Vor
diesem Hintergrund war es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
ein kostengünstiges
Verfahren zur Herstellung von Iridiumacetat zur Verfügung zu
stellen, wobei Iridiumacetat in hoher Ausbeute und in großer Reinheit
erhalten werden kann.
Diese
Aufgabe wurde durch den überraschenden
Befund gelöst,
dass Iridiumacetat in hoher Ausbeute und mit großer Reinheit erhalten werden kann,
wenn das wie in den Ansprüchen
definierte Verfahren in Gegenwart mindestens einer Verbindung, ausgewählt aus
Oxalsäure,
einem Salz von Oxalsäure,
Ameisensäure
und einem Salz von Ameisensäure
(nachfolgend wird auf Oxalsäure,
einem Salz von Oxalsäure,
Ameisensäure
und einem Salz von Ameisensäure
kurz als "Komponente
(i)" Bezug genommen),
durchgeführt
wird.
Die
vorliegende Erfindung betrifft somit ein Verfahren zur Herstellung
von Iridiumacetat (nachfolgend kurz als "Verfahren 1" bezeichnet), umfassend die Schritte:
- (a) Umsetzen einer Iridium-Verbindung mit einer alkalischen
Verbindung in einem protischen Lösungsmittel
unter Erhalt eines Iridium-haltigen Niederschlags, wobei die Umsetzung
in Gegenwart mindestens einer Verbindung ausgewählt aus, Oxalsäure, einem
Salz von Oxalsäure,
Ameisensäure
und einem Salz von Ameisensäure, durchgeführt wird,
und
- (b) Umsetzen des Niederschlags, gegebenenfalls nach Abtrennung,
in Gegenwart von
(i) mindestens einer Verbindung, ausgewählt aus Oxalsäure, einem
Salz von Oxalsäure,
Ameisensäure
und einem Salz von Ameisensäure
und
(ii) CH3CO2H
und/oder CH3(CO)O(CO)CH3 (nachfolgend
kurz als Komponente (ii) bezeichnet) zu einer Iridiumacetat enthaltenden
Lösung,
und
- (c) gegebenenfalls Isolieren des Iridiumacetats als Feststoff
aus der Lösung.
Die
Erfindung betrifft auch das gemäß "Verfahren 1" erhältliche
Iridiumacetat als Lösung
(nachfolgend als "Lösung 1" bezeichnet) oder,
falls Schritt (c) durchgeführt
wird, als Feststoff, sowie eine Lösung (nachfolgend als "Lösung 2" bezeichnet), umfassend (A) Iridiumacetat,
(B) mindestens eine Verbindung, ausgewählt aus Komponente (i), (C)
mindestens eine Verbindung, ausgewählt aus Komponente (ii), und
(D) gegebenenfalls ein protisches Lösungsmittel.
Die
vorliegende Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Herstellung
eines Iridium-haltigen Niederschlags,
umfassend Schritt (a), wie vorstehend definiert (nachstehend kurz
als "Verfahren 2" bezeichnet), sowie
den gemäß "Verfahren 2" erhältlichen
Iridium-haltigen Niederschlag.
Weiterhin
betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung des nach dem erfindungsgemäßen "Verfahren 1" erhältlichen
Iridiumacetats (als "Lösung 1" oder, falls Schritt
(c) durchgeführt
wird, als Feststoff) oder der "Lösung 2", wie vorstehend
definiert, oder des nach dem erfindungsgemäßen "Verfahren 2" erhältlichen
Iridium-haltigen Niederschlags, wie vorstehend definiert, als Katalysator
oder Katalysatorvorstufe in homogen oder heterogen katalysierten Reaktionen,
ausgewählt
aus Carbonylierungen, Hydroformylierungen, Kupplungsreaktionen,
Oxidationen, Hydrierungen, Hydrosilylierungen und Isomerisierungen,
sowie die Verwendung in der Galvanotechnik.
In
der vorliegenden Erfindung ist der Begriff "mindestens eine Verbindung, ausgewählt aus" so zu verstehen,
dass eine Verbindung der genannten Möglichkeiten anwesend sein muss
und mehr als eine Verbindung der genannten Möglichkeiten, das heißt beispielsweise
ein Gemisch aus zwei oder drei oder mehr der genannten Möglichkeiten,
anwesend sein kann.
Unter
dem Begriff "Ammonium" wird in der vorliegenden
Erfindung ein quartäres
Ammoniumion der Formel [NR1R2R3R4]+ verstanden,
wobei die Reste R1, R2,
R3 und R4 unabhängig ausgewählt sind
aus einem Wasserstoffatom und einem Niederalkylrest (bevorzugt ein
C1 bis C6 Alkylrest),
der geradkettig, verzweigt oder zyklisch sein kann. Vorzugsweise stellt
mindestens einer der Reste R1 bis R4 ein Wasserstoffatom dar und besonders bevorzugt
stellen alle Reste R1 bis R4 ein
Wasserstoffatom dar.
Unter
einem "protischen
Lösungsmittel" wird in der vorliegenden
Erfindung ein Lösungsmittel
verstanden, das Protonen enthält
oder freisetzen kann und/oder Wasserstoff-Brückenbindungen
ausbilden kann. Beispiele für
in der vorliegen Erfindung verwendbare protische Lösungsmittel
sind Wasser und Alkohole, z.B. C1-C6-Alkanole (bevorzugt Methanol, Ethanol,
n-Propanol, iso-Propanol, n-Butanol, sec-Butanol, tert-Butanol)
sowie Gemische aus zwei oder mehreren dieser Lösungsmittel. Für die Zwecke der
vorliegenden Erfindung bevorzugte protische Lösungsmittel sind Wasser und
ein Gemisch aus Wasser und einem C1-C6-Alkanol (bevorzugt Methanol). Die vorliegende
Erfindung ist jedoch nicht auf diese speziellen Lösungsmittel
beschränkt.
Geeignete Mischungsverhältnisse
können
vom Fachmann leicht ermittelt werden.
Unter "Inertgas" wird in der vorliegenden
Erfindung eine gasförmige
Atmosphäre
verstanden, die sich inert sowohl gegenüber den jeweiligen Ausgangsverbindungen,
dem jeweiligen Reaktionsgemisch oder den jeweiligen Reaktionsprodukten
verhält,
d.h. diese weder chemisch noch physikalisch verändert. Insbesondere ist das
verwendete Inertgas bevorzugt im wesentlichen frei von Sauerstoff.
Für die
Zwecke der vorliegenden Erfindung geeignete Inertgase schließen beispielsweise
Stickstoff, Argon oder andere Edelgase, sowie Gemische daraus ein, sind
aber nicht darauf beschränkt.
Im wesentlichen frei von Sauerstoff bedeutet hierbei, dass die gegebenenfalls
in der Inertgasatmosphäre
vorhandene Menge an Sauerstoff in einer Größenordnung liegt, die den Ablauf
der Reaktion, die Ausbeute und Reinheit der Zwischen- und Endprodukte
nicht nachteilig beeinflusst. Die für die Zwecke der vorliegenden
Erfindung noch tolerierbare Menge an Sauerstoff in der vorliegenden
Inertgasatmosphäre
beträgt
etwa 2 Vol.-%. Typischerweise ist die Menge an Sauerstoff in der
vorliegenden Inertgasatmosphäre
kleiner als etwa 1000 ppm, stärker
bevorzugt kleiner als etwa 500 ppm (ausgedrückt als ideale Volumenanteile, d.h.
Molanteile). Dies ist beispielsweise durch Verwendung von industriellen
Schutzgasen mit einer Reinheit von etwa 99,99 Vol.-% erreichbar.
Die enthaltene Menge an Sauerstoff im verwendeten Schutzgas kann
beispielsweise weniger als etwa 100 ppm betragen, ist jedoch nicht
hierauf beschränkt.
Im
folgenden werden Schritt (a) und Schritt (b) beschrieben. Da das
erfindungsgemäße "Verfahren 1" das erfindungsgemäße "Verfahren 2" umfasst, soll hier
jede Bezugnahme auf Schritt (a) sowohl für "Verfahren 2" als auch für "Verfahren 1" gelten, es sei denn es ist ausdrücklich anders
angegeben.
Schritt (a)
Schritt
(a) umfasst die Umsetzen einer Iridiumverbindung mit einer alkalischen
Verbindung in einem protischen Lösungsmittel
unter Erhalt eines Iridium-haltigen Niederschlags. Erfindungsgemäß wird die
Umsetzung in Gegenwart mindestens einer Verbindung ausgewählt aus
Oxalsäure,
einem Salz von Oxalsäure,
Ameisensäure
und einem Salz von Ameisensäure
(Komponente (i)) durchgeführt.
Die
Oxalsäuresalze
und Ameisensäuresalze sind
nicht besonders eingeschränkt.
Grundsätzlich kann
jedes beliebige Salz der Oxalsäure
und Ameisensäure
verwendet werden. Üblicherweise
wird das Salz jedoch so ausgewählt,
dass es unter den gewählten
Reaktionsbedingungen in dem protischen Lösungsmittel löslich ist.
Geeignete
Oxalsäuresalze
schließen
beispielsweise die Ammoniumsalze, Alkalisalze (d.h. Lithium, Natrium-,
Kalium- und Cäsiumsalze)
und Erdalkalisalze (d.h. Magnesium-, Calcium-, Barium und Strontiumsalze)
der Oxalsäure
ein, sind jedoch nicht auf diese beschränkt. Bevorzugte Beispiele schließen das
Natriumsalz, das Magnesiumsalz und Ammoniumsalze der Oxalsäure ein.
Geeignete
Ameisensäuresalze
schließen beispielsweise
die Ammonium-, Alkali- (d.h. Lithium-, Natrium-, Kalium- und Cäsiumsalze)
und Erdalkalisalze (d.h. Magnesium-, Calcium-, Barium- und Strontiumsalze)
der Ameisensäure
ein. Bevorzugte Beispiele schließen das Natriumsalz, das Calciumsalz
und Ammoniumsalze der Ameisensäure
ein.
Zur
Durchführung
von Schritt (a) kann entweder eine einzige Verbindung, ausgewählt aus
Komponente (i), oder ein Gemisch aus mehreren Verbindungen, ausgewählt aus
Komponente (i), verwendet werden.
In
einer bevorzugten Ausführungsform
wird Schritt (a) in Gegenwart von Oxalsäure und/oder Ammoniumoxalat
durchgeführt.
Die
als Ausgangsmaterial verwendete Iridiumverbindung ist nicht besonders
eingeschränkt. Dementsprechend
ist der Begriff "Iridiumverbindung", wie hier verwendet,
breit auszulegen und schließt
sowohl stöchiometrische
und nicht-stöchiometrische Verbindungen
des Iridiums ein. Bei den Iridiumverbindungen kann es sich auch
um komplexartige Verbindungen des Iridiums handeln.
In
der Praxis hat es sich bewährt,
als Ausgangsmaterial eine Iridiumverbindung einzusetzen, die sich
in dem zur Umsetzung verwendeten protischen Lösungsmittel lösen lässt.
Die
Oxidationsstufe des Iridiums in der Iridiumverbindung ist nicht
eingeschränkt.
Bevorzugt liegt das Iridium in der Oxidationsstufe (0), (+I), (+III) oder
(+IV), vorzugsweise (+III) oder (+IV), besonders bevorzugt in der
Oxidationsstufe (+IV) vor. Es ist auch möglich, dass die als Ausgangsmaterial
verwendete Iridiumverbindung sowohl Iridium in einer ersten Oxidationsstufe
als auch Iridium in einer zweiten (von der ersten verschiedenen)
Oxidationsstufe, beispielsweise Iridium in der Oxidationsstufe (+III)
als auch in der Oxidationsstufe (+IV), enthält. Als Beispiele für derartige
Iridiumverbindungen lassen sich Iridium(III)/Iridium(IV)-Mischhalogenide
sowie deren Hydrate anführen.
Aus
wirtschaftlichen Gesichtspunkten ist die Verwendung von gut zugänglichen,
z.B. im Handel erhältlichen,
und kostengünstigen
Iridiumverbindungen bevorzugt.
In
einer bevorzugten Ausführungsform
wird die Iridiumverbindung aus Iridium-Halogen-(d.h. Chlor-, Brom-,
oder Iod-, bevorzugt Chlor)-Verbindungen ausgewählt, einschließlich aber
nicht beschränkt
auf Iridium(III)chlorid, Iridium(III)bromid, Iridium(III)iodid,
Iridium(III)chlorid-Hydrat, Iridium(III)bromid-Hydrat, Iridium(III)iodid-Hydrat,
Iridium(IV)chlorid, Iridium(IV)bromid, Iridium(IV)iodid, Iridium(IV)chlorid-Hydrat,
Iridium(IV)bromid-Hydrat, Iridium(IV)iodid-Hydrat, Iridium(III)/Iridium(IV)chlorid, Iridium(III)/Iridium(IV)bromid,
Iridium(III)/Iridium(IV)iodid, Iridium(III)/Iridium(IV)chlorid-Hydrat,
Iridium(III)/Iridium(IV)bromid-Hydrat, Iridium(III)/Iridium(IV)iodid-Hydrat,
Hexachloroiridium(III)säure
und deren Ammonium-, Alkali-(bevorzugt: Natrium- und Kalium-) und
Erdalkali-(bevorzugt: Magnesium- und Calcium-)salze, Hexabromoiridium(III)säure und
deren Ammonium-, Alkali-(bevorzugt: Natrium- und Kalium-) und Erdalkali-(bevorzugt:
Magnesium- und Calcium-)salze, Hexachloroiridium(IV)säure und
deren Ammonium-, Alkali-(bevorzugt: Natrium- und Kalium-) und Erdalkali-(bevorzugt:
Magnesium- und Calcium-)salze, Hexabromoiridium(IV)säure und
deren Ammonium-, Alkali-(bevorzugt: Natrium- und Kalium-) und Erdalkali-(bevorzugt:
Magnesium- und Calcium-)salze. Weiterhin eignen sich Aminchlorokomplexe
der Formel [IrCln(NH3)6-n](3-n)+, die gegebenenfalls
ein oder mehrere Gegenionen zum Ladungsausgleich (z.B. Alkali-,
Erdalkali-, oder Chloridionen) aufweisen und wobei n eine ganze
Zahl von 1 bis 5 darstellt, oder Verbindungen wie [Ir(CO)2Cl]2, Ir4(CO)12 oder Ir(acac)3.
Im
Hinblick auf die Löslichkeit
in dem verwendeten protischen Lösungsmittel
und unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten ist die Verwendung von
Hexachloroiridium(III)säure
und deren Natrium-, Kalium- und Ammoniumsalzen, Hexachloroiridium(IV)säure und
deren Natrium-, Kalium- und Ammoniumsalzen, sowie von Iridium(III)/Iridium(IV)-Mischhalogeniden
und deren Hydratformen bevorzugt. Die Verwendung von Na2IrCl6, K2IrCl6, (NH4)2IrCl6, H2IrCl6, Na3IrCl6, K3IrCl6, (NH4)3IrCl6, H3IrCl6 und Iridium(+III)/Iridium(+IV)chlorid(-Hydrat) ist
besonders bevorzugt.
Es
kann auch ein Gemisch aus zwei oder mehr verschiedenen Iridiumverbindungen
verwendet werden.
Beispiele
für in
Schritt (a) der vorliegenden Erfindung verwendbare protische Lösungsmittel
sind Wasser und Alkohole, z.B. C1-C6-Alkanole (bevorzugt Methanol, Ethanol,
n-Propanol, iso-Propanol, n-Butanol, sec-Butanol, tert-Butanol),
sowie Gemische aus zwei oder mehreren dieser Lösungsmittel. Bevorzugt wird
als protisches Lösungsmittel
Wasser oder ein Gemisch aus Wasser und einem C1-C6-Alkanol (bevorzugt Methanol) verwendet.
Die
alkalische Verbindung wird aus Substanzen ausgewählt, deren Lösungen in
Gegenwart des verwendeten protischen Lösungsmittel eine alkalische
Reaktion zeigen. Beispiele für
in der vorliegenden Erfindung geeignete alkalische Verbindungen sind
Hydroxide von Ammonium, Alkalimetallen (d.h. Li, Na, K, Cs) oder
Erdalkalimetallen (d.h. Mg, Ca, Ba, Sr), Carbonate und Hydrogencarbonate
von Ammonium, Alkalimetallen (d.h. Li, Na, K, Cs) oder Erdalkalimetallen
(d.h. Mg, Ca, Ba, Sr) oder Amine der Formel NR1R2R3, wobei die Reste
R1, R2 und R3 unabhängig
voneinander aus einem Wasserstoffatom und C1-C6-Alkylresten ausgewählt sind (wie Ammoniak, Triethylamin
und Trimethylamin). Als alkalische Verbindung wird bevorzugt ein
Alkalimetallhydroxid, besonders bevorzugt Natriumhydroxid oder Kaliumhydroxid
und am stärksten
bevorzugt Kaliumhydroxid verwendet. Es kann auch ein Gemisch aus
zwei oder mehreren alkalischen Verbindungen verwendet werden.
Die
alkalische Verbindung kann als solche oder in einem oder mehreren
protischen Lösungsmittel(n),
wie vorstehend definiert, gelöst
verwendet werden. Vorzugsweise liegt die alkalische Verbindung zumindest
teilweise gelöst
in dem protischen Lösungsmittel(gemisch)
vor.
Für die Erzeugung
eines Niederschlags hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die alkalische
Verbindung als Lösung
in einem protischen Lösungsmittel (bevorzugt:
Wasser) mit einer Konzentration von mindestens 1 Gew.-%, bevorzugt
mindestens 5 Gew.-%, stärker
bevorzugt in einer Konzentration von 10 bis 30 Gew.-%, bezogen auf
das verwendete protische Lösungsmittel,
zu verwenden.
Die
alkalische Verbindung wird vorzugsweise in einer deutlich überstöchiometrischen
Menge, bezogen auf Iridium, eingesetzt. Das Verhältnis der alkalischen Verbindung
(in Mol, bezogen auf eine einbasige alkalische Verbindung) zu Iridium
(Mol) kann beispielsweise mehr als 2, bevorzugt 3 bis 20, besonders
bevorzugt 7 bis 14 betragen. Eine geeignete Menge der Iridiumverbindung
ist z.B. 0,5 bis 15 Gew.%, bevorzugt 1 bis 8 Gew.%, besonders bevorzugt
1,5 bis 5 Gew.%, bezogen auf die eingesetzte Ausgangslösung.
Die
Verbindung, ausgewählt
aus Komponente (i), wird vorzugsweise in mindestens etwa äquimolarer
Menge (z.B. mindestens 0,8 Moläquivalente, stärker bevorzugt
mindestens 1,0 Moläquivalente, noch
stärker
bevorzugt 1,05 bis 1,5 Moläquivalente, bezogen
auf Iridium) verwendet. Wenn ein Gemisch von Verbindungen der Komponente
(i) verwendet wird, beziehen sich die angegebenen Mengen auf die Gesamtzahl
der Mole an ausgewählten
Verbindungen.
Schritt
(a) wird bevorzugt unter einer Atmosphäre von Inertgas durchgeführt. Dementsprechend werden
in einer bevorzugten Ausführungsform
sowohl die verwendete Reaktionsapparatur als auch die eingesetzten
Reaktanden in an sich bekannter Weise durch Spülen mit Inertgas sauerstofffrei
gemacht.
Zum
Erhalt eines gut filtrierbaren Iridium-haltigen Niederschlags wird
Schritt (a) vorzugsweise bei einem pH-Wert von etwa 6 bis etwa 10,
vorzugsweise etwa 7 bis etwa 9, besonders bevorzugt bei etwa 7,5 durchgeführt
Es
hat sich ebenfalls als vorteilhaft erwiesen, Schritt (a) unter Erwärmen, beispielsweise
auf 50 bis 120°C,
insbesondere 60 bis 110°C,
stärker
bevorzugt 70 bis 95°C
durchzuführen.
Falls Schritt (a) unter Erwärmen
durchgeführt
wird, ist es bevorzugt, das Reaktionsgemisch vor der Durchführung von
Schritt (b) auf Raumtemperatur abzukühlen oder abkühlen zu lassen.
Die
Reihenfolge der Zugabe der Iridiumverbindung, der alkalischen Verbindung
und mindestens einer Verbindung, ausgewählt aus Komponente (i), und
dem protischen Lösungsmittel
kann beliebig erfolgen. Beispielsweise kann zunächst das protische Lösungsmittel
vorgelegt und die Iridiumverbindung, die alkalische Verbindung und
die Verbindung, ausgewählt
aus Komponente (i), können
in beliebiger Reihenfolge oder gleichzeitig zugegeben werden.
Obwohl
die Reihenfolge der Zugabe der Iridiumverbindung und der alkalischen
Verbindung beliebig erfolgen kann, kann es vorteilhaft sein, wenn
zunächst
ein Gemisch (bevorzugt: Lösung),
umfassend die Iridiumverbindung und mindestens eine Verbindung,
ausgewählt
aus Komponente (i), in dem protischen Lösungsmittel hergestellt wird.
Dementsprechend
umfasst Schritt (a) in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die Unterschritte
(a1) und (a2). In der vorliegenden Erfindung sind alle Bezugnahmen
auf Schritt (a) auch als Bezugnahmen auf die bevorzugte Ausführungsform, umfassend
die Unterschritte (a1) und (a2), zu verstehen, es sei denn es ist
anders angegeben.
Unterschritt (a1)
Unterschritt
(a1) umfasst das Herstellen eines Gemisches (bevorzugt: Lösung), umfassend
die Iridiumverbindung und mindestens eine Verbindung, ausgewählt aus
Komponente (i), und dem protischen Lösungsmittel, gegebenenfalls
unter Erwärmen.
Die
Reihenfolge der Zugabe kann in Unterschritt (a1) beliebig erfolgen.
Beispielsweise kann zunächst
ein Gemisch (bevorzugt: Lösung)
umfassend die Iridiumverbindung und ein protisches Lösungsmittel,
jeweils wie vorstehend definiert, hergestellt werden, zu dem mindestens
eine Verbindung, ausgewählt
aus Komponente (i), gegebenenfalls in einem protischen Lösungsmittel
gelöst,
zugegeben wird. Die umgekehrte Reihenfolge ist ebenfalls möglich. Die
Zugabe kann unabhängig
von der Reihenfolge unter den nachfolgend für Schritt (a) definierten Bedingungen
erfolgen.
Unterschritt
(a1) wird vorzugsweise unter Erwärmen,
beispielsweise auf 50 bis 120°C,
insbesondere 60 bis 110°C,
stärker
bevorzugt 70 bis 95°C durchgeführt. Besonders
bevorzugt wird die erhöhte Temperatur
in Schritt (a1) für
einen längeren
Zeitraum aufrecht erhalten, beispielsweise für einen Zeitraum von mehreren
Minuten, insbesondere mehr als 10 Minuten, bevorzugt mehr als 30
Minuten, noch stärker
bevorzugt etwa 45 Minuten bis 3 Stunden.
Unterschritt
(a1) wird bevorzugt unter einer Atmosphäre von Inertgas durchgeführt.
Unterschritt (a2)
Unterschritt
(a2) umfasst die Umsetzung des in Schritt (a1) erhaltenen Gemisches
(bevorzugt: Lösung)
mit der alkalischen Verbindung (wie vorstehend definiert) bis zum
Erhalt eines Iridium-haltigen Niederschlags, gegebenenfalls unter
Erwärmen.
Die
Reihenfolge der Zugabe in Unterschritt (a2) kann beliebig erfolgen.
Beispielsweise kann das in Unterschritt (a1) erhaltene Gemisch (bevorzugt: Lösung) vorgelegt
und hierzu die alkalische Verbindung, gegebenenfalls in einem protischen
Lösungsmittel
gelöst,
gegeben werden, oder es kann umgekehrt zunächst ein Gemisch (bevorzugt:
Lösung)
umfassend die alkalische Verbindung und ein protisches Lösungsmittel,
jeweils wie vorstehend definiert, hergestellt werden, zu dem das
in Unterschritt (a1) erhaltene Gemisch zugegeben wird.
In
einer bevorzugten Ausführungsform
wird in Unterschritt (a2) so verfahren, dass das in Unterschritt
(a1) erhaltene Gemisch (bevorzugt: Lösung) vorgelegt wird und eine
Lösung,
umfassend die alkalische Verbindung und das protische Lösungsmittel, zugegeben
wird.
Unterschritt
(a2) wird vorzugsweise unter Erwärmen,
beispielsweise auf etwa 50° bis
etwa 120°C, vorzugsweise
etwa 60° bis
etwa 110°C,
stärker
bevorzugt etwa 80° bis
etwa 95°C
durchgeführt.
Besonders bevorzugt wird die erhöhte
Temperatur in Unterschritt (a2) für einen längeren Zeitraum aufrechterhalten,
beispielsweise für
einen Zeitraum von mehreren Stunden, insbesondere mehr als 10 Stunden,
bevorzugt mehr als 15 Stunden, noch stärker bevorzugt mehr als 30
Stunden. Die Reaktionszeit ist nach oben hin nicht begrenzt, liegt
aber typischerweise unter 100 Stunden, bevorzugt unter 90 Stunden,
besonders bevorzugt unter 80 Stunden. Die Reaktionszeit beträgt am stärksten bevorzugt
ungefähr
40 Stunden.
Unterschritt
(a2) wird bevorzugt unter einer Atmosphäre von Inertgas durchgeführt.
Unabhängig von
der Reihenfolge der Zugabe der Iridium-Verbindung, der alkalischen
Verbindung und der Verbindung ausgewählt aus Komponente (i), erfolgt
die Zugabe in Schritt (a) und Unterschritten (a1) und (a2) typischerweise
unter Rühren. Unabhängig von
der Reihenfolge der Zugabe kann die Zugabe beispielsweise durch
Zugabe in einer einzigen Portion (d.h. möglichst schnell) oder durch
Zutropfen bzw. Zugeben kleiner Mengen der zuzugebenden Substanz(en) über einen
Zeitraum von wenigen Sekunden bis mehreren Stunden, z.B. während 10
Sekunden bis 3 Stunden, bevorzugt während 1 Minute bis 60 Minuten,
erfolgen.
In
einer Ausführungsform
der Erfindung wird nach Beendigung von Schritt (a) (d.h. nach Erhalt
eines Iridium-haltigen Niederschlags) und vor der Durchführung von
Schritt (b) der pH-Wert des Reaktionsgemisches auf einen Wert von
etwa 6 bis etwa 9, bevorzugt auf etwa 7 bis etwa 8,5 eingestellt.
Die Einstellung des pH-Wertes kann durch Zugabe von entweder einer
zusätzlichen
Menge der alkalischen Verbindung, wie vorstehend definiert, oder
durch Zugabe einer schwach sauren Verbindung, wie verdünnter Essigsäure oder
Salzsäure
sowie Gemischen daraus erfolgen. Um den Halogenidgehalt für eine spätere Verwendung
als Katalysator gering zu halten wird die Einstellung des pH-Werts
vorzugsweise nicht mit einer Säure
durchgeführt,
die zusätzlich Halogenidionen
in das Reaktionsgemisch einführen kann.
In der Praxis hat sich Essigsäure
in einer Konzentration von etwa 0,5 bis 100 Gew.-%, bevorzugt 35
bis 65 Gew.-%, besonders bevorzugt etwa 50 Gew.-% (in Wasser) als
Mittel zum Einstellen des pH-Werts bewährt.
Schritt
(a) kann einen oder mehrere fakultative Unterschritte umfassen,
ausgewählt
aus Abtrennen, Waschen und Umfällen
des erhaltenen Iridiumhaltigen Niederschlags.
Die
Durchführung
des Abtrennens und Waschens des Iridium-haltigen Niederschlags kann
sich insbesondere bei Verwendung von einer Halogenid-haltigen Iridiumverbindung
vorteilhaft auf den Halogenidgehalt, sowohl des Iridium-haltigen
Niederschlags als auch des daraus erhältlichen Iridiumacetats auswirken.
Insbesondere bei einer späteren
Verwendung als Katalysator oder Katalysatorbestandteil für homogen
oder heterogen katalysierte Reaktionen sollte der Halogenidgehalt
so gering wie möglich sein.
Geeignete
Bedingungen für
die optionale Abtrennung und das optionale Waschen des Niederschlags
können
vom Fachmann durch Routineversuche ermittelt werden. Die folgenden
Bedingungen sind deshalb nicht als Einschränkung der Erfindung zu verstehen.
Die
optionale Abtrennung des erhaltenen Niederschlags kann beispielsweise
durch Filtration, Abnutschen, Sedimentation oder Zentrifugation
erfolgen. Es kann sich als vorteilhaft erweisen, bei der Abtrennung
des Niederschlags ein vollständiges
Trocknen des Niederschlags zu vermeiden.
Der
optionale Waschschritt des Niederschlags kann beispielsweise mit
einer geeigneten Waschflüssigkeit
erfolgen. Als Waschflüssigkeit
kann jede Flüssigkeit
verwendet werden, die sich gegenüber
dem Niederschlag von Iridiumhydroxid inert verhält, d.h. mit diesem nicht reagiert
oder diesen nicht auflöst.
Geeignete Waschflüssigkeiten
sind beispielsweise Wasser, Essigsäure, Salzsäure sowie Gemische daraus.
Zur Vermeidung der Einführung
von Halogenidionen in den Niederschlag werden als Waschflüssigkeit
bevorzugt jedoch halogenidfreie Waschflüssigkeiten, wie Wasser und
Essigsäure,
sowie Gemisch daraus (z.B. 5 bis 20 Gew.-%ige Essigsäure, besonders
bevorzugt 8 bis 12 Gew.-%ige Essigsäure) verwendet. In Fällen, bei
denen es auf den Halogenidgehalt nicht ankommt, kann als Waschflüssigkeit
aber auch eine Halogenid-haltige Waschflüssigkeit, wie mit Wasser verdünnte Salzsäure verwendet werden.
Die Waschflüssigkeit
kann gegebenenfalls leicht erwärmt
werden, z.B. auf eine Temperatur zwischen 25 und 65°C, bevorzugt
40 bis 60°C
(z.B. etwa 50°C).
In
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung umfasst Schritt (a) den Schritt des Abtrennens und
Waschens des Iridium-haltigen Niederschlags. Besonders bevorzugt
wird der Niederschlage solange wiederholt gewaschen, bis im Filtrat
keine Halogenidionen (insbesondere Chloridionen) nachgewiesen werden
können.
Der Nachweis der Halogenidionen im Filtrat kann z.B. in dem Fachmann
bekannter Weise mit Hilfe von Silberionen erfolgen. Der Nachweis
von Chloridionen als Silberchloridniederschlag ist sehr empfindlich.
Mit dem bloßen
Auge lassen sich Chloridionen bis zu einer Menge von 50 ppm nachweisen,
d.h. die Abwesenheit einer Trübung
bei Zugabe von Silberionen lässt
typischerweise auf einen Chloridgehalt von weniger als etwa 50 ppm schließen.
Eine
Umfällung
kann gegebenenfalls durch Auflösen
des Iridium-haltigen Niederschlags in einem geeigneten Lösungsmittel
und erneutem Ausfällen mit
der alkalischen Verbindung (wie vorstehend beschrieben) erfolgen.
Als Lösungsmittel
können
z.B. organische (z.B. Essigsäure)
oder anorganische Säuren
(z.B. Salzsäure,
Salpetersäure)
gegebenenfalls im Gemisch mit einem protischen Lösungsmittel wie vorstehend
definiert verwendet werden. Wenn eine Umfällung erwünscht ist, kann diese ebenfalls
in Gegenwart mindestens einer Verbindung, ausgewählt aus Komponente (i), durchgeführt werden.
Dies ist bevorzugt. Der Umfällschritt
kann gegebenenfalls einfach oder mehrfach (z.B. zweifach, dreifach) durchgeführt werden.
Vorzugsweise erfolgt der (erfolgen die) Umfällschritt(e) unter einer Atmosphäre von Inertgas
(wie vorstehend beschrieben).
Erfindungsgemäß werden
in Schritt (a) Niederschläge
erhalten, die sich überraschenderweise auch
ohne Durchführung
eines Umfällschritts
durch hohe Reinheit auszeichnen, wie nachfolgend bezüglich des
erhaltenen Niederschlags ausführlich
beschrieben. Demgemäss
wird in einer stärker
bevorzugten Ausführungsform
auf die Umfällung
des Iridiumhaltigen Niederschlags verzichtet.
Die
fakultativen Schritte der Abtrennung, des Waschen und der Umfällung des
Niederschlags erfolgen bevorzugt unter einer Atmosphäre von Inertgas.
Der
in Schritt (a) erhaltene Iridium-haltige Niederschlag kann in sehr
guten Ausbeuten von typischerweise etwa 92 bis 95 % oder mehr, bezogen
auf Iridium (d.h Mol Ir (Edukt)/Mol Ir (Produkt)), erhalten werden.
In
einer Ausführungsform
umfasst Schritt (a) einen Schritt des Alternlassens des Iridium-haltigen Niederschlags.
Der Begriff des "Alterns" ist auf dem Fachgebiet
bekannt und bedeutet die Veränderung der
physikalischen und/oder chemischen Eigenschaften eines Stoffes beim
Lagern. Die Veränderungen
können
auf natürlichem
Weg (z.B. durch Einwirken der Umgebungsbedingungen auf den Stoff)
eintreten, oder künstlich
erzeugt werden, z.B. durch Einwirken erhöhter Temperatur.
In
der vorliegenden Erfindung ist das Alternlassen des Iridium-haltigen
Niederschlags jedoch nicht bevorzugt. Vielmehr wird vorzugsweise
für eine weitere
Umsetzung (z.B. die Umsetzung in Schritt (b)) der frisch gefällte Iridium-haltige
Niederschlag verwendet. Die Bezeichnung "frisch gefällt" ist dabei so zu verstehen, dass die
Einwirkung von Bedingungen, die eine Veränderung der chemischen und
physikalischen Eigenschaften des Niederschlags bewirken (d.h. ein
Alternlassen des Niederschlags), vorzugsweise vermieden werden.
Bei solchen Bedingungen kann es sich beispielsweise um eine oder mehrere
Bedingungen ausgewählt
aus Stehenlassen über
einen längeren
Zeitraum (z.B. mehrere Stunden, insbesondere mehr als 3 Stunden),
Einwirkung von Sauerstoff (beispielsweise in Form von Luft), Entfernung
des protischen Lösungsmittels,
Entfernung von Hydratwasser und dergleichen handeln.
In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
werden ein oder mehrere Bedingungen vermieden die ausgewählt sind
aus Stehenlassen für mehr
als 3 Stunden (insbesondere für
mehr als 2 Stunden, stärker
bevorzugt für
mehr als 1 Stunde, am stärksten
bevorzugt für
mehr als 30 Minuten) bei Raumtemperatur unter einer Inertgasatmosphäre, Einwirkung
von Sauerstoff (z.B. in Form von Luft, insbesondere für mehr als
30 Minuten) und vollständiges
Trocknen. In dieser bevorzugten Ausführungsform bezieht sich der
Ausdruck frisch gefällt
auf den unter dieser(diesen) Bedingung(en) erhaltenen Niederschlag.
In
dieser Ausführungsform
wird der in Schritt (a) erhaltene Niederschlag ggf. umgefällt, ggf.
abgetrennt und ggf. gewaschen, wie vorstehend beschrieben, und unmittelbar
für die
gewünschte
Verwendung, z.B. für
die Umsetzung in Schritt (b) verwendet. Der Niederschlag wird vorzugsweise
innerhalb einer Zeitspanne von weniger als drei Stunden, stärker bevorzugt
innerhalb einer Zeitspanne von 2 Stunden, noch stärker bevorzugt
innerhalb einer Zeitspanne von 1 Stunde und am stärksten bevorzugt
innerhalb einer Zeitpanne von 30 Minuten für die gewünschte Verwendung verwendet,
gerechnet ab dem Zeitpunkt der Abtrennung aus dem Reaktionsgemisch.
Schritt (b)
Schritt
(b) umfasst die Umsetzung des in Schritt (a) erhaltenen Iridium-haltigen
Niederschlags zu einer Iridiumacetat enthaltenden Lösung.
Erfindungsgemäß wird Schritt
(b) in Gegenwart von mindestens einer Verbindung, ausgewählt aus
Oxalsäure,
einem Salz von Oxalsäure,
Ameisensäure
und einem Salz von Ameisensäure
(d.h. Komponente (i)) und in Gegenwart von mindestens einer Verbindung
ausgewählt
aus (ii) CH3CO2H
und/oder CH3(CO)O(CO)CH3 (d.h.
Komponente (ii)) durchgeführt
Die
Oxalsäuresalze
und Ameisensäuresalze sind
nicht besonders eingeschränkt.
Grundsätzlich kann
in Schritt (b) jedes beliebige Salz der Oxalsäure und der Ameisensäure verwendet
werden. Üblicherweise
wird das Salz jedoch so ausgewählt,
dass es unter den gewählten
Reaktionsbedingungen in dem Reaktionsgemisch löslich ist. Geeignete Beispiele
für Salze
der Oxalsäure
und geeignete Beispiele für
Salze der Ameisensäure
schließen
die für
Schritt (a) veranschaulichten Verbindungen ein, sind jedoch nicht darauf
beschränkt.
Bei
der (den) in Schritt (b) verwendeten Verbindung(en) ausgewählt aus
Komponente (i) kann es sich um dieselbe(n) Verbindung(en) handeln,
wie in Schritt (a). Alternativ hierzu können in Schritt (a) und (b)
unterschiedliche Verbindungen oder unterschiedliche Gemische aus
Verbindungen ausgewählt
aus Komponente (i) verwendet werden.
Schritt
(b) wird bevorzugt in Gegenwart von Ameisensäure oder einem Salz davon durchgeführt.
Erfindungsgemäß wird Schritt
(b) in Gegenwart mindestens einer Verbindung ausgewählt aus CH3CO2H und/oder CH3(CO)O(CO)CH3 (Komponente
(ii)) durchgeführt.
Vorzugsweise wird Schritt (b) in Gegenwart von CH3CO2H oder in Gegenwart eines Gemisches aus
CH3CO2H und CH3(CO)O(CO)CH3, besonders
bevorzugt in Gegenwart von CH3CO2H, durchgeführt.
Komponente
(ii) kann für
die Umsetzung in Schritt (b) in beliebiger Form bereitgestellt werden. Beispielsweise
kann Komponente (ii) sowohl als solche als auch in Form eines Gemisches
mit einem oder mehreren protischen Lösungsmittel vorliegen. In einer
bevorzugten Ausführungsform
wird Komponente (ii) als solche, d.h. ohne Zugabe eines protischen
Lösungsmittels
verwendet. Geeignete protische Lösungsmittel
schließen
die unter Schritt (a) erwähnten
Beispiele ein, wobei Wasser als protisches Lösungsmittel bevorzugt ist.
Das Mischungsverhältnis
zwischen Komponente (ii) und dem protischen Lösungsmittel kann von 99:1 bis
1:99 reichen. Als Beispiel für
ein derartiges Gemisch lässt
sich z.B. ein Gemisch aus Eisessig und Wasser im Verhältnis von 10:90
bis 50:50, ausgedrückt
als Volumenanteile, anführen.
Falls Komponente (ii) als Gemisch mit einem protischen Lösungsmittel(gemisch)
bereitgestellt wird, können
die in Schritt (a) und (b) verwendeten protischen Lösungsmittel
gleich oder verschieden sein. Vorzugsweise wird in beiden Schritten
das gleiche protische Lösungsmittel(gemisch)
verwendet. Bewährt
hat sich die Verwendung von Komponente (ii) in Form eines Gemisches
mit einem protischen Lösungsmittel
ausgewählt
aus Wasser und einem C1-C6-Alkanol,
wie unter Schritt (a) definiert.
In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
wird Schritt (b) in Gegenwart von 100 Gew.-%iger bis 95 Gew.-%iger
Essigsäure
(in Wasser) durchgeführt.
In
Schritt (b) wird die mindestens eine Verbindung, ausgewählt aus
Komponente (i), vorzugsweise in mindestens etwa äquimolarer Menge (z.B. mindestens
0,8 Moläquivalente,
stärker
bevorzugt mindestens 1,0 Moläquivalente,
noch stärker
bevorzugt 1,05 bis 1,5 Moläquivalente,
bezogen auf Iridium) verwendet. Wenn ein Gemisch von Verbindungen
der Komponente (i) verwendet wird, beziehen sich die angegebenen
Mengen auf die Gesamtzahl der Mole an ausgewählten Verbindungen.
In
Schritt (b) wird die midestens eine Verbindung, ausgewählt aus
Komponente (ii), bevorzugt in einem Molverhältnis von der Verbindung, ausgewählt aus
Komponente (ii), zu Iridium verwendet, das deutlich überstöchiometrisch
ist. Damit kann die mindestens eine Verbindung, ausgewählt aus
Komponente (ii), sowohl als Reaktionspartner als auch als Lösungsmittel
für das
entstehende Iridiumacetat dienen.
Im
Verlauf der Umsetzung in Schritt (b) wandelt sich das Reaktionsgemisch
von einer Suspension des Iridium-haltigen Niederschlags in eine
Lösung von
Iridiumacetat um.
Dementsprechend
wird die Reaktionszeit für Schritt
(b) so gewählt,
dass am Ende der Reaktionszeit eine im wesentlichen klare Lösung entsteht,
die keine wesentlichen (bevorzugt keine sichtbaren) Mengen an Feststoff
enthält.
Bevorzugte Reaktionszeiten für
Schritt (b) sind etwa 8 bis etwa 50 Stunden, bevorzugt etwa 10 bis
etwa 25 Stunden, besonders bevorzugt etwa 12 bis etwa 17 Stunden.
In
einer bevorzugten Ausführungsform
wird Schritt (b) unter Erwärmen,
z.B. auf eine Temperatur im Bereich von etwa 80° bis 120 °C, besonders bevorzugt von etwa
90° bis
105 C durchgeführt.
Besonders
bevorzugt ist es, Schritt (b) unter Erwärmen unter Rückfluss
ablaufen zu lassen. Die genaue Temperatur wird hauptsächlich davon
abhängen,
welche Verbindung, ausgewählt
aus Komponente (ii), verwendet wird. Typischerweise wird eine geeignete
Temperatur mehr als etwa 100°C,
z.B. etwa 101° bis
etwa 112°C
für 60
Gew.-%ige Essigsäure
in Wasser, etwa 118°C
für 100
Gew.-%ige Essigsäure
(Eisessig) und etwa 139°C
für 100
Gew.-% Essigsäureanhydrid,
betragen.
Schritt
(b) wird bevorzugt unter einer Atmosphäre von Inertgas durchgeführt.
Die
in Schritt (b) erhaltene Lösung,
umfassend Iridiumacetat, kann gegebenenfalls filtriert werden, um
eventuell in der Lösung
enthaltene unlösliche
Rückstände abzutrennen. Üblicherweise
sind auf dem Filter keine sichtbaren Rückstände sichtbar, was für die Vollständigkeit
der Umsetzung in Schritt (b) spricht. Der optionale Filtrierschritt
kann durch dem Fachmann bekannte Maßnahmen erfolgen, z.B. durch
Abfiltrieren über
verschiedene Filter (z.B. Blauband, oder Membran) oder/und Feinfiltration über verschiedene
Filter (z.B. Nylonfilter mit Porengrößen von bevorzugt mehr als
5μm bis
20μm). Die
Filtration kann auch unter Druck durchgeführt werden, beispielsweise
bei Drücken
zwischen 1 und 5 bar, bevorzugt bei etwa 2 bar. Die Filtration kann
bei einer beliebigen Temperatur durchgeführt werden, z.B. bei einer
Temperatur im Bereich von 20 bis 30°C. Die Filtration kann in Anwesenheit
oder Abwesenheit von Filtrierhilfsmitteln, wie Flitter, Aktivkohle,
Cellulose (z.B. Hyflow) durchgeführt
werden. Die Filtration erfolgt vorzugsweise unter einer Atmosphäre von Inertgas.
Falls
Schritt (b) unter Erwärmen
durchgeführt
wird, ist es bevorzugt, die Lösung
vor der Durchführung
optionaler Schritte, wie der Filtration oder Schritt (c) auf Raumtemperatur
abzukühlen
oder abkühlen
zu lassen.
Schritt (c)
Falls
gewünscht,
kann das Iridiumacetat als Feststoff aus der Lösung isoliert werden. Die Abtrennung
kann in an sich bekannter Weise erfolgen, z.B. durch Einengen des
Reaktionsgemisches oder Abdestillieren der in dem Reaktionsgemisch
enthaltenen flüchtigen
Bestandteile gegebenenfalls unter Vakuum und/oder erhöhter Temperatur.
Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese veranschaulichten
Isolierungsmethoden beschränkt.
Schritt (C) kann unter einer Inertgasatmosphäre durchgeführt werden, dies ist jedoch
weder erforderlich noch bevorzugt.
Iridiumhaltiger Niederschlag,
wie nach "Verfahren
2" erhältlich
Der
Begriff "Iridium-haltiger
Niederschlag", wie
hier verwendet, bezieht sich auf den in Schritt (a) aus der Iridiumverbindung
durch Zugabe der alkalischen Verbindung (d.h. in Gegenwart von OH–-Ionen) erhaltenen
Iridium-haltigen Niederschlag und ist in diesem breiten Sinn zu
verstehen.
Ohne
Festlegung auf eine bestimmte Theorie wird angenommen, dass es sich
bei dem Niederschlag um eine Iridium-Sauerstoffverbindung handelt,
die neben dem Verbindungsbestandteilen der Iridiumatome einen oder
mehrere Verbindungsbestandteile, ausgewählt aus Hydroxo-, Oxo- und Aquogruppen
und Hydratbestandteilen aufweist, wobei die Iridiumatome in nur
einer Oxidationsstufe (z.B. alle (+III) entsprechend Ir(III)-oxid-hydrat, oder alle
(+IV) entsprechend Ir(IV)-oxid-hydrat) oder die Iridiumatome in
voneinander verschiedenen Oxidationsstufen vorliegen können, z.B.
ein Teil in der Oxidationsstufe (+III) und der Rest in der Oxidationsstufe (+IV).
Der Fachmann auf dem Gebiet der Übergangsmetall-Sauerstoffverbindungen
weiß,
dass es sich bei derartigen Verbindungen typischerweise um nichtstöchiometrische
Verbindungen handelt.
Der
Begriff "Iridium-haltiger
Niederschlag" bezieht
sich in einer bevorzugten Ausführungsform auf
den frisch gefällten
Niederschlag, wie vorstehend beschrieben.
Der
in Schritt (a) erhaltene Iridium-haltige Niederschlag zeichnet sich
durch eine gute Filtrierbarkeit aus. Außerdem wurde überraschenderweise gefunden,
dass bei der Durchführung
von Schritt (a) in Gegenwart mindestens einer Verbindung, ausgewählt aus
Komponente (i), ein Niederschlag erhalten werden kann, der sich
durch eine sehr gute Löslichkeit
beispielsweise in anorganischen Säuren, wie Mineralsäure (z.B.
Salzsäure
oder Salpetersäure)
und organischen Säuren,
wie Essigsäure
(oder Essigsäureanhydrid)
auszeichnet. Typischerweise lässt
sich der Niederschlag vollständig
(typischerweise mehr als 95 Gew.%) in den vorstehend genannten Säuren oder
einem Gemisch daraus auflösen.
Die Rolle, die die Anwesenheit von Komponente (i) dabei spielt,
ist noch ungeklärt,
jedoch scheint sie die gute Löslichkeit
ursächlich
zu ermöglichen.
Die sehr gute Löslichkeit
des erfindungsgemäßen Iridium-haltigen
Niederschlags bedeutet auch eine Verbesserung der Ausbeute und damit
der Produktivität
des Verfahrens zur Herstellung von Iridiumacetat. Durch die Minimierung der
unlöslichen
Verunreinigungen wird auch die Reinheit und Stabilität des in
Schritt (b) erhaltenen Iridiumacetats beträchtlich verbessert.
So
ist überraschend
festgestellt worden, dass im Gegensatz zu konventionellen Verfahren
auf eine Umfällung
des in Schritt (a) erhaltenen Iridium-haltigen Niederschlags durch
Wiederauflösen
in einem geeigneten Lösungsmittel
(z.B. Eisessig, Essigsäureanhydrid,
Essigsäure/Wasser-Gemische, Mineralsäuren, wie
Salpetersäure,
oder Salpetersäure
mit einem Anteil an Wasserstoffperoxid) und erneutem Ausfällen mit
einer alkalischen Verbindung in einem protischen Lösungsmittel
verzichtet werden kann, ohne dass der Anteil an unerwünschten
Verunreinigungen im Endprodukt zunimmt. Unerwünschte Verunreinigungen sind
insbesondere Verunreinigungen durch Halogenidionen und Alkali-,
Erdalkali- oder Ammoniumionen. Soll das erhaltene Iridiumacetat als
Katalysator oder Katalysatorvorläufer
verwendet werden, ist insbesondere die Anwesenheit von Halogenidionen
(z.B. Chlorid, Bromid- oder Iodidionen, insbesondere Chloridionen)
unerwünscht.
Eine derartige Umfällung
des Niederschlages kann jedoch gegebenenfalls durchgeführt werden,
auch wenn dies nicht bevorzugt ist.
Der
nach dem erfindungsgemäßen "Verfahren 2" unter Verwendung
von Halogenid-haltigen Iridiumausgangsverbindungen erhältliche
Niederschlag zeichnet sich durch einen besonders niedrigen Halogenidgehalt
aus. Typischerweise liegt der Halogenidgehalt unter 1500 ppm, insbesondere
unter 1000 ppm und bevorzugt unter 800 ppm. In besonders bevorzugten
Ausführungsformen
der Erfindung, wie vorstehend beschrieben, werden typischerweise Halogenidgehalte
von unter 200 ppm, insbesondere unter 100 ppm oder noch niedriger, z.B.
unter 50 ppm erhalten. Die angegeben ppm Werte beziehen sich auf
Iridium (ausgedrückt
als Gewichtsteile). Die Bestimmung des Halogenidgehalts (in der
Zwischenstufe und im Produkt) kann nach dem Fachmann bekannten Verfahren
erfolgen. Eine bevorzugtes Bestimmungsverfahren ist die in den Beispielen
verwendete sogenannte "Gesamtchloranalyse
nach WICKBOLD".
Der
Niederschlag zeichnet sich auch sonst durch eine sehr hohe Reinheit
aus. Die Gehalte an anderen Verunreinigungen liegen in der gleichen Größenordnung
wie die für
Halogenidverunreinigungen erhaltenen Ergebnisse. Bei derartigen
sonstigen Verunreinigungen kann es sich beispielsweise um in den
verwendeten Ausgangsverbindungen enthaltene ionische Bestandteile,
wie Ammonium-, Alkali- oder Erdalkaliionen handeln. Die Bestimmung
der Gehalte an derartigen Verunreinigungen (in der Zwischenstufe
und im Produkt) ist dem Fachmann bekannt und kann beispielsweise
durch Ionenchromatographie erfolgen.
Überraschenderweise
werden diese sehr hohen Reinheitsgrade auch dann erhalten, wenn,
wie es in der vorliegenden Erfindung bevorzugt ist, auf aufwendige
Maßnahmen
zur Reduzierung von unerwünschten
Verunreinigungen (insbesondere Halogenid), wie sie im Stand der
Technik gelehrt werden (wie Umfällung
des Iridiumhaltigen Niederschlags z.B. durch Auflösen in Salpetersäure oder
einem Gemisch aus Salpetersäure
und Wasserstoffperoxid und erneute Fällung durch Zugabe eines Alkalimetallhydroxids,
-carbonats oder -hydrogencarbonats gemäß EP-A-1046629) verzichtet
wird. Besonders überraschend
ist die Tatsache, dass das gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform
der Erfindung in Abwesenheit eines Umfällschrittes erhältliche
Iridiumhaltige Niederschlag noch weitaus niedrigere Halogenidgehalte
aufweist als das nach dem Stand der Technik durch Umfällung erhältliche
Iridiumhydroxid (hier werden Halogenidgehalte von etwa 6% erhalten,
ausgedrückt
als Gew% bezogen auf Ir.
Iridiumacetat wie nach "Verfahren 1" erhältlich
Durch
das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich
Iridiumacetat in sehr guten Ausbeuten (etwa 95% oder mehr, bezogen
auf Iridium (in Mol) und das Gesamtverfahren) herstellen.
Unter „Iridiumacetat" wird in der vorliegenden
Erfindung eine Verbindung verstanden, die Iridiumatom(e) und Acetat
aufweist und ist in diesem breiten Sinn zu verstehen.
Nach
Ausführen
der erfindungsgemäßen Schritte
(a) und (b) wird eine Lösung
enthaltend Iridiumacetat erhalten. Die vorliegende Erfindung betrifft auch
die nach dem Verfahren erhältliche "Lösung 1" enthaltend Iridiumacetat, sowie eine "Lösung 2" umfassend (A) Iridiumacetat, (B) mindestens
eine Verbindung ausgewählt
aus Komponente (i), (C) mindestens eine Verbindung ausgewählt aus
Komponente (ii) und gegebenenfalls (C) ein protisches Lösungsmittel(gemisch).
Bei dem in "Lösung 2" enthaltenen Iridiumacetat
handelt es sich vorzugsweise um das nach dem erfindungsgemäßen "Verfahren 1" erhältliche
(gegebenenfalls aus dem Reaktionsgemisch abgetrennte und gegebenenfalls
wieder aufgelöste)
Iridiumacetat.
Wie
vorstehend beschrieben kann Iridiumacetat falls erwünscht als
Feststoff aus der Lösung
isoliert werden. Die vorliegende Erfindung betrifft ebenfalls das
gemäß "Verfahren 1" erhältliche
und als Feststoff isolierte Iridiumacetat.
"Lösung 2" ist hinsichtlich der Zusammensetzung
nicht beschränkt.
In einer bevorzugten Ausführungsform
ist Iridiumacetat in einer Menge von 2 bis 20 Gew.-%, Komponente
(ii) (besonders bevorzugt CH3CO2H)
in einer Menge von 20 bis 90 Gew.-%, Komponente (i) in einer Menge
von 1 bis 20 Gew.-% (besonders bevorzugt Ameisensäure) und
ein protischen Lösungsmittel
(besonders bevorzugt Wasser) in einer Menge von 5 bis 70 Gew.-%
in "Lösung 2" enthalten. Das gemäß dem Verfahren
der Erfindung erhältliche
Iridiumacetat ist sowohl in Form von "Lösung
1" oder "Lösung 2" als auch in Form des isolierten Feststoffs
gegenüber
Luft stabil und kann über
einen längeren
Zeitraum (z.B. mehrere Monate bis 2 Jahre) ohne Veränderung
der chemischen und physikalischen Eigenschaften gelagert werden.
Das
nach dem erfindungsgemäßen "Verfahren 1" erhältliche
Iridiumacetat zeichnet sich durch seinen geringen Gehalt an Verunreinigungen
aus. Bei derartigen Verunreinigungen kann es sich beispielsweise
um in den verwendeten Ausgangsverbindungen enthaltene ionische Bestandteile,
wie Ammonium-, Alkali- oder Erdalkaliionen oder Halogenidionen handeln.
Insbesondere
das gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
unter Verwendung von Halogenid-haltigen Iridiumausgangsverbindungen
erhältliche
Iridiumacetat (als "Lösung 1" oder in Form von "Lösung 2" oder als isolierter Feststoff) zeichnet
sich durch einen sehr niedrigen Halogenidgehalt aus. Typischerweise
liegt der Halogenidgehalt des erfindungsgemäßen Iridiumacetats unter 1500
ppm, insbesondere unter 1000 ppm und bevorzugt unter 800 ppm. In
besonders bevorzugten Ausführungsformen der
Erfindung, wie vorstehend beschrieben, werden typischerweise Halogenidgehalte
von unter 200 ppm, insbesondere unter 100 ppm oder noch niedriger, z.B.
unter 50 ppm erhalten (alle ppm-Werte ausgedrückt als Gew.-ppm, bezogen auf
Ir). Die Gehalte an anderen Verunreinigungen (insbesondere Ammonium-,
Alkali- oder Erdalkaliionen) liegen in der gleichen Größenordnung
wie die für
Halogenid-verunreinigungen erhaltenen Ergebnisse.
Überraschenderweise
werden diese sehr hohen Reinheitsgrade auch dann erhalten, wenn,
wie es in der vorliegenden Erfindung bevorzugt ist, auf aufwendige
Maßnahmen
zur Reduzierung von unerwünschten
Verunreinigungen (insbesondere Halogenid), wie sie im Stand der
Technik gelehrt werden (wie Umfällung
des Iridiumhaltigen Niederschlags z.B. durch Auflösen in Salpetersäure oder
einem Gemisch aus Salpetersäure
und Wasserstoffperoxid und erneute Fällung durch Zugabe eines Alkalimetallhydroxids,
-carbonats oder -hydrogencarbonats gemäß EP-A-1046629) verzichtet
wird. Besonders überraschend
ist die Tatsache, dass das gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform
der Erfindung in Abwesenheit eines Umfällschrittes erhältliche
Iridiumacetat noch niedrigere Halogenidgehalte aufweist als das
nach dem Stand der Technik durch Umfällung der Iridiumhydroxidzwischenstufe
des Standes der Technik erhältliche
Iridiumacetat.
Das
als Feststoff isolierte Iridiumacetat zeichnet sich darüber hinaus
durch seine sehr gute Löslichkeit
in Lösungsmitteln
wie Wasser, CH3CO2H und
Methanol sowie Gemischen aus einem oder mehreren dieser Lösungsmittel
aus.
Das
gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren
erhältliche
Iridiumacetat (als Feststoff und in Lösung) ist typischerweise blau-grün gefärbt, wohingegen
der Stand der Technik übereinstimmend
von "grünem Iridiumacetat" berichtet. In EP-A-01
046 629 wird in allen Beispielen eine dunkelgrüne Lösung oder Suspension von Iridiumacetat
erhalten, aus welcher durch Eindampfen ein dunkelgrüner Feststoff
erhalten wird. Die in Beispiel 1 van WO-A-96/23757 erhaltene Lösung von Iridiumacetat wird
ebenfalls als "grün" beschrieben.
1 zeigt
ein UV/Vis-Spektrum der in Vergleichsbeispiel 1 (gemäß EP-A-01
046 629) erhaltenen Verbindung.
2 zeigt
ein UV/Vis-Spektrum von Iridiumacetat, wie nach der vorliegenden
Erfindung erhältlich.
Wie
ein Vergleich der in 1 und 2 abgebildeten
Spektren zeigt, ist das Absoptionsmaximum (λmax)
des nach der vorliegenden Erfindung erhältlichen Iridiumacetats im
Vergleich zu dem nach dem Verfahren von EP-A-01 046 629 erhaltenen
Iridiumacetat in den kürzerwelligen
Bereich verschoben.
Verwendungen
Die
vorliegende Erfindung betrifft auch die Verwendung des nach dem
vorliegenden "Verfahren 1" erhältlichen
Iridiumacetats (Feststoff oder "Lösung 1") oder der erfindungsgemäßen "Lösung 2" von Iridiumacetat oder des nach dem
vorliegenden "Verfahren
2" erhältlichen
Iridium-haltigen Niederschlags als Katalysator oder Katalysatorvorstufe
in homogen oder heterogen katalysierten Reaktionen. Bei den katalysierten
Reaktionen handelt es sich vorzugsweise um Reaktionen ausgewählt aus
Carbonylierungen, Hydroformylierungen, Kupplungsreaktionen, Oxidationen,
Hydrierungen, Hydrosilylierungen und Isomerisierungen, bevorzugt
Carbonylierungen.
Zur
Verwendung als Katalysator oder Katalysatorvorstufe in heterogen
katalysierten Reaktionen wird das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhältliche
Iridiumacetat auf ein für
die katalysierte Reaktion inertes Trägermaterial aufgebracht. Je
nach Anforderungen des jeweiligen Verfahrens handelt es sich bei
den Trägermaterialien
typischerweise um Aktivkohle, Aluminiumoxiden, Calciumcarbonat,
Zeolithe, Siliciumdioxide oder Gemische daraus. Der heterogene Katalysator
liegt üblicherweise
in dreidimensionalen Formen wie Ringen, Kugeln, Granulaten, Formkörpern, Extrudaten
oder Pulvern vor. Die Aufbringung auf das Trägermaterial kann durch dem Fachmann
bekannte Verfahren erfolgen, z.B. durch Imprägnieren oder Beschichten des
Trägermaterials mit
einer Lösung
von Iridiumacetat. Bei der Lösung von
Iridiumacetat kann es sich entweder um die durch das erfindungsgemäße Verfahren
erhältliche Lösung 1 von
Iridiumacetat handeln oder um eine Lösung 2 von nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhältlichem
Iridiumacetat, welches zunächst
als Feststoff isoliert und anschließend in einem geeignetem Lösungsmittel
(z.B. Wasser und/oder Essigsäure und/oder
Methanol) gelöst
wurde. Bevorzugt ist die Verwendung der nach dem Verfahren erhältlichen "Lösung 1" von Iridiumacetat.
Eine
besonders bevorzugte Ausführungsform
betrifft die Verwendung als Katalysator oder Katalysatorvorstufe
in homogen katalysierten Reaktionen, insbesondere Carbonylierungsreaktionen.
Bevorzugte Carbonylierungsreaktionen sind die Carbonylierung von
Methanol zu Essigsäure.
Das
erfindungsgemäß erhältliche
Iridiumacetat (Feststoff oder Lösung)
kann auch in der Galvanotechnik verwendet werden.