Adsorption von Wertstoffen aus Schwarzlauge und deren weitere Verwendung in der elektrochemischen Synthese
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Die vorliegende Arbeit umfasst die Entwicklung von Ionenaustauscherharzen zur Gewinnung natürlicher Phenole aus Schwarzlauge sowie die elektrochemische Synthese aromatischer Nitrile.
Die in Schwarzlauge gelösten Phenole Guajakol, Acetovanillon, Vanillin und 4,4‘-Dihydroxy-3,3‘-dimethoxylstilben können durch Ionenaustausch gewonnen werden. Dabei ist ein Ionenaustauscherharz erforderlich, welches im Gegensatz zu bestehenden Harzen zwischen organischen und anorganischen Ionen differenziert. Dahingehend wurden Ionenaustauscherharze entwickelt, welche durch entsprechende funktionelle Gruppen van der Waals- und pi-Wechselwirkungen adressieren. Die Ionenaustauscherharze wurden durch Funktionalisierung von Merrifield-Harz mit N- und P-Nukleophilen hergestellt. Die Phenolate wurden aus Schwarzlauge an die funktionalisierten Harze adsorbiert. Nach Freisetzung mit Säure erfolgte die Quantifizierung mittels Gaschromatographie gegen einen internen Standard, wobei die hergestellten Ionenaustauscherharze verglichen mit bestehenden Harzen ein vermindertes Adsorptionsvermögen aufwiesen.
Für die elektrochemische Nitrilsynthese wurden zwei Strategien verfolgt. Die Reaktion von in situ-erzeugten Iminen führte lediglich zu geringen Mengen Nitril, wobei die eingesetzte Ni(O)OH-Elektrode in Gegenwart von Ammoniak instabil war. Die elektrochemische Reaktion von Oximen an Graphit und Blei hingegen lieferte in einer Domino-Oxidation-Reduktion-Sequenz Nitrile in Ausbeuten von bis zu 81%. Zudem waren Bleibronzekathoden kompatibel mit bromierten Substraten. Ferner führte die Zugabe eines Protonendonors zur Unterdrückung der kathodischen Reaktion und somit zu Nitril-N-oxiden, welche Bausteine in der Synthese von Antibiotika wie z.B. Dicloxacillin sind.