Neue Hydroformylierungskatalysatoren

Dr. Detlef Selent

Die Hydroformylierungsreaktion (Synthese von Aldehyden durch Addition von Kohlenmonoxid und Wasserstoff an ein Olefin) zählt zu den wichtigsten großtechnisch angewendeten und homogen durch Übergangsmetalle katalysierten Reaktionen. In Abhängigkeit von Substrat und Katalysator entstehen endständige oder Isoaldehyde (letztere als Racemat oder enantiomerenrein). Der überwiegende Teil des durch Hydroformylierung von Propen hergestellten  Butyraldehyds, und auch höhere Homologe, fungieren als Ausgangsstoffe für die Synthese von Weichmacheralkoholen. Enantiomerenreine Isoaldehyde sind als Vorstufen für Pharmaka (Antiphlogistica) interessant.

Unsere Arbeit konzentriert sich auf die Synthese neuer, patentfreier P(III)-Verbindungen, die Ermittlung deren Potenzials als Liganden in der rhodiumkatalysierten Hydroformylierung und mechanistische Untersuchungen, z. B. mittels in-situ Druck-NMR-Spektroskopie (siehe unten). Besonders interessant ist das Studium der Isomerisierenden Hydroformylierung. Dieses Reaktionsprinzip erlaubt den kinetisch kontrollierten Zugang zu gewünschten n-Aldehyden aus preiswerten internen Olefinen im Zuge einer Konsekutivreaktion von Olefinisomerisierung und selektiver terminaler Hydroformylierung (s. u.). Wir konnten zeigen, dass O-acylsubstituierte Diphosphite des Typs (A) diesbezüglich hervorragende modifizierende Eigenschaften aufweisen ^{1, 2}. Entsprechende Rhodiumkatalysatoren bewirken bisher unerreicht schnelle  Reaktionen mit einer Aldehydchemoselektivität von 99,9%. In Abhängigkeit vom Substrat werden n-Selektivitäten zwischen 60 und 80% und Umsatzfrequenzen von 3000 bis 6000 mol_Olefin x mol_Katalysator ^-1 x h ^-1 erreicht. Diese Ergebnisse übertreffen z. T. die der technischen, kobaltkatalysierten Reaktion, wobei die  Rhodiumkatalyse unter wesentlich milderen Bedingungen, d. h.  bei 100 bis 120 °C und 20 bar, gelingt.