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Bioabbaubare Tenside durch reduktive Aminierung von Isomaltulose

Sanchayan, Ragunathan :
Bioabbaubare Tenside durch reduktive Aminierung von Isomaltulose.
[Online-Edition]
TU Darmstadt
[Ph.D. Thesis], (2005)

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Item Type: Ph.D. Thesis
Title: Bioabbaubare Tenside durch reduktive Aminierung von Isomaltulose
Language: German
Abstract:

Die vorliegende Arbeit behandelt die heterogen katalysierte reduktive Aminierung von Isomaltulose mit n-Dodecylamin. Ziel der Arbeit ist die Entwicklung eines technischen Verfahrens zur Herstellung bioabbaubarer Tenside aus Nachwachsenden Rohstoffen. Die früheren Untersuchungen haben gezeigt, dass diese Reaktion unter Verwendung eines Palladium-Aktivkohle-Suspensionkatalysators viel versprechende Umsätze und Selektivitäten aufwies. Das Haupthindernis einer technischen Realisierung des Verfahrens war jedoch die zu schnelle Desaktivierung des Katalysators durch Belegung der Katalysatoroberfläche durch, in Parallelreaktionen entstehenden, Maillard-Produkte. Eine mögliche Lösung dieses Problems könnte durch Verwendung eines aktiveren und selektiveren Hydrierkatalysators erreicht werden. Auf Basis dieser Erkenntnisse wurde in einem systematischen Screening-Verfahren eine Reihe von Palladium-Festbettkatalysatoren hinsichtlich deren Performance bei dieser Reaktion untersucht. Bei den Reihenuntersuchungen zum schnellen Informationsgewinn kam ein Batch-Autoklav (1 l) zum Einsatz. Die Hauptkriterien des Screening-Verfahrens bei Pd-Systemen waren: Trägervariation (Aktivkohle, Al2O3, SiO2, TiO2, NbO2 und ZrO2), Variation der Präparationsmethode sowie Dotierung des Katalysators durch ein zweites Metall (Ag, Mg, In und Sn). Im allgemeinen zeigten die 1%-igen Pd/ZrO2 Festbettkatalysatoren hohe Aktivitäten und Langzeitstabilitäten, insbesondere die Schalenkatalysatoren waren bezüglich der aminierten Produkte selektiver gegenüber den Imprägnierkatalysatoren. Eine auf Basis von Gaschromatographie entwickelte Analysenmethode ermöglichte die Identifizierung zahlreicher Komponenten und vertiefte somit das Verständnis des komplexen Reaktionsnetzwerks. Mit Hilfe eines 8 l Autoklaven wurden im Rahmen dieser Arbeit die Hauptproduktisomere 1-N-n-Dodecylamino-1-desoxy-6-O-(α-D-Glucopyranosyl)-D-sorbit/ mannit sowie 2-N-n-Dodecylamino-2-desoxy-6-O-(α-D-Glucopyranosyl)-D-sorbit/ mannit für analytische und anwendungstechnische Untersuchungen in hoher Reinheit synthetisiert. Anhand dieser Ergebnisse wurde ein Verfahrenskonzept für eine technische Umsetzung ausgearbeitet.

Alternative Abstract:
Alternative AbstractLanguage
The present work deals with the alkylation of isomaltulose with n-Dodecylamin in the presence of a heterogeneous catalyst. The aim of this work is to develop a technical process for the production of biologically degradable surfactants and detergents on the basis of renewable resources. The previous investigations on this particular reaction showed that the best performance and longest catalyst lifetime were achieved in the presence of a palladium-activated carbon slurry catalyst. The major obstacle in the realization of this procedure was the rapid deactivation of the catalyst due to maillard product formation through parallel reactions. Finding a more efficient hydrogenation catalyst may enhance the chances of a technical realization of this process. On the basis of these findings a systematic screening test for fixed-bed catalysts was developed to study the catalytic performance of palladium based systems. The investigations were carried out in a discontinuously working 1 litre batch autoclave. The major criteria for the screening test were as follows: variation of catalyst substrate material (Activated carbon, Al2O3, SiO2, TiO2, NbO2 and ZrO2), Variation of preparations, and doping with a second metal to achieve a palladium-bimetal-catalysts (Ag, Mg, In und Sn). Although the tested 1% Pd/ZrO2 fixed-bed catalysts displayed higher hydrogenation activities and lifetimes, the egg shell type of Pd/ZrO2 catalysts showed higher selectivity in response to aminated products than the impregnated Pd/ZrO2 catalysts. A new analytical method was developed on the basis of gas chromatography which allowed the identification of numerous components and helped to develop a better understanding of the complex reaction network. The isomers of the primary product N-n-Dodecylisomaltamin, 1-N-n-Dodecylamino-1-desoxy-6-O-(α-D-Glucopyranosyl)-D-sorbit/mannit and 2-N-n-Dodecyl-amino-2-desoxy-6-O-(α-D-Glucopyranosyl)-D-sorbit/mannit, were synthesised in high purity using an 8 l autoclave in order to establish the GC-Analysis and for the evaluation of different applications. Based on these results an improved concept for a technical process was developed.English
Classification DDC: 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 660 Technische Chemie
Divisions: Fachbereich Chemie
Date Deposited: 17 Oct 2008 09:22
Last Modified: 07 Dec 2012 11:51
Official URL: http://elib.tu-darmstadt.de/diss/000586
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-5866
License: Simple publication rights for ULB
Referees: Gruber, Prof.Dr. Erich
Advisors: Vogel, Prof.Dr.-I Herbert
Refereed: 31 January 2005
URI: http://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/586
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