JP2003055327A - Method for producing dicyanonorbornanes - Google Patents

Method for producing dicyanonorbornanes

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JP2003055327A
JP2003055327A JP2001242129A JP2001242129A JP2003055327A JP 2003055327 A JP2003055327 A JP 2003055327A JP 2001242129 A JP2001242129 A JP 2001242129A JP 2001242129 A JP2001242129 A JP 2001242129A JP 2003055327 A JP2003055327 A JP 2003055327A
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JP
Japan
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cnn
mol
hydrogen cyanide
producing
catalyst
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JP2001242129A
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Japanese (ja)
Inventor
Isao Fukada
深田  功
Sukeyoshi Mizutani
祐喜 水谷
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Mitsui Chemicals Inc
Original Assignee
Mitsui Chemicals Inc
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Publication date
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  • Catalysts (AREA)
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing dicyanonorbornanes by which a catalyst effectively is made to act and which is sufficiently adoptable also in industrial scale when producing dicyanonorbornane(bicyclo[2.2.1]heptane- dicarbonitrile) by reacting cyanonorbornene(bicyclo[2.2.1]-5-heptene-2-carbonitrile) with hydrogen cyanide in the presence of a zero-valent nickel complex catalyst. SOLUTION: In this method for producing dicyanonorbornanes, the reaction is carried out in the presence of acrylonitrile in an amount of <=0.1 wt.% based on cyanonorbornene.

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、ジシアノノルボル
ナン類の製造方法に関するものである。更に詳しくは、
ゼロ価ニッケル錯体触媒の存在下、シアノノルボルネン
(ビシクロ[2.2.1]-5-ヘプテン-2-カルボニト
リル、以下、CNNと省略する。)にシアン化水素を反
応させて、2,5-ジシアノノルボルナン(ビシクロ
[2.2.1]ヘプタン-2,5-ジカルボニトリル)及
び2,6-ジシアノノルボルナン(ビシクロ[2.2.
1]ヘプタン-2,6-ジカルボニトリル)を主成分とす
るジシアノノルボルナン(ビシクロ[2.2.1]ヘプ
タンジカルボニトリル、以下、DCNと省略する。)類
を製造する方法に関するものである。 【0002】 【従来の技術】従来、CNNのシアン化水素化によるD
CN類の製造方法としては、 i)コバルトカルボニル触媒とトリフェニルホスフィン
を触媒系とする方法(米国特許2,666,780号)、 ii)テトラキス(トリアリールホスファイト)パラジウ
ムとトリフェニルホスファイトを触媒系とする方法(J.
Am.Chem.Soc.,112(1969))、 iii)単離、精製したゼロ価ニッケル錯体触媒とルイス
酸を触媒系とする方法(特開平3-95151号公報) iv)ゼロ価ニッケル錯体触媒とルイス酸を単離、精製し
ないで触媒として使用する方法(特許第2866270号公
報)等の触媒の種類や、触媒の製造方法に関する技術が
提案されている。 【0003】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本発明
者らの研究によれば、ゼロ価ニッケル錯体触媒の存在
下、CNNにシアン化水素を反応させる際は、原料から
持ち込まれる不純物の種類によっては触媒が活性を失っ
てしまうことが明らかとなった。 【0004】すなわち、本発明者らは、ゼロ価ニッケル
錯体触媒の存在下、CNNにシアン化水素を反応させる
際にアクリロニトリルが存在すると触媒の活性が低下す
る知見を得た。 【0005】ところで、DCN類を製造する際に使用す
る主原料、すなわち、CNN及びシアン化水素は、工業
的には次に述べる製造方法で製造されるものを使用する
のが経済的である。 【0006】すなわち、CNNについては、アクリロニ
トリルとシクロペンタジエン或いはジシクロペンタジエ
ンを反応させる方法(特公昭52−49437号、特開昭49−4
8650号、特許第2873100号)が工業的に有効な方法であ
る。一方、シアン化水素については、メタン、アンモニ
ア及び空気によるアンモオキシデーション法の他、プロ
ピレン、アンモニア及び空気によるアンモオキシデーシ
ョン法でアクリロニトリルを製造する際に副生するもの
を使用することができる。 【0007】ところが、上記の主原料の工業的な製造方
法では、CNN及びシアン化水素の両原料中に、或いは
少なくともどちらか一方の原料中に、アクリロニトリル
を不純物として含有する可能性を有している。 【0008】しかしながら、従来の上記i)〜iv)の技
術では、CNNにシアン化水素を付加反応させるための
触媒の種類や、触媒の製造方法に関する記載があるのみ
で、原料から持ち込まれる不純物の影響について明らか
にし、工業的に十分満足できるDCN類の製造方法は提
供されていなかった。 【0009】本発明の課題は、ゼロ価ニッケル錯体触媒
の存在下、CNNにシアン化水素を反応させてDCN類
を製造するに際し、触媒を有効に作用させて、工業的に
十分満足できるDCN類の製造方法を提供することにあ
る。 【0010】 【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記の課
題を解決するため鋭意検討した結果、本発明を完成する
に至ったものである。すなわち、本発明は、ゼロ価ニッ
ケル錯体触媒の存在下、CNNにシアン化水素を反応さ
せてDCN類を製造するに際し、反応時に共存するアク
リロニトリルの量がCNNに対して0.1重量%以下であ
ることを特徴とするDCN類の製造方法である。 【0011】 【発明の実施の形態】本発明において使用するCNN
は、アクリロニトリルとシクロペンタジエンまたはジシ
クロペンタジエンのディールスアルダー反応により工業
的に製造されるものを使用することができる。 【0012】一方、本発明において使用するシアン化水
素は、メタン、アンモニア及び空気を原料にしたアンモ
オキシデーション法や、プロピレン、アンモニア及び空
気によるアンモオキシデーション法でアクリロニトリル
を製造する際に副生するものを取り出すことによって、
工業的に製造されるものを使用することができる。 【0013】本発明において、CNNとシアン化水素の
反応時に共存するアクリロニトリルの量は、CNNに対
して0.1重量%以下であり、好ましくは0.07重量%以下
であり、さらに好ましくは0.04重量%以下である。0.1
重量%以下では、経済的な触媒使用量で触媒が有効に働
く。この際のアクリロニトリルは、原料のCNNから持
ち込まれる場合、もう一方の原料であるシアン化水素か
ら持ち込まれる場合、及びCNNとシアン化水素の両方
の原料から持ち込まれる場合がある。 【0014】本発明に用いられるゼロ価ニッケル錯体触
媒及びルイス酸助触媒は、下記の化学反応式(I)に従
い合成される。 NiX2 + M + 4L → NiL4 + MX2 (I)ニッケルハロケ゛ン 化物 セ゛ロ価ニッケル錯体 ルイス酸 【0015】ただし、上記反応式、式(I)中、Xはハ
ロゲン原子、Mは亜鉛、カドミウム、ベリリウム、アル
ミニウム、鉄、コバルトの内から選ばれた少なくとも1
種類の金属であり、Lは配位子P(x)(y)(z)(Pはリ
ン原子であり、x、y、zはそれぞれRまたはORで、
Rは炭素数18以下のアルキル基またはアリール基を表
す。)である。なお、Mがアルミニウムの場合は、下記
化学反応式(II)に従い合成される。 3NiX2 + 2Al + 12L → 3NiL4 + 2AlX3 (II) 【0016】本発明において、上記化学反応式(I)ま
たは(II)によって、ニッケルハロゲン化物を亜鉛、カ
ドミウム、ベリリウム、アルミニウム、鉄、コバルトの
内から選ばれた少なくとも1種類の金属で還元すること
によるゼロ価ニッケル錯体触媒及びルイス酸助触媒の合
成は、水の存在下で行う。水の添加方法は、水をそのま
ま添加することができるが、ニッケルハロゲン化物が水
和物の場合は、その水も利用することができる。 【0017】本発明において、触媒合成の際に存在させ
る水の量は、好ましくはニッケルハロゲン化物に含有さ
れるニッケル原子1モルに対して0.5〜40モルであり、
より好ましくは0.8〜30モルであり、さらに好ましくは
1〜20モルである。0.5モル以上では高い触媒合成収率
が得られる。40モル以下では高い触媒合成収率が得られ
ると共に、CNNのシアン化水素化を行う際の高い触媒
安定性が得られる。本発明におけるゼロ価ニッケル錯体
触媒は、下記一般式(III)で表される。 NiL4 (III) 【0018】上記一般式(III)中の4個のLは、同じ
ものまたは異なるものであってもよい。Lは、一般式
(IV) P(x)(y)(z) (IV) を有する配位子を示し、Pはリン原子であり、x、y、
zはそれぞれRまたはORで、Rは炭素数18以下のア
ルキル基またはアリール基からなる群より選択されるも
のを示す。 【0019】配位子としては、例えば、トリフェニルホ
スファイト、トリ(m-またはp-クロロフェニル)ホス
ファイト、トリ(m-またはp-メトキシフェニル)ホス
ファイト、トリ(m-またはp-クレジル)ホスファイ
ト、トリ(m-またはp-ノニルシフェニル)ホスファイ
ト等のトリアリールホスファイト類、トリエチルホスフ
ァイト、トリイソプロピルホスファイト、トリブチルホ
スファイト等のトリアルキルホスファイト類、トリフェ
ニルホスフィン、トリ(m-またはp-クロロフェニル)
ホスフィン、トリ(m-またはp-メトキシフェニル)ホ
スフィン、トリ(m-またはp-クレジル)ホスフィン、
トリ(m-またはp-ノニルシフェニル)ホスフィン等の
トリアリールホスフィン類、トリエチルホスフィン、ト
リイソプロピルホスフィン、トリブチルホスフィン等の
トリアルキルホスフィン類、及びこれらの混合物が挙げ
られ、好ましくは、トリアリールホスファイト類及びト
リアリールホスフィン類であり、さらに好ましくは、ト
リフェニルホスファイト、トリ(m-またはp-クレジ
ル)ホスファイト、トリ(m-またはp-ノニルシフェニ
ル)ホスファイト、トリフェニルホスフィン、トリ(m
-またはp-クレジル)ホスフィン、トリ(m-またはp-
ノニルシフェニル)ホスフィン等である。 【0020】本発明におけるニッケルハロゲン化物は、
例えば、塩化ニッケル、臭化ニッケル、ヨウ化ニッケル
が挙げられ、無水塩または水和物が使用される。 【0021】本発明におけるニッケルハロゲン化物を還
元する還元剤は、還元反応の結果、ルイス酸助触媒を生
成するものであり、亜鉛、カドミウム、ベリリウム、ア
ルミニウム、鉄、コバルトの内から選ばれた少なくとも
1種類の金属であり、最も好ましい還元剤としては亜鉛
である。また、還元剤の使用量については、ゼロ価ニッ
ケル錯体触媒の収率を高めるため、ニッケルハロゲン化
物の水和物より過剰に用いるのが好ましい。より好まし
くはニッケルハロゲン化物:還元剤=1:1〜1:6の
モル比である。使用後の還元剤は、ろ過等により未反応
分を回収して、次の還元反応に再使用可能である。 【0022】本発明における配位子の量は、ニッケルハ
ロゲン化物に対し、4倍モル(化学当量)程度あればよ
く、ゼロ価ニッケル錯体の収率には問題がない。しかし
ながら、シアン化水素化反応時の活性及び寿命を高める
ため、配位子は、用いるニッケルハロゲン化物1モルを
基準として、好ましくは5モル以上、より好ましくは6
〜36モル、さらに好ましくは8〜20モルの範囲で使用さ
れる。36モルを越えても反応には差し支えないが、シア
ン化水素化反応液の後処理及び精製時、配位子回収の損
失を考慮すると、必ずしも経済的ではない。 【0023】ゼロ価ニッケル錯体触媒の合成では、前述
の中性配位子が溶媒の役割を担うことができるが、これ
以外に新たな溶媒を用いても何ら差し支えない。使用さ
れる溶媒種としては、例えば、少なくとも1個以上の水
酸基を有する炭素数6〜20、好ましくは6〜10のアリー
ル化合物であり、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素、ニトロ
基、シアノ基及び炭素数1〜9の炭化水素基からなる群
から選択した置換基を1個以上有する上記のアリール化
合物であってもよい。例えば、フェノール、p-クレゾ
ール、レゾルシン、β-ナフトール、p-クロロフェノー
ル、p-ニトロフェノール、p-ブチルフェノール及び類
似化合物である。他の溶媒としては、例えば、ベンゼ
ン、トルエン、キシレン、エチルベンゼン等の芳香族炭
化水素類、アセトニトリル及びベンゾニトリル等のニト
リル類、ジオキサン、o-ジメトキシベンゼン、テトラ
ヒドロフラン、ジメトキシエタン、ジエトキシエタン等
のエーテル類、o-ジクロロベンゼン、p-ジクロロベン
ゼン等のクロロ芳香族炭化水素類及び類似化合物であ
る。また、CNNを溶媒として用いることもできる。 【0024】ゼロ価ニッケル錯体触媒の合成条件は、ニ
ッケルハロゲン化物中のニッケル分は特に制限はない
が、仕込総量に対して0.1〜2%が望ましい。温度条件
は、通常、0〜150℃、好ましくは40〜100℃の範囲で行
われる。反応時間は、通常、1〜10時間、好ましくは1
〜3時間で行われる。 【0025】本発明におけるCNNのシアン化水素化
は、例えば、反応器に上記のゼロ価ニッケル錯体触媒合
成後、CNNの所定量を仕込んだ後、所定温度で攪拌し
ながらシアン化水素を導入することによって行われる。
ゼロ価ニッケル錯体触媒合成液とCNNの仕込比につい
ては、ゼロ価ニッケル錯体触媒合成液とCNNのモル比
が、通常、1:5000〜1:20、好ましくは1:2000〜
1:100の範囲である。 【0026】シアン化水素の使用量は、CNN1モルに
対して任意のモル量とすることができるが、通常1モル
である。また、CNNのシアン化水素化の反応温度は、
好ましくは−20〜200℃、より好ましくは0〜130℃、さ
らに好ましくは20〜100℃である。反応圧力は、常圧で
も加圧でも行えるが、圧力の増大による顕著な反応促進
効果はないので、通常は常圧下で行われる。 【0027】本発明におけるCNNのシアン化水素化の
反応形式は、通常回分式が採用されるが、CNN、シア
ン化水素、ゼロ価ニッケル錯体触媒合成液、また必要に
よっては溶媒等を連続的に供給するような連続式も採用
される。本発明によって製造されるDCN類は、2,5
-ジシアノノルボルナン及び2,6-ジシアノノルボルナ
ンを主成分とする混合物として得られる。 【0028】 【実施例】以下、実施例により本発明を更に詳細に説明
する。 【0029】(実施例1)攪拌機、温度計、窒素導入
口、シアン化水素導入口、冷却器等を備えた0.5Lガラ
ス製平底セパラブルフラスコに、アクリロニトリルを0.
05重量%含有するCNN99.13g(0.831mol)、トルエ
ン100.0g、テトラキス(トリフェニルホスファイト)
ニッケル2.00g(1.54mmol)、塩化亜鉛0.21g(1.53mm
ol)、トリフェニルホスファイト1.92g(6.19mmol)を
仕込み、室温で気相部の窒素置換を行い、その後60℃に
昇温した。次いで、液体シアン化水素22.38g(0.828mo
l)を1時間に亘り供給した。シアン化水素供給後の反
応液をガスクロマトグラフィーを使用して分析した結
果、CNNの転化率は99.6mol%、DCN類の選択率は1
00mol%であった。また、反応液を液体クロマトグラフ
ィーを使用して分析した結果、テトラキス(トリフェニ
ルホスファイト)ニッケルの残存率は11mol%であっ
た。 【0030】(実施例2)実施例1において、アクリロ
ニトリルを0.01重量%含有するCNNを使用し、シアン
化水素22.42g(0.829mol)を1時間に亘って供給する
以外は、全て同様に操作した。その結果、CNNの転化
率は99.8mol%、DCN類の選択率は100mol%、テトラ
キス(トリフェニルホスファイト)ニッケルの残存率は
66mol%であった。 【0031】(実施例3)攪拌機、温度計、窒素導入
口、冷却器等を備えた50mLのガラス製丸底フラスコに、
塩化ニッケル六水和物1.32g(5.5mmol)亜鉛粉末0.73
g(11.1mmol)、トリフェニルホスファイト11.17g(3
6.0mmol)、CNN30.55g(256.4mmol)を仕込み、室
温で気相部の窒素置換を行い、攪拌下60℃で2時間反応
させた。反応液を高速液体クロマトグラフィーを使用し
て分析した結果、89.5mol%の収率でテトラキス(トリ
フェニルホスファイト)ニッケル触媒が得られた。次
に、攪拌機、温度計、窒素導入口、シアン化水素導入
口、冷却器等を備えた1Lガラス製平底セパラブルフラ
スコに、CNN284.4g(2.39mol)、トルエン83.9gを
仕込み、室温で気相部の窒素置換を行い、その後60℃に
昇温した。次いで、上記で得られた触媒合成液の全量を
添加し、アクリロニトリルを 0.3重量%含有する液体シ
アン化水素71.57g(2.64mol)を4時間に亘り供給し
た。この時に供給されたアクリロニトリルの量は、原料
CNNに対して約0.07重量%に相当する。その結果、C
NNの転化率は99.9mol%、DCN類の選択率は100mol
%、テトラキス(トリフェニルホスファイト)ニッケル
の残存率は23mol%であった。 【0032】(実施例4)実施例3において、アクリロ
ニトリルを0.15重量%含有する液体シアン化水素を使用
し、シアン化水素71.20g(2.63mol)を4時間に亘って
供給する以外は、全て同様に操作した。この時に供給さ
れたアクリロニトリルの量は、原料CNNに対して約0.
034重量%に相当する。その結果、CNNの転化率は99.
5mol%、DCN類の選択率は100mol%、テトラキス(ト
リフェニルホスファイト)ニッケルの残存率は61mol%
であった。 【0033】(実施例5)実施例3において、アクリロ
ニトリルを含有しない液体シアン化水素を使用し、シア
ン化水素71.36g(2.64mol)を4時間に亘って供給する
以外は、全て同様に操作した。その結果、CNNの転化
率は99.9mol%、DCN類の選択率は100mol%、テトラ
キス(トリフェニルホスファイト)ニッケルの残存率は
78mol%であった。 【0034】(比較例1)実施例1において、アクリロ
ニトリルを0.15重量%含有するCNNを使用する以外
は、全て同様に操作した。その結果、シアン化水素を0.
5時間に亘り供給した時点で反応が停止したため、シア
ン化水素の供給を停止した。その結果、CNNの転化率
は53mol%であり、テトラキス(トリフェニルホスファ
イト)ニッケルは残存しなかった。 【0035】(比較例2)実施例3において、アクリロ
ニトリルを0.57重量%含有する液体シアン化水素を使用
する以外は、全て同様に操作した。この時に供給された
アクリロニトリルの量は、原料CNNに対して約0.13重
量%に相当する。その結果、シアン化水素を3.2時間に
亘り供給した時点で反応が停止したため、シアン化水素
の供給を停止した。その結果、CNNの転化率は79mol
%であり、テトラキス(トリフェニルホスファイト)ニ
ッケルは残存しなかった。 【0036】 【発明の効果】本説明の方法によれば、ゼロ価ニッケル
錯体触媒を有効に作用させて、CNNとシアン化水素を
反応させることができるため、工業的に極めて有用なD
CN類の製造方法であると言える。
Description: TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a method for producing dicyanonorbornanes. More specifically,
In the presence of a zero-valent nickel complex catalyst, cyano norbornene (bicyclo [2.2.1] -5-heptene-2-carbonitrile; hereinafter abbreviated as CNN) is reacted with hydrogen cyanide to give 2,5-dicyano. Norbornane (bicyclo [2.2.1] heptane-2,5-dicarbonitrile) and 2,6-dicyanonorbornane (bicyclo [2.2.
1] A method for producing dicyanonorbornane (bicyclo [2.2.1] heptanedicarbonitrile, hereinafter abbreviated as DCN) having heptane-2,6-dicarbonitrile as a main component. . 2. Description of the Related Art Conventionally, DNN by hydrocyanation of CNN has been known.
Examples of the method for producing CN include: i) a method using a cobalt carbonyl catalyst and triphenylphosphine as a catalyst system (US Pat. No. 2,666,780); ii) a catalyst system using tetrakis (triarylphosphite) palladium and triphenylphosphite. Method (J.
Am. Chem. Soc., 112 (1969)), iii) A method using a catalyst system comprising an isolated and purified zero-valent nickel complex catalyst and a Lewis acid (JP-A-3-95151) iv) Zero-valent nickel complex catalyst There have been proposed techniques relating to the type of catalyst and a method for producing the catalyst, such as a method of using a Lewis acid as a catalyst without isolation and purification (Japanese Patent No. 2866270). [0003] However, according to the study of the present inventors, when hydrogen cyanide is reacted with CNN in the presence of a zero-valent nickel complex catalyst, depending on the type of impurities introduced from the raw material. It was found that the catalyst lost its activity. [0004] That is, the present inventors have found that when acrylonitrile is present in the reaction of CNN with hydrogen cyanide in the presence of a zero-valent nickel complex catalyst, the activity of the catalyst is reduced. [0005] By the way, as the main raw materials used for producing DCNs, that is, CNN and hydrogen cyanide, it is economically industrial to use those produced by the following production method. That is, CNN is prepared by reacting acrylonitrile with cyclopentadiene or dicyclopentadiene (Japanese Patent Publication No. 52-49437, Japanese Patent Application Laid-open No. Sho 49-4).
No. 8650, Patent No. 2873100) are industrially effective methods. On the other hand, as for hydrogen cyanide, in addition to the ammoxidation method using methane, ammonia and air, the one produced as a by-product when producing acrylonitrile by the ammoxidation method using propylene, ammonia and air can be used. However, in the above-mentioned industrial production method of the main raw material, there is a possibility that acrylonitrile is contained as an impurity in both the raw material of CNN and hydrogen cyanide, or in at least one of the raw materials. However, in the conventional techniques i) to iv), only the type of catalyst for adding hydrogen cyanide to CNN and the method for producing the catalyst are described, and the influence of impurities introduced from the raw material is considered. For clarification, no industrially satisfactory method for producing DCNs has been provided. An object of the present invention is to produce DCNs by reacting CNN with hydrogen cyanide in the presence of a zero-valent nickel complex catalyst to produce DCNs by effectively using the catalysts. It is to provide a method. The present inventors have made intensive studies to solve the above-mentioned problems, and as a result, have completed the present invention. That is, the present invention is characterized in that, in producing DCNs by reacting hydrogen cyanide with CNN in the presence of a zero-valent nickel complex catalyst, the amount of acrylonitrile coexisting during the reaction is 0.1% by weight or less based on CNN. This is a method for producing DCNs. DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION CNN used in the present invention
As for, those industrially produced by a Diels-Alder reaction between acrylonitrile and cyclopentadiene or dicyclopentadiene can be used. On the other hand, the hydrogen cyanide used in the present invention is a by-product produced when acrylonitrile is produced by an ammoxidation method using methane, ammonia and air as raw materials or an ammoxidation method using propylene, ammonia and air. By taking out
Those manufactured industrially can be used. In the present invention, the amount of acrylonitrile coexisting during the reaction between CNN and hydrogen cyanide is 0.1% by weight or less, preferably 0.07% by weight or less, more preferably 0.04% by weight or less based on CNN. 0.1
When the amount is less than the weight%, the catalyst works effectively with an economical amount of catalyst used. At this time, acrylonitrile may be brought in from the raw material CNN, may be brought in from the other raw material, hydrogen cyanide, or may be brought in from both the CNN and hydrogen cyanide raw materials. The zero-valent nickel complex catalyst and Lewis acid promoter used in the present invention are synthesized according to the following chemical reaction formula (I). NiX 2 + M + 4L → NiL 4 + MX 2 (I) Nickel halodihydride Cellovalent nickel complex Lewis acid However, in the above reaction formula and formula (I), X is a halogen atom, M is zinc, cadmium, At least one selected from beryllium, aluminum, iron, and cobalt
L is a ligand P (x) (y) (z) (P is a phosphorus atom, x, y and z are each R or OR,
R represents an alkyl group or an aryl group having 18 or less carbon atoms. ). When M is aluminum, it is synthesized according to the following chemical reaction formula (II). 3NiX 2 + 2Al + 12L → 3NiL 4 + 2AlX 3 (II) In the present invention, the nickel halide is converted to zinc, cadmium, beryllium, aluminum, iron, cobalt by the chemical reaction formula (I) or (II). The synthesis of the zero-valent nickel complex catalyst and the Lewis acid cocatalyst by reduction with at least one metal selected from the above is performed in the presence of water. As for the method of adding water, water can be added as it is, but when the nickel halide is a hydrate, the water can also be used. In the present invention, the amount of water present during the synthesis of the catalyst is preferably 0.5 to 40 mol per mol of nickel atom contained in the nickel halide,
More preferably, it is 0.8 to 30 mol, and further preferably, it is 1 to 20 mol. If it is 0.5 mol or more, a high catalyst synthesis yield can be obtained. When it is less than 40 mol, a high catalyst synthesis yield can be obtained, and a high catalyst stability at the time of performing hydrocyanation of CNN can be obtained. The zero-valent nickel complex catalyst in the present invention is represented by the following general formula (III). NiL 4 (III) The four Ls in the general formula (III) may be the same or different. L represents a ligand having the general formula (IV) P (x) (y) (z) (IV), P is a phosphorus atom, and x, y,
z represents R or OR, and R represents an alkyl or aryl group having 18 or less carbon atoms selected from the group consisting of: As the ligand, for example, triphenyl phosphite, tri (m- or p-chlorophenyl) phosphite, tri (m- or p-methoxyphenyl) phosphite, tri (m- or p-cresyl) Triaryl phosphites such as phosphite and tri (m- or p-nonylcyphenyl) phosphite; trialkyl phosphites such as triethyl phosphite, triisopropyl phosphite and tributyl phosphite; triphenyl phosphine; m- or p-chlorophenyl)
Phosphine, tri (m- or p-methoxyphenyl) phosphine, tri (m- or p-cresyl) phosphine,
Triarylphosphines such as tri (m- or p-nonylcyphenyl) phosphine; trialkylphosphines such as triethylphosphine, triisopropylphosphine and tributylphosphine; and mixtures thereof, preferably triarylphosphite. And triarylphosphines, more preferably triphenylphosphite, tri (m- or p-cresyl) phosphite, tri (m- or p-nonylcyphenyl) phosphite, triphenylphosphine, tri ( m
-Or p-cresyl) phosphine, tri (m- or p-
Nonylcyphenyl) phosphine and the like. The nickel halide in the present invention is:
For example, nickel chloride, nickel bromide, nickel iodide can be mentioned, and anhydrous salts or hydrates are used. The reducing agent for reducing nickel halide in the present invention generates a Lewis acid cocatalyst as a result of a reduction reaction, and at least one selected from zinc, cadmium, beryllium, aluminum, iron and cobalt. One type of metal, the most preferred reducing agent is zinc. The amount of the reducing agent used is preferably larger than the hydrate of nickel halide in order to increase the yield of the zero-valent nickel complex catalyst. More preferably, the molar ratio of nickel halide: reducing agent = 1: 1 to 1: 6. The unreacted portion of the used reducing agent is recovered by filtration or the like, and can be reused in the next reduction reaction. The amount of the ligand in the present invention may be about 4 times the molar amount (chemical equivalent) of the nickel halide, and there is no problem in the yield of the zero-valent nickel complex. However, in order to increase the activity and life during the hydrocyanation reaction, the ligand is preferably at least 5 mol, more preferably at least 6 mol, based on 1 mol of the nickel halide used.
It is used in a range of from .about.36 mol, more preferably from 8 to 20 mol. If the amount exceeds 36 moles, the reaction is not hindered, but it is not necessarily economical in consideration of the loss of ligand recovery during work-up and purification of the hydrocyanation reaction solution. In the synthesis of the zero-valent nickel complex catalyst, the above-mentioned neutral ligand can play the role of a solvent, but other solvents may be used without any problem. Examples of the solvent used include aryl compounds having at least one hydroxyl group and having 6 to 20 carbon atoms, preferably 6 to 10 carbon atoms, such as fluorine, chlorine, bromine, iodine, nitro, cyano, and carbon. The above-mentioned aryl compound having one or more substituents selected from the group consisting of the hydrocarbon groups of Formulas 1 to 9 may be used. For example, phenol, p-cresol, resorcin, β-naphthol, p-chlorophenol, p-nitrophenol, p-butylphenol and similar compounds. Other solvents include, for example, aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, xylene, and ethylbenzene; nitriles such as acetonitrile and benzonitrile; ethers such as dioxane, o-dimethoxybenzene, tetrahydrofuran, dimethoxyethane, and diethoxyethane. , Chloroaromatic hydrocarbons such as o-dichlorobenzene and p-dichlorobenzene, and similar compounds. Also, CNN can be used as a solvent. Regarding the conditions for synthesizing the zero-valent nickel complex catalyst, the nickel content in the nickel halide is not particularly limited, but is desirably 0.1 to 2% with respect to the total charge. The temperature condition is usually in the range of 0 to 150 ° C, preferably 40 to 100 ° C. The reaction time is generally 1 to 10 hours, preferably 1 hour.
It takes about 3 hours. The hydrocyanation of CNN in the present invention is carried out, for example, by introducing a predetermined amount of CNN into the reactor after synthesizing the above zero-valent nickel complex catalyst, and then introducing hydrogen cyanide with stirring at a predetermined temperature. .
As for the charging ratio of the zero-valent nickel complex catalyst synthesizing solution and CNN, the molar ratio of the zero-valent nickel complex catalyst synthesizing solution to CNN is usually 1: 5000 to 1:20, preferably 1: 2000 to
The range is 1: 100. The amount of hydrogen cyanide to be used can be any molar amount with respect to 1 mol of CNN, but is usually 1 mol. The reaction temperature of hydrocyanation of CNN is as follows:
The temperature is preferably from -20 to 200C, more preferably from 0 to 130C, and still more preferably from 20 to 100C. The reaction can be carried out under normal pressure or under pressure, but since there is no remarkable reaction promoting effect by increasing the pressure, it is usually carried out under normal pressure. In the present invention, the reaction mode of hydrocyanation of CNN is usually a batch system, but the reaction is carried out by continuously supplying CNN, hydrogen cyanide, a zero-valent nickel complex catalyst synthesis solution, and, if necessary, a solvent. A continuous type is also adopted. The DCNs produced according to the present invention are 2,5
It is obtained as a mixture containing -dicyanorbornane and 2,6-dicyanonorbornane as main components. The present invention will be described in more detail with reference to the following examples. Example 1 Acrylonitrile was added to a 0.5 L glass flat bottom separable flask equipped with a stirrer, a thermometer, a nitrogen inlet, a hydrogen cyanide inlet, a cooler, and the like.
99.13 g (0.831 mol) of CNN containing 05% by weight, 100.0 g of toluene, tetrakis (triphenyl phosphite)
Nickel 2.00 g (1.54 mmol), zinc chloride 0.21 g (1.53 mm
ol) and 1.92 g (6.19 mmol) of triphenyl phosphite, and the gas phase was replaced with nitrogen at room temperature, and then the temperature was raised to 60 ° C. Next, 22.38 g of liquid hydrogen cyanide (0.828mo
l) was fed over one hour. The reaction solution after the supply of hydrogen cyanide was analyzed by gas chromatography. As a result, the conversion of CNN was 99.6 mol% and the selectivity of DCNs was 1
It was 00 mol%. Further, as a result of analyzing the reaction solution using liquid chromatography, the residual ratio of tetrakis (triphenylphosphite) nickel was 11 mol%. Example 2 The same operation as in Example 1 was carried out except that CNN containing 0.01% by weight of acrylonitrile was used, and 22.42 g (0.829 mol) of hydrogen cyanide was supplied over 1 hour. As a result, the conversion of CNN was 99.8 mol%, the selectivity of DCNs was 100 mol%, and the residual ratio of tetrakis (triphenylphosphite) nickel was
It was 66 mol%. (Example 3) A 50 mL glass round bottom flask equipped with a stirrer, a thermometer, a nitrogen inlet, a cooler, and the like,
Nickel chloride hexahydrate 1.32 g (5.5 mmol) zinc powder 0.73
g (11.1 mmol), triphenyl phosphite 11.17 g (3
6.0 mmol) and CNN 30.55 g (256.4 mmol) were charged, the atmosphere in the gas phase was replaced with nitrogen at room temperature, and the mixture was reacted at 60 ° C. for 2 hours with stirring. As a result of analyzing the reaction solution using high performance liquid chromatography, a tetrakis (triphenylphosphite) nickel catalyst was obtained in a yield of 89.5 mol%. Next, 284.4 g (2.39 mol) of CNN and 83.9 g of toluene were charged into a 1-L glass flat-bottom separable flask equipped with a stirrer, thermometer, nitrogen inlet, hydrogen cyanide inlet, cooler, and the like. Was replaced with nitrogen, and then the temperature was raised to 60 ° C. Next, the entire amount of the catalyst synthesis solution obtained above was added, and 71.57 g (2.64 mol) of liquid hydrogen cyanide containing 0.3% by weight of acrylonitrile was supplied over 4 hours. The amount of acrylonitrile supplied at this time corresponds to about 0.07% by weight based on the raw material CNN. As a result, C
The conversion of NN is 99.9 mol%, and the selectivity of DCNs is 100 mol.
%, And the residual ratio of nickel tetrakis (triphenylphosphite) was 23 mol%. Example 4 The same operation as in Example 3 was carried out except that liquid hydrogen cyanide containing 0.15% by weight of acrylonitrile was used and 71.20 g (2.63 mol) of hydrogen cyanide was supplied over 4 hours. The amount of acrylonitrile supplied at this time was about 0.
034% by weight. As a result, the conversion of CNN was 99.
5 mol%, selectivity of DCNs is 100 mol%, residual ratio of tetrakis (triphenylphosphite) nickel is 61 mol%
Met. Example 5 The same operation as in Example 3 was carried out except that acrylonitrile-free liquid hydrogen cyanide was used and 71.36 g (2.64 mol) of hydrogen cyanide was supplied over 4 hours. As a result, the conversion of CNN was 99.9 mol%, the selectivity of DCNs was 100 mol%, and the residual ratio of tetrakis (triphenylphosphite) nickel was
78 mol%. Comparative Example 1 The procedure of Example 1 was repeated except that CNN containing 0.15% by weight of acrylonitrile was used. As a result, hydrogen cyanide is reduced to 0.
Since the reaction was stopped at the time of the supply over 5 hours, the supply of hydrogen cyanide was stopped. As a result, the conversion of CNN was 53 mol%, and no tetrakis (triphenylphosphite) nickel remained. Comparative Example 2 The same operation as in Example 3 was carried out except that liquid hydrogen cyanide containing 0.57% by weight of acrylonitrile was used. The amount of acrylonitrile supplied at this time corresponds to about 0.13% by weight based on the starting CNN. As a result, the reaction was stopped when hydrogen cyanide was supplied for 3.2 hours, so the supply of hydrogen cyanide was stopped. As a result, the conversion of CNN was 79 mol.
%, And no tetrakis (triphenylphosphite) nickel remained. According to the method described in the present invention, CNN and hydrogen cyanide can be reacted effectively by the action of a zero-valent nickel complex catalyst.
It can be said that this is a method for producing CNs.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4G069 AA06 BA27A BA27B BB02B BB08B BC35B BC68A BC68B BD12B BE26A BE27A BE28A BE28B CB25 CB61 4H006 AA02 AC54 BA21 BA48 BE06 4H039 CA70 CF10    ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page    F term (reference) 4G069 AA06 BA27A BA27B BB02B                       BB08B BC35B BC68A BC68B                       BD12B BE26A BE27A BE28A                       BE28B CB25 CB61                 4H006 AA02 AC54 BA21 BA48 BE06                 4H039 CA70 CF10

Claims (1)

【特許請求の範囲】 【請求項1】 ゼロ価ニッケル錯体触媒の存在下、シア
ノノルボルネン(ビシクロ[2.2.1]-5-ヘプテン
-2-カルボニトリル)にシアン化水素を反応させてジシ
アノノルボルナン類を製造するに際し、反応時に共存す
るアクリロニトリルの量がシアノノルボルネンに対して
0.1重量%以下であることを特徴とするジシアノノルボ
ルナン類の製造方法。
Claims: 1. A cyano norbornene (bicyclo [2.2.1] -5-heptene) in the presence of a zero-valent nickel complex catalyst.
-2-carbonitrile) with hydrogen cyanide to produce dicyanonorbornanes, the amount of acrylonitrile coexisting during the reaction is
A method for producing dicyano norbornanes, which is 0.1% by weight or less.
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