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Tutorial MenueDie Welt der PlatinmetalleLerneinheit 3 von 5

Edelmetall-Katalysatoren für homogene Katalysen

Einleitung

Die homogene Katalyse mit Edelmetallen wird in der chemischen Industrie eingesetzt, um Reaktionen schonend und selektiv durchzuführen. Dabei sind die Platingruppenmetalle Rhodium, Iridium, Ruthenium, Palladium und Platin für den industriellen Einsatz besonders wichtig. Bei der homogenen Katalyse bilden - im Gegensatz zu der heterogenen Katalyse - die reagierenden Stoffe, die Produkte und der Katalysator während der gesamten Reaktionszeit eine Phase. Es gibt eine Reihe von chemischen Reaktionen, die nur mittels der homogenen Katalyse realisiert werden können. Hierzu zählen beispielsweise die Hydroformylierung sowie die Metathese.

Wegen der hohen Kosten der edelmetallhaltigen Katalysatoren wird der Katalysator nach der Reaktion meist abgetrennt und wieder eingesetzt oder recycelt. Zur Trennung des Katalysators vom Reaktionsgemisch wurde eine Reihe von Methoden (z.B. Destillation, Adsorption) entwickelt.

Die homogenen Edelmetallkatalysatoren sind meist eindeutig definierte Verbindungen, wobei es sich häufig um komplexe Edelmetall-Chemikalien handelt.

Der Wilkinson Katalysator

Ein homogener Katalysator mit einer großen wirtschaftlichen Bedeutung ist der Wilkinson Katalysator, [RhCl(PPh3)3]. Dieser Komplex wurde 1965 von Geoffrey Wilkinson entdeckt. Wilkinson war ein Pionier der metallorganischen Chemie und erhielt 1973 den Nobelpreis für seine bahnbrechenden Arbeiten über die Chemie der sogenannten Sandwich-Verbindungen.

Der Wilkinson Katalysator ist ein Rhodium-Komplex. Er wird in Form von roten Kristallen (Abb. 1) isoliert und ist als Feststoff luftstabil.

Abb.1
Wilkinson Katalysator: Kristallaufnahme
© Heraeus

Der Katalysator gehört zu den ersten homogenen Edelmetallkatalysatoren, die technisch genutzt wurden. In der Industrie spielt er bei der Hydrierung von olefinischen Doppelbindungen eine wichtige Rolle. Ein Beispiel hierfür ist die Synthese von Ivermectin, ein Wirkstoff, der in der Veterinärmedizin als Antiparasitikum eingesetzt wird. Der Katalysator wird im großtechnischen Maßstab auch zur Hydrierung von Kautschuken verwendet, damit diese besonders beständig gegen aggressive Chemikalien und extreme Temperaturen werden.

Die große Bedeutung der homogenen Katalyse lässt sich daran erkennen, dass in den letzten zehn Jahren bereits drei Nobelpreise für die Chemie (2001, 2005 und 2010) an neun Preisträger verliehen wurden, die auf dem Gebiet der homogenen Katalyse gearbeitet haben.

Im Folgenden wird eine Auswahl herausragender Beispiele für homogen katalysierte Verfahren mit Edelmetallen beschrieben, die in der Industrie großtechnisch zum Einsatz kommen.1)

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