellen und die Bandbreite des Potentials der oleochemischen Metathese zu demonstrieren. Nach vollständiger Strukturaufklärung der einzelnen gewünschten Metatheseprodukte sowie der ebenfalls entstehenden Nebenprodukte erfolgte jeweils eine systematische Optimierung der entsprechenden Reaktionsparameter. Die variierten Parameter waren beispielsweise die Katalysatorwahl, die Katalysatorkonzentration, die Reaktionszeit, die Reaktionstemperatur, das Substrat/Lösungsmittelverhältnis und die Aufnahme von Umsatz-Zeit-Verläufen. Die Ausbeuten der Metatheseprodukte sind vom jeweiligen Funktionalisierungsgrad des Moleküls abhängig. Mit unfunktionalisierten, symmetrischen Cosubstraten sind Ausbeuten zwischen 82 und 93% möglich, mit funktionalisierten Cosubstraten Ausbeuten von 18 bis 78%. Die untersuchten Reaktionen wurden mit den Methylestern und den jeweils freien Säuren der oelochemischen Substrate durchgeführt. Außerdem wurden verschiedene Konzepte zur selektiven Katalysatorabtrennung und Wiederverwendungen untersucht, dabei wurden organisch-organische und wässrigorganische Systeme betrachtet. Generell wurde festgestellt, dass unterschiedliche polare Komponenten wie Propylen-, Butylencarbonat oder Methanol geeignete Katalysatorlösungsmittel darstellen und die oleochemische Komponente an sich als unpolare Substanz für das zweiphasige Recycling ausreicht.

Homogen, speziell mit Ruthenium katalysierte Metathesereaktionen verschiedener Fettsäuremethylester, eventuell auch freier Fettsäuren und Triglyceride, die aus nachwachsenden Rohstoffen zugänglich sind, sollen untersucht und optimiert werden. Bei der Selbstmetathese der Fettsäuremethylester entstehen längerkettige Dicarbonsäuredimethylester (Ausgangsstoffe für oleochemische Polyester). Bei der Kreuzmetathese mit petrochemischen Alkenen lassen sich sowohl längerkettige als auch kürzerkettige Carbonsäureester gezielt herstellen. Zunächst sollen einphasige Metathesereaktionen untersucht und optimiert sowie neue polar lösliche Katalysatorsysteme synthetisiert werden. Danach werden das Phasenverhalten der Lösungsmittel und zweiphasige (Kreuz-)Metathesereaktionen sowie das Katalysatorleaching erforscht. Geeignete Produkte werden in größerem Maßstab hergestellt für anwendungstechnische Untersuchungen beim Industriepartner. Der Industriepartner sieht bei einem erfolgreichen Abschluss der Arbeiten eine technische Nutzung der Metatheseverfahren vor. Da die durch mehrphasige Katalyse erzeugten Metatheseprodukte eine hochwertige Qualität erwarten lassen, ist eine hohe Marktakzeptanz zu erwarten.