JP2002542211A - ブタンジオールの製造方法 - Google Patents

ブタンジオールの製造方法

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JP2002542211A
JP2002542211A JP2000612240A JP2000612240A JP2002542211A JP 2002542211 A JP2002542211 A JP 2002542211A JP 2000612240 A JP2000612240 A JP 2000612240A JP 2000612240 A JP2000612240 A JP 2000612240A JP 2002542211 A JP2002542211 A JP 2002542211A
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rhodium
allyl alcohol
butanediol
phosphine
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JP2000612240A
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English (en)
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ザジャセック、ジョーン、ジー.
シューム、ウィルフレット、ピー.
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Lyondell Chemical Technology LP
Original Assignee
Arco Chemical Technology LP
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C29/00Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring
    • C07C29/16Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by oxo-reaction combined with reduction
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12CBEER; PREPARATION OF BEER BY FERMENTATION; PREPARATION OF MALT FOR MAKING BEER; PREPARATION OF HOPS FOR MAKING BEER
    • C12C11/00Fermentation processes for beer
    • C12C11/02Pitching yeast

Abstract

(57)【要約】 アリルアルコ−ルを、ロジウムおよび好ましくは少なくとも2個のメチル基を有するトリアルキルホスフィン触媒を用いてヒドロホルミル化し、1,4−ブタンジオールにする。反応は最初、より温和な条件で行い、その後、より厳しい条件で行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 (発明の背景) 本発明は、厳しさの異なる条件でヒドロホルミル化によってアリルアルコール
からブタンジオールを製造するための方法を提供する。好ましくは、同じCO/
2反応混合ガスが全プロセスを通して使われる。
【0002】 (発明の分野) アリルアルコールからのブタンジオールの製造は公知で、商業的に実施されて
いる方法である。例えば米国特許第4238419号、4678857号、42
15077号、5290743号などを参照のこと。通常、アリルアルコールを
ロジウム−ホスフィン触媒系を用いてCO/H2混合ガスと反応させて、4−ヒ
ドロキシブタナールを生成させる。この4−ヒドロキシブタナールは水抽出によ
って触媒から分離され、ニッケル触媒で水素化され、ブタンジオールを生成する
。米国特許第5504261号を参照のこと。
【0003】 前記の一連の反応では、各反応に異なった触媒および通常異なった反応混合ガ
スを使用することが必要とされる。明白な理由により、1種の触媒系のみを用い
、また好ましくは1種の反応混合ガスのみを用いてアリルアルコールからブタン
ジオールを製造することには利点がある。
【0004】 例えば、特開昭52−78809号公報でKawahito他によって、ブタ
ンジオールは、ロジウムおよびトリアルキルホスフィン触媒系を用いて1段階反
応によって、アリルアルコールから製造できることが報告されている。しかし、
特開昭52−78809号公報に記載された方法の欠点は、生成する1,4−ブ
タンジオールと2−メチル−1,3プロパンジオールの比が相対的に小さいこと
である。
【0005】 (発明の概要) 本発明によって、単一触媒系および好ましくは単一反応混合ガスを用いて、ア
リルアルコールとCOおよびH2との反応によってブタンジオールを製造する方
法が提供される。最初、反応はロジウム化合物および脂肪族ホスフィンを含む触
媒系を用いて、直鎖反応生成物の生成に有利な比較的温和な温度および/または
圧力条件で行われる。その後反応は、より厳しい反応条件で、同じ触媒系および
好ましくは同じ反応混合ガスで続けられ、主に1,4ブタンジオールを生成する
【0006】 本発明の実施により、2種の異なった触媒の使用および反応の間に中間生成物
を分離する従来の方法の欠点が避けられ、生成物中の1,4ブタンジオールと2
メチル1,3プロパンジオールの比は顕著に大きくなる。
【0007】 別の特徴として、ロジウムおよび下記の式のアルキルホスフィンを含む新規な
触媒系を用いて、アリルアルコールをCOおよびH2と反応させる、さらなる新
規な反応が提供される。
【0008】
【化1】 式中、R、R1およびR2の少なくとも2つがメチル基である。メチルでないR1
1またはR2はC2〜C20のアルキル基またはシクロアルキル基である。驚いた
ことに、これらのホスフィンの使用は直鎖生成物と分岐生成物の比を顕著に改善
するということが見出された。
【0009】 (詳細な説明) 本発明によれば、最初アリルアルコールが、分岐反応生成物よりも直鎖反応生
成物の生成に非常に有利な比較的温和な反応条件で、ロジウム−トリアルキルホ
スフィン触媒系の存在下、CO/H2と反応する。具体的な反応条件としては、
温度が60〜80℃の範囲で、圧力が30〜100psigである。COとH2
のモル比1/1の混合物が有用であるが、その比はかなり変えることができ、5
〜30psigのCO/H2分圧で用いることができる。反応は、アリルアルコ
ールの大部分、例えば60から90%が反応するまでこれらのより温和な条件で
行われる。生成物は主に4−ヒドロキシブタナールで、いくらかのブタンジオー
ルおよび分岐反応生成物がある。通常、これらのより温和な条件で1〜4時間の
反応時間が適切である。
【0010】 次に反応は、同じ触媒を用いてであるがより厳しい温度および圧力条件、例え
ば80〜140℃の温度および/または100〜1000psigの全圧で続け
られる。同じCO/H2混合ガスを用いることができる。より厳しい条件での反
応の間、直鎖生成物と分岐生成物の高い比率は実質的に保持されたまま、製品の
ブタンジオールが生成する。通常、より厳しい反応条件で1〜10時間の反応時
間が適切である。
【0011】 本発明の具体的な実施形態において、好ましくは適当な溶剤とともにアリルア
ルコールおよび触媒が反応器に入れられ、そこにCO/H2反応混合ガスも導入
される。反応器は反応温度に加熱され、所望の反応時間の間CO/H2混合物で
加圧され、高い選択率で4−ヒドロキシブタナールが生成する。好ましくは攪拌
される。
【0012】 その後反応混合物の温度が、CO/H2混合物の圧力と共にブタンジオール生
成のためのより厳しい条件に上げられ、この条件は所望のブタンジオールへの転
化が達成されるまで保持される。
【0013】 生成物混合物は次に、水によるジオール生成物の抽出によるか、あるいは反応
混合物からジオールを減圧蒸留することにより分離することができる。
【0014】 本発明の重要な要点は、後のより厳しい条件での反応に先立って初めに比較的
温和な条件で反応を行うことにより、分岐した2−メチル1,3−プロパンジオ
ールの生成が減り、はるかに好ましい生成物である1,4ブタンジオールへの反
応全体の選択率が顕著に改善されるという事実である。実際、本発明の実施によ
り、3/1以上の直鎖ジオール/分岐ジオールの比が容易に達成できる。
【0015】 用いられる触媒系は、ロジウムまたはロジウム化合物およびアルキル基の2つ
がメチルで3番目はC2〜C12のアルキル基であるトリアルキルホスフィンから
誘導されるものである。
【0016】 一酸化炭素および水素の混合物が用いられる。通常水素と一酸化炭素のモル比
が1:3から10:1の範囲のものが用いられ、好ましくは1:2から2:1、
最も好ましくは1:1である。ガスの組成は、有利さを減らして変えることも可
能であるが、全反応を通じて同じ混合ガスを用いることが特に有利である。
【0017】 本発明の方法は、バッチ式、連続式または半連続式で行なうことができる。連
続式が好ましい。
【0018】 本発明の実施にとって、初めにアリルアルコールとH2/CO混合ガスとの反
応が、分岐ヒドロキシアルデヒドより直鎖ヒドロキシアルデヒドの生成に有利な
比較的温和な条件で行われるということが必須である。20〜80℃の反応温度
、好ましくは60〜80℃、全圧力30〜100psig(5〜30psigの
2/CO分圧、モル比1/1)およびこの第1段階の反応は1〜4時間続けら
れる。
【0019】 その後、反応温度を80〜140℃および圧力を100〜1000psigに
上げ、反応は、これらのより厳しい反応条件でさらに2〜4時間続けられる。同
じ触媒が両方の段階で使われ、好ましくは同じH2/CO混合ガスも両方の段階
で使われる。
【0020】 反応生成物混合物は、少なくとも3/1の1,4ブタンジオールと2−メチル
1,3−プロパンジオールの比をもち、これらの生成物は抽出または減圧蒸留の
手法で触媒から簡便に分離される。
【0021】 本発明に従ってジメチルホスフィンが用いられる場合、前記の反応条件の厳し
さを変える反応手順が用いられる場合と単一の反応条件が用いられる場合のいず
れにおいても、改善された直鎖生成物と分岐生成物の比が達成される。本発明の
方法で用いられるホスフィンは、トリメチルホスフィンとR、R1およびR2の2
つがメチルで残りの基がC2〜C12のアルキルであるホスフィン、例えばジメチ
ルオクチルホスフィンである。
【0022】 本発明は以下の実施例によって例示することができる。
【0023】 実施例1 マグネチックスターラを取り付けたステンレス製圧力容器にアリルアルコール
(2g、34mmol)、トルエン(30g)、ロジウムジカルボニルアセチル
アセトナート(0.04g、0.16mmol)およびジメチルドデシルホスフ
ィン(0.36g、1.6mmol)からなる触媒を入れた。容器を合成ガス(
CO/H2=1/1)で置換し、合成ガスで100psigに加圧し、75℃に
加熱した。反応をこれらの条件で4時間行って、その時点で75%のアリルアル
コールが反応しており、以下の選択率を得た。67% 4−ヒドロキシブタナー
ル、2.6% ヒドロキシメチルプロピオンアルデヒド、11.8% 1,4−
ブタンジオール、8.3% 2−メチル−1,3−プロパンジオール。
【0024】 次いで反応温度を140℃、反応圧力を400psigに上げ、反応をさらに
2時間続けた。所定時間終了時のアリルアルコールの転化率は100%であり、
以下の収率が得られた。74% 1,4−ブタンジオール、13% 2−メチル
−1,3プロパンジオール。11%の収率がイソブタノールに対して得られた。
【0025】 実施例2 実施例1を、100℃および200psigで2時間、同種の原料混合物で繰
り返した。所定時間終了時、アリルアルコールの転化率は100%であり、反応
混合物から以下の収率を得た。62% 4−ヒドロキシブタナール、3% ヒド
ロキシメチルプロピオンアルデヒド、6% 1,4−ブタンジオール、8% 2
−メチル−1,3−プロパンジオール、16% イソブチルアルデヒド、2%
イソブタノール。
【0026】 これらの2つの実施例は、直鎖と分岐の比率を大きくし、C4副生成物を少な
くするために温和な条件で第1段階を実施することの利点を示している。
【0027】 実施例3 他のジメチルアルキルホスフィンもこの1段階反応に用いることができるとい
うことを示すために、実施例1をロジウムジカルボニルアセチルアセトナート(
0.04g、0.16mmol)およびジメチル−n−ヘキシルホスフィン(0
.23g、1.6mmol)からなる触媒を用いて繰り返した。80℃および1
00psigで4時間反応後、82%のアリルアルコールが反応しており、以下
の選択率を得た。65% 4−ヒドロキシブタナール、2% ヒドロキシメチル
プロピオンアルデヒド、13% 1,4−ブタンジオール、9% 2−メチル−
1,3−プロパンジオール。
【0028】 次いで反応温度を140℃、反応圧力を400psigに上げ、反応をさらに
2時間続けた。所定時間終了時に、アリルアルコールの転化率は100%であり
、反応生成物混合物から1,4−ブタンジオールの収率72%、2−メチル−1
,3−プロパンジオールの収率12%を得た。
【0029】 実施例4(比較例) 2段階反応を、配位子としてトリエチルホスフィンを用いて行った。このホス
フィン配位子は文献に報告されている。マグネチックスターラを取り付けたステ
ンレス製圧力容器にアリルアルコール(2g、34mmol)、トルエン(30
g)、ロジウムジカルボニルアセチルアセトナート(0.04g、0.16mm
ol)およびトリエチルホスフィン(0.18g、1.6mmol)からなる触
媒を入れた。容器を合成ガスで置換し、合成ガスで100psigに加圧し、7
0℃に加熱した。反応をこれらの条件で2時間行って、その時点で78%のアリ
ルアルコールが反応しており、以下の選択率を得た。55% 4−ヒドロキシブ
タナール、37% ヒドロキシメチルプロピオンアルデヒド、2% 1,4−ブ
タンジオール、3% 2−メチル−1,3−プロパンジオール。
【0030】 次いで反応温度を120℃、反応圧力を400psigに上げ、反応をさらに
2時間続けた。所定時間終了時のアリルアルコールの転化率は100%であった
。収率は、57% 1,4−ブタンジオール、39% 2−メチル−1,3プロ
パンジオールであった。
【0031】 実施例5(比較例) トリエチルホスフィン以外の別のトリアルキルホスフィンを2段階反応に用い
た。前記の例をロジウムジカルボニルアセチルアセトナート(0.04g、0.
16mmol)およびトリ−n−ブチルホスフィン(0.33g、1.6mmo
l)からなる触媒を用いて繰り返した。70℃および100psigで3時間反
応後、75%のアリルアルコールが反応しており、以下の選択率を得た。52%
4−ヒドロキシブタナール、33% ヒドロキシメチルプロピオンアルデヒド
、5% 1,4−ブタンジオール、7% 2−メチル−1,3−プロパンジオー
ル。
【0032】 次いで反応温度を140℃、反応圧力を400psigに上げ、反応をさらに
2時間続けた。所定時間終了時に、アリルアルコールの転化率は100%であっ
た。収率は1,4−ブタンジオールが56%、2−メチル−1,3−プロパンジ
オールが37%であった。
【0033】 第1段階の温和な条件で反応を完結させることは、必要とされる過大な反応時
間のゆえに実用的でないということに注意すべきである。
【手続補正書】特許協力条約第34条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成13年4月11日(2001.4.11)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0008
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0008】
【化1】 式中、R、R1およびR2の少なくとも2つがメチル基である。メチルでないR1
1またはR2はC2〜C20のアルキル基またはC3〜C20のシクロアルキル基であ
ってよい。驚いたことに、これらのホスフィンの使用は直鎖生成物と分岐生成物
の比を顕著に改善するということが見出された。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0025
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0025】 実施例2(比較例) 実施例1を、100℃および200psigで2時間、同種の原料混合物で繰
り返した。所定時間終了時、アリルアルコールの転化率は100%であり、反応
混合物から以下の収率を得た。62% 4−ヒドロキシブタナール、3% ヒド
ロキシメチルプロピオンアルデヒド、6% 1,4−ブタンジオール、8% 2
−メチル−1,3−プロパンジオール、16% イソブチルアルデヒド、2%
イソブタノール。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,SD,SL,SZ,TZ,UG,ZW ),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU, TJ,TM),AE,AG,AL,AM,AT,AU, AZ,BA,BB,BG,BR,BY,CA,CH,C N,CR,CU,CZ,DE,DK,DM,DZ,EE ,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM,HR, HU,ID,IL,IN,IS,JP,KE,KG,K P,KR,KZ,LC,LK,LR,LS,LT,LU ,LV,MA,MD,MG,MK,MN,MW,MX, NO,NZ,PL,PT,RO,RU,SD,SE,S G,SI,SK,SL,TJ,TM,TR,TT,TZ ,UA,UG,UZ,VN,YU,ZA,ZW (72)発明者 シューム、ウィルフレット、ピー. アメリカ合衆国 19382 ペンシルベニア 州 ウェスト チェスター ウィンターブ リッジ レイン 2603 Fターム(参考) 4G069 AA06 AA08 BA21C BA27A BA27B BC71A BC71B BC71C BE01A BE01B BE01C BE08C BE11C BE26A BE26B BE26C BE42C CB51 DA02 FA01 FC02 4H006 AA02 AB46 AC41 BA24 BA40 BA45 BA53 BC00 BC10 BD10 BD70 BE20 BE40 FE11 FG28 4H039 CA60 CL45

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ロジウムまたはロジウム化合物および脂肪族ホスフィンを含
    む触媒を用いて、アリルアルコールをCO/H2混合ガスでヒドロホルミル化し
    て1,4−ブタンジオールを製造する方法であって、a)少なくとも50wt%
    のアリルアルコールが反応するまで、20〜80℃および308〜791kPa
    (30〜100psig)でヒドロホルミル化を行うこと、およびb)80〜1
    40℃および791〜6996kPa(100〜1000psig)のより厳し
    い条件で反応を続けて、1,4−ブタンジオールを生成させることを含む方法。
  2. 【請求項2】 ホスフィンがトリアルキルホスフィンを含む請求項1に記載
    の方法。
  3. 【請求項3】 ホスフィンがトリメチルホスフィンを含む請求項2に記載の
    方法。
  4. 【請求項4】 ホスフィンが、式 R(CH32P (式中、RはC2からC20のアルキル基またはC3からC20のシクロアルキル基を
    表す) のホスフィンである請求項1または2に記載の方法。
  5. 【請求項5】 60〜90%のアリルアルコールが反応するまで、前記a)
    が60〜80℃および308〜791kPa(30〜100psig)で行われ
    る、前記請求項のいずれかに記載の方法。
  6. 【請求項6】 60〜90%のアリルアルコールが反応するまで、前記a)
    が行われる、前記請求項のいずれかに記載の方法。
  7. 【請求項7】 段階a)および段階b)を通じて、同じCO/H2混合ガス
    を用いる、前記請求項のいずれかに記載の方法。
  8. 【請求項8】 モル比でH2:COが1:3〜10:1である、前記請求項
    のいずれかに記載の方法。
  9. 【請求項9】 ロジウム化合物がロジウムカルボキシル化合物である、前記
    請求項のいずれかに記載の方法。
  10. 【請求項10】 ロジウムまたはロジウム化合物および請求項3に記載のホ
    スフィンを含む触媒組成物。
  11. 【請求項11】 ロジウム化合物がカルボニル化合物である請求項10に記
    載の触媒組成物。
  12. 【請求項12】 ロジウムまたはロジウム化合物および請求項3に記載のホ
    スフィンを含む触媒のヒドロホルミル化触媒としての使用方法。
  13. 【請求項13】 ロジウム化合物がロジウムカルボニル化合物である請求項
    12に記載の使用方法。
  14. 【請求項14】 アリルアルコールのヒドロホルミル化のための請求項12
    または13に記載の使用方法。
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