JP3072352B2 - イオン性を有する非水性液体組成物および溶媒としてのその使用法 - Google Patents
イオン性を有する非水性液体組成物および溶媒としてのその使用法Info
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Description
ロゲン化アルキルアルミニウムと、少なくとも1つのハ
ロゲン化第四級アンモニウムおよび少なくとも1つのハ
ロゲン化第四級ホスホニウムとの接触、または少なくと
も1つの二ハロゲン化アルキルアルミニウムと、少なく
とも1つのハロゲン化第四級アンモニウムとの接触の結
果生じる、イオン性を有する非水性液体組成物であっ
て、約80℃以下、好ましくは約40℃またはそれ以下の温
度で液体である組成物に関する。
媒の)溶媒としての使用法をも対象とする。
分の1つが脂肪族炭化水素中に可溶である、非水性イオ
ン組成物はほとんど知られていない。最もよく研究され
ているものは、三塩化または三臭化アルミニウムと、塩
化または臭化N−アルキルピリジニウムおよびN,N'−ジ
アルキルイミダゾリウムとの混合物からなる。これらの
液体イオン組成物は、「溶融塩」と呼ばれている(C.H.
HUSSEY, Advances in Molten Salts Chemistry、第5
巻、185 頁、Elsevier、New York、1983年)。
ニッケル−炭素またはニッケル−水素結合を含むニッケ
ルのカチオン錯体によって触媒される、オレフィンの二
量化または共二量化反応(co-dimerisation) 用の溶媒お
よび助触媒としての、これらの溶融塩の使用が記載され
ている。
(例えば二塩化または二臭化)アルキルアルミニウム
と、少なくとも1つのハロゲン化(例えば塩化または臭
化)第四級アンモニウムおよび少なくとも1つのハロゲ
ン化(例えば塩化または臭化)第四級ホスホニウムと
の、または少なくとも1つの二ハロゲン化アルキルアル
ミニウムと、少なくとも1つのハロゲン化第四級アンモ
ニウムとの、場合によってはさらに少なくとも1つの三
ハロゲン化アルミニウム(例えば三塩化または三臭化ア
ルミニウム)との任意の順序での接触が、イオン性を有
する非水性液体組成物を生じ、前記組成物は約80℃以下
(例えば約−70℃〜約+80℃)で液体であり、好ましく
は約40℃またはそれ以下(例えば約−70℃〜約+40℃)
の温度で、さらに好ましくは約−20℃またはそれ以下
(例えば約−70℃〜約−20℃)の温度で液体であること
が発見された。さらに前記液体組成物は、経時的に安定
である。
二ハロゲン化アルキルアルミニウムは、好ましくは一般
式Al2X4R2(式中、各Xは例えば塩素および臭素
から選ばれるハロゲンであり、各Rは分枝状または直鎖
状鎖を有する、芳香族または脂肪族の、1〜12個の炭素
原子を有する炭化水素残基を表わす)に対応する。この
ような化合物の例として、ジクロロメチルアルミニウム
(式Al2Cl4(CH3)2のテトラクロロジメチル
ジアルミニウムの通称(nom commun))、ジブロモメチル
アルミニウム(Al2Br4(CH3)2)、ジクロロ
エチルアルミニウム、ジブロモエチルアルミニウム、ジ
クロロ−n−ヘキシルアルミニウム、ジクロロイソブチ
ルアルミニウムを挙げることができる。これらの化合物
の1つまたは複数を用いることができる。
ハロゲン化第四級アンモニウムおよびハロゲン化第四級
ホスホニウムは、好ましくは各々一般式NR1R2R3
R4XおよびPR1R2R3R4X(式中、Xは塩素お
よび臭素から選ばれるハロゲンであり、R1、R2、R
3およびR4は同一または異なって、各々1〜12個の炭
素原子を有する脂肪族(飽和または不飽和)または芳香
族アルキル基を表わす)に対応する。これらの基R1、
R2、R3およびR4はまた、窒素または燐原子と共に
環を形成してもよい。従ってR1およびR2は、共に4
〜10個の炭素原子を有するアルキレン残基を形成し、R
3およびR4は前記と同じ定義を有する。ハロゲン化ア
ンモニウムおよびハロゲン化ホスホニウムは、1、2ま
たは3個の窒素または燐原子を有する、窒素または燐を
含む少なくとも1つの複素環からなっていてもよい。ハ
ロゲン化アンモニウムまたはハロゲン化ホスホニウムの
例として、塩化テトラブチルホスホニウム、臭化テトラ
ブチルホスホニウム、塩化N−ブチルピリジニウム、臭
化エチルピリジニウム、塩化1−メチル−3−ブチルイ
ミダゾリウム、塩化1−メチル−3−エチルイミダゾリ
ウムを挙げることができる。これらの化合物の1つまた
は複数を用いることができる。
は、いずれの順序で混合されてもよい。この混合は、前
記化合物の単純接触、次に均質液相(すなわち本発明に
よる液体組成物)を得るまで攪拌することによって実施
されうる。この混合はまた、有利には、例えば1つまた
は複数の二ハロゲン化アルキルアルミニウムを溶解す
る、飽和脂肪族炭化水素溶媒の存在下にも実施されう
る。この場合、2つの透明な液相を得た後、主として炭
化水素溶媒からなる上澄み相を除去して、本発明による
液体組成物しか残さないようにする。
相対的割合は、本発明による組成物の場合は、化学的に
も物理的にも所望の特性による。アルミニウム原子の相
当量として計算された、1つまたは複数の二ハロゲン化
アルキルアルミニウム、および場合によっては1つまた
は複数の三ハロゲン化アルミニウムのモル数N1が、ハ
ロゲン化物の原子の相当量として計算された、1つまた
は複数のハロゲン化第四級アンモニウムおよび/または
1つまたは複数のハロゲン化第四級ホスホニウムのモル
数N2に等しい時、得られた液体組成物は「中性」であ
ると言われる。N1がN2より大きい時、得られた液体
組成物は「酸性」であると言われる。N1がN2より小
さい時、得られた液体組成物は「塩基性」であると言わ
れる。
塩」)は、(特に触媒の)溶媒として用いられうる。
のもの、例えば[Cr(C6H5)2]+、[Re(C
O)5(NS)]2+、[Fe(フルベン)2]2+、
[Ru(CH3CN)3(C6H6)]2+、[Ru
(アレーン(arene) )]2+、[(C5H5)Rh(C
6H6)]2+、アニオン系のもの、例えば[NiCl
4]2−、[NiBr3P(C6H5)3]−、あるい
は中性のもの、例えばNi(C5H7O2)2(アセチ
ルアセトン酸ニッケル)、(NiCl2.2PBu3)
を、これらの「溶融塩」中に溶解してもよい。中性錯体
は、その際塩基性「溶融塩」中でアニオン性錯体に、酸
性「溶融塩」中でカチオン性錯体に転換されていてもよ
い。このようにして、塩化1−メチル−3−ブチルイミ
ダゾリウム1モルと、ジクロロエチルアルミニウム0.9
モルとからなる液体塩基性「溶融塩」中に導入されたア
セチルアセトン酸ニッケルは、定量的に錯体[NiCl
4]2-に転換される。
塩」)はまた、触媒の溶媒、例えば特に二量化、共二量
化、またはオリゴマー化用の、遷移金属の錯体、例えば
ニッケル錯体をベースとする触媒の溶媒としても用いら
れうる。この場合、錯体の使用は、フランス特許第2,61
1,700 号のように、遷移金属−炭素、および遷移金属−
水素結合の少なくとも1つを既に含んでいる錯体、ある
いは酸化度が低い錯体に限定されず、大部分の錯体でよ
い。
たはオリゴマー化用の、本発明による液体組成物(また
は「溶融塩」)中で使用しうる触媒は、なんらかのニッ
ケル錯体であるが、例えば水、アルコール、有機酸、ア
ンモニアのような活性なプロトンを有する化合物によっ
て溶媒和されたニッケル錯体は除く。前記反応用のこの
ような錯体の例として、アセチルアセトン酸ニッケル、
ハロゲン化物または硫酸ニッケルの錯体、例えば(Ni
Cl2、2−ピリジン)、(NiCl2、2PiP
r3)、(NiBr2、2PBu3)、(NiSO4、
2PBu3)、オクタン酸ニッケル、ニッケルアルコラ
ートが挙げられる。同様に、フランス特許第2,611,700
号に記載されているニッケル化合物を用いることもでき
る。これらは少なくとも1つのニッケル−炭素またはニ
ッケル−水素結合を含んでいるか、あるいは2以下の原
子価を有する。このような化合物の例として、ビスシク
ロオクタジエンニッケル、塩化メタリルニッケル、ビス
アリルニッケル、塩化アリルニッケル、臭化アリルニッ
ケルを挙げることができる。
リゴマー化用の、本発明による「溶融塩」中に含まれる
1つまたは複数のニッケル錯体の量は、一般に、0.01ミ
リモル・l-1〜2モル・l-1、好ましくは0.1 〜100 ミ
リモル・l-1である。最適な割合は、ニッケル錯体の種
類、および本発明による「溶融塩」の組成による。好ま
しくは「溶融塩」の「酸性」範囲に位置する。錯体の量
を、「溶融塩」中に含まれる1つまたは複数の二ハロゲ
ン化アルキルアルミニウムの過剰のモルフラクションに
調節する。
まれる1つまたは複数の触媒によって二量化、共二量
化、またはオリゴマー化されうるオレフィンは、炭化水
素媒質またはハロゲノ炭化水素媒質、例えばエチレン、
プロピレン、1−および2−ブテン、スチレン中で用い
られるニッケルベースの触媒によって二量化されるもの
と同じである。反応を実施するために、オレフィンと、
1つまたは複数のニッケル錯体を含む「溶融塩」相とを
接触させ、好ましくは激しい攪拌によって効率的な相移
動を行なう。反応が終了したら、相をあらゆる適切な手
段で分離する。例えば混合物をデカンテーションさせた
ままにし、二量体、共二量体、および/またはオリゴマ
ーからなる上相を抜出す。ついで1つまたは複数のオレ
フィンの新しい仕込原料の導入によって操作を再開して
もよい。同様に、連続的に操作を行なってもよい。すな
わち反応器の内部または外部に2つの液相のデカンテー
ションを実施することができる帯域を備えるようにする
ことにより、1つまたは複数のオレフィン媒質を供給
し、かつ二量体、共二量体、および/またはオリゴマー
相が形成するにつれて、連続的にこれらを抜出してもよ
い。
応が行なわれる温度はまた、「溶融塩」の組成と、触媒
の活性が許すかぎり低くてもよい。例えば−50℃〜+80
℃であってもよい。
い圧力が特にエチレンに対して用いられる。
触媒の場合のように、通常、酸素および湿気を避けて操
作が行なわれる。
1つの二ハロゲン化アルキルアルミニウムと、少なくと
も1つのハロゲン化第四級アンモニウムおよび少なくと
も1つのハロゲン化第四級ホスホニウムとの接触、また
は少なくとも1つの二ハロゲン化アルキルアルミニウム
と、少なくとも1つのハロゲン化第四級アンモニウムと
の接触の結果生じる、イオン性を有する非水性液体組成
物であって、約80℃以下、好ましくは約40℃またはそれ
以下の温度で液体である組成物が提供せられる。
囲を限定するものではない。1つまたは複数のアルミニ
ウム化合物のモルフラクションを、液体組成物(または
「溶融塩」)の「濃度(titre) 」と呼ぶ。例えば前記組
成物の成分の合計の1モルあたりの、1つまたは複数の
アルミニウム化合物0.5モルを含む液体組成物は、0.5N
の濃度であろう。
(参考例) 空気および湿気がパージされたSchlenk 管に、9.74g
(33ミリモル)のPBu4Cl(塩化テトラブチルホス
ホニウム)および15 ml のヘプタンを導入する。ついで
懸濁液を−20℃に冷却した後、ジクロロエチルアルミニ
ウムのヘキサン中50重量%溶液8 ml (6.46g)を添加
する(すなわちアルミニウム原子25.4ミリ相当量)。つ
いで得られた混合物を約30℃で再加熱する。
れる。炭化水素上澄み相は塩素化合物を含まず、次に除
去される。
周囲温度で液体の組成物からなる。
8.1ミリモル)の塩化1−メチル−3−ブチルイミダゾ
リウムを導入する。ついで、−20℃で懸濁液を冷却した
後、ジクロロエチルアルミニウムのヘキサン中50重量%
溶液11.8 ml (9.56g)(すなわちアルミニウム原子3
7.6ミリ相当量)を添加する。次に、得られた混合物を
約30℃で再加熱する。
れる。
であり、かつ−30℃でなお液体である液体組成物を回収
する。
(参考例) 空気および湿気パージされたSchlenk 管に、2.23g(7.
55ミリモル)のPBu4Clおよび15 ml のヘプタンを
導入する。ついで、−20℃で懸濁液を冷却した後、ジク
ロロエチルアルミニウムのヘキサン中50重量%溶液2.3
ml(1.84g)(すなわちアルミニウム原子7.1 ミリ相当
量)を添加する。得られた混合物を約30℃で再加熱す
る。
れる。
であり、かつ+30℃でなお液体である液体組成物を回収
する。
9.3ミリモル)の塩化1−メチル−3−ブチルイミダゾ
リウムを導入する。ついで、−20℃で懸濁液を冷却した
後、ジクロロエチルアルミニウムのヘキサン中50重量%
溶液7ml(5.65g)(すなわちアルミニウム原子22.2ミ
リ相当量)を添加する。次に、得られた混合物を約30℃
で再加熱する。
れる。
であり、かつ−50℃でなお液体である液体組成物を回収
する。
体(NiCl2、2PBu3)0.125 g(0.23ミリモ
ル)、ヘプタン10g、ついで塩化テトラブチルホスホニ
ウムと濃度0.65N のジクロロエチルアルミニウムとから
なる液体組成物5gを導入する。
この混合物を約60℃にする。
るプロピレンのオリゴマー30gを回収する。
水アセチルアセトン酸ニッケル0.26g(1.0 ミリモ
ル)、ヘプタン9g、ついで塩化1−メチル−3−ブチ
ルイミダゾリウムと濃度0.64N のジクロロエチルアルミ
ニウムとからなる液体組成物5gを導入する。
この混合物を約60℃にする。
るプロピレンのオリゴマー9gを回収する。
磁石を含む二重ジャケットのガラス製反応器に、錯体
(NiCl2、2PiPr3)0.024 ミリモル、ヘプタ
ン3 ml 、およびジクロロエチルアルミニウムと塩化1
−メチル−3−ブチルイミダゾリウムとの混合物からな
る0.7N溶融塩2 ml を連続的に導入する。ついで大気圧
付近の圧力で、気体プロピレンを導入する。2時間の反
応後、76%が2,3 −ジメチルブテンからなる二量体30g
が形成された。
Claims (21)
- 【請求項1】 少なくとも1つの二ハロゲン化アルキル
アルミニウムと、少なくとも1つのハロゲン化第四級ア
ンモニウムおよび少なくとも1つのハロゲン化第四級ホ
スホニウムとの接触、または少なくとも1つの二ハロゲ
ン化アルキルアルミニウムと、少なくとも1つのハロゲ
ン化第四級アンモニウムとの接触の結果生じる、イオン
性を有する非水性液体組成物であって、約80℃以下で液
体である組成物。 - 【請求項2】 約40℃またはそれ以下の温度で液体であ
る、請求項1による組成物。 - 【請求項3】 約−70℃〜約+40℃で液体である、請求
項1または2による組成物。 - 【請求項4】 約−20℃またはそれ以下の温度で液体で
ある、請求項1による組成物。 - 【請求項5】 約−70℃〜約−20℃で液体である、請求
項1〜4のうちの1つによる組成物。 - 【請求項6】 前記二ハロゲン化アルキルアルミニウム
が、二塩化または二臭化アルキルアルミニウムである、
請求項1〜5のうちの1つによる組成物。 - 【請求項7】 前記二ハロゲン化アルキルアルミニウム
が、一般式Al2X4R2(式中、各Xは塩素および臭
素から選ばれるハロゲンであり、各Rは1〜12個の炭素
原子を有する炭化水素残基を表わす)に対応する、請求
項1〜5のうちの1つによる組成物。 - 【請求項8】 前記二ハロゲン化アルキルアルミニウム
が、ジクロロメチルアルミニウム、ジブロモメチルアル
ミニウム、ジクロロエチルアルミニウム、ジブロモエチ
ルアルミニウム、ジクロロ−n−ヘキシルアルミニウ
ム、ジクロロイソブチルアルミニウムからなる群から選
ばれる、請求項7による組成物。 - 【請求項9】 前記ハロゲン化第四級アンモニウムが、
塩化または臭化第四級アンモニウムであり、前記ハロゲ
ン化第四級ホスホニウムが、塩化または臭化第四級ホス
ホニウムである、請求項1〜8のうちの1つによる組成
物。 - 【請求項10】 前記ハロゲン化第四級アンモニウムお
よび前記ハロゲン化第四級ホスホニウムが、各々一般式
NR1R2R3R4XおよびPR1R2R3R4X(式
中、Xは塩素および臭素から選ばれるハロゲンであり、
R1、R2、R3およびR4は同一または異なって、各
々1〜12個の炭素原子を有するアルキル基を表わすか、
またはR1およびR2は共に4〜10個の炭素原子を有す
るアルキレン残基を形成し、R3およびR4は同一また
は異なって、各々1〜12個の炭素原子を有するアルキル
基を表わす)に対応する、請求項1〜8のうちの1つに
よる組成物。 - 【請求項11】 前記ハロゲン化第四級アンモニウムお
よび前記ハロゲン化第四級ホスホニウムが、各々1、2
または3個の窒素または燐原子を有する、各々窒素また
は燐を含む少なくとも1つの複素環からなる、請求項1
〜8のうちの1つによる組成物。 - 【請求項12】 前記ハロゲン化第四級アンモニウムお
よび前記ハロゲン化第四級ホスホニウムが、塩化テトラ
ブチルホスホニウム、臭化テトラブチルホスホニウム、
塩化N−ブチルピリジニウム、臭化エチルピリジニウ
ム、塩化1−メチル−3−ブチルイミダゾリウム、塩化
1−メチル−3−エチルイミダゾリウムからなる群から
選ばれる、請求項1〜9のうちの1つによる組成物。 - 【請求項13】 前記接触が、飽和脂肪族炭化水素溶媒
の存在下に実施される、請求項1〜12のうちの1つによ
る組成物。 - 【請求項14】 さらに前記接触が、少なくとも1つの
三ハロゲン化アルミニウムとも行なわれる、請求項1〜
13のうちの1つによる組成物。 - 【請求項15】 少なくとも1つの二ハロゲン化アルキ
ルアルミニウムと、少なくとも1つのハロゲン化第四級
アンモニウムおよび/または少なくとも1つのハロゲン
化第四級ホスホニウムとの接触の結果生じる、イオン性
を有する非水性液体組成物であって、約80℃以下で液体
である組成物を少なくとも1つの触媒の溶媒として使用
する方法。 - 【請求項16】 請求項15による組成物を少なくとも1
つの遷移金属錯体の溶媒として使用する方法。 - 【請求項17】 オレフィンが少なくとも1つのニッケ
ル錯体と接触させられ、前記錯体が少なくとも1つの二
ハロゲン化アルキルアルミニウムと、少なく とも1つの
ハロゲン化第四級アンモニウムおよび/または少なくと
も1つのハロゲン化第四級ホスホニウムとの接触の結果
生じる、イオン性を有する非水性液体組成物中に存在す
る、少なくとも1つのオレフィンの二量化、共二量化ま
たはオリゴマー化方法。 - 【請求項18】 前記ニッケル錯体が、ニッケル−炭素
結合も、ニッケル−水素結合も含まない、請求項17によ
る方法。 - 【請求項19】 前記ニッケル錯体が、アセチルアセト
ン酸ニッケル、錯体(NiCl2、2ピリジン)、錯体
(NiCl2、2PiPr3)、錯体(NiBr2、2
PBu3)、錯体(NiSO4、2PBu3)、オクタ
ン酸ニッケル、ニッケルアルコラート、ビスシクロオク
タジエンニッケル、塩化メタリルニッケル、ビスアリル
ニッケル、塩化アリルニッケル、臭化アリルニッケルか
らなる群から選ばれる、請求項17による方法。 - 【請求項20】 前記液体組成物中に含まれている1つ
または複数のニッケル錯体の量が、0.01ミリモル(mmol
e) /l〜2モル/lである、請求項17〜19のうちの1
つによる方法。 - 【請求項21】 前記オレフィンが、エチレン、プロピ
レン、1−ブテンおよび2−ブテン、スチレンから選ば
れる、請求項17〜20のうちの1つによる方法。
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