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Oxidation von Olefinen und Alkanen

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Auszug

Bereits 1894 hat F. C. Phillips gefunden, dass in wässriger Lösung Palladium(II)-chlorid Ethen zu Acetaldehyd oxidiert (a). Das zweiwertige Palladium wird dabei zu metallischem Palladium reduziert. Es handelt sich also um eine stöchiometrische Reaktion: Acetaldehyd und Palladium werden in äquimolaren Mengen gebildet. Erst zwischen 1956 und 1959 ist in der Wacker-Chemie (Consortium für elektrochemische Industrie, München [Smi 1962]) eine katalytische Reaktionsführung gelungen, in der die Reoxidation des in stöchiometrischen Mengen gebildeten metallischen Palladiums mit Kupfer(II)-salzen durchgeführt wurde (b). Das dabei gebildete CuI wird dann mit Sauerstoff zu CuII oxidiert (c). Somit liegt dem Wacker- Prozess formal die Oxidation von Ethen durch Sauerstoff zugrunde (d): Aus der summarischen Gleichung d darf aber nicht geschlossen werden, dass Quelle des Aldehydsauerstoffatoms der molekulare Sauerstoff O2 ist: Das Aldehydsauerstoffatom stammt aus dem Lösungsmittel (Wasser). Das wird besonders deutlich, wenn die zuvor formulierten Gleichungen als gekoppelte Reaktionszyklen dargestellt werden: Die Ethenoxidation (Gl. d) ist stark exergonisch \( (\Delta G^{\rlap{--} o} = - 197 kJ/mol)\). Beim Wacker-Prozess wird in saurer wässriger Lösung von Palladium- und Kupferchlorid bei 100–130 °C und einem Druck von 4–10 bar gearbeitet. Das Verfahren kann ein- oder zweistufig durchgeführt werden. In der einstufigen Variante finden die Acetaldehydbildung und die Reoxidation des Katalysators mit Sauerstoff in einem Reaktor statt. In der zweistufigen Variante sind diese Verfahrensschritte getrennt und zur Reoxidation des Palladiums kann Luft verwendet werden.

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© B.G. Teubner Verlag/GWV Fachverlage GmbH, Wiesbaden 2007

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