Einem Forscherteam, unter führender Beteiligung von Evonik, ist ein Durchbruch auf dem Gebiet der Carbonylierungschemie gelungen. Carbonylierungsreaktionen gehören zu den wichtigsten Anwendungen der industriellen Katalyse. Dabei erfolgt die katalysierte Einführung der CO-Gruppe durch den Einsatz von Kohlenmonoxid), das als wichtiger C1-Baustein der chemischen Industrie sowohl aus fossilen Ressourcen (Kohle, Gas) als auch aus erneuerbaren Quellen (CO2 oder Bioabfall) gewonnen werden kann. Carbonylverbindungen (Aldehyde, Säuren, Ester) werden jährlich im Maßstab von mehreren Mio. Tonnen hergestellt und für zahlreiche Konsumgüter verwendet.
Trotz der ersten Entdeckung homogen katalysierter Carbonylierungsprozesse vor fast achtzig Jahren bleiben Herausforderungen ungelöst, allen voran die direkte Dicarbonylierung von 1,3-Dienen. Diese Reaktion ist eine sogenannte Dream Reaction und ermöglicht eine umweltfreundlichere Produktion von Adipatdiestern, die in Weichmachern, Parfüms, Schmierstoffen, Lösemitteln und verschiedenen pharmazeutischen Wirkstoffen sowie der Herstellung von Nylon Anwendung finden.
Erfolg durch Kooperation mit Leibniz-Institut für Katalyse
Einem Team unter der Leitung von Professor Matthias Beller, Direktor des Leibniz-Instituts für Katalyse (Likat) in Rostock, und Professor Robert Franke von der Evonik Performance Materials GmbH ist es jetzt gelungen, den Ausgangsstoff 1,3-Butadien auf direktem Wege doppelt zu carbonylieren, um daraus Adipate (Salze der Adipinsäure) herzustellen. Adipate können derzeit nur durch eine mehrstufige, energie- und kostenaufwendige Synthese hergestellt werden. Diese basiert nicht nur auf der Verwendung vieler Chemikalien, sondern setzt auch klimarelevante Stickoxide (NOx) frei, die zu den wesentlichen Treibhausgasen gehören.
Hohes wirtschaftliches Potenzial
Adipate werden jährlich in großem Maßstab von mehreren Millionen Tonnen produziert und dienen als Ausgangsstoffe für die Herstellung zahlreicher Produkte wie Weichmacher, Parfüms, Schmierstoffe, Lösungsmittel, verschiedener pharmazeutischer Wirkstoffe und vor allem Nylon.
Die beteiligten Projektpartner legen mit ihrem neuen Verfahren den Grundstein für eine umweltfreundlichere und kostengünstigere Syntheseroute in großem Maßstab.
Der Schlüssel zum Durchbruch war die Entwicklung eines neuen Palladium-Katalysators auf Basis eines spezifischen Phosphin-Liganden (HeMaRaPhos). Dieser Ligand bindet an Palladium und ergibt so einen hochselektiven, effizienten und langlebigen Katalysator, der unter industriell realisierbaren Bedingungen Ausbeuten der Adipinsäurederivate von 95% erbringen kann.
Die großtechnische Evaluierung hinsichtlich ökonomischer und technischer Gesichtspunkte startet ab sofort.
