JP3948792B2 - ３−ホルミルテトラヒドロフランの製造法 - Google Patents
３−ホルミルテトラヒドロフランの製造法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、医薬、農薬分野における重要中間体、特に殺虫剤分野における重要中間体（特開平７−１７９４４８号公報）である３−ホルミルテトラヒドロフランの製造法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
オレフィンを第ＶＩＩＩ族の金属化合物の存在下、水素と一酸化炭素と反応させてアルデヒドを生成する反応はヒドロホルミル化反応として知られている。第ＶＩＩＩ族の金属化合物の中でも反応性や選択性の点でロジウムが優れていることが知られているが、ロジウムカルボニルは不安定で、一般には配位子で修飾した形で使用される。この配位子には一般的にはトリアルキルホスフィン、トリアリールホスフィンまたはトリアリールホスファイトなどの燐化合物、砒素化合物またはアンチモン化合物が用いられる。
【０００３】
２，５−ジヒドロフランのヒドロホルミル化反応で３−ホルミルテトラヒドロフランを製造する方法はＪ．Ｃ．．Ｂａｙｏｎ等の報告〔Ｏｒｇａｎｏｍｅｔａｌｌｉｃｓ，１１（１１）巻、３５２５−３３頁（１９９２年）、Ｊ．Ｃ．Ｓ．Ｃｈｅｍ．ｃｏｍｍｕｎ．，６００（１９９０年）〕及び米国特許第４３７６２０８号等に開示されている。
【０００４】
特開昭５７−１２３１３４号公報には、ある種のホスファイトで修飾されたロジウム触媒によるオレフィンのヒドロホルミル化方法が記載されている。
【０００５】
これらの方法以外に、我々はロジウム触媒のリガンドとして、トリス（２−ｔ−ブチル−５−メチルフェニル）ホスファイトを使用することによりヒドロホルミル化反応の３位への選択性が９０％以上になるという効率的で、満足しうる収率で３−ホルミルテトラヒドロフランを得る方法を見出している。
【０００６】
３−ホルミルテトラヒドロフランの原料である２，５−ジヒドロフランは既に公知化合物であり、シス−２−ブテン−１，４−ジオールの酸触媒による脱水環化反応による方法、または３，４−エポキシブテンの転位により製造する方法が知られている。例えば、シス−２−ブテン−１，４−ジオールの酸触媒による脱水環化反応については、シス−２−ブテン−１，４−ジオールに触媒量の硫酸を加え、加熱することにより製造する方法（Ｊ．Ｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．，１９６３，２８，１１４７）またはシス−２−ブテン−１，４−ジオールに臭化水素を作用させることにより製造する方法（Ｊ．Ｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．，１９５３，１８，８０１）やシス−２−ブテン−１，４−ジオールに触媒量のヨウ素を加え、加熱することにより製造する方法（Ｊ．Ｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．，１９８１，４６，３３６１）などが報告されている。また、我々は硫酸水素塩類の存在下に、シス−２−ブテン−１，４−ジオールを脱水環化反応させることにより、高収率で２，５−ジヒドロフランを製造する方法を見出している。
【０００７】
３，４−エポキシブテンの転位による、２，５−ジヒドロフランの製造方法については、ヨウ化物を含有する触媒、または１種以上の銅塩からなる触媒の存在下で３，４−エポキシブテンを転位させる方法が報告されている。（特開平３−７７８７７号公報、特開平８−５９６４５号公報等）
【０００８】
また、２，５−ジヒドロフランの精製に関しては蒸留による方法が知られている。（特開平３−７７８７７号公報、Ｊ．Ｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．，１９８１，４６，３３６１等）更に、Ｊ．Ｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．，１９５３，１８，８０１には、シス−２−ブテン−１，４−ジオールに臭化水素を作用させて生成する２，５−ジヒドロフランを含有する反応留出液を水酸化カリウムで乾燥させて蒸留する方法が記載されている。
【０００９】
しかし、単なる蒸留精製では副生物であるクロトンアルデヒド等が完全に除去できず、クロトンアルデヒド等を含まない２，５−ジヒドロフランを得るためにはかなりの部分を廃棄しなくてはならず、到底工業的に実施しうる方法ではなかった。
【００１０】
本発明者らは、３−ホルミルテトラヒドロフランの製造法の検討において、２，５−ジヒドロフランをトリス（２−ｔ−ブチル−５−メチルフェニル）ホスファイトをリガンドとしたロジウム触媒によるヒドロホルミル化反応を行った。その際、製造工程を通して得られる２，５−ジヒドロフランを含有する反応液から蒸留分離した２，５−ジヒドロフランはヒドロホルミル化反応中に反応速度が低下し、場合によっては反応が停止し、満足する結果が得られなかった。また、同様の反応で得た粗２，５−ジヒドロフランを水酸化カリウムで乾燥させた後、蒸留して製造した２，５−ジヒドロフランにおいても、同様の結果であった。また、本発明者らは水酸化アルカリ金属によって乾燥すると着色や糊状の不溶物の生成によって操作上問題を生じることを確認した。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
２，５−ジヒドロフランのヒドロホルミル化反応による３−ホルミルテトラヒドロフランを製造する方法において、ヒドロホルミル化反応に影響を及ぼさないように前処理し、高収率で３−ホルミルテトラヒドロフランを製造する方法を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記の課題を解決すべく鋭意検討を行った結果、ヒドロホルミル化反応を阻害する原因は２，５−ジヒドロフラン中に存在する数種の阻害物質にあることを見出した。さらに、製造工程を通して得られる２，５−ジヒドロフラン中に必ず含まれる副生物であるクロトンアルデヒドを筆頭とするアルデヒド類は顕著に反応を阻害することが判明した。
【００１３】
本発明者らはこれらの阻害物質を除去する方法を鋭意検討した結果、製造工程を通して得られる２，５−ジヒドロフランの反応液を化学処理することにより、アルデヒド類を筆頭とした阻害物質を除去することができ、その後のヒドロホルミル化反応において、安定した反応速度、及び安定した収率で得られることを見出し、本発明を完成させるに到った。
【００１４】
即ち、本発明は、シス−２−ブテン−１，４−ジオールを酸触媒で脱水環化反応させるか、または触媒の存在下に３，４−エポキシブテンを転位反応させる製造工程を通して得られる２，５−ジヒドロフランを含有する反応液に対して、ヒドロホルミル化反応の阻害物質であるアルデヒド類を還元剤または縮合剤を用いた化学反応により除去する処理を行った後、元素の周期表第ＶＩＩＩ族から選ばれる金属化合物及び亜燐酸エステル類の存在下に水素と一酸化炭素とを作用させることを特徴とする３−ホルミルテトラヒドロフランの製造法である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明で用いられる、２，５−ジヒドロフランを含有する反応液は、シス−２−ブテン−１，４−ジオールを酸触媒で脱水環化反応させて、反応系外に留出した粗２，５−ジヒドロフラン（Ｊ．Ｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．，１９６３，２８，１１４７記載の方法）である。一般的に反応温度が２，５−ジヒドロフランの沸点以上と高いため、２，５−ジヒドロフランを反応系外に留出させながら反応を行う。留出した２，５−ジヒドロフランは１５〜２５％程度の水を含む２層で得られる。
【００１６】
または、本発明で用いられる、２，５−ジヒドロフランを含有する反応液は、触媒存在下、３，４−エポキシブテンの転位反応を行った２，５−ジヒドロフランの反応液（特開平３−７７８７７号公報記載の方法）である。
【００１７】
いずれの方法で２，５−ジヒドロフランを含有する反応液を製造するにしても、反応液中には副生物のクロトンアルデヒドを主とする、数種のヒドロホルミル化反応阻害物質を含有している。
【００１８】
本発明の方法はこれらの２，５−ジヒドロフランの反応液に化学処理を施した後、ヒドロホルミル化反応を行うものである。
【００１９】
本発明に於て化学処理とは還元反応と縮合反応を指す。
還元反応に使用される還元剤の例としては、亜硫酸水素ナトリウム、亜硫酸水素カリウム等の亜硫酸水素塩類、亜硫酸ナトリウム、亜硫酸カリウム等の亜硫酸塩類、水素化ホウ素ナトリウム等の水素化金属錯体類が挙げられる。
【００２０】
還元剤は反応液に対して水溶液あるいは固体のまま使用する。還元剤の量は反応液中の２，５−ジヒドロフランに対し、１〜１０ｍｏｌ％、好ましくは１〜５ｍｏｌ％である。処理する温度は、０℃から還流温度まで可能であるが、通常、室温で１時間攪拌すれば良い。
【００２１】
処理後、水層が存在する場合は分液により水層を分離する。一般に２，５−ジヒドロフランと水の相互溶解度は高く、トルエン、キシレン等水との相互溶解度の小さな溶媒を添加し、２，５−ジヒドロフランと水の相互溶解度を下げて分液するのが好ましい。また、反応液と還元剤の混合時に前述の溶媒が存在していてもヒドロホルミル化反応の阻害物質を除去するのに何ら問題はない。
【００２２】
縮合反応に使用される縮合剤の例としては、アミン類が挙げられる。アミン類としては、メチルアミン、プロピルアミン等の脂肪族一級アミン類、アニリン、アニシジン、トルイジン、アミノフェノール、ナフチルアミン等の芳香族一級アミン類が挙げられる。
【００２３】
アミン類の添加量は、反応液中の２，５−ジヒドロフランに対し、１〜１０ｍｏｌ％であり、好ましくは１〜５ｍｏｌ％である。処理する温度は、０℃から還流温度まで可能であるが、通常、室温で１時間処理すれば良い。処理後、水層が存在する場合は分液により水層を分離する。混合時に、トルエン、キシレン等の水と相互溶解度の小さな溶媒が存在しても、ヒドロホルミル化反応の阻害物質を除去するのに何ら問題はない。
【００２４】
反応液を還元剤またはアミン類で混合処理した後、必要に応じて分液した油層を、乾燥剤で乾燥する。乾燥剤としてモレキュラーシーブス等の吸収剤、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム等の炭酸アルカリ金属類、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム等の炭酸水素塩類、無水硫酸ナトリウム、無水硫酸マグネシウム等の無水硫酸塩類が挙げられる。これらの乾燥剤は単独で使用できるが、２種類以上を混合して使用することも可能である。
【００２５】
乾燥剤処理した２，５−ジヒドロフランを含有する油層は濾過操作等、固液分離を行った後、蒸留することで、高純度の２，５−ジヒドロフランを製造することができる。
【００２６】
還元剤として亜硫酸塩を使用した場合、反応液中に存在する硫黄分がヒドロホルミル化の阻害物質となりうるため、蒸留後、不活性ガスでバブリングするとより好ましい。不活性ガスとしては窒素、ヘリウム、アルゴン等の２，５−ジヒドロフランと反応しないものであればよい。ガス量が多ければ残存しているヒドロホルミル化反応の阻害物質をすばやく除去できるが、２，５−ジヒドロフランの損失も大きく、少なければ阻害物質を除去するのに時間がかかる。ガス量は２，５−ジヒドロフラン１ｋｇに対して、０．０５〜１ｍ3であり、好ましくは０．１〜０．３ｍ3である。吹き込み速度は０．０１〜１Ｎｍ3であり、好ましくは０．０１〜０．１Ｎｍ3である。
【００２７】
以上の操作を経て得られた２，５−ジヒドロフラン中にはヒドロホルミル化反応の阻害物質は存在しておらず、安定したヒドロホルミル化反応を行うことができる。
【００２８】
次に、２，５−ジヒドロフランと水素及び一酸化炭素との反応を、第ＶＩＩＩ族の金属化合物及びホスファイトの存在下に行う。
【００２９】
ヒドロホルミル化反応の触媒として用いられる元素の周期表第ＶＩＩＩ族金属化合物は、ルテニウム、ロジウム、コバルト、イリジウム、パラジウムを含むが、なかでもロジウム化合物が望ましい。具体的にはＲｈ4（ＣＯ）12、Ｒｈ6（ＣＯ）16、Ｒｈ（ａｃａｃ）（ＣＯ）2、ＲｈＨ（ＣＯ）（ＰＰｈ3）3、Ｒｈ（ａｃａｃ）（ＣＯ）（ＰＰｈ3）、酸化ロジウム、塩化ロジウム、ロジウムアセチルアセテート、酢酸ロジウムが挙げられる。
【００３０】
亜燐酸エステル類としては、トリス（２−ｔ−ブチルフェニル）ホスファイト、トリス（２−ｔ−ブチル−５−メチルフェニル）ホスファイト、トリス（ノニルフェニル）ホスファイト、トリス（２−フェニルフェニル）ホスファイト、トリス（２−メチルフェニル）ホスファイト、トリス（２，５−ジメチルフェニル）ホスファイト、トリス（２−ｔ−ブチル−４−メチルフェニル）ホスファイトが挙げられる。
一般に触媒と２，５−ジヒドロフランのモル比は１：１００〜１：５０００００、好ましくは１：１０００〜１：１０００００である。
【００３１】
触媒の元素の周期表第ＶＩＩＩ族金属と亜燐酸エステル類のモル比は１：１〜１：１０００、好ましくは１：１０〜１：５００、より好ましくは１：２０〜１：１００である。
【００３２】
ヒドロホルミル化反応では、２，５−ジヒドロフランを原料及び溶媒として使用することが望ましいが、触媒の回収のために不活性な溶媒の存在下実施しても良い。ここで使用される不活性な溶媒とは、メタノール、エタノール、プロパノール、ジグリム等のアルコール類、ジクロロメタン、トリクロロメタン、ジクロロエタン等のハロゲン化炭化水素類、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類、ジメチルホルムアミド、Ｎ−メチルピロリドン、Ｎ，Ｎ−ジメチルイミダゾリジノン等の非プロトン性の極性溶媒類が挙げられる。
【００３３】
反応温度は、２０〜１５０℃が適しており、より好ましくは５０〜６０℃である。
【００３４】
反応圧力は、０〜１５０気圧の範囲が適切で、これ以上の高い圧力では反応装置が大きくなるなど、設備面で不利になる。１０〜８０気圧で反応を行うのが更に好ましい。
【００３５】
水素／一酸化炭素の混合比は１／５〜１０／１の範囲が望ましい。好ましくは１／２〜２／１である。
【００３６】
反応終了後、３−ホルミルテトラヒドロフランは反応混合物から留去され、任意に更に分別蒸留することにより精製される。
【００３７】
【実施例】
以下に実施例により本発明を更に詳しく説明する。以下の例中の記載にあるクロトンアルデヒドの検出限界は２００ｐｐｍである。尚、ガスクロマトグラフィーによる分析条件は以下の通りである。
充填剤 １０％ＯＶ−１７ ２ｍ×３ｍｍφ
検出方法 ＦＩＤ
【００３８】
参考例１
硫酸水素ナトリウム一水和物６５１．３ｇに水７６．８ｇと１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン２１３１．７ｇを装入し、１１５℃まで昇温した。次にｃｉｓ−２−ブテン−１，４−ジオール２１４７．８ｇ（２４．４ｍｏｌ）を滴下していき、滴下を始めるとほぼ同時に２，５−ジヒドロフランの留出が始った。２，５−ジヒドロフランを含有する留出液をＤｅａｎ−Ｓｔａｒｋチューブを用いて留出させ、受器に溜めた。滴下が終わり、２，５−ジヒドロフランの留出が止まったところで反応終了とした。留出液１７３３．７ｇ（油層 １４５３ｇ，水層２８０ｇ）をガスクロマトグラフィーで分析したところ、２，５−ジヒドロフランは油層中に８１．２％、水層中に２７．８％含まれていた。（収率７４％）。クロトンアルデヒドは油層中に３．５％含まれていた。
【００３９】
参考例２
１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン３００ｇに硫酸１２ｇを装入し、１１５℃まで昇温した。次にｃｉｓ−２−ブテン−１，４−ジオール３００ｇ（４．３モル）を滴下していき、滴下を始めるとほぼ同時に２，５−ジヒドロフランの留出が始った。２，５−ジヒドロフランを含有する留出液をＤｅａｎ−Ｓｔａｒｋチューブを用いて留出させ、受器に溜めた。滴下が終わり、２，５−ジヒドロフランの留出が止まったところで反応終了とした。留出液２１０ｇ（油層１８２ｇ，水層２８ｇ）をガスクロマトグラフィーで分析したところ、２，５−ジヒドロフランは油層中に８０．３％、水層中に２６．５％含まれていた。（収率６４％）。クロトンアルデヒドは油層中に５．１％含まれていた。
【００４０】
参考例３
沃化カリウム４．５ｇ、沃化亜鉛８．７ｇ及び１８−クラウン−６ ７．２ｇを１Ｌオートクレーブに装入し、窒素雰囲気下に１５０℃まで加熱した。この混合物に、攪拌下、３，４−エポキシブテン ３００ｇを４時間かけて装入した。３，４−エポキシブテン装入後に１５０℃で１時間保持した。室温まで冷却した後、内容物を移し替え、キシレン１００ｇを加え、蒸留し、留分１８６ｇ得た。この留分中に１６７ｇの２，５−ジヒドロフランを含有していた。（収率７０％）。クロトンアルデヒドは留分中に２．５％含まれていた。
【００４１】
実施例１
参考例１と同様にして得られた２，５−ジヒドロフラン１２５４．６ｇ（１７．９ｍｏｌ）を含む留出液１７３３．７ｇを分液ロートに移し、トルエン８７７．７ｇと亜硫酸水素ナトリウム１３２．８ｇ（１．３ｍｏｌ）を加え室温で１時間振り混ぜた。静置後、下層部の水層を分液して除き、油層２２９９．６ｇを得た。油層に炭酸水素ナトリウム３００ｇを加えて乾燥した後、濾過により残渣を除いた。濾液を常圧下、蒸留し、６４〜６５℃で２，５−ジヒドロフラン１０００ｇを得た。（２，５−ジヒドロフラン純度９９．９％）。クロトンアルデヒドは不検出であった。
この２，５−ジヒドロフラン１０００ｇを凝縮器、吹き込み管付きのフラスコに移し、窒素で０．０３Ｎｍ3／ｈｒ、９時間バブリングし、２，５−ジヒドロフラン９９０ｇを得た。
次いで３００ｍｌステンレス製オートクレーブに得られた２，５−ジヒドロフラン１０５．０ｇを装入し、これにモノカルボニルトリス（トリフェニルホスフィン）ロジウム１００ｍｇ、トリス（ｔ−ブチル−４−メチルフェニル）ホスファイト２．５０ｇを加えた。次に一酸化炭素と水素の１：１混合ガスを充填し６０気圧とし、５５℃に加熱した。反応が起こっていることを示す混合ガスの吸収が始まり、１０時間でガスの吸収がなくなった。オートクレーブを放冷し、反応生成物をガスクロマトグラフィーで分析したところ、原料の転化率は１００％、３−ホルミルテトラヒドロフランの収率は９３％であった。
【００４２】
実施例２
参考例２と同様にして得られた２，５−ジヒドロフラン１２５４．６ｇ（１７．９ｍｏｌ）を含む留出液１８１１．６ｇを分液ロートに移し、トルエン８７７．７ｇと水素化ホウ素ナトリウム１５．１ｇ（０．４ｍｏｌ）を加え室温で１時間振り混ぜた。静置後、下層部の水層を分液して除き、２，５−ジヒドロフラン１２０４．９ｇ（１７．２ｍｏｌ）を含む油層２２９９．６ｇを得た。油層に炭酸水素ナトリウム３００ｇを加えて乾燥した後、濾過により残渣を除いた。濾液を蒸留し、２，５−ジヒドロフラン１０００ｇを得た。クロトンアルデヒドは不検出であった。
この２，５−ジヒドロフラン１０００ｇを凝縮器、吹き込み管付きのフラスコに移し、窒素で０．０３Ｎｍ3／ｈｒ、９時間バブリングし、２，５−ジヒドロフラン９９０ｇを得た。
実施例１と同様にこの２，５−ジヒドロフランの一部１０５．０ｇをヒドロホルミル化に用いたところ１０時間でガスの吸収がなくなった。オートクレーブを放冷し、反応生成物をガスクロマトグラフィーで分析したところ、原料の転化率は１００％、３−ホルミルテトラヒドロフランの収率は９２％であった。
【００４３】
実施例３
参考例１と同様にして得られた２，５−ジヒドロフラン１２５４．６ｇ（１７．９ｍｏｌ）を含む留出液１７５４．５ｇを分液ロートに移し、トルエン８７７．７ｇとアニリン４７．１ｇ（０．５ｍｏｌ）を加え室温で１時間振り混ぜ、分液後、下層部の水層を除き、２，５−ジヒドロフラン１１９１．９ｇ（１７．０ｍｏｌ）を含む油層２３０７．５ｇを得た。油層に炭酸水素ナトリウム４１０ｇを加え乾燥した後、濾過により残渣を除き、濾液を蒸留し、２，５−ジヒドロフラン１０００ｇを得た。クロトンアルデヒドは不検出であった。
この２．５−ジヒドロフラン１０００ｇを凝縮器、吹き込み管付きのフラスコに移し、窒素で０．０３Ｎｍ3／ｈｒ、９時間バブリングし、２，５−ジヒドロフラン９９０ｇを得た。
実施例１と同様にこの２，５−ジヒドロフランの一部１０５．０ｇをヒドロホルミル化に用いたところ１０時間でガスの吸収がなくなった。オートクレーブを放冷し、反応生成物をガスクロマトグラフィーで分析したところ、原料の転化率は１００％、３−ホルミルテトラヒドロフランの収率は９０％であった。
【００４４】
実施例４
参考例１と同様にして得られた２，５−ジヒドロフラン１２５４．６ｇ（１７．９ｍｏｌ）を含む留出液１７８９．３ｇを分液ロートに移し、トルエン８７７．７ｇとメチルアミン１５．５ｇ（０．５ｍｏｌ）を加え室温で１時間振り混ぜ、分液後、下層部の水層を除き、２，５−ジヒドロフラン１２１１．８ｇ（１７．３ｍｏｌ）を含む油層２１６９．７ｇを得た。油層に炭酸水素ナトリウム４１０ｇを加え乾燥した後、濾過により残渣を除き、濾液を蒸留し、２，５−ジヒドロフラン１０００ｇを得た。クロトンアルデヒドは不検出であった。
この２．５−ジヒドロフラン１０００ｇを凝縮器、吹き込み管付きのフラスコに移し、窒素で０．０３Ｎｍ3／ｈｒ、９時間バブリングし、２，５−ジヒドロフラン９９０ｇを得た。
実施例１と同様にこの２，５−ジヒドロフランの一部１０５．０ｇをヒドロホルミル化に用いたところ１０時間でガスの吸収がなくなった。オートクレーブを放冷し、反応生成物をガスクロマトグラフィーで分析したところ、原料の転化率は１００％、３−ホルミルテトラヒドロフランの収率は９０％であった。
【００４５】
実施例５
参考例３と同様にして得られた２，５−ジヒドロフラン１２５４．６ｇ（１７．９ｍｏｌ）を含む留出液１６８９．１ｇを分液ロートに移し、トルエン８７７．７ｇと亜硫酸水素ナトリウム１３２．８ｇ（１．３ｍｏｌ）を加え室温で１時間振り混ぜた。静置後、下層部の水層を分液して除き、２，５−ジヒドロフラン１１６８．６ｇ（１６．７ｍｏｌ）を含む油層２３６５．１ｇを得た。油層にモレキュラーシーブス３００ｇを加えて乾燥した後、濾過により残渣を除いた。濾液を蒸留し、２，５−ジヒドロフラン１０００ｇを得た。クロトンアルデヒドは不検出であった。
この２．５−ジヒドロフラン１０００ｇを凝縮器、吹き込み管付きのフラスコに移し、窒素で０．０３Ｎｍ3／ｈｒ、９時間バブリングし、２，５−ジヒドロフラン９９０ｇを得た。
実施例１と同様にこの２，５−ジヒドロフランの一部１０５．０ｇをヒドロホルミル化に用いたところ１０時間でガスの吸収がなくなった。オートクレーブを放冷し、反応生成物をガスクロマトグラフィーで分析したところ、原料の転化率は１００％、３−ホルミルテトラヒドロフランの収率は９３％であった。
【００４６】
実施例６
参考例１と同様にして得られた２，５−ジヒドロフラン１２５４．６ｇ（１７．９ｍｏｌ）を含む留出液２０１３．７ｇを分液ロ−トに移し、トルエン８７７．７ｇと亜硫酸水素ナトリウム１３２．８ｇ（１．３ｍｏｌ）を加え室温で１時間振り混ぜた。静置後、下層部の水層を分液して除き、２，５−ジヒドロフラン１１９８．８ｇ（１７．１ｍｏｌ）を含む油層２５１０．０ｇを得た。油層に硫酸ナトリウム３６０ｇを加えて乾燥した後、濾過により残渣を除いた。濾液を蒸留し、２，５−ジヒドロフラン１０００ｇを得た。クロトンアルデヒドは不検出であった。
この２．５−ジヒドロフラン１０００ｇを凝縮器、吹き込み管付きのフラスコに移し、窒素で０．０３Ｎｍ3／ｈｒ、９時間バブリングし、２，５−ジヒドロフラン９９０ｇを得た。
実施例１と同様にこの２，５−ジヒドロフランの一部１０５．０ｇをヒドロホルミル化に用いたところ１０時間でガスの吸収がなくなった。オートクレーブを放冷し、反応生成物をガスクロマトグラフィーで分析したところ、原料の転化率は１００％、３−ホルミルテトラヒドロフランの収率は９０％であった。
【００４７】
実施例７
参考例１及び実施例１に従って化学処理・蒸留バブリングをして得た２，５−ジヒドロフラン１０５．０ｇを３００ｍｌステンレス製オートクレーブに装入し、これにモノカルボニルトリス（トリフェニルホスフィン）ロジウム１００ｍｇ、トリス（２−フェニルフェニル）ホスファイト２．５９ｇを加えた。次に一酸化炭素と水素の１：１混合ガスを充填し６０気圧とし、５５℃に加熱した。ガス吸収が１０時間で終了したのでオートクレーブを放冷し、反応生成物をガスクロマトグラフィーで分析したところ、原料の転化率は１００％、３−ホルミルテトラヒドロフランの収率は８９％であった。
【００４８】
比較例１
参考例１と同様にして得られた２，５−ジヒドロフラン１２５４．６ｇ（１７．９ｍｏｌ）を含む留出液１８８１．０ｇを分液ロートに移し、トルエン８７７．７ｇを加え振り混ぜ、分液後、下層部の水層を除き、油層２１６９．５ｇを得た。油層を蒸留し、２，５−ジヒドロフラン１０００ｇを得た。クロトンアルデヒドは２．５％含まれていた。
実施例１と同様にこの２，５−ジヒドロフランの一部１０５．０ｇをヒドロホルミル化に用いたところガスの吸収が全くみとめられなかった。
【００４９】
比較例２
参考例１と同様にして得られた２，５−ジヒドロフラン１２５４．６ｇ（１７．９ｍｏｌ）を含む留出液１６５１．６ｇを分液ロートに移し、トルエン８７７．７ｇを加え室温で１時間振り混ぜた。静置後、下層部の水層を分液して除き、油層２５０４．３ｇを得た。油層に炭酸水素ナトリウム４１０ｇを加え乾燥した後、濾過により残渣を除き、濾液を蒸留し、２，５−ジヒドロフラン１０００ｇを得た。クロトンアルデヒドは１．７％含まれていた。
この２，５−ジヒドロフラン１０００ｇを凝縮器、吹き込み管付きのフラスコに移し、窒素で０．０３Ｎｍ3／ｈｒ、９時間バブリングし、２，５−ジヒドロフラン９９０ｇを得た。
実施例１と同様にこの２，５−ジヒドロフランの一部１０５．０ｇをヒドロホルミル化に用いたところ５時間でガスの吸収がなくなった。オートクレーブを放冷し、反応生成物をガスクロマトグラフィーで分析したところ、原料の転化率は１０％、３−ホルミルテトラヒドロフランの収率は９％であった。
【００５０】
比較例３
参考例１と同様にして得られた２，５−ジヒドロフラン１２５４．６ｇ（１７．９ｍｏｌ）を含む留出液１６９９．３ｇを分液ロートに移し、トルエン８７７．７ｇを加え室温で１時間振り混ぜた。静置後、下層部の水層を分液して除き、油層２３０６．０ｇを得た。油層を蒸留し、２，５−ジヒドロフラン１０００ｇを得た。クロトンアルデヒドは２．５％含まれていた。
この２，５−ジヒドロフラン１０００ｇを凝縮器、吹き込み管付きのフラスコに移し、窒素で０．０３Ｎｍ3／ｈｒ、９時間バブリングし、２，５−ジヒドロフラン９９０ｇを得た。
実施例１と同様にこの２，５−ジヒドロフランの一部１０５．０ｇをヒドロホルミル化に用いたところ５時間でガスの吸収がなくなった。オートクレーブを放冷し、反応生成物をガスクロマトグラフィーで分析したところ、原料の転化率は１０％、３−ホルミルテトラヒドロフランの収率は９％であった。
【００５１】
【発明の効果】
本発明により、実施例、比較例からも明らかなように原料の２，５−ジヒドロフランに含まれる反応阻害成分を除去し、３−ホルミルテトラヒドロフランへのヒドロホルミル化反応の反応速度の低下や停止を回避でき、安定的に高収率で３−ホルミルテトラヒドロフランの製造が可能となる。
【発明の属する技術分野】
本発明は、医薬、農薬分野における重要中間体、特に殺虫剤分野における重要中間体（特開平７−１７９４４８号公報）である３−ホルミルテトラヒドロフランの製造法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
オレフィンを第ＶＩＩＩ族の金属化合物の存在下、水素と一酸化炭素と反応させてアルデヒドを生成する反応はヒドロホルミル化反応として知られている。第ＶＩＩＩ族の金属化合物の中でも反応性や選択性の点でロジウムが優れていることが知られているが、ロジウムカルボニルは不安定で、一般には配位子で修飾した形で使用される。この配位子には一般的にはトリアルキルホスフィン、トリアリールホスフィンまたはトリアリールホスファイトなどの燐化合物、砒素化合物またはアンチモン化合物が用いられる。
【０００３】
２，５−ジヒドロフランのヒドロホルミル化反応で３−ホルミルテトラヒドロフランを製造する方法はＪ．Ｃ．．Ｂａｙｏｎ等の報告〔Ｏｒｇａｎｏｍｅｔａｌｌｉｃｓ，１１（１１）巻、３５２５−３３頁（１９９２年）、Ｊ．Ｃ．Ｓ．Ｃｈｅｍ．ｃｏｍｍｕｎ．，６００（１９９０年）〕及び米国特許第４３７６２０８号等に開示されている。
【０００４】
特開昭５７−１２３１３４号公報には、ある種のホスファイトで修飾されたロジウム触媒によるオレフィンのヒドロホルミル化方法が記載されている。
【０００５】
これらの方法以外に、我々はロジウム触媒のリガンドとして、トリス（２−ｔ−ブチル−５−メチルフェニル）ホスファイトを使用することによりヒドロホルミル化反応の３位への選択性が９０％以上になるという効率的で、満足しうる収率で３−ホルミルテトラヒドロフランを得る方法を見出している。
【０００６】
３−ホルミルテトラヒドロフランの原料である２，５−ジヒドロフランは既に公知化合物であり、シス−２−ブテン−１，４−ジオールの酸触媒による脱水環化反応による方法、または３，４−エポキシブテンの転位により製造する方法が知られている。例えば、シス−２−ブテン−１，４−ジオールの酸触媒による脱水環化反応については、シス−２−ブテン−１，４−ジオールに触媒量の硫酸を加え、加熱することにより製造する方法（Ｊ．Ｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．，１９６３，２８，１１４７）またはシス−２−ブテン−１，４−ジオールに臭化水素を作用させることにより製造する方法（Ｊ．Ｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．，１９５３，１８，８０１）やシス−２−ブテン−１，４−ジオールに触媒量のヨウ素を加え、加熱することにより製造する方法（Ｊ．Ｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．，１９８１，４６，３３６１）などが報告されている。また、我々は硫酸水素塩類の存在下に、シス−２−ブテン−１，４−ジオールを脱水環化反応させることにより、高収率で２，５−ジヒドロフランを製造する方法を見出している。
【０００７】
３，４−エポキシブテンの転位による、２，５−ジヒドロフランの製造方法については、ヨウ化物を含有する触媒、または１種以上の銅塩からなる触媒の存在下で３，４−エポキシブテンを転位させる方法が報告されている。（特開平３−７７８７７号公報、特開平８−５９６４５号公報等）
【０００８】
また、２，５−ジヒドロフランの精製に関しては蒸留による方法が知られている。（特開平３−７７８７７号公報、Ｊ．Ｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．，１９８１，４６，３３６１等）更に、Ｊ．Ｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．，１９５３，１８，８０１には、シス−２−ブテン−１，４−ジオールに臭化水素を作用させて生成する２，５−ジヒドロフランを含有する反応留出液を水酸化カリウムで乾燥させて蒸留する方法が記載されている。
【０００９】
しかし、単なる蒸留精製では副生物であるクロトンアルデヒド等が完全に除去できず、クロトンアルデヒド等を含まない２，５−ジヒドロフランを得るためにはかなりの部分を廃棄しなくてはならず、到底工業的に実施しうる方法ではなかった。
【００１０】
本発明者らは、３−ホルミルテトラヒドロフランの製造法の検討において、２，５−ジヒドロフランをトリス（２−ｔ−ブチル−５−メチルフェニル）ホスファイトをリガンドとしたロジウム触媒によるヒドロホルミル化反応を行った。その際、製造工程を通して得られる２，５−ジヒドロフランを含有する反応液から蒸留分離した２，５−ジヒドロフランはヒドロホルミル化反応中に反応速度が低下し、場合によっては反応が停止し、満足する結果が得られなかった。また、同様の反応で得た粗２，５−ジヒドロフランを水酸化カリウムで乾燥させた後、蒸留して製造した２，５−ジヒドロフランにおいても、同様の結果であった。また、本発明者らは水酸化アルカリ金属によって乾燥すると着色や糊状の不溶物の生成によって操作上問題を生じることを確認した。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
２，５−ジヒドロフランのヒドロホルミル化反応による３−ホルミルテトラヒドロフランを製造する方法において、ヒドロホルミル化反応に影響を及ぼさないように前処理し、高収率で３−ホルミルテトラヒドロフランを製造する方法を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記の課題を解決すべく鋭意検討を行った結果、ヒドロホルミル化反応を阻害する原因は２，５−ジヒドロフラン中に存在する数種の阻害物質にあることを見出した。さらに、製造工程を通して得られる２，５−ジヒドロフラン中に必ず含まれる副生物であるクロトンアルデヒドを筆頭とするアルデヒド類は顕著に反応を阻害することが判明した。
【００１３】
本発明者らはこれらの阻害物質を除去する方法を鋭意検討した結果、製造工程を通して得られる２，５−ジヒドロフランの反応液を化学処理することにより、アルデヒド類を筆頭とした阻害物質を除去することができ、その後のヒドロホルミル化反応において、安定した反応速度、及び安定した収率で得られることを見出し、本発明を完成させるに到った。
【００１４】
即ち、本発明は、シス−２−ブテン−１，４−ジオールを酸触媒で脱水環化反応させるか、または触媒の存在下に３，４−エポキシブテンを転位反応させる製造工程を通して得られる２，５−ジヒドロフランを含有する反応液に対して、ヒドロホルミル化反応の阻害物質であるアルデヒド類を還元剤または縮合剤を用いた化学反応により除去する処理を行った後、元素の周期表第ＶＩＩＩ族から選ばれる金属化合物及び亜燐酸エステル類の存在下に水素と一酸化炭素とを作用させることを特徴とする３−ホルミルテトラヒドロフランの製造法である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明で用いられる、２，５−ジヒドロフランを含有する反応液は、シス−２−ブテン−１，４−ジオールを酸触媒で脱水環化反応させて、反応系外に留出した粗２，５−ジヒドロフラン（Ｊ．Ｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．，１９６３，２８，１１４７記載の方法）である。一般的に反応温度が２，５−ジヒドロフランの沸点以上と高いため、２，５−ジヒドロフランを反応系外に留出させながら反応を行う。留出した２，５−ジヒドロフランは１５〜２５％程度の水を含む２層で得られる。
【００１６】
または、本発明で用いられる、２，５−ジヒドロフランを含有する反応液は、触媒存在下、３，４−エポキシブテンの転位反応を行った２，５−ジヒドロフランの反応液（特開平３−７７８７７号公報記載の方法）である。
【００１７】
いずれの方法で２，５−ジヒドロフランを含有する反応液を製造するにしても、反応液中には副生物のクロトンアルデヒドを主とする、数種のヒドロホルミル化反応阻害物質を含有している。
【００１８】
本発明の方法はこれらの２，５−ジヒドロフランの反応液に化学処理を施した後、ヒドロホルミル化反応を行うものである。
【００１９】
本発明に於て化学処理とは還元反応と縮合反応を指す。
還元反応に使用される還元剤の例としては、亜硫酸水素ナトリウム、亜硫酸水素カリウム等の亜硫酸水素塩類、亜硫酸ナトリウム、亜硫酸カリウム等の亜硫酸塩類、水素化ホウ素ナトリウム等の水素化金属錯体類が挙げられる。
【００２０】
還元剤は反応液に対して水溶液あるいは固体のまま使用する。還元剤の量は反応液中の２，５−ジヒドロフランに対し、１〜１０ｍｏｌ％、好ましくは１〜５ｍｏｌ％である。処理する温度は、０℃から還流温度まで可能であるが、通常、室温で１時間攪拌すれば良い。
【００２１】
処理後、水層が存在する場合は分液により水層を分離する。一般に２，５−ジヒドロフランと水の相互溶解度は高く、トルエン、キシレン等水との相互溶解度の小さな溶媒を添加し、２，５−ジヒドロフランと水の相互溶解度を下げて分液するのが好ましい。また、反応液と還元剤の混合時に前述の溶媒が存在していてもヒドロホルミル化反応の阻害物質を除去するのに何ら問題はない。
【００２２】
縮合反応に使用される縮合剤の例としては、アミン類が挙げられる。アミン類としては、メチルアミン、プロピルアミン等の脂肪族一級アミン類、アニリン、アニシジン、トルイジン、アミノフェノール、ナフチルアミン等の芳香族一級アミン類が挙げられる。
【００２３】
アミン類の添加量は、反応液中の２，５−ジヒドロフランに対し、１〜１０ｍｏｌ％であり、好ましくは１〜５ｍｏｌ％である。処理する温度は、０℃から還流温度まで可能であるが、通常、室温で１時間処理すれば良い。処理後、水層が存在する場合は分液により水層を分離する。混合時に、トルエン、キシレン等の水と相互溶解度の小さな溶媒が存在しても、ヒドロホルミル化反応の阻害物質を除去するのに何ら問題はない。
【００２４】
反応液を還元剤またはアミン類で混合処理した後、必要に応じて分液した油層を、乾燥剤で乾燥する。乾燥剤としてモレキュラーシーブス等の吸収剤、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム等の炭酸アルカリ金属類、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム等の炭酸水素塩類、無水硫酸ナトリウム、無水硫酸マグネシウム等の無水硫酸塩類が挙げられる。これらの乾燥剤は単独で使用できるが、２種類以上を混合して使用することも可能である。
【００２５】
乾燥剤処理した２，５−ジヒドロフランを含有する油層は濾過操作等、固液分離を行った後、蒸留することで、高純度の２，５−ジヒドロフランを製造することができる。
【００２６】
還元剤として亜硫酸塩を使用した場合、反応液中に存在する硫黄分がヒドロホルミル化の阻害物質となりうるため、蒸留後、不活性ガスでバブリングするとより好ましい。不活性ガスとしては窒素、ヘリウム、アルゴン等の２，５−ジヒドロフランと反応しないものであればよい。ガス量が多ければ残存しているヒドロホルミル化反応の阻害物質をすばやく除去できるが、２，５−ジヒドロフランの損失も大きく、少なければ阻害物質を除去するのに時間がかかる。ガス量は２，５−ジヒドロフラン１ｋｇに対して、０．０５〜１ｍ3であり、好ましくは０．１〜０．３ｍ3である。吹き込み速度は０．０１〜１Ｎｍ3であり、好ましくは０．０１〜０．１Ｎｍ3である。
【００２７】
以上の操作を経て得られた２，５−ジヒドロフラン中にはヒドロホルミル化反応の阻害物質は存在しておらず、安定したヒドロホルミル化反応を行うことができる。
【００２８】
次に、２，５−ジヒドロフランと水素及び一酸化炭素との反応を、第ＶＩＩＩ族の金属化合物及びホスファイトの存在下に行う。
【００２９】
ヒドロホルミル化反応の触媒として用いられる元素の周期表第ＶＩＩＩ族金属化合物は、ルテニウム、ロジウム、コバルト、イリジウム、パラジウムを含むが、なかでもロジウム化合物が望ましい。具体的にはＲｈ4（ＣＯ）12、Ｒｈ6（ＣＯ）16、Ｒｈ（ａｃａｃ）（ＣＯ）2、ＲｈＨ（ＣＯ）（ＰＰｈ3）3、Ｒｈ（ａｃａｃ）（ＣＯ）（ＰＰｈ3）、酸化ロジウム、塩化ロジウム、ロジウムアセチルアセテート、酢酸ロジウムが挙げられる。
【００３０】
亜燐酸エステル類としては、トリス（２−ｔ−ブチルフェニル）ホスファイト、トリス（２−ｔ−ブチル−５−メチルフェニル）ホスファイト、トリス（ノニルフェニル）ホスファイト、トリス（２−フェニルフェニル）ホスファイト、トリス（２−メチルフェニル）ホスファイト、トリス（２，５−ジメチルフェニル）ホスファイト、トリス（２−ｔ−ブチル−４−メチルフェニル）ホスファイトが挙げられる。
一般に触媒と２，５−ジヒドロフランのモル比は１：１００〜１：５０００００、好ましくは１：１０００〜１：１０００００である。
【００３１】
触媒の元素の周期表第ＶＩＩＩ族金属と亜燐酸エステル類のモル比は１：１〜１：１０００、好ましくは１：１０〜１：５００、より好ましくは１：２０〜１：１００である。
【００３２】
ヒドロホルミル化反応では、２，５−ジヒドロフランを原料及び溶媒として使用することが望ましいが、触媒の回収のために不活性な溶媒の存在下実施しても良い。ここで使用される不活性な溶媒とは、メタノール、エタノール、プロパノール、ジグリム等のアルコール類、ジクロロメタン、トリクロロメタン、ジクロロエタン等のハロゲン化炭化水素類、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類、ジメチルホルムアミド、Ｎ−メチルピロリドン、Ｎ，Ｎ−ジメチルイミダゾリジノン等の非プロトン性の極性溶媒類が挙げられる。
【００３３】
反応温度は、２０〜１５０℃が適しており、より好ましくは５０〜６０℃である。
【００３４】
反応圧力は、０〜１５０気圧の範囲が適切で、これ以上の高い圧力では反応装置が大きくなるなど、設備面で不利になる。１０〜８０気圧で反応を行うのが更に好ましい。
【００３５】
水素／一酸化炭素の混合比は１／５〜１０／１の範囲が望ましい。好ましくは１／２〜２／１である。
【００３６】
反応終了後、３−ホルミルテトラヒドロフランは反応混合物から留去され、任意に更に分別蒸留することにより精製される。
【００３７】
【実施例】
以下に実施例により本発明を更に詳しく説明する。以下の例中の記載にあるクロトンアルデヒドの検出限界は２００ｐｐｍである。尚、ガスクロマトグラフィーによる分析条件は以下の通りである。
充填剤 １０％ＯＶ−１７ ２ｍ×３ｍｍφ
検出方法 ＦＩＤ
【００３８】
参考例１
硫酸水素ナトリウム一水和物６５１．３ｇに水７６．８ｇと１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン２１３１．７ｇを装入し、１１５℃まで昇温した。次にｃｉｓ−２−ブテン−１，４−ジオール２１４７．８ｇ（２４．４ｍｏｌ）を滴下していき、滴下を始めるとほぼ同時に２，５−ジヒドロフランの留出が始った。２，５−ジヒドロフランを含有する留出液をＤｅａｎ−Ｓｔａｒｋチューブを用いて留出させ、受器に溜めた。滴下が終わり、２，５−ジヒドロフランの留出が止まったところで反応終了とした。留出液１７３３．７ｇ（油層 １４５３ｇ，水層２８０ｇ）をガスクロマトグラフィーで分析したところ、２，５−ジヒドロフランは油層中に８１．２％、水層中に２７．８％含まれていた。（収率７４％）。クロトンアルデヒドは油層中に３．５％含まれていた。
【００３９】
参考例２
１，３−ジメチル−２−イミダゾリジノン３００ｇに硫酸１２ｇを装入し、１１５℃まで昇温した。次にｃｉｓ−２−ブテン−１，４−ジオール３００ｇ（４．３モル）を滴下していき、滴下を始めるとほぼ同時に２，５−ジヒドロフランの留出が始った。２，５−ジヒドロフランを含有する留出液をＤｅａｎ−Ｓｔａｒｋチューブを用いて留出させ、受器に溜めた。滴下が終わり、２，５−ジヒドロフランの留出が止まったところで反応終了とした。留出液２１０ｇ（油層１８２ｇ，水層２８ｇ）をガスクロマトグラフィーで分析したところ、２，５−ジヒドロフランは油層中に８０．３％、水層中に２６．５％含まれていた。（収率６４％）。クロトンアルデヒドは油層中に５．１％含まれていた。
【００４０】
参考例３
沃化カリウム４．５ｇ、沃化亜鉛８．７ｇ及び１８−クラウン−６ ７．２ｇを１Ｌオートクレーブに装入し、窒素雰囲気下に１５０℃まで加熱した。この混合物に、攪拌下、３，４−エポキシブテン ３００ｇを４時間かけて装入した。３，４−エポキシブテン装入後に１５０℃で１時間保持した。室温まで冷却した後、内容物を移し替え、キシレン１００ｇを加え、蒸留し、留分１８６ｇ得た。この留分中に１６７ｇの２，５−ジヒドロフランを含有していた。（収率７０％）。クロトンアルデヒドは留分中に２．５％含まれていた。
【００４１】
実施例１
参考例１と同様にして得られた２，５−ジヒドロフラン１２５４．６ｇ（１７．９ｍｏｌ）を含む留出液１７３３．７ｇを分液ロートに移し、トルエン８７７．７ｇと亜硫酸水素ナトリウム１３２．８ｇ（１．３ｍｏｌ）を加え室温で１時間振り混ぜた。静置後、下層部の水層を分液して除き、油層２２９９．６ｇを得た。油層に炭酸水素ナトリウム３００ｇを加えて乾燥した後、濾過により残渣を除いた。濾液を常圧下、蒸留し、６４〜６５℃で２，５−ジヒドロフラン１０００ｇを得た。（２，５−ジヒドロフラン純度９９．９％）。クロトンアルデヒドは不検出であった。
この２，５−ジヒドロフラン１０００ｇを凝縮器、吹き込み管付きのフラスコに移し、窒素で０．０３Ｎｍ3／ｈｒ、９時間バブリングし、２，５−ジヒドロフラン９９０ｇを得た。
次いで３００ｍｌステンレス製オートクレーブに得られた２，５−ジヒドロフラン１０５．０ｇを装入し、これにモノカルボニルトリス（トリフェニルホスフィン）ロジウム１００ｍｇ、トリス（ｔ−ブチル−４−メチルフェニル）ホスファイト２．５０ｇを加えた。次に一酸化炭素と水素の１：１混合ガスを充填し６０気圧とし、５５℃に加熱した。反応が起こっていることを示す混合ガスの吸収が始まり、１０時間でガスの吸収がなくなった。オートクレーブを放冷し、反応生成物をガスクロマトグラフィーで分析したところ、原料の転化率は１００％、３−ホルミルテトラヒドロフランの収率は９３％であった。
【００４２】
実施例２
参考例２と同様にして得られた２，５−ジヒドロフラン１２５４．６ｇ（１７．９ｍｏｌ）を含む留出液１８１１．６ｇを分液ロートに移し、トルエン８７７．７ｇと水素化ホウ素ナトリウム１５．１ｇ（０．４ｍｏｌ）を加え室温で１時間振り混ぜた。静置後、下層部の水層を分液して除き、２，５−ジヒドロフラン１２０４．９ｇ（１７．２ｍｏｌ）を含む油層２２９９．６ｇを得た。油層に炭酸水素ナトリウム３００ｇを加えて乾燥した後、濾過により残渣を除いた。濾液を蒸留し、２，５−ジヒドロフラン１０００ｇを得た。クロトンアルデヒドは不検出であった。
この２，５−ジヒドロフラン１０００ｇを凝縮器、吹き込み管付きのフラスコに移し、窒素で０．０３Ｎｍ3／ｈｒ、９時間バブリングし、２，５−ジヒドロフラン９９０ｇを得た。
実施例１と同様にこの２，５−ジヒドロフランの一部１０５．０ｇをヒドロホルミル化に用いたところ１０時間でガスの吸収がなくなった。オートクレーブを放冷し、反応生成物をガスクロマトグラフィーで分析したところ、原料の転化率は１００％、３−ホルミルテトラヒドロフランの収率は９２％であった。
【００４３】
実施例３
参考例１と同様にして得られた２，５−ジヒドロフラン１２５４．６ｇ（１７．９ｍｏｌ）を含む留出液１７５４．５ｇを分液ロートに移し、トルエン８７７．７ｇとアニリン４７．１ｇ（０．５ｍｏｌ）を加え室温で１時間振り混ぜ、分液後、下層部の水層を除き、２，５−ジヒドロフラン１１９１．９ｇ（１７．０ｍｏｌ）を含む油層２３０７．５ｇを得た。油層に炭酸水素ナトリウム４１０ｇを加え乾燥した後、濾過により残渣を除き、濾液を蒸留し、２，５−ジヒドロフラン１０００ｇを得た。クロトンアルデヒドは不検出であった。
この２．５−ジヒドロフラン１０００ｇを凝縮器、吹き込み管付きのフラスコに移し、窒素で０．０３Ｎｍ3／ｈｒ、９時間バブリングし、２，５−ジヒドロフラン９９０ｇを得た。
実施例１と同様にこの２，５−ジヒドロフランの一部１０５．０ｇをヒドロホルミル化に用いたところ１０時間でガスの吸収がなくなった。オートクレーブを放冷し、反応生成物をガスクロマトグラフィーで分析したところ、原料の転化率は１００％、３−ホルミルテトラヒドロフランの収率は９０％であった。
【００４４】
実施例４
参考例１と同様にして得られた２，５−ジヒドロフラン１２５４．６ｇ（１７．９ｍｏｌ）を含む留出液１７８９．３ｇを分液ロートに移し、トルエン８７７．７ｇとメチルアミン１５．５ｇ（０．５ｍｏｌ）を加え室温で１時間振り混ぜ、分液後、下層部の水層を除き、２，５−ジヒドロフラン１２１１．８ｇ（１７．３ｍｏｌ）を含む油層２１６９．７ｇを得た。油層に炭酸水素ナトリウム４１０ｇを加え乾燥した後、濾過により残渣を除き、濾液を蒸留し、２，５−ジヒドロフラン１０００ｇを得た。クロトンアルデヒドは不検出であった。
この２．５−ジヒドロフラン１０００ｇを凝縮器、吹き込み管付きのフラスコに移し、窒素で０．０３Ｎｍ3／ｈｒ、９時間バブリングし、２，５−ジヒドロフラン９９０ｇを得た。
実施例１と同様にこの２，５−ジヒドロフランの一部１０５．０ｇをヒドロホルミル化に用いたところ１０時間でガスの吸収がなくなった。オートクレーブを放冷し、反応生成物をガスクロマトグラフィーで分析したところ、原料の転化率は１００％、３−ホルミルテトラヒドロフランの収率は９０％であった。
【００４５】
実施例５
参考例３と同様にして得られた２，５−ジヒドロフラン１２５４．６ｇ（１７．９ｍｏｌ）を含む留出液１６８９．１ｇを分液ロートに移し、トルエン８７７．７ｇと亜硫酸水素ナトリウム１３２．８ｇ（１．３ｍｏｌ）を加え室温で１時間振り混ぜた。静置後、下層部の水層を分液して除き、２，５−ジヒドロフラン１１６８．６ｇ（１６．７ｍｏｌ）を含む油層２３６５．１ｇを得た。油層にモレキュラーシーブス３００ｇを加えて乾燥した後、濾過により残渣を除いた。濾液を蒸留し、２，５−ジヒドロフラン１０００ｇを得た。クロトンアルデヒドは不検出であった。
この２．５−ジヒドロフラン１０００ｇを凝縮器、吹き込み管付きのフラスコに移し、窒素で０．０３Ｎｍ3／ｈｒ、９時間バブリングし、２，５−ジヒドロフラン９９０ｇを得た。
実施例１と同様にこの２，５−ジヒドロフランの一部１０５．０ｇをヒドロホルミル化に用いたところ１０時間でガスの吸収がなくなった。オートクレーブを放冷し、反応生成物をガスクロマトグラフィーで分析したところ、原料の転化率は１００％、３−ホルミルテトラヒドロフランの収率は９３％であった。
【００４６】
実施例６
参考例１と同様にして得られた２，５−ジヒドロフラン１２５４．６ｇ（１７．９ｍｏｌ）を含む留出液２０１３．７ｇを分液ロ−トに移し、トルエン８７７．７ｇと亜硫酸水素ナトリウム１３２．８ｇ（１．３ｍｏｌ）を加え室温で１時間振り混ぜた。静置後、下層部の水層を分液して除き、２，５−ジヒドロフラン１１９８．８ｇ（１７．１ｍｏｌ）を含む油層２５１０．０ｇを得た。油層に硫酸ナトリウム３６０ｇを加えて乾燥した後、濾過により残渣を除いた。濾液を蒸留し、２，５−ジヒドロフラン１０００ｇを得た。クロトンアルデヒドは不検出であった。
この２．５−ジヒドロフラン１０００ｇを凝縮器、吹き込み管付きのフラスコに移し、窒素で０．０３Ｎｍ3／ｈｒ、９時間バブリングし、２，５−ジヒドロフラン９９０ｇを得た。
実施例１と同様にこの２，５−ジヒドロフランの一部１０５．０ｇをヒドロホルミル化に用いたところ１０時間でガスの吸収がなくなった。オートクレーブを放冷し、反応生成物をガスクロマトグラフィーで分析したところ、原料の転化率は１００％、３−ホルミルテトラヒドロフランの収率は９０％であった。
【００４７】
実施例７
参考例１及び実施例１に従って化学処理・蒸留バブリングをして得た２，５−ジヒドロフラン１０５．０ｇを３００ｍｌステンレス製オートクレーブに装入し、これにモノカルボニルトリス（トリフェニルホスフィン）ロジウム１００ｍｇ、トリス（２−フェニルフェニル）ホスファイト２．５９ｇを加えた。次に一酸化炭素と水素の１：１混合ガスを充填し６０気圧とし、５５℃に加熱した。ガス吸収が１０時間で終了したのでオートクレーブを放冷し、反応生成物をガスクロマトグラフィーで分析したところ、原料の転化率は１００％、３−ホルミルテトラヒドロフランの収率は８９％であった。
【００４８】
比較例１
参考例１と同様にして得られた２，５−ジヒドロフラン１２５４．６ｇ（１７．９ｍｏｌ）を含む留出液１８８１．０ｇを分液ロートに移し、トルエン８７７．７ｇを加え振り混ぜ、分液後、下層部の水層を除き、油層２１６９．５ｇを得た。油層を蒸留し、２，５−ジヒドロフラン１０００ｇを得た。クロトンアルデヒドは２．５％含まれていた。
実施例１と同様にこの２，５−ジヒドロフランの一部１０５．０ｇをヒドロホルミル化に用いたところガスの吸収が全くみとめられなかった。
【００４９】
比較例２
参考例１と同様にして得られた２，５−ジヒドロフラン１２５４．６ｇ（１７．９ｍｏｌ）を含む留出液１６５１．６ｇを分液ロートに移し、トルエン８７７．７ｇを加え室温で１時間振り混ぜた。静置後、下層部の水層を分液して除き、油層２５０４．３ｇを得た。油層に炭酸水素ナトリウム４１０ｇを加え乾燥した後、濾過により残渣を除き、濾液を蒸留し、２，５−ジヒドロフラン１０００ｇを得た。クロトンアルデヒドは１．７％含まれていた。
この２，５−ジヒドロフラン１０００ｇを凝縮器、吹き込み管付きのフラスコに移し、窒素で０．０３Ｎｍ3／ｈｒ、９時間バブリングし、２，５−ジヒドロフラン９９０ｇを得た。
実施例１と同様にこの２，５−ジヒドロフランの一部１０５．０ｇをヒドロホルミル化に用いたところ５時間でガスの吸収がなくなった。オートクレーブを放冷し、反応生成物をガスクロマトグラフィーで分析したところ、原料の転化率は１０％、３−ホルミルテトラヒドロフランの収率は９％であった。
【００５０】
比較例３
参考例１と同様にして得られた２，５−ジヒドロフラン１２５４．６ｇ（１７．９ｍｏｌ）を含む留出液１６９９．３ｇを分液ロートに移し、トルエン８７７．７ｇを加え室温で１時間振り混ぜた。静置後、下層部の水層を分液して除き、油層２３０６．０ｇを得た。油層を蒸留し、２，５−ジヒドロフラン１０００ｇを得た。クロトンアルデヒドは２．５％含まれていた。
この２，５−ジヒドロフラン１０００ｇを凝縮器、吹き込み管付きのフラスコに移し、窒素で０．０３Ｎｍ3／ｈｒ、９時間バブリングし、２，５−ジヒドロフラン９９０ｇを得た。
実施例１と同様にこの２，５−ジヒドロフランの一部１０５．０ｇをヒドロホルミル化に用いたところ５時間でガスの吸収がなくなった。オートクレーブを放冷し、反応生成物をガスクロマトグラフィーで分析したところ、原料の転化率は１０％、３−ホルミルテトラヒドロフランの収率は９％であった。
【００５１】
【発明の効果】
本発明により、実施例、比較例からも明らかなように原料の２，５−ジヒドロフランに含まれる反応阻害成分を除去し、３−ホルミルテトラヒドロフランへのヒドロホルミル化反応の反応速度の低下や停止を回避でき、安定的に高収率で３−ホルミルテトラヒドロフランの製造が可能となる。
Claims (4)
- シス−２−ブテン−１，４−ジオールを酸触媒で脱水環化反応させるか、または触媒の存在下に３，４−エポキシブテンを転位反応させる製造工程を通して得られる２，５−ジヒドロフランを含有する反応液に対して、ヒドロホルミル化反応の阻害物質であるクロトンアルデヒドを還元剤として亜硫酸水素ナトリウム、亜硫酸水素カリウム、亜硫酸ナトリウム、亜硫酸カリウム、または水素化ホウ素ナトリウムを使用するかまたは縮合剤としてメチルアミン、プロピルアミン、アニリン、アニシジン、トルイジン、アミノフェノール、またはナフチルアミンを使用した化学反応により除去する処理を行った後、ロジウム化合物としてＲｈ ４ （ＣＯ） １２ 、Ｒｈ ６ （ＣＯ） １６ 、Ｒｈ（ａｃａｃ）（ＣＯ） ２ 、ＲｈＨ（ＣＯ）（ＰＰｈ ３ ） ３ 、Ｒｈ（ａｃａｃ）（ＣＯ）（ＰＰｈ ３ ）、酸化ロジウム、塩化ロジウム、ロジウムアセチルアセテート、または酢酸ロジウム及び亜燐酸エステルとしてトリス（２−ｔ−ブチルフェニル）ホスファイト、トリス（２−ｔ−ブチル−５−メチルフェニル）ホスファイト、トリス（ノニルフェニル）ホスファイト、トリス（２−フェニルフェニル）ホスファイト、トリス（２−メチルフェニル）ホスファイト、トリス（２，５−ジメチルフェニル）ホスファイト、またはトリス（２−ｔ−ブチル−４−メチルフェニル）ホスファイトの存在下に水素と一酸化炭素とを作用させることを特徴とする３−ホルミルテトラヒドロフランの製造法。
- 化学反応により阻害物質を除去する処理において、反応後、油層を分取し、乾燥剤で処理し、蒸留する工程を経る請求項１記載の製造法。
- 化学反応により阻害物質を除去する処理において、反応後、油層を分取し、不活性ガスでバブリングする工程を経る請求項１記載の製造法。
- 亜燐酸エステルがトリス（２−ｔ−ブチル−５−メチルフェニル）ホスファイトである請求項１記載の製造法。
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