DE19913395A1 - Einschlußverbindungen mit zeolithischem Wirtsgitter, deren Herstellung und Einsatz - Google Patents
Einschlußverbindungen mit zeolithischem Wirtsgitter, deren Herstellung und EinsatzInfo
- Publication number
- DE19913395A1 DE19913395A1 DE1999113395 DE19913395A DE19913395A1 DE 19913395 A1 DE19913395 A1 DE 19913395A1 DE 1999113395 DE1999113395 DE 1999113395 DE 19913395 A DE19913395 A DE 19913395A DE 19913395 A1 DE19913395 A1 DE 19913395A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- zeolitic
- inclusion compounds
- metal complexes
- dyes
- host lattice
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J29/00—Catalysts comprising molecular sieves
- B01J29/04—Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
- B01J29/06—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
- B01J29/061—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof containing metallic elements added to the zeolite
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
- B01J37/30—Ion-exchange
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2229/00—Aspects of molecular sieve catalysts not covered by B01J29/00
- B01J2229/10—After treatment, characterised by the effect to be obtained
- B01J2229/14—After treatment, characterised by the effect to be obtained to alter the inside of the molecular sieve channels
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2229/00—Aspects of molecular sieve catalysts not covered by B01J29/00
- B01J2229/10—After treatment, characterised by the effect to be obtained
- B01J2229/18—After treatment, characterised by the effect to be obtained to introduce other elements into or onto the molecular sieve itself
- B01J2229/186—After treatment, characterised by the effect to be obtained to introduce other elements into or onto the molecular sieve itself not in framework positions
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2229/00—Aspects of molecular sieve catalysts not covered by B01J29/00
- B01J2229/10—After treatment, characterised by the effect to be obtained
- B01J2229/22—After treatment, characterised by the effect to be obtained to destroy the molecular sieve structure or part thereof
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2229/00—Aspects of molecular sieve catalysts not covered by B01J29/00
- B01J2229/30—After treatment, characterised by the means used
- B01J2229/32—Reaction with silicon compounds, e.g. TEOS, siliconfluoride
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2229/00—Aspects of molecular sieve catalysts not covered by B01J29/00
- B01J2229/30—After treatment, characterised by the means used
- B01J2229/34—Reaction with organic or organometallic compounds
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2229/00—Aspects of molecular sieve catalysts not covered by B01J29/00
- B01J2229/30—After treatment, characterised by the means used
- B01J2229/36—Steaming
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
Einschlußverbindungen von Farbstoffen in mesoporösen Wirtsgittern, wobei die Mesoporen ausschließlich von Mikroporen umgeben sind, werden hergestellt, indem in die dealuminierten Zeolithe mit Mesoporen, die ausschließlich von Mikroporen umgeben sind, die entsprechend Farbstoffmeleküle schrittweise aufgebaut oder bei erhöhten Temperaturen im Vakuum einsublimiert werden. Diese Verbindungen finden vielseitig Anwendung als Pigmente, Einschlußverbindungen von Metallclustern in mesoporösen zeolithischen Wirtsgittern, wobei die Mesoporen ausschließlich von Mikroporen umgeben sind, werden hergestellt, indem solche Wirtsgitter mit Edelmetall- bzw. Übergangsmetall-Verbindungen ionengetauscht, alsdann schrittweise calciniert und reduziert werden. Diese Verbindungen lassen sich als Katalysatoren in der organischen Synthese einsetzen. Einschlußverbindungen von Edelmetall- und Übergangsmetallkomplexen in solchen mesoporösen zeolithischen Wirtsgittern werden hergestellt, indem diese mit Edelmetall- bzw. Übergangsmetall-Verbindungen ionengetauscht, alosdann schrittweise der entsprechende Ligand im Zeolithen synthetisiert wird. Diese Verbindungen lassen sich als Katalysatoren in der organischen Synthese und insbesondere für stereoselektive Oxidationen, Hydrierungen und Aminierungen einsetzen.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft Einschlußverbindungen in mesoporösen zeolithischen
Wirtsgittern, wobei die Mesoporen ausschließlich von Mikroporen umgeben sind, sowie
Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Nutzung.
Zeolithe sind kristalline Alumosilikate mit mikroporöser Struktur. Ihr Gitter baut sich aus SiO4-
und AlO4-Tetraedern auf, die über gemeinsame Sauerstoffatome miteinander verknüpft sind. Das
Kristallgitter bildet ein streng regelmäßiges Poren-, Hohlraum oder Kanalsystem, das für jeden
Zeolithtyp charakteristisch ist. [Puppe, Chemie in unserer Zeit (1986), 4, 117-127; Angew.
Chemie (1975), 18, 659-667; Breck, D. W., Zeolite Molecular Sieves, New York, John Wiley &
Sons, 1974; Davis, M. E., Ind. Eng. Chem. Res. 30, 1675-1683, 1991; Davis, M. E., Acc. Chem.
Res. 26, 111-115, 1993; Van Bekkum, H., Flanigen, E. M. and Jansen, J. C. (Eds.), Stud. Surf
Sci. Cat. 58, Amsterdam, Elsevier, 1991; Rabo, J. A., Zeolite Chemistry and Catalysis, ACS
Monograph 171, American Chemical Society, Washington DC, 1976].
Das Si/Al-Verhältnis bestimmt viele wichtige Eigenschaften der Zeolithe wie z. B. die Anzahl der
Säurezentren, die Stärke jedes Säurezentrums, die thermische Stabilität, die Stabilität gegen
Säuren bzw. Basen usw. Durch die Synthese kann dieses Si/Al-Verhältnis bei einigen Zeolithtypen
wie z. B. Faujasit, Mordenit im Gegensatz zu Zeolithen z. B. der Pentasilfamilie nicht beliebig
eingestellt werden. Es wurden daher Methoden entwickelt, mit denen bereits bestehende Zeolithen
dealuminiert werden. Man geht von einem (natürlichen oder synthetischen) Zeolithen aus und
entfernt durch geeignete thermische bzw. chemische Behandlung mindestens einen Teil des
Aluminiums aus dem Gitterverband. Die Dealuminierung von Zeolithen ist mit Hilfe von
Mineralsäure möglich [Karge, H. G. and Weitkamp, J., Chein-Ing.-Tech. 58, 12, 946-959, 1986;
von Bekkum et al. (Eds.), Stud. Surt Sci Cat. 58, Amsterdam, Elsevier, 1991]. Die Behandlung
mit Wasserdampf bei erhöhten Temperaturen ist eine geeignete Methode für die Dealuminierung
von sowohl Mordenit als auch Faujasit. Durch diese Methode werden Al-Atome zwar aus dem
Zeolithgerüst entfernt, aber verbleiben innerhalb der Mikroporen des Zeoliths als
Nichtgitteraluminiumspezies, die jedoch durch eine anschließende chemische bzw.
Säurebehandlung entfernt werden können [US 3,505,400; US 3,594,331; Lohse, U., Parlitz, B.
and Patzelov, V., J. Phys. Chem 93, 3677-3683, 1989].
Mehrere Wasserdampf und Säurebehandlungen ermöglichen, ein viel höheres Si/Al-Verhältnis zu
erreichen, als bei nur einer einzigen solcher Behandlungen. Auf diese Weise hergestellte Zeolithe
enthalten ein mesoporöses System (20-500 Å). Das gesamte Volumen dieses mesoporösen
Systems wird hauptsächlich von der ursprünglichen Anzahl der Al-Atome im Zeolithgerüst
beeinflußt. Dabei haben die auf dieser Weise erzeugten Mesoporen Zugang zur äußeren
Oberfläche des Zeolithen [Chen, N. Y. and Smith, F. A., Inorg. Chem, 15 (2), 295-297, 1976;
Lohse, U., Parlitz, B. and Patzelov; V., J. Phys. Chem. 93, 3677-3683, 1989; Fernandes, L. D.,
Bartl, P. E., Monteiro, J. L. F., Silva, J. G., Menezes, S. C., Cardoso, M. J. B., Zeolites, 14, 533-540,
1994; Dutarthe, R, de Mènorval, L. C., Di Renzo, F., McQueen, D., Fajula, F., Schulz, P.,
Microporous Materials, 6, 311-320, 1996].
Behandlungen von Zeolithen mit SiCl4 oder (NH4)2SiF6 ermöglichen Dealuminierungen unter
isomorpher Substitution, wobei nicht nur Al-Atome aus dem Zeolithgerüst entfernt werden,
sondern auch Si-Atome an deren Stellen eingeführt werden [US 4,503,023; von Bekkum, H. et al.
(Eds.), Stud. Suhl Sci. Cat. 58, Amsterdam, Elsevier, 1991; US 5,262,141; US 4,788,378; HU
24 100]. Unter kontrollierten Bedingungen erzeugt die Dealuminierung mit SiCl4 kein
mesoporöses System. Eine nachträgliche Dealuminierung mit Wasserdampf eines zuvor mit SiCl4
weitgehend dealuminierten Y-Zeolithen verursacht ebenfalls kein mesoporöses System [Beyer,
H. K and Belenykaja, LM., in B. Imelik et al. (Eds.), Stud. Suhl Sci. Catal. 5, Amsterdam,
Elsevier, 203-210, 1980; Lutz, W., Löffler, E. and Zibrowius, B., in Bonneviot, L., and
Kaliaguine, S. (Eds.), Stud. Suhl Sci. Catal., 97, Amsterdam, Elsevier, 327-334, 1995; Otten, W.,
Gail, E. and Frey, T., Chem.-Ing.-Tech., 64, 915, 1992]. Es ist bekannt, daß die Dealuminierung
mit SiCl4 stark von Diffusionshinderungen kontrolliert wird [Bart], P., Zibrowius, B. and
Hölderich, W., Chem. Commun., 1611-1612, 1996]. Ferner ist bekannt, daß die äußere
Oberfläche eines Zeolithen viel schneller als die innere mikroporöse Struktur dealuminiert wird
derson, J. R, Chang, Y.-F. and Hughes, A. E., Catal. Lett., 2, 279-286, 1989; Namba, 5.,
Inaka, A. and Yashima, T., Zeolites, 6, 107-110, 1986; R Szostak in von Bekkum et al. (Eds.),
Stud. Surt Sci. Cat. 58, Amsterdam, Elsevier, 153-199, 1991].
Treten bei den bisher beschriebenen Dealuminierungsverfahren Mesoporen auf so haben diese
einen direkten Kontakt zur äußeren Oberfläche der Zeolithkristalle. D. h., große Moleküle können
ungehindert in diese Mesoporen ein- und ausdiffundieren. Mesoporen sind bei katalytischen
Prozessen für den Stofftransport in zeolithischen Materialien nützlich. Nachteilig ist jedoch, daß
hierdurch beispielsweise die Formselektivität (Reaktanten- und Produktselektivität) der
zeolithischen Materialien eingeschränkt wird oder vollkommen verloren geht. Ein Verfahren zur
Erzeugung von Mesoporen, die innerhalb der Zeolithkristalle liegen, und nur über einen Mantel
von Mikroporen Kontakt zur äußeren Oberfläche haben, wird beschrieben in Lutz, W., Löffler, E.
and Zibrowius, B., in Bonneviot, L., and Kaliaguine, S. (Eds.), Stud. Surt Sci. Catal., 97,
Amsterdam, Elsevier, 327-334, 1995. Derartige Mesoporen lassen sich gemäß der
Dealuminierungsprozedur in Abb. 1 darstellen.
Zunächst wird der Zeolith durch Behandlung mit SiCl4 so dealuminiert, daß, während die äußeren
Schichten der Zeolithstruktur weitgehend dealuminiert werden, der innere Teil der Zeolithstruktur
noch beträchtlich Al-Atome enthält. Mit einer nachträglichen Behandlung mit Wasserdampf wird
erreicht, daß Al-Atome aus dem inneren Zeolithgitter entfernt werden. Dadurch werden
Mesoporen erzeugt, welche keinen Zugang zur äußeren Oberfläche haben, da die zuvor mit SiCl4
dealuminierten äußeren Schichten zu wenig Al-Atome enthalten, um die Bildung von Mesoporen
zu ermöglichen.
Zur Veranschaulichung wird nachfolgend beispielhaft gezeigt, wie ein dealuminierter Faujasit,
dessen Mesoporen von einer Schale aus Mikroporen umschlossen sind, hergestellt werden kann.
Derartige Materialien sind beispielhaft für die zeolithischen Wirtsgitter.
Die Immobilisierung von Metallclustern in Zeolithen erfolgt durch z. B. Lonentausch von NaY
oder MNaY (M = Fe2+, Ca2+ oder La3+) mit Pt(NH3)4Cl2- oder [Pd(NH3)4](NO3)2-Lösungen und
anschließender Calcination. In Abhängigkeit von der Calcinierungstemperatur verteilen sich die
Pt- bzw. Pd-Atome in den Superkäfigen oder in den Sodalith-Käflgen des Zeolithen. Wird z. B. ein
Pd-ionengetauschter NaY im Temperaturbereich ≦ 250°C calciniert, befinden sich Pd(NH3)x 2+-
Komplexe in den Superkäfigen, deren Reduktion in feinverteilten Pd-Partikeln resultiert. Diese
schließen sich bei höheren Temperaturen zu größeren Agglomeraten zusammen. Wird hingegen
bei einer Temperatur 300°C calciniert, bildet sich die Monoaminspezies Pd(NH3)2+, die in die
Sodalith-Käfige des Zeolithen wandert. Reduktion dieser liefert isolierte Pd-Atome. Bei Pt-
getauschten Zeolithen liegen die entscheidenden Calcinationstemperaturen etwas höher als im Fall
der Pd-Zeolithe. Hier unterscheidet man zwischen niedrigen (T = 360°C), mittleren (T = 450°C)
und hohen (T = 550°C) Calcinierungstemperaturen. Wird bei niedrigen Temperaturen calciniert,
befindet sich der größte Teil der Pt2+-Ionen in den Superkäfigen, bei mittleren Temperaturen
verteilen sich die Ionen auf Super- und Sodalithkäfige und bei hohen Temperaturen befinden sich
fast alle Pt2+-Ionen in den Sodalithkäfigen. Wird eine bei mittlerer Temperatur calcinierte Probe
reduziert, bilden sich zuerst in den Superkäfigen kleine Pt0-Partikel, die als Impfkristalle für die
bei ansteigender Reduktionstemperatur aus den Sodalith-Käfigen herauswandernden isolierten
Pt0-Atomen dienen. Bei der Reduktion einer bei hoher Temperatur calcinierten Probe hingegen
wandern die isolierten Pt0-Atome aus den Sodalithkäfigen durch bis an die Zeolithoberfläche und
bilden dort große Pt-Partikel, da in den Superkäfigen die Impfkristalle fehlen. Dies kann durch
Einsatz von MNaY (M = Fe2+, Ca2+ oder La3+) als Wirtsmaterial unterbunden werden, da
multivalente Kationen wie z. B. Fe2+ Sodalith-Käfige und hexagonale Prismen blockieren können
und so die isolierten Pt2+-Ionen in den Superkäfigen zurückhalten [Sachtler, W. M. H.; Tzou, M.
S.; Teo, B. K; J. Catal. 113 (1988), 220; Sachtler, W. M. H.; Homeyer, S. T.; J. Catal. 117
(1989), 91; Sachtler, W. M. H.; Homeyer, S. T.; J. Catal. 118 (1989), 266; Kleine, A., Ryder, P.
L., Jaeger, N. Schulz-Ekloff G., J. Chem. Soc. Faraday Trans. 1, 82 (1986) 205; Exner, D.,
Jaeger, N., Moller, K, Nowak, R, Schrubbers, H., Schulz-Ekloff, G., in "Metal Microstructures
in Zeolites" (P. Jacobs et al., Eds.)Elsevier, Amsterdam (1982) 205].
Nachteil der bisher in Zeolithe eingelagerte Pdx-Cluster ist, daß diese in der Größe limitiert sind,
bei Anwachsen über eine bestimmte Clustergröße das Zeolithgitter zerstören, keine Beweglichkeit
in den Käfigen der Zeolithe mehr besitzen und die Reaktanden sowie Produkte nur über die
gleichen Poren an diese Cluster heran- und von diesen Clustern wegdiffundieren können.
Vom technischen Standpunkt aus gesehen sind heterogene Katalysatoren gegenüber homogenen
oft bevorzugt, da die Handhabung und Abtrennung der Katalysatoren einfacher ist und die teuren
Edelmetalle leichter zurückgewonnen werden können. Daher sollen durch
Immobilisierung/Heterogenisierung von Homogenkatalysatoren an Trägermaterialien die Vorteile
der Homogenkatalyse mit denen der heterogenen Katalyse verbunden werden. Eine Möglichkeit
zur Heterogenisierung besteht darin, die homogenen Komplexe durch Modifikation an
anorganisch oxidische oder organisch polymere Trägermaterialien chemisch zu binden. Dies kann
jedoch einige Nachteile mit sich bringen, z. B. das Aufbrechen der chemischen Bindung, das
Auswaschen der Aktivkomponente während der Reaktion (leaching) und dadurch die
Desaktivierung des Katalysators sowie der Verlust der Stereo- und Regiospezifität des chemisch
fixierten Homogenkatalysators.
Um diese Nachteile zu überwinden, bietet sich das "ship-in-a-bottle"-Konzept an. Unter ship-in-
a-bottle-Verbindungen versteht man Substanzen, die auf Grund sterischer Hinderung in einer
geeigneten mikroporösen Struktur physikalisch immobilisiert sind [Herron, N., Stucky, G. D. and
Tolman, C. A., Inorg. Chim. Acta 100, 135, 1985; Parton, R, de Vos, D. and Jacobs, P. A.,
"Enzyme mimicking with Zeolites", in Zeolite Microporous Solids: Synthesis, Structure, and
Reactivity, Derouane, E. G. et al. (Eds.), Kluwer Academic Publishers, 555, 1992].
So wurde z. B. der erste ship-in-a-bottle-Komplex 1977 von Romanovsky, B. V. et al. synthetisiert
[Romanovsky, B. V., Zakharov, V. Y, Khini, 18, 142, 1977; Balkus, K. J., Kowalak, S., Ly, K. T
and Hargis, D. C. in Zeolite Chemistry and Catalysis, Jacobs, P. A. et al. (Eds.), Elsevier,
Amsterdam, 93, 1991]. Dabei wurde ein mit Eisen ionengetauschter Zeolith Y (FeNaY) mit einer
Schmelze von 1,2-Dicyanobenzol behandelt, was zur Ausbildung eines
Eisenphthalocyaninkomplexes (FePc) innerhalb des Superkäfigs der Faujasitstruktur führte. Da
der Komplex ebenso wie der Superkäfig einen Durchmesser von ca. 13 Å aufweist, kann dieser
Komplex das Wirtsgitter nicht mehr über die Porenöffnungen von 7,4 Å verlassen.
Die Vorteile von "ship-in-a-bottle"-Verbindungen gegenüber homogenen Katalysatoren sind ihre
leichtere Abtrennbarkeit aus dem Reaktionsgemisch, ihre größere Stabilität und die bessere
Katalysatorrückführung. Ein weiterer Vorteil der "ship-in-a-bottle"-Verbindungen liegt darin, daß
die als homogene Katalysatoren bekannten metallorganischen Komplexe ohne weitere
Modifizierung immobilisiert werden können, d. h. sie werden nicht chemisch an eine Oberfläche
gebunden, sondern physikalisch allein durch ihre Größe in den Poren zurückgehalten. Dadurch
können sich diese metallorganischen Komplexe frei in den β-Käfigen bewegen und sind für
Substrate gut zugänglich. Ein wesentlicher Nachteil von "ship-in-a-bottle"-Verbindungen ist, daß
durch die streng definierten Poren-Durchmesser der unterschiedlichen Zeolith-Typen die Größe
der einzubauenden Homogenkatalysatoren sowie die der heran- und wegdiffundierenden
Substrate stark limitiert ist. Ein weiterer Nachteil solcher Verbindungen ist die Möglichkeit des
"Leachings", d. h. die immobilisierten Komplexe oder Teile dieser können unter Zerstörung im
Laufe der Zeit aus dem Wirtsmaterial ausgetragen werden.
Für die vorliegende Anmeldung bestand die Aufgabe, sehr voluminöse Metallkomplexe wie den
Jacobsen Katalysator N,N'-Bis(3,5-di-tert.-butylsalicyliden)-1,2-cyclohexandiaminmanganchlorid
oder voluminöse Phthalocyaninkomplexe und weitere analoge Übergangsmetall-Komplexe und
Edelmetall-Komplexe im Zeolithwirtsgitter physikalisch, d. h. ohne direkte chemische Bindung, zu
immobilisieren. Diese Einschlußverbindungen sollten andere chemische und physikalische
Eigenschaften haben als die freien, nicht eingeschlossenen Metallkomplexe. Somit können auch
heterogene Katalysatoren geschaffen werden, die sich an verschiedene Substrate und
Reaktionsbedingungen anpassen lassen. Dabei sollte auch vermieden werden, daß die
Homogenkatalysatoren aus dem Feststoff ausgewaschen werden.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil solcher Einschlußverbindungen als Katalysatoren sollte sein, daß
man die als homogene Katalysatoren bekannten metallorganischen Komplexe ohne weitere
Modifizierung immobilisieren kann. Weiterhin sollten sich diese metallorganischen Komplexe frei
im Zeolithwirtsgitter bewegen und für Substrate gut zugänglich sein. Die Reaktionsprodukte
sollten das Katalysatorgefüge ohne größere Diffusionshemmung verlassen können.
Gegenüber bekannten homogen katalysierten Verfahren sollen die erflndungsgemäßen
Einschlußverbindungen den wesentlichen Vorteil haben, daß sie einfacher von den
Reaktionsprodukten abgetrennt und zurückgewonnen werden können. Weiterer Vorteil sollte
sein, daß die Darstellung des Katalysators mit geringem präparativen Aufwand erfolgt und die
Edelmetalle leicht zurückgewonnen werden.
Ein Ansatz zur Darstellung eines enantioselektiven heterogenisierten Homogenkatalysators
besteht darin, ein ursprünglich homogenes Katalysatorsystem über eine kovalente Bindung an ein
Trägermaterial zu binden. Zu dieser Methode wurden verschiedene Arbeiten veröffentlicht, die in
"Chiral Reactions in Heterogeneous Catalysis", (Eds.: G. Jannes, V. Dubois), Plenum, p. 33,
(1995) von H. U. Blaser und B. Pugin zusammengefaßt sind.
Auch ist bekannt, einen Gegenstrom-Membranreaktor mit dem Jacobsen-Katalysator N,N'-Bis-
(3,5-di-tert.-butylsalicyliden)-1,2-cyclohexandiaminmanganchlorid in einer Polydimethylsiloxan-
Membran und einer wässrigen NaOCl-Lösung als Oxidans zur Katalyse der Oxidation von nicht-
funktionalisierten Olefinen zu Epoxiden zu nutzen [Angew. Chem., 108, 12, (1996), 1445-1447].
In der Epoxidierung von trans-β-Methylstyrol werden Enantiomerenüberschüsse von bis zu 18%
ee erreicht.
Bislang sind nur wenige enantioselektive heterogene Aminierungs-, Hydrier- und
Oxidationskatalysatoren bekannt, diese reagieren zudem sehr substratspezifisch.
Mit einem im Faujasit-Superkäfig synthetisierten chiralen (R,R)-N,N-Bissalicyliden-1,2-
cyclohexandiaminmangan-Komplex erfolgt die Epoxidierung von trans-β-Methylstyrol zum
Phenylpropylenoxid mit einem Enantiomerenüberschuß von 24%. Die höchsten Enantio
merenüberschüsse von bis zu 58% ee werden bei der Oxidation von cis-β-Methylstyrol erreicht.
Dies ist in Chem. Commun., (1997), 1285-1286 beschrieben.
Die Hydrierung von funktionalisierten Olefinen mit an Zeolith oder an amorphen Silica
gebundenen Rhodium- und Iridiumkomplexen wird in J. Mol. Catal., 70, 369, (1991), und J. Mol.
Catal., 107, 273, (1996) beschrieben. Hier ist der Ligand über eine Siloxanbrücke an den Träger
gebunden. Als Beispiel wurde die Hydrierung von α-Acetamidozimtsäurederivaten mit
Rhodiumkomplexen zweizähniger Stickstoffliganden erwähnt. Mit einem dealuminierten
mesoporösen USY-Zeolithen als Träger konnten Enantiomerenüberschüsse von 94% ee bis 99%
ee erreicht werden.
Ein System von Nickel, Weinsäure und Natriumbromid zur Katalyse der Hydrierung von β-
funktionalisierten Ketonen zu Alkoholen wird in J. Mol. Catal, 93, 211, (1994) beschrieben. In
der Hydrierung von Methylacetoacetat werden Enantiomerenüberschüsse von bis zu 94% ee
erreicht.
Mit Katalysatoren, die aus Platin auf Aluminiumoxid bestehen und die mit den chiralen Auxiliaren
Chinchonidin, Prolinester oder 1-(1-Naphtyl)ethylamin modifiziert wurden, erfolgt die Hydrierung
von Methylpyruvat zu Milchsäuremethylester. Die höchsten Enantiomerenüberschüsse von bis zu
90% ee werden mit Chinchonidin erreicht. Dies ist in J. Chem. Soc., Chem Commun, 2047,
(1995) beschrieben. Die Hydrierung der Doppelbindung von Zimtsäurederivaten mit ähnlich
modifizierten Palladium Aluminiumoxid-Katalysatoren, bei denen Enantiomerenüberschüsse von
bis zu 17,5% ee erreicht werden, wird in Catal. Lett., 73 (1997) beschrieben.
Der Einsatz von modifizierten Zeolithen als Katalysatoren für die Hydrierung von β-
funktionalisierten Ketonen zu Alkoholen wird in Stud. Surf. Sci. Catal., 84, 2021, (1994)
beschrieben. Es wurden Y-Zeolith, ZSM-35, β-Zeolith und ZSM-5 verwendet, die Platin als
hydrierende Komponente enthielten. Die enantioselektive Hydrierung von Ethylpyruvat zu
Brenztraubensäureethylester wurde mit Hilfe von Chinchonidin als chirales Auxiliar durchgeführt,
wobei Enantiomerenüberschüsse von 50% ee bis 86% ee erreicht werden.
Die meisten bekannten heterogenen enantioselektiven Hydrierkatalysatoren erzielen nur geringe
Enantioselektivitäten und reagieren sehr substratspezifisch. Außerdem werden zur Erzielung
höherer Enantiomerenüberschüsse teure chirale Auxiliare im Überschuß verwendet.
Es bestand die Aufgabe, heterogene Katalysatoren zu entwickeln, die sich durch eine große
Variationsbreite der Komponenten an verschiedene Substrate und Reaktionsbedingungen
anpassen lassen.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Katalysatoren sollte sein, daß man die
als homogene Katalysatoren bekannten metallorganischen Komplexe ohne weitere Modifizierung
immobilisieren kann. Bei den in J. Mol. Catal., 70, 369, (1991), und J. Mol. Catal.107, 273,
(1996) beschriebenen ist eine zusätzliche Funktionalisierung der Liganden nötig, die bei dem
erfindungsgemäßen Verfahren entfallen soll.
Gegenüber bekannten homogen katalysierten Verfahren der enantioselektiven Synthese sollten die
erfindungsgemäßen Heterogenkatalysatoren den wesentlichen Vorteil haben, daß sie einfacher
von den Reaktionsprodukten abgetrennt und zurückgewonnen werden können.
An Molekularsiebe adsorbierte Farbstoffe sind seit längerem bekannt (siehe DE-A 41 26 461, S. 2,
Z. 5-21). Dabei ist in der Regel die Wechselwirkung zwischen den Farbstoffen und den
Molekularsieben so stark, daß beim Erhitzen eine Desorption des Farbstoffes nur selten zu
beobachten ist. Andererseits kann es bei geeigneten Lösungsmitteln zu einer Desorption kommen,
wobei adsorbierte Farbstoffmoleküle vom Molekularsieb durch Auslaugen ("leaching") entfernt
werden.
In der US 4,018,870 wird die Synthese siliciumhaltiger Molekularsiebe in Gegenwart von
Methylenblau und Acriflavin, beides wasserlösliche, basische Farbstoffe, als Template
beschrieben. Bei dieser sogenannten Templatsynthese wird das Molekularsieb in Gegenwart von
einer als molekulare Schablone dienenden Verbindung - einem sogenannten Templat -
synthetisiert. Die Template, in diesem Falle die Farbstoffinoleküle, werden auf diese Weise in die
sich bildenden Hohlräume des entsprechenden Molekularsiebes eingebaut. Nach diesem Prinzip
sind je nach Templat spezielle Molekularsiebe zugänglich.
Um den Nachteil des Auslaugens zu beseitigen, wurde daher in der DE-A 41 26 461, in
Anlehnung an das bereits zitierte US-Dokument, vorgeschlagen, Farbstoffmoleküle in das Gerüst
der Molekularsiebe einzubauen. Speziell werden in der DE-A 41 26 461 farbstoffbeladene
anorganische Molekularsiebe beschrieben, in denen ein wasserunlöslicher organischer Farbstoff
irreversibel in die Hohlraumstruktur des Molekularsiebes eingebaut ist. Die in der DE-A 41 26
461 beschriebenen Molekularsiebe sind durch Templatsynthese zugänglich. Voraussetzungen für
den irreversiblen Einbau der Farbstoffmoleküle sind Molekülgrößen der Farbstoffmoleküle, die
nicht größer als höchstens die Größe der Hohlräume des Molekularsiebes und größer als dessen
freier Porendurchmesser sind.
In Zeolites 4 (1984), S. 30-34 wird die sogenannte "ship-in-the-bottle"-Synthese Kobalt-, Nickel-
und Kupfer-Phthalocyaninen ("Pc") im Zeolith Faujasit beschrieben. Bei dieser Verfahrensweise
werden zunächst die im Zeolithen vorhanden Kationen gegen die genannten
Übergangsmetallkationen ausgetauscht. In einem anschließenden Schritt wird dann durch Zugabe
von ortho-Phthalodinitril der entsprechende Pc-Komplex unter anderem in den Hohlräumen des
Faujasits gebildet. Die in den Hohlräumen gebildeten Pc-Komplexe können aus sterischen
Gründen nicht aus den Hohlräumen hinausdiffundieren.
Nachteilig an den in der DE-A 41 26 461, der US 4,018,870 und in Zeolites beschriebenen
Molekularsieben ist die durch die Molekülgrößen der Farbstoffe in Verbindung mit den
Hohlraumvolumina und freien Porendurchmessern begrenzte Zahl an möglichen
Farbstoffmolekularsieb-Kombinationen, in denen Farbstoffmoleküle irreversibel im Molekularsieb
festgehalten werden. Im Falle der DE-A 41 26 461 kommt noch hinzu, daß man Amine wie
Triethanolamin als Template zugeben muß. Die Template verbleiben jedoch teilweise in den
Molekularsieben und verhindern dadurch eine vollständige Beladung des Molekularsiebes mit dem
Farbstoff. Schließlich werden auch Farbstoffe wie Thioindigo genannt, die wegen ihrer
Molekülgröße durchaus aus den Poren der Molekularsiebe hinausdiffundieren können.
Auch diese Nachteile sollten durch die erfindungsgemiißen Einschlußverbindungen in
zeolithischen Wirtsgittern ausgeräumt werden.
Dealuminierte Zeolithe, welche Mesoporen aufweisen, die ausschließlich von Mikroporen
umschlossen sind, sollen folgende charakteristische Daten haben:
- a) Das SiO2/Al2O3-Verhältnis beträgt 3-∞, besonders 5-1000, insbesondere 10-1000, ganz besonders 30-1000.
- b) Die BET-Oberfläche beträgt 100-1000 m2/g, besonders 150-900 m2/g.
- c) Die mesoporöse Oberfläche (nach BJH-Methode bestimmt) beträgt 20-500 m2/g, besonders 30-300 m2/g, insbesondere 40-200 m2/g, ganz besonders 50-180 m2/g.
- d) Das mikroporöse Volumen nach t-plot beträgt 0,01-0,5 ml/g, besonders 0,05-0,4 ml/g, insbesondere 0,05-0,3 ml/g, ganz besonders 0,05-0,2 ml/g.
Die beim erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzten Dealuminierungsmethoden sind:
- - SiCl4-Behandlung [van Bekkum, H. et at (Eds.), Stud. Surf. Sci. Cat. 58, Amsterdam, Elsevier, 1991; US 5,262,141; US 4,788,378; HU 24100; Beyer, H. K, Belenykaja, I. M. in Imelik et al (Eds.) Stud. Surf. Sci. Cat. 5, 203, 1980.]
- - Wasserdampf-Behandlung [US 3,505,400; US 3,594,331; Lohse, U., Parlitz, B, and Patzelov, V., J. Phys. Chem. 93, 3677-3683, 1989.]
- - (NH4)2SiF6-Behandlung [US 4,503,023.]
- - Säurebehandlung [Karge, H. G. and Weitkamp, J., Chem.-Ing.-Tech. 58, 12, 946-959, 1986; van Bekkum et al. (Eds.), Stud. Surf. Sci. Cat. 58, Amsterdam, Elsevier, 1991.]
Durch geeignete Kombination dieser einzelnen Dealuminierungsmethoden kann die der Erfindung
zugrundeliegende Aufgabe, die Herstellung von Einschlußverbindungen in zeolithischen
Wirtsgittern, gelöst werden. Prinzipiell geht man wie folgt vor:
Zunächst wird der Zeolith durch Behandlung mit SiCl4 so dealuminiert, daß, während die äußeren Schichten der Zeolithstruktur weitgehend dealuminiert werden, der innere Teil der Zeolithstruktur noch beträchtlich Al-Atome enthält. Mit einer nachträglichen Behandlung mit Wasserdampf wird erreicht, daß Al-Atome aus dem inneren Zeolithgitter entfernt werden. Dadurch werden Mesoporen erzeugt, welche keinen Zugang zur äußeren Oberfläche haben, da die zuvor mit SiCl4 dealuminierten äußeren Schichten zu wenig Al-Atome enthalten, um die Bildung von Mesoporen zu ermöglichen.
Zunächst wird der Zeolith durch Behandlung mit SiCl4 so dealuminiert, daß, während die äußeren Schichten der Zeolithstruktur weitgehend dealuminiert werden, der innere Teil der Zeolithstruktur noch beträchtlich Al-Atome enthält. Mit einer nachträglichen Behandlung mit Wasserdampf wird erreicht, daß Al-Atome aus dem inneren Zeolithgitter entfernt werden. Dadurch werden Mesoporen erzeugt, welche keinen Zugang zur äußeren Oberfläche haben, da die zuvor mit SiCl4 dealuminierten äußeren Schichten zu wenig Al-Atome enthalten, um die Bildung von Mesoporen zu ermöglichen.
Die Dealuminierung der Zeolithe mit SiCl4-Dämpfen wird in einem Rohrreaktor durchgeführt.
Dabei wird zunächst der Zeolith im Rohrreaktor in einem Stickstoffstrom bei 350°C 2 Stunden
lang getrocknet. Nach Abkühlung auf 70-150°C, vorzugsweise auf 90-120°C, insbesondere auf
100°C wird der Stickstoffstrom mit SiCl4 bei Temperaturen von 0 bis 60°C gesättigt, und bei
10°C/Min. wird die Temperatur auf eine Reaktionstemperatur von 150°C bis 800°C, insbesondere
von 200°C bis 650°C, vorteilhaft von 250°C bis 500°C, erhöht. Nach einer Reaktionszeit von 10
Minuten bis 24 Stunden, vorteilhaft von 20 bis 5 Stunden, insbesondere von 30 Minuten bis 2
Stunden, wird das verbleibende SiCl4 mit Stickstoff 10 Minuten bis 5 Stunden, vorzugsweise 30
Minuten bis 60 Minuten lang aus dem Reaktor entfernt, und anschließend wird der Reaktor auf
Raumtemperatur abgekühlt.
Nach diesem Procedere schließt sich eine Wasserdampfbehandlung an. Diese
Wasserdampfdealuminierung wird in einem Rohrreaktor durchgeführt. Dabei wird ein mit Wasser
bei Temperaturen von 50 bis 100°C, insbesondere von 70 bis 90°C, gesättigter Stickstoffstrom
eingesetzt. Die Wasserdampfdealuminierungreaktion selbst findet bei Temperaturen von 150 bis
900°C, insbesondere von 250 bis 800°C, und besonders vorteilhaft von 500 bis 700°C, statt.
Hierbei wird ein querliegender oder senkrecht stehender Rohrreaktor in einem Ofen beheizt.
In einem querliegenden Quarzglasrohrreaktor von 1 m Länge und 32 mm Innendurchmesser
werden 15-20 g Zeolith NaX oder NaY als "deep bed" Schüttung vorgelegt. Im Stickstoffstrom
(3 l/h) wird die Zeolithprobe bei einer Temperatur von 100 bis 800°C, vorzugsweise 200 bis
600°C, insbesondere 350 bis 550°C für 30 Minuten bis 36 Stunden, vorzugsweise 1 bis 24
Stunden, insbesondere 3 bis 18 Stunden, im Stickstoffstrom getrocknet. Anschließend wird ein bei
0 bis 50°C, bevorzugt bei 10 bis 30°C mit Tetrachlorsilan gesättigter Stickstoffstrom bei einer
Temperatur von 100 bis 600°C, vorzugsweise 150 bis 450°C, insbesondere 200 bis 350°C, über
die Probe geleitet. Nach Beenden der Tetrachlorsilanbehandlung, die 5 Minuten bis 12 Stunden,
bevorzugt 10 Minuten bis 4 Stunden, dauern kann, wird der Zeolith im Stickstoffstrom abkühlen
gelassen. Es folgt ein Ionentausch, wobei der Zeolith von der Na-Form in die NH4-Form
überführt wird. Diese wird in dem gleichen Quarzglasreaktor auf eine Temperatur von 150 bis
900°C, vorzugsweise 300 bis 800°C, insbesondere 450 bis 750°C aufgeheizt. Bei dieser
Temperatur wird ein bei 5 bis 100°C, bevorzugt bei 30 bis 85°C, mit Wasserdampf gesättigter
Stickstoffstrom über die Zeolithprobe geleitet. Nach Beenden der Hydrothermalbehandlung, die
10 Minuten bis 24 Stunden, bevorzugt 1,5-8 Stunden dauern kann, wird die Zeolithprobe erneut
ionengetauscht. Es folgt eine weitere Hydrothermalbehandlung, wobei auf eine Temperatur von
100 bis 950°C, bevorzugt 600 bis 900°C, erhitzt wird und wiederum für 10 Minuten bis 24
Stunden, bevorzugt 1,5-8 Stunden ein bei 5 bis 100°C, bevorzugt bei 30 bis 85°C, mit
Wasserdampf gesättigter Stickstoffstrom über die Zeolithprobe geleitet wird. Nachdem die
Hydrothermalbehandlung beendet ist, wird der Zeolith bei Raumtemperatur 1 bis 48 Stunden,
bevorzugt 12 bis 36 Stunden lang in einer HCl-Lösung vom pH 2,7 gerührt. Anschließend wird
der Zeolith gewaschen, getrocknet und für 2 bis 24 Stunden, bevorzugt 10 bis 15 Stunden bei
einer Temperatur von 200 bis 700°C, bevorzugt 350 bis 600°C calciniert. Dies ist ein Beispiel zur
Herstellung der zeolithischen Wirtsgitter der erfindungsgemäßen Einschlußverbindungen.
Die in dieser Weise mit Wasserdampf behandelten Zeolithe können danach durch eine zusätzliche
Säurebehandlung weiter dealuminiert werden. Dieser Schritt wird in einem Batchreaktor bei
Temperaturen von 0 bis 120°C, vorteilhaft bei Temperaturen von 20 bis 100°C, bei einem
Säure/Zeolith-Verhältnis von 1 bis 100 cm3/g, insbesondere von 5 bis 50 cm3/g, und bei
Säurekonzentrationen von 0,001 M bis zu der maximalen Konzentration der verwendeten Säure
durchgeführt. Als Säuren kommen zur Anwendung z. B. HCl, H2SO4, HNO3, H3PO4, CH3COOH,
(COOH)2 und deren Gemische. Nach dieser Säurebehandlung wird der Zeolith durch übliche
Verfahren, z. B. durch Filtration oder Zentrifugation vom Reaktionsgemisch abgetrennt.
Neben SiCl4 können andere Siliciumhalogenverbindungen und/oder Silane eingesetzt werden, wie
z. B. Si(OMe)4, SiH4, Si2H6 [z. B. Ribeiro, Catal. Lett. 22 (1993), 107].
Eine andere Dealuminierungsmethode besteht darin, daß die oben beschriebene Säurebehandlung
mit geeigneten Zeolithen ohne vorherige Wasserdampfbehandlung durchgeführt wird.
Als Zeolithe kommen für das erfindungsgemäße Verfahren die in der folgenden Tabelle
aufgeführten Materialien zum Einsatz [Meier, W. M., Olson, D. H., Baerlocher, Ch.; Atlas of
Zeolite Structure Types, 4th Revised Edition, Elsevier, 1996.]:
Die nach obiger Verfahrensweise hergestellten Zeolithe, die ausschließlich von Mikroporen
umgebene Mesoporen aufweisen, werden mit Infrarotspektroskopie charakterisiert, um durch die
Wellenzahlen einiger Streckschwingungsbanden im Bereich zwischen 400-1400 cm-1 das Si/Al-
Verhältnis abzuschätzen [R. Szostak in Van Bekkum et al. (Eds.), Stud. Surf. Sci. Cat. 58,
Amsterdam, Elsevier, 153-199, 1991; R Szostak, Molecular Sieves, Van Nostrand Reinhold,
New York, 1989]. Mit Röntgendiffraktometrie kann man überprüfen, ob der Zeolith noch
kristallin ist. Durch Stickstoffadsorption kann die poröse Struktur des Zeolithen charakterisiert
werden. Das Volumen des mikroporösen Systems (Porendurchmesser kleiner als 20 Å) wird mit
der t-plot-Gleichung bestimmt. Die Bestimmung der spezifischen Oberfläche von mikro- und
mesoporösen Festkörpern erfolgt nach der BET-Methode. Die mesoporöse Struktur kann durch
das BJH Modell charakterisiert werden [Gregg, S. J. and Sing, K. S. W., Adsorption, Surface Area
and Porosity, Academic Press, London & New York, 1967; Brunnauer, S., Emmet, P. H. and
Teller, E., J. Am. Chem. Soc., 73, 373, 1951; Dubinin, M. M., J. Coll. Int. Sci., 23, 487, 1967].
Die nach obiger Herstellungsmethode erhaltenen mesoporösen Materialien mit mikroporöser
Schale können vielseitige Verwendung als Wirtsgitter finden für:
Die so hergestellten Materialien können als Träger von Metallclustern dienen [Sachtler, W. M. H.;
Acc. Chem. Res. 26, 383, 1993; Sheu, L. L. et al., J. Am. Chem. Soc. 111, 8125, 1989;
Okamoto, Y. et al., Catal. Lett. 20, 49, 1993.]. Dabei wird z. B. NaY mit Pt(NH3)4Cl2- oder
[Pd(NH3)4](NO3)2-Lösungen ionengetauscht und anschließend calciniert. In Abhängigkeit von der
Calcinierungstemperatur verteilen sich die Pt- bzw. Pd-Atome in den Mesoporen oder in den
Sodalith-Käfigen des Zeolithen. Wird z. B. ein Pd-ionengetauschter NaY im Temperaturbereich ≦
250°C calciniert, befinden sich Pd(NH3)x 2+-Komplexe in den Mesoporen, deren Reduktion in
feinverteilten Pd-Partikeln resultiert. Diese schließen sich bei höheren Temperaturen zu größeren
Agglomeraten zusammen. Genau wie bei den später beschriebenen Metallkomplexen und den
Farbstoffen ist hier die Immobilisierung auch von größeren Metallclustern als bisher möglich.
Sie können als Trägermaterialien eingesetzt werden. Sie können u. a. zur Synthese von
sogenannten ship-in-a-bottle-Verbindungen Verwendung finden. Unter ship-in-a-bottle-
Verbindungen versteht man Substanzen, die auf Grund sterischer Hinderung in einer geeigneten
mikroporösen Struktur physikalisch immobilisiert sind [Herron, N., Stucky, G. D. and Tolman,
C. A., Inorg. Chim. Acta 100, 135, 1985; Parton, R., de Vos, D. and Jacobs, P. A., "Enzyme
mimicking with Zeolites", in Zeolite Microporous Solids: Synthesis, Structure, and Reactivity,
Derouane, E. G. et al. (Eds.), Kluwer Academic Publishers, 555, 1992]. Als Katalysatoren werden
sie eingesetzt für die Synthese organischer Verbindungen. Dabei werden Isomerisierungen,
Disproportionierungen, Hydratisierungen und Dehydratisierungen, Aromatenalkylierungen und
-acylierungen, nukleophile und elektrophile Substitutionen, Additions- und
Eliminierungsreaktionen katalysiert. Derartige Reaktionen sind in der Literatur beschrieben
[Hölderich, W. F., Hesse, M. und Näumann, F.; Angewandte Chemie 100, 232, 1988; Hölderich,
W. F. in Guczi et al. (Eds.) Proceedings of the 10th Int. Congress on Catalysis, Budapest, 1992,
Akademiai Kiado, 127, 1993; Hölderich, W. F. und van Bekkum, H. in van Bekkum et al. (Eds.)
Stud. Surf. Sci. Catal. 58, 631, 1991; Davis, M. E.; Ind. Eng. Chem. Res. 30, 1675, 1991.].
Will man nun voluminösere Verbindungen nach dem ship-in-a-bottle-Konzept immobilisieren, so
kann dies innerhalb der Faujasitstruktur nicht gelingen. Weitere, stabile Zeolithstrukturen, die das
Strukturmerkmal eines größeren Hohlraumes hinter einer kleineren Zutrittsöffnung aufweisen,
stehen bisher jedoch nicht zur Verfügung [Meier, W. M., Olson, D. H., Atlas of Zeolite Structure
Types, Butterworth-Heinemann, London, 1992]. Daher können zu diesem Zweck Materialien, die
ein von Mikroporen umschlossenes Mesoporensystem besitzen, eingesetzt werden.
Gemäß der Erfindung sollen Übergangsmetallkomplexe aus den Gruppen IB, IIB, VB, VIB,
VIIB, VIII des Periodensystems mit Metallen wie V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Mo, Ru, Rh, Re
und/oder Ir und Edelmetallkomplexe aus den Gruppen IB und VIII des Periodensystems mit
Metallen wie Pd, Pt, Ag und/oder Au im zeolithischen Porensystem immobilisiert werden. Dazu
wird in den Zeolithen üblicherweise zuerst mittel Ionentausch das gewünschte Metallkation
eingebracht. Anschließend wird schrittweise der entsprechende organische Ligand im Zeolithen
aufgebaut.
Dabei können als Liganden folgende Verbindungen eingesetzt werden:
- - geradkettige, verzweigte und/oder cyclische, gesättigte und/oder ungesättigte Kohlenwasserstoffe, z. B. Ethen, Propen, Isobuten;
- - Kohlenwasserstoffe mit einer oder mehreren Mehrfachbindungen, z. B. Butadien, Cyclooctadien, Isopentadien;
- - aromatische Kohlenwasserstoffe, z. B. Benzol, Cyclopentadien, Toluol;
- - linerare und verzweigte aliphatische, lineare und verzweigte olefinische und/oder aromatische Kohlenwasserstoffe mit einem oder mehreren Heteroatomen, wobei die Heteroatome N, O, P, S und/oder Si sind, z. B. Acetylacetonat, Pyridin, Triphenylphosphan;
- - Kohlenwasserstoffe, die verschiedene Heteroatome gleichzeitig enthalten, z. B. Salen, BINAPHOS, DIPAMP;
- - Kohlenwasserstoffe mit verschiedenen funktionellen Gruppen, wie z. B. Alkyl, Halogen, Alkoxyl, Carbonyl und/oder Cyano, z. B. Dicyanobenzol, Salicylaldehyd.
Allgemein lassen sich die Übergangsmetall- und Edelmetallkomplexe in den zeolithischen
Wirtsgittern so darstellen, daß zuerst der Zeolith mittels Ionentausch mit dem gewünschten
Metallkation versehen wird. Anschließend läßt sich der entsprechende Ligand auf unterschiedliche
Weise einbringen. Liganden, die aufgrund ihrer Flexibilität noch durch das Kanalsystem des
Zeolithen hindurchpassen, können mittels Sublimation im Vakuum in das Trägermaterial
einsublimiert werden. Durch Reaktion mit dem Metallkation im Zeolithen verliert der Ligand seine
Flexibilität und es bildet sich ein starrer organometallischer Komplex, der das Zeolithgitter nicht
mehr über das Kanalsystem verlassen kann. Liganden, die zu voluminös sind, um auf diese Art
immobilisiert zu werden, können schrittweise im ionengetauschten Zeolithen aufgebaut werden.
Dabei wird der wasserfreie Zeolith zur Ligandensynthese zugegeben, d. h. der Zeolith wird in
einem geeigneten Lösungsmittel gerührt und nacheinander werden die einzelnen Komponenten
des gewünschten Liganden zugegeben und bei der entsprechenden Temperatur zur Reaktion
gebracht. Dabei ist darauf zu achten, daß zwischen der Zugabe der einzelnen Komponenten
lange genug gerührt wird, so daß das zeolithische Wirtsmaterial von der jeweiligen Komponente
völlig durchtränkt werden kann. In manchen Fällen kann auch auf das Lösungsmittel verzichtet
werden und die einzelnen Bausteine des Liganden lassen sich nacheinander im Vakuum in den
Zeolithen einsublimieren. Nach Abschluß der Ligandensynthese schließt sich in der Regel eine
Soxhletextraktion an, wobei der Zeolith von überschüssigen, an der äußeren Oberfläche
adsorbierten Ligandenmolekülen befreit wird. Es ist in einigen Fällen ebenfalls möglich, den
Metallionentausch erst im Anschluß an die Ligandensynthese durchzuführen. In diesem Fall wird
die Soxhletextraktion nach Abschluß des Ionentausches durchgeführt.
Es ist ebenfalls möglich, einen nicht-ionengetauschten Zeolithen einzusetzen und erst nach
abgeschlossener Ligandensynthese in den Hohlräumen den Ionentausch mit Vanadium, Chrom,
Mangan, Eisen, Cobalt, Nickel, Kupfer, Ruthenium, Rhodium, Palladium, Iridium oder Platin
enthaltenden Verbindungen durchzuführen. Eine anschließende Behandlung mit einem
Lösungsmittel kann die Leistung des Katalysators positiv beeinflussen.
Die Herstellung eines immobilisierten, chiralen Vanadium, Chrom, Mangan-, Eisen-, Cobalt-,
Nickel-, Kupfer-, Ruthenium-, Rhodium-, Palladium-, Iridium- und Platin-Salen-Komplexes
erfolgt, indem ein dealuminierter Faujasit-Zeolith mit Vanadium, Chrom, Mangan, Eisen, Cobalt,
Nickel, Kupfer, Ruthenium, Rhodium, Palladium, Iridium oder Platin ionengetauscht wird. Dieses
metallhaltige Material wird zuerst mit einem enantiomerenreinen Diamin und anschließend mit
einem 2-Hydroxybenzaldehyd in einem Lösungsmittel gerührt, abfiltriert, soxhletiert und
getrocknet. Dabei kondensieren sofort nach der Aldehydzugabe das Diamin und der Aldehyd zur
Schiff'schen Base, dem Salen-Liganden. Der Anteil an Salen-Liganden, welcher nicht physikalisch
im Hohlraum-System des Faujasiten immobilisiert ist, wird bei der sich anschließenden
Soxhletextraktion entfernt.
Durch die Immobilisierung von einem chiralen Metall-Salen-Komplex in mesoporösen
zeolithischen Materialien soll die hohe chirale Induktion des homogenen Katalysators mit den
Vorteilen von heterogenen Katalysatoren kombiniert werden. Ebenso sollten sehr hohe
Stereomerenüberschüsse erzielbar sein. Ein heterogener stereoselektiver Epoxidationskatalysator,
der durch Kombination des Jacobsen-Katalysators N,N'-Bis(3,5-di-tert.-butylsalicyliden)-1,2-
cyclohexandiaminmanganchlorid mit mesoporösen Zeolithen, z. B. vom Faujasit-Typ, deren
Mesoporen ausschließlich von Mikroporen umgeben sind, erzeugt wird, ist noch nicht bekannt.
Beispielsweise können die erfindungsgemäßen Einschlußverbindungen als Katalysatoren für die
enantioselektive Synthese eingesetzt werden. Diese Katalysatoren setzen sich zusammen aus
Vanadium-, Chrom-, Mangan-, Eisen-, Cobalt-, Nickel-, Kupfer-, Ruthenium-, Rhodium-,
Palladium-, Iridium- und Platin-Salen-Komplexen der Formeln I und II und einem mikro- und
mesoporösen Material der Faujasit-Familie.
R3, R4 = H, Me M = V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Ru, Rh, Pd, Ir, Pt
R1, R2 = H, lineare und verzweigte Alkylgruppen und Alkoxygruppen mit Kohlenstoffzahlen von C1-C10, Arylgruppen mit einer Kohlenstoffzahl von C6-C12, Aralkylgruppen mit einer Kohlenstoffzahl von C7-C20 und Siloxygruppen
R5-R8 = H, lineare und verzweigte Alkylgruppen mit einer Kohlenstoffzahl von C1-C4
R1, R2 = H, lineare und verzweigte Alkylgruppen und Alkoxygruppen mit Kohlenstoffzahlen von C1-C10, Arylgruppen mit einer Kohlenstoffzahl von C6-C12, Aralkylgruppen mit einer Kohlenstoffzahl von C7-C20 und Siloxygruppen
R5-R8 = H, lineare und verzweigte Alkylgruppen mit einer Kohlenstoffzahl von C1-C4
n, n' = 0, 1-4 M = V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Ru, Rh, Pd, Ir, Pt
R9, R10 = lineare und verzweigte Alkylgruppen und Alkoxygruppen mit Kohlenstoffzahlen von C1-C10, Arylgruppen mit einer Kohlenstoffzahl von C6-C12, Hydroxygruppen
R1, R2 = lineare und verzweigte Alkylgruppen und Alkoxygruppen mit Kohlenstoffzahlen von C1-C10, Arylgruppen mit einer Kohlenstoffzahl von C6-C12, Aralkylgruppen mit einer Kohlenstoffzahl von C7-C20 und Siloxygruppen.
R9, R10 = lineare und verzweigte Alkylgruppen und Alkoxygruppen mit Kohlenstoffzahlen von C1-C10, Arylgruppen mit einer Kohlenstoffzahl von C6-C12, Hydroxygruppen
R1, R2 = lineare und verzweigte Alkylgruppen und Alkoxygruppen mit Kohlenstoffzahlen von C1-C10, Arylgruppen mit einer Kohlenstoffzahl von C6-C12, Aralkylgruppen mit einer Kohlenstoffzahl von C7-C20 und Siloxygruppen.
Als zeolithische Materialien mit Mesoporen, die ausschließlich von Mikroporen umhüllt sind,
dienen Zeolithe des Typs Mordenit, L-Zeolith, Y-Zeolith, X-Zeolith, Faujasit, EMT, Beta-Zeolith
und Ferrierit.
Eine Vielzahl chiraler Salene sind als Liganden für die erfindungsgemäßen stereoselektiven
Oxidations- und Hydrierkatalysatoren bekannt. Diese können nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren immobilisiert werden. Einige dieser Liganden, die sich gut zur Herstellung der
erfindungsgemäßen Katalysatoren eignen, sind im folgenden aufgeführt.
Eine repräsentative Auswahl chiraler Salene wird beschrieben, die als Liganden in den Metall-
Salen-Komplexen zu besonders guten Stereoselektivitäten in Oxidations- und Hydrierreaktionen
führen. Die chirale Information ist in der Regel in dem die Stickstoffatome verbrückende
Kohlenstoffgerüst enthalten. Die effektivsten Liganden sind chirale Salene der Formel III, die in
der 3- und 3'-Position sterisch anspruchsvolle Reste tragen.
R1, R2 = H, lineare und verzweigte Alkylgruppen und Alkoxygruppen mit Kohlenstoffzahlen von
C1-C10, Arylgruppen mit einer Kohlenstoffzahl von C6-C12, Aralkylgruppen mit einer
Kohlenstoffzahl von C7-C20 und Siloxygruppen
R9, R10 = lineare und verzweigte Alkylgruppen und Alkoxygruppen mit Kohlenstoffzahlen von C1- C10, Arylgruppen mit einer Kohlenstoffzahl von C6-C12, Hydroxygruppen.
R9, R10 = lineare und verzweigte Alkylgruppen und Alkoxygruppen mit Kohlenstoffzahlen von C1- C10, Arylgruppen mit einer Kohlenstoffzahl von C6-C12, Hydroxygruppen.
Die Ligandsynthese erfolgt durch Kondensation der entsprechenden chiralen Diamine mit den 2-
Hydroxybenzaldehyd-Derivaten. Die 2-Hydroxybenzaldehyde können durch ortho-Formylierung
der entsprechenden Phenole dargestellt werden.
Im einzelnen können folgende Liganden (Formel IV, V) zum Einsatz kommen:
R1, R2 = H, lineare und verzweigte Alkylgruppen und Alkoxygruppen mit Kohlenstoffzahlen von
C1-C10, Arylgruppen mit einer Kohlenstoffzahl von C6-C12, Aralkylgruppen mit einer
Kohlenstoffzahl von C7-C20 und Siloxygruppen
R3, R4 = H, Me
R5-R8 = H, lineare und verzweigte Alkylgruppen mit einer Kohlenstoffzahl von C1-C4
R3, R4 = H, Me
R5-R8 = H, lineare und verzweigte Alkylgruppen mit einer Kohlenstoffzahl von C1-C4
n, n' = 0, 1-4
R1, R2 = H, lineare und verzweigte Alkylgruppen und Alkoxygruppen mit Kohlenstoffzahlen von C1-C10, Arylgruppen mit einer Kohlenstoffzahl von C6-C12, Aralkylgruppen mit einer Kohlenstoffzahl von C7-C20 und Siloxygruppen
R9, R10 = lineare und verzweigte Alkylgruppen und Alkoxygruppen mit Kohlenstoffzahlen von C1-C10, Arylgruppen mit einer Kohlenstoffzahl von C6-C12, Hydroxygruppen.
R1, R2 = H, lineare und verzweigte Alkylgruppen und Alkoxygruppen mit Kohlenstoffzahlen von C1-C10, Arylgruppen mit einer Kohlenstoffzahl von C6-C12, Aralkylgruppen mit einer Kohlenstoffzahl von C7-C20 und Siloxygruppen
R9, R10 = lineare und verzweigte Alkylgruppen und Alkoxygruppen mit Kohlenstoffzahlen von C1-C10, Arylgruppen mit einer Kohlenstoffzahl von C6-C12, Hydroxygruppen.
In Chem. Eur. J., 2, 8, (1996), 974-980 werden unterschiedliche von (R,R)-Diaminocyclohexan
ausgehende Salen-Liganden beschrieben, mit denen in der homogen katalysierten
enantioselektiven Epoxidierung von Inden und 6-Cyano-2,2-dimethylchromen
Enantioselektivitäten von bis zu 98% ee erzielt werden. Hierbei wurden die entsprechenden
Mangankomplexe verwendet.
Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Einschlußverbindungen als Katalysatoren wird
beispielsweise ein dealuminierter, Metall-ionengetauschter Faujasit zuerst mit einem
enantiomerenreinen Diamin und anschließend mit einem 2-Hydroxybenzaldehyd in einem
Lösungsmittel gerührt, abfiltriert, gewaschen und getrocknet.
Im einzelnen geht man so vor, daß man das metallionengetauschte zeolithische Material in einem
Lösungsmittel bei Temperaturen von -20°C bis 150°C, insbesondere von 5°C bis 80°C, vorteilhaft
von 20°C bis 30°C, für 5 Minuten bis 24 Stunden, vorteilhaft 10 Minuten bis 5 Stunden,
insbesondere von 20-30 Minuten rührt. Dazu werden bei gleichbleibender Temperatur
nacheinander das enantiomerenreine Diamin und, nach einer Reaktionszeit von 5 Minuten bis 72
Stunden, vorteilhaft 30 Minuten bis 48 Stunden, insbesondere von 12-36 Stunden, die
entsprechende Aldehydkomponente der Suspension zuführt und für 5 Minuten bis 72 Stunden,
vorteilhaft 30 Minuten bis 48 Stunden, insbesondere für 12-36 Stunden bei der
Reaktionstemperatur gerührt. Der so beladene Zeolith wird abzentrifugiert, gewaschen und einer
Soxhletextraktion unterzogen.
Als Lösungsmittel können Alkohole ROH, Ether ROR' und Carbonsäureester RCOOR', wobei
die Reste R, R' geradkettige, verzweigte und cyclische Alkylreste mit bis zu 8 Kohlenstoffatomen
sind, Acetonitril, Aceton, Dimethylformamid, Dioxan, Tetrahydrofuran, Glyme, Diglyme, Wasser,
Alkane mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen, Aromaten und Alkylaromaten mit 6 bis 12
Kohlenstoffatomen und bromierte, chlorierte und fluorierte Alkane mit 1 bis 10
Kohlenstoffatomen und Aromaten mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen eingesetzt werden. Die Wahl
des geeigneten Lösungsmittels hängt von dem zu immobilisierenden Komplex und dessen
Lösungseigenschaften ab.
Dies gilt auch für die Dauer der Extraktion des Katalysators, die 1 Stunde bis 5 Tage, bevorzugt
12 Stunden bis 2 Tage betragen kann, und des hierzu verwendeten Lösungsmittels. Die
Trocknung erfolgt jeweils bei Temperaturen von 0°C bis 200°C, bevorzugt 25°C bis 160°C im
Vakuum von 0,9 bar bis 10-6 bar, vorzugsweise bei 10-2 bis 10-4 bar.
Katalysatoren für die enantioselektive Synthese reagieren im allgemeinen sehr spezifisch mit dem
Substrat. Bei Liganden, deren Diaminkomponente bei Kontakt mit Luftsauerstoff racemisiert,
erfolgt die Darstellung des Katalysators in einer Inertgasatmosphäre wie Stickstoff, Argon,
Helium oder Methan.
Die erfindungsgemäßen Einschlußverbindungen als Katalysatoren werden für die Epoxidierung
von prochiralen und chiralen Olefinen eingesetzt. Als Substrate sind dabei prinzipiell alle
Verbindungen der allgemeinen Formel VI geeignet.
Prochirale oder chirale Olefine haben die allgemeine Formel VI,
wobei die Reste RA, RB untereinander verschieden sind und für Amin, Nitril, O-Carboxy- oder
Carboxylgruppen, geradkettige oder verzweigte Alkyl, Alkenyl- oder Alkinylreste mit bis zu 18
Kohlenstoffatomen, Cycloalkyl- oder Cycloalkenylreste mit 5 bis 8 Kohlenstoffatomen, Aryl-,
Arylalkyl-, Aralkyl-, Aralkenyl- oder Alkenylarylreste mit 5 bis 16 Kohlenstoffatomen oder für
heterocyclische Reste, mit N, O und/oder S als Heteroatom, stehen, und wobei die Reste RC, RD
untereinander und zu den Resten RA, RB gleich oder verschieden sind und für Wasserstoff und die
Gruppen der Reste RA, RB stehen, wobei die genannten Reste noch, unter den
Reaktionsbedingungen inerte, Substituenten tragen können und darüberhinaus die Reste RA, RB,
RC und/oder RD zusammen mit den Kohlenstoffatomen, an die sie gebunden sind, ein Cycloalken
oder einen Heterocyclus bilden können.
Die Reaktionsbedingungen können in weiten Grenzen variiert werden, um je nach Substrat
optimale Umsätze und Enantioselektivitäten zu erzielen. Die Reaktionstemperatur kann von -78
bis 200°C reichen, vorzugsweise von 0°-80°C, besonders bevorzugt von 10° bis 50°C. Je nach
Schmelztemperatur und Löslichkeit des Substrates muß eventuell ein Lösungsmittel zugegeben
werden, um eine flüssige Phase zu erhalten. Als Sauerstoffquellen für die Epoxidierung dienen
elementarer Sauerstoff, Luft, NaOCl-Lösungen, Iodosylbenzol, Wasserstoffperoxid und
organische Peroxide, wie z. B. Peressigsäure, Perbenzoesäure, meta-Chlorperbenzoesäure, tert-
Butylhydroperoxid. Der elementare Sauerstoff kann rein eingesetzt oder mit einem Inertgas wie
Argon, Stickstoff, Helium oder Methan verdünnt werden. Bei den Versuchen mit Sauerstoff und
Luft wird je nach Reaktivität des Substrates und Beschaffenheit des Reaktors ein Überdruck von
0 bar bis 250 bar, vorzugsweise 10 bar bis 50 bar, gewählt. Entsprechend der Reaktivität des
Olefins wird auch die Belastung des Katalysators eingestellt, bei diskontinuierlicher
Reaktionsführung wird das Verhältnis von g Olefin pro g Katalysator zwischen 0,01 und 10 000
gewählt.
Bei vielen Substraten kann auf den Einsatz eines Lösungsmittels verzichtet werden. Die Reaktion
erfolgt jedoch auch bei Zugabe eines Lösungmittels. Als Lösungsmittel werden polare und
unpolare Substanzen verwendet. Geeignete polare Lösungsmittel sind z. B. Alkohole ROH, Ether
ROR' und Carbonsäureester RCOOR', wobei die Reste R, R' geradkettige, verzweigte und
cyclische Alkylreste mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen sind, Acetonitril, Aceton, Dimethylformamid,
Dioxan, Tetrahydrofuran, Glyme, Diglyme und Wasser eingesetzt werden. Als unpolare
Lösungsmittel können beispielsweise Alkane mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, Aromaten und
Alkylaromaten mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen und bromierte, chlorierte und fluorierte Alkane
mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen und Aromaten mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen eingesetzt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Epoxidierung kann batchweise ausgeführt werden. Das
Reaktionsgefäß ist dann mit einer Öffnung zum Einfüllen der festen und flüssigen Komponenten
sowie, im Falle von Überdruckversuchen, einer Vorrichtung zum Aufpressen von Gasen, einem
Rührer und einer Heizung, bzw. Kühlung versehen. Wird die Reaktion unter Überdruck gefahren,
so muß der Reaktor den entsprechenden Sicherheitsbestimmungen genügen. Die Reaktion kann
aber auch semikontinuierlich und kontinuierlich in der Flüssigphase bei Temperaturen zwischen
-78°C und 200°C durchgeführt werden.
Die einfache Abtrennbarkeit des Katalysators vom Produkt, bzw. der Reaktionslösung durch
Filtration oder Zentrifugieren ist ein großer Vorteil der erfindungsgemäßen
Heterogenkatalysatoren gegenüber bekannten homogenen Katalysatoren. Hierdurch wird die
kontinuierliche Reaktionsführung in einem Rohrreaktor ermöglicht. Substrat, Lösungsmittel und
Oxidationsmittel werden dann über ein Katalysatorbett gepumpt und am Reaktorausgang
mechanisch abgetrennt.
Die Katalysatoren können bei diskontinuierlicher oder kontinuierlicher Reaktionsführung
mehrmals ohne Regenerierung eingesetzt werden.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht auch darin, daß homogene chirale Rhodium-,
Ruthenium- und Iridium-Diphosphan-Komplexe immobilisiert werden sollen. Durch die
Immobilisierung von chiralen Übergangsmetall- und Edelmetall-Phosphan-Komplexen in
mesoporösen zeolithischen Materialien, wobei die Mesoporen ausschließlich von Mikroporen
umgeben sind, soll die hohe chirale Induktion des homogenen Katalysators mit den Vorteilen von
heterogenen Katalysatoren kombiniert werden.
Ein heterogener enantioselektiver Hydrierkatalysator, der durch Kombination eines chiralen
Rhodium-, Ruthenium- und Iridium-Diphosphan-Komplexes in mesoporösen zeolithischen
Materialien, wobei die Mesoporen ausschließlich von Mikroporen umgeben sind, erzeugt wird, ist
noch nicht bekannt.
Die Katalysatoren der vorliegenden Erfindung setzen sich zusammen aus Rhodium-, Ruthenium-,
Iridium-Diphosphan-Komplexen der Formeln VII, VIII und IX und einem mesoporösen
zeolithischen Material, dessen Mesoporen ausschließlich von Mikroporen umgeben sind,
Me = Ir, Rh, Ru
P-P = Diphosphan
L-L = Dien
L = Olefin
X = Anion
P-P = Diphosphan
L-L = Dien
L = Olefin
X = Anion
Die Herstellung eines immobilisierten, chiralen Rhodium-, Ruthenium-, Iridium-Diphosphan-
Komplexes wie zuvor für den Einschluß von Salenkomplexen beschrieben.
Eine Vielzahl chiraler Diphosphane sind als Liganden für die erfindungsgemäßen
Einschlußverbindungen in zeolithischen Materialien als enantioselektiven Hydrier- und
Aminierungskatalysatoren bekannt. Diese können nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
immobilisiert werden. Einige dieser Liganden, die sich gut zur Herstellung der erfindungsgemäßen
Katalysatoren eignen, sind beispielsweise im folgenden aufgeführt:
Eine repräsentative Auswahl chiraler Phosphane wird beschrieben, die als Liganden in den Metall-
Phosphan-Komplexen zu besonders guten Enantioselektivitäten in der Hydrierung von Olefinen
führen. Einige dieser Liganden sind kommerziell erhältlich, z. B. Chiraphos, BINAP, DIOP,
DIPMC, Norphos, Prophos und BPPM. Die chirale Information kann in einem asymmetrischen
Phosphoratom enthalten sein, z. B. bei DIPAMP, meistens enthält jedoch das die Phosphoratome
verbrückende Kohlenstoffgerüst stereogene Kohlenstoffatome. Die effektivsten Liganden sind
chirale Diphosphane, die fünf-, sechs- oder siebengliedrige Chelatkomplexe bilden. Die
Diphosphane können sowohl C2-Symmetrie besitzen, wie z. B. Diop, als auch nicht symmetrisch
sein, wie z. B. BPPM.
In J. Am. Chem. Soc., 115, 10 125, (1993) werden die BPE- und DUPHOS-Liganden
beschrieben, mit denen in der homogen katalysierten enantioselektiven Hydrierung von α-(N
acylamino)acrylsäureestern zu Derivaten von α-Aminosäuren Enantioselektivitäten von bis zu 100%
ee erzielt werden.
Ein Teil der Liganden ist kommerziell erhältlich. Andere werden nach bekannten Verfahren
synthetisiert.
Katalysatoren für die enantioselektive Synthese reagieren im allgemeinen sehr spezifisch mit dem
Substrat. Das Verfahren, welches dieser Erfindung zu Grunde liegt, erlaubt es den Katalysator an
jede ungesättigte Verbindung anzupassen. Hierzu kommen die verschiedenen Trägermaterialien,
Phosphanliganden, Rhodium-, Ruthenium-, Iridiumverbindungen und Lösungsmittel zum Einsatz.
Bei Liganden, die sich bei Kontakt mit Luftsauerstoff zersetzen, erfolgt die Darstellung des
Katalysators in einer Inertgasatmosphäre wie Stickstoff, Argon, Helium oder Methan.
Die erfindungsgemäßen Katalysatoren werden für die Hydrierung von prochiralen und chiralen
Olefinen, Ketonen und Iminen eingesetzt. Als Substrate sind dabei prinzipiell alle Verbindungen
der allgemeinen Formel VI, V und VI geeignet.
Prochirale oder chirale Olefine haben die allgemeine Formel VI,
wobei die Reste RA, RB untereinander verschieden sind und für Amin, Nitrit O-Carboxy- oder
Carboxylgruppen, geradkettige oder verzweigte Alkyl-, Alkenyl- oder Alkinylreste mit bis zu 18
Kohlenstoffatomen, Cycloalkyl- oder Cycloalkenylreste mit 5 bis 8 Kohlenstoffatomen, Aryl-,
Arylalkyl, Aralkyl, Aralkenyl oder Alkenylarylreste mit 5 bis 16 Kohlenstoffatomen oder für
heterocyclische Reste, mit N, O und/oder S als Heteroatom, stehen, und wobei die Reste RC, RD
untereinander und zu den Resten RA, RB gleich oder verschieden sind und für Wasserstoff und die
Gruppen der Reste RA, RB stehen, wobei die genannten Reste noch, unter den
Reaktionsbedingungen inerte, Substituenten tragen können und darüberhinaus die Reste RA, RB,
RC und/oder RD zusammen mit den Kohlenstoffatomen, an die sie gebunden sind, ein Cycloalken
oder einen Heterocyclus bilden können.
Beispielsweise führt die enantioselektive Hydrierung von Acrylsäurederivaten der Formel X zu
Derivaten der α-Aminosäuren. Auch die Hydrierung von α,β-ungesättigten Carbonsäure
derivaten XI und Enolacetaten XII gelingt mit guten Enantioselektivitäten.
RE = H, Alkyl, Aryl
RF = H, Alkyl
RG = Alkyl, Aryl
RF = H, Alkyl
RG = Alkyl, Aryl
Über die Hydrierung von α-N-Acetamidozimtsäuremethylester zu N-Acetamidophenylalanin
methylester gelangt man beispielsweise zum Phenylalanin.
Ein Beispiel für eine Verbindung der Formel XI ist Itaconsäuredimethylester.
Ein Beispiel für ein Substrat mit nur einer funktionellen Gruppe ist Methyltiglat, welches zum
entsprechenden gesättigten Ester hydriert wird.
Die enantioselektive Hydrierung der Carbonylgruppe von prochiralen oder chiralen Ketonen
Formel XIII fährt zu chiralen Alkoholen.
Die Reste RH, RI sind untereinander verschieden sind und stehen für Carboxylgruppen,
geradkettige oder verzweigte Alkyl, Alkenyl oder Alkinylreste mit bis zu 18 Kohlenstoffatomen,
Cycloalkyl- oder Cycloalkenylreste mit 5 bis 8 Kohlenstoffatomen, Aryl-, Arylalkyl-, Aralkyl-,
Aralkenyl- oder Alkenylarylreste mit 5 bis 16 Kohlenstoffatomen oder für heterocyclische Reste,
mit N, O und/oder S als Heteroatom, stehen, wobei die genannten Reste noch unter den
Reaktionsbedingungen inerte Substituenten tragen können und darüber hinaus zusammen mit den
Kohlenstoffatomen, an die sie gebunden sind, ein Cycloalken oder einen Heterocyclus bilden
können.
Beispielsweise gelangt man über die enantioselektive Hydrierung von Brenztraubensäureestern zu
den entsprechenden β-Hydroxicarbonsäureestern.
Die Hydrierung von Aryl-Alkyl-Ketonen (z. B. Acetophenon) führt zu den entsprechenden
chiralen sekundären Alkoholen.
Die enantioselektive Hydrierung der Doppelbindung von prochiralen oder chiralen Iminen Formel
VI führt zu chiralen primären und sekundären Aminen.
Die Reste RH, RI sind untereinander verschieden sind und stehen für Carboxylgruppen,
geradkettige oder verzweigte Alkyl-, Alkenyl- oder Alkinylreste mit bis zu 18 Kohlenstoffatomen,
Cycloalkyl- oder Cycloalkenylreste mit 5 bis 8 Kohlenstoffatomen, Aryl-, Arylalkyl-, Aralkyl-,
Aralkenyl- oder Alkenylarylreste mit 5 bis 16 Kohlenstoffatomen oder für heterocyclische Reste,
mit N, O und/oder S als Heteroatom, stehen, wobei die genannten Reste noch unter den
Reaktionsbedingungen inerte Substituenten tragen können und darüber hinaus zusammen mit den
Kohlenstoffatomen, an die sie gebunden sind, ein Cycloalken oder einen Heterocyclus bilden
können. RJ steht zusätzlich noch für Wasserstoff-, Alkyl- und Arylreste, die ebenfalls in der
Hydrierung inerte Substituenten tragen können.
Ein geeignetes Substrat ist beispielsweise des N-(2-methyl-6-ethylphen-1-yl)methoxymethyl
methylketimin (MEI). Durch die enantioselektive Hydrierung dieses Imins erhält man das chirale
Amin, welches ein Wirkstoff in der Agrochemie ist.
Die Reaktionsbedingungen können in weiten Grenzen variiert werden, um je nach Substrat
optimale Umsätze und Enantioselektivitäten zu erzielen. Die Reaktionstemperatur kann von -20°
bis 200°C reichen, vorzugsweise von 0°-80°C, besonders bevorzugt von 10° bis 50°C. Je
nach Schmelztemperatur und Löslichkeit des Substrates muß eventuell ein Lösungsmittel
zugegeben werden, um eine flüssige Phase zu erhalten. Als Wasserstoffquelle für die Hydrierung
dient elementarer Wasserstoff. Dieser kann rein eingesetzt oder mit einem Inertgas wie Argon,
Stickstoff, Helium oder Methan verdünnt werden. Je nach Reaktivität des Substrates und
Beschaffenheit des Reaktors wird ein Überdruck von 0 bar bis 250 bar, vorzugsweise 3 bar bis 40
bar, gewählt. Entsprechend der Reaktivität des Olefins wird auch die Belastung des Katalysators
eingestellt, bei diskontinuierlicher Reaktionsführung wird das Verhältnis von g Olefin pro g
Katalysator zwischen 0,01 und 10 000 gewählt.
Bei vielen Substraten kann auf den Einsatz eines Lösungsmittels verzichtet werden. Die Reaktion
erfolgt jedoch auch bei Zugabe eines Lösungsmittels. Als Lösungsmittel werden polare und
unpolare Substanzen verwendet. Geeignete polare Lösungsmittel sind z. B. Alkohole ROH, Ether
ROR' und Carbonsäureester RCOOR', wobei die Reste R, R' geradkettige, verzweigte und
cyclische Alkylreste mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen sind, Acetonitril, Aceton, Dimethylformamid,
Dioxan, Tetrahydrofuran, Glyme, Diglyme und Wasser eingesetzt werden. Als unpolare
Lösungsmittel können beispielsweise Alkane mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, Aromaten und
Alkylaromaten mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen und bromierte, chlorierte und fluorierte Alkane
mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen und Aromaten mit 6 bis 12 Kohlenstoffatomen eingesetzt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Hydrierung kann batchweise ausgeführt werden. Das
Reaktionsgefäß ist dann mit einer Öffnung zum Einfüllen von Substrat, Lösungsmittel und
Katalysator sowie einer Vorrichtung zum Aufpressen von Wasserstoff einem Rührer und einer
Heizung, bzw. Kühlung versehen. Wird die Reaktion unter Überdruck gefahren, so muß der
Reaktor den entsprechenden Sicherheitsbestimmungen genügen.
Die einfache Abtrennbarkeit des Katalysators vom Produkt, bzw. der Reaktionslösung durch
Filtration oder Zentrifugieren ist ein großer Vorteil der erfindungsgemäßen
Heterogenkatalysatoren gegenüber bekannten homogenen Katalysatoren. Hierdurch wird die
kontinuierliche Reaktionsführung in einem Rohrreaktor ermöglicht. Substrat, Lösungsmittel und
Wasserstoff werden dann über ein Katalysatorbett gepumpt und am Reaktorausgang mechanisch
abgetrennt.
Die Katalysatoren können bei diskontinuierlicher oder kontinuierlicher Reaktionsführung
mehrmals ohne Regenerierung eingesetzt werden.
Verschiedene technische Prozesse beruhen auf der enantioselektiven Hydrierung ungesättigter
Verbindungen. Es sind dies z. B. der Monsanto Levodopa Prozeß, der Lonza Biotin Prozeß, die
Carbapenem/Carbacephem und Levofloxacin Prozesse der Takasago und der Metolachlor Prozeß
der Ciba-Geigy. Bei solchen Anwendungen könnten die erfindungsgemäßen Katalysatoren
eingesetzt werden.
Die erfindungsgemäßen Einschlußverbindungen in mesoporöses zeolithisches Material, deren
Mesoporen ausschließlich von Mikroporen gemäß Zeichnung S. 8 umgeben sind, werden auch
eingesetzt als Katalysatoren für die Synthese organischer Verbindungen. Dabei werden
Isomerisierungen, Disproportionierungen, Hydratisierungen und Dehydratisierungen,
Aromatenalkylierungen und -acylierungen, nukleophile und elektrophile Substitutionen,
Additions- und Eliminierungsreaktionen katalysiert. Derartige Reaktionen sind in der Literatur
beschrieben [Hölderich, W. F., Hesse, M. und Näumann, F.; Angewandte Chemie 100, 232, 1988;
Hölderich, W. F. in Guczi et al. (Eds.) Proceedings of the 10th Int. Congress on Catalysis,
Budapest, 1992, Akademiai Kiado, 127, 1993; Hölderich, W. F. und von Bekkum, H. in van
Bekkum et al. (Eds.) Stud. Surf. Sci. Catal. 58, 631, 1991; Davis, M. E.; Ind. Eng. Chem. Res.
30, 1675, 1991].
Weiterhin können nicht nur Metallkomplexverbindungen nach dem ship-in-a-bottle-Prinzip in den
erfindungsgemäßen Materialien immobilisiert werden, sondern auch Farbstoffe können
heterogenisiert werden [Hölderich, W. F. et al., DE 42 07 745 A1; Hölderich, W. F. et al., DE
42 07 339 A1; Hölderich, W. F. et al., DE 41 31 447 A1; Caro, J. et al., Adv. Mat. 6, 413, 1994; De
Vos, D. E. et al., Makromol. Chem. Macromol. Symp. 80, 157, 1994; Romanovsky, B. V.,
Makromol. Chem. Makromol. Symp. 80, 185, 1994; Meyer, G. et al., Zeolites, 4, 30, 1984.].
Dies kann u. a. zu der Verbesserung von Stoffeigenschaften wie z. B. der Photostabilität des
eingeschlossenen Farbstoffmoleküls führen [Wöhrle, D. et al., Zeolites 15, 540, 1995]. Hier
bieten die erfindungsgemäßen Materialien die Möglichkeit, auch größere Verbindungen als bisher
zu immobilisieren.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, farbmittelbeladene Molekularsiebe zur Verfügung zu
stellen, die die oben genannten Nachteile nicht aufweisen. Insbesondere sollte das Auslaugen
("leaching"), das Ausbluten ("bleeding"), d. h. durch die lösende Wirkung von Weichmachern
verursachte Migration der in Kunststoffen enthaltenden Farbmitteln in einen anderen, mit dem
Kunststoff in Kontakt stehenden Stoff, die thermische Stabilität, die Resistenz gegenüber
Lösungsmitteln, die Lichtstabilität, die chemische Resistenz verbessert sowie die Beladungshöhe
des Molekularsiebes mit Farbmittel gesteigert werden.
Dazu wurden die eingangs definierten Molekularsiebe eingesetzt, bei denen in allen oder nur
teilweise allen seinen Mesoporen Farbstoffe aus den Gruppen der Azofarbstoffe, Indigo,
Chinophthalon-Farbstoffe, Dioxazin-Farbstoffe sowie polycyclische Farbstoffe wie Chinacridon-,
Phthalocyanin-, Perylen-, Perinon- und Thioindigo-, ferner Anthrachinon-Farbstoffe,
Diketopyrrolopyrrol-("DPP")-Farbstoffe, Fluoreszenzfarbstoffe, Cumarinfarbstoffe, Farbstoffe
aus der Gruppe der Oxazine, der Thiazine, der Azirine und der Methine enthalten sind.
Dabei sind die Azofarbstoffe z. B. Monoazo-, Disazo-, Naphthol-, Benzimidazol-,
Disazokondensations-, Metallkomplex-, Isoindolinon- und/oder Isoindolin-Farbstoffe.
Dabei sind die Anthrachinonfarbstoffe z. B. Aminoanthrachinon-, Hydroxyanthrachinon-,
Anthrapyrimidin-, Inclanthron-, Flavanthron-, Pyranthron-, Anthanthron- und/oder
Isoviolanthronfarbstoffe.
Beispielhaft genannt seien Azopigmente wie Monoazo-, Disazo-, Naphthol-, Benzimidazol-,
Disazokondensations-, Metallkomplex-, Isoindolinon- und Isoindolin-Pigmente, Indigo,
Chinophthalon-Pigmente, Dioxazin-Pigmente sowie polycyclische Pigmente wie Chinacridon-,
Phthalocyanin-, Perylen-, Perinon- und Thioindigo-, ferner Anthrachinon-Pigmente wie
Aminoanthrachinon-, Hydroxyanthrachinon-, Anthrapyrimidin-, Inclanthron-, Flavanthron-,
Pyranthron-, Anthanthron- und Isoviolanthron-Pigmente und Diketopyrrolopyrrol-("DPP")-
Pigmente.
Bevorzugte Farbmittel sind Anthrachinon-, DPP-, Azo- und Indigopigmente wie 1,4-Di-keto-3,6-
diaryl-pyrrolo-[3,4-c]-pyrrole, besonders bevorzugt die löslichen N,N'-Dimethyl-1,4-di-keto-3,6-
diaryl-pyrrolo-[3,4-c]-pyrrole wie N,N'-Dimethyl-1,4-diketo-3,6-diphenyl-pyrrolo-[3,4-c]-pyrrol.
Die in den molekularsieben enthaltenen Azofarbstoffe stammen aus der Klasse der Mono- oder
Polyazofarbstoffe, insbesondere aus der Klasse der Mono- oder Disazofarbstoffe, wobei
Monoazofarbstoffe besonders hervorzuheben sind. Sie sind frei von sauren Gruppen. Saure
Gruppen im erfindungsgemäßen Sinn sind z. B. der Hydroxysulfonyl- oder Carbonylrest.
Geeignete Azofarbstoffe sind an sich bekannt und in großer Zahl beschrieben, z. B. in K.
Venkataraman "The Chemistry of Synthetic Dyes", Vol. VI, Academic Press, New York,
London, 1972.
Von besonderer Bedeutung sind Monoazofarbstoffe mit einer Diazokomponente, die sich von
einem Anilin oder einem fünfgliedrigen aromatischen heterocyclischen Amin ableiten, das ein bis
zwei Heteroatome, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Stickstoff, Sauerstoff und
Schwefel, im heterocyclischen Ring aufweist und durch einen Benzol-, Thiophen-, Pyridin- oder
Pyrimidinring anelliert sein kann.
Wichtige Monoazofarbstoffe sind beispielsweise solche, deren Diazokomponente sich z. B. von
einem Anilin oder von einem heterocyclischen Amin aus der Pyrrol-, Furan-, Thiophen-, Pyrazol-,
Imidazol-, Oxazol-, Isoxazol-, Thiazol-, Isothiazol-, Triazol-, Oxadiazol-, Thiadiazol-,
Benzofuran-, Benzthiophen-, Benzimidazol-, Benzoxazol-, Benzthiazol-, Benzisothiazol-,
Pyridothiophen-, Pyrimidothiophen-, Thienothiophen- oder Thienothiazolreihe ableitet.
Besonders zu nennen sind solche Diazokomponenten, die von einem Anilin oder von einem
heterocyclischen Amin aus der Pyrrol-, Thiophen-, Pyrazol-, Thiazol-, Isothiazol-, Triazol-,
Thiadiazol-, Benzthiophen-, Benzthiazol-, Benzisothiazol-, Pyridothiophen-, Pyrimidothiophen-,
Thienothiophen- oder Thienothiazolreihe stammen.
Von besonderer Bedeutung sind Monoazofarbstoffe der Formel XV
D-N=N-K (XV)
wobei D und K verschiedenste Substituenten bedeuten. Die Wahl der Substituenten ist ausführlich
beschrieben, z. B. in DE 42 07 745.
Von besonderer Bedeutung sind auch Diazofarbstoffe der Formel XVI
in der
A1 Wasserstoff, C1-C6-Alkyl, C1-C6-Alkoxy oder Nitro,
A2 Wasserstoff, C1-C6-Alkyl oder C1-C6-Alkoxy und
A3 Wasserstoff; Hydroxy, C1-C6-Alkoxy, Amino oder C1-C6-Mono- oder Dialkylamino bedeuten.
A1 Wasserstoff, C1-C6-Alkyl, C1-C6-Alkoxy oder Nitro,
A2 Wasserstoff, C1-C6-Alkyl oder C1-C6-Alkoxy und
A3 Wasserstoff; Hydroxy, C1-C6-Alkoxy, Amino oder C1-C6-Mono- oder Dialkylamino bedeuten.
Alle in den obengenannten Formeln auftretenden Alkylgruppen können sowohl geradkettig als
auch verzweigt sein.
Wenn in den obengenannten Formeln substituierte Phenylgruppen auftreten, können als
Substituenten z. B. C1-C4-Alkyl, Chlor, Brom, Nitro oder C1-C4-Alkoxy in Betracht kommen. Die
Phenylreste weisen dabei in der Regel 1 bis 3 Substituenten auf.
Wenn in den obengenannten Formeln substituierte Alkylgruppen auftreten, können als
Substituenten z. B. Hydroxy, Cyclohexyloxy, Phenoxy, C1-C4-Alkoxycarbonyl, C1-C4-
Alkanoyloxy, Cyano, Cyclohexyl oder Phenyl in Betracht kommen. Die Alkylreste weisen dabei in
der Regel 1 oder 2 Substituenten auf.
Ausführlich sind diese Diazofarbstoffe z. B. in Patent DE 42 07 745 beschrieben.
Wie eingangs schon erwähnt, sind die Azofarbstoffe an sich bekannt und z. B. in Venkataraman
(loc. cit.), in der EP-A-201 896, DE-A-31 08 077, US-A-4 843 153 oder GB-A-1 546 803 oder
in den älteren deutschen Patentanmeldungen P 41 32 685.7 oder P 41 38 550.0 beschrieben oder
können nach den dort genannten Methoden erhalten werden.
Geeignete Anthrachinonfarbstoffe gehorchen z. B. der Formel XVII
in der R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7 und R8 gleich oder verschieden sind und unabhängig voneinander
jeweils Wasserstoff, Hydroxyl-, Amino- und/oder Sulfogruppen bedeuten.
Ein Beispiel für einen Anthrachinonfarbstoff ist Alizarin:
Geeignete Indigofarbstoffe gehorchen z. B. der Formel XVIII
in der R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7 und R8 gleich oder verschieden sind und unabhängig voneinander
jeweils Wasserstoff, Chlor oder Brom bedeuten.
Besonders zu nennen sind Indigofarbstoffe der obengenannten Formel, in der R1, R2, R3, R4, R5,
R6, R7 und R8 jeweils Wasserstoff bedeuten.
Besonders zu nennen sind weiterhin Indigofarbstoffe der obengenannten Formel, in der R2 und R6
jeweils Brom und R1, R3, R4, R5, R7 und R8 jeweils Wasserstoff bedeuten.
Besonders zu nennen sind weiterhin Indigofarbstoffe der obengenannten Formel, in der R2, R4, R6
und R8 jeweils Brom und R1, R3, R5 und R7 jeweils Wasserstoff bedeuten.
Als lndigofarbstoffe kommen z. B. zum Einsatz 4,4'-Dichlorindigo, 5,5'-Dichlorindigo, 6,6'-
Dichlorindigo, 7,7'-Dichlorindigo, 4,4',5,5'-Tetrachlorindigo, 4,4',6,6'-Tetrachlorindigo,
4,4',7,7'-Tetrachlorindigo, 5,5',6,6'-Tetrachlorindigo, 5,5',7,7'-Tetrachlorindigo, 6,6',7,7'-
Tetrachlorindigo, 4,4',5,5',6,6'-Hexachlorindigo, 4,4',5,5',7,7'-Hexachlorindigo,
4,4',6,6',7,7'-Hexachlorindigo, 5,5',6,6',7,7'-Hexachlorindigo, 4,4',5,5',6,6',7,7'-Octachlorindigo,
5,5'-Dibromindigo, 6,6'-Dibromindigo, 5,5',7,7'-Tetrabromindigo, 5,5'-
Dibrom-4,4'-dichlorindigo.
Phthalocyanine der folgenden allgemeinen Formel XIX kommen zum Einsatz:
Hierbei kann R wahlweise eine Alkylgruppe mit C1-C6-Kohlenstoffatomen oder Alkoxygruppe mit
C1-C6-Kohlenstoffatomen oder Wasserstoff oder Halogen wie F sein. Bevorzugt sind solche
Orthophthalodinitrile, in denen R nur Wasserstoff bedeutet oder nur ein Alkylrest oder nur ein
Alkoxyrest am Benzolring gebunden ist.
Phthalocyanine, fixiert in den Hohlräumen von Molekularsieben, können z. B. als Farbstoffe oder
als nichtlineare optische Speichermedien oder als Katalysatoren bzw. Precursor für Katalysatoren
eingesetzt werden.
Geeignete Fluoreszenzfarbstoffe bzw. optische Aufheller sind an sich bekannt und in großer Zahl
beschrieben, z. B. in Venkataraman "The Chemistry of Synthetic Dyes", Vol. VI, Academic Press,
New York, London, 1972.
Fluoreszenzfarbstoffe können kommerziell erhältlich sein oder nach in der Literatur bekannten
Synthesevorschriften hergestellt werden. Beispiele sind:
Fluoreszenzfarbstoffe auf Basis Cumarin werden für die erfindungsgemäßen Materialien ebenfalls
eingesetzt. Bei den Cumarinfarbstoffen handelt es sich um neutrale Moleküle. Die Synthese
solcher Verbindungen ist weitläufig aus der Literatur bekannt. Beispiele solcher Cumarinfarbstoffe
sind:
Wie eingangs schon erwähnt, sind die Fluoreszenzfarbstoffe bzw. optischen Aufheller an sich
bekannt, z. B. in Venkataraman (loc. cit.) beschrieben oder können nach den dort genannten
Methoden erhalten werden.
Im weiteren Text werden die kationischen Farbstoffe aus der Gruppe der Oxazine, Thiazine,
Azidine, und Methine kurz als "kationische Farbstoffe" bezeichnet.
Geeignete, für die Erfindung wesentliche kationische Farbstoffe sind an sich bekannt und in
großer Zahl beschrieben, z. B. in Venkataraman "The Chemistry of Synthetic Dyes", Vol. VI,
Academic Press, New York, London, 1972.
Die kationischen Farbstoffe stammen aus der Gruppe der Oxazine, Thiazine, Azidine mit der
allgemeinen Formel XX und der Gruppe der Methine, zu der auch die Cyaninfarbstoffe der
allgemeinen Formel XXI gehören.
In der allgemeinen Formel bedeutet X = O, S, N und R1-R4 können Wasserstoff, lineare,
verzweigte und cyclische Alkylgruppen mit 1-6 Kohlenstoffatomen, bevorzugt 1-3
Kohlenstoffatomen sein.
Beispiele für Thiazine sind Methylenblau, Azur A, Azur B.
In der allgemeinen Formel bedeutet n = 1, 2, 3, . . . und R1-R4 können Wasserstoff, lineare,
verzweigte und cyclische Alkylgruppen mit 1-6 Kohlenstoffatomen, bevorzugt 1-3
Kohlenstoffatomen sein.
Wie eingangs schon erwähnt, sind die kationischen Farbstoffe an sich bekannt, z. B. in
Venkataraman (loc. cit.) beschrieben oder können nach den dort genannten Methoden erhalten
werden.
Des weiteren wurden ein Verfahren zu deren Herstellung und deren Verwendung als Pigmente
zur Einfärbung von hochmolekularen organischen Materialien, insbesondere Biopolymeren und
Kunststoffen, Gläsern, keramischen Produkten, für Zubereitungen in der dekorativen Kosmetik,
zur Herstellung von Lacken, insbesondere Automobillacken, Druckfarben, Tinten,
Dispersionsfarben und Farbfiltern sowie als optische Speichermaterialien gefunden.
Die erfindungsgemäßen Einschlußverbindungen enthalten in allen oder teilweise allen Mesoporen
Farbmittelmoleküle.
Nach bisherigen Beobachtungen ist für den Erfolg der Erfindung die Wahl des Farbmittels und des
Molekularsiebes nicht maßgebend.
Farbmittelbeladene Molekularsiebe sind im allgemeinen zugänglich durch Synthese von
Farbmitteln in Anwesenheit von den wie zuvor beschriebenen mesoporösen zeolithischen
Materialien ("ship-in-the-bottle"-Methode). Das Prinzip dieser Methode ist beispielsweise
ausführlich in Zeolites 4 (1984) S. 30 beschrieben, so daß nähere Ausführungen hierzu entbehrlich
sind. Nach dieser Methode werden bevorzugt die Eduktmoleküle von der Größe her so gewählt,
daß sie in die Hohlräume der Molekularsiebe passen. Im Anschluß an die Synthese des Farbmittels
in den Hohlräumen des Molekularsiebes wird zweckmäßig überschüssiges Edukt und außerhalb
der Hohlräume gebildetes Farbmittel, insbesondere bei Farbstoffen, durch eine geeignete
Behandlung, z. B. Waschen mit einem Lösungsmittel, entfernt.
Ein Nachweis über die Einlagerung von Farbmittelmolekülen in das Molekularsieb gelingt
beispielsweise mittels Röntgenpulverdiffraktometrie und über die Bestimmung der
Adsorptionskapazität von z. B. Stickstoff. Üblicherweise sind die Röntgenpulverdiffraktogramme
(gemessen bei 120°C) von Farbmittel beladenen Molekularsieben und solchen ohne Farbmittel
sehr ähnlich, sie unterscheiden sich jedoch im allgemeinen in der exakten Lage der Beugungslinien
und den Intensitäten der einzelnen Linien. Ein Vergleich von Stickstoffadsorptionsisothermen von
vollständig mit Farbmittel beladenen erfindungsgemäßen Molekularsieben und solchen ohne oder
nur teilweise befüllten Molekularsieben zeigt, daß das Mikroporenvolumen bei vollständig
beladenen Molekularsieben gegenüber den anderen Molekularsieben verringert ist.
Man kann die poröse Struktur von diesen Einlagerungsverbindungen durch Stickstoffadsorption
charakterisieren. Das Volumen des mikroporösen Systems (Porendurchmesser kleiner als 2 nm =
20 Angström) wird üblicherweise mit Hilfe der sog. tplot-Gleichung ermittelt. Die Bestimmung
der spezifischen Oberfläche von mikro- und mesoporösen Festkörpern erfolgt im allgemeinen
nach der BET-Methode. Die mesoporöse Struktur kann man mit Hilfe des sog. BJH-Modells
charakterisieren (siehe z. B. J. Am. Chem. Soc. 73 (1951) 373-380).
Als Molekularsiebe kann man kristalline Materialien mit einer Partikelgröße im Bereich von 0,5
bis 100 µm einsetzen. Bevorzugt setzt man die Molekularsiebe als Pulver ein.
Als Farbmittel kann man sowohl lösliche als auch unlösliche Verbindungen einsetzen. Aus
praktischen Gründen setzt man bevorzugt Verbindungen ein, die sich sublimieren lassen, so daß
eine Beladung der Molekularsiebe mit den Komponenten zum Aufbau der Farbmittel in der
Gasphase vorgenommen werden kann.
Die erfindungsgemäßen Farbstoffe enthaltende kristalline Molekularsiebe eignen sich vorteilhaft
als Farbmittel, wobei insbesondere die Anwendung als Pigmente zu nennen ist. Sie können zum
Einfärben von Lacken, Kunststoffen und Keramik genutzt werden. Sie weisen dabei gute
Gebrauchsechtheiten, erhöhte Brillanz und Temperaturstabilität auf. Weiterhin sind sie resistent
gegenüber Lösungsmitteln.
Die Möglichkeit zur Speicherung von Information durch gezielte Modifikation des im
Molekularsieb-Gerüst fixierten Farbstoffs ist gegeben. Durch die regelmäßige Anordnung der
Hohlräume in den Molekularsieben müssen in den neuen Verbindungen auch die kationischen
Farbstoffe regelmäßig angeordnet sein. Diese Anordnung kann eine starke Änderung der linearen
und nicht-linearen optischen Eigenschaften hervorrufen (Übersichtsartikel: D. J. Williams, Angew.
Chem. 96 (1984) 637-651), was die Anwendung des Materials als optisches Element möglich
macht. Photochemische und katalytische Anwendung des neuen Materials sind ebenfalls möglich.
In einer bevorzugten Ausführungsform setzt man lösliche Verbindungen ein, die man durch
chemische Modifizierung von Pigmenten in an sich üblicher Art und Weise erhält, z. B. durch
Einführung von üblichen polaren funktionellen Gruppen wie Sulfonsäure- oder
Ammoniumgruppen.
Die genannten Farbmittel sind allgemein bekannt und in einigen Fällen kommerziell erhältlich
und/oder in Analogie zu bekannten Verfahren herstellbar.
Die erfindungsgemäßen Molekularsiebe eignen sich vorteilhaft für viele Zwecke wie zur
Einfärbung von hochmolekularen organischen Materialien wie Biopolymeren, Kunststoffen,
inklusive Fasern, Gläsern, keramischen Produkten, für Zubereitungen in der dekorativen
Kosmetik, zur Herstellung von Tinten, Druckfarben, Lacken, insbesondere Automobillacken, und
Dispersionsfarben.
Beispiele geeigneter hochmolekularer organischer Materialien, die mit den erflndungsgemäßen
Verbindungen gefärbt werden können, sind Vinylpolymere wie Polystyrol, Poly-(α-methylstyrol,
Poly-p-methylstyrol, Poly-p-hydroxystyrol, Poly-p-hydroxyphenylstyrol, Polymethylmethacrylat
und Polyacrylamid sowie die entsprechenden Methacrylverbindungen, Polymethyimaleat,
Polyacryinitril, Polymethacrylnitril, Polyvinylchlorid, Polyvinylfluorid, Polyvinylidenchlorid,
Polyvinylidenfluorid, Polyvinylacetat, Polymethylvinylether und Polybutylvinylether; von
Maleinimid und/oder Maleinanhydrid abgeleitete Polymere wie Copolymere von Maleinanhydrid
mit Styrol; Polyvinylpyrrolidon; ABS; ASA; Polyamide; Polyimide; Polyamidimide; Polysulfone;
Polyethersulfone; Polyphenylenoxide; Polyurethane; Polyharnstoffe; Polycarbonate; Polyarylene;
Polyarylensulfide; Polyepoxide; Polyolefine wie Polyethylen und Polypropylen; Polyalkadiene;
Biopolymere und deren Derivate wie Cellulose, Celluloseether und -ester wie Ethylcellulose,
Nitrocellulose, Celluloseacetat und Cellulosebutyrat, Stärke, Chitin, Chitosan, Gelatine, Zein;
natürliche Harze; Kunstharze wie Alkydharze, Acrylharze, Phenolharze, Epoxidharze,
Aminoformaldehydharze wie Harnstoff- und Melamin-Formaldehydharze; Gummi; Casein; Silikon
und Silikonharze; Kautschuk, Chlorkautschuk; des weiteren Polymere, die beispielsweise als
Bindemittel in Lacken verwendet werden wie Novolacke abgeleitet von C1-C6-Aldehyden wie
Formaldehyd und Acetaldehyd und einem zweikernigen oder einkernigen, vorzugsweise
einkernigen Phenol, das gewünschtenfalls mit einer oder zwei C1-C9-Alkylgruppen, einem oder
zwei Halogenatomen oder einem Phenylring substituiert ist wie o-, m- oder p-Kresol, Xylol, p-
tert.-Butyl phenol, o-, m- oder p-Nonylphenol, p-Chlorphenol oder p-Phenylphenol, oder einer
Verbindung mit mehr als einer phenolischen Gruppe wie Resorcin, Bis-(4-hydroxyphenyl)methan
oder 2,2-Bis-(4-hydroxyphenyl)propan; sowie geeignete Mischungen der genannten Materialien.
Besonders bevorzugte hochmolekulare organische Materialien, insbesondere zur Herstellung eines
Lackes, einer Druckfarbe oder Tinte, sind beispielsweise Celluloseether und -ester, wie
Ethylcellulose, Nitrocellulose, Celluloseacetat und Ceflulosebutyrat, natürliche Harze oder
Kunstharze (Polymerisations- oder Kondensationsharze) wie Aminoplaste, insbesondere
Harnstoff- und Melamin-Formaldehydharze, Alkydharze, Phenoplaste, Polycarbonate,
Polyolefine, Polystyrol, Polyvinylchlorid, Polyamide, Polyurethane, Polyester, ABS, ASA,
Polyphenylenoxide, Gummi, Casein, Silikon und Silikonharze sowie deren mögliche Mischungen
untereinander.
Man kann auch hochmolekulare organische Materialien in gelöster Form als Filmbildner einsetzen
wie Leinölfirnis, Nitrocellulose, Alkydharze, Phenolharze, Melamin- und
Harnstoff/Formaldehydharze sowie Acrylharze.
Die genannten hochmolekularen organischen Verbindungen können einzeln oder in Gemischen
z. B. als Granulat, plastische Massen, Schmelzen oder in Form von Lösungen, insbesondere zur
Herstellung von Spinnlösungen, Lacken, Anstrichstoffen, Tinten oder Druckfarben, vorliegen.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform verwendet man die erfindungsgemäßen
Molekularsiebe zum Massefärben von Polyvinylchlorid, Polyamiden und insbesondere
Polyolefinen wie Polyethylen und Polypropylen sowie zur Herstellung von Lacken, insbesondere
Automobillacken sowie Pulverlacken, Tinten, Druckfarben und Anstrichfarben.
Als Beispiele für bevorzugte Bindemittel für Lacksysteme seien Alkyd/Melaminharzlacke,
Acryl/Melaminharzlacke, Celluloseacetat/Cellulosebutyratlacke und Zweikomponentenlacke auf
Basis mit Polyisocyanat vernetzbarer Acrylharze genannt.
Nach bisherigen Beobachtungen kann man die erfindungsgemäßen Molekularsiebe in jeder
gewünschten Menge in Abhängigkeit vom Verwendungszweck dem zu färbenden Material
zugeben. Beispielsweise kann man bei hochmolekularen organischen Materialien die
erfindungsgemäßen Molekularsiebe in einer Menge im Bereich von 0,2 bis 40, bevorzugt von 0,5
bis 20 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht des pigmentierten hochmolekularen organischen
Materials, einsetzen.
Die Einfärbung der hochmolekularen organischen Materialien mit den erfindungsgemäßen
Einschlußverbindungen erfolgt in der Regel dergestalt, daß man die vorn beschriebenen
mesoporösen zeolithischen Materialien, gewünschtenfalls in Form von Masterbatches, den
hochmolekularen organischen Materialien unter Verwendung üblicher hierzu geeigneter
Vorrichtungen wie Walzwerke, Misch- oder Mahlapparaturen zumischt. Das pigmentierte
Material wird im allgemeinen hierauf nach an sich bekannten Verfahren wie Kalandrieren, Pressen,
Strangpressen, Streichen, Gießen oder Spritzgießen in die gewünschte endgültige Form gebracht.
Zur Herstellung nicht starrer Formlinge oder zur Verringerung ihrer Sprödigkeit kann man den
hochmolekularen Substanzen vor der Verformung sogenannte Weichmacher zusetzen.
Weichmacher können beispielsweise sein: Ester der Phosphorsäure, Phthalsäure und
Sebazinsäure. Die Weichmacher können vor, während oder nach dem Einfärben der
hochmolekularen Substanzen mit den erfindungsgemäßen Molekularsieben zugesetzt werden.
Zur Erzielung verschiedener Farbtöne kann man die erfindungsgemäßen Molekularsiebe
vorteilhaft in Abmischung mit Füllstoffen, transparenten und deckenden Weiß-, Bunt- und/oder
Schwarzpigmenten sowie auch herkömmlichen Glanzpigmenten in der gewünschten Menge
einsetzen.
Zur Herstellung von Lacken, Anstrichstoffen, Tinten und Druckfarben dispergiert oder löst man
im allgemeinen die entsprechenden hochmolekularen organischen Substanzen wie Bindemittel,
Kunstharzdispersionen etc. und die erfindungsgemäßen Molekularsiebe, gewünschtenfalls
zusammen mit üblichen Zusatzstoffen wie Füllmitteln, Lackhilfsmitteln, Siccativen, Weichmachern
und/oder zusätzlichen Pigmenten, in einem gemeinsamen Lösungsmittel oder
Lösungsmittelgemisch. Man kann dabei so verfahren, daß man die einzelnen Komponenten für
sich oder auch mehrere gemeinsam dispergiert oder löst, und erst hierauf alle Komponenten
zusammenbringt, oder alles auf einmal zugibt.
Bei der Applikation im Druck kann man alle industrieüblichen Druckverfahren wie Siebdruck,
Tiefdruck, Bronzierdruck, Flexodruck und Offsetdruck einsetzen.
Eine Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung betrifft daher auch Materialien wie
hochmolekulare organische Materialien, insbesondere Biopolymere und Kunststoffe, Gläser,
keramische Produkte, Zubereitungen in der dekorativen Kosmetik, Lacke, insbesondere
Automobillacke, Druckfarben, Tinten, Dispersionsfarben und Farbfilter, die die
erfindungsgemäßen Molekularsiebe enthalten.
Die erfindungsgemäßen kationischen Farbstoffe enthaltende kristalline Molekularsiebe eignen sich
vorteilhaft als Farbmittel, wobei insbesondere die Anwendung als Pigmente zu nennen ist. Sie
können zum Einfärben von Lacken, Kunststoffen und Keramik genutzt werden. Sie weisen dabei
gute Gebrauchsechtheiten, erhöhte Brillanz und Temperaturstabilität auf. Weiterhin sind sie
resistent gegenüber Lösungsmitteln.
Die Möglichkeit zur Speicherung von Information durch gezielte Modifikation des im
Molekularsieb-Gerüst fixierten Farbstoffs ist gegeben. Durch die regelmäßige Anordnung der
Hohlräume in den Molekularsieben müssen in den neuen Verbindungen auch die kationischen
Farbstoffe regelmäßig angeordnet sein. Diese Anordnung kann eine starke Änderung der linearen
und nicht-linearen optischen Eigenschaften hervorrufen (Übersichtsartikel: D. J. Williams, Angew.
Chem. 96 (1984) 637-651), was die Anwendung des Materials als optisches Element möglich
macht. Photochemische und katalytische Anwendung des neuen Materials sind ebenfalls möglich.
Die erfindungsgemäßen Molekularsiebe zeigen gegenüber farbstoffhaltigen Molekularsieben aus
dem Stand der Technik ein verbessertes Auslaug-("leaching") und Ausblutverhalten, eine
verbesserte thermische Stabilität, eine verbesserte Resistenz gegenüber Lösungsmitteln und eine
verbesserte Lichtstabilität. Des weiteren sind die erfindungsgemäßen Molekularsiebe chemisch
resistenter. Ferner ist die Beladungshöhe des Farbmittels höher als bei vergleichbaren bekannten
Verbindungen.
Zur Veranschaulichung des erflndungsgemäßen Verfahrens werden folgende Beispiele gegeben:
Trägermaterialien für die als Beispiel aufgeführten Katalysatoren sind dealuminierte Faujasite. Zur
post-synthetischen Modifikation werden in einem querliegenden Quarzglasrohrreaktor von 1 m
Länge und 32 mm Innendurchmesser 15-20 g kommerziell erhältlicher Zeolith NaX oder NaY als
"deep bed" Schüttung vorgelegt. Im trockenen Stickstoffstrom (3 l/h) wird die Zeolithprobe mit
5°C/min auf 450°C aufgeheizt und für 12 Stunden im Stickstoffstrom getrocknet. Anschließend
wird ein bei Raumtemperatur mit Tetrachlorsilan gesättigter Stickstoffstrom bei 250°C über die
Probe geleitet. Nach Beenden der Tetrachlorsilanbehandlung, die zwischen 15 und 240 Minuten
dauern kann, wird der Zeolith im Stickstoffstrom abkühlen gelassen. Es folgt ein Ionentausch,
wobei der Zeolith von der Na-Form in die NH4-Form überführt wird. Diese wird in dem gleichen
Quarzglasreaktor mit 5°C/min auf 600°C aufgeheizt. Bei dieser Temperatur wird ein bei 80°C mit
Wasserdampf gesättigter Stickstoffstrom über die Zeolithprobe geleitet. Nach Beenden der
Hydrothermalbehandlung, die 2-5 Stunden dauern kann, wird die Zeolithprobe erneut
ionengetauscht. Es folgt eine weitere Hydrothermalbehandlung, wobei mit 10°C/min auf 850°C
erhitzt wird und wiederum für 2-5 Stunden ein bei 80°C mit Wasserdampf gesättigter
Stickstoffstrom über die Zeolithprobe geleitet wird. Nachdem die Hydrothermalbehandlung
beendet ist, wird der Zeolith bei Raumtemperatur 24 Stunden lang in einer HCl-Lösung vom pH
2,7 gerührt. Waschen, Trocknen und Calcinieren (12 Stunden bei 550°C, Rampe 1°C/min) liefert
die Trägermaterialkomponente der erfindungsgemäßen Katalysatoren.
Zur Synthese von Katalysator A werden 4 g eines hochdealuminierten X-Zeolithen, der nach
Beispiel 1 präpariert wurde, mit 50 ml einer 0,05-molaren Lösung von Mangan(II)acetat für 24
Stunden bei einer Temperatur von 80°C ionengetauscht. Anschließend wird der ionengetauschte
Zeolith mehrfach mit Wasser gewaschen und für 12 Stunden bei 250°C im Vakuum von 10-3 bar
getrocknet. Der so vorbereitete Träger wird mit 16 mg (0,14 mmol) (R,R)-Diaminocyclohexan
unter Inertgasatmosphäre in 10 ml Dichlormethan für 24 Stunden gerührt. Es werden 65,6 mg
(0,28 mmol) 3,5-Di-tert-butyl-2-hydroxybenzaldehyd zugegeben und für weitere 24 Stunden
gerührt. Anschließend wird abfiltriert, für 24 Stunden mit Dichlormethan soxhletiert und für 12
Stunden bei 140°C im Vakuum von 10-3 bar getrocknet.
Katalysator B wird hergestellt, indem 2 g eines wie im Beispiel von Katalysator A mit Mangan
ionengetauschten, hochdealuminierten Y-Zeolithen, der nach Beispiel 1 präpariert wurde, mit 7,8
mg (0,07 mmol) (R,R)-Diaminocyclohexan unter Inertgasatmosphäre in 10 ml Dichlormethan für
24 Stunden gerührt wird. Es werden 32,8 mg (0,14 mmol) 3,5-Di-tert-butyl-2-
hydroxybenzaldehyd zugegeben und für weitere 24 Stunden gerührt. Anschließend wird abfiltriert,
für 24 Stunden mit Dichlormethan soxhletiert und für 12 Stunden bei 140°C im Vakuum von 10-3
bar getrocknet.
Katalysator C wird hergestellt, indem ein 2 g eines wie im Beispiel von Katalysator A mit Mangan
ionengetauschten, hochdealuminierten X-Zeolithen, der nach Beispiel 1 präpariert wurde, mit 41,1
mg (0,36 mmol) (R,R)-Diaminocyclohexan unter Inertgasatmosphäre in 10 ml Dichlormethan für
24 Stunden gerührt wird. Es werden 87,9 mg (0,72 mmol) Salicylaldehyd zugegeben und für
weitere 24 Stunden gerührt. Anschließend wird abfiltriert, für 24 Stunden mit Dichlormethan
soxhletiert und für 12 Stunden bei 140°C im Vakuum von 10-3 bar getrocknet.
Zur Synthese von Katalysator D werden 4 g eines hochdealuminierten Y-Zeolithen, der nach
Beispiel 1 präpariert wurde, mit 50 ml einer 0,05-molaren Lösung von Cobalt(II)nitrat für 24
Stunden bei einer Temperatur von 80°C ionengetauscht. Anschließend wird der ionengetauschte
Zeolith mehrfach mit Wasser gewaschen und für 12 Stunden bei 250°C im Vakuum von 10-3 bar
getrocknet. Der so vorbereitete Träger wird mit 15,6 mg (0,14 mmol) (R,R)-Diaminocyclohexan
unter Inertgasatmosphäre in 20 ml Dichlormethan für 24 Stunden gerührt wird. Es werden 65,6
mg (0,28 mmol) 3,5-Di-tert-butyl-2-hydroxybenzaldehyd zugegeben und für weitere 24 Stunden
gerührt. Anschließend wird abfiltriert, mit Dichlormethan soxhletiert und im Ölpumpenvakuum
bei 140°C für 12 Stunden getrocknet (Aufheizrate 1°C/min).
Katalysator E wird hergestellt, indem 5 g eines hochdealuminierten Y-Zeolithen, der nach Beispiel
1 präpariert wurde, mit 34,3 mg (0,3 mmol) (R,R)-Diaminocyclohexan unter Inertgasatmosphäre
in 10 ml Dichlormethan für 24 Stunden gerührt wird. Es werden 140,6 mg (0,6 mmol) 3,5-Di-
tert-butyl-2-hydroxybenzaldehyd zugegeben und für weitere 24 Stunden gerührt. Anschließend
wird abfiltriert, mit Dichlormethan gewaschen und mit 1 g Mangan(II)acetat-Tetrahydrat in einer
Mischung aus 10 ml Ethanol und 5 ml Toluol bei 80°C für 3 h erhitzt. Durch die braune
Suspension wird für 1 h Luft geleitet, danach wird abzentrifugiert und für 24 Stunden mit Toluol
soxhletiert.
Zur Synthese von Katalysator F werden 5 g eines wie im Beispiel von Katalysator A mit Mangan
ionengetauschten, hochdealuminierten Y-Zeolithen, der nach Beispiel 1 präpariert wurde, mit 16
mg (0,14 mmol) (R,R)-Diaminocyclohexan unter Inertgasatmosphäre in 10 ml Dichlormethan für
24 Stunden gerührt. Es werden 53,3 mg (0,28 mmol) 3-tert-Butyl-2-hydroxybenzaldehyd
zugegeben und für weitere 24 Stunden gerührt. Anschließend wird abfiltriert, für 24 Stunden mit
Dichlormethan soxhletiert und für 12 Stunden bei 140°C im Vakuum von 10-3 bar getrocknet.
Zur Synthese von Katalysator G werden 2 g eines wie im Beispiel von Katalysator A mit Mangan
ionengetauschten, hochdealuminierten Y-Zeolithen, der nach Beispiel 1 präpariert wurde, mit 8
mg (0,07 mmol) (R,R)-Diaminocyclohexan unter Inertgasatmosphäre in 5 ml Dichlormethan für
24 Stunden gerührt. Es werden 32,8 mg (0,14 mmol) 3,5-Di-tert-butyl-2-hydroxybenzaldehyd
zugegeben und für weitere 24 Stunden gerührt. Anschließend wird abliltriert, für 24 Stunden mit
Dichlormethan soxhletiert und für 12 Stunden bei 140°C im Vakuum von 10-3 bar getrocknet.
Zur Synthese von Katalysator H werden 4 g eines wie im Beispiel von Katalysator D mit Cobalt
ionengetauschten, hochdealuminierten X-Zeolithen, der nach Beispiel 1 präpariert wurde, mit 29,7
mg (0,14 mmol) (R,R)-1,2-Diphenylethylendiamin unter Inertgasatmosphäre in 10 ml
Dichlormethan für 24 Stunden gerührt. Es werden 65,6 mg (0,28 mmol) 3,5-Di-tert-butyl-2-
hydroxybenzaldehyd zugegeben und für weitere 24 Stunden gerührt. Anschließend wird abfiltriert,
für 24 Stunden mit Dichlormethan soxhletiert und für 12 Stunden bei 140°C im Vakuum von 10-3
bar getrocknet.
Zur Synthese von Katalysator I werden 2 g eines hochdealuminierten Y-Zeolithen, der nach
Beispiel 1 präpariert wurde, mit 25 ml einer 0,05-molaren Lösung von Ammoniummetavanadat
für 24 Stunden bei einer Temperatur von 80°C ionengetauscht. Anschließend wird der
ionengetauschte Zeolith mehrfach mit Wasser gewaschen und für 12 Stunden bei 250°C im
Vakuum von 10-3 bar getrocknet. Der so vorbereitete Träger wird mit 8 mg (0,07 mmol) (R,R)-
Diaminocyclohexan unter Inertgasatmosphäre in 5 ml Dichlormethan für 24 Stunden gerührt. Es
werden 32,8 mg (0,14 mmol) 3,5-Di-tert-butyl-2-hydroxybenzaldehyd zugegeben und für weitere
24 Stunden gerührt. Anschließend wird abfiltriert, für 24 Stunden mit Dichlormethan soxhletiert
und für 12 Stunden bei 140°C im Vakuum von 10-3 bar getrocknet.
Mit den Katalysatoren A, B, C und D kann beispielsweise die Doppelbindung von R-(+)-Limonen
gemäß den Gleichungen 1 und 2 epoxidiert werden.
In einen Edelstahlautoklaven mit einem Volumen von etwa 75 ml werden 1,2 ml (7,4 mmol) R-
(+)-Limonen, 2,5 ml (23 mmol) Pivalinaldehyd, 0,3 ml (3,8 mmol) N-Methylimidazol, 30 ml
Fluorbenzol und 100 mg Katalysator A gegeben, anschließend wird das Reaktionsgefäß
verschlossen und unter Rühren elementarer Sauerstoff mit einem Druck von 30 bar aufgepreßt.
Nach Rühren bei Raumtemperatur für 24 h beträgt der Umsatz 100% mit einer Regioselektivität
zu (+)-Limonen-1,2-epoxid von 32% und einer Stereoselektivität zum cis-Epoxid von 43% de.
In einen Edelstahlautoklaven mit einem Volumen von etwa 75 ml werden 1,2 ml (7,4 mmol) R-
(+)-Limonen, 2,5 ml (23 mmol) Pivalinaldehyd, 0,3 ml (3,8 mmol) N-Methylimidazol, 30 ml
Fluorbenzol und 100 mg Katalysator C gegeben, anschließend wird das Reaktionsgefäß
verschlossen und unter Rühren elementarer Sauerstoff mit einem Druck von 30 bar aufgepreßt.
Nach Rühren bei Raumtemperatur für 24 h beträgt der Umsatz 100% mit einer Regioselektivität
zu (+)-Limonen-1,2-epoxid von 45% und einer Stereoselektivität zum cis-Epoxid von 42% de.
In einen Edelstahlautoklaven mit einem Volumen von etwa 75 ml werden 1,2 ml (7,4 mmol) R-
(+)-Limonen, 2,5 ml (23 mmol) Pivalinaldehyd, 0,3 ml (3,8 mmol) N-Methylimidazol, 30 ml
Fluorbenzol und 100 mg Katalysator D gegeben, anschließend wird das Reaktionsgefäß
verschlossen und unter Rühren elementarer Sauerstoff mit einem Druck von 30 bar aufgepreßt.
Nach Rühren bei Raumtemperatur für 24 h beträgt der Umsatz 20% mit einer Regioselektivität
zu (+)-Limonen-1,2-epoxid von 81% und einer Stereoselektivität zum cis-Epoxid von 37% de.
In einem Glaskolben mit einem Volumen von ca. 50 ml werden bei 5°C 1,2 ml (7,4 mmol) R-(+)-
Limonen in 15 ml Dichlormethan und 100 mg Katalysator B vorgelegt. 15 ml kommerziell
erhältliche NaOCl-Lösung (Haushaltsbleiche) werden unter starkem Rühren zugegeben. Nach
Rühren bei 5°C für 24 h beträgt der Umsatz 100% mit einer Regioselektivität zu (+)-Limonen-
1,2-epoxid von 4% und einer Stereoselektivität zum cis-Epoxid von 20% de.
In einem Glaskolben mit einem Volumen von ca. 50 ml werden bei 5°C 1,2 ml (7,4 mmol) R-(+)-
Limonen in 15 ml Dichlormethan und 2,5 mg homogenen Jacobsen-Katalysator vorgelegt. 15 ml
kommerziell erhältliche NaOCl-Lösung (Haushaltsbleiche) werden unter starkem Rühren
zugegeben. Nach Rühren bei 5°C für 24 h beträgt der Umsatz 95% mit einer Regioselektivität zu
(+)-Limonen-1,2-epoxid von 7% und einer Stereoselektivität zum cis-Epoxid von 78% de.
Mit den Katalysatoren E und G kann trans-β-Methylstyrol nach Reaktion 3 epoxidiert werden.
In einen Edelstahlautoklaven mit einem Volumen von etwa 75 ml werden 0,875 g (7,4 mmol)
trans-β-Methylstyrol, 2,5 ml (23 mmol) Pivalinaldehyd, 0,3 ml (3,8 mmol) N-Methylimidazol, 30
ml Fluorbenzol und 50 mg Katalysator E gegeben, anschließend wird das Reaktionsgefäß
verschlossen und unter Rühren elementarer Sauerstoff mit einem Druck von 30 bar aufgepreßt.
Nach Rühren bei Raumtemperatur für 24 h beträgt der Umsatz 100% mit einer Regioselektivität
zu 1,2-trans-1-Phenylpropylenoxid von 53%.
In einen Edelstahlautoklaven mit einem Volumen von etwa 75 ml werden 0,875 g (7,4 mmol)
trans-β-Methylstyrol, 2,5 ml (23 mmol) Pivalinaldehyd, 0,3 ml (3,8 mmol) N-Methylimidazol, 30
ml Fluorbenzol und 50 mg Katalysator G gegeben, anschließend wird das Reaktionsgefäß
verschlossen und unter Rühren elementarer Sauerstoff mit einem Druck von 30 bar aufgepreßt.
Nach Rühren bei Raumtemperatur für 24 h beträgt der Umsatz 100% mit einer Regioselektivität
zu 1,2-trans-1-Phenylpropylenoxid von 8%.
Mit den Katalysatoren D und E kann Zimtalkohol nach Reaktion 4 epoxidiert werden.
In einen Edelstahlautoklaven mit einem Volumen von etwa 75 ml werden 0,993 g (7,4 mmol)
Zimtalkohol, 2,5 ml (23 mmol) Pivalinaldehyd, 0,3 ml (3,8 mmol) N-Methylimidazol, 30 ml
Fluorbenzol und 50 mg Katalysator D gegeben, anschließend wird das Reaktionsgefäß
verschlossen und unter Rühren elementarer Sauerstoff mit einem Druck von 30 bar aufgepreßt.
Nach Rühren bei Raumtemperatur für 24 h beträgt der Umsatz 70% mit einer Regioselektivität
zu 2,3-trans-3-Phenyloxiran-2-methanol von 78%.
In einen Edelstahlautoklaven mit einem Volumen von etwa 75 ml werden 0,993 g (7,4 mmol)
Zimtalkohol, 2,5 ml (23 mmol) Pivalinaldehyd, 0,3 ml (3,8 mmol) N-Methylimidazol, 30 ml
Fluorbenzol und 50 mg Katalysator E gegeben, anschließend wird das Reaktionsgefäß
verschlossen und unter Rühren elementarer Sauerstoff mit einem Druck von 30 bar aufgepreßt.
Nach Rühren bei Raumtemperatur für 24 h beträgt der Umsatz 92% mit einer Regioselektivität
zu 2,3-trans-3-Phenyloxiran-2-methanol von 57%.
Mit den Katalysatoren F-I kann (-)-α-Pinen gemäß Gleichung 5 zum Epoxid oxidiert werden.
In einen Edelstahlautoklaven mit einem Volumen von etwa 75 ml werden 1,01 g (7,4 mmol) (-)-
α-Pinen, 2,5 ml (23 mmol) Pivalinaldehyd, 30 ml Fluorbenzol und 50 mg Katalysator F gegeben,
anschließend wird das Reaktionsgefäß verschlossen und unter Rühren elementarer Sauerstoff mit
einem Druck von 30 bar aufgepreßt. Nach Rühren bei Raumtemperatur für 3 h beträgt der
Umsatz 99% mit einer Regioselektivität zu (-)-α-Pinenoxid von 76% und einer Stereoselektivität
von 84% de.
In einen Edelstahlautoklaven mit einem Volumen von etwa 75 ml werden 1,01 g (7,4 mmol) (-)-
α-Pinen, 2,5 ml (23 mmol) Pivalinaldehyd, 30 ml Fluorbenzol und 50 mg Katalysator G gegeben,
anschließend wird das Reaktionsgefäß verschlossen und unter Rühren elementarer Sauerstoff mit
einem Druck von 30 bar aufgepreßt. Nach Rühren bei Raumtemperatur für 3 h beträgt der
Umsatz 99% mit einer Regioselektivität zu (-)-α-Pinenoxid von 72% und einer Stereoselektivität
von 91% de.
In einen Edelstahlautoklaven mit einem Volumen von etwa 75 ml werden 1,01 g (7,4 mmol) (-)-
α-Pinen, 2,5 ml (23 mmol) Pivalinaldehyd, 30 ml Fluorbenzol und 5 mg des zu Katalysator G
analogen homogenen Komplexes, des Jacobsen-Katalysators (R,R)-(N,N')-Bis(3,5-di-tert-
butylsalicyliden)-1,2-cyclohexandiaminato-mangan(III)chlorid, gegeben, anschließend wird das
Reaktionsgefäß verschlossen und unter Rühren elementarer Sauerstoff mit einem Druck von 30
bar aufgepreßt. Nach Rühren bei Raumtemperatur für 3 h beträgt der Umsatz 93% mit einer
Regioselektivität zu (-)-α-Pinenoxid von 92% und einer Stereoselektivität von 87% de.
In einen Edelstahlautoklaven mit einem Volumen von etwa 75 ml werden 1,01 g (7,4 mmol) (-)-
α-Pinen, 2,5 ml (23 mmol) Pivalinaldehyd, 30 ml Fluorbenzol und 50 mg Katalysator H gegeben,
anschließend wird das Reaktionsgefäß verschlossen und unter Rühren elementarer Sauerstoff mit
einem Druck von 30 bar aufgepreßt. Nach Rühren bei Raumtemperatur für 3 h beträgt der
Umsatz 100% mit einer Regioselektivität zu (-)-α-Pinenoxid von 96% und einer
Stereoselektivität von 91% de.
In einen Edelstahlautoklaven mit einem Volumen von etwa 75 ml werden 1,01 g (7,4 mmol) (-)-
α-Pinen, 2,5 ml (23 mmol) Pivalinaldehyd, 30 ml Fluorbenzol und 5 mg des zu Katalysator H
analogen homogenen Komplexes, (R,R)-(N,N')-Bis(3,5-di-tert.-butylsalicyliden)-1,2-
diphenylethylendiaminato-cobalt(II), gegeben, anschließend wird das Reaktionsgefäß verschlossen
und unter Rühren elementarer Sauerstoff mit einem Druck von 30 bar aufgepreßt. Nach Rühren
bei Raumtemperatur für 3 h beträgt der Umsatz 99% mit einer Regioselektivität zu (-)-α-
Pinenoxid von 89% und einer Stereoselektivität von 91% de.
In einen Edelstahlautoklaven mit einem Volumen von etwa 75 ml werden 1,01 g (7,4 mmol) (-)-
α-Pinen, 2,5 ml (23 mmol) Pivalinaldehyd, 30 ml Fluorbenzol und 50 mg Katalysator I gegeben,
anschließend wird das Reaktionsgefäß verschlossen und unter Rühren elementarer Sauerstoff mit
einem Druck von 30 bar aufgepreßt. Nach Rühren bei Raumtemperatur für 3 h beträgt der
Umsatz 100% mit einer Regioselektivität zu (-)-α-Pinenoxid von 91% und einer
Stereoselektivität von 83% de.
Claims (36)
1. Einschlußverbindungen mit zeolithischem Wirtsgitter, dadurch gekennzeichnet, daß
Metallcluster, Übergangsmetallkomplexe, Edelmetallkomplexe und Farbstoffe in Mesoporen eines
zeolithischen Materials eingeschlossen sind, wobei diese Hohlräume ausschließlich von
Mikroporen umhüllend umgeben sind.
2. Einschlußverbindungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Metallcluster,
Übergangsmetallkomplexe, Edelmetallkomplexe und Farbstoffe in Mesoporen eines zeolithischen
Materials eingelagert sind, wobei diese Hohlräume von Mikroporen mit einer Porenöffnung
kleiner als 10Å umgeben sind.
3. Einschlußverbindungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metalle der
Metallcluster Edelmetalle wie Pd, Pt, Ag, Au und/oder Übergangsmetalle wie V, Cr, Mn, Fe, Co,
Ni, Cu, Zn, Mo, Ru, Rh, Re, Ir sind.
4. Einschlußverbindungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metalle der
Übergangsmetallkomplexe aus den Gruppen IB, IIB, VB, VIB, VIIB, VIII des Periodensystems
sind.
5. Einschlußverbindungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metalle der
Übergangsmetallkomplexe Metalle wie V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Mo, Ru, Rh, Re
und/oder Ir sind.
6. Einschlußverbindungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metalle der
Edelmetallverbindungen aus den Gruppen IB und VIII des Periodensystems sind.
7. Einschlußverbindungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metalle der
Edelmetallverbindungen Metalle wie Pd, Pt, Ag und/oder Au sind.
8. Einschlußverbindungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Liganden zum
Aufbau der Metallkomplexe organischer Natur sind.
9. Einschlußverbindungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Liganden zum
Aufbau der Metallkomplexe geradkettige, verzweigte und/oder cyclische, gesättigte und/oder
ungesättigte Kohlenwasserstoffe sind.
10. Einschlußverbindungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Liganden zum
Aufbau der Metallkomplexe Kohlenwasserstoffe mit einer oder mehreren Mehrfachbindungen
sind.
11. Einschlußverbindungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Liganden zum
Aufbau der Metallkomplexe aromatische Kohlenwasserstoffe sind.
12. Einschlußverbindungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Liganden zum
Aufbau der Metallkomplexe lineare und verzweigte aliphatische, lineare und verzweigte
olefinische und/oder aromatische Kohlenwasserstoffe mit einem und/oder mehreren Heteroatomen
sind.
13. Einschlußverbindungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Heteroatome für
die aliphatischen, olefinischen und aromatischen Kohlenwasserstoffe N, O, P, S und/oder Si sind.
14. Einschlußverbindungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß verschiedene
Heteroatome in den linearen und verzweigten aliphatischen, linearen und verzweigten olefinischen
und/oder aromatischen Kohlenwasserstoffe gleichzeitig vorhanden sind.
15. Einschlußverbindungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aromatischen
Kohlenwasserstoffe mit verschiedenen Resten wie Alkyl, Halogen, Alkoxyl, Carboxyl, Cyano
substituiert sind.
16. Einschlußverbindungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die organischen
Farbstoffe aus den Gruppen der Azofarbstoffe, Indigo, Chinophthalon-Farbstoffe, Dioxazin-
Farbstoffe sowie polycyclische Farbstoffe wie Chinacridon-, Phthalocyanin-, Perylen-, Perinon-
und Thioindigo-, ferner Anthrachinon-Farbstoffe, Diketopyrrolopyrrol-("DPP")-Farbstoffe,
Fluoreszenzfarbstoffe, Cumarinfarbstoffe, Farbstoffe aus der Gruppe der Oxazine, der Thiazine,
der Azirine und der Methine sind.
17. Einschlußverbindungen nach Anspruch 1 und 16, dadurch gekennzeichnet, daß die
Azofarbstoffe z. B. Monoazo-, Disazo-, Naphthol-, Benzimidazol-, Disazokondensations-
Metallkomplex-, Isoindolinon- und/oder Isoindolin-Farbstoffe sind.
18. Einschlußverbindungen nach Anspruch 1 und 16, dadurch gekennzeichnet, daß die
Anthrachinonfarbstoffe z. B. Aminoanthrachinon-, Hydroxyanthrachinon-, Anthrapyrimidin-,
Inclanthron-, Flavanthron-, Pyranthron-, Anthanthron- und/oder Isoviolanthronfarbstoffe sind.
19. Verfahren zur Herstellung von Einschlußverbindungen mit zeolithischem Wirtsgitter in
Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallcluster, die Übergangsmetallkomplexe, die
Edelmetallkomplexe und die Farbstoffe in den Mesoporen des zeolithischen Materials synthetisiert
werden, wobei die Aufbaukomponenten durch die umhüllenden Mikroporen eingebracht werden.
20. Verfahren zur Herstellung von Einschlußverbindungen mit zeolithischem Wirtsgitter nach
Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die molekularen Abmessungen der
Aufbaukomponenten kleiner als der Durchmesser der Mikroporen im zeolithischen Material sind.
21. Verfahren zur Herstellung von Einschlußverbindungen mit zeolithischem Wirtsgitter nach
Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das zeolithische Wirtsgitter mit Übergangsmetallen
und/oder Edelmetallen ionengetauscht und danach die Liganden zum Aufbau der Metallkomplexe
eingebracht werden.
22. Verfahren zur Herstellung von Einschlußverbindungen mit zeolithischem Wirtsgitter nach
Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das zeolithische Wirtsgitter die Liganden und danach
die Übergangsmetalle und/oder Edelmetalle eingebracht werden.
23. Verfahren zur Herstellung von Einschlußverbindungen mit zeolithischem Wirtsgitter nach
Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß in ein ionengetauschtes zeolithisches Material
Einzelkomponenten zur Ligandensynthese eingeführt werden.
24. Verfahren zur Herstellung von Einschlußverbindungen mit zeolithischem Wirtsgitter nach
Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß zuerst in ein nicht-ionengetauschtes zeolithisches
Material die Einzelkomponenten zur Ligandensynthese eingebracht und erst nach Abschluß der
Ligandensynthese im zeolithischen Material die Übergangsmetalle und/oder Edelmetalle
eingeführt werden.
25. Verfahren zur Herstellung von Einschlußverbindungen mit zeolithischem Wirtsgitter nach
Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Zeolithe der Typen Mordenit, L, X, Y, Beta, Ferrierit,
EMT und Faujasit als zeolithische Wirtsgitter mit Mesoporen, die ausschließlich von Mikroporen
umhüllt sind, zum Einsatz kommen.
26. Einschlußverbindungen mit zeolithischem Wirtsgitter nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die aus Metallclustern, Übergangsmetallkomplexen und
Edelmetallkomplexen aufgebauten Einschlußverbindungen als Katalysatoren und als
Farbstoffpigmente genutzt werden.
27. Einschlußverbindungen mit zeolithischem Wirtsgitter nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die aus Metallclustern, Übergangsmetallkomplexen und
Edelmetallkomplexen aufgebauten Einschlußverbindungen als Katalysatoren für die organische
Synthese eingesetzt werden.
28. Einschlußverbindungen mit zeolithischem Wirtsgitter nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die aus Übergangsmetallkomplexen und Edelmetallkomplexen aufgebauten
Einschlußverbindungen als Katalysatoren für die enantioselektive Synthese eingesetzt werden.
29. Einschlußverbindungen mit zeolithischem Wirtsgitter nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die aus Übergangsmetallkomplexen und Edelmetallkomplexen aufgebauten
Einschlußverbindungen als Katalysatoren für enantioselektive Oxidationen, enantioselektive
Hydrierungen, enantioselektive reduktive Aminierungen, enantioselektive Aminierungen,
enantioselektive Oligomerisierungen und enantioselektive Polymerisierungen eingesetzt werden.
30. Verfahren zur Herstellung von Einschlußverbindungen mit zeolithischem Wirtsgitter nach
Anspruch 1 und 25, dadurch gekennzeichnet, daß man als erste Dealuminierungsmethode für die
zeolithischen Wirtsgitter die Behandlung mit Siliciumhalogenverbindungen und/oder Silanen und
anschließend als zweite Dealuminierungsmethode die Behandlung mit Wasserdampfverwendet.
31. Verfahren zur Herstellung von Einschlußverbindungen mit zeolithischem Wirtsgitter nach
Anspruch 1 und 25, dadurch gekennzeichnet, daß man als erste Dealuminierungsmethode für die
zeolithischen Wirtsgitter die Behandlung mit Siliciumhalogenverbindungen und/oder Silanen und
anschließend als zweite Dealuminierungsmethode die Behandlung mit mineralischen und/oder
organischen Säuren verwendet.
32. Verfahren zur Herstellung von Einschlußverbindungen mit zeolithischem Wirtsgitter nach
Anspruch 30 und 31, dadurch gekennzeichnet, daß man die Behandlung mit
Siliciumhalogenverbindungen bei Temperaturen von 50°C bis 850°C durchführt.
33. Verfahren zur Herstellung von Einschlußverbindungen mit zeolithischem Wirtsgitter nach
Anspruch 30-32, dadurch gekennzeichnet, daß man die Dealuminierung mit
Siliciumhalogenverbindungen 30 Minuten bis 48 Stunden lang durchführt.
34. Verfahren zur Herstellung von Einschlußverbindungen mit zeolithischem Wirtsgitter nach
Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß man die Wasserdampfdealuminierung bei
Temperaturen von 150°C bis 850°C durchführt.
35. Verfahren zur Herstellung von Einschlußverbindungen mit zeolithischem Wirtsgitter nach
Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß man die Säuredealuminierung mit HCl, H2SO4, HNO3,
H3PO4, Essigsäure, Oxalsäure, Ameisensäure oder deren Gemische durchführt.
36. Verfahren zur Herstellung von Einschlußverbindungen mit zeolithischem Wirtsgitter nach
Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, daß die Säurebehandlung bei Raumtemperatur bis 120°C
durchgeführt wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1999113395 DE19913395A1 (de) | 1999-03-24 | 1999-03-24 | Einschlußverbindungen mit zeolithischem Wirtsgitter, deren Herstellung und Einsatz |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1999113395 DE19913395A1 (de) | 1999-03-24 | 1999-03-24 | Einschlußverbindungen mit zeolithischem Wirtsgitter, deren Herstellung und Einsatz |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19913395A1 true DE19913395A1 (de) | 2000-09-28 |
Family
ID=7902268
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1999113395 Withdrawn DE19913395A1 (de) | 1999-03-24 | 1999-03-24 | Einschlußverbindungen mit zeolithischem Wirtsgitter, deren Herstellung und Einsatz |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19913395A1 (de) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2002036490A1 (en) * | 2000-11-03 | 2002-05-10 | Universitaet Bern | Dye loaded zeolite material |
WO2002098925A2 (de) * | 2001-05-25 | 2002-12-12 | Basf Aktiengesellschaft | Kolloidkatalysierte gasübertragung in überkritischer phase |
WO2003047349A1 (en) * | 2001-12-03 | 2003-06-12 | Luisi & Clement Gmbh | Antimicrobial composite material |
WO2004062797A1 (en) * | 2003-01-13 | 2004-07-29 | Ucb, S.A. | Hydrogenation catalysts |
US6887814B2 (en) | 2002-01-24 | 2005-05-03 | Haldor Topsoe A/S | Process for the immobilization of a homogeneous catalyst, and catalytic material |
US7179530B2 (en) | 2001-12-03 | 2007-02-20 | Rebac Gmbh | Antimicrobial composite material |
CN114272949A (zh) * | 2021-12-31 | 2022-04-05 | 上海复翼环保科技有限公司 | 一种低温抗abs中毒的m1型钼分子筛脱硝催化剂及制备方法 |
-
1999
- 1999-03-24 DE DE1999113395 patent/DE19913395A1/de not_active Withdrawn
Cited By (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7372012B2 (en) | 2000-11-03 | 2008-05-13 | Universitaet Bern | Dye loaded zeolite material containing devices |
US7914702B2 (en) | 2000-11-03 | 2011-03-29 | Universitaet Bern | Dye loaded zeolite material |
US6932919B2 (en) | 2000-11-03 | 2005-08-23 | Universitaet Bern | Dye loaded zeolite material |
WO2002036490A1 (en) * | 2000-11-03 | 2002-05-10 | Universitaet Bern | Dye loaded zeolite material |
US8222592B2 (en) | 2000-11-03 | 2012-07-17 | Universitaet | Dye loaded zeolite material |
WO2002098925A3 (de) * | 2001-05-25 | 2003-09-12 | Basf Ag | Kolloidkatalysierte gasübertragung in überkritischer phase |
WO2002098925A2 (de) * | 2001-05-25 | 2002-12-12 | Basf Aktiengesellschaft | Kolloidkatalysierte gasübertragung in überkritischer phase |
US7193120B2 (en) | 2001-05-25 | 2007-03-20 | Basf Aktiengesellschaft | Colloid-catalyzed gas transfer in supercritical phases |
WO2003047349A1 (en) * | 2001-12-03 | 2003-06-12 | Luisi & Clement Gmbh | Antimicrobial composite material |
US7179530B2 (en) | 2001-12-03 | 2007-02-20 | Rebac Gmbh | Antimicrobial composite material |
US6887814B2 (en) | 2002-01-24 | 2005-05-03 | Haldor Topsoe A/S | Process for the immobilization of a homogeneous catalyst, and catalytic material |
WO2004062797A1 (en) * | 2003-01-13 | 2004-07-29 | Ucb, S.A. | Hydrogenation catalysts |
US7504353B2 (en) | 2003-01-13 | 2009-03-17 | Ucb Pharma, S.A. | Hydrogenation catalysts |
CN114272949A (zh) * | 2021-12-31 | 2022-04-05 | 上海复翼环保科技有限公司 | 一种低温抗abs中毒的m1型钼分子筛脱硝催化剂及制备方法 |
CN114272949B (zh) * | 2021-12-31 | 2023-11-21 | 上海复翼环保科技有限公司 | 一种低温抗abs中毒的m1型钼分子筛脱硝催化剂及制备方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Chai et al. | Noble metal particles confined in zeolites: synthesis, characterization, and applications | |
Thomas | Design and applications of single-site heterogeneous catalysts: contributions to green chemistry, clean technology and sustainability | |
Schuster et al. | Modification of faujasites to generate novel hosts for “ship-in-a-bottle” complexes | |
EP0849221B1 (de) | Farbmittelbeladenes Molekularsieb | |
CN1332759C (zh) | 一种ZSM-5和β沸石混晶材料的制备方法 | |
EP1558384A1 (de) | Mischungen von chiralen monophosphor-verbindungen als liganden-systeme für die asymmetriche übergangsmetall-katalyse | |
DE19913395A1 (de) | Einschlußverbindungen mit zeolithischem Wirtsgitter, deren Herstellung und Einsatz | |
DE60225663T2 (de) | Verfahren zur Immobilisierung eines Homogenkatalysators, und katalytisches Material | |
Shi et al. | Polyoxometalate complexes for oxidative kinetic resolution of secondary alcohols: unique effects of chiral environment, immobilization and aggregation | |
EP0911079A2 (de) | Trägerkatalysatoren mit hoher Sinterstabilität und Verfahren zu deren Herstellung | |
Li et al. | Synthesis, characterization of Al-rich ZSM-12 zeolite and their catalytic performance in liquid-phase tert-butylation of phenol | |
DE102005044355A1 (de) | Chirale Phosphoramidite | |
CN111116934A (zh) | 一种空心结构的MOFs衍生物的制备及其在催化烯烃环氧化中应用 | |
US4962077A (en) | Transition metal tris-dithiolene and related complexes as precursors to active catalysts | |
DE10137401A1 (de) | Synthese von TMBQ mit Übergangsmetall beinhaltendem Molekularsieb als Katalysator | |
DE60013733T2 (de) | Verfahren zur Entfernung von Templat aus synthetischen Zeolithen | |
KR20010103640A (ko) | Euo 구조 유형의 제올라이트를 제조하는 방법, 이방법에 따라 제조된 제올라이트 및 c8 방향족 화합물을이성질화시키는 촉매로서 상기 제올라이트의 용도 | |
JPH05238713A (ja) | 有色の結晶質アルミノ燐酸塩及び/又はシリコアルミノ燐酸塩、その製造方法並びにそれよりなる着色剤、光学素子、吸収剤及び触媒 | |
WO2000021885A1 (en) | Removal of titanium atoms from titanium silicate molecular sieves | |
DE60218722T2 (de) | Verfahren zur Durchführung einer enantioselektiven katalytischen Hetero-Diels-Alder Reaktion | |
JPH11514290A (ja) | 実質的に鏡像異性体として純粋な生成物を得るためのキラルな固形触媒、その製法及びその利用 | |
US20080281138A1 (en) | Modified eu-1 zeolite and its use in the isomerization of aromatic c8 compounds | |
DE4103759A1 (de) | Verfahren zur herstellung von (s)- und (r)-alpha-aminosaeurederivaten durch asymmetrische hydrierung | |
Kundu et al. | Zeolite-Encapsulated Metal Complexes Toward Sustainable Catalysis | |
Khorshidi et al. | Ru-modified Octahedral Manganese Oxide Molecular Sieve (Ru-OMS-2) as a Reusable Heterogeneous Catalyst in Selective Oxidation of Olanzapine and Other Polycyclic Compounds |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |