Novel solid base catalysts for Michael additions
Synthesis, Characterization and Application

DISSERTATION

zur Erlangung des akademischen Grades
doctor rerum naturalium(Dr. rer. nat.)
im Fach Chemie

eingereicht an der
Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakultät I
Humboldt-Universität zu Berlin

von
M.Sc. (Chemistry) Zhijian Li

geboren am 27.04.1977 in Fujian, P.R. China

Präsident der Humboldt-Universität zu Berlin

Prof. Dr. Jürgen Mlynek

Dean: Dekan der Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakultät I
Prof. Thomas Buckhout, PhD

Approvals:
1. Gutachter: Prof. Dr. Erhard Kemnitz
2. Prof. Dr. Heiner Lieske

Tag der mündlichen Prüfung: 18.08.2005

Abstract

In contrast to solid acid catalysts, much fewer efforts have been made to study solid base catalysts. In this thesis, preparation, characterization and application of oxides and modified oxide as solid basecatalysts were studied. The catalysts include MgO prepared by different methods, potassium-modified ZrO2, calcined Mg-Al hydrotalcites, and a novel catalyst system Mg(O,F), which was prepared by sol-gel method for the first time. The catalysts were studied by N2 adsorption/desorption measurement, XRD, FTIR, XPS, TG-DTA-DTG and NMR. Acid-base properties of the catalysts were investigated by TPD, FTIR spectroscopy and microcalorimetry to correlate with the catalytic behavior. Calcined Mg-Al hydrotalcite and Mg(O,F) are found to be highly active and selective catalysts for liquid-phase Michael additions of CH-acid compounds with methyl vinyl ketone.

Keywords: Solid base catalyst, Michael addition, acid-base properties, heterogeneous catalysis, MgO, ZrO2 , Hydrotalcite, Mg(O,F), sol-gel

Abstrakt

Im Gegensatz zu „festen Säuren“ sind „feste Basen“ wesentlich seltener Untersuchungsgegenstand in ihrer Anwendung als Katalysatoren in der heterogenen Katalyse.

In der vorliegenden Promotionsarbeit wurden entgegen diesem Trend die Herstellung, Charakterisierung und Anwendung basischer Oxide sowie modifizierter Oxide in ihrer Eignung als feste Basen in der Katalyse untersucht. Zu diesen Katalysatoren gehören MgO, hergestellt nach unterschiedlichen Methoden, Kalium modifiziertes ZrO2, calcinierte Mg-Al Hydrotalcite und ein neuartiges Katalysatorsystem auf der Basis von Mg(O,F)-Kompositionen, die zum ersten Mal nach einem Sol-Gel-Fluorierungsverfahren hergestellt wurden.

Die Katalysatoren wurden mittels N2 Adsorptions/Desorptionsuntersuchungen (BET), XRD, FTIR, XPS, TG-DTA-DTG und MAS NMR untersucht. Die Säure-Basen-Eigenschaften der Katalysatoren wurden durch TPD, FTIR Spektroskopie und Mikrokalorimetrie charakterisiert und mit den katalytischen Eigenschaften korreliert. Calcinierte Mg-Al Hydrotalcite und Mg(O,F) waren in diesem Zusammenhang am stärksten aktiv und auch selektiv wie für die Flüssigphasenreaktion der Michael-Addition von CH aciden Verbindungen mit Methylvinylketon gezeigt wurde.

Eigene Schlagworte: „Feste Basen“-Katalysator, Michael-Addition, Säure-Basen-Eigenschaften, heterogene Katalyse, MgO, ZrO2 , Hydrotalcite, Mg(O,F), Sol-Gel -Fluorierung

“Chemistry without catalysis would be like a sword without a handle, a light without brilliance, a bell without sound……”--- Alwin Mittasch

Table of contents

Tables

Images



© Die inhaltliche Zusammenstellung und Aufmachung dieser Publikation sowie die elektronische Verarbeitung sind urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung, die nicht ausdrücklich vom Urheberrechtsgesetz zugelassen ist, bedarf der vorherigen Zustimmung. Das gilt insbesondere für die Vervielfältigung, die Bearbeitung und Einspeicherung und Verarbeitung in elektronische Systeme.
DiML DTD Version 4.0Zertifizierter Dokumentenserver
der Humboldt-Universität zu Berlin
HTML generated:
13.09.2005