JP2000169402A - モノエンへのポリエンの水素化 - Google Patents

モノエンへのポリエンの水素化

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  • Polyoxymethylene Polymers And Polymers With Carbon-To-Carbon Bonds (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 カルボン酸、有利にはC〜C20モノカル
ボン酸、C〜C20モノカルボン酸、安息香酸、テレ
フタル酸、フタル酸またはフェニル酢酸、殊に酢酸、プ
ロピオン酸、コハク酸またはアジピック酸あるいはC
12〜C脂肪酸の存在下で、均一系ルテニウム触媒を
用いる、相当するモノエン、殊にシクロドデセンへの、
ポリエン、殊に1,5,9−シクロドデカトリエンの水
素化のための著しく高い収率を提供する方法。 【解決手段】 均一系ルテニウム触媒は、有利には水素
化の前に、原位置で生じる。原位置での生成は、付加的
なCOまたはホルムアルデヒドの存在下で実施され、水
素添加は付加的なトリフェニルホスフィリンの存在下で
実施される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、均一系ルテニウム
触媒を用いる、カルボン酸の存在下での、モノエンへの
ポリエンの水素化のための方法に関する。
【0002】
【従来の技術】本発明の方法を用いる主要分野は、シク
ロドデセン(CDE)への1,5,9−シクロドデカト
リエン(CDT)の水素化である。CDEは、例えば、
1,12−ドデカン二酸、1,12−ジアミノドデカン
および/または12−アミノドデカン酸のラクタムを経
由し、ポリアミドを製造するための中間生成物として有
用である。さらに、2−シクロドデシル−1−プロパノ
ールのような、需要の高いムスク香の香料を製造するた
めの出発材料として使用されてもよい。
【0003】一般に、相当するモノエンへのポリエンの
水素化の非常に重要な条件は、この反応の収率が極めて
高くあるべきことである。それというのも、最小質量お
よびこの反応物と生成物との間の極性の差は、不可能で
はないとしても、反応物と生成物を蒸留によって分離す
ることがかなり困難であることを意味するからである。
すなわち、ポリエンの変換率は極めて高くなければなら
ない。98%を上廻る収率を目標とすることが常であ
る。
【0004】米国特許第5321176号明細書には、
例えば、水の存在下で均一系ルテニウム触媒上での、モ
ノエンへのポリエンの水素化が記載されている。CDT
変換率98.4%は、例2で、水の存在下で反応の4時
間(h)後に得られる。CDEの収率は開示されていな
い。幾分か少ない水の存在下で実施される例1は、反応
の8時間後に不充分な変換率85.8%を提供するに過
ぎない。そのため、定量変換のために必要とされる時間
は、処理条件で著しく変動するものと思われ、その結果
この方法は、定量変換から得られる一貫した高いCDE
収率が保障されないために、工業規模で実施するには容
易ではないであろう。
【0005】米国特許第5180870号明細書には、
反応混合物中で、アミンの存在下に均一系ルテニウム触
媒を用いて、ポリエンを水素化する方法が記載されてい
る。例証された実施態様は、定量変換からどのくらい高
いCDE収率が得られるかを開示していない。さらに、
アミンの存在によって、生成物の流れがアミンで汚染さ
れたままである可能性が常にあると考えられる。大部分
のアミンの強い臭いのために、特に香水の製造に関して
は、かなりの問題があると考えられなければならない。
【0006】米国特許第5177278号明細書には、
均一系ルテニウム触媒および245℃を上廻る沸点を有
するエーテルまたはエステルから成る群の中から選ばれ
た溶剤を用いるCDT水素化の方法が開示されている。
例証された実施態様によれば、最もよいCDEの選択は
96〜98%の範囲にあるが、しかしながら実を言え
ば、定量変換からのいずれの場合でもなく、したがっ
て、反応混合物の後処理は、かなりの分離の問題を有す
る。さらに、多量の溶剤の存在下での水素化は、希釈液
が貴重な反応スペースを使い果たすために、空時収量を
減らす。この不利な効果は同様に米国特許第38049
14号明細書、同5210349号明細書および同51
28296号明細書の方法において生じているが、しか
しながら、かなりの高いCDE収率が、いくつかの実施
例で得られる。
【0007】発行された特許出願、米国特許第3169
17号明細書の方法には、同様に溶剤中で行われ、かつ
最大CDE収率は約95%でなければならないとされて
いる。しかしながら、変換は完全ではない。
【0008】D.R.ファーエイ(Fahey)in J. Org.
Chem. 38 (1973), 80-87 には、種々の均一系ルテニウ
ム触媒上でのCDTの水素化が、長々と記載されてい
る。再び、すべての例は比較的多量の溶剤の存在下で実
施される。CDE収率約98%が報告されている。しか
しながら、報告されたルテニウムの使用レベルは、CD
Tに対してかなり高い。これはなぜなら、単体の変換
後、ルテニウム6〜7g(金属として計算した)がCD
TまたはCDE1gに対して使用されたことが見い出さ
れる。ルテニウム1gが約2ドイツマルク(DM2)か
かることを考慮すると、この工程のみのルテニウムの価
格は、生成物1kgに対して約12ドイツマルク(DM
12)ないしは14ドイツマルク(DM14)である。
したがって、経済的な工業的工程はかなり頻繁な触媒の
再利用を必要とする。しかしながら、すなわちルテニウ
ム触媒の再利用を伴う方法の実施は、通常、触媒への変
換というような問題を有し、次いでそれは、触媒活性の
縮小、ひいては選択性の低下を導く。例えば、極微量の
酸素による触媒の酸化が当てはまる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、先行
技術の方法の欠点を回避すると同時に、均一系ルテニウ
ム触媒用いて、相当するモノエンにポリエンを水素化す
ることによって、すなわち、方法が、多量の高価な触媒
を用いることもなく、かつ理想的には、溶剤を用いない
かあるいは少なくとも最小限の溶剤で有利に実行可能で
あるべきであり、さらに一貫して、定量変換からの著し
く高い収率を供給する方法を提供することである。
【0010】驚くべきことに、水素化がカルボン酸の存
在下で実施される場合に、この目的は達成され、すなわ
ちポリエンは均一系ルテニウム触媒を用いて、完全な変
換および高い収率で相当するモノエンに水素化されるこ
とが見出された。
【0011】したがって、本発明は、均一系ルテニウム
触媒を用いてポリエンを水素化し、、相当するモノエン
に変えるための方法を提供し、この方法はカルボン酸の
存在下で水素化を行うことによって特徴付けられる。
【0012】カルボン酸の存在により、シクロドデセン
の任意の重大なその後の水素化が回避されることは、非
常に驚異的なことである。
【0013】有用なポリエンの例は、環状ポリエン、例
えば1,5,9−シクロドデカトリエン、2,4−ジメ
チルシクロドデカトリエン、4−n−ブチルシクロドデ
カトリエン、1−シクロヘキシルドデカトリエン、1−
フェニルシクロドデカトリエン、1,5−シクロオクタ
ジエン、シクロオクタテトラエン、ビシクロ[2.2.
1]ヘプタ−2,5−ジエンおよびビシクロ[2.2.
2]オクタ−2,5−ジエンである。好ましくは、1,
5,9−シクロドデカトリエンおよび1,5−シクロオ
クタジエン、殊に1,5,9−シクロドデカトリエンが
記載される。
【0014】実施可能なルテニウム触媒は、例えば前記
引用文献、米国特許5180870号明細書、同532
1179号、同5177278号、同3804914
号、同5210349号、同5128296号、米国特
許第316917号明細書BおよびD.R.ファーエイ
(Fahey)in J.Org.Chem.38(1973),80-87.に記載されて
いるものを含む。好ましい触媒は、(TPP)(C
O)RuClおよび相当する塩素を含まない変形で
ある。TPPはトリフェニルホスフィンである。
【0015】触媒は、本発明の好ましい実施態様中で原
位置で形成されるため、ルテニウム化合物の混合物が存
在すると考えられる。有効な触媒複合体は、これら混合
物中に、水素化物の形で存在すると見込まれる。原位置
での触媒形成のための適した出発化合物の例は、塩化ル
テニウム、酢酸ルテニウム、ルテニウムアセチルアセト
ネートまたは他の商業的に入手可能なルテニウム化合物
を含む。
【0016】ルテニウム成分と同様に、反応混合物は、
通常、NR、PR、AsRまたはSbRを含
み、この場合、Rはアルキルおよび/またはアリルであ
る。好ましくは、ルテニウム成分とともにトリフェニル
ホスフィリンの使用が記載される。
【0017】本発明の方法は、ポリエン1kgに対し
て、ルテニウム0.1〜2000mg(金属として計算
した)、好ましくは1〜1000mg、殊に10〜20
0mgを利用する。これは、結果として、このような低
い触媒コストを生じ、触媒が必ずしも再利用される必要
がないことになる。しかしながら、触媒は十分に再利用
されてもよく、この場合、カルボン酸の存在は、触媒上
での安定効果を有する。触媒を繰り返し使用することに
より、触媒の活性または選択性が失われることはない。
【0018】有用なカルボン酸の例は、脂肪族カルボン
酸、脂環式カルボン酸、芳香族カルボン酸またはアリー
ル脂肪族カルボン酸である。好ましくは、反応条件下で
反応系で可溶なものを用いる。適したカルボン酸の例
は、C〜C20モノカルボン酸、C〜Cジカルボ
ン酸、シクロヘキシルカルボン酸、安息香酸、テレフタ
ル酸、フタル酸およびフェニル酢酸である。殊に好まし
い酸は、脂肪族モノカルボン酸および脂肪族ジカルボン
酸であり、殊に酢酸、プロピオン酸、かつさらにはC
12〜C20脂肪酸、コハク酸およびアジピン酸であ
る。
【0019】ポリエン1kgに対して添加されたカルボ
ン酸の量は、一般に、0.001〜100gの範囲内、
好ましくは0.01〜50gの範囲内、殊に0.05〜
25gの範囲内である。
【0020】CO源は、触媒が原位置で形成されるべき
場合に、付加的に含まれる。このCO源はガス状のCO
それ自体であってもよいし、そうでなければホルムアル
デヒドであってもよい。
【0021】本発明の方法は、一般に50〜300℃、
好ましくは80〜250℃、殊に100〜200℃で実
施される。反応圧は、一般に1〜300バールの範囲
内、好ましくは1〜200バールの範囲内、殊に1〜1
00バールの範囲内である。
【0022】連続工程の場合の、バッチ毎の反応時間お
よび滞留時間は、一般に0.5〜48時間の範囲内であ
る。これは本質的にバッチの大きさおよびエネルギーの
供給および除去のための方法に依存する。反応混合物中
のカルボン酸の存在によって、反応条件下で、反応バッ
チが必要以上に長く操作される場合にも、問題にはなら
ない。これは、相当簡易化された工程管理および監視シ
ステムを可能にする。
【0023】以下の例は、本発明の方法を例証する。
【0024】
【実施例】例1 2.5lの撹拌型オートクレーブを、トランス−,トラ
ンス−,シス−1,5,9−シクロドデカトリエン(fr
om Sigma-Aldrich, D-89555 Steinheim)、RuCl
・HO150mg、トリフェニルホスフィン20g、
37%濃度のホルムアルデヒド水溶液12.5g、エタ
ノール25mlおよび酢酸2.5gで充填した。反応器
を、窒素または水素でパージし、かつ水素15バールを
送入した。次に、反応器を撹拌しながら加熱した。約1
30℃で、反応圧を著しく減少させ、かつ発熱を伴う反
応を止め、温度を163℃まで上げた。温度をさらに少
量の水素をその都度送入することによって、続けて14
0〜150℃に保った。最大圧力は20バールであっ
た。水素の取り込みを止めた後、反応留出物は、ガスク
ロマトグラフィー(GC)によって、シクロドデセン9
8.1%およびシクロドデカン1.8%を含むことが見
い出された。収率は、結果的に理論値の98.2%であ
った。
【0025】例2 電磁撹拌機を備えた70mlのオートクレーブを、トラ
ンス−,トランス−,シス−1,5,9−シクロドデカ
トリエン40g、RuCl・HO50mg、トリフ
ェニルホスフィン400mg、37%濃度のホルムアル
デヒド水溶液0.5gおよび酢酸100mgで充填し
た。反応器を窒素および水素でパージし、次いで水素圧
20バールにまで導き、撹拌しながら加熱した。115
℃において、反応圧を著しく減少させ、かつ内部温度を
急速に140℃まで引き上げた。次に、反応器を水素に
よって、一貫して20バールおよび145℃に保った。
2.5時間後、反応器を冷却し、減圧した。流出物はG
Cによって、シクロドデセン97%およびシクロドデカ
ン1.8%の収率を含むことが見い出された。残留物は
シクロドデカジエンであった。
【0026】比較例 例2を酢酸を用いることなく繰り返し、シクロドデセン
86.8%およびシクロドデカン13.2%(流出物の
GC分析)のみの収率をもたらした。

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 均一系ルテニウム触媒を用いての、相当
    するモノエンへのポリエンの水素化のための方法におい
    て、カルボン酸の存在下で水素化を行うことを特徴とす
    る、モノエンへのポリエンの水素化のための方法。
  2. 【請求項2】 水素化の前に、均一系ルテニウム触媒を
    原位置で生じさせる、請求項1に記載の方法。
  3. 【請求項3】 水素化の前に、触媒をCOまたはホルム
    アルデヒドの存在下に原位置で生じさせる、請求項1に
    記載の方法。
  4. 【請求項4】 水素化をトリフェニルホスフィンの存在
    下で行う、請求項1に記載の方法。
  5. 【請求項5】 水素化を50〜300℃で、かつ1〜3
    00バールでおこなう、請求項1に記載の方法。
  6. 【請求項6】 使用されるポリエンが1,5,9−シク
    ロドデカトリエンである、請求項1に記載の方法。
  7. 【請求項7】 使用されるポリエンがシクロオクタジエ
    ンである、請求項1に記載の方法。
  8. 【請求項8】 ルテニウム0.1〜2000mg(金属
    として計算した)をポリエン1kgに対して使用する、
    請求項1に記載の方法。
  9. 【請求項9】 使用されるカルボン酸がC〜C20
    ノカルボン酸、C〜Cジカルボン酸、シクロヘキシ
    ルカルボン酸、安息香酸、テレフタル酸、フタル酸また
    はフェニル酢酸である、請求項1に記載の方法。
  10. 【請求項10】 使用されるカルボン酸が酢酸、プロピ
    オン酸、コハク酸もしくはアジピン酸またはC12〜C
    20脂肪酸である、請求項1に記載の方法。
JP11347460A 1998-12-09 1999-12-07 モノエンへのポリエンの水素化 Withdrawn JP2000169402A (ja)

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AT (1) ATE219035T1 (ja)
DE (2) DE19856862A1 (ja)
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