É um uso pouco rigoroso, porque o que a frase parece querer dizer é que a enumeração é relativa aos filhos.

Sendo assim, sugere-se:

(1) «As qualidades que o pai enumerou sobre os filhos eram muitas.»

(2) «As qualidades que o pai enumerou quanto aos filhos eram muitas.»

(3) «As qualidades que o pai enumerou em relação aos filhos eram muitas.»

Note-se que o verbo enumerar, na oração apresentada, não constrói regência com a preposição em.

Pode também supor-se outra perspetiva, que requer outra preposição e outra pontuação:

1. «As qualidades, que o pai enumerou, dos filhos eram muitas.»

Esta frase é composta por duas orações: a oração principal (subordinante):

2. «As qualidades dos filhos eram muitas.» 

e a oração subordinada adjetiva relativa:

3. «que o pai enumerou.»

Percebe-se, olhando para 2., que a preposição de é aqui utilizada para assegurar a ligação entre o complemento do nome (filhos) ao nome que determina (qualidades), contudo, a oração subordinada adjetiva relativa é aqui uma oração  intercalada, ocorrendo no meio da oração principal.

A opção pelo uso da preposição em não pode estar correta, porque o substantivo qualidades rege a preposição de. A frase descreve as qualidades que pertencem aos filhos, não um local físico onde as qualidades estão localizadas. Por outro lado, a preposição de é a mais frequentemente utilizada para assegurar a ligação referida. Esta situação deve-se ao facto de a preposição de ser a mais gramaticalizada das preposições, «o que lhe permite ocorrer em construções que expressam um leque variadíssimo de valores semânticos, recuperáveis a partir do sentido geral da expressão e/ou com base em informação contextual» (Raposo et al., Gramática do Português. Fundação Calouste Gulbenkian, p. 1052).