JP2000516232A - ビニルグリコールの不飽和ジオールへの異性化 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、レニウムをベースとする触媒の存在下において、ビニルグリコールを不飽和ジオールに異性化させるための方法およびこの異性化のための触媒に関する。より詳細には、本発明は３−ブテン−１，２−ジオールの２−ブテン−１，４−ジオールへの異性化、および、前記触媒の存在下における３−ブテン−１，２−ジオールの２−ブテン−１，４−ジオールへの異性化の工程を含む、１，４−ブタンジオールの製造法に関する。この触媒は担体上の遷移金属を含み、担体が１．５：１〜１０００：１のモル比で珪素およびアルミニウムを含むゼオライトＹタイプの物質であり、そして、遷移金属がレニウムまたはレニウム化合物およびそれらの混合物であり、担体と、レニウムまたはレニウムおよびそれらの混合物の合計重量を基準として０．１〜５０重量％の量で含まれることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】 ビニルグリコールの不飽和ジオールへの異性化 本発明はビニルグリコールの不飽和ジオールへの異性化のための方法に関する 。特定の不飽和アルコールは、加熱され、または酸性もしくは塩基性の条件下に 付されるときに、炭素−炭素二重結合の置換とともにβ−位のヒドロキシル基の 移動が起こるアリル転位と呼ばれる異性化を受けることが知られている。このよ うな異性化を促進することが知られている物質は、米国特許第２，９１１，４４ ５号明細書に開示されているような、酸性条件下において用いられる水溶性第二 水銀塩、日本公開特許公報５９−０８４，８３１および８２−００２，２２７に 開示されているような金属ヨウ化物、および、日本公開特許公報７９−０７３， ７１０に開示されているようなカルシウム化合物を含む。 今日まで、不飽和アルコールのこのような転位反応は、低い選択率もしくは低 い収率またはそれらの組み合わせのために、工業法における顕著な有用性を見い だすことがなかった。それ故、より高い選択率、そして好ましくは、より高い選 択率とともに向上した収率を提供することができる触媒を用いた反応手順を提供 することが望まれるであろう。 主要な産業上の重要性を有する物質は１，４−ブタンジオールであり、それは 、２−ブテン−１，４−ジオールの水素化により得ることができる。従って、中 間体として２−ブテン−１，４−ジオールを提供する不飽和アルコールの転位反 応を用いた１，４−ブタンジオールの製造法を開発することは望まれるであろう 。１，４−ブタンジオールはポリマー産業および医薬産業において重要な工業製 品である。 第一の態様において、本発明は下記一般式 ＨＯ−ＣＨＲ−ＣＨＯＨ−ＣＨ＝ＣＲ’Ｈ （Ｉ） （式中、ＲおよびＲ’は、独立に、水素または低級アルキルである）のビニルグ リコールを、下記一般式 ＨＯ−ＣＨＲ−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＨＲ’−ＯＨ （ＩＩ） （式中、ＲおよびＲ’は、独立に、水素または低級アルキルである）の不飽和ジ オールに異性化するための方法に関し、この方法は、上記のビニルグリコールを 、レニウム、レニウム化合物およびそれらの混合物と接触させることを含む。 第二の態様において、本発明は、担持された遷移金属触媒の存在下における３ −ブテン−１，２−ジオールの異性化により、２−ブテン−１，４−ジオールを 製造するための方法であって、この触媒はレニウム、レニウム化合物およびそれ らの混合物からなる群より選ばれ、かつ、１：１〜１０００：１の原子比の珪素 およびアルミニウムを含むゼオライトタイプの担体により担持されていることを 特徴とする方法に関する。 第三の態様において、本発明は、担持された遷移金属触媒の存在下において３ −ブテン−１，２−ジオールを２−ブテン−１，４−ジオールに異性化させる工 程を含み、この触媒はレニウム、レニウム化合物およびそれらの混合物からなる 群より選ばれ、かつ、１：１〜１０００：１の原子比の珪素およびアルミニウム を含むゼオライトタイプの担体により担持されていることを特徴とする、１，４ −ブタンジオールを製造するための方法に関する。 第四の態様において、本発明はビニルグリコールを不飽和ジオールへ転化させ るために適する、担体上において遷移金属を含む触媒に関し、この担体は１：１ 〜１０００：１の原子比の珪素およびア ルミニウムを含むホージャサイトタイプのゼオライトであり、かつ、この遷移金 属はレニウムまたはレニウム化合物およびそれらの混合物であり、そして担体と 、レニウムまたはレニウム化合物およびそれらの混合物との合計重量を基準とし て０．１〜５０重量％の量で含まれることを特徴とする。 このようなレニウムをベースとする触媒は、驚くほどの高い選択率をもって、 ビニルグリコールの不飽和ジオールへの転位を促進することができることを発見 した。 本発明によると、ビニルグリコールの不飽和ジオールへの異性化は、担持され た遷移金属触媒の存在下において行われる。好ましい遷移金属は、レニウム金属 、レニウム化合物およびそれらの混合物として存在するレニウムであり、好まし くはシリカをベースとする担体により担持されている。有利には、この担持され た触媒はレニウム金属またはレニウム化合物から実質的になる。担体と遷移金属 との合計重量を基準として、レニウムまたはレニウム化合物は０．１〜約５０重 量％、好ましくは１〜３０重量％、そしてより好ましくは５〜２５重量％、そし てさらにより好ましくは８〜２０重量％の量で含まれる。 担体またはキャリアは、ホージャサイトタイプのゼオライトとして認識される 構造を有する、珪素をベースとする物質であり、それは１：１〜１０００：１の 原子比の珪素およびアルミニウムを含み、好ましくは、１．５：１〜約２００： １の珪素およびアルミニウムの比を有するＹ−タイプのゼオライト、そしてより 好ましくは、５：１〜１００：１のＳｉ／Ａｌ比の超安定化ホージャサイトタイ プゼオライトを含む。適切な担体の例は、Pennsylvania Quartz Corporationか ら入手可能であり、４０〜１のＳｉ／Ａｌ比のＹタイプゼオライトであるとされ る製品CBV-780のようなゼオライトを含 む。 この担体は、このような担体への担持のために一般的に用いられている方法の いずれかにより、レニウムまたはレニウム化合物が担持されることができる。こ のような方法は担体を、水性金属塩溶液と接触させ、次に、この担体を乾燥させ 、そして必要に応じて焼成することを含む。この開示のために、適切な金属塩は 、ＨＲｅＯ₄、ＫＲｅＯ₄、ＮａＲｅＯ₄および他のＲｅＯ₄塩、ＲｅＣｌ₅、Ｒｅ Ｃｌ₄、ＲｅＣ１₃、ＲｅＦ₆、Ｒｅ₂Ｏ₇および好ましくはＮＨ₄，ＲｅＯ₄を含む 、水溶性レニウム含有物質を含む。 上記の担持された触媒はビニルグリコールの不飽和ジオールへの転位を促進す るために特に価値があることが判る。このビニルグリコールは、下記一般式 ＨＯ−ＣＨＲ−ＣＨＯＨ−ＣＨ＝ＣＲ’Ｈ （Ｉ） （式中、ＲおよびＲ’は、独立に、水素または低級アルキルである）を有する物 質を含む。低級アルキルとは、１〜６個の炭素原子を含む部分であると理解され る。ＲおよびＲ’は脂環式構造の一部分であってもよい。本発明のために、好ま しいビニルグリコールは、ＲおよびＲ’が水素である、３−ブテン−１，２−ジ オールにより例示されるものである。 本発明により得られる不飽和ジオールは、次の一般式 ＨＯ−ＣＨＲ−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＨＲ’−ＯＨ （ＩＩ） （式中、ＲおよびＲ’は、独立に、水素または低級アルキルであり、ビニルグリ コールについて記載される通りである）であることを特徴とする。出発のビニル グリコールが３−ブテン−１，２−ジオールであるときには、得られるジオール は２−ブテン−１，４−ジオールである。 上記のように、本発明の１つの態様は、３−ブテン−１，２−ジ オールを２−ブテン−１，４ジオールに異性化する中間工程を用いた１，４−ブ タンジオールの製造法を提供することである。次の反応スキームは、広く工業上 入手可能なフィードストックである１，３−ブタジエンから出発しそして議論さ れている異性化反応を含む、１，４−ブタンジオールを製造するための手順を例 示している。 工程１：１，３−ブタジエンから１，２−エポキシ−３−ブテンへの転化 工程２：１，２−エポキシ−３−ブテンの３−ブテン−１，２−ジオールへの水 素化 工程３：３−ブテン−１，２−ジオールの２−ブテン−１，４−ジオールへの異 性化 工程４：２−ブテン−１，４−ジオールの１，４−ブタンジオールへの水素化 工程１に関して、１，３−ブタジエンは適切なエポキシ化剤により１，２−エ ポキシ−３−ブテンへ転化されうる。このようなエポキシ化剤は、独国特許第２ ，７３４，２４０号明細書に開示されているような酸触媒の存在下における過酸 化水素、米国特許第５，１１７，０１２号明細書に開示されているような銀触媒 の存在下における酸素、米国特許第５，１６６，３７２号明細書に開示されてい るようなオルガノレニウム触媒の存在下における過酸化水素／アルコール／水混 合物、欧州特許第１９０，６０９号明細書に開示されているようなＴｉ／Ｓｉ触 媒の存在下における過酸化水素を含む。 工程２に関して、１，２−エポキシ−３−ブテンは適切な加水分解剤により加 水分解されて３−ブテン−１，２−ジオールを得ることができる。このような加 水分解剤および手順は、刊行物Tetrahedron Asymmetry p.15〜16、Vol.6、1995 に開示されているような、酸により触媒されるソルボリシス、独国特許第4,342, 030号明細書 に開示されるような水、独国特許第4,429,699号明細書に開示されるようなＳｉ Ｏ₂／ＴｉＯ₂／Ｆの存在下における水、独国特許第4,429,700号明細書に開示さ れるような酸化レニウム（Ｒｅ₂Ｏ₇）の存在下における水を含む。 工程３に関して、３−ブテン−１，２−ジオールの２−ブテン−１，４−ジオ ールへの異性化は上記のように担持されたレニウム触媒の存在下において行われ る。 工程４に関して、２−ブテン−１，４−ジオールは日本公開特許公報53-127,4 05、同62-054,788、同74-049,910および同79-061,108に開示されるような、ニッ ケル触媒上において水素を用いる手順により水素化されうる。 １，４−ブタンジオールの製造は４工程手順として示されるが、有機合成に関 する当業者は工程１および工程２は組み合わせることができることに気がつくで あろう。 次の例は本発明を例示するために示される。特に指示がないかぎり、全ての量 は重量基準で与えられたものである。例１ （ａ）触媒の製造 Pennsylvania Quartz Corp．から入手可能であり、そしてＳｉ／Ａｌ比が４０ ／１である、超安定ゼオライトＹ担体であるUS-YCBV-780、６０部を、水６０部 の中に溶解したＮＨ₄ＲｅＯ₄８．６部と４０℃において混合することによりレニ ウム含有触媒を製造する。その後、得られたスラリーを炉内に入れ、そして２０ ℃から１００℃に１℃／分の速度で温度を徐々に上げ、次に、１００℃に１時間 維持することにより乾燥する。その後、炉の温度を３℃／分の速度で温度を２５ ０℃に上げ、乾燥したスラリーを５時間焼成する。得られた触媒は１０重量％の Ｒｅ（ＶＩＩ）酸化物を含む。（ｂ）触媒２、３および４の製造 触媒１について示したのと同一の一般手順によりさらなる触媒を製造する。 触媒２は超安定ゼオライトＹ担体US-YCBV-780上の１重量％Ｒｅ（ＶＩＩ）酸 化物を含む。 触媒３は超安定ゼオライトＹ担体US-YCBV-780上の５重量％Ｒｅ（ＶＩＩ）酸 化物を含む。 触媒４は超安定ゼオライトＹ担体US-YCBV-780上の３０重量％Ｒｅ（ＶＩＩ） 酸化物を含む。（ｃ）比較触媒Ａ、ＢおよびＣ 触媒Ａはレニウム物質を含まない超安定ゼオライトＹ担体US-Y CBV-780である 。 触媒ＢはAldrichから入手可能な９９．９％純度のＲｅ₂Ｏ₇である。 触媒Ｃは１０重量％のレニウムを担持した、Rhone-Poulencから入手可能な３ １６ｍ²／ｇの表面積を有するγ−Ａｌ₂Ｏ₃であり、触媒１について記載した一 般手順により製造したものである。（ｄ）３−ブテン−１，２−ジオールの２−ブテン−１，４−ジオールへの異性 化 触媒１〜４を用いて、次の一般手順により、３−ブテン−１，２−ジオールの ２−ブテン−１，４−ジオールへの転化を行う。 １，２−エポキシ−３−ブテン（０．７５部、９９％純度）を水（３７．５部 ）中で１００℃において加水分解させることにより３−ブテン−１，２−ジオー ルを得る。得られた混合物は、ＣＰ−Ｓｉｌ−５−カラム上でのＧＣ分析による と、９０モル％の３−ブテン−１，２−ジオール、８モル％の２−ブテン−１， ４−ジオールおよび２モル％の２−ブテナールを含んだ。得られた３−ブテン− １，２−ジオール混合物を０．１部の触媒と接触させ、長時間１５０℃に加熱す る。３−ブテン−１，２−ジオールの２−ブテン−１，４−ジオールへの異性化 は、１、３および５時間後にＧＣ分析を用いて混合物の組成を決定することによ り追跡する。表Ｉは、触媒により示されたモル転化率および選択率を示す。 表Ｉに示す結果は、レニウムをベースとする触媒はビニルグリコールを不飽和 ジオールへ高い選択率で異性化しうることを示す。選択率は触媒上に存在するレ ニウムの量による。含まれるべきレニウムの最適量は異性化しようとするビニル グリコールにより決まり、そしてルーチンの実験により確立される必要がある。比較例 比較例として、３−ブテン−１，２−ジオールの転位を０．１部の担持されて いないＲｅ₂Ｏ₇、０．１部のＵＳ−Ｙ Ｓｉ／Ａｌ＝４０、および、０．１部の 、触媒１について上記に示したように製造したγ−Ａｌ₂Ｏ₃上に１０重量％のＲ ｅを含む触媒の存在下において行った。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，Ｓ Ｄ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ， ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，Ｆ Ｉ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ， ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，Ｍ Ｘ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ， ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ (72)発明者 ファン オエフェレン，ドミニクス ア ー．ヘー. オランダ国，エヌエル―4535 ハーセー テルノウゼン，ドムメルストラート 45 (72)発明者 ステイジン，マスィアス，ハー．ヘー. オランダ国，エヌエル―4531 ヘーテー テルノウゼン，オステリイク ボルウェル ク ８

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．下記一般式 ＨＯ−ＣＨＲ−ＣＨＯＨ−ＣＨ＝ＣＲ’Ｈ （Ｉ） （式中、ＲおよびＲ’は、独立に、水素または低級アルキルである）のビニルグ リコールを、下記一般式 ＨＯ−ＣＨＲ−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＨＲ’−ＯＨ （ＩＩ） （式中、ＲおよびＲ’は、独立に、水素または低級アルキルである）の不飽和ジ オールに異性化させるための方法であって、 前記ビニルグリコールを、レニウム、レニウム化合物およびそれらの混合物か らなる物質と接触させることを含む方法。 ２．レニウムまたはレニウム化合物およびそれらの混合物がシリカをベースと する担体により担持されている、請求項１記載の方法。 ３．シリカをベースとする担体はゼオライトである、請求項２記載の方法。 ４．ゼオライトはホージャサイトタイプの物質である、請求項３記載の方法。 ５．担体は１：１〜１０００：１の原子比で珪素およびアルミニウムを含む、 請求項４記載の方法。 ６．担体は１．５：１〜１００：１の原子比で珪素およびアルミニウムを含む 、請求項５記載の方法。 ７．レニウムまたはレニウム化合物およびそれらの混合物は、担体と、レニウ ムまたはレニウム化合物およびそれらの混合物との合計重量を基準として０．１ 〜５０重量％の量で含まれる、請求項３記載の方法。 ８．レニウムまたはレニウム化合物およびそれらの混合物は１〜 ３０重量％の量で含まれる、請求項７記載の方法。 ９．レニウムまたはレニウム化合物およびそれらの混合物は５〜２５重量％の 量で含まれる、請求項８記載の方法。 １０．担持された遷移金属触媒の存在下において３−ブテン−１，２−ジオー ルを異性化することにより２−ブテン−１，４−ジオールを製造するための方法 であって、 前記触媒はレニウム、レニウム化合物およびそれらの混合物からなる群より選 ばれ、かつ、１．５：１〜１００：１の原子比の珪素およびアルミニウムを含む ホージャサイトタイプのゼオライト担体により担持されていることを特徴とする 方法。 １１．担持された遷移金属触媒の存在下において、３−ブテン−１，２−ジオ ールを２−ブテン−１，４−ジオールへ異性化する中間の工程を含む、１，４− ブタンジオールを製造するための方法であって、 前記遷移金属はレニウム、レニウム化合物およびそれらの混合物からなる群よ り選ばれ、かつ、１．５：１〜１０００：１の原子比の珪素およびアルミニウム を含むゼオライトＹタイプの担体により担持されていることを特徴とする方法。 １２．ビニルグリコールを不飽和ジオールに転化させるために適する、担体上 の遷移金属を含む触媒であって、 前記担体は１．５：１〜１０００：１の原子比で珪素およびアルミニウムを含 むゼオライトＹタイプの物質であり、そして、前記遷移金属はレニウムまたはレ ニウム化合物およびそれらの混合物であり、前記担体と、前記レニウムまたはレ ニウム化合物およびそれらの混合物との合計重量を基準として０．１〜５０重量 ％の量で含まれる、触媒。 １３．水性レニウム含有溶液を担体と接触させ、次に、乾燥させ 、そしてその後、得られた混合物を焼成することを含む、担持されたレニウム触 媒を製造するための方法であって、 前記担体は、１．５：１〜１０００：１の原子比で珪素およびアルミニウムを 含み、そして、前記水性レニウム含有溶液は、触媒と担体との合計重量を基準と して０．１〜５０重量％のレニウム含有率を有する触媒を提供する量で存在する ＨＲｅＯ₄、ＫＲｅＯ₄、ＮａＲｅＯ₄および他のＲｅＯ₄塩、ＲｅＣｌ₅、ＲｅＣ ｌ₄、ＲｅＣｌ₃、ＲｅＦ₆、Ｒｅ₂Ｏ₇またはNＮＨ₄ＲｅＯ₄から得られることを特 徴とする方法。