Hydroformylierung

Die Hydroformylierung bezeichnet eine homogen katalysierte Reaktion, bei der Olefine mit Synthesegas umgesetzt werden. Die Hydroformylierung wird auch als Oxosynthese bezeichnet. Olefine sind einfach ungesättigte oder mehrfach ungesättigte Kohlenwasserstoffe mit Ausnahme von Aromaten, die nicht zu den Olefinen zählen. Die Hydroformylierung wurde in den dreißiger Jahren des vorigen Jahrhunderts von Otto Roelen bei der Ruhrchemie in Oberhausen entwickelt und ist ein bedeutendes Verfahren der industriellen organischen Chemie.

Reaktion

Durch Hydroformylierung entstehen aus den Olefinen in einer homogen katalysierten Reaktion Alkohole und Aldehyde. Die Kettenlänge des Olefins wird durch die Reaktion mit dem Synthesegas um ein Kohlenstoffatom erweitert. Ein wichtiges Produkt der Oxosynthese ist Butanol. Es entsteht durch die Hydroformylierung von Propen. Primär entstehen das Aldehyd Butanal oder das Isomer Isobutanal, welche anschließend zu Butanol bzw. Isobutanol hydriert werden.

Neben Butanol werden auch längerkettige Alkohole und Aldehyde durch Hydroformylierung hergestellt. Die Produkte aus der Oxosynthese werden als Lösemittel verwendet oder können zu Weichmachern für die Kunststoffindustrie weiterverarbeitet werden.

Industrielle Hydroformylierung

Aus dem ursprünglichen Verfahren der Ruhrchemie wurden u. a. von der BASF, von EXXON und von der Ruhrchemie (heute Oxea) verschiedenen Verfahrensvarianten weiterentwickelt.

Die Verfahren unterscheiden sich durch das verwendete Katalysatorsystem und durch dessen Rückgewinnung. Als Katalysatoren sind homogene Kobaltkomplexe und Rhodiumkomlexe im Einsatz. Bei Verwendung eines Kobaltkatalysators wird die Reaktion bei Synthesedrücken zwischen 25 MPa und 30 MPa und Temperaturen zwischen 140 °C und 180 °C durchgeführt. Bei Verwendung eines Rhodiumkatalysators kann die Reaktion bei niedrigerem Druck betrieben werden und es entsteht ein deutlich höherer Anteil an unverzweigten Alkoholen bzw. Aldehyden. Das Rhodiumverfahren wird bei Drücken zwischen 0,7 MPa und 2,5 MPa und Temperaturen zwischen 90 °C und 120 °C betrieben. Nachteilig ist der hohe Rhodiumpreis, der eine möglichst vollständige Rückgewinnung des Rhodiums erforderlich macht. In dem Verfahren der Ruhrchemie geling die Katalysatorrückgewinnung, indem der Rhodiumkomplex durch Sulfonierung wasserlöslich gemacht wird. Die bei der Reaktion entstandenen Produkte lösen sich nicht in der wässrigen Katalysatorphase und bilden eine organische Phase, die vollständig abgetrennt werden kann.

Die Rhodiumverfahren werden hautsächlich für die Herstellung von kurzkettigen Produkten angewandt, da die vollständige Abtrennung des teuren Rhodiumkatalysators erleichtert ist. Das Kobaltverfahren wird für die Synthese von Produkten mittlerer bzw. langer Kohlenstoffketten bevorzugt.

Synonym(e):

Oxosynthese

Englische Übersetzung(en):

hydroformylation, oxo synthesis, oxo process