JP2004527484A - エチレン性不飽和化合物のカルボニル化方法、その方法において使用される二座ジホスフィン組成物、およびその二座ジホスフィン組成物の調製方法 - Google Patents

エチレン性不飽和化合物のカルボニル化方法、その方法において使用される二座ジホスフィン組成物、およびその二座ジホスフィン組成物の調製方法 Download PDF

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Abstract

触媒系の存在下で、場合によって置換されたエチレン性不飽和化合物を、一酸化炭素および共反応物と反応させることによってカルボニル化する方法。該触媒系は、(a)Pt族金属カチオンの供給源と、(b)二座ジホスフィン組成物とを含む。二座ジホスフィン組成物中に存在する二座ジホスフィンのうちの60重量%超が、一般式(II)、X−R−X(式中、XおよびXは独立に、少なくとも5個の環原子を有する、場合によって置換された対称ホスファビシクロアルキル基を表し、Rはどちらもリン原子に結合する二価の有機架橋基を表す)を有する。存在する二座ジホスフィンのうちの60重量%超が一般式(II)、X−R−X(式中、XおよびXは独立に、少なくとも5個の環原子を有する、場合によって置換された対称ホスファビシクロアルキル基を表し、Rはどちらもリン原子に結合する二価の有機架橋基を表す)を有するが、該二座ジホスフィンが1,3−PP’ビス(9−ホスファビシクロ[3.3.1]ノニル)プロパンでない、二座ジホスフィン組成物。さらに、そうした二座ジホスフィン組成物の調製方法が記載される。

Description

【技術分野】
【0001】
本発明は、Pt族金属カチオンの供給源と、一般式I、
−Z−Q (I)
(式中、QおよびQは、少なくとも5個の環原子を有するホスファビシクロアルキル基を表し、Zはどちらもリン原子に結合する二価の有機架橋基を表す)を有する二座ジホスフィン組成物とを含む触媒系の存在下で、場合によって置換されたエチレン性不飽和化合物を、一酸化炭素および共反応物と反応させることによってカルボニル化する方法に関する。
【0002】
本発明は、特に共反応物が水素である、そうした反応に関する。
【背景技術】
【0003】
共反応物として水素を使用する商業的に重要なカルボニル化反応は、オレフィンを一酸化炭素および水素と反応させて、前駆体オレフィンより炭素原子を1個多く有するアルデヒドおよび/またはアルコールを形成する、オレフィンのヒドロホルミル化である。ヒドロホルミル化は、触媒、反応条件および基質によって、複数の可能な異性体アルデヒドもしくはアルコールへさまざまな選択率で、収率もさまざまに進行し、同時に副反応がより少なくまたはより多く起こる。一般に、異性体生成物は1つだけが好ましい。多くの応用分野では、分枝したアルデヒドもしくはアルコールの存在は望ましくない。さらに、生物分解性の点で、高含有量の線状異性体を有する生成物を得ることが有利と考えられる。複数の可能な異性体生成物のうちの1つへの選択率を位置選択率と称する。ヒドロホルミル化のためには、線状生成物が得られる第一炭素原子での反応への位置選択性が望ましい。
【0004】
国際公開WO−A−95/05354号には、VIII族金属カチオンすなわちカチオン性パラジウムおよびカチオン性白金、ならびに二座の配位子すなわちジホスフィンを含む触媒系の存在下での、一酸化炭素および水素との反応、すなわち、ヒドロホルミル化によるエチレン性不飽和化合物のカルボニル化が記載されている。実施例中では、とりわけ、1,2−ビス(1,4−シクロオクチレンホスフィノ)エタン、すなわちIUPAC命名法で1,2−PP’ビス(9−ホスファビシクロ[4.2.1]ノニル)エタン;1,3−ビス(1,4−シクロオクチレンホスフィノ)プロパン、すなわちIUPAC命名法で1,3−PP’ビス(9−ホスファビシクロ[4.2.1]ノニル)プロパン;および1,2−ビス(2,6−ジメチル,1,4−シクロオクチレンホスフィノ)エタン、すなわちIUPAC命名法で1,2−PP’ビス(2,6−ジメチル,9−ホスファビシクロ[4.2.1]ノニル)エタンが二座ジホスフィン配位子として使用されている。これらの配位子中のホスファビシクロノニル基はすべて、置換または非置換の1,4−シクロオクチレンホスフィノ基、すなわちIUPAC命名法で9−ホスファビシクロ[4.2.1]ノニル基である。そうした9−ホスファビシクロ[4.2.1]ノニル基は下図で示される。
【0005】
【化1】
【0006】
実施例に示されるように、これらのジホスフィンを含有する触媒系を用いて、エチレン性不飽和化合物をヒドロホルミル化すると、許容できる線状生成物の選択率が得られる。
【0007】
図Aに示す9−ホスファビシクロ[4.2.1]ノニル基は非対称ホスファビシクロアルキル基の1例である。非対称ホスファビシクロアルキル基中では、リン原子を含まないブリッジはブリッジ中に等しくない数の原子を有する。対称ホスファビシクロアルキル基ということは、リン原子を含まないブリッジ(すなわち、第三炭素原子に結合するヒドロカルビル基)が、等しい数の原子を有するものと理解される。そうした対称な基の例が、図Bに示す9−ホスファビシクロ[3.3.1]ノニル基である。
【0008】
【化2】
【0009】
国際公開WO−A−00/02375号は、アセトニトリル中で、ホスファビシクロノナンヒドリドを1,2−ジブロモエタンと還流させて、リン含有配位子を調製する方法を記載している。水酸化ナトリウムで中和した後、ビス−(9−ホスファビシクロノニル)エタンが単離される。ホスファビシクロノナンヒドリドは、Elsnerら(Chem.Abstr.1978、第89巻,180154x)の記述のようにして好都合に調製することができる。
【0010】
さらに、非予備公開の国際公開WO−A−01/87899号には、P−シクロ−オクチルヒドリド(たとえば、ホスファビシクロノナンヒドリド)とブチルリチウムを反応させてリチウムシクロ−オクチルホスフィドを生成させ、続いて、適切な置換または非置換のアルカンジオール硫酸エステルと反応させる、二座ジホスフィン配位子の調製が記載されている。P−シクロ−オクチルヒドリドは、Elsnerら(Chem.Abstr.1978、第89巻,180154x)の記述のようにして、好都合に調製することができる。
【0011】
Chemical Communications、1997年、1527〜1528頁に公表されたJ.H.Downingらの「触媒的に重要なフォーバン(phobane)異性体分離のための簡単な手順(A simple procedure for the separation of the catalytically important phobane isomers)」という表題の論文に、ホスファビシクロノナンの対称および非対称異性体の分離についての報告はその時点までなかったが、異性体間の反応性の差を利用することによって、対称異性体から誘導される配位子が単離されたことが示されている。
【0012】
J.H.Downingらの論文には、ホスファビシクロノナンの異性体分離のための、手間のかかる方法が提供されている。その方法は、
a)塩化水素(HCl)の存在下で、対称および非対称ホスファビシクロノナンヒドリド両方の混合物をホルムアルデヒド(CHO)と反応させて、ホスホニウム塩を得ること、
b)このホスホニウム塩を水酸化ナトリウム(NaOH)と反応させて、荷電対称ホスフィンおよび中性非対称ホスフィンを得ること、
c)中性非対称ホスフィンをペンタンで抽出して、水溶液中に比較的高純度の荷電対称ホスフィンをもたらすこと、ならびに
d)この水溶液を水酸化ナトリウムで処理して中性対称ホスフィンを得ること
を含む。
【0013】
1,3−PP’ビス(9−ホスファビシクロ[3.3.1]ノニル)プロパンの合成に対称ホスファビシクロノナンを使用している。この調製の総合収率はわずか17%であった。この論文には、一般式Iを有する他の二座ジホスフィンの調製はまったく記載されていない。
【0014】
国際公開WO−A−95/05354号では、線状生成物の位置選択率に関しては良好な結果が得られているが、さらに改善の余地がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0015】
したがって、本発明の目的は、エチレン性不飽和化合物を一酸化炭素および共反応物と反応させ、それによって線状生成物の位置選択率の向上がもたらされる、カルボニル化の方法を提供することである。
【0016】
驚くべきことに、2個の対称ホスファビシクロアルキル基を有するある量の二座ジホスフィンが存在する、特定の二座ジホスフィン組成物を含むPt族金属をベースとした触媒を特徴とする、エチレン性不飽和化合物のカルボニル化方法の場合、線状生成物の位置選択率に関する予想外の利点が得られることがここに見出された。
【課題を解決するための手段】
【0017】
したがって、本発明は、
(a)Pt族金属カチオンの供給源と、
(b)二座ジホスフィン組成物中に存在する二座ジホスフィンのうちの60重量%超が、一般式(II)、
−R−X (II)
(式中、XおよびXは独立に、少なくとも5個の環原子を有する、場合によって置換された対称ホスファビシクロアルキル基を表し、Rはどちらもリン原子に結合する二価の有機架橋基を表す)を有する二座ジホスフィン組成物
とを含む触媒系の存在下で、場合によって置換されたエチレン性不飽和化合物を、一酸化炭素および共反応物と反応させることによってカルボニル化する方法を提供する。
【0018】
J.H.Downingらの論文は、調製された1,3−PP’ビス(9−ホスファビシクロ[3.3.1]ノニル)プロパンについて、その使用も予想される利点もまったく示していない。国際公開WO−A−95/05354号を参照する文献5によれば、逆に、この論文は、非対称ホスファビシクロノニルが好ましいことさえ示している。
【0019】
しかし、実施例で示すように、対称ホスファビシクロアルカン基の誘導体を使用すると、生成物の直線性に非常に有利である。
【発明を実施するための最良の形態】
【0020】
触媒系の成分b)の一般式(II)において、Rは、1〜10個、好ましくは2〜6個、より好ましくは2〜4個、最も好ましくは2〜3個の原子を、リンの両原子間を最も短い連結部中に含む、二価の有機架橋基を表すことが好ましい。この連結部中に2個の原子を有する二価の有機架橋基が特に好ましい。好ましくは、架橋基Rはアルキレン基を表すが、窒素、イオウ、ケイ素または酸素原子などの1種または複数のヘテロ原子によって遮られる炭素鎖も含むことができる。リンの両原子間の最も短い連結部は、2もしくは3個の炭素原子、最も好ましくは2個の炭素原子を含むことが好ましい。
【0021】
リンの両原子間の最も短い連結部は置換または非置換であってよく、あるいは脂肪族または芳香族環構造の部分を形成してよい。好ましい実施形態では、その連結部は、たとえば置換もしくは非置換のシクロペンタン、シクロペンテン、シクロヘキサンまたはシクロヘキセンなどの、場合によって置換された飽和もしくは非飽和脂肪族環構造の部分を形成する。シクロ脂肪族環は、窒素、イオウ、ケイ素または酸素原子などの1種または複数のヘテロ原子によって遮られていてよい。この脂肪族環構造は、ヘテロ原子、アルキル基、シクロアルキル基、およびアリール基を含む任意の種類の置換基でさらに置換されていてもよい。その連結部が、場合によって置換された飽和もしくは非飽和脂肪族環構造の部分を形成する場合、リン原子は隣接した位置、たとえば1位および2位が好ましい。
【0022】
連結部はエチレンまたはトリメチレン基がより好ましく、連結部はエチレン基が最も好ましい。連結部は、少なくとも1個の置換基、好ましくは少なくとも2個の置換基を有する置換アルキレン基でよい。連結部が置換されている場合、2〜4個の置換基、より好ましくは2〜3個の置換基、最も好ましくは2個の置換基で置換されていることが好ましい。
【0023】
置換基は連結部の任意の部分に結合していてよい。有利な実施形態では、リン原子に結合している連結部の炭素原子は置換されている。この場合、二座ジホスフィンは2個のキラルC原子を有し、RR、SS、またはR、Sメソ形を有することができる。R,Sメソ形が好ましい。
【0024】
置換基は炭素原子および/またはヘテロ原子を含むことができる。使用できる置換基は、ハライド、イオウ、リン、酸素および窒素などのヘテロ原子を含有する基を含んでいる。そうした基の例には、塩化物、臭化物、ヨウ化物、チオールおよび一般式が、H−O−、A−O−、−S−A、−CO−A、−NH、−NHA、−NA、−CO−NA、−OH、−PO、−NO、−NOH、−CO、−SO、−SOH(式中、AおよびAが独立に、好ましくは1〜10個の炭素原子を有する、より好ましくはメチル、エチル、プロピルおよびイソプロピルのような1〜4個の炭素原子を有する脂肪族基を表す)である基が含まれる。
【0025】
置換基はヒドロカルビル基が好ましい。ヒドロカルビル基自体は芳香族、脂肪族またはシクロ脂肪族であってよい。ヒドロカルビル基は炭素原子およびヘテロ原子を含むことができ、ヒドロカルビル基はさらに、上記したようなどのヘテロ原子を含有する基を含むことができる。ヒドロカルビル基は直鎖状または分枝状でよく、飽和および/または非飽和の結合を含むことができる。
【0026】
芳香族ヒドロカルビル置換基は、フェニル基およびアルキルフェニル基などのアリール基でよい。
【0027】
好ましいヒドロカルビル置換基は、好ましくは1〜10個の炭素原子を有する、より好ましくは1〜4個の炭素原子を有するアルキル基である。直鎖、分枝または環状アルキル基を用いることができる。アルキル基は、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチルおよびイソブチルでよい。メチル基を用いることがより好ましい。
【0028】
最も好ましくは、二価の架橋基Rは、好ましくは2個のアルキル基、最も好ましくは2個のメチル基でジ置換されているエチレン基である。
【0029】
およびXは独立に、置換または非置換対称ホスファビシクロアルキル基を表す。そうしたホスファビシクロアルキル基中の3個のブリッジのうち、リン原子を含有するブリッジは最も短いものであることが好ましい。上記したように、他の2個のブリッジは同じ長さを、すなわち、ブリッジ中に等しい数の原子を含む。「ブリッジ」とは、両第三炭素原子間の連結部を意味する。
【0030】
少なくとも7個の環原子(その内1個はもちろんリン原子)、好ましくは7〜11個の環状原子を有する対称ホスファビシクロアルキル基が好ましい。より好ましくは、XおよびXは置換または非置換の対称ホスファビシクロノニル基を表す。したがって、対称ホスファビシクロアルキル基の例には、置換または非置換の2−ホスファビシクロ[1.1.1]ペンチル、2−ホスファビシクロ[2.1.1]ヘキシル、2−ホスファビシクロ[3.1.1]ヘプチル、3−ホスファビシクロ[3.1.1]ヘプチル、7−ホスファビシクロ[2.2.1]ヘプチル、2−ホスファビシクロ[2.2.2]オクチル、2−ホスファビシクロ[5.1.1]ノニル、3−ホスファビシクロ[5.1.1]ノニル、4−ホスファビシクロ[5.1.1]ノニル、2−ホスファビシクロ[3.2.2]ノニル、3−ホスファビシクロ[3.2.2]ノニル、9−ホスファビシクロ[3.3.1]ノニル、9−ホスファビシクロ[3.3.2]デシル、2−ホスファビシクロ[3.3.3]ウンデシル、3−ホスファビシクロ[3.3.3]ウンデシルが含まれる。これらのうち、置換または非置換の7−ホスファビシクロ[2.2.1]ヘプチル、9−ホスファビシクロ[3.3.1]ノニル、および9−ホスファビシクロ[3.3.2]デシルが好ましい。置換または非置換9−ホスファビシクロ[3.3.1]ノニル基が特に好ましい。
【0031】
およびXは、それぞれ異なる対称ホスファビシクロアルキルを表してよく、あるいは、どちらも同じホスファビシクロアルキルを表してよい。好ましくは、XおよびXはどちらも同じ対称ホスファビシクロアルキル、好ましくは対称9−ホスファビシクロ[3.3.1]ノニル基を表す。
【0032】
一方または両方のホスファビシクロアルキル環は、炭素原子および/またはヘテロ原子を含有する1種または複数のヒドロカルビル基で置換されていてよい。ホスファビシクロアルキル環が置換されている場合、リン原子を含有しないブリッジのうちの一方もしくは両方が、好ましくは1〜10個の炭素原子、より好ましくは1〜4個の炭素原子を有する1種または複数のアルキル基で置換されていることが好ましい。直鎖、分枝または環状アルキル基を使用することができる。好ましいアルキル基にはメチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチルおよびイソブチルが含まれる。より好ましくはメチル基が用いられる。置換ホスファビシクロアルキル環は、モノまたはポリ置換、好ましくはジ置換でよい。ホスファビシクロアルキル環が2個のメチル基で置換されていることが最も好ましい。置換ホスファビシクロアルキル環の例には3,7ジメチル,9−ホスファビシクロ[3.3.1]ノニル、3,7ジエチル,9−ホスファビシクロ[3.3.1]ノニル、2,6−ジメチル,9−ホスファビシクロ[3.3.1]ノニルが含まれる。
【0033】
式(II)の好ましい二座ジホスフィンには、1,2−P,P’ビス(9−ホスファビシクロ[3.3.1]ノニル)エタン、1,3−P,P’ビス(9−ホスファビシクロ[3.3.1]ノニル)プロパン、1,2−P,P’ビス(9−ホスファビシクロ[3.3.1]ノニル)プロパン、2,3−P,P’ビス(9−ホスファビシクロ[3.3.1]ノニル)ブタン、2,3−P,P’ビス(9−ホスファビシクロ[3.3.1]ノニル)ペンタン、2,4−P,P’ビス(9−ホスファビシクロ[3.3.1]ノニル)ペンタン、1,2−P,P’ビス(3,7−ジメチル,9−ホスファビシクロ[3.3.1]ノニル)エタン、1,3−P,P’ビス(3,7−ジメチル,9−ホスファビシクロ[3.3.1]ノニル)プロパン、1,2−P,P’ビス(3,7−ジメチル,9−ホスファビシクロ[3.3.1]ノニル)プロパン、2,3−P,P’ビス(3,7−ジメチル,9−ホスファビシクロ[3.3.1]ノニル)ブタン、2,3−P,P’ビス(3,7−ジメチル,9−ホスファビシクロ[3.3.1]ノニル)ペンタン、2,4−P,P’ビス(3,7−ジメチル,9−ホスファビシクロ[3.3.1]ノニル)ペンタン、1,2−P,P’ビス(9−ホスファビシクロ[3.3.1]ノニル)シクロペンタン、1,2−P,P’ビス(9−ホスファビシクロ[3.3.1]ノニル)シクロヘキサン、およびこれらの混合物が含まれる。
【0034】
これらの二座ジホスフィンは、国際公開WO−A−00/02375号および/または非予備公開の国際公開WO−A−01/87899号に記載される方法で調製することができる。
【0035】
特に好ましいものは、1,2−P,P’ビス(9−ホスファビシクロ[3.3.1]ノニル)エタン、1,2−P,P’ビス(9−ホスファビシクロ[3.3.1]ノニル)プロパンおよび2,3−P,P’ビス(9−ホスファビシクロ[3.3.1]ノニル)ブタンである。最も好ましいものは、2,3−P,P’ビス(9−ホスファビシクロ[3.3.1]ノニル)ブタンである。
【0036】
触媒系の成分(b)の二座ジホスフィン組成物中に存在する二座ジホスフィンのうちの80重量%超、より好ましくは85重量%超が一般式(II)を有することが好ましい。組成物中に存在する二座ジホスフィンのうちの90重量%、より好ましくは95〜100重量%の範囲が一般式(II)を有することがさらにより好ましい。組成物中に存在する二座ジホスフィンのうちの99〜100重量%が一般式(II)を有することが最も好ましい。
【0037】
触媒系の成分(a)のPt族金属カチオン供給源の例は、パラジウムと硝酸、硫酸もしくはスルホン酸の塩、白金もしくはパラジウムと最大12個の炭素原子のカルボン酸の塩、たとえば一酸化炭素もしくはアセチルアセトナートとのパラジウムもしくは白金の錯体、またはイオン交換体などの固体材料と組み合わせたパラジウムなどの、白金もしくはパラジウム化合物である。酢酸パラジウム(II)および白金(II)アセチルアセトナートは、好ましい金属供給源の例である。
【0038】
本発明による方法で使用できる触媒系のいくつかは新規なものである。
【0039】
したがって、本発明は、
(a)Pt族金属カチオンの供給源と、
(b)二座ジホスフィン組成物中に存在する二座ジホスフィンのうちの60重量%超が、一般式(II)、
−R−X (II)
(式中、XおよびXは独立に、少なくとも5個の環原子を有する、場合によって置換された対称ホスファビシクロアルキル基を表し、Rはどちらもリン原子に結合する二価の有機架橋基を表す)を有する二座ジホスフィン組成物
とを含む触媒系を提供する。好ましい成分(a)および(b)は上記した通りである。
【0040】
触媒系は、追加の成分(c)として、アニオン類の供給源も含むことが好ましい。アニオン供給源として、これらのアニオンを生成するどんな化合物も用いることができる。酸またはその塩をアニオン供給源として使用できる。たとえば、白金族の金属の塩にも加わることができる、上記の酸のうちの任意のものでよい。
【0041】
本発明の方法では、水溶液中で18°Cで測定して6未満、より好ましくは5未満のpKa値を有する酸を、アニオンの供給源として使用することが好ましい。
【0042】
使用できるアニオンの典型的な例は、リン酸、硫酸、スルホン酸およびトリフルオロ酢酸などのハロゲン化されたカルボン酸のアニオンである。
【0043】
たとえばメタンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、tert−ブタンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸および2,4,6−トリメチルベンゼンスルホン酸などのスルホン酸が特に好ましい。
【0044】
BF、AlCl、SnF、Sn(CFSO、SnClまたはGeClなどのルイス酸と、たとえばCFSOHもしくはCHSOHなどのスルホン酸、またはHClのHFなどのハロゲン化水素酸などのプロトン酸との組み合わせ、あるいはルイス酸とアルコールの組み合わせによって生成するアニオンなどの錯アニオンも使用することができる。錯アニオンの例には、BF−、SnCl−、[SnCl・CFSO]−およびPF−がある。
【0045】
出発物質として用いるエチレン性不飽和化合物は、分子当たり2〜20個の炭素原子を有するアルケンまたはそれらの混合物が好ましい。3〜20個、より好ましくは3〜14個の炭素原子を有するアルケン、またはそれらの混合物が好ましい。それらは、分子当たり1個または複数個の二重結合を含むことができるが、分子当たり1〜3個の炭素−炭素二重結合を有するアルケンが好ましい。アルケンは置換または非置換でよい。好ましい置換基には、アルキル基およびアリール基、ならびに、ハライド、イオウ、リン、酸素および窒素などのヘテロ原子を含む基が含まれる。置換基の例には、塩化物、臭化物、ヨウ化物およびヒドロキシ、アルコキシ、カルボキシ、アミノ、アミド、ニトロ、シアノ、チオールまたはチオアルコシ基が含まれる。エチレン性不飽和化合物の例には、エテン、プロペン、1−ブテン、2−ブテン、イソブテン、ペンテン、ヘキセン、オクテンおよびドデセン、1,5−シクロオクタジエン、シクロドデセン、ペンテン酸メチルおよびペンテンニトリルが含まれる。
【0046】
本発明の方法では、一酸化炭素および共反応物と反応させることにより、高い位置選択率で、これらのエチレン性不飽和化合物を線状生成物に転換することができる。
【0047】
本発明の方法では、エチレン性不飽和の出発物質および形成された生成物は、反応希釈剤として働くことができる。したがって、別の溶媒を使用する必要はない。しかし好都合なことに、追加の溶媒が存在していても、カルボニル化反応を行うことができる。そうしたものとしては、飽和炭化水素、たとえば、パラフィンおよびイソアルカン、さらにはブタノール、エチルヘキサノール−1、ノナノール−1、またはカルボニル化生成物として形成される一般にいうアルコールなどのアルコール(その飽和炭化水素およびアルコールは、好ましくは分子当たり4〜10個の炭素原子を有する)、2,5,8−トリオキサノナン(ダイグライム)、ジエチルエーテルおよびアニソールなどのエーテル、ならびにメチルブチルケトンなどのケトンが推奨される。スルホンを含むまたは実質的にスルホンからなる溶媒も好ましい。たとえば、ジメチルスルホンおよびジエチルスルホンなどのジアルキルスルホン、ならびにスルホラン(テトラヒドロチオフェン−2,2−ジオキサイド)、スルホラン、2−メチルスルホランおよび2−メチル−4−エチルスルホランなどの環状スルホンなどのスルホンが特に好ましい。
【0048】
用いる触媒系の量はそれほど重要ではなく、広い範囲内で変えることができる。一般に、エチレン性不飽和化合物モル当たり10−8〜10−1、好ましくは10−7〜10−2モル原子量の範囲の白金系列の金属を用いる。触媒系に加えるものの量は、白金系列金属モル原子当たり、0.5〜10、好ましくは1〜6モルの二座ジホスフィン、0.5〜15、好ましくは1〜8モルのアニオン供給源もしくは錯アニオン供給源が用いられるように選択するのが好都合である。
【0049】
さらに、ハライドアニオン供給源を含む少量の触媒促進剤が存在すると、それほど高くない温度でも、飽和炭化水素をほとんど生成せずに転換反応が促進されるという点で、著しく好ましい効果をもたらすことができる。
【0050】
ヒドロホルミル化のためには、共反応物は分子水素、または、より一般的にはヒドリド供給源でよい。一酸化炭素および水素は、等モル比、または非等モル比、たとえば、5:1〜1:5、好ましくは3:1〜1:3の範囲内の比で供給できる。それらを2:1〜1:2範囲内の比で供給することがより好ましい。
【0051】
カルボニル化は穏やかな反応条件で実施することができる。したがって、50〜200°Cの温度範囲が推奨され、好ましい温度は70〜160°Cの範囲である。反応圧力は、500〜10000kPa(5〜100バール)の範囲が好ましい。より低いまたは高い圧力を選択することもできるが、特に利点はないと考えられる。その上、より高い圧力では、特別な装置のてだてが必要となる。
【0052】
特許請求の範囲に記載されている触媒系は、ヒドロホルミル化以外に、転換反応にも有益に用いることができる。一般に、共反応物はNuHで表せる。ここでNuは、水素原子が除かれた後の共反応物の残留求核部分を表す。共反応物の性質は、形成される生成物の種類を大きく決定づける。共反応物は、アルコール、酸、アミンまたは水などの移動性水素原子を有する求核化合物でよい。アルコールのXOH(Xは炭素含有部)の場合、XO部分はNuで表され、したがって生成物はエステルである。
【0053】
同様に、酸XCOOH(Nu=XCOO)を使用すると、モノカルボニル化反応の生成物中に無水物基を導入することになる。アンモニア(Nu=NH)またはアミンXNH(Nu=XNH)もしくはXNH(Nu=XN)を使用するとアミド基を導入し、チオールXSH(Nu=XS)を使用するとチオエステル基を導入し、水(Nu=OH)を使用するとカルボキシ基を導入することになる。
【0054】
本発明による方法で使用できる二座ジホスフィン組成物のいくつかは新規なものである。
【0055】
したがって、本発明は、存在する二座ジホスフィンのうちの60重量%超が一般式(II)、
−R−X (II)
(式中、XおよびXは独立に、少なくとも5個の環原子を有する、場合によって置換された対称ホスファビシクロアルキル基を表し、Rはどちらもリン原子に結合する二価の有機架橋基を表す)を有するが、該二座ジホスフィンが1,3−PP’ビス(9−ホスファビシクロ[3.3.1]ノニル)プロパンでない、二座ジホスフィン組成物も提供する。
【0056】
二座ジホスフィン組成物中に存在する二座ジホスフィンの80重量%超、より好ましくは85重量%超が、一般式(II)を有することが好ましい。組成物中に存在する二座ジホスフィンが90重量%、より好ましくは、95〜100重量%の範囲で一般式(II)を有することが、さらにより好ましい。組成物中に存在する二座ジホスフィンが、99〜100重量%の範囲で一般式(II)を有することが最も好ましい。本方法に好ましい二座ジホスフィン自体は、上記した通りである。
【0057】
一般式(II)を有する二座ジホスフィンがその中に存在する二座ジホスフィン組成物は、当技術分野で知られている。たとえば、米国特許第3527818号は実施例Iに、オクタメチレン−PP’−ビス(9−ホスファビシクロ[4.3.1]ノナン)、オクタメチレン−PP’−ビス(9−ホスファビシクロ[3.3.1]ノナン)およびオクタメチレン−P−(9−ホスファビシクロ[4.2.1]ノナン)P’(9−ホスファビシクロ[3.3.1]ノナン)の混合物を記載している。しかし、本発明の方法で使用できる二座ジホスフィン組成物を得るためには、そうした組成物/混合物を精製して、より高い割合の、一般式(II)を有する二座ジホスフィンを得ることが必要である。
【0058】
精製二座ジホスフィン組成物、すなわち、一般式(II)を有する二座ジホスフィンの割合が前に指定したようである二座ジホスフィン組成物の調製は、以下の3つのうちの1つまたは複数の方法によって確立することができる。
I.出発化合物の精製。すなわち、対称および非対称ホスファビシクロアルカンの組成物から対称ホスファビシクロアルカンを分離して、高比率の対称ホスファビシクロアルカンを有する組成物を得る。続いて、高比率の対称ホスファビシクロアルカンを有する組成物から二座ジホスフィンを調製する。
II.ホスファビシクロアルカンの組成物から二座ジホスフィンを調製する際に、一般式(II)を有する二座ジホスフィンの方向への反応に有利となる特定の反応条件を使用する。
III.二座ジホスフィンの組成物自体の精製。すなわち、二座ジホスフィンの組成物から一般式(II)を有する二座ジホスフィンを分離して、一般式(II)を有する二座ジホスフィンを高比率で有する組成物を得る。
【0059】
ホスファビシクロアルカンおよび/または二座ジホスフィンの酸化物の生成を回避するために、全工程の間、できる限り酸素の存在を回避することが好ましい。酸素が本質的に存在しない条件下で工程を実施することが最も好ましい。したがって、使用する化合物、たとえば溶媒および溶液などは、使用前に脱酸素化しておくことが好ましい。さらに、酸素の存在しない環境、たとえばすべての操作の際窒素雰囲気にして、工程を実施することが好ましい。
【0060】
I.出発化合物の精製
得られるホスファビシクロアルカン組成物が、60重量%超、好ましくは80重量%超、より好ましくは少なくとも90重量%、さらにより好ましくは95〜100重量%の範囲の対称ホスファビシクロアルカンを含む程度まで、出発化合物を精製することが好ましい。得られる組成物が、本質的に100重量%の純度、すなわち、99重量%、最も好ましくは99.5から100重量%の範囲の対称ホスファビシクロアルカンを含むことが最も好ましい。
【0061】
対称および非対称ホスファビシクロアルカンを含む組成物の精製の例は、上述した、Chemical Communications、1997年、1527〜1528頁に公表されたJ.H.Downingらの「触媒的に重要なフォーバン異性体の分離のための簡単な手順(A simple procedure for the separation of the catalytically important phobane isomers)」という表題の論文に記載されている。しかし、この方法の欠点は、ホルムアルデヒドとの反応などの多くの化学反応を要することである。化学反応(複数)のこうした使用は工程を遅くする。
【0062】
そうした化学反応を必要としない、対称および非対称ホスファビシクロアルカンを含む組成物の新規な精製方法をここに見出した。驚くべきことに、ホスファビシクロアルカンの対称異性体と非対称異性体との間に見出された塩基度の差を利用することによって、対称および非対称ホスファビシクロアルカンを分離できることを見出した。
【0063】
したがって、本発明は、
a)ホスファビシクロアルカンをプロトン化する手段を、対称ホスファビシクロアルカン(SPBA)および非対称ホスファビシクロアルカン(APBA)を含有する組成物に加えて、プロトン化された対称ホスファビシクロアルカン(SPBA+)およびプロトン化されていない非対称ホスファビシクロアルカン(APBA)を含む組成物を得るステップと、
b)プロトン化対称ホスファビシクロアルカン(SPBA+)および非プロトン化非対称ホスファビシクロアルカン(APBA)を分離して、分離されたプロトン化対称ホスファビシクロアルカン(SPBA+)および分離された非プロトン化非対称ホスファビシクロアルカン(APBA)を得るステップと、
c)分離されたプロトン化対称ホスファビシクロアルカン(SPBA+)を脱プロトン化する手段を加えて、分離された非プロトン化対称ホスファビシクロアルカン(SPBA)を得るステップ
とを含む、対称および非対称ホスファビシクロアルカンを含有する組成物から対称ホスファビシクロアルカンを分離する方法も提供する。
【0064】
この新規の方法は、J.Downingらの文献に記載されている方法より、より速くより容易に行える。さらに、ホスファビシクロアルカンをプロトン化および脱プロトン化する際の可逆性が、これを「許容性のある(forgiving)」方法にしている。
【0065】
「ホスファビシクロアルカンをプロトン化する」とは、ホスファビシクロアルカンがプロトン、すなわち、正に荷電した水素原子(H+)を受容することを意味する。
【0066】
ホスファビシクロアルカンをプロトン化するための好ましい手段には、塩化水素、臭化水素、ヨウ化水素およびフッ化水素などのハロゲン化水素酸、次亜臭素酸、亜塩素酸、次亜塩素酸、過塩素酸および過ヨウ素酸などのハロゲンオキソ酸、硫酸、硝酸およびリン酸などの鉱酸、アセチルアセトン酸、スルホン酸、カルボン酸などのいくつかの有機酸、およびトリクロロ酢酸およびトリフルオロ酢酸などのハロゲン化カルボン酸、HBF、HSnClなどの複合酸、およびそれらの酸の混合物など広い範囲の酸が含まれる。
【0067】
ハロゲン化水素酸、ハロゲンオキソ酸および鉱酸などの上記の無機酸がより好ましい。ハロゲン化水素酸がより好ましく、その中でHC1、HI、およびHBrが最も好ましい。
【0068】
ステップc)での、分離されたプロトン化対称ホスファビシクロアルカン(SPBA+)を脱プロトン化するための好ましい手段には、アンモニアおよび第一、第二および第三アミン、たとえばNaCO、NaHCO、KCO、MgCOなどの炭酸塩および炭酸水素塩、およびBa(OH)、Na(OH)、K(OH)などの水酸化物など広い範囲の塩基が含まれる。水酸化カリウムや水酸化ナトリウムなどのアルカリ金属の水酸化物がより好ましい。
【0069】
ステップb)における分離は、SPBA+とAPBAの溶解度の差を用いて行うことが好ましい。SPBAおよびAPBAを含有する組成物は、SPBA+を溶解しない溶媒中に溶解することが好ましい。ホスファビシクロアルカンをプロトン化する手段、たとえばハロゲン化水素酸などを、ガスとして、(溶解した)液または固体として、最も適切な形で、溶解したホスファビシクロアルカンに添加することができる。たとえば、HClガスまたはHClの1M水溶液をホスファビシクロアルカンのジエチルエーテル溶液に加えることができる。続いて、SPBA+を、沈殿した固形物または第2の液相中の溶液として分離することができる。しかし、沈殿物は密(thick)で粘着性があり、分離および精製の際に取り扱いが困難なことがある。
【0070】
したがって、ステップb)での分離を相分離によって達成することが好ましい。対称および非対称ホスファビシクロアルカンを含有する組成物から、対称ホスファビシクロアルカンを分離するための特に好ましい方法は、したがって、
i]SPBAおよびAPBAを含有する組成物を、SPBA+は溶解しない適切な水非混和性溶媒中に溶解して、非水ホスファビシクロアルカン(PBA)溶液を得ること、
ii]非水PBA溶液を適切な酸の水溶液と混合して、プロトン化SPBA+を含む水相および非プロトン化APBAを含む非水相を得ること、
iii]プロトン化SPBA+を含む水相および非プロトン化APBAを含む非水相を分離して、プロトン化SPBA+を含む水溶液および非プロトン化APBAを含む非水溶液を得ること、
iv]プロトン化SPBA+を含む水溶液を、適切な水非混和性溶媒および適切な塩基の水溶液と混合して、非プロトン化SPBAを含む非水溶液を得ること、ならびに
v]非プロトン化SPBAを含む非水溶液から溶媒を除去して、分離されたSPBAを得ること
を含む。
【0071】
場合によっては、非プロトン化APBAを含む非水溶液から溶媒を除去して、分離されたAPBAを得ることを含む追加のステップvi]を前記方法に加える。
【0072】
水非混和性溶媒とは疎水性溶媒を意味する。そうした溶媒は水と混合できるが放置しておくと2相に分離することになる。
【0073】
SPBAおよびAPBAは溶解するがSPBA+は溶解しない、広い範囲の水非混和性溶媒が使用できる。SPBA+を溶解しないということは、この化合物が本質的に溶解しない、すなわち、溶媒中に溶解したSPBA+と6MのHCl水溶液中に溶解したSPBA+とのモル比が、10:90〜0:100の範囲、より好ましくは5:95〜0:100の範囲にあると理解されよう。
【0074】
溶媒は非プロトン性溶媒であることが好ましい。使用できる溶媒には、飽和および不飽和炭化水素、たとえば、ヘキサン、ヘキセン、ペンテンおよびペンタンなどのパラフィン、および線状、分枝状および環状のアルカン、アルケンおよびアルキン、ならびにトルエンおよびベンゼンなどの芳香族化合物;たとえばジメチルエーテルアニソール(メチルフェニルエーテル)、2,5,8−トリオキサノナン(ダイグライム)、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジフェニルエーテル、ジイソプロピルエーテルおよびジエチレングリコールのジメチルエーテルなどのエーテル;たとえば酢酸メチル、アジピン酸ジメチル、ブチロラクトン、プロピオン酸エステルおよびペンテン酸エステルなどのエステル;メチルブチルケトンおよびジエチルケトンなどのケトン;およびスルホン、たとえばジメチルスルホンおよびジエチルスルホンなどのジアルキルスルホンならびにスルホラン(テトラヒドロチオフェン−2,2−ジオキサイド)、2−メチルスルホランおよび2−メチル−4−エチルスルホランなどの環状スルホンが含まれる。
【0075】
298.15°K、100kPa(1バール)で、50より小さく、より好ましくは1〜8の範囲の誘電率の値を有する非プロトン性溶媒が好ましい。本発明の文脈では、所与の溶媒の誘電率は、誘電体として該物質を有するコンデンサーの容量と、誘電のための真空での同じコンデンサーの容量との比で表わされる通常の意味で使用する。通常の有機液体の誘電率の値は、David R.Lideら編「化学および物理のハンドブック(The Handbook of Chemistry and Physics)、第76版、」1995年、CRC press発行などの一般的な参考書で見ることができ、通常、約20または25°C、すなわち、約293.15または298.15°Kの温度、および大気圧、すなわち約100kPa(1バール)での値を引用するか、または示されている変換ファクターを用いて、その温度および圧力に容易に変換できる。個々の化合物についての文献データが無い場合は、誘電率は、確立された物理化学的方法によって、容易に測定することができる。
【0076】
たとえば、誘電率は、アニソールが4.3(294.2°Kで)、ジエチルエーテルが4.3(293.2°K)、スルホランが43.4(303.2°K)、ジフェニルエーテルが3.7(283.2°K)、アジピン酸ジメチルが6.8(293.2°K)、テトラヒドロフランが7.5(295.2°K)、ノナン酸メチルが3.9(293.2°K)、トルエンが2.4(296.4°K)、ペンタンが1.8(293.2°K)である。
【0077】
最も好ましい溶媒は、ヘキサン、ペンタンまたはトルエンなどの飽和アルカンおよび芳香族化合物ならびにエーテルである。本分離方法でエーテルを使用すると、迅速で効率的に相分離が行われるので、エーテルが特に好ましい。使用できるエーテルの例には、ジメチルエーテル、メチルエチルエーテル、アニソール、ジエチルエーテルおよびジフェニルエーテルが含まれる。
【0078】
他の特に好ましい溶媒はトルエンである。その理由は、トルエンは他の溶媒より揮発性が低くかつ可燃性が低く、したがって、取り扱い易いからである。さらに、ホスファビシクロアルカン組成物はトルエン溶液として好都合に供給される。
【0079】
反応物の濃度は広い範囲にわたって変えることができるが、用いる溶媒の量を少なくするために、高く保持することが好ましい。ホスファビシクロアルカンを水非混和性溶媒中に溶解して、0.01〜10、より好ましくは0.1〜5モルの濃度範囲をもたらすことが好ましい。
【0080】
ステップii]での酸は、ホスファビシクロアルカンをプロトン化する手段として上記したようなものが好ましい。好ましくは2〜20モルの範囲の濃度を用い、より好ましくは5〜15モルの範囲の濃度を用いる。5〜10モルの範囲の濃度が最も好ましい。
【0081】
ステップii]での適切な酸の水溶液は、非水PBA溶液のようなものに加えるか、まず水を加え、次いで酸をより高濃度の形で加えることによって、その場で調製することができる。
【0082】
ステップii]での水溶液対非水溶液の比は、1:10〜10:1、より好ましくは1:2〜2:1容積/容積の範囲が好ましい。
【0083】
非水PBA溶液と適切な酸の水溶液を混合した後、酸とホスファビシクロアルカンの間に密な接触をもたらすように、その系を振とうするまたは攪拌することが好ましい。次いで二相を分離させる。この2つの相をステップiii]で分離する。好ましくは、プロトン化SPBA+を含む水溶液を、ステップi]のために述べたような水非混和性溶媒で、1または複数回、好ましくは1〜50回の範囲で抽出して、プロトン化ホスファビシクロアルカンとプロトン化APBA+の残渣を除去する。
【0084】
同様に、非プロトン化APBAを含む非水溶液を適切な酸の水溶液で、1または複数回、好ましくは1〜50回の範囲で抽出して、プロトン化SPBA+の残渣を除去することが好ましい。
【0085】
続いて、ステップiv]において、プロトン化SPBA+を含む水溶液を、ステップi]のために記したような水非混和性溶媒および適切な塩基の水溶液と混合し、非プロトン化SPBAを含む非水溶液を得る。
【0086】
好ましい塩基は、プロトン化対称ホスファビシクロアルカンを脱プロトン化する手段として上記したようなものである。好ましくは2〜20モルの範囲の濃度を用い、より好ましくは5〜15モルの範囲の濃度を用いる。
【0087】
場合によっては、当分野の技術者に知られている方法で、水の残渣を、ステップiii]および/またはiv]で得られた非水溶液から除去する。たとえば水の残渣を、NaCO、NaHCO、KCO、MgCO、Ba(OH)、Na(OH)およびK(OH)等の水酸化物および炭酸塩などの塩基で洗浄して除去することができる。続いて非水溶液を、たとえばKSO、NaSOおよびMgSOなどの乾燥剤で乾燥することができる。
【0088】
ステップv]およびvi]での非水溶媒の除去は、そうした溶媒を除去するための当分野の技術者に知られている任意の方法で行うことができる。
【0089】
異性体を昇華させることによって、さらに精製を行うことができる。0.0033〜0.33kPa(0.025〜2.5mmHg)の範囲、より好ましくは0.027〜0.27kPa(0.2〜2mmHg)の範囲の圧力を用いることが好ましい。加える圧力に応じて、温度は広く変化させることができる。40°C以上、より好ましくは40〜90°Cの範囲の温度を用いることが好ましい。
【0090】
II.二座ジホスフィン調製時の特定の反応条件の使用
いくつかの二座ジホスフィン配位子の調製のための好ましい方法は、ホスファビシクロアルカンヒドリド、すなわち9−ホスファビシクロノナンヒドリドを、1,2−ジブロモエタンまたは1,3−ジヨードプロパンなどのα,ω−ジハロアルカンと、適切な溶媒中で還流することを含む。適切な塩基性化合物で中和後、二座ジホスフィンを単離することができる。
【0091】
驚くべきことに、特定の反応条件を用いることによって、存在する二座ジホスフィンのうちの60重量%超が一般式(II)、
−R−X (II)
(式中、XおよびXは独立に、少なくとも5個の環原子を有する、場合によって置換された対称ホスファビシクロアルキル基を表し、Rはどちらもリン原子に結合する二価の有機架橋基を表す)を有する二座ジホスフィンを調製するために同様の調製方法を使用できることがここに判明した。
【0092】
したがって、本発明は、
A1)ホスファビシクロアルカンヒドリドの組成物とα,ω−ジハロアルカンを、α,ω−ジハロアルカンに対するホスファビシクロアルカンのモル比を2超で、適切な溶媒中で加熱して、荷電した二座ジホスフィンジヒドリドを得ること、ならびに
A2)荷電二座ジホスフィンジヒドリドを、適切な塩基化合物で中和して、存在する二座ジホスフィンのうちの60重量%超が一般式(II)を有する二座ジホスフィン組成物を得ること
を含む、一般式(II)を有する二座ジホスフィンの調製方法にも関する。
【0093】
α,ω−ジハロアルカンは、α,ω−ジブロモアルカン、α,ω−ジクロロアルカンまたはα,ω−ジヨードアルカンであることが好ましい。
【0094】
ホスファビシクロアルカンとα,ω−ジハロアルカンのモル比は、好ましくは3超、より好ましくは4超、最も好ましくは4〜20の範囲である。
【0095】
A1)で使用する溶媒は、本方法に適していることが明らかなものであればどれでもよい。好ましい溶媒には、たとえばヘキサンおよびペンタンなどのパラフィンならびに線状、分枝状および環状アルカンなどの飽和炭化水素、トルエンおよびベンゼンなどの芳香族化合物;たとえばアセトニトリルなどのニトリル、たとえばエタノール、メタノールおよびイソプロパノールなどのアルカノール、ならびにこれらの2種以上の混合物が含まれる。特に好ましい溶媒は、アセトニトリル、ヘキサン、エタノールおよびトルエン、およびそれらの2種以上の混合物である。
【0096】
ステップA2)での塩基性化合物は、アンモニアまたは第1、第2および第3アミンまたはBa(OH)、Na(OH)もしくはK(OH)などの水酸化物が好ましい。水酸化カリウムおよび水酸化ナトリウムなどのアルカリ金属水酸化物がより好ましい。
【0097】
さらに、溶媒としてアルカノールを使用することによって、一般式(II)を有する二座ジホスフィンの調製が改善されることが見出された。
【0098】
したがって、本発明は、B1)ホスファビシクロアルカンヒドリド組成物とα,ω−ジハロアルカンをアルカノール中で加熱して、荷電二座ジホスフィンジヒドリドを得ること、ならびに
B2)荷電二座ジホスフィンジヒドリドを適切な塩基化合物で中和して、存在する二座ジホスフィンのうちの60重量%超が一般式(II)を有する二座ジホスフィン組成物を得ること
を含む、一般式(II)、
−R−X (II)
(式中、XおよびXは独立に、少なくとも5個の環原子を有する、場合によって置換された対称ホスファビシクロアルキル基を表し、Rはどちらもリン原子に結合する二価の有機架橋基を表す)を有する二座ジホスフィンの調製方法にも関する。
【0099】
ステップB1)でのアルカノールは、メタノール、エタノールおよびイソプロパノールが好ましい。エタノールが最も好ましい。ステップB2)において好ましい、α,ω−ジハロアルカン、およびホスファビシクロアルカンとα,ω−ジハロアルカンとのモル比ならびに塩基性化合物は、上記したステップA1)およびA2)の場合と同様である。
【0100】
III.二座ジホスフィンの組成物の精製
存在する二座ジホスフィンのうちの60重量%超が一般式(II)を有する二座ジホスフィン組成物を調製するための他の方法は、存在する二座ジホスフィンのうちの60重量%以下が一般式(II)を有する二座ジホスフィン組成物を精製することを含む。
【0101】
存在する二座ジホスフィンの60重量%以下が一般式(II)を有するそうした組成物の精製のための非常に有利な方法をここに見出した。驚くべきことに、2個の対称ホスファビシクロアルキル基(s,sBDP)を有する二座ジホスフィン、すなわち、一般式(II)を有する二座ジホスフィンを、2個の対称ホスファビシクロアルキル基(s,sBDP)を有する二座ジホスフィンと、2個の非対称ホスファビシクロアルキル基(a,aBDP)を有する二座ジホスフィンと、対称および非対称ホスファビシクロアルキル基(a,sBDP)を有する二座ジホスフィンとの混合物を含む組成物から、見出された溶解度の差を利用することによって分離することができることを見出した。
【0102】
したがって、本発明は、適切な溶媒中で該混合物を選択的抽出および/または再結晶化することを含む、2個の対称ホスファビシクロアルキル基(s,sBDP)を有する二座ジホスフィンを、2個の対称ホスファビシクロアルキル基(s,sBDP)を有する二座ジホスフィンと、2個の非対称ホスファビシクロアルキル基(a,aBDP)を有する二座ジホスフィンと、非対称および対称ホスファビシクロアルキル基(a,sBDP)を有する二座ジホスフィンとの混合物から分離する方法も提供する。
【0103】
そうした選択的抽出および/または再結晶化はこれまで知られていなかった。選択的ということは、2個のホスファビシクロアルキル基を有する二座ジホスフィンの異性体が、異なった程度で抽出および/または再結晶化されることを意味する。選択的抽出および/または再結晶化は、a,aBDPおよびa,sBDPを含有する液体、およびs,sBDPを含有する固体または懸濁液を得るように行うことが好ましい。
【0104】
選択的抽出および/または再結晶化法の利点は、この方法が容易に実施できることである。さらにこの方法は、精製するために毒性のある揮発性ホスファビシクロアルカンを取り扱う必要がなく、二座ジホスフィン自体はより容易に扱える。さらにこの方法は、再結晶化ステップを繰り返すことによって、一般式(II)を有する二座ジホスフィンを高比率で有する二座ジホスフィン組成物の調製を可能にする。
【0105】
存在する二座ジホスフィンのうちの80重量%超、より好ましくは90重量%超、さらにより好ましくは95〜100重量%の範囲が、s,sBDPである二座ジホスフィン組成物を調製することが好ましい。存在する二座ジホスフィンのうちの99重量%、最も好ましくは99.5〜100重量%の範囲がs,sBDPである二座ジホスフィン組成物が調製されることがより好ましい。
【0106】
再結晶用の好ましい溶媒には、飽和および不飽和炭化水素、たとえば、ヘキサンおよびペンタン、シクロヘキサン、ヘキセンなどのパラフィン、および線状、分枝状および環状のアルキルおよびアルケン、ならびにトルエンおよびベンゼンなどの芳香族化合物;メタノール、フェノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、イソブタノールなどのアルカノール;たとえばジメチルエーテルアニソール(メチルフェニルエーテル)、2,5,8−トリオキサノナン(ダイグライム)、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジフェニルエーテル、ジイソプロピルエーテルおよびジエチレングリコールのジメチルエーテルなどのエーテル;たとえば酢酸メチル、アジピン酸ジメチル、ブチルラクトン、プロピオン酸エステルおよびペンテン酸エステルなどのエステル;アセトン、メチルエチルケトン、メチルブチルケトンおよびジエチルケトンなどのケトン;たとえばジメチルスルホンおよびジエチルスルホンなどのジアルキルスルホン、およびスルホラン(テトラヒドロチオフェン−2,2−ジオキサイド)、2−メチルスルホランおよび2−メチル−4−エチルスルホランなどの環状スルホンなどのスルホンならびにこれらの1種または複数の混合物などの有機溶媒、あるいはそれらの水との混合物が含まれる。
【0107】
好ましい溶媒は、アルカノールおよびケトンであり、好ましくは1〜15個の炭素原子を含むもの、およびそれらの水との混合物である。アルカノールまたはケトンあるいは場合によって水と混合したそれらの混合物を使用すると、s,sBDPの高度の分離および魅力ある収率がもたらされる。
【0108】
より好ましい溶媒は、アルカノール、好ましくは1〜10個の炭素原子を含むもの、およびそれらの水との混合物である。メタノール、エタノールおよびイソプロパノール、およびそれらの水との混合物が最も好ましい。アルカノールおよびアルカノールの水との混合物は、存在する二座ジホスフィンの酸化物をすべて容易に溶解し、より少量しか溶解しないs,sBDPから容易に分離することができるという追加の利点を有する。このことは、経時変化して部分的に酸化した出発二座ジホスフィン組成物を使用する機会を広げることになる。
【0109】
使用する溶媒の量は、選択的抽出、再結晶化、あるいはこれらの組み合わせのどれを実施するかによって決まる。より少ない溶媒ですむ、かつ/または加熱に要するエネルギーが少なくてすむので、抽出が経済的により魅力的である。
【0110】
適切な溶媒で繰り返し洗浄することによる抽出によって、a,aBPAおよびa,sBPAを、二座ジホスフィン組成物から抽出することが好ましい。
【0111】
溶媒の温度は、使用する溶媒、使用する溶媒の量、および1回の洗浄での二座ジホスフィン組成物(その部分)の所望する溶解の程度に応じて決まる。低い温度および少ない溶媒量が、経済的にはより魅力的である。
【0112】
選択的抽出および/または再結晶化は、二座ジホスフィンの組成物を溶媒中で還流することによって行うことができる。還流温度は使用する溶媒によって決まる。5〜200°Cの範囲、より好ましくは15〜150°Cの範囲の還流温度となる溶媒を使用することが好ましい。
【0113】
還流の間の圧力は、100〜500kPa(1〜5バール)の範囲が好ましい。圧力がより高いと、二座ジホスフィンのより多くの部分が溶解できる利点がある。経済的には大気圧がより有利である。
【0114】
二座ジホスフィンは、適切な溶媒中で0.01〜10時間、より好ましくは、0.01〜5時間の範囲で還流させることが好ましい。
【0115】
抽出は断続的または連続的に行うことができる。断続的な抽出の場合、二座ジホスフィン組成物は、1〜20回の範囲で、望ましくない異性体の所望の抽出が充分得られるような多さで抽出することが好ましい。できれば、少ない回数の抽出、すなわち1〜5回の範囲が経済的な理由から好ましい。好ましくは、連続抽出はソクスレー形装置で行うことができる。
【0116】
本発明を以下の実施例によって示すが、これらに限定されない。
【実施例1】
【0117】
磁気攪拌付きのハステロイCの250mlオートクレーブ(ハステロイは商標)中で実験を行った。オートクレーブに、プロペン10ml、アニソール40mlおよびスルホラン10ml、白金(II)アセチルアセトナート0.25ミリモル、>99%の純度を有する1,2−PP’ビス(9−ホスファビシクロ[3.3.1]ノニル)エタン0.3ミリモル、SnCl0.3ミリモルおよび0.3ミリモルのHClを仕込んだ。フラッシュした後、オートクレーブを一酸化炭素および水素で、それぞれの分圧が3000kPa(30バール)となるまで加圧した。続いて、反応器をシールし、内容物を115℃に加熱し、その温度に1.5時間保持した。冷却後、反応器の内容物からサンプルを取り、気液クロマトグラフィーで分析した。線状生成物n−ブチルアルデヒドへの選択率は98.6%であった。
【実施例2】
【0118】
磁気攪拌付きのハステロイCの250mlオートクレーブ中で実験を行った。オートクレーブに、プロペン10ml、アニソール40mlおよびスルホラン10ml、白金(II)アセチルアセトナート0.25ミリモル、>99%の純度を有する1,3−PP’ビス(9−ホスファビシクロ[3.3.1]ノニル)プロパン0.3ミリモル、SnCl0.3ミリモルおよび0.3ミリモルのHClを仕込んだ。フラッシュした後、オートクレーブを一酸化炭素および水素で、それぞれの分圧が3000kPa(30バール)となるまで加圧した。続いて、反応器をシールし、内容物を115℃に加熱し、その温度に1.5時間保持した。冷却後、反応器の内容物からサンプルを取り、気液クロマトグラフィーで分析した。線状生成物n−ブチルアルデヒドへの選択率は90.8%であった。
【実施例3】
【0119】
磁気攪拌付きのハステロイCの250mlオートクレーブ中で本実施例を行った。オートクレーブに、プロペン10ml、アニソール40mlおよびスルホラン10ml、白金(II)アセチルアセトナート0.25ミリモル、>99重量%の純度を有するメソ(R,S)2,3−PP’ビス(9−ホスファビシクロ[3.3.1]ノニル)ブタン0.3ミリモル、SnCl0.3ミリモルおよび0.3ミリモルのHClを仕込んだ。フラッシュした後、オートクレーブを一酸化炭素および水素で、それぞれの分圧が3000kPa(30バール)となるまで加圧した。続いて、反応器をシールし、内容物を100℃に加熱し、反応が実質的に完了するまでその温度に保持した。0.5時間で全プロペンの転化が起こった。冷却後、反応器の内容物からサンプルを取り、気液クロマトグラフィーで分析した。線状生成物n−ブチルアルデヒドへの選択率は99.0%であった。
【実施例4】
【0120】
ホスファビシクロノナンの分離
対称および非対称ホスファビシクロノナン(33.9g、239ミリモル、対称異性体153ミリモル:非対称異性体86ミリモル)の混合物をジエチルエーテル(240ml)中に溶解した。次いで、脱酸素水(240ml)を加えた。二相混合物を激しく攪拌しながら、脱酸素した濃厚HCL溶液(240ml、6モル)を90分間かけて加えた。次いで2つの相を分離し、水相をジエチルエーテル(各50ml)で20回抽出した。有機相を一緒にして(容積を減らすために、作業を継続する前に溶媒の一部を真空除去させてよい)、続いて濃厚HC1溶液(2ml)で洗浄し、さらに飽和NaHCO溶液(30ml)で洗浄した。続いて、有機溶液をMgSOで乾燥し、塩基性アルミナ上でろ過した。溶媒を真空除去して、無色で固体の非対称異性体を100%純度で9.52g(67.1ミリモルに相当、出発非対称異性体の量の約78%)の収量で得た。激しく攪拌した水相に、新しいジエチルエーテル(200ml)を加え、その混合物を0°Cまで冷却し、次いで、14.4MのNaOH溶液(200ml)を1.5時間かけて加えた。相を分離し、水相をジエチルエーテル(各50ml)で4回洗浄した。一緒にした有機相をMgSOで乾燥し、塩基性アルミナ上でろ過した。溶媒を真空除去して、対称異性体を90%純度で19.79g(139ミリモルに相当、出発非対称異性体の量の約91%)の収量で得た。純度90%の対称異性体を60°C、0.27kPa(2mmHg)で昇華させて、無色、固体で純度98%の対称異性体のサンプルを80%の回収率(15.83g、111ミリモル)で得た。
【0121】
実施例5〜13でのすべての反応を不活性雰囲気(窒素)下で実施した。Merckから入手したp.a.グレード溶媒のみを使用した。各実施例で指定したように、1,2−PP’ビス(ホスファビシクロノニル)エタン(BPE)組成物を31P−NMRで分析して、BPE−S=1,2−PP’ビス(ホスファビシクロ[3.3.1]ノニル)エタン、BPE−A=1,2−PP’ビス(9−ホスファビシクロ[4.2.1]ノナン)エタンと1−P−(9−ホスファビシクロ[4.2.1]ノナン)2−P’(9−ホスファビシクロ[3.3.1]ノナン)エタンの混合物、およびBPE−O=1,2−PP’ビス(ホスファビシクロノニル)エタンの酸化物の混合物の量を示した。
【実施例5】
【0122】
溶媒としてイソプロパノール
BPE(BPE−S2.05gを含有)2.67gをイソプロパノール25ml中に懸濁した液を2時間還流させた。均一になった溶液を周囲温度(約20°C)まで冷却し、16時間攪拌した。白色の沈殿物が形成され、これを窒素雰囲気下でろ別し、その精製された生成物を50°C、0.1kPa(1ミリバール)で乾燥した。BPEの収量は1.80gで、1.71gのBPE−S(84%)を含有していた。液層を蒸発乾固させた。沈殿物および液層の組成を31P−NMR分光法で分析した。
【0123】
【表1】
【実施例6】
【0124】
溶媒としてメタノール
BPE(BPE−Sを1.74g含有)2.33gをメタノール25ml中に懸濁した。懸濁液を2時間還流させ、続いて、周囲温度(約20°C)で16時間攪拌した。白色の沈殿物をシュレンク法でろ別し、真空中で乾燥した。BPEの収量は1.92gで、BPE−S(94%)を1.64g含有していた。液層を蒸発乾固させた。沈殿物および液層の組成を31P−NMR分光法で分析した。
【0125】
【表2】
【実施例7】
【0126】
メタノールを用いて抽出
25mlのメタノール中にBPE(BPE−Sを2.65g含有)3.4gを懸濁させた液を、周囲温度(約20°C)で4時間攪拌した。白色の沈殿物をシュレンク法でろ別し、真空中で乾燥した(第1回目の抽出)。BPEの収量は2.88gで、BPE−S(95%)を2.52g含有していた。液層を蒸発乾固させた。この手順を2回繰り返した(第2および第3回目の抽出)。すべての画分を秤量し、31P−NMR分光法で分析した。
【0127】
【表3】
【実施例8】
【0128】
メタノールを用いたソクスレー抽出
BPE(BPE−Sを4.82g含有)6.44gを、抽出フィルター中におき、ソクスレー形装置中でメタノールで2時間抽出した。BPE物質を丸底フラスコに移し真空中で乾燥した。BPEの収量は4.4gで、BPE−S(81%)を3.92g含有していた。沈殿物および液層の組成を31P−NMR分光法で分析した。
【0129】
【表4】
【実施例9】
【0130】
メタノール/水(95/5容量/容量)を用いた繰り返し抽出
100mlのメタノール/水(95/5容量/容量、Nで脱ガス)にBPE(BPE−Sを2.64g含有)3.18gを懸濁させた液を2時間還流させた。周囲温度(約20°C)で4時間静置した後、上澄み液をデカントさせた。白色の沈殿物を真空中で乾燥した(55°C/0.1kPa(1ミリバール))。BPEの収量は2.50gで、BPE−S(89%)を2.37g含有していた(1回目の抽出)。この手順を2回繰り返した(第2および第3回目の抽出)。すべての画分を秤量し、31P−NMR分光法で分析した。沈殿物中のBPE−Oの割合は<0.5%であり、したがって計算では省略した。
【0131】
【表5】
【実施例10】
【0132】
メタノール/水(90/10容量/容量)100ml部を用いたBPE物質の抽出
100mlのメタノール/水(90/10容量/容量、Nで脱ガス)にBPE出発物質(BPE−Sを3.47g含有)4.98gを懸濁させた液を4時間還流させた。周囲温度(約20°C)で4時間静置した後、上澄み液をデカントさせた。白色の沈殿物を真空中で乾燥した(55°C/0.1kPa(1ミリバール))。BPEの収量は3.72gで、BPE−S(96%)を3.34g含有していた(1回目の抽出)。この手順を繰り返した(第2回目の抽出)。すべての画分を秤量し、31P−NMR分光法で分析した。
【0133】
【表6】
【実施例11】
【0134】
メタノール/水(90/10容量/容量)200ml部を用いたBPE物質の抽出
200mlのメタノール/水(90/10容量/容量、Nで脱ガス)にBPE物質(BPE−Sを3.48g含有)5.00gを懸濁させた液を19時間還流させた。周囲温度(約20°C)で1時間静置した後、上澄み液をデカントさせた。白色の沈殿物および上澄み液を真空中で乾燥した(55°C/0.1kPa(1ミリバール))。BPEの収量は2.98gで、BPE−S(79%)を2.74g含有していた。両方の画分を秤量し、31P−NMR分光法で分析した。
【0135】
【表7】
【実施例12】
【0136】
イソプロパノール/水(98/2容量/容量)を用いたBPE物質の抽出
40mlのイソプロパノールおよび0.8mlのHOにBPE物質(BPE−Sを3.69g含有)5.30gを懸濁させた液を6時間還流させた。均一になった溶液を周囲温度(約20°C)まで冷却して16時間攪拌した。生成した白色の沈殿物を窒素雰囲気下でろ別し、精製された生成物を乾燥した(0.1kPa(1ミリバール)/60°C)。BPEの収量は3.50gで、BPE−S(89%)を3.30g含有していた。液層を蒸発乾固させた。沈殿物および液層の組成を31P−NMR分光法で分析した。
【0137】
【表8】
【実施例13】
【0138】
メタノール/水(95/5容量/容量)を用いたBPE物質の繰り返し抽出
100mlのメタノール/水(95/5容量/容量、Nで脱ガス)にBPE出発物質(BPE−Sを2.64g含有)3.18gを懸濁させた液を2時間還流させた。周囲温度(約20°C)で4時間静置した後、上澄み液をデカントさせた。白色の沈殿物を真空中で乾燥した(55°C/0.1kPa(1ミリバール))。BPEの収量は2.50gで、BPE−S(89%)を2.37g含有していた(1回目の抽出)。この手順を2回繰り返した(第2回目および第3回目の抽出)。すべての画分を秤量し、31P−NMR分光法で分析した。沈殿物中のBPE酸化物の割合は、<0.5%であり、したがって計算では省略した。
【0139】
【表9】

Claims (10)

  1. (a)Pt族金属カチオンの供給源と、
    (b)二座ジホスフィン組成物中に存在する二座ジホスフィンのうちの60重量%超が、一般式(II)、
    −R−X (II)
    (式中、XおよびXは独立に、少なくとも5個の環原子を有する、場合によって置換された対称ホスファビシクロアルキル基を表し、Rはどちらもリン原子に結合する二価の有機架橋基を表す)を有する二座ジホスフィン組成物
    とを含む触媒系の存在下で、場合によって置換されたエチレン性不飽和化合物を、一酸化炭素および共反応物と反応させることによってカルボニル化する方法。
  2. (a)Pt族金属カチオンの供給源と、
    (b)二座ジホスフィン組成物中に存在する二座ジホスフィンのうちの60重量%超が、一般式(II)、
    −R−X (II)
    (式中、XおよびXは独立に、少なくとも5個の環原子を有する、場合によって置換された対称ホスファビシクロアルキル基を表し、Rはどちらもリン原子に結合する二価の有機架橋基を表す)を有する二座ジホスフィン組成物
    とを含む触媒系。
  3. 追加の成分として(c)アニオンの供給源を含む請求項2に記載の触媒系。
  4. 存在する二座ジホスフィンのうちの60重量%超が、一般式(II)、
    −R−X (II)
    (式中、XおよびXは独立に、少なくとも5個の環原子を有する、場合によって置換された対称ホスファビシクロアルキル基を表し、Rはどちらもリン原子に結合する二価の有機架橋基を表す)を有するが、該二座ジホスフィンが1,3−PP’ビス(9−ホスファビシクロ[3.3.1]ノニル)プロパンでない二座ジホスフィン組成物。
  5. a)対称ホスファビシクロアルカン(SPBA)および非対称ホスファビシクロアルカン(APBA)含有組成物に、ホスファビシクロアルカンをプロトン化する手段を加えて、プロトン化対称ホスファビシクロアルカン(SPBA+)および非プロトン化非対称ホスファビシクロアルカン(APBA)を含む組成物を得るステップと、
    b)プロトン化対称ホスファビシクロアルカン(SPBA+)および非プロトン化非対称ホスファビシクロアルカン(APBA)を分離して、分離されたプロトン化対称ホスファビシクロアルカン(SPBA+)および分離された非プロトン化非対称ホスファビシクロアルカン(APBA)を得るステップと、
    c)分離されたプロトン化対称ホスファビシクロアルカン(SPBA+)を脱プロトン化する手段を加えて、分離された非プロトン化対称ホスファビシクロアルカン(SPBA)を得るステップと
    を含む、対称および非対称ホスファビシクロアルカンを含有する組成物から対称ホスファビシクロアルカンを分離する方法。
  6. i]プロトン化対称ホスファビシクロアルカン(SPBA+)を溶解しない適切な水非混和性溶媒中に、対称ホスファビシクロアルカン(SPBA)および非対称ホスファビシクロアルカン(APBA)を含有する組成物を溶解して、非水ホスファビシクロアルカン(PBA)溶液を得ること、
    ii]非水PBA溶液を適切な酸の水溶液と混合して、プロトン化SPBA+を含む水相および非プロトン化APBAを含む非水相を得ること、
    iii]プロトン化SPBA+を含む水相および非プロトン化APBAを含む非水相を分離して、プロトン化SPBA+を含む水溶液および非プロトン化APBAを含む非水溶液を得ること、
    iv]プロトン化SPBA+を含む水溶液を、適切な水非混和性溶媒および適切な塩基の水溶液と混合して、非プロトン化SPBAを含む非水溶液を得ること、ならびに
    v]非プロトン化SPBAを含む非水溶液から溶媒を除去して、分離されたSPBAを得ること
    を含む対称および非対称ホスファビシクロアルカンを含む組成物から対称ホスファビシクロアルカンを分離する方法。
  7. 非プロトン化APBAを含む非水溶液から溶媒を除去して、分離されたAPBAを得ることを含む追加のステップvi]を前記方法に加える請求項6に記載の方法。
  8. A1)ホスファビシクロアルカンヒドリドの組成物とα,ω−ジハロアルカンを、α,ω−ジハロアルカンに対するホスファビシクロアルカンのモル比を2超として、適切な溶媒中で加熱して、荷電二座ジホスフィンジヒドリドを得ること、ならびに
    A2)荷電二座ジホスフィンジヒドリドを、適切な塩基化合物で中和して、存在する二座ジホスフィンのうちの60重量%超が一般式(II)を有する二座ジホスフィン組成物を得ること
    を含む一般式(II)、
    −R−X (II)
    (式中、XおよびXは独立に、少なくとも5個の環原子を有する、場合によって置換された対称ホスファビシクロアルキル基を表し、Rはどちらもリン原子に結合する二価の有機架橋基を表す)を有する二座ジホスフィンの調製方法。
  9. B1)ホスファビシクロアルカンヒドリド組成物とα,ω−ジハロアルカンをアルカノール中で加熱して、荷電二座ジホスフィンジヒドリドを得ること、ならびに
    B2)荷電二座ジホスフィンジヒドリドを適切な塩基化合物で中和して、存在する二座ジホスフィンのうちの60重量%超が一般式(II)を有する二座ジホスフィン組成物を得ること
    を含む一般式(II)、
    −R−X (II)
    (式中、XおよびXは独立に、少なくとも5個の環原子を有する、場合によって置換された対称ホスファビシクロアルキル基を表し、Rはどちらもリン原子に結合する二価の有機架橋基を表す)を有する二座ジホスフィンの調製方法。
  10. 適切な溶媒中で混合物を選択的に抽出するかつ/または再結晶化することを含む、2個の対称ホスファビシクロアルキル基(s,sBDP)を有する二座ジホスフィンと、2個の非対称ホスファビシクロアルキル基(a,aBDP)を有する二座ジホスフィンと、非対称および対称ホスファビシクロアルキル基(a,sBDP)を有する二座ジホスフィンとの混合物から、2個の対称ホスファビシクロアルキル基(s,sBDP)を有する二座ジホスフィンを分離する方法。
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