Synthese der mikro- und mesoporsen zeolithartigen Gerstalumosilikate und Untersuchung ihres katalytischen Einflusses auf die Friedel-Crafts-Reaktion und die Kolbe-Schmidt-Carboxylierung

Inhaltsangabe:Einleitung: Seit einem halben Jahrhundert nimmt die Bedeutung der Katalysatoren auf Alumosilikatbasis ununterbrochen zu. Zu dieser Katalysatorengruppe zählen die natürlichen und synthetischen Zeolithe (kristalline mikroporöse Molekularkäfige) sowie die seit 1992 dazugekommenen MCM-Materialien (MCM = Mobil Oil Composition Matters), im folgenden als MCM bezeichnet (strukturkristalline mesoporöse Molekulartunnel). Das Interesse der Industrie an diesen neuartigen Katalysatoren ist leicht zu verstehen, wenn man die Vorteile der zeolithartigen Gerüstalumosilikatkatalysatoren gegenüber den einfachen heterogenen Feststoffkatalysatoren, wie z.B. dem Aluminiumchlorid, auflistet. Zum einen sind es die wohldefinierte Form und Porengröße, die auch noch variabel und mit großer Präzision einstellbar sind, womit sie dem jeweiligen Zweck angepasst werden können. Zum anderen ist es die beträchtliche thermische Stabilität, die eine mehrmalige unkomplizierte Regeneration und damit die Wiederverwendung bzw. ein Recycling der deaktivierten Katalysatoren erlaubt. Die Abtrennung der Produkte vom Katalysator z.B. durch Extraktion oder Desorption geht bei diesen neuartigen Katalysatoren oft vielfach effektiver als mit den herkömmlichen Katalysatoren. Diese Eigenschaft könnte insbesondere für die Kunststoffherstellung bedeutend werden. Aluminiumsilikatkatalysatoren haben ein sehr breites Anwendungsspektrum, das vom katalytischen Cracken vom Schweröl (FCC-Verfahren am Zeolith Y) und von der Benzinsynthese aus Methanol (MTG-Prozess am ZSM-5) bis zur Katalyse der feinen stereoselektiven Synthesen von Feinchemikalien unter Anwendung der modernen chiralen Katalysatoren reicht. Auch im Umweltschutzbereich sind Zeolithe und zeolithähnliche Katalysatoren unverzichtbar geworden. Trinkwasseraufbereitung, Wasserreinigung und Enthärtung, Aufarbeitung von schwermetallverseuchten Böden und von den Ölsanden, umweltschonende Waschmittel - das sind nur einige wenige Anwendungsbeispiele des alltäglichen Gebrauchs von verschiedenen Alumosilikatkatalysatoren. Sogar in den hochspezialisierten Bereichen, wie Optik, Computer- und Elektronikbranche, sowie bei der Erzeugung und Speicherung von alternativen Energieträger haben diese Katalysatoren immer größer werdende Bedeutung erlangt. Die in den letzten Jahren explosionsartig wachsende Anzahl der Publikationen und Periodika auf diesem Gebiet manifestiert als deutlicher Indikator die zunehmende Wichtigkeit der [...]