Thema

Hydroformylierung und Hydrocyanierung: 
Von Mechanismus und Theorie zum Liganden-Design für effiziente und selektive Katalysatoren

Teilprojektleiter

Prof. Dr. Peter Hofmann
Organisch-Chemisches Institut
Universität Heidelberg
Im Neuenheimer Feld 270
69120 Heidelberg

Telefon: 06221-54-8502
Telefax: 06221-54-4885
E-Mail: ph@oci.uni-heidelberg.de

Zusammenfassung

Zielsetzung dieses SFB-Teilprojekts ist Grundlagenforschung über neuartige, möglichst modular aufgebaute, einfach zugängliche, elektronisch und sterisch fein abstimmbare Leitstrukturen für zweizähnige Chelatligandensysteme, die bei der Rhodium-katalysierten Niederdruck-Hydroformylierung - einem homogenkatalytischen Verfahren von herausragender wirtschaftlicher Bedeutung - sowohl offene mechanistische Fragen zu Struktur-Reaktivitäts-Beziehungen bei dieser Basisreaktion der C1-Chemie beantworten helfen, als auch bisher nicht beherrschbare Probleme der Selektivität und Reaktivität lösen. Methodik und Strategie: statt "Trial and Error" rationales Liganden-Design zur Entwicklung maßgeschneiderter Katalysatoren durch

  • quantenchemische Berechnungen der entscheidenden Schritte (Intermediate, Übergangszustände) des Katalysezyklus als Funktion der Ligandenstruktur,
  • Synthesen ausgewählter Liganden und Metallkomplexe,
  • Röntgenstrukturanalysen von Serien metallorganischer Modellkomplexe zur Klärung struktureller Feinheiten ("Dunitz-Bürgi-Approach"),
  • mechanistische und kinetische Studien einzelner Reaktionschritte des Katalysezyklus oder geeigneter Modellchemie durch in-situ-Spektroskopie (IR, NMR),
  • Katalyse-Kinetik in Batch- und Parallel-Reaktionen,
  • High-Throughput-Synthese von Liganden und High-Throughput-Screening von Reaktionsbedingungen.

Angestrebte Ergebnisse:

  • Aufklärung des die n/i-Selektivität determinierenden Reaktionsschrittes im Katalysezyklus mit experimentellen und theoretischen Methoden,
  • Verständnis und Planbarkeit der strukturellen Faktoren, von denen Selektivität und Reaktivität abhängen,
  • durch die Ligandenstruktur gezielt gesteuerte, maximale n-Selektivität der Aldehydbildung aus 1-Alkenen bei gleichzeitig hoher Reaktivität (TOF, TON) und Langzeitstabilität des Rh-Katalysatorsystems,
  • längerfristig Konzeption und Realisierung von Katalysatoren für die n-selektive Hydroformylierung linearer und verzweigter interner Alkene, vor allem der isomeren Butene, und
  • Ausloten des Potenzials der bearbeiteten Chelatliganden für Oberflächen- oder Polymer-gebundene Varianten bzw. für die Katalyse in Zweiphasensystemen.

Webmaster SFB 623

Stand: 24.06.09