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2025-08-11T16:21:52Z

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Der '''Cativa-Prozess''' ist ein [[Homogene Katalyse|homogenkatalytisches]] Verfahren zur industriellen Herstellung von [[Essigsäure]] durch die [[Carbonylierung]] von [[Methanol]] mit [[Kohlenstoffmonoxid]]. Die Reaktion wird durch [[Iridium]]komplexe [[Katalyse|katalysiert]] und erfordert die Zugabe von [[Methyliodid]] oder [[Iodwasserstoff]] als [[Cokatalysator]]. Das Verfahren wurde in den 1990er Jahren von [[BP]] entwickelt und verdrängte den [[Monsanto-Prozess]]. Essigsäure ist eine [[Grundchemikalie]] mit einer Jahresproduktion von mehreren Millionen Tonnen, deren Hauptanwendungen die Herstellung von [[Polyvinylacetat]] und [[Celluloseacetat]] sind. Darüber hinaus wird Essigsäure zur Herstellung verschiedener [[Acetate]]ster, [[Chloressigsäure]] sowie [[Essigsäureanhydrid]] verwendet.

== Geschichte ==
Die BP erwarb 1986 von Monsanto die Technologie- und Lizenzrechte für den Monsanto-Prozess. Schon früh in der Entwicklung des Prozesses wurde festgestellt, dass [[Lithiumiodid]] die Stabilität des Rhodiumkomplexes erhöht. Die Zugabe von Iodkomponenten erhöhte weiterhin die Geschwindigkeit der [[Methyliodid]]carbonylierung, dem [[Geschwindigkeitsbestimmender Schritt|geschwindigkeitsbestimmenden Schritt]]. Sie verringerte auch die [[Wassergas-Shift-Reaktion]], die eine Nebenreaktion ist, und erhöhte damit die Ausbeute an Kohlenstoffmonoxid. Andererseits wurde die Menge an flüssigen Nebenprodukten, insbesondere [[Acetaldehyd]], deutlich erhöht. Einige der schwereren Nebenprodukte wie [[Hexanal]] und [[Hexyliodid]] haben ähnliche Siedepunkte wie Essigsäure und lassen sich nur sehr schwer von der Essigsäure trennen. Anfang der 90er Jahre führten diese Probleme in Verbindung mit dem damals etwa 60-fach niedrigeren Preis von Iridium im Vergleich zu Rhodium zur Entwicklung des Cativa-Verfahrens, obwohl die Aktivität der Rhodiumkomplexe höher war.<ref name="WatsonDJ">Derrick J. Watson: ''The Cativa Process for the Production of Acetic Acid.'' In: Frank E. Herkes: ''Catalysis of organic reactions.'' Marcel Dekker, New York, Basel, Hong Kong, 1998, ISBN 978-0-8247-1929-6, S. 369–380.</ref>

In den folgenden Jahren entwickelte BP die Technologie weiter und führte Iridium als industriell genutztes [[Katalysator]]material ein. Der darauf aufbauende Cativa-Prozess wurde 1996 von der BP kommerzialisiert.<ref name="TorrenceP" /> Die erste kommerzielle Anlage wurde in [[Texas City]], USA, von BP in Betrieb genommen.<ref name="SunleyGJ" />

== Katalytischer Zyklus ==
[[Datei: Cativa-process-catalytic-cycle.png|mini|hochkant=1.5|Katalytischer Zyklus des Cativa-Prozesses]]
Der katalytische Zyklus besteht aus sechs Schritten. Bei der katalytisch aktiven Spezies handelt es sich um den anionischen Komplex [[Dicarbonyldiiodoiridium(I)]] (cis-[Ir(CO)2I2]−). In Schritt 1 erfolgt die oxidative Addition von [[Iodmethan|Methyliodid]] an den Iridiumkomplex (1), wobei der Komplex [(CH3)Ir(CO)2I3]− (2) gebildet wird. Die Bildung des Methyliodids erfolgt nicht-katalytisch in Schritt 5 durch die Reaktion von Methanol mit Iodwasserstoff.

Der sechsfach koordinierte Iridiumkomplex (2) nimmt unter Verlust eines Iodidliganden ein weiteres Molekül [[Kohlenstoffmonoxid]] auf unter Bildung des Komplexes (3). Dieser lagert sich in Schritt 3 schnell in den Acetylkomplex [(CH3CO)Ir(CO)2I2] (4) um. Dabei insertiert der Carbonylligand in die Metall-Methyl-Bindung. Dieser fünffach koordinierte Komplex (4) zerfällt in Schritt 4 reduktiv zum [[Acetyliodid]] CH3COI, welches in Schritt 6 hydrolytisch zu [[Essigsäure]] und [[Iodwasserstoff]] (HI) zum Ausgangskomplex zerfällt. Die Gesamtgleichung des Prozesses ist:

:<math>\mathrm{CH_3OH + CO \longrightarrow CH_3COOH}</math> (ΔH298 = −135,6 kJ/mol)

== Literatur ==
* J. H. Jones: ''The CativaTM Process for the Manufacture of Acetic Acid''. In: ''[[Platinum Metals Review]]''. 44.3, 2000, S. 94–105, ([http://www.platinummetalsreview.com/pdf/pmr-v44-i3-094-105.pdf (pdf)])

== Weblinks ==
{{Commonscat|Cativa process|Cativa-Prozess}}

== Einzelnachweise ==
<references>
<ref name="SunleyGJ">G. J. Sunley, D. J. Watson: ''High productivity methanol carbonylation catalysis using iridium.'' In: ''[[Catalysis Today]].'' 58.4, 2000, S. 293–307, [[doi:10.1016/s0920-5861(00)00263-7]].</ref>
<ref name="TorrenceP">Paull Torrence: ''Synthesis of Acetic Acid and Acetic Acid Anhydride from Methanol.'' In: Boy Cornils, Wolfgang A. Herrmann (Hrsg.): ''Applied Homogeneous Catalysis with Organometallic Compounds.'' Wiley‐VCH Verlag, 2018, ISBN 978-3-527-32897-0, S. 107.</ref>
</references>

[[Kategorie:Chemisch-technisches Verfahren]]

Cativa-Prozess - Versionsgeschichte

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