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Tutorial MenueHomogene KatalyseLerneinheit 3 von 12

Olefinhydrierungen

Einleitung

Die Addition von Diwasserstoff H2 an Olefine ist eine stark exergonische Reaktion (ca. -100 kJ mol -1 für Ethen), jedoch ist die Synchronaddition symmetrieverboten.

Betrachtung der Grenzorbitale

Abb.1
σu* (B1)

LUMO: H2

Abb.2
Πg* (B1)

LUMO: C2H4

Abb.3
σg (A1)

HOMO: H2

Abb.4
Πu (A1)

HOMO: C2H4

Die folgenden Orbitalabbildungen (Abb. 5) und (Abb. 6) zeigen die beiden möglichen HOMO-LUMO Wechselwirkungen bei Olefinhydrierungen mit einem cyclischen Übergangszustand ohne Katalysator (unbesetzte Orbitale sind mit blasserer Farbe gezeichnet), die aber beide durch ein Überlappungsintegral S = 0 charakterisiert sind. Somit kann auf diesem Wege keine Reaktion erfolgen.

Abb.5

Das HOMO von H2 überlappt mit dem LUMO von Ethen.

Abb.6

Das LUMO von H2 überlappt mit dem HOMO von Ethen.

Die Methode der Wahl ist eine katalytische Reaktionsführung. Heterogene Metallkatalysatoren (z.B. Ni) zur Olefinhydrierung sind schon lange bekannt (P. Sabatier, Univ. Toulouse; Nobelpreis 1912). Mitte der 1960er Jahre ist von G. Wilkinson (Imperial College London; Nobelpreis 1973) gefunden worden, dass [RhCl(PPh3)3] bei Raumtemperatur und Normaldruck ein homogener Katalysator für die Olefinhydrierung ist. Er wird als Wilkinson-Katalysator bezeichnet.

Aufgabe

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