JPH09501691A - アルキルペンタノエートの混合物の製法 - Google Patents
アルキルペンタノエートの混合物の製法Info
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Abstract
(57)【要約】
アルカノール、一酸化炭素、パラジウム及び二座有機燐、アンチモン又はヒ素配位子の存在下に、液相でのブタジエンのカルボニル化によりアルキルペンテノエートの混合物を製造する方法において、二座配位子は、架橋基として、遷移金属のビス(η−シクロペンタジエニル)配位基を有する。遷移金属は鉄が有利である。
Description
【発明の詳細な説明】
アルキルペンタノエートの混合物の製法
本発明は、アルカノール、一酸化炭素、パラジウム及び二座有機燐、アンチモ
ン又はヒ素配位子の存在で、液相でのブタジエンのカルボニル化によりアルキル
ペンタノエートを製造する方法に関する。
このような方法は、欧州特許(EP−B)273489号から公知である。こ
の特許明細書は、アルカノール、一酸化炭素、パラジウム化合物及び二座有機燐
配位子の存在でのブタジエンのカルボニル化を記載している。2個の燐原子を連
結する配位子の架橋基は、少なくとも2個の炭素原子を有する二価の有機化合物
よりなる。欧州特許(EP−B)第273489号の実施例は、1,4−ジ(ジ
フェニルホスフィノ)−エタン、1,4−ジ(ジフェニルホスフィノ)プロパン
及び1,4−ジ(ジフェニルホスフィノ)ブタンを用いて実施されていた。
この公知方法の欠点は、生じる異性アルキル4−、3−及び2−ペンタノエー
トの混合物がかなり多量のアルキル2−ペンタノエートを含有し:形成された全
てのアルキルペンタノエートの約10−25%は、高ブタジエン変換率で、アル
キル2−ペンタノエートであることにある。このことは、このような混合物を、
例えば米国特許(US−A)4748261号に記載のように、ロジウムベース
触媒系を用いるヒドロホルミル化で直接末端アルキル5−ホルミル−バレレート
にするために使用しようとする場合には不利である。この混合物中のアルキル2
−ペンテノエートは、アルキル5−ホルミルバレレートの製造時の選択率に逆の
効果を有することが明らかである。
本発明の目的は、アルキル2−ペンテノエートの形成が抑制されている方法で
のブタジエンのカルボニル化法を提供することである。
この目的は、二座配位子が架橋基として遷移金属のビス(η−シクロペンタジ
エニル)配位基を有することで達成される。
前記のような二座燐配位子を有機架橋基(二価のビス(n−シクロペンタジエ
ニル)配位基は、有機金属基である)と共に適用する場合には、アルキル2−ペ
ンテノエートへの選択率は、一般に6%より低く、特に4%より低い(全ての異
性アルキルペンテノエートに対して)ことが明らかである。
更に、本発明による配位子は、酸素の存在下に、有機C2〜C6アルキレン架橋
基を有するアルキル置換燐配位子よりもかなり安定である。このことは、配位子
を酸素不含で取り扱うための処置を殆ど採用しなくてもよいので、有利である。
Derwent Abstract 82−775
60E(JP−A−57126425)によれば、飽和有機ハライドを一酸化炭
素及びアルカノールと共に、1,1’−ビス(ジフェニルアルシノ)フェロセン
配位子及びPdCl2よりなるカルボニル化触媒の存在下に、相応するエステル
に反応させることは公知である。しかしながら、ハライド基がエステル基に反応
するこの反応は、不飽和化合物がエステルに反応する本発明の反応とは異なる。
従って、本発明は、主としてアルキル3−ペンテノエートの製法にも関する。
本発明による方法は、アルキル3−ペンテノエートを高選択率及び高収率で製造
することを可能とすることが判明した。このアルキルペンテノエートは、異性ア
ルキルペンテノートの混合物から、例えば蒸留により分離することができる。
二座配位子は次の一般式を有しうる:
[式中、n=0又は1、Xは燐、アンチモン又はヒ素原子を表し、MはFe、Z
r、Co、Cr、Ni、Ti、Ru及びWよりなる群から選択された遷移金属を
表し、基R1、R2、R3及びR4は、炭素原子数1〜20を有する有機基を表す]
。可能な有機基の例は、アリール、アルキル、アラルキル、アルカリール基及び
ヘテロ環基である。可能なアリール基の例は、フェニル及びナフチル基である。
可能なアルカリール基の例は、クメニル、メシチル、トリル及びキシリルである
。ヘテロ環基の例は、環内に窒素又は硫黄原子を有する環式基、例えば、ピリジ
ル及びチオフェニルである。
少なくとも1個のR1〜R4の有利なものは、炭素原子数1〜6を有するアルキ
ル基又はアラルキル基である。基R1〜R4の2、3又は全ての4個がアルキル又
はアラルキル基であるのがより有利である。それというのも本発明による相応す
る二座配位子は、本発明の方法のカルボニル化条件でにより安定であるからであ
る。最も安定な二座配位子は、4個のアルキル又はアラルキル基を有する。中の
R1〜R4がアルキル又はアラルキル基である配位子は、アリール置換燐配位子、
例えばEP−B−273489に記載の1,4−ジ(フェニルホスフィノ)ブタ
ンよりもより安定であることが明らかである。
可能なアラルキル基の例は、ベンジルである。可能なアルキル基の例は、分枝
アルキル基、例えばイソプロピル、イソブチル及びt−ブチル及び線状アルキル
基、例えばメチル、エチル、プロピル、ブチル及びヘ
キシル及び環状アルキル基、例えばシクロヘキシル及びシクロオクチルである。
シクロアルキル基は、場合によりC1〜C4アルキル基、例えばメチル、エチル
、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル又はt−ブチルで置換されてい
てもよい。
有機基R1〜R4は、例えばC1〜C4アルコキシ、アミノ及びハロゲニド基、例
えばクロリド及びブロミドで置換されていてもよい。
有利な二座配位子は、2個のアルキル基(分枝又は非分枝)に、又は2個のア
ルカリール基に、又は1個のアルキル基と1個のアルカリール基に結合している
少なくとも1個の燐、アンチモン又はヒ素原子を有する。
メタロセン化合物のシクロペンタジエニル基は、場合により、例えば1個以上
のアリール又はアルキル基で又は他の官能基で置換されていてよい。そのような
基の例は、C1〜C4アルキル基、例えば、メチル、エチル、プロピル、イソプロ
ピル、ブチル、イソブチル、t−ブチル及びカルボキシル、ヒドロキシル、アミ
ノ及びハロゲニド基、例えばクロリド及びブロミドである。他の可能な置換基は
、炭素原子数1〜20を有する二価の有機基であり、これらの基は担体上の二座
配位子を不動化するために使用できる。可能なキャリアの例は、有機担体、例え
ばポリエテン、ポリスチレ
ン、ポリ(スチレン−コ−ジフェニルベンゼン)樹脂又は無機担体、例えばシリ
カ、アルミナ及び酸化チタンである。
このメタロセン化合物中でFeを遷移金属として使用するのが有利である(架
橋基はフェロセンである)。本発明による配位子を製造する方法の例は、W.R
.Cullen,F.W.B.Einstein,T.Jones,T.J.K
im,Organometallics(1983)、2、714に記載されて
いる。
燐配位子を使用するのが有利である(式(1)中のxは燐原子)。それという
のも、この配位子は、ヒ素又はアンチモンをベースとする配位子よりもより安定
であるからである。
本発明による好適な二座ホスフィン配位子の例は、次のものである:
1,1’−ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン、1,1’−ビス(イソプ
ロピルフェニルホスフィノ)フェロセン、
1,1’−ビス(ジイソプロピルホスフィノ)フェロセン、
1,1’−ビス(ジイソブチルホスフィノ)フェロセン、
1,1’−ビス(ジイソプロピルホスフィノ)フェロセン、
1,1’−ビス(ジシクロヘキシルホスフィノ)フェロセン、
1,1’−ビス(イソプロピルシクヘキシルホスフィノ)フェロセン、
1,1’−ビス(ジt−ブチルホスフィノ)フェロセン、
1−ジ(イソプロピルホスフィノ)−1’−(フェニルイソプロピルホスフィノ
)フェロセン、
1,1’−ビス(ジ−2−チオフェニルホスフィノ)フェロセン。
原則としてのアルカノールは、炭素原子数1〜20を有する炭化水素化合物で
ある。この炭化水素化合物は、脂肪族、脂環式又は芳香族(フェノール性)化合
物であってよく、1個以上の不活性基で置換されていてよい。好適な脂肪族アル
カノールの例は、メタノール、エタノール、イソプロパノール、イソブタノール
、t−ブタノール、ペンタノール及びシクロヘキサノールである。好適な芳香族
化合物の例には、クレゾール及びフェノールが包含される。メタノール及びエタ
ノールを使用するのが有利である。アルキルペンタノエートのアルキル基は、使
用アルカノールに関連する。
適用されるアルカノールの品質は、厳密ではない。
アルカノール:ブタジエンのモル比は、原則として0.1:1〜10:1であ
る。アルカノール:ブタジ
エンのモル比は約1:1であるのが有利である。
全ての不活性溶剤は、原則として付加的溶剤として好適であるが、好適な液相
が形成されるように過剰の反応成分又は(副)生成物を使用することも可能であ
る。可能な好適な反応成分は、アルカノールであり、(副)生成物の例は、ペン
タノエート、C9−エステル及び高沸点副生成物である。不活性溶剤の例は、ス
ルホキシド及びスルホン類、例えば、ジメチルスルホキシド、ジイソプロピルス
ルホン;芳香族溶剤、例えばベンゼン、トルエン、キシレン;エステル類、例え
ば酢酸メチル、バレリアン酸メチル、ペンタノエートエステル類及びブチロラク
トン類;ケトン類、例えばアセトン又はメチルイソブチルケトン;エーテル類、
例えばアニソール、トリオキサノン、ジフェニルエーテル及びジイソプロピルエ
ーテル及びこれら溶剤の混合物である。ジフェニルエーテルを付加的な溶剤とし
て使用するのが有利である。
パラジウム:付加的溶剤のモル比は、原則として1:20〜1:300である
。
パラジウムは、反応混合物中に不均一系パラジウム化合物又は均一系パラジウ
ム化合物として存在しうる。しかしながら、均一系が有利である。パラジウムは
その場で二座配位子と錯体を形成するので、当初のPd化合物の選択は、一般に
厳密ではない。均一系パラジウム化合物の例は、例えば亜硝酸、スルホン酸、炭
素原子数が12を越えないアルカンカルボン酸又はハロゲン化水素(F、Cl、
Br、I)のパラジウム塩であるが、金属パラジウムも使用できる。このような
パラジウム化合物の例は、PdCl2、PdBr2、PdI2、Na2PdI4、K2
PdI4、PdCl2(ベンゾニトリル)2及びビス(アリルパラジウムクロリド
)である。好適なハロゲン不含の化合物の他の群は、パラジウム錯体、例えばパ
ラジウムアセチルアセトネート(Pd(acec)2)、Pd(II)アセテー
ト、Pd(NO3)2、o−トリルホスフィンパラジウム及びパラジウム(ベンジ
リデン アセトン)2である。好適な不均一系パラジウム化合物の例は、イオン
交換体、例えばスルホン酸基を有するイオン交換体上のパラジウムである。
二座配位子:パラジウムのモル比は、原則として、1:1〜10:1である。
この比がより低い場合は、パラジウムは沈殿し、この比がより高い場合には、触
媒効果が低くなり、副生成物、例えばシクロヘキサン及び高分子量生成物が形成
されうる。最適比は、燐、ヒ素又はアンチモンに結合する特定の有機基の選択に
依存することが判明した。4個のアルキル又はアルカリール基を有する配位子は
、最適二座配位子:パラジウムの比1:1〜1:2を有する。より多くのアリー
ル又はアラルキル基を有する配位子は、原則として、より高い最適配位子パラジ
ウム比を有する。
ブタジエンの1モル量当たりのパラジウムのモル量は厳密ではなく、例えばブ
タジエンの500倍であってもよい。ブタジエン:パラジウムのモル比は、原則
として、0.01:1〜400:1でありうる。ブタジエン1モル当たりのより
多いパラジウムは、実際的ではない。それというのも、この反応の間には多量の
パラジウムが存在し、ブタジエン1モル当たりより少ないパラジウムでは、生産
性は殆ど高まらず、結果として、多量の副生成物が生じるからである。ブタジエ
ン:パラジウムのモル比は1:1〜300:1が有利であり、10:1より高く
200:1より低い比が最も有利である。
本発明による方法は、原則として、20〜200℃の温度で実施される。50
℃より高く、160℃より低い温度が有利である。
一酸化炭素の(当初の)圧力は、原則として、広い範囲から選択されうる。も
っとも有利には、この圧力は、2.5MPaより高く、10MPaより低い。
カルボニル化は、pka>3の触媒活性量を有するプロトン酸の存在で実施す
るのが有利である。これは、アルキルペンテノエート収率を高めることが判明し
た。このプロトン酸は、例えば炭素原子数1〜30を有するカルボン酸である。
これらのカルボン酸は、ヒドロキシC1〜C4アルコキシ、アミン及びハロゲニド
基、例えばクロリド及びブロミドで置換されていてよ
い。有利な好適なカルボン酸の例は、安息香酸又は誘導された化合物、例えば2
,4,6−トリメチル安息香酸、メタ−及びパラヒドロキシ安息香酸である。p
ka>3を有するプロトン酸の量は、一般に、パラジウム1グラム原子当たり酸
6〜10当量の範囲である。
pka>3を有する他の有利な酸は、本発明の方法で形成されたペンテノエー
トを鹸化することにより容易に得られるので、ペンテノイック酸である。ペンテ
ノイック酸を使用する他の理由は、相応するエステルにする反応条件下で、酸を
アルカノールと反応させ、所望のアルキルペンテノエートを得る場合に有利であ
るからである。従って、本発明は、前記のように、本発明の方法に従って、ペン
テノイック酸の存在でブタジエンをカルボニル化することによるアルキルペンテ
ノエートの製法を意図しており、ここで、カルボニル化の間に消耗されたペンテ
ノイック酸は、アルキルペンテノエートの鹸化により得られるペンテノイック酸
と交換される。鹸化されるべきアルキルペンテノエートは、本発明の方法で得ら
れると同じアルキルペンテノエートである。
本発明は、前記のようにパラジウム及び配位子源としてパラジウムとその配位
子の固体錯体を使用する方法をも意図している。配位子とパラジウムの有利に約
1:1のモル比の錯体を、本発明によりカルボニル化
に添加する前に別々に製造する場合に、この錯体をその場で製造する場合と比べ
て、改善された触媒活性及び所望アルキル3−ペンテノエートへの改善された選
択率が観察された。このようなパラジウムと配位子との錯体(以後、触媒前駆体
と称する)は、本発明により、前記のようなパラジウム化合物を配位子と混合す
ることにより製造できる。この混合は、溶剤中で実施するのが有利である。温度
及び圧力は厳密ではない。温度は、例えば0〜100℃であってよい。圧力は、
例えば大気圧であってよい。この混合は、空気の不存在下に行うのが有利である
。可能な溶剤の例は、有機溶剤、例えばベンゼン、トルエン、キシレン又は脂肪
族溶剤、例えばヘキサン、メチルペンテノエート、メタノール、アセトン及びエ
タノールである。例えば大気圧下に結晶させることにより混合物からこの錯体を
単離させるのが有利である。この固体錯体は、溶剤から、例えば濾過又は溶剤の
蒸発により分離することができる。この固体錯体前駆体は、空気に安定であり、
例えばこの触媒前駆体を反応成分又は溶剤の1種中に溶かし、生じる混合物を反
応に供給することにより、カルボニル化反応に容易に供給することができる。
本発明によるカルボニル化は、場合により、EP−A−273489号に記載
のように、一座ホスフィンの存在下に、実施することができる。
一座ホスフィン:二座配位子のモル比は、1:10
〜10:1である。
本発明の方法は、その中で選択率があまり大きく影響されない有機窒素含有塩
基の存在で実施できる。この塩基の添加は、それらがKniftonのJ.of
Catalysisis 60(1979)、29頁に説明されているように
、触媒安定性を改善するので、有利である。芳香性窒素含有塩基の例は、N−ヘ
テロ環式塩基、例えばピリジン、アルキル化されたピリジン、キノリン、ルチジ
ン、ピコリン、イソキノリン、アルキル化されたキノリン及びイソキノリン、ア
クリジン及びN−メチル−2−ピロリドン又はN,N−ジメチルアニリン、N,
N−ジエチルアニリン、N,N−ジエチルトルイジン、N,N−ジブチル−トル
イジン及びN,N−ジブチル−トルイジン及びN,N−ジメチルホルムアミドで
ある。
パラジウム1モル当たりの窒素含有塩基の量(モル)は、例えば0〜100、
より有利には1〜30である。
反応混合物は、場合によっては、1種以上の重合抑制剤を含有していてよい。
好適な重合抑制剤は、キノン、ニトロ化合物、Ph2NH(Ph=フェニル)、
t−ブチルカテコール及びN,N’−ナフチル−p−フェニレンジアミンであっ
てよい。
本発明は、前記のように本発明の方法でブタジエンのカルボニル化によりアル
キルペンテノエートを製造
する連続的方法にも関し、ここでは次の工程が実施される:
(a)一酸化炭素、アルカノール、パラジウム及び二座配位子及び場合によって
はプロトン酸及び溶剤を、カルボニル化を行う反応器中に連続的に入れ、
(b)この反応器から反応混合物の部分を連続的に分離し、
(c)この分離された反応混合物から未反応の一酸化炭素、未反応のブタジエン
及び未反応のアルカノールを分離し、これら反応成分を工程(a)に戻し、アル
キルペンテノエートを単離させ、かつ
(d)パラジウム及び二座配位子及び場合によっては溶剤及びプロトン酸を含有
する工程(c)の残りの混合物を、工程(a)に戻す。有利に、工程(c)の残
りの混合物の一部をこの混合物から分離させ、循環反応混合物中での高沸点副生
成物の形成を阻止するためにドレイン(パージ)に導いた。
工程(a)は、複数の方法で実施できる。例えば、連続的に撹拌されたタンク
反応器中で又はバブル塔(この中で、生成物は同時に液相からストリッピングさ
れる)中で行うことができる。
工程(c)での反応混合物からの一酸化炭素、ブタジエン、アルカノール及び
アルキルペンテノエートの分離は、種々の方法で実施することができる。一般に
、先ず一酸化炭素を反応混合物から、簡単な気−液分
離ユニット中で分離する。ブタジエン、アルカノール及びアルキルペンテノエー
トを1工程で、反応混合物から分離し、引き続きブタジエン及びアルカノールか
らアルキルペンテノエートを単離させる。反応混合物から別の工程でブタジエン
及びアルカノールを分離させ、引き続き、残りの反応混合物からアルキルペンテ
ノエートを単離するのが有利である。種々の化合物の分離は、種々な方法で、例
えば簡単なフラッシュ処理又は蒸発により実施することができる。どのユニット
処理が最も好適であるかを選択することは、特に、分離されるべき化合物の物理
特性に依存する。
工程(a)に戻される工程(c)の残りの混合物とドレイン処理される部分と
の割合は、再循環反応混合物中に許される汚染物(例えば高沸点副生成物)の量
に依存する。多量の部分がドレインに送られる場合には、再循環反応混合物中の
汚染の低い度合いが結果として生じ、その逆も言える。工程(a)に戻される工
程(c)の残りの混合物とドレイン処理される部分との割合は、この方法で形成
される汚染物の量及びこの循環処理流中の汚染物の認容しうるレベルに依存する
。
ドレインに送られる部分は、前記汚染物は別として、有用なパラジウム及び二
座配位子及び場合によっては、酸及び溶剤(酸及び溶剤が本発明により使用され
ているとして)をも含有する。パラジウム、二座配位
子、酸及び溶剤は、この混合物から、これら化合物を本発明によるカルボニル化
工程(工程(a))で再使用するために単離されるのが有利である。副生成物の
いくつかから、これら有価化合物を分離するために可能な方法の例は、蒸留、結
晶化及び抽出である。
第1図は、本発明の方法を実施することのできる方法のフローシートを説明し
ている。
(1)から、一酸化炭素、(2)からメタノール、(3)からブタジエン及び
場合によっては溶剤を連続的にカルボニル化反応帯域(A)に供給する。反応帯
域(A)中には、本発明の触媒が存在する。(4)から、反応器流出液をフラッ
シュ操作帯域(B)に導き、この中で一酸化炭素は流出液から分離され、(8)
を経て反応器(A)に戻される。(B)中の残りの混合物を、第1蒸留塔(C)
に導き、この中で、未反応のブタジエン、可能な中間体及びアルコールを混合物
から分離させ、反応帯域(A)に戻す。残りの混合物を(6)を経て蒸留塔(D
)に導き、ここで、ペンテノエート生成物を、大抵は触媒、高沸点副生成物及び
場合によっては高沸点溶剤を含有する残留混合物から単離する(7)。この残留
混合物を(10)を経て反応器帯域(A)に戻す。流(10)の一部を、(11
)を経てドレインに導く。(11)中に存在する触媒及び配位子を、(E)で、
例えば結晶化により混合物から分離し、(12)を経て反応帯域に戻す。(殆ど
)触媒不含のドレイン混合物が得られる(13)。新しい触媒を(14)を経て
、この反応器帯域に供給することができる。この反応器帯域には、この図面に記
載されていない任意の他の流(1)、(2)、(3)、(8)、(9)、(10
)及び(14)の組合せ物で供給することもできる。
本発明の前記の方法で製造された異性アルキルペンテノエートの混合物(これ
はアルキル3−ペンテノエート及び場合によってはいくらかの4−及び2−ペン
テノエートを含有)から出発する場合に、アルキル2−ペンテノエートからの4
−及び/又は3−ペンテノエートを最初に単離する必要なしに、ヒドロホルミル
化によりアルキル5−ホルミルバレレートを高収率で製造することができる。
従って、本発明は、前記方法で得られた異性アルキルペンテノエートの混合物
(この混合物のアルキル2−ペンテノエートの含有率は4%より低い(全ての異
性アルキルペンテノエートに対して))のヒドロホルミル化により、アルキル5
−ホルミルバレレートを製造する方法にも関する。このヒドロホルミル化法は、
特に、ロジウム触媒作用ヒドロホルミル化法であり、特に有利に、有機二座燐含
有配位子をも包含する均一系ロジウム触媒作用ヒドロホルミル化法である。
次の実施例を用いて本発明を詳述するが、本発明はこれに限定されるものでは
ない。
実施例中に記載の変換率及び選択率は次のように定義される:
(*)の付いている変換されたブタジエンは、いずれにしても生成物2−、3−
及び4−ペンテノエートに反応することのできない(副)生成物に反応するブタ
ジエンの量を意味する。これら(副)生成物は、2−、3−及び4−ペンテノエ
ートは別として、例えばブテン、ビニルシクロヘキサン及び高沸点生成物、例え
ばC9−重質物(heavies)及び高沸点生成物である。このリストからは
、ペンテノートに反応することのできる中間体は排除される。
例I
ハステロイC製の150mlのParrオートクレーブに、連続的に、Pd(
II)アセテート0.168g(0.75ミリモル)、1,1’−ビス(ジイソ
プロピルホスフィノ)フェロセン0.605g(1.45ミリモル)、2,4,
6−トリメチル安息香酸0.940g(5.73ミリモル)、メタノール3.3
00g(103ミリモル)及びジフェニルエーテル38.2gを充填した。この
オートクレーブを閉じ、一酸化炭素4.0MPaで3回パージした。次いで、C
O 1.0MPaの圧力下で、かつ1250rpmの速度で撹拌しながら、メタ
ノール3.300g(103ミリモル)、ノナン(GC生成物分析用の内部標準
)0.422、シクロヘキサン(ブタジエン分析のための内部標準)0.573
g及びブタジエン3.48g(64ミリモル)を加圧下に注入容器からこのオー
トクレーブ中に注入した。反応混合物を6.5MPaのCO圧で150℃の温度
にした。4.5時間後に反応を停止させ、ブタジエン及び反応生成物をガスクロ
マトグラフィ法で分析した。
変換率は80%であった。選択率:メチル4−ペンテノエート=0.5%、メ
チルトランス−3−ペンテノエート=67%、メチルシス−3−ペンテノエート
=24%、メチルトランス−2−ペンテノエート=2.5%、メチルシス−2−
ペンテノエート=0%。
例II
130℃で例Iを繰り返した。
反応の5時間後に、変換率は90%であった。選択率:メチル4−ペンテノエ
ート=0%、メチルトランス−3−ペンテノエート=70%、メチルシス−3−
ペンテノエート=26%、メチルトランス−2−ペンテノエート=1.9%、メ
チルシス−2−ペンテノエ
ート=0%。比較実験A
EP−B−273489号に記載の配位子:1,1’−ビス(ジイソプロピル
ホスフィノ)フェロセンの代わりの1,4−ビス(ジフェニルホスフィノ)ブタ
ンを用いて例11を繰り返した。この配位子:パラジウム比は、4であった(P
d(II)アセテートの1.7g(0.75ミリモル))。
反応の6時間後の変換率は、87%であった。選択率:メチル4−ペンテノエ
ート=0%、メチルトランス−3−ペンテノエート=63%、メチルシス−3−
ペンテノエート=23%、メチルトランス−2−ペンテノエート=11%、メチ
ルシス−2−ペンテノエート=0.1%。
例I−II及び比較実験Aの結果を第1表中にまとめる。
例III
パラジウムをビス(ジベンジリデン アセトン)パラジウム(0.75ミリモ
ル)で代えて、例IIを繰り返した。
反応の5時間後に65%の変換率に達した。種々の生成物への選択率は次のと
おりであった:
メチル4−ペンテノエート=0.2%
メチルトランス−3−ペンテノエート=59%
メチルシス−3−ペンテノエート=25%
メチルトランス−2−ペンテノエート=1.6%
メチルシス−2−ペンテノエート=0.0%。
例IV
ジフェニルエーテルを同量のメチルバレレートで代えて例IIを繰り返した。
反応の5時間後に88%の変換率に達した。種々の生成物への選択率は、次の通
りであった:
メチル4−ペンテノエート=0.0%
メチルトランス−3−ペンテノエート=68.0%
メチルシス−3−ペンテノエート=25.1%
メチルトランス−2−ペンテノエート=3.5%
メチルシス−2−ペンテノエート=0.1%。
比較実験D及びEで、US−A−4748261号
に記載の方法を用いるヒドロホルミル化によるアルキル2−ペンテノエートの代
わりにアルキル3−ペンテノエートから出発する場合に、ホルミルバレレートエ
ステルがより高い選択率で製造されることが示される。比較実験D
ハステロイC鋼製の150mlのParrオートクレーブに、窒素気下に、R
h(acac)(CO)23.87mg(0.0155ミリモル)、トルエン4
0ml及び二座ホスファイト配位子(配位子/ロジウム=25)0.375ミリ
モルを充填した。この二座ホスファイト配位子は次の構造を有する:
次いでオートクレーブを閉じ、窒素でパージし、一酸化炭素/水素(1:1)1
0MPaの圧力で、90℃に加熱した。次いで、ノナン(内部標準)1.0gと
メチル3−ペンテノエート(トランス−80%及びシス−20%)3.40g(
29.8ミリモル)との混合物をトルエンで10mlにして、このオートクレー
ブ中に注入した。
25時間の反応の後に、69%の変換率に達した。メチル5−ホルミルバレレ
ートへの選択率は81%であった。アルデヒドへの全選択率は97%であった(
線状/分枝アルデヒド=5)。副生成物メチルバレレートへの選択率は3%であ
った。比較実験E
メチルトランス−2−ペンテノエートを用いて比較実験Dを繰り返した。
70時間の反応の後に52%の変換率に達した。メチル5−ホルミルバレレー
トへの選択率は27%であった。アルデヒドへの全選択率は34%であった。副
生成物メチルバレレートへの選択率は66%が認められた。
実験D及びEの比較は、アルキル5−ホルミルバレレートを異性アルキルペン
テノエートの混合物のヒドロホルミル化により製造する場合のアルキル2−ペン
テノエートの負の影響を説明している。
例V
ハステロイC鋼製の150mlのParrオートクレーブに、Pd(II)ア
セテート0.25g(1.1ミリモル)、1,1’−ビス(ジイソプロピルホス
フィノ)フェロセン0.46g(1.1ミリモル)及び2,4,6−トリメチル
安息香酸1.34g(8.2ミリモル)を装入した。このオートクレーブを冷却
した。窒素でフラッシングした後、ジフェニルエーテル(脱気及び窒素フラッシ
ュされた)25gをこのオートクレーブ中に入れた。このオートクレーブを一酸
化炭素で3.0MPaに加圧してフラッシュ処理し、放圧し、混合物を室温及び
CO 0.1MPaで2時間撹拌した。圧力をCO 3.0MPaに、温度を6
0℃にセットした後、1,3−ブタジエン10.03g(204ミリモル)、メ
タノール6.98g(218ミリモル)、ノナン(ペンテノエート用の内部標準
GC−分析)0.6231g及びシクロヘキサン(内部標準ブタジエン分析)0
.422gの混合物を注入した。温度を140℃に、かつCO 8.0MPに高
めた。この反応の間に、圧力をCO 4〜8MPaの範囲内に保持した。当初圧
は、8MPaであった。反応の間に圧力が4MPaに落ちたら、この圧力を再び
8MPaに高めた。2.5時間の後に、反応器にもはやCOを供給せず、反応器
を室温まで冷却した。反応混合物をGC法でブタジエン及び反応生成物に関して
分析した。変換率は76%であった。選択率:メチル4−ペンテノエート=0%
;トランスメチル3−ペンテノエート=50%;シスメチル3−ペンテノエート
=26%;トランスメチル2−ペンテノエート=0.9%;シスメチル2−ペン
テノエート=0%。
例VI
窒素雰囲気下に、脱気され、窒素パージされたトル
エン10ml中にPd(II)アセテート0.25g(1.1ミリモル)及び1
,1’−ビス(ジイソプロピルホスフィノ)フェロセン0.50g(1.2ミリ
モル)を溶かすことにより、触媒前駆体を製造した。室温で一晩撹拌の後に、生
じる橙色の混合物を5分間でヘキサン(脱気され、窒素でパージされた)120
ml中にゆっくり添加した。得られた沈殿を濾過(窒素気下)により集め、真空
中で乾燥させると橙色の固体0.71gが得られた。
例VII
例VIの触媒前駆体(0.7g;前駆体1.1ミリモル(Pdベースで)を、
窒素の雰囲気下に、ジフェニルエーテル(脱気され、窒素フラッシュされた)2
7g中に溶かした。この溶液を、2,4,6−トリメチル安息香酸1.52gを
含有する窒素フラッシュされたオートクレーブ中に導入した。60℃及びCO
3.0MPaで、1,3−ブタジエン9.60g(177ミリモル)、メタノー
ル5.76g(180ミリモル)、ノナン(ペンテノエート用の内部標準GC−
分析)0.4437g、及びシクロヘキサン(内部標準ブタジエン分析)0.3
42gの混合物を注入した。温度を140℃に、かつCOを8.0MPaに高め
た。この反応の間に、圧力を例Vにおけると同様に、CO 4〜8MPaの範囲
内に保持した。2.5時間後にはもはやこの反応器にCOを供給せず、反応器を
室温まで冷却した。反応混合物を、GC法でブタジエン及び反応生成物に関して
分析した。変換率は95%であった。選択率:メチル4−ペンテノエート=0.
2%;トランスメチル3−ペンテノエート=64%;シスメチル3−ペンテノエ
ート=28%;トランスメチル2−ペンテノエート=2.0%;シスメチル2−
ペンテノエート=0%。
例Vと例VIIとの比較は、例VIで製造された触媒前駆体を適用する際に、
変換率の改良が達成されたことを説明している。
例VIII
例VIの触媒前駆体(0.7g)を、窒素雰囲気下に、ジフェニルエーテル(
脱気され、窒素フラッシュされた)25g中に溶かした。この溶液に、エクスト
ラ1,1’−ビス(ジイソプロピルホスフィノ)フェロセン0.2ミリモルを添
加した。この溶液を、2,4,6−トリメチル安息香酸1.59gを含有する、
窒素フラッシュされたオートクレーブ(例Vにおけると同じオートクレーブ)中
に導入した。60℃及びCO圧 3.0MPaで、1,3−ブタジエン9.36
g(173ミリモル)、メタノール5.28g(165ミリモル)、ノナン0.
637g及びシクロヘキサン0.419gの混合物を注入した。温度を140℃
にかつCO 8MPaに高めた。この反応の間に、圧力を例Vと同様にCO 4
〜8MPaの範囲に保持し
た。2.5時間の後に、反応器を室温まで冷却させた。反応混合物をブタジエン
及び反応生成物に関してGC−法で分析した。
変換率は80%であった。選択率:メチル4−ペンテノエート=0.1%;ト
ランスメチル3−ペンテノエート=64%;シスメチル3−ペンテノエート=2
9%;トランスメチル2−ペンテノエート=1.9%;シスメチル2−ペンテノ
エート=0%。
反応混合物を、窒素雰囲気下に、オートクレーブから回分真空蒸留装置中に移
行させ、80℃及び0.2mmHgで蒸留させた。最初の一酸化炭素をこの混合
物から分離させた。未反応のブタジエン中間体及びメタノールを分離し、ペンテ
ノエートの少なくとも99.6%を単離させた。残りをオートクレーブ中に戻し
た。前記と同様な方法で、第2の作業を、ブタジエン169ミリモル、メタノー
ル160ミリモル、ノナン0.516g及びシクロヘキサン0.460gの注入に
より実施した。2.5時間の後に、反応器を室温まで冷却させた。変換率は76
%であった。選択率:メチル4−ペンテノエート=0.1%;トランスメチル3
−ペンテノエート=66%;シスメチル3−ペンテノエート=29%;トランス
メチル2−ペンテノエート=1.4%;シスメチル2−ペンテノエート=0%。
この例は、触媒が反応混合物の残りから容易に分離でき、この触媒は本発明に
よるカルボニル化反応で再
使用できることを説明している。例VII及びVIIIの変換率の比較は、最適
の二座配位子−パラジウム比を示している。
例IX
ハステロイC鋼製の50mlのParrオートクレーブに、Pd(II)アセ
テート0.12g(0.53ミリモル)、1,1’−ビス(ジ−2−チオフェニ
ルホスフィノ)フェロセン0.31g(0.53ミリモル)及び2,4,6−ト
リメチル安息香酸0.60g(3.66ミリモル)を装入した。窒素でのフラッ
シュの後に、ジフェニルエーテル(脱気され、窒素フラッシュされた)16gを
このオートクレーブ中に入れた。このオートクレーブを一酸化炭素で、3MPa
までの加圧及び引き続く放圧によりフラッシュ処理した。CO圧を3MPaに、
かつ温度を60℃にセットした後に、1,3−ブタジエン2.07g(38ミリ
モル)、メタノール3.71g(116ミリモル)、ノナン(ペンテノーエート
用内部標準GC−分析)0.307g及びシクロヘキサン(内部標準ブタジエン
分析)0.343gの混合物を注入した。温度を130℃に、かつCOを6.5
MPaに高めた。この反応の間に、例Vと同様に、圧力をCO 5.5〜6.5
の範囲内に保持した。3時間後に反応器を室温まで冷却させた。反応混合物を、
ブタジエン及び反応生成物に関してGC−分析した。変換率は、58%であった
。選択率:メチル4−ペンテノエート=0.4%;トランスメチル3−ペンテノ
エート=67%;シスメチル3−ペンテノエート=27%;トランスメチル2−
ペンテノエート=1.2%;シスメチル2−ペンテノエート=0%。
例X
例VIの記載と同様に、Pd(II)アセテート0.25g(1.1ミリモル
)及び1,1’−ビス(イソプロピルフェニルホスフィノ)フェロセン0.58
g(1.2ミリモル)から、触媒前駆体を製造した。固体触媒前駆体を窒素雰囲
気下に、ジフェニルエーテル(脱気され、窒素フラッシュされた)24g中に溶
かした。この溶液を、2,4,6−トリメチル安息香酸1.76gを含有する、
窒素フラッシュされたハステロイC鋼製の150mlParrオートクレーブ中
に導入した。60℃及びCO 3MPaで、1,3−ブタジエン8.43g(1
56ミリモル)、メタノール5.20g(163ミリモル)、ノナン(ペンテノ
エート用の内部標準GC−分析)0.3391g及びシクロヘキサン(内部標準
ブタジエン分析)0.314gの混合物を注入した。温度を140℃に、かつC
Oを8MPaに高めた。この反応の間に、圧力を例Vにおけると同様にCO 5
〜7MPaの範囲内に保持した。2.5時間後に反応器を室温まで冷却させた。
反応混合物をブタジエン及び反応生成物に関してGC
−法で分析した。変換率は91%であった。選択率:メチル4−ペンテノエート
=0.1%;トランスメチル3−ペンテノエート=66%;シスメチル3−ペン
テノエート=26%;トランスメチル2−ペンテノエート=2.3%;シスメチ
ル2−ペンテノエート=0%。
例XI
例VIの記載のように、Pd(II)アセテート0.127g(0.56ミリ
モル)及び1,1’−ビス(ジフェニルホスフィノ)フェロセン0.257g(
0.56ミリモル)から触媒前駆体を製造した。この固体触媒前駆体を窒素雰囲
気下に、ジフェニルエーテル(脱気され、窒素フラッシュされた)11g中に溶
かした。この溶液を、2,4,6−トリメチル安息香酸0.86gを含有する、
ハステロイC鋼製の窒素フラッシュ処理された50mlのParrオートクレー
ブ中に導入した。60℃及びCO圧3MPaで、1,3−ブタジエン5.0g(
94ミリモル)、メタノール4.51g(141ミリモル)、ノナン(ペンテノ
エートの内部標準GC−分析)0.961g及びシクロヘキサン(内部標準ブタ
ジエン分析)0.512gの混合物を注入した。温度を140℃に、CO 8M
Paに高めた。この反応の間に、圧力を例Vと同様にCO 5〜7MPaの範囲
内に保持した。2.5時間の後に反応器を室温まで冷却させた。反応混合物を
ブタジエン及び反応生成物に関してGC法で分析した。変換率は44%であった
。選択率:メチル4−ペンテノエート=0%;トランスメチル3−ペンテノエー
ト=61%;シスメチル3−ペンテノエート=26%;トランスメチル2−ペン
テノエート=0.9%;シスメチル2−ペンテノエート=0%。
例XII
例VIと同様に、Pd(II)アセテート0.124g(0.55ミリモル)
及び1,1’−ビス(ジシクロヘキシルホスフィノ)フェロセン0.284g(
0.60ミリモル)から、触媒前駆体を製造した。この固体触媒前駆体を窒素雰
囲気下に、ジエチルエーテル(脱気され、窒素フラッシュされた)10g中に溶
かした。この溶液を、2,4,6−トリメチル安息香酸0.80gを含有する、
ハステロイC鋼製の窒素フラッシュ処理された50mlParrオートクレーブ
中に導入した。60℃及びCO圧3MPaで、1,3−ブタジエン6.29g(
117ミリモル)、メタノール3.75g(117ミリモル)、ノナン(ペンテ
ノエート用の内部標準GC−分析)0.723g及びシクロヘキサン(内部標準
ブタジエン分析)0.362gの混合物を注入した。温度を140℃に、COを
8MPaに高めた。この反応の間に、圧力を、例Vにおけると同様にCO5〜7
MPaの範囲内に保持した。2.5時間後に、反応器を室温まで冷却した。反応
混合物をブタジエン及び反応生成物に関してGC法で分析した。変換率は82%
であった。選択率:メチル4−ペンテノエート=0.1%;トランスメチル3−
ペンテノエート=64%;シスメチル3−ペンテノエート=28%;トランスメ
チル2−ペンテノエート=1.1%;シスメチル2−ペンテノエート=0%。
例XIII
例VIと同様にPd(II)アセテート0.26g(1.1ミリモル)及び1
,1’−ビス(ジイソプロピルホスフィノ)フェロセン0.51g(1.2ミリ
モル)から触媒前駆体を製造した。この固体触媒前駆体を、窒素雰囲気下に、ジ
フェニルエーテル(脱気され、窒素フラッシュされた)24g中に溶かした。こ
の溶液を、2,4,6−トリメチル安息香酸1.59g及びピリジン1.08g
(14ミリモル)を含有する、窒素フラッシュされた150mlParrオート
クレーブ中に導入した。60℃及びCO 3MPaで、1,3−ブタジエン11
.2g(207ミリモル)、メタノール6.72g(210ミリモル)、ノナン
(ペンテノエート用の内部標準GC−分析)0.460g及びシクロヘキサン(
内部標準ブタジエン分析)0.561gの混合物を注入した。温度を140℃に
、COを8MPaに高めた。この反応の間に、圧力を、CO 5〜7MPaの範
囲内に保持した。2.5時間後に反応器を室温まで冷却した。反応混合物をブタ
ジエン及び反応生成物に関してGC法で分析した。変換率は87%であった。選
択率:メチル4−ペンテノエート=0.1%;トランスメチル3−ペンテノエー
ト=61%;シスメチル3−ペンテノエート=30%;トランスメチル2−ペン
テノエート=1.9%;シスメチル2−ペンテノエート=0%。
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(81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE,
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TD,TG),AP(KE,MW,SD),AM,AU,
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,LV,MD,MG,MN,NO,NZ,PL,RO,
RU,SI,SK,TJ,TT,UA,US,UZ,V
N
(72)発明者 シールケン,オットー エリク
オランダ国 NL―6137 ハー ベー シ
ッタート ファン ゲルレ グリクストラ
ート 61
(72)発明者 ホーフェンカムプ,ハンス
オランダ国 NL―6132 セ ヴェー シ
ッタート フェリックス ルッテンラーン
31
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1.アルカノール、一酸化炭素、パラジウム及び二座有機燐、アンチモン又は ヒ素配位子の存在下に、液相でブタジエンのカルボニル化によりアルキルペンテ ノエートを製造する方法において、ビデンテートリガンドは、架橋基として、遷 移金属のビス(η−シクロペンタジエニル)配位基を有することを特徴とする、 アルキルペンテノエートの製法。 2.二座配位子は、次の一般式: [式中n=0又は1、Xは燐、アンチモン又はヒ素原子を表し、基R1、R2、R3 及びR4は、炭素原子数1〜20を有する有機基を表し、Mは遷移金属を表す] を有する、請求の範囲1に記載の方法。 3.遷移金属は、Fe、Zr、Co、Ru、Cr、Ni、Ti及びWよりなる 群から選択されている、請求の範囲1又は2に記載の方法。 4.MはFeである、請求の範囲3に記載の方法。 5.基R1、R2、R3及びR4の少なくとも1個はアルキル又はアルカリール基 である、請求の範囲2から4のいずれか1項に記載の方法。 6.燐、アンチモン又はヒ素の少なくとも1個が2個のアルキルに、又は2個 のアルカリール基に、又は1個のアルキル基と1個のアルカリール基に結合して いる、請求の範囲5に記載の方法。 7.二座配位子は、二座ホスフィン配位子である、請求の範囲1から6のいず れか1項に記載の方法。 8.二座配位子:パラジウムモル比は、1:1〜10:1である、請求の範囲 1から7のいずれか1項に記載の方法。 9.二座配位子:パラジウムモル比は、1:1〜2:1である、請求の範囲5 又は6に記載の方法。 10.ブタジエン:パラジウムモル比は、1:1〜200:1である、請求の 範囲1から9のいずれか1項に記載の方法。 11.ブタジエン:パラジウムモル比は、10:1〜200:1である、請求 の範囲10に記載の方法。 12.pka>3を有するプロトン酸の触媒活性量が存在する、請求の範囲1 から11のいずれか1項に記載の方法。 13.プロトン酸はペンテノイック酸である、請求の範囲12に記載の方法。 14.付加的な溶剤が存在し、パラジウム:付加的 溶剤モル比は、1:20〜1:300である、請求の範囲1から14のいずれか 1項に記載の方法。 15.アルカノール:ブタジエンモル比は、0.1:1〜10:1である、請 求の範囲1から14のいずれか1項に記載の方法。 16.ブタジエンのカルボニル化によりアルキルペンテノエートを製造する連 続的方法において、次の工程を実施する: (a)反応成分アルカノール、一酸化炭素及びブタジエンを、請求の範囲1から 15の任意の1方法によりアルキルペンテノエートの製造を行う反応器帯域に連 続的に供給し、 (b)反応帯域から反応混合物の部分を連続的に分離し、 (c)この分離された反応混合物から、未反応の一酸化炭素、未反応のブタジエ ン及び未反応のアルカノールを分離し、これら反応成分を工程(a)に戻し、か つアルキルペンテノエートを単離し、 (d)工程(c)の残りの、パラジウム及び二座配位子及び場合によっては溶剤 及びプロトン酸を含有する混合物を、工程(a)に戻す ことを特徴とする、アルキルペンテノエートの連続的製法。 17.工程(c)の残りの混合物の一部を混合物から分離し、循環混合物中に 高沸点の副生成物の形成を 阻止するために、ドレインに供給する、請求の範囲16に記載の方法。 18.請求の範囲1から15のいずれかに記載の方法で得られるアルキルペン テノエートの混合物からアルキル3−ペンテノエートを分離することを特徴とす る、アルキル3−ペンテノエートの製法。 19.請求の範囲1から15のいずれかに記載の方法で得られた異性アルキル ペンテノエートの混合物のヒドロホルミル化によりアルキル5−ホルミルバレレ ートを製造する場合に、この混合物中のアルキル2−ペンテノエートの含有率は 、4%より低い(全ての異性アルキルペンテノエートに対する)ことを特徴とす る、アルキル5−バレレート製法。 20.実質的に明細書及び実施例中に記載の方法。
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A02 | Decision of refusal |
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