JP2018533564A - 1,6−二置換ヘキサン誘導体を製造するためのヒドロホルミル化法 - Google Patents

1,6−二置換ヘキサン誘導体を製造するためのヒドロホルミル化法 Download PDF

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Abstract

本発明は、1,3−二不飽和炭化水素、好ましくはブタジエンからの1,6−二官能性ヘキサン誘導体の製造のための方法であって、一酸化炭素および水素によるヒドロホルミル化を少なくとも二価のアルカノールの存在下に行い、かつヒドロホルミル化の間、温度を上げる方法に関する。その反応によって、1,6−ヘキサンジアール誘導体のアセタールがもたらされ、単離され、さらに反応されて、所望の1,6−二官能性ヘキサン誘導体、特に1,6−ヘキサンジアミン、1,6−ヘキサンジオールおよびアジピン酸が得られる。

Description

発明の分野
本発明は、1,3−二不飽和炭化水素、好ましくはブタジエンからの1,6−二官能性ヘキサン誘導体の製造のための方法に関する。本発明は、ポリアミド6.6の製造のための方法にも関する。
発明の背景
1,6−二官能性ヘキサン誘導体、特に1,6−ヘキサンジアミン、1,6−ヘキサンジオールおよびアジピン酸は、化学工業で大規模に製造される有価化合物である。これらの化合物は、特にポリアミド、例えばポリアミド6.6、ポリエステルおよびポリウレタンなどのポリマーの製造に関して商業的に重要である。
1,6−ヘキサンジアミンは、ブタジエンとシアン化水素とのヒドロシアノ化反応でアジポジニトリルを得て、それに続く水素化反応で大規模に製造される。この先行技術の方法は、特に、高価で毒性の化合物であるシアン化水素の使用が問題となる。
アジピン酸は、工業では主にシクロヘキサノールの硝酸による酸化によって製造される。この先行技術の方法は不都合である、それというのは、他の方法で分解または使用されなければならない酸化窒素が、この方法の間に硝酸から形成されるからである。さらに、シクロヘキサノールは、高価な化合物である。ブタジエンを一酸化炭素および水でヒドロキシカルボキシル化してアジピン酸を得ることは、当該技術分野で公知である。しかし、この方法は、工業で大規模に使用されたことがない、それというのは、この方法には、アジピン酸の低い選択性およびその単離に関する課題が問題となるからである。
1,6−ヘキサンジオールは、アジピン酸の水素化により大量に製造される。しかし、アジピン酸は、主に上述の方法により製造される。したがって、1,6−ヘキサンジオールの製造は、同じ欠点につながる。
選択された1,6−二官能性ヘキサン誘導体の製造のための方法の欠点を克服するために、先行技術において種々のアプローチが提案されている。
米国特許第3,947,503号明細書(US3,947,503)は、ブタジエンからの1,6−ヘキサンジオールの製造のための多工程の方法を開示している。第一の工程では、ブタジエンは、ロジウム錯体およびアルカノールまたはアルカンジオールの存在下に一酸化炭素および水素との反応に供されて、3−ペンテナールのモノアセタールが得られる。第二の工程では、3−ペンテナールのモノアセタールは、コバルト錯体の存在下に一酸化炭素および水素と反応される。第三の工程では、結果として生じた混合物は、水素化触媒の存在下に水素化反応に供される。この方法は、いくつかの理由で不都合である。この方法は多くの工程を必要とし、出発材料のブタジエンをベースとする1,6−ヘキサンジオールの収率は低い。この方法では、大量の不所望の副生成物が形成される。1,6−ヘキサンジオールの位置選択性は、不充分である。さらに、この方法には、少なくとも2種の異なる触媒が不可欠である。この方法はまた、1,6−ヘキサンジオールの製造に限定されている。
米国特許5,312,996号明細書(US5,312,996)は、ロジウム錯体の触媒反応下でのブタジエンと一酸化炭素および水素との反応による1,6−ヘキサンジアールの製造のための方法を開示している。ジオールの存在下での反応も記載されている。出発材料のブタジエンをベースとする1,6−ヘキサンジアールの収率は低い。大量の不所望の副生成物、特に不飽和および飽和モノアセタールおよび分岐鎖ジアセタールが形成される。1,6−ヘキサンジアールの位置選択性は、不充分である。1,6−ヘキサンジアミンの製造のための方法は、記載されていない。
先行技術の方法は、欠点につながっている。1,6−二官能性ヘキサン誘導体は、先行技術の方法では、低い位置選択性および低い収率で得られる。1,3−二不飽和化合物、特にブタジエンの公知のヒドロホルミル化では、ジアルデヒドの不所望の1,2−異性体、1,3−異性体および1,4−異性体に対するジアルデヒドの1,6−異性体の位置選択性は、一般的に不充分である。先行技術の方法は、多くの副生成物を生じさせる。ブタジエンのヒドロホルミル化では、これらは、特に単不飽和のペンテナール、ペンタナールおよび不所望の位置異性体の1,2−ヘキサンジアール、1,3−ヘキサンジアールおよび1,4−ヘキサンジアールである。先行技術の方法は、選択された1,6−二官能性ヘキサン誘導体、特に1,6−ヘキサンジオールのみの製造に限定されている。さらに、先行技術の方法の多くは、エネルギーおよび時間を消費する多工程反応である。
それに応じて、本発明の目的は、1,3−二不飽和炭化水素、特にブタジエンからの、1,6−二官能性ヘキサン誘導体の高い位置選択性での1,6−二官能性ヘキサン誘導体の製造のための方法を提供することである。本方法は、多目的であること、かつ種々の1,6−二官能性ヘキサン誘導体への普遍的な経路を提供することができる。本方法によって、1,6−二官能性ヘキサン誘導体を高収率で提供することが可能になる。本方法は、特に、ブタジエンからの高い位置選択性での1,6−ヘキサンジアミン、1,6−ヘキサンジオールおよびアジピン酸の製造を可能にする。本方法によって、特に、1,6−ヘキサンジアミン、1,6−ヘキサンジオールおよびアジピン酸を高収率で得ることが可能である。きわめて特に、1,6−ヘキサンジアミンを本方法において高収率で得ることが可能である。本方法は、多くの反応工程を必要とすることなく経済的に行われる。
本発明の目的は、1,3−二不飽和炭化水素、好ましくはブタジエンを、遷移金属触媒およびアルデヒド基を有するアセタールを形成しうる少なくとも二価のアルカノールの存在下に、一酸化炭素および水素によるヒドロホルミル化に供し、ここで、ヒドロホルミル化の間、温度は少なくとも10℃上げられて、1,6−ヘキサンジアール誘導体のモノアセタールおよび/またはジアセタールを得る方法により解決される。1,6−ヘキサンジアール誘導体のアセタールは単離され、さらに反応されて、所望の1,6−二官能性ヘキサン誘導体が得られる。
驚くべきことに、1,6−ヘキサンジアール誘導体のアセタールは、アルデヒド基を有するアセタールを形成しうる少なくとも二価のアルカノールが、1,3−二不飽和炭化水素の一酸化炭素および水素によるヒドロホルミル化の間に存在し、かつヒドロホルミル化の間、温度が少なくとも10℃上げられる場合に、1,6−位置異性体の高い選択性および高収率で得られることが判明した。位置選択性および収率は、ヒドロホルミル化の間に、一酸化炭素および水素のガス混合物の圧力が下げられる場合、さらに改善することができる。1,6−ヘキサンジアール誘導体のアセタールは、例えば単純蒸留により分離され、出発材料としてさらなる反応、好ましくはアンモニア源によるアミノ化、水素化または酸化において有利に使用することができ、所望の1,6−二官能性ヘキサン誘導体、特に1,6−ヘキサンジアミン、1,6−ヘキサンジオールおよびアジピン酸が得られる。
発明の概要
それに応じて、本発明は、式(I)
Figure 2018533564
[式中、
Xは、2つともCH2NH2、CH2OHまたはCOOHであり、
1およびR2は、互いに無関係に水素または直鎖もしくは分岐鎖のC1〜C4−アルキルである]
の化合物の製造のための方法であって、
以下の工程:
i)少なくとも1種の式(II)
Figure 2018533564
[式中、R1およびR2は、式(I)におけるのと同じ意味を有する]
の化合物を、
少なくとも1種の遷移金属触媒の存在下に一酸化炭素および水素によるヒドロホルミル化に供し、
ここで、ヒドロホルミル化を、少なくとも1種の式(III)
Figure 2018533564
[式中、
Zは、置換されていないか、または置換されており、かつ炭素環、複素環または芳香族環もしくは芳香族複素環の一部であってよい、2個または3個の炭素原子を有する炭化水素鎖である]
のアルカノールの存在下に行い、
ここで、ヒドロホルミル化の間、温度を温度T1から温度T2まで少なくとも10℃上げて、
式(IV.a)および(IV.b)
Figure 2018533564
[式中、
Zは、式(III)におけるのと同じ意味を有し、ならびに
1およびR2は、式(I)におけるのと同じ意味を有する]
の化合物から選択される少なくとも1種の化合物を含む反応混合物を得る工程、
ii)工程i)で得られた反応混合物を分離に供して、式(IV.a)および(IV.b)の化合物から選択される少なくとも1種の化合物が富化された画分と、式(IV.a)および(IV.b)の化合物から選択される少なくとも1種の化合物が減少した画分とを得る工程、
iii)任意に、工程ii)で得られた式(IV.a)および(IV.b)の化合物から選択される少なくとも1種の化合物が減少した画分を、少なくとも部分的に工程i)に再循環させる工程、ならびに
iv)工程ii)で得られた式(IV.a)および(IV.b)の化合物から選択される少なくとも1種の化合物が富化された画分を、式(IV.a)および(IV.b)の化合物中のアセタール基が反応される反応に供して式(I)の化合物を得る工程
を含む方法に関する。
本発明は、ポリアミド6.6の製造のための方法であって、ブタジエンを前述の方法において少なくとも1種の式(II)の化合物として使用し、ここで、工程iv)の反応は、1,6−ヘキサンジアミンを得るためのアンモニア源によるアミノ化であり、1,6−ヘキサンジアミンをアジピン酸と反応させてポリアミド6.6を得る方法にも関する。
発明の詳細な説明
本発明の方法の工程i)では、少なくとも1種の式(II)の化合物が、少なくとも1種の式(III)のアルカノールおよび少なくとも1種の遷移金属触媒の存在下に一酸化炭素および水素によるヒドロホルミル化に供される。
本発明の方法の工程i)で使用される少なくとも1種の式(II)の化合物は、置換されていないか、または2位および3位にて直鎖もしくは分岐鎖のC1〜C4−アルキルで置換されている1,3−二不飽和炭化水素である。好ましくは、少なくとも1種の式(II)の化合物は、ブタジエン、イソプレンおよび2,3−ジメチルブタジエンから選択される。最も好ましいのは、ブタジエンである。
本発明の方法の工程i)に存在している少なくとも1種の式(III)のアルカノールは、ヒドロホルミル化反応の条件下に式(II)の化合物中で形成されたアルデヒド基を有する安定したアセタールを形成することができる、少なくとも二価のアルカノールである。少なくとも1種の式(III)のアルカノールは、置換されていないか、または置換されており、かつ炭素環、複素環または芳香族環もしくは芳香族複素環の一部であってよい、2個または3個の炭素原子を有する炭化水素鎖を介して2個のヒドロキシル基が結合している少なくとも二価のアルカノールである。好適な式(III)のアルカノールは、1,2−エタンジオール、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、2−メチル−1,3−プロパンジオール、2,2−ジメチル−1,3−プロパンジオール、1,2,3−プロパンジオール(グリセロール)、ジグリセロール(第一級および第二級ヒドロキシル基で結合したグリセロール二量体の混合物)、2,2−ジメチル−1,3−プロパンジオール、3−メルカプトプロパン−1,2−ジオール(チオグリセロール)、ジチオトレイトール、1,1,1−トリメチロールプロパン、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、2,4−ブタンジオール、2,4−ジメチル−2,4−ブタンジオール、ペンタエリトリトール、シクロヘキサン−1,2−ジオール、1,4−ジオキサン−2,3−ジオール、1,2,3−ブタントリオール、1,3,4−ブタントリオール、1,2,3−ヘプタントリオール、4−メンタン−1,7,8−トリオール、3−ブテン−1,2−ジオール、ベンゼン−1,2−ジオール(カテコール)、3−クロロカテコール、インダン−1,2−ジオール、酒石酸ならびにマンニトール、ソルビトール、キシリトール、トレイトール、エリトリトール、マルチトールおよびラクチトールを含む五炭糖および六炭糖から選択される。特に好ましい式(III)のアルカノールは、1,2−エタンジオール、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、2−メチル−1,3−プロパンジオール、2,2−ジメチル−1,3−プロパンジオール、2,4−ブタンジオール、2,4−ジメチル−2,4−ブタンジオールおよびベンゼン−1,2−ジオール(カテコール)である。最も好ましいのは、1,2−エタンジオールである。
好ましくは、少なくとも1種の式(III)のアルカノールは、少なくとも1種の式(II)の化合物、好ましくはブタジエンと比べて過剰量で使用される。少なくとも1種の式(II)の化合物対少なくとも1種の式(III)のアルカノールのモル比は、好ましくは1:1から1:100までの範囲にある。
本発明の方法では、少なくとも1種の遷移金属触媒が使用される。基本的に、ヒドロホルミル化反応を触媒作用することで知られているあらゆる遷移金属触媒が、本発明の方法で使用されてよい。そのような触媒は、例えば国際公開第01/58589号(WO01/58589)、国際公開第02/083695号(WO02/083695)、国際公開第02/22261号(WO02/22261)、国際公開第03/018192号(WO03/018192)、国際公開第2004/026803号(WO2004/026803)、国際公開第2005/009934号(WO2005/009934)、国際公開第2005/039762号(WO2005/039762)、国際公開第2005/063730号(WO2005/063730)、独国特許出願公開第10342760号明細書(DE10342760A1)および独国特許出願公開第10052462号明細書(DE10052462A1)に、特に独国特許出願公開第10052462号明細書(DE10052462A1)および国際公開第02/083695号(WO02/083695)に記載されている。
少なくとも1種の遷移金属触媒は、少なくとも1種の遷移金属および少なくとも1種の配位子、好ましくはリン含有二座配位子を含む。
少なくとも1種の遷移金属触媒は、好ましくは、IUPACによる元素周期表の第8族、第9族および第10族の遷移金属から選択される少なくとも1種の遷移金属を含む。好ましくは、少なくとも1種の遷移金属は、Co、Ru、Ir、Rh、Ni、Pd、Ptおよびその混合物から選択される。より好ましくは、少なくとも1種の遷移金属は、Rhである。
少なくとも1種の遷移金属触媒は、好ましくは、P、AsおよびSbから選択される少なくとも1個の原子を含有する少なくとも1種の配位子を含む。より好ましくは、少なくとも1種の配位子は、少なくとも1個のP原子を含む。
好ましくは、少なくとも1種の遷移金属Kは、少なくとも1種の二座配位子を含み、少なくとも1種の二座配位子は、2個のP原子を介して遷移金属に結合し、かつ90°から130°まで、好ましくは100°から120°までの範囲の固有配位狭角(natural bite−angle)を有する。「固有配位狭角」という語句は、当業者に公知であり、例えばP.W.N.M.van Leeuwen et al.、Chem.Rev.2000、2741で説明されている。
本発明の意味では、「アルキル」という語句は、直鎖および分岐鎖のアルキル基を意味する。好ましいのは、直鎖または分岐鎖のC1〜C20−アルキル基、より好ましくはC1〜C12−アルキル基、さらにより好ましくはC1〜C8−アルキル基、特にC1〜C6−アルキル基である。アルキル基の例は、特にメチル、エチル、プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、sec−ブチル、tert−ブチル、n−ペンチル、2−ペンチル、2−メチルブチル、3−メチルブチル、1,2−ジメチルプロピル、1,1−ジメチルプロピル、2,2−ジメチルプロピル、1−エチルプロピル、n−ヘキシル、2−ヘキシル、2−メチルペンチル、3−メチルペンチル、4−メチルペンチル、1,2−ジメチルブチル、1,3−ジメチルブチル、2,3−ジメチルブチル、1,1−ジメチルブチル、2,2−ジメチルブチル、3,3−ジメチルブチル、1,1,2−トリメチルプロピル、1,2,2−トリメチルプロピル、1−エチルブチル、2−エチルブチル、1−エチル−2−メチルプロピル、n−ヘプチル、2−ヘプチル、3−ヘプチル、2−エチルペンチル、1−プロピルブチル、n−オクチル、2−エチルヘキシル、2−プロピルヘプチル、ノニルおよびデシルである。
「アルキル」という語句は、シクロアルキル、アリール、ヘタリール、ハロゲン、NE12、NE123+、COOH、カルボキシレート、SO3Hおよびスルホネートの群から選択される、1個、2個、3個、4個または5個の置換基、好ましくは1個、2個または3個の置換基、特に好ましくは1個の置換基を有してよい、置換アルキル基も含む。好ましいフッ素化アルキル基は、トリフルオロメチルである。「アルキル」という語句は、1個以上の隣接しない酸素原子で中断されたアルキル基、好ましくはアルコキシアルキルも含む。
本発明の意味での「アルキレン」という語句は、好ましくは1個から6個までの炭素原子を有する直鎖または分岐鎖のアルカンジイル基を表す。これらは、メチレン(−CH2−)、エチレン(−CH2−CH2−)、n−プロピレン(−CH2−CH2−CH2−)、イソプロピレン(−CH2−CH(CH3)−)などである。
本発明の意味での「シクロアルキル」という語句は、置換されていない、および置換されているシクロアルキル基、好ましくはC5〜C7−シクロアルキル基、例えばシクロペンチル、シクロヘキシルまたはシクロヘプチルを含み、それらは、それらが置換されている場合、アルキル、アルコキシおよびハロゲンの群から選択される1個、2個、3個、4個または5個の置換基、好ましくは1個、2個または3個の置換基、特に好ましくは1個の置換基を有してよい。
本発明の意味での「ヘテロシクロアルキル」という語句は、好ましくは4個から7個まで、より好ましくは5個または6個の環原子を有する飽和または部分不飽和の脂環式基を含み、ここで、1個、2個、3個または4個の環原子は、好ましくは元素の酸素、窒素および硫黄から選択されるヘテロ原子で置換されていてよく、それらは任意に置換されている。それらが置換されている場合、これらの複素脂環式基は、好ましくは1個、2個または3個の置換基、より好ましくは1個または2個の置換基、特に1個の置換基を有する。これらの置換基は、好ましくはアルキル、シクロアルキル、アリール、COOR(R=水素、アルキル、シクロアルキル、アリールである)、COO-+およびNE12から選択され、より好ましくはアルキルである。そのような複素脂環式基の例は、ピロリジニル、ピペリジニル、2,2,6,6−テトラメチルピペリジニル、イミダゾリジニル、ピラゾリジニル、オキサゾリジニル、モルホリジニル、チアゾリジニル、イソチアゾリジニル、イソキサゾリジニル、ピペラジニル、テトラヒドロチオフェニル、テトラヒドロフラニル、テトラヒドロピラニルおよびジオキサニルである。
本発明の意味での「アリール」という語句は、置換されていない、および置換されているアリール基を含み、好ましくはフェニル、トリル、キシリル、メシチル、ナフチル、フルオレニル、アントラセニル、フェナントレニルまたはナフタセニル、より好ましくはフェニルまたはナフチルを表す。これらのアリール基が置換されている場合、それらは、好ましくは1個、2個、3個、4個または5個の置換基、より好ましくは1個、2個または3個の置換基、特に好ましくは1個の置換基を有してよい。これらの置換基は、好ましくは、アルキル、アルコキシ、カルボキシル、カルボキシレート、トリフルオロメチル、−SO3H、スルホネート、NE12、アルキレン−NE12、ニトロ、シアノおよびハロゲンの群から選択される。好ましいフッ素化アリール基は、ペンタフルオロフェニルである。
本発明の意味での「ヘタリール」という語句は、置換されていないか、または置換されている複素環芳香族基、好ましくはピリジル、キノリニル、アクリジニル、ピリダジニル、ピリミジニル、ピラジニル、ピロリル、イミダゾリル、ピラゾリル、インドリル、プリニル、インダゾリル、ベンゾトリアゾリル、1,2,3−トリアゾリル、1,3,4−トリアゾリルおよびカルバゾリルを含み、ここで、これらの複素環芳香族基が置換されている場合、それらは、好ましくは、アルキル、アルコキシ、カルボキシル、カルボキシレート、−SO3H、スルホネート、NE12、アルキレン−NE12、トリフルオロメチルおよびハロゲンの群から選択される1個、2個または3個の置換基を有してよい。好ましい置換されているインドリル基は、3−メチルインドリルである。
本発明の意味でのカルボキシレートおよびスルホネートは、カルボン酸官能基またはスルホン酸官能基の誘導体、特に金属カルボン酸塩もしくは金属スルホン酸塩、カルボン酸エステルもしくはスルホン酸エステルまたはカルボン酸アミドもしくはスルホン酸アミドを表す。特に好ましいのは、C1〜C4−アルカノール、例えばメタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノール、sec−ブタノールおよびtert−ブタノールとのエステルである。好ましいのは、また第一級アミドおよびそのN−アルキル誘導体およびN,N−ジアルキル誘導体である。
「アルキル」、「シクロアルキル」、「アリール」、「ヘテロシクロアルキル」および「ヘタリール」という語句に関する上の説明は、相応して「アルコキシ」、「シクロアルコキシ」、「アリールオキシ」、「ヘテロシクロアルコキシ」および「ヘタリールオキシ」という語句に適用される。
本発明の意味での「アシル」という語句は、好ましくは2個から11個まで、より好ましくは2個から8個までの炭素原子を有するアルカノイル基またはアロイル基、例えばアセチル、プロパノイル、ブタノイル、ペンタノイル、ヘキサノイル、ヘプタノイル、2−エチルヘキサノイル、2−プロピルヘプタノイル、ベンゾイルおよびナフトイルを表す。
基NE12、NE45、NE78、NE1011、NE1314、NE1617、NE1920およびNE2223は、好ましくは、N,N−ジメチルアミノ、N,N−ジエチルアミノ、N,N−ジプロピルアミノ、N,N−ジイソプロピルアミノ、N,N−ジ−n−ブチルアミノ、N,N−ジ−tert−ブチルアミノ、N,N−ジシクロヘキシルアミノおよびN,N−ジフェニルアミノから選択される。
ハロゲンは、フッ素、塩素、臭素またはヨウ素、好ましくはフッ素、塩素または臭素を表す。
+は、カチオン等価物を表し、これは、正の単一電荷を表す一価カチオンまたは多価カチオンの一部を意味する。カチオンM+は、負に荷電した置換基、例えばCOO-またはスルホネート基を中性にし、かつ基本的に任意に選択することができる対イオンであるにすぎない。好ましいのは、アルカリ金属イオン、特にNa+イオン、K+イオンおよびLi+イオン、またはオニウムイオン、例えばアンモニウムイオン、モノアルキルアンモニウムイオン、ジアルキルアンモニウムイオン、トリアルキルアンモニウムイオン、テトラアルキルアンモニウムイオン、ホスホニウムイオン、テトラアルキルホスホニウムイオンおよびテトラアリールホスホニウムイオンである。
同じことがアニオン等価物X-に適用され、アニオン等価物X-は、正に荷電した置換基、例えばアンモニウム基の対イオンであるにすぎず、かつ基本的に、単一負電荷に相当する一価アニオンおよび多価アニオンの一部から任意に選択されてよい。好ましいのは、ハロゲン化物X-、特に塩化物および臭化物である。同じく好ましいのは、スルフェートおよびスルホネート、特にSO4 2-、トシラート、トリフルオロメタンスルホネートおよびメチルスルホネートである。
yは、1から240までの範囲、好ましくは1から120までの範囲の整数を表す。より好ましくは、yは、3から120までの範囲の整数を表す。
縮合環系は、縮環により得られた縮合環を有する芳香族化合物、複素環式芳香族化合物または環式化合物である。縮合環系は、2つ、3つまたは3つ超の環からなる。結合の種類によって、オルト縮環とペリ縮環が区別される。オルト縮環の場合、各環は、2個の原子をそれぞれ隣接する環と共有する。ペリ縮環の場合、1個の炭素原子は2つ超の環に含まれる。縮合環系のうち好ましいのは、オルト縮合環系である。
本発明の好ましい実施形態では、少なくとも1種の遷移金属触媒は、少なくとも1種の式(V)
Figure 2018533564
の配位子を含み、
式中、
A、RB、RCおよびRDは、互いに無関係にアルキル、シクロアルキル、ヘテロシクロアルキル、アリールもしくはヘタリールであり、ここで、アルキル基は、シクロアルキル、ヘテロシクロアルキル、アリール、ヘタリール、アルコキシ、シクロアルコキシ、ヘテロシクロアルコキシ、アリールオキシ、ヘタリールオキシ、ヒドロキシ、メルカプト、ポリアルキレンオキシド、ポリアルキレンイミン、カルボキシル、SO3H、スルホネート、NE12、NE123+-、ハロゲン、ニトロ、ホルミル、アシルおよびシアノから選択される1個、2個、3個、4個または5個の置換基を有してよく、ここで、E1、E2およびE3は、同じか、もしくは異なるものであり、水素、アルキル、シクロアルキル、およびアリールから選択され、X-は、アニオン等価物であり、
かつここで、シクロアルキル基、ヘテロシクロアルキル基、アリール基およびヘタリール基であるRA、RB、RCおよびRDは、アルキルならびに、アルキル基RA、RB、RCおよびRDに関して上記の置換基から選択される1個、2個、3個、4個もしくは5個の置換基を有してよいか、または
AおよびRBならびに/もしくはRCおよびRDは、P原子ならびに、存在する場合、それらが結合している基X1、X2、X5およびX6と共に、任意に、シクロアルキル、ヘテロシクロアルキル、アリールおよびヘテロアリールから選択される1個、2個もしくは3個の基と縮合された5員から8員までの複素環であり、ここで、複素環および、存在する場合、縮合基は、互いに無関係に、それぞれアルキル、シクロアルキル、ヘテロシクロアルキル、アリール、ヘタリール、ヒドロキシ、メルカプト、ポリアルキレンオキシド、ポリアルキレンイミン、アルコキシ、ハロゲン、カルボキシル、SO3H、スルホネート、NE45、NE456+-、ニトロ、アルコキシカルボニル、ホルミル、アシルおよびシアノから選択される1個、2個、3個もしくは4個の置換基を有してよく、ここで、E4、E5およびE6は、同じか、もしくは異なるものであり、水素、アルキル、シクロアルキルおよびアリールから選択され、X-は、アニオン等価物であり、
1、X2、X3、X4、X5およびX6は、互いに無関係にO、S、SiRxyまたはNRzであり、ここで、Rx、RyおよびRzは、互いに無関係に水素、アルキル、シクロアルキル、ヘテロシクロアルキル、アリールまたはヘタリールであり、
Yは、炭素原子を含む二価架橋基であり、ならびに
a、b、c、d、eおよびfは、互いに無関係に0または1である。
本発明の別の好ましい実施形態では、少なくとも1種の遷移金属触媒は、少なくとも1種の式(V.1)
Figure 2018533564
の配位子を含み、
式中、
Yは、炭素原子を含む二価架橋基であり、
cおよびdは、互いに無関係に0または1であり、ならびに
A*基、RB*基、RC*基およびRD*基は、互いに無関係に、式(VI.a)から(VI.k)まで
Figure 2018533564
の群から選択され、
ここで、
Alkは、C1〜C4−アルキル基であり、ならびに
a、Rb、RcおよびRdは、互いに無関係に水素、C1〜C4−アルキル、C1〜C4−アルコキシ、ホルミル、アシル、ハロゲン、C1〜C4−アルコキシカルボニルまたはカルボキシルである。特に好ましいRa基、Rb基、Rc基およびRd基は、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、tert−ブチルおよびトリフルオロメチルである。
本発明の別の好ましい実施形態では、少なくとも1種の遷移金属触媒は、少なくとも1種の式(VII)
Figure 2018533564
の配位子を含み、
式中、
Yは、炭素原子を含む二価架橋基であり、
1およびQ2は、互いに無関係に式(VIII)
Figure 2018533564
の二価架橋基であり、
ここで、
e1、Re2、Re3、Re4、Re5、Re6、Re7およびRe8は、互いに無関係に水素、それぞれの場合に置換されていないか、または置換されているアルキル、アルコキシ、シクロアルキル、シクロアルコキシ、ヘテロシクロアルキル、ヘテロシクロアルコキシ、アリール、アリールオキシ、ヘタリール、ヘタリールオキシ、
ハロゲン、ヒドロキシ、メルカプト、シアノ、ニトロ、ホルミル、アシル、カルボキシ、カルボキシレート、アルキルカルボニルオキシ、カルバモイル、SO3H、スルホネートまたはNE1213であり、ここで、E12およびE13は、同じか、または異なるものであり、水素、アルキル、シクロアルキル、ヘテロシクロアルキル、アリールおよびヘタリールから選択され、
ここで、2個の隣接するRe1基からRe8基までは、それらが結合しているベンゼン環の炭素原子と共に、1つ、2つまたは3つのさらなる環を有する縮合環系であってもよく、
1は、単結合、O、S、NRa31、SiRa32a33またはC1〜C4−アルキレンであり、C1〜C4−アルキレンは、二重結合を有してよい、および/もしくはアルキル、シクロアルキル、ヘテロシクロアルキル、アリールもしくはヘタリールで置換されてよいか、またはO、S、NRa31もしくはSiRa32a33で中断されてよく、ここで、Ra31、Ra32およびRa33は、互いに無関係に水素、アルキル、シクロアルキル、ヘテロシクロアルキル、アリールもしくはヘタリールである。
二価架橋基Yは、炭素原子を含む二価架橋基である。二価架橋基Yは、好ましくは、式(IX.a)から(IX.u)まで
Figure 2018533564
Figure 2018533564
Figure 2018533564
Figure 2018533564
の群から選択され、
式中、
I、RI’、RII、RII’、RIII、RIII’、RIV、RIV’、RV、RVI、RVII、RVIII、RIX、RX、RXIおよびRXIIはそれぞれ、互いに無関係に、水素、アルキル、シクロアルキル、ヘテロシクロアルキル、アリール、ヘタリール、ヒドロキシ、チオール、ポリアルキレンオキシド、ポリアルキレンイミン、アルコキシ、ハロゲン、SO3H、スルホネート、NE12、アルキレン−NE12、ニトロ、アルコキシカルボニル、カルボキシル、アシルまたはシアノであり、ここで、E1およびE2は、同じか、または異なり、水素、アルキル、シクロアルキルおよびアリールから選択され、
Gは、O、S、NRδもしくはSiRδεであり、ここで、
δおよびRεはそれぞれ、互いに無関係に、水素、アルキル、シクロアルキル、ヘテロシクロアルキル、アリールもしくはヘタリールであるか、
またはGは、二重結合を有してよい、および/もしくはアルキル、シクロアルキル、ヘテロシクロアルキル、アリールもしくはヘタリールの置換基を有するC1〜C4−アルキレン架橋であるか、
またはGは、O、SもしくはNRδもしくはSiRδεで中断されたC2〜C4−アルキレン架橋であり、
ここで、式(IX.a)および(IX.b)の群において、2個の隣接するRI基からRVI基までは、それらが結合しているベンゼン環の炭素原子と共に、1つ、2つまたは3つのさらなる環を有する縮合環系を形成してもよく、
ここで、式(IX.h)から(IX.n)までの群において、2個のジェミナル基RI、RI’;RII、RII’;RIII、RIII’および/もしくはRIV、RIV’は、オキソもしくはそのケタールを表してもよく、
2およびA3はそれぞれ、互いに無関係に、O、S、SiRφγ、NRηもしくはCRικ、であり、ここで、Rφ、Rγ、Rη、RιおよびRκはそれぞれ、互いに無関係に、水素、アルキル、シクロアルキル、ヘテロシクロアルキル、アリールまたはヘタリールであり、
4およびA5はそれぞれ、互いに無関係に、SiRφ、NもしくはCRιであり、
Dは、式
Figure 2018533564
の二価架橋基であり、
ここで、
9、R9’、R10およびR10’はそれぞれ、互いに無関係に、水素、アルキル、シクロアルキル、アリール、ハロゲン、トリフルオロメチル、カルボキシル、カルボキシレートまたはシアノであり、
ここで、R9’は、R10’と共に、R9’およびR10’が結合している2個の炭素原子の間の二重結合の第2の結合を表してもよい、ならびに/またはR9およびR10は、それらが結合している炭素原子と共に、1個、2個または3個のシクロアルキル基、ヘテロシクロアルキル基、アリール基またはヘタリール基と追加的に縮合されてよい4員から8員までの炭素環もしくは複素環を形成してもよく、ここで、複素環および、存在する場合、縮合基はそれぞれ、互いに無関係に、アルキル、シクロアルキル、ヘテロシクロアルキル、アリール、ヘタリール、COORf、COO-+、SO3f、SO3 -+、NE45、アルキレン−NE45、NE456+-、アルキレン−NE456+-、ORf、SRf、(CHReCH2O)yf、(CH2N(E4))yf、(CH2CH2N(E4))yf、ハロゲン、トリフルオロメチル、ニトロ、アシルおよびシアノから選択される1個、2個、3個または4個の置換基を有してよく、ここで、
f、E4、E5およびE6は、同じか、または異なるものであり、水素、アルキル、シクロアルキルおよびアリールから選択され、
eは、水素、メチルまたはエチルであり、
+は、カチオン等価物であり、
-は、アニオン等価物であり、
yは、1から240までの整数である。
特に好ましいのは、式(IX.b)および(IX.c)の二価架橋基Yである。
式(IX.b)の好ましい二価架橋基Yにおいて、特に好ましい二価架橋基Dは、エチレン基−CH2−CH2−である。それに応じて、式(IX.b)の二価架橋基Yは、好ましくはトリプチセンのような炭素骨格を有する。
式(IX.c)の好ましい二価架橋基において、置換基RIからRVIIIまでは、好ましくは、水素、アルキルおよびアルコキシから選択される。
本発明の特に好ましい実施形態では、少なくとも1種の遷移金属触媒は、式(V.a)(tMe−Rucaphosphite)および(V.b)(Biphephos)
Figure 2018533564
の化合物から選択される少なくとも1種の配位子を含む。
前述の配位子の他に、少なくとも1種の遷移金属触媒は、好ましくはハロゲン化物、アミン、カルボキシレート、アセチルアセトネート、アリールスルホネートまたはアルキルスルホネート、ヒドリド、CO、オレフィン、ジエン、シクロオレフィン、ニトリル、N−含有複素環化合物、芳香族化合物および複素環芳香族化合物、エーテル、PF3、ホスホール、ホスファベンゼンおよびホスフィン、ホスフィナイト、ホスホナイト、ホスホロアミダイトおよびホスファイトから選択される単座配位子から選択される少なくとも1種のさらなる配位子を有してよい。特に好ましい追加的な配位子は、ヒドリド、カルボニルおよびトリフェニルホスフィンである。少なくとも1種の遷移金属触媒は、異なる配位子であってもよい1つ以上の追加的な配位子を含んでよい。特に好ましくは、少なくとも1種の遷移金属触媒は、ヒドリドおよびカルボニルを含む。特に、少なくとも1種の遷移金属触媒は、式(V)、(V.1)もしくは(VII)の1種の配位子およびヒドリドを含むか、または式(V)、(V.1)もしくは(VII)の1種の配位子およびカルボニルを含む。
少なくとも1種の遷移金属触媒中の遷移金属、好ましくはRhの量は、好ましくは、少なくとも1種の遷移金属触媒の質量を基準として0.1ppmから5000ppmまでの範囲にある。
好ましいリン含有配位子、好ましくは式(V)、(V.1)または(VII)の配位子対少なくとも1種の遷移金属のモル比は、好ましくは1:1から1000:1までの範囲、より好ましくは1:1から500:1までの範囲にある。
均一系遷移金属触媒は、あらかじめ製造されて、それらの活性形態で本発明の方法において使用することができる。遷移金属触媒は、ヒドロホルミル化の反応条件下に、配位子、好ましくは式(V)、(V.1)または(VII)の配位子を添加して、遷移金属源から製造することもできる。好ましい実施形態では、少なくとも1種の遷移金属触媒は、ヒドロホルミル化の反応混合物中で製造され、ここで、式(V)、(V.1)または(VII)の少なくとも1種の配位子、遷移金属の化合物または錯体、および任意に活性剤が、不活性溶媒中でヒドロホルミル化条件下に反応される。
好適な遷移金属源は、基本的に遷移金属、遷移金属化合物および遷移金属錯体であり、それらから、遷移金属触媒が、ヒドロホルミル化条件下に形成される。
遷移金属源として好適であるのは、特にロジウム化合物またはロジウム錯体である。好ましいロジウム化合物またはロジウム錯体は、ロジウム(II)塩およびロジウム(III)塩、例えばカルボン酸ロジウム(II)およびカルボン酸ロジウム(III)、酢酸ロジウム(II)および酢酸ロジウム(III)などである。さらに好適であるのは、ロジウム錯体、例えばロジウムビスカルボニルアセチルアセトネート、アセチルアセトナトビスエチレンロジウム(I)、アセチルアセトナトシクロオクタジエニルロジウム(I)、アセチルアセトナトノルボルナジエニルロジウム(I)、アセチル−アセトナトカルボニルトリフェニルホスフィンロジウム(I)などである。特に好ましい遷移金属源は、ロジウムビスカルボニルアセチルアセトネート、酢酸ロジウム(II)および酢酸ロジウム(III)から選択される。
本発明によれば、工程i)におけるヒドロホルミル化の間、温度は、温度T1から温度T2まで少なくとも10℃上げられる。好ましくは、温度は、少なくとも20℃、特に好ましくは少なくとも30℃上げられる。
1は、好ましくは少なくとも40℃である。T2は、好ましくは少なくとも110℃である。
1は、好ましくは40℃から100℃までの範囲、より好ましくは50℃から90℃までの範囲にある。T2は、好ましくは110℃から150℃までの範囲、より好ましくは115℃から130℃までの範囲にある。
好ましい実施形態では、T1は、少なくとも40℃であり、T2は、少なくとも110℃である。この実施形態では、T1が40℃から100℃までの範囲にあり、T2が110℃から150℃までの範囲にあることが好ましい。より好ましくは、T1は、50℃から90℃までの範囲にあり、T2は、115℃から130℃までの範囲にある。
好ましくは、温度は、T1からT2まで、毎分0.5Kから毎分400Kまで、より好ましくは毎分1Kから毎分100Kまでの昇温速度で上げられる。
好ましくは、温度は、少なくとも1種の式(II)の化合物の二重結合当量(double bond equivalents)の少なくとも30mol%、好ましくは少なくとも40mol%、特に好ましくは少なくとも50mol%が反応されてから、T1からT2まで上げられる。
好ましくは、ヒドロホルミル化は、温度T1で、ヒドロホルミル化が温度T2で行われる期間よりも短い期間にわたって行われる。好ましくは、ヒドロホルミル化は、温度T1で0.1時間から4時間までの期間にわたって、より好ましくは0.3時間から3時間までの期間にわたって行われる。好ましくは、ヒドロホルミル化は、温度T2で0.3時間から40時間までの期間にわたって、より好ましくは0.5時間から20時間までの期間にわたって行われる。
工程i)のヒドロホルミル化では、一酸化炭素および水素のガス混合物が使用される。一酸化炭素対水素のモル比は、基本的に広範囲にわたって変化してよい。一酸化炭素対水素のモル比は、一般的に5:95から70:30までの範囲、好ましくは40:60から60:40までの範囲にある。特に好ましくは、一酸化炭素および水素のガス混合物は、工程i)で使用され、ここで、一酸化炭素対水素のモル比は、約1:1である。
工程i)におけるヒドロホルミル化は、一般的に、それぞれの反応温度における一酸化炭素および水素のガス混合物の分圧で行われる。好ましくは、一酸化炭素および水素のガス混合物の圧力は、1barから700barまで、より好ましくは1barから600barまで、さらにより好ましくは1barから300barまでの範囲にある。
本発明の方法の好ましい実施形態では、圧力は、工程i)で下げられる。好ましくは、圧力は、少なくとも5bar、より好ましくは少なくとも10bar下げられる。
圧力は、温度T1が温度T2に上げられた際に下げられるのが好ましい。
好ましくは、圧力は、少なくとも1種の式(II)の化合物の二重結合当量の少なくとも30mol%、好ましくは少なくとも40mol%、特に好ましくは少なくとも50mol%が反応されてから下げられる。
好ましい実施形態では、工程i)におけるヒドロホルミル化は、20barから70barまでの範囲、好ましくは25barから50barまでの範囲にある、一酸化炭素および水素のガス混合物の圧力で行われ、圧力は、ヒドロホルミル化の間に、2barから18barまでの範囲、好ましくは5barから15barまでの範囲の一酸化炭素および水素のガス混合物の圧力に下げられる。この実施形態では、一酸化炭素対水素のモル比は、好ましくは約1:1である。
特に好ましい実施形態では、工程i)におけるヒドロホルミル化は、好ましくは40℃から100℃までの範囲、より好ましくは50℃から90℃までの範囲の温度T1、および20barから70barまでの範囲、好ましくは25barから50barまでの範囲の一酸化炭素および水素のガス混合物の圧力で行われ、温度は、好ましくは110℃から150℃までの範囲、より好ましくは115℃から130℃までの範囲ある温度T2に上げられ、圧力は、2barから18barまでの範囲、好ましくは5barから15barまでの範囲の一酸化炭素および水素のガス混合物の圧力に下げられる。この実施形態では、一酸化炭素対水素のモル比は、好ましくは約1:1である。
工程i)のヒドロホルミル化は、一般的に、反応帯域で行われ、反応帯域は、同じか、または異なってよい1つ以上の反応器を含んでよい。最も単純な場合、反応帯域は、単一反応器で構成される。反応器は、同じか、または異なる混合特性を有してよい。反応器は、組み込みコンポーネントによって2つ以上の異なる部分に分けられてよい。反応帯域が2つ以上の反応器で構成される場合、反応器は、任意の考えられる順序で、例えば並列または直列に連結されてよい。好適な反応器は、基本的に、ヒドロホルミル化反応に使用できるあらゆる反応器、例えば撹拌反応器、気泡塔反応器、例えば米国特許第4,778,929号明細書(US4,778,929)に記載されるもの、循環反応器、例えば欧州特許出願公開第1114017号明細書(EP-A1114017)に記載されるもの、管型反応器であり、ここで、それぞれの反応器は、欧州特許出願公開第423769号明細書(EP-A423769)に記載の通り異なる混合特性を有してよい。さらなる好適な反応器は、欧州特許出願公開第1231198号明細書(EP-A1231198)または米国特許出願公開第5,728,893号明細書(US-A5,728,893)に記載のコンパートメント反応器である。好適な反応器は、基本的に当業者に公知であり、例えば「Ullmanns Enzyklopaedie der technischen Chemie」、Vol.1、3rd edition、1951、743ページ以降に記載されるものである。好適な耐圧反応器も当業者に公知であり、例えば「Ullmanns Enzyklopaedie der technischen Chemie」、Vol.1、3rd edition、1951、769ページ以降に記載されるものである。好ましくは、本発明による方法の場合、内部撹拌器および内部ライニングを有してよいオートクレーブが使用される。
当業者は、基本的に、反応の間に温度が上げられる、ガス混合物との反応の実施方法を知っており、反応器および反応器の組み合わせをそれに応じて選択するであろう。
工程i)のヒドロホルミル化は、基本的に、連続的、半連続的または不連続的に行われてよい。
好ましい実施形態では、工程i)におけるヒドロホルミル化反応は、連続的に行われる。この実施形態では、ヒドロホルミル化は、好ましくはまず、温度T1を有する反応帯域で、その後、温度T2を有する反応帯域で行われる。例えば、ヒドロホルミル化は、異なる温度T1およびT2を有する2つの反応器で行われてよい。ヒドロホルミル化は、まず、温度T1を有する反応器で行われ、その後、反応混合物は、温度T2を有する反応器に移される。
別の好ましい実施形態では、工程i)におけるヒドロホルミル化反応は、不連続的に行われる。この実施形態では、ヒドロホルミル化は、単一反応器で行われよい。温度は、その場合、好ましくは反応器を、例えば電気加熱により加熱することによってT1からT2まで上げられる。
工程i)におけるヒドロホルミル化は、反応条件下に不活性の溶媒中で行われてよい。好適な溶媒は、好ましくは芳香族化合物、例えばトルエンおよびキシレン、炭化水素および炭化水素の混合物、脂肪族カルボン酸とアルカノールとのエステル、例えばTexanol(登録商標)、芳香族カルボン酸のエステル、例えばC8〜C13−ジアルキルフタレートおよびエーテル、例えばtert−ブチルメチルエーテルまたはテトラヒドロフランである。好ましい式(V)、(V.1)または(VII)の化合物が充分に親水性である場合、一価アルカノール、例えばメタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノールおよびイソブタノールまたはケトン、例えばアセトンもしくはメチルエチルケトンも溶媒として好ましい。基本的に、イオン性液体も溶媒として使用されてよい。好ましいイオン性液体は、N,N’−ジアルキルイミダゾリウム塩、例えばN−ブチル−N’−メチルイミダゾリウム塩、テトラアルキルアンモニウム塩、例えばテトラ−n−ブチルアンモニウム塩、N−アルキルピリジニウム塩、例えばN−ブチルピリジニウム塩、テトラアルキルホスホニウム塩、例えばトリスヘキシル(テトラデシル)ホスホニウム塩、特にテトラフルオロボレート、アセテート、テトラクロロアルミネート、ヘキサフルオロホスフェート、塩化物およびこれらの塩のトシラートである。基本的に、水または含水溶媒も溶媒としてヒドロホルミル化で使用されてよい。好ましい含水溶媒は、水およびアルカノール、好ましくはメタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノールまたはイソブタノール、またはケトン、好ましくはアセトンまたはメチルエチルケトンの混合物である。
好ましい実施形態では、不活性溶媒は使用されず、工程i)は、少なくとも1種の式(III)のアルカノール中で行われる。
本発明の工程i)を少なくとも1種の酸の存在下に行うことが好ましい。基本的に、アルデヒドおよびアルカノールからのアセタールの形成を触媒作用をするあらゆる酸が使用されてよい。基本的に好適な酸は、ブレンステッド酸、ルイス酸およびそれらの混合物である。特に好ましいのは、ブレンステッド酸である。好適な酸の好ましい例は、トリフルオロ酢酸、ギ酸、塩酸、硫酸、硝酸、酸性ピリジニウム塩およびp−トルエンスルホン酸である。同じく好ましいのは、酸性イオン交換体、特にスルホン化ポリスチレンである。
好ましくは、工程i)において、工程i)で得られる反応混合物の全質量を基準として少なくとも5質量%、より好ましくは少なくとも10質量%の、式(IV.a)および(IV.b)の化合物から選択される少なくとも1種の化合物を含む反応混合物が得られる。
工程i)における式(IV.a)および(IV.b)の化合物の収率は、一般的に、工程i)で使用される少なくとも1種の式(II)の化合物の量を基準として少なくとも60%、好ましくは少なくとも70%、特に好ましくは少なくとも75%である。
式(IV.a)および(IV.b)の1,6−二置換化合物の、1,2−二置換化合物、1,3−二置換化合物および1,4−二置換化合物に対する工程i)における位置選択性は、一般的に、工程i)における少なくとも1種の式(II)の化合物の反応した量を基準として少なくとも55%、好ましくは少なくとも60%、特に好ましくは少なくとも70%である。
本発明の方法の工程ii)において、工程i)で得られる反応混合物は、分離に供されて、式(IV.a)および(IV.b)の化合物から選択される少なくとも1種の化合物が富化された画分と、式(IV.a)および(IV.b)の化合物から選択される少なくとも1種の化合物が減少した画分とが得られる。好ましくは、反応混合物中の式(IV.a)および(IV.b)の化合物の全質量を基準として少なくとも70質量%、より好ましくは少なくとも80質量%、特に好ましくは少なくとも90質量%の式(IV.a)および(IV.b)の化合物が、工程i)で得られる反応混合物と分離される。
分離工程ii)において、式(IV.a)および(IV.b)の化合物は、好ましくは、変換されていない式(II)および(III)の化合物、遷移金属触媒、副生成物および、存在する場合、溶媒と分離される。
工程ii)における化合物(IV.a)および(IV.b)の分離は、基本的に、当業者に公知のあらゆる分離法で行われてよい。好ましくは、化合物(IV.a)および(IV.b)は、蒸留法、結晶化法、抽出法、吸着法またはこれらの方法の組み合わせによって分離される。特に好ましくは、化合物(IV.a)および(IV.b)は、蒸留によって分離される。工程ii)における蒸留は、基本的に当業者に公知の方法によって行われてよい。好ましくは、蒸留は、蒸発器で行われるか、または蒸発器と棚段もしくは充填物を備える1つ以上の蒸留カラムとを含む蒸留ユニットで行われる。
本発明の方法の工程iii)は、任意の工程である。本発明の方法の工程iii)において、工程ii)で得られた式(IV.a)および(IV.b)の化合物から選択される少なくとも1種の化合物が減少した画分は、任意に、少なくとも部分的に工程i)に再循環される。減少した画分は、一般的に、完全にヒドロホルミル化されていない不飽和化合物、未反応の式(III)のアルカノールおよび遷移金属触媒である副生成物を含む。遷移金属触媒は、一般的に、さらなるヒドロホルミル化に使用されてよい。本方法が連続的または半連続的に行われる好ましい実施形態では、減少した画分を工程i)に再循環させるのが特に好ましい。
本発明の方法の工程iv)において、工程ii)で得られた式(IV.a)および(IV.b)の化合物から選択される少なくとも1種の化合物が富化された画分は、アセタール基が反応されて式(I)の化合物が得られる反応に供される。
好ましくは、式(IV.a)および(IV.b)の化合物中のアセタール基が反応される、本発明の方法の工程iv)における反応は、水素化反応、酸化反応およびアミノ化反応から選択される。本発明の意味でのアミノ化反応は、アンモニア源によるアミノ化反応である。
好ましい実施形態では、式(IV.a)および(IV.b)の化合物中のアセタール基が反応されて式(I)の化合物が得られる工程iv)における反応は、水素化である。この場合、式(I)の化合物中の2つのXはどちらもCH2OHである。この実施形態では、式(I)の化合物は、好ましくは1,6−ヘキサンジオールである。
水素化は、基本的に、アルデヒドのアルカノールへの水素化に好適な、当業者に公知のあらゆる方法にしたがって行われてよい。
好ましくは、工程iv)の水素化は、少なくとも1種の水素化触媒の存在下に行われる。基本的に、アルデヒドのアルカノールへの水素化に関して当業者に公知のあらゆる触媒が使用されてよい。水素化触媒は、均一系または不均一系であってよい。特に好ましくは、水素化触媒は、水の存在下に安定しているものである。好ましい水素化触媒は、例えばCO、Ni、Cuおよびそれらの混合物、特にNiを含む。
好ましくは、工程iv)における水素化は、少なくとも1種の酸の存在下に行われる。基本的に好適な酸は、ブレンステッド酸、ルイス酸およびそれら混合物である。特に好ましいのは、ブレンステッド酸である。好適な酸の好ましい例は、トリフルオロ酢酸、ギ酸、塩酸、硫酸、硝酸、酸性ピリジニウム塩およびp−トルエンスルホン酸である。同じく好ましいのは、酸性イオン交換体、特にスルホン化ポリスチレンである。好ましい実施形態では、酸は、反応混合物中で不溶性の酸性材料、好ましくは不均一系水素化触媒の酸性担体材料である。
工程iv)における水素化は、好ましくは、水の存在下に行われる。好ましくは、工程iv)における水素化は、式(IV.a)および(IV.b)の化合物から選択される少なくとも1種の化合物が富化された画分の全質量を基準として0.1質量%から95質量%まで、より好ましくは0.5質量%から30質量%までの水の存在下に行われる。さらなる溶媒が、水素化中に存在していてよい。好ましいのは、工程i)のヒドロホルミル化に好ましい前述の溶媒である。
工程iv)における水素化は、連続的、半連続的または不連続的に行われてよい。
工程iv)における水素化反応は、基本的に、この種類の反応に関して当業者に公知のあらゆる反応器で行われてよい。好適な反応器は、例えば「Ullmanns Enzyklopaedie der technischen Chemie」、Vol.1、3rd edition、1951、743ページ以降に記載されるものである。好適な耐圧反応器も当業者に公知であり、例えば「Ullmanns Enzyklopaedie der technischen Chemie」、Vol.1、3rd edition、1951、769ページ以降に記載されるものである。好ましくは、工程iv)における水素化の場合、内部撹拌器および内部ライニングを有してよいオートクレーブが使用される。
工程iv)における水素化の間の温度は、一般的に、20℃から180℃までの範囲、より好ましくは50℃から150℃までの範囲にある。
工程iv)における水素化は、一般的に、それぞれの反応温度における水素分圧で行われる。好ましくは、水素圧は、1barから700barまで、より好ましくは1barから600barまで、さらにより好ましくは1barから300barまでの範囲にある。水素圧は、使用される水素化触媒の活性に応じて調節することができる。
好ましくは、工程iv)における水素化の後、式(I)の化合物、好ましくは1,6−ヘキサンジオールは、式(I)の化合物、変換されていない式(II)の化合物、変換されていない式(III)のアルカノール、任意に溶媒および任意に水を含む反応混合物と少なくとも部分的に分離される。式(I)の化合物の分離は、基本的に、当業者に公知のあらゆる分離法によって行われてよい。好ましくは、式(I)の化合物は、蒸留法、結晶化法、抽出法、吸着法またはこれらの方法の組み合わせによって分離される。特に好ましくは、式(I)の化合物は、蒸留法によって分離される。蒸留法は、基本的に当業者に公知の方法によって行われてよい。好ましくは、蒸留は、蒸発器で行われるか、または蒸発器と棚段もしくは充填物を備える1つ以上の蒸留カラムとを含む蒸留ユニットで行われる。
好ましくは、工程iv)の水素化で得られた反応混合物は、少なくとも1つの分離工程に供されて、以下の成分の少なくとも1種が少なくとも部分的に分離される:
・少なくとも1種の遷移金属触媒、
・変換されていない少なくとも1種の式(III)のアルカノール、
・変換されていない少なくとも1種の式(II)の化合物、
・式(I)の化合物とは異なる反応生成物、
・溶媒。
これらの成分は、基本的に当業者に公知の方法によって分離される。好ましくは、少なくとも1つの分離工程は、蒸留法、結晶化法、抽出法、吸着法またはこれらの方法の組み合わせである。
好ましくは、変換されていない少なくとも1種の式(III)のアルカノール、変換されていない少なくとも1種の式(II)の化合物および少なくとも1種の遷移金属触媒から選択される少なくとも1種の成分は、本発明の方法の工程i)に再循環される。少なくとも1種の遷移金属触媒は、一般的に、さらなるヒドロホルミル化に使用されてよい。
式(I)の化合物、特に1,6−ヘキサンジオールは、式(II)の化合物、特にブタジエンを基準として高い収率で得られる。
別の好ましい実施形態では、式(IV.a)および(IV.b)の化合物中のアセタール基が反応されて式(I)の化合物が得られる工程iv)における反応は、酸化である。この場合、式(I)の化合物中の2つのXはどちらもCOOHである。この実施形態では、式(I)の化合物は、好ましくはアジピン酸である。
酸化は、基本的に、アルデヒドのカルボン酸への酸化に好適な、当業者に公知のあらゆる方法にしたがって行われてよい。
好ましくは、工程iv)における酸化は、少なくとも1種の酸化触媒の存在下に行われる。基本的に、アルデヒドのカルボン酸への酸化に関して当業者に公知のあらゆる触媒が使用されてよい。酸化触媒は、均一系または不均一系であってよい。特に好ましい酸化触媒は、水の存在下に安定しているものである。好ましい酸化触媒は、過硫酸塩、例えばペルオキシ一硫酸塩、特にOxone(登録商標)の名称でSigma−Aldrichより販売されているペルオキシ一硫酸カリウムである。
好ましくは、工程iv)における酸化は、少なくとも1種の酸の存在下に行われる。基本的に好適な酸は、ブレンステッド酸、ルイス酸およびそれらの混合物である。特に好ましいのは、ブレンステッド酸である。好適な酸の好ましい例は、トリフルオロ酢酸、ギ酸、塩酸、硫酸、硝酸、酸性ピリジニウム塩およびp−トルエンスルホン酸である。同じく好ましいのは、酸性イオン交換体、特にスルホン化ポリスチレンである。好ましい実施形態では、酸は、反応混合物中で不溶性の酸性材料、好ましくは不均一系酸化触媒の酸性担体材料である。
工程iv)における酸化は、好ましくは、水の存在下に行われる。好ましくは、工程iv)における酸化は、式(IV.a)および(IV.b)の化合物から選択される少なくとも1種の化合物が富化された画分の全質量を基準として0.1質量%から95質量%まで、より好ましくは0.5質量%から30質量%までの水の存在下に行われる。さらなる溶媒が、酸化中に存在していてよい。好ましいのは、工程i)のヒドロホルミル化に好ましい前述の溶媒である。
工程iv)における酸化は、連続的、半連続的または不連続的に行われてよい。
工程iv)における酸化反応は、基本的に、この種類の反応に関して当業者に公知のあらゆる反応器で行われてよい。好適な反応器は、例えば「Ullmanns Enzyklopaedie der technischen Chemie」、Vol.1、3rd edition、1951、743ページ以降に記載されるものである。好適な耐圧反応器も当業者に公知であり、例えば「Ullmanns Enzyklopaedie der technischen Chemie」、Vol.1、3rd edition、1951、769ページ以降に記載されるものである。好ましくは、工程iv)における酸化の場合、内部撹拌器および内部ライニングを有してよいオートクレーブが使用される。
工程iv)における酸化の間の温度は、一般的に、20℃から180℃までの範囲、より好ましくは50℃から150℃までの範囲にある。
工程iv)における酸化は、基本的に当業者に公知の任意の酸化剤を使用して行われてよい。酸化剤は、好ましくは、酸素ガス、酸素ガスと少なくとも1種の不活性ガスとを含む混合ガス、好ましくは空気、過酸化水素およびそれらの混合物から選択される。
好ましい実施形態では、酸素ガスが酸化剤として使用される。この実施形態では、酸化剤は、一般的に、それぞれの反応温度における酸素の分圧で行われる。好ましくは、酸素圧は、0.1barから40barまで、より好ましくは0.5barから10barまでの範囲にある。
好ましくは、工程iv)における酸化の後、式(I)の化合物、好ましくはアジピン酸は、式(I)の化合物、変換されていない式(II)の化合物、変換されていない式(III)のアルカノール、任意に溶媒および任意に水を含む反応混合物と少なくとも部分的に分離される。式(I)の化合物の分離は、基本的に、当業者に公知のあらゆる分離法によって行われてよい。好ましくは、式(I)の化合物は、蒸留法、結晶化法、抽出法、吸着法またはこれらの方法の組み合わせによって分離される。特に好ましくは、式(I)の化合物は、蒸留によって分離される。蒸留は、基本的に当業者に公知の方法によって行われてよい。好ましくは、蒸留は、蒸発器で行われるか、または蒸発器と棚段もしくは充填物が備えられる1つ以上の蒸留カラムとを含む蒸留ユニットで行われる。
好ましくは、工程iv)の酸化で得られた反応混合物は、少なくとも1つの分離工程に供されて、以下の成分の少なくとも1種が少なくとも部分的に分離される:
・少なくとも1種の遷移金属触媒、
・変換されていない少なくとも1種の式(III)のアルカノール、
・変換されていない少なくとも1種の式(II)の化合物、
・式(I)の化合物とは異なる反応生成物、
・溶媒。
これらの成分は、基本的に当業者に公知の方法によって分離される。好ましくは、少なくとも1つの分離工程は、蒸留法、結晶化法、抽出法、吸着法またはこれらの方法の組み合わせである。
好ましくは、変換されていない少なくとも1種の式(III)のアルカノール、変換されていない少なくとも1種の式(II)の化合物および少なくとも1種の遷移金属触媒から選択される少なくとも1種の成分は、本発明の方法の工程i)に再循環される。少なくとも1種の遷移金属触媒は、一般的に、さらなるヒドロホルミル化に使用されてよい。
式(I)の化合物、特にアジピン酸は、式(II)の化合物、特にブタジエンを基準として高い収率で得られる。
別の好ましい実施形態では、式(IV.a)および(IV.b)の化合物中のアセタール基が反応されて式(I)の化合物が得られる工程iv)における反応は、アンモニア源によるアミノ化である。この場合、式(I)の化合物中の2つのXはどちらもCH2NH2である。この実施形態では、式(I)の化合物は、好ましくは1,6−ヘキサンジアミンである。
アミノ化は、基本的に、アルデヒドをアンモニア源、好ましくはアンモニアと反応させてアミンを得るのに好適な、当業者に公知のあらゆる方法にしたがって行われてよい。
好ましくは、工程iv)におけるアミノ化は、少なくとも1種のアミノ化触媒の存在下に行われる。基本的に、アルデヒドをアンモニア源、好ましくはアンモニアによってアミノ化してアミンを得る、当業者に公知のあらゆる触媒が使用されてよい。アミノ化触媒は、均一系または不均一系であってよい。特に好ましいアミノ化触媒は、水の存在下に安定しているものである。好ましいアミノ化触媒は、Co、Ni、Cuまたはそれらの混合物、特にNiを含む。
好ましくは、工程iv)におけるアミノ化は、少なくとも1種の酸の存在下に行われる。基本的に好適な酸は、ブレンステッド酸、ルイス酸およびそれらの混合物である。特に好ましいのは、ブレンステッド酸である。好ましくは、酸は、アミノ化の反応条件下に酸を形成するアンモニウム塩の形態で使用される。特に好ましいのは、酢酸アンモニウム、塩化アンモニウム、臭化アンモニウム、ギ酸アンモニウムおよびそれらの混合物である。好ましい実施形態では、酸は、反応混合物中に不溶性である酸性材料、好ましくは不均一系アミノ化触媒の酸性担体材料である。
工程iv)におけるアミノ化は、好ましくは水の存在下に行われる。好ましくは、工程iv)におけるアミノ化は、式(IV.a)および(IV.b)の化合物から選択される少なくとも1種の化合物が富化された画分の全質量を基準として0.1質量%から95質量%まで、より好ましくは0.5質量%から30質量%までの水の存在下に行われる。さらなる溶媒が、アミノ化中に存在していてよい。好ましいのは、工程i)のヒドロホルミル化に好ましい前述の溶媒である。
工程iv)におけるアミノ化は、連続的、半連続的または不連続的に行われてよい。
工程iv)におけるアミノ化反応は、基本的に、この種類の反応に関して当業者に公知のあらゆる反応器で行われてよい。好適な反応器は、例えば「Ullmanns Enzyklopaedie der technischen Chemie」、Vol.1、3rd edition、1951、743ページ以降に記載されるものである。好適な耐圧反応器も当業者に公知であり、例えば「Ullmanns Enzyklopaedie der technischen Chemie」、Vol.1、3rd edition、1951、769ページ以降に記載されるものである。好ましくは、工程iv)におけるアミノ化の場合、内部撹拌器および内部ライニングを有してよいオートクレーブが使用される。
工程iv)におけるアミノ化の間の温度は、一般的に20℃から300℃までの範囲、より好ましくは50℃から200℃までの範囲にある。
工程iv)のアミノ化に好ましいアンモニア源は、アンモニア、特に気体アンモニアおよびアンモニア水溶液、またはアンモニウム塩である。
好ましい実施形態では、気体アンモニアが使用される。この実施形態では、工程iv)におけるアミノ化は、一般的に、それぞれの反応温度においてアンモニアの分圧で行われる。好ましくは、アンモニア圧は、1barから700barまで、より好ましくは1barから600barまで、さらにより好ましくは1barから300barまでの範囲にある。アンモニア圧は、使用されるアミノ化触媒の活性に応じて調節されてよい。
好ましくは、工程iv)におけるアミノ化の後、式(I)の化合物、好ましくは、1,6−ヘキサンジアミンは、式(I)の化合物、変換されていない式(II)の化合物、変換されていない式(III)のアルカノール、任意に溶媒および任意に水を含む反応混合物と少なくとも部分的に分離される。式(I)の化合物の分離は、当業者に公知のあらゆる分離法によって行われてよい。好ましくは、式(I)の化合物は、蒸留法、結晶化法、抽出法、吸着法またはこれらの方法の組み合わせによって分離される。特に好ましくは、式(I)の化合物は、蒸留法によって分離される。蒸留は、基本的に当業者に公知の方法によって行われてよい。好ましくは、蒸留は、蒸発器で行われるか、または蒸発器と棚段もしくは充填物を備える1つ以上の蒸留カラムとを含む蒸留ユニットで行われる。
好ましくは、工程iv)のアミノ化で得られた反応混合物は、少なくとも1つの分離工程に供されて、以下の成分の少なくとも1種が少なくとも部分的に分離される:
・少なくとも1種の遷移金属触媒、
・変換されていない少なくとも1種の式(III)のアルカノール、
・変換されていない少なくとも1種の式(II)の化合物、
・式(I)の化合物とは異なる反応生成物、
・溶媒。
これらの成分は、基本的に当業者に公知の方法によって分離される。好ましくは、少なくとも1つの分離工程は、蒸留法、結晶化法、抽出法、吸着法またはこれらの方法の組み合わせである。
好ましくは、変換されていない少なくとも1種の式(III)のアルカノール、変換されていない少なくとも1種の式(II)の化合物および少なくとも1種の遷移金属触媒から選択される少なくとも1種の成分は、本発明の方法の工程i)に再循環される。少なくとも1種の遷移金属触媒は、一般的に、さらなるヒドロホルミル化に使用されてよい。
式(I)の化合物、特に1,6−ヘキサンジアミンは、式(II)の化合物、特にブタジエンを基準として高い収率で得られる。
本発明はまた、ポリアミド6.6の製造のための方法であって、ブタジエンを上述の本発明の方法においてアミノ化して1,6−ヘキサンジアミンを得て、得られた1,6−ヘキサンジアミンをアジピン酸と反応させてポリアミド6.6を得る方法にも関する。この方法で使用されるアジピン酸は、本発明の方法によって製造することもできる。
1,6−ヘキサンジアミンおよびアジピン酸からポリアミド6.6を製造するための方法は、基本的に当業者に公知である。ポリアミド6.6は、主に、いわゆるAH塩溶液、すなわち、アジピン酸と1,6−ヘキサンジアミンを化学量論的量で含む水溶液の重縮合によって作製される。ポリアミド6.6の慣用の作製方法は、例えばKunststoffhandbuch、3/4 Technische Thermoplaste:Polyamide[Plastics Handbook,3/4 Industrial Thermoplastics:Polyamides]、Carl Hanser Verlag、1998、Munich、p.42〜71に記載されている。
本発明は、以下の実施例においてさらに詳細に説明される。
実施例
使用される材料
酢酸(実験室試薬グレード、Fischer Scientific)
ベンゼン(無水、99.8%、Sigma−Aldrich)
ブタジエン(トルエン中2.25M)(Sigma−Aldrich)
ジエチルエーテル(>99.5%、7ppm BHT、Bernd Kraft)
1,2−エタンジオール(無水、99.8%、Sigma−Aldrich)
酢酸エチル(>99.5%、Sigma−Aldrich)
ケイソウ土(Acros Organics)
メタノール(>99.6%、Sigma−Aldrich)
n−ノナン(無水、>99%、Sigma−Aldrich)
Oxone(登録商標)(KHSO5・0.5 KHSO4・0.5 K2SO4)(Sigma−Aldrich)
Raney(登録商標)ニッケル(Sigma−Aldrich)
ロジウムビスカルボニルアセチルアセトネート([Rh(acac)(CO)2])(98%、Sigma Aldrich)
炭酸ナトリウム(>99.5%、Sigma−Aldrich)
硫酸(水中96%、Acros Organics)
酒石酸(DL、99%、Sigma−Aldrich)
トルエン(無水、99.8%、Sigma−Aldrich)
トリフルオロ酢酸(トルエン中0.14M)(99.5%、Acros Organics、トルエンで希釈)

tMe−Rucaphosphite(化合物(V.a))(合成)
Figure 2018533564
Biphephos(化合物(V.b))(97%、Sigma−Aldrich)
Figure 2018533564
分析
ガスクロマトグラフィー(GC)
使用したガスクロマトグラフは、30m HP−5カラムが装備されたAgilent Technologies 6890N Network GC Systemであった((5%−フェニル)−メチルポリシロキサン)。He流量は、2.0mL/minに保った。カラム温度は、最初に40℃で1分間保持し、その後、4℃/minで90℃まで上昇させ、200℃まで30℃/minの即時的な温度傾斜を続けて、この温度で5分間保持し、250℃まで20℃/minの温度傾斜を続けて、この温度で5分間保持した。実施例では、得られた反応混合物を、さらに精製することなくガスクロマトグラフィーを用いて調べた。n−ノナンを内部標準として使用した。各シグナル下の面積を測定した。1,6−ヘキサンジアールのジアセタール対1,2−ヘキサンジアール、1,3−ヘキサンジアールおよび1,4−ヘキサンジアールのジアセタールの比は、式(II)の化合物およびn−ノナンの添加による誤差を説明するため、得られた反応混合物中で決定した。
質量分析計と結合したガスクロマトグラフィー(GC−MS)
GC−MS分析を、30m HP−5MSカラムが装備されたAgilent Technologies 5975B(不活性MSD)系で行った。He流量および温度プログラムは、GC分析の場合と同じであった。
NMR分光法
NMR分析を、Bruker DPX−200MHz分光計を使用して行った。
式(IV.a)および(IV.b)の化合物の作製(本発明の方法の工程i))
一般的な手順
45mgのtMe−Rucaphosphite(化合物(V.a))またはBiphephos(化合物(V.b))、5mgのロジウムビスカルボニルアセチルアセトネートおよび内部標準としての25μLのn−ノナンを、グローブボックス内で不活性ガスの雰囲気下に5mLのトルエンに溶解させて、25mLの容積および内部撹拌器を有する鋼製のオートクレーブに移した。オートクレーブを、一酸化炭素対水素の体積比が1:1である一酸化炭素および水素のガス混合物で数回パージした。オートクレーブに、15barの圧力になるまで一酸化炭素および水素のガス混合物を充填した。オートクレーブを、油浴を用いて100℃に加熱し(加熱速度約10℃/min)、この温度で1時間撹拌して、氷浴を用いて0℃に冷却した。1mLのブタジエン溶液(トルエン中2.25M)、1mLの1,2−エタンジオールおよび0.05mLのトリフルオロ酢酸溶液(トルエン中0.14M)を、一酸化炭素および水素のガス混合物の弱い逆流中に反応混合物に添加した。オートクレーブに、30barの圧力になるまで一酸化炭素および水素のガス混合物を充填して、反応混合物を以下の例に記載の条件に供した。
例1
例は、上述の一般的な手順にしたがって行った。tMe−Rucaphosphite(化合物(V.a))を使用した。オートクレーブを80℃に加熱して、反応混合物をこの温度で2時間撹拌した。温度を120℃に上げて、反応混合物をこの温度で18時間撹拌した。その後、ガスクロマトグラフィー分析は、63%の1,6−ヘキサンジアールのジアセタール、16%の1,2−ヘキサンジアール、1,3−ヘキサンジアールおよび1,4−ヘキサンジアールのジアセタール、14%のペンタナールのアセタール、6%の3ペンテナールのアセタール、ならびに少量のその他の生成物を示した。1,6−ヘキサンジアールのジアセタールの、1,2−ヘキサンジアール、1,3−ヘキサンジアールおよび1,4−ヘキサンジアールのジアセタールに対する比の値は、3.9であった。
例2
この例は、例1にしたがって行ったが、Biphephos(化合物(V.b))をtMe−Rucaphosphite(化合物(V.a))の代わりに使用した。その後、ガスクロマトグラフィー分析は、65%の1,6−ヘキサンジアールのジアセタール、9%の1,2−ヘキサンジアール、1,3−ヘキサンジアールおよび1,4−ヘキサンジアールのジアセタール、31%のペンタナールのアセタール、ならびに少量のその他の生成物を示した。1,6−ヘキサンジアールのジアセタールの、1,2−ヘキサンジアール、1,3−ヘキサンジアールおよび1,4−ヘキサンジアールのジアセタールに対する比の値は、7.2であった。
例3
この例を、上述の一般的な手順にしたがって行った。tMe−Rucaphosphite(化合物(V.a))を使用した。オートクレーブを80℃に加熱して、反応混合物をこの温度で2時間撹拌した。オートクレーブを、氷浴を用いて0℃に冷却し、オートクレーブ内の圧力を10barに下げた。オートクレーブを120℃に加熱して、反応混合物をこの温度で18時間撹拌した。その後、ガスクロマトグラフィー分析は、73%の1,6−ヘキサンジアールのジアセタール、12%の1,2−ヘキサンジアール、1,3−ヘキサンジアールおよび1,4−ヘキサンジアールのジアセタール、19%のペンタナールのアセタール、ならびに少量のその他の生成物を示した。1,6−ヘキサンジアールのジアセタールの、1,2−ヘキサンジアール、1,3−ヘキサンジアールおよび1,4−ヘキサンジアールのジアセタールに対する比の値は、6.1であった。
例4
この例は、例3にしたがって行ったが、酢酸をトリフルオロ酢酸溶液の代わりに使用した。その後、ガスクロマトグラフィー分析は、65%の1,6−ヘキサンジアールのジアセタール、12%の1,2−ヘキサンジアール、1,3−ヘキサンジアールおよび1,4−ヘキサンジアールのジアセタール、18%のペンタナールのアセタール、ならびに少量のその他の生成物を示した。1,6−ヘキサンジアールのジアセタールの、1,2−ヘキサンジアール、1,3−ヘキサンジアールおよび1,4−ヘキサンジアールのジアセタールに対する比の値は、5.4であった。
例5
この例は、例3にしたがって行ったが、トリフルオロ酢酸溶液は添加しなかった。その後、ガスクロマトグラフィー分析は、65%の1,6−ヘキサンジアールのジアセタール、12%の1,2−ヘキサンジアール、1,3−ヘキサンジアールおよび1,4−ヘキサンジアールのジアセタール、21%のペンタナールのアセタール、ならびに少量のその他の生成物を示した。1,6−ヘキサンジアールのジアセタールの、1,2−ヘキサンジアール、1,3−ヘキサンジアールおよび1,4−ヘキサンジアールのジアセタールに対する比の値は、5.4であった。
比較例1
この例は、上述の一般的な手順にしたがって行った。tMe−Rucaphosphite(化合物(V.a))を使用した。オートクレーブを80℃に加熱して、反応混合物をこの温度で20時間撹拌した。その後、ガスクロマトグラフィー分析は、39%の1,6−ヘキサンジアールのジアセタール、6%の1,2−ヘキサンジアール、1,3−ヘキサンジアールおよび1,4−ヘキサンジアールのジアセタール、2%のペンタナールのアセタール、61%の3−ペンテナールのアセタール、ならびに少量のその他の生成物を示した。1,6−ヘキサンジアールのジアセタールの、1,2−ヘキサンジアール、1,3−ヘキサンジアールおよび1,4−ヘキサンジアールのジアセタールに対する比の値は、6.5であった。
比較例2
この例は、上述の一般的な手順にしたがって行った。Biphephos(化合物(V.b))を使用した。オートクレーブを120℃に加熱して、反応混合物をこの温度で20時間撹拌した。その後、ガスクロマトグラフィー分析は、52%の1,6−ヘキサンジアールのジアセタール、8%の1,2−ヘキサンジアール、1,3−ヘキサンジアールおよび1,4−ヘキサンジアールのジアセタール、44%のペンタナールのアセタール、ならびに少量のその他の生成物を示した。1,6−ヘキサンジアールのジアセタールの、1,2−ヘキサンジアール、1,3−ヘキサンジアールおよび1,4−ヘキサンジアールのジアセタールに対する比の値は、6.5であった。
式(I)の化合物の作製(本発明の方法の工程ii)、iii)およびiv))
例6
90mgのtMe−Rucaphosphite(化合物(V.a))、10mgのロジウムビスカルボニルアセチルアセトネートおよび内部標準としての50μLのn−ノナンを、グローブボックス内で不活性ガスの雰囲気下に10mLのベンゼンに溶解させて、25mLの容積および内部撹拌器を有する鋼製のオートクレーブに移した。オートクレーブを一酸化炭素対水素の体積比が1:1である一酸化炭素および水素のガス混合物で数回パージした。オートクレーブに、15barの圧力になるまで一酸化炭素および水素のガス混合物を充填した。オートクレーブを100℃に加熱し、この温度で1時間撹拌して、氷浴を用いて0℃に冷却した。2mLのブタジエン溶液(トルエン中2.25M)、2mLの1,2−エタンジオールおよび0.1mLのトリフルオロ酢酸溶液(トルエン中0.14M)を、一酸化炭素および水素のガス混合物の弱い逆流中に反応混合物に添加した。オートクレーブに、30barの圧力になるまで一酸化炭素および水素のガス混合物を充填した。オートクレーブを80℃に加熱して、反応混合物をこの温度で2時間撹拌した。オートクレーブを氷浴を用いて0℃に冷却して、オートクレーブ内の圧力を10barに下げた。オートクレーブを120℃に加熱して、反応混合物をこの温度で18時間撹拌した。冷却後、反応混合物を10mLのベンゼンで希釈し、10mLの飽和NaHCO3溶液で洗浄して、ショートプラグ(short plug)のシリカでろ過した。溶媒を減圧下に除去した。4mLの水および0.1mLの硫酸を残留物に添加し、残留物をその後15分間撹拌した。1gのOxone(登録商標)を添加して、混合物を3時間撹拌した。別の0.5gのOxone(登録商標)を添加して、混合物を16時間撹拌した。別の0.25gのOxone(登録商標)を添加して、混合物を3時間撹拌した。混合物を4回、それぞれ10mLの酢酸エチルで抽出して、溶媒を減圧下に除去して、0.5gのオフホワイトの粉末を得た。NMR分光法による分析は、混合生成物が>70%のアジピン酸を含むことを示した。
例7
1,6−ヘキサンジアールのジアセタールを、1,2−シクロヘキサンジオールから出発して合成した。ジアセタールは、ベンゼン中の1,2−エタンジオールから形成した。手順は、X.−X.Deng、Y.Cui、F.−S.Du、Z.−C.Li、Polym.Chem.2014、5、3316〜3320およびT.−J.Lu、J.−F.Yang、L.−J.Sheu、J.Org.Chem.1995、60、2931〜2934に記載されている。
1gの1,6−ヘキサンジアールのジアセタールを、内部撹拌器を備える鋼製のオートクレーブで、10mLの水および0.05mLのトリフルオロ酢酸溶液(トルエン中0.14M)と混合した。10mLのメタノールおよび2gの水中のRaney(登録商標)ニッケルの水性懸濁液(80質量%)を反応混合物に添加した。オートクレーブに、40barの圧力になるまで水素を充填した。オートクレーブを120℃に加熱し、この温度で3時間撹拌して、室温に冷却した。Raney(登録商標)ニッケルを、ケイソウ土でのろ過により反応混合物と分離した。溶媒を減圧下で除去し、1gの混合生成物を得た。ガスクロマトグラフィーによる分析は、混合生成物が、15mol%の1,6−ヘキサンジオールおよび61mol%の変換されていない1,6−ヘキサンジアールのジアセタールを含むことを示した。
例8
1,6−ヘキサンジアールのジアセタールを、1,2−シクロヘキサンジオールから出発して合成した。ジアセタールは、ベンゼン中の1,2−エタンジオールから形成した。手順は、X.−X.Deng、Y.Cui、F.−S.Du、Z.−C.Li、Polym.Chem.2014、5、3316〜3320およびT.−J.Lu、J.−F.Yang、L.−J.Sheu、J.Org.Chem.1995、60、2931〜2934に記載されている。
0.1gの1,6−ヘキサンジアールのジアセタール、1gの酢酸アンモニウム、3mLの酢酸、3mLの水、6mLのメタノールおよび0.5gの水中のRaney(登録商標)ニッケルの水性懸濁液(80質量%)を、内部撹拌器を備える鋼製のオートクレーブで混合した。オートクレーブを130℃に加熱し、この温度で2時間撹拌して、室温に冷却した。オートクレーブに、30barの圧力になるまで水素を充填し、130℃に加熱して、この温度で2時間撹拌した。オートクレーブを室温に冷却して、2.0gの炭酸ナトリウムを反応混合物に添加した。反応混合物を5mLのジエチルエーテルで2回抽出した。質量分析と結合したガスクロマトグラフィー(GC−MS)によるジエチルエーテル溶液の分析は、アゼパンに起因すると考えられる1つのシグナルしか示さなかった。

Claims (28)

  1. 式(I)
    Figure 2018533564
    [式中、
    Xは、2つともCH2NH2、CH2OHまたはCOOHであり、
    1およびR2は、互いに無関係に水素または直鎖もしくは分岐鎖のC1〜C4−アルキルである]
    の化合物の製造のための方法であって、
    以下の工程:
    i)少なくとも1種の式(II)
    Figure 2018533564
    [式中、R1およびR2は、式(I)におけるのと同じ意味を有する]
    の化合物を、
    少なくとも1種の遷移金属触媒の存在下に一酸化炭素および水素によるヒドロホルミル化に供し、
    ここで、ヒドロホルミル化を、少なくとも1種の式(III)
    Figure 2018533564
    [式中、
    Zは、置換されていないか、または置換されており、かつ炭素環、複素環または芳香族環もしくは芳香族複素環の一部であってよい、2個または3個の炭素原子を有する炭化水素鎖である]
    のアルカノールの存在下に行い、
    ここで、ヒドロホルミル化の間、温度を温度T1から温度T2まで少なくとも10℃上げて、
    式(IV.a)および(IV.b)
    Figure 2018533564
    [式中、
    Zは、式(III)におけるのと同じ意味を有し、ならびに
    1およびR2は、式(I)におけるのと同じ意味を有する]
    の化合物から選択される少なくとも1種の化合物を含む反応混合物を得る工程、
    ii)工程i)で得られた反応混合物を分離に供して、式(IV.a)および(IV.b)の化合物から選択される少なくとも1種の化合物が富化された画分と、式(IV.a)および(IV.b)の化合物から選択される少なくとも1種の化合物が減少した画分とを得る工程、
    iii)任意に、工程ii)で得られた式(IV.a)および(IV.b)の化合物から選択される少なくとも1種の化合物が減少した画分を、少なくとも部分的に工程i)に再循環させる工程、ならびに
    iv)工程ii)で得られた式(IV.a)および(IV.b)の化合物から選択される少なくとも1種の化合物が富化された画分を、式(IV.a)および(IV.b)の化合物中のアセタール基が反応される反応に供して式(I)の化合物を得る工程
    を含む方法。
  2. 少なくとも1種の式(II)の化合物は、ブタジエンである、請求項1記載の方法。
  3. 温度を、前記少なくとも1種の式(II)の化合物の二重結合当量の少なくとも50mol%が反応されてから、T1からT2まで上げる、請求項1または2記載の方法。
  4. 1は、少なくとも40℃である、請求項1から3までのいずれか1項記載の方法。
  5. 2は、少なくとも110℃である、請求項1から4までのいずれか1項記載の方法。
  6. 1は、40℃から100℃までの範囲にあり、T2は、110℃から150℃までの範囲にある、請求項1から5までのいずれか1項記載の方法。
  7. 工程i)において、圧力を下げる、請求項1から6までのいずれか1項記載の方法。
  8. 前記少なくとも1種の式(II)の化合物対前記少なくとも1種の式(III)のアルカノールのモル比は、1:1から1:100までの範囲にある、請求項1から7までのいずれか1項記載の方法。
  9. 工程i)を、少なくとも1種の酸の存在下に行う、請求項1から8までのいずれか1項記載の方法。
  10. 前記少なくとも1種の遷移金属触媒は、Co、Ru、Ir、Rh、Ni、PdおよびPtから選択される少なくとも1種の遷移金属、好ましくはRhを含む、請求項1から9までのいずれか1項記載の方法。
  11. 前記少なくとも1種の遷移金属触媒は、2個のP原子を介して遷移金属に結合している少なくとも1種の二座配位子を含み、該二座配位子は、90°から130°までの範囲の固有配位狭角を有する、請求項1から10までのいずれか1項記載の方法。
  12. 前記少なくとも1種の遷移金属触媒は、少なくとも1種の式(V)
    Figure 2018533564
    の配位子を含み、
    式中、
    A、RB、RCおよびRDは、互いに無関係にアルキル、シクロアルキル、ヘテロシクロアルキル、アリールもしくはヘタリールであり、ここで、アルキル基は、シクロアルキル、ヘテロシクロアルキル、アリール、ヘタリール、アルコキシ、シクロアルコキシ、ヘテロシクロアルコキシ、アリールオキシ、ヘタリールオキシ、ヒドロキシ、メルカプト、ポリアルキレンオキシド、ポリアルキレンイミン、カルボキシル、SO3H、スルホネート、NE12、NE123+-、ハロゲン、ニトロ、ホルミル、アシルおよびシアノから選択される1個、2個、3個、4個または5個の置換基を有してよく、ここで、E1、E2およびE3は、同じか、もしくは異なるものであり、水素、アルキル、シクロアルキル、およびアリールから選択され、X-は、アニオン等価物であり、
    かつここで、シクロアルキル基、ヘテロシクロアルキル基、アリール基およびヘタリール基であるRA、RB、RCおよびRDは、アルキルならびに、アルキル基RA、RB、RCおよびRDに関して上記の置換基から選択される1個、2個、3個、4個もしくは5個の置換基を有してよいか、または
    AおよびRBならびに/もしくはRCおよびRDは、P原子ならびに、存在する場合、それらが結合している基X1、X2、X5およびX6と共に、任意に、シクロアルキル、ヘテロシクロアルキル、アリールおよびヘテロアリールから選択される1個、2個もしくは3個の基と縮合された5員から8員までの複素環であり、ここで、複素環および、存在する場合、縮合基は、互いに無関係に、それぞれアルキル、シクロアルキル、ヘテロシクロアルキル、アリール、ヘタリール、ヒドロキシ、メルカプト、ポリアルキレンオキシド、ポリアルキレンイミン、アルコキシ、ハロゲン、カルボキシル、SO3H、スルホネート、NE45、NE456+-、ニトロ、アルコキシカルボニル、ホルミル、アシルおよびシアノから選択される1個、2個、3個もしくは4個の置換基を有してよく、ここで、E4、E5およびE6は、同じか、もしくは異なるものであり、水素、アルキル、シクロアルキルおよびアリールから選択され、X-は、アニオン等価物であり、
    1、X2、X3、X4、X5およびX6は、互いに無関係にO、S、SiRxyまたはNRzであり、ここで、Rx、RyおよびRzは、互いに無関係に水素、アルキル、シクロアルキル、ヘテロシクロアルキル、アリールまたはヘタリールであり、
    Yは、炭素原子を含む二価架橋基であり、ならびに
    a、b、c、d、eおよびfは、互いに無関係に0または1である、
    請求項1から11までのいずれか1項記載の方法。
  13. 前記少なくとも1種の遷移金属触媒は、少なくとも1種の式(V.1)
    Figure 2018533564
    の配位子を含み、
    式中、
    Yは、炭素原子を含む二価架橋基であり、
    cおよびdは、互いに無関係に0または1であり、ならびに
    A*基、RB*基、RC*基およびRD*基は、互いに無関係に、式(VI.a)から(VI.k)まで
    Figure 2018533564
    の群から選択され、
    ここで、
    Alkは、C1〜C4−アルキル基であり、ならびに
    a、Rb、RcおよびRdは、互いに無関係に水素、C1〜C4−アルキル、C1〜C4−アルコキシ、ホルミル、アシル、ハロゲン、C1〜C4−アルコキシカルボニルまたはカルボキシルである、
    請求項1から12までのいずれか1項記載の方法。
  14. 前記少なくとも1種の遷移金属触媒は、少なくとも1種の式(VII)
    Figure 2018533564
    の配位子を含み、
    式中、
    Yは、炭素原子を含む二価架橋基であり、
    1およびQ2は、互いに無関係に式(VIII)
    Figure 2018533564
    の二価架橋基であり、
    ここで、
    e1、Re2、Re3、Re4、Re5、Re6、Re7およびRe8は、互いに無関係に水素、それぞれの場合に置換されていないか、または置換されているアルキル、アルコキシ、シクロアルキル、シクロアルコキシ、ヘテロシクロアルキル、ヘテロシクロアルコキシ、アリール、アリールオキシ、ヘタリール、ヘタリールオキシ、
    ハロゲン、ヒドロキシ、メルカプト、シアノ、ニトロ、ホルミル、アシル、カルボキシ、カルボキシレート、アルキルカルボニルオキシ、カルバモイル、SO3H、スルホネートまたはNE1213であり、ここで、E12およびE13は、同じか、または異なるものであり、水素、アルキル、シクロアルキル、ヘテロシクロアルキル、アリールおよびヘタリールから選択され、
    ここで、2個の隣接するRe1基からRe8基までは、それらが結合しているベンゼン環の炭素原子と共に、1つ、2つまたは3つのさらなる環を有する縮合環系であってもよく、
    1は、単結合、O、S、NRa31、SiRa32a33またはC1〜C4−アルキレンであり、C1〜C4−アルキレンは、二重結合を有してよい、および/もしくはアルキル、シクロアルキル、ヘテロシクロアルキル、アリールもしくはヘタリールで置換されてよいか、またはO、S、NRa31もしくはSiRa32a33で中断されてよく、ここで、Ra31、Ra32およびRa33は、互いに無関係に水素、アルキル、シクロアルキル、ヘテロシクロアルキル、アリールまたはヘタリールである、
    請求項1から13までのいずれか1項記載の方法。
  15. 前記二価架橋基Yは、式(IX.a)から(IX.u)まで
    Figure 2018533564
    Figure 2018533564
    Figure 2018533564
    Figure 2018533564
    の群から選択され、
    式中、
    I、RI’、RII、RII’、RIII、RIII’、RIV、RIV’、RV、RVI、RVII、RVIII、RIX、RX、RXIおよびRXIIはそれぞれ、互いに無関係に、水素、アルキル、シクロアルキル、ヘテロシクロアルキル、アリール、ヘタリール、ヒドロキシ、チオール、ポリアルキレンオキシド、ポリアルキレンイミン、アルコキシ、ハロゲン、SO3H、スルホネート、NE12、アルキレン−NE12、ニトロ、アルコキシカルボニル、カルボキシル、アシルまたはシアノであり、ここで、E1およびE2は、同じか、または異なり、水素、アルキル、シクロアルキルおよびアリールから選択され、
    Gは、O、S、NRδもしくはSiRδεであり、ここで、
    δおよびRεはそれぞれ、互いに無関係に、水素、アルキル、シクロアルキル、ヘテロシクロアルキル、アリールもしくはヘタリールであるか、
    またはGは、二重結合を有してよい、および/もしくはアルキル、シクロアルキル、ヘテロシクロアルキル、アリールもしくはヘタリールの置換基を有するC1〜C4−アルキレン架橋であるか、
    またはGは、O、SもしくはNRδもしくはSiRδεで中断されたC2〜C4−アルキレン架橋であり、
    ここで、式(IX.a)および(IX.b)の群において、2個の隣接するRI基からRVI基までは、それらが結合しているベンゼン環の炭素原子と共に、1つ、2つまたは3つのさらなる環を有する縮合環系を形成してもよく、
    ここで、式(IX.h)から(IX.n)までの群において、2個のジェミナル基RI、RI’;RII、RII’;RIII、RIII’および/もしくはRIV、RIV’は、オキソもしくはそのケタールを表してもよく、
    2およびA3はそれぞれ、互いに無関係に、O、S、SiRφγ、NRηもしくはCRικ、であり、ここで、Rφ、Rγ、Rη、RιおよびRκはそれぞれ、互いに無関係に、水素、アルキル、シクロアルキル、ヘテロシクロアルキル、アリールまたはヘタリールであり、
    4およびA5はそれぞれ、互いに無関係に、SiRφ、NもしくはCRιであり、
    Dは、式
    Figure 2018533564
    の二価架橋基であり、
    ここで、
    9、R9’、R10およびR10’はそれぞれ、互いに無関係に、水素、アルキル、シクロアルキル、アリール、ハロゲン、トリフルオロメチル、カルボキシル、カルボキシレートまたはシアノであり、
    ここで、R9’は、R10’と共に、R9’およびR10’が結合している2個の炭素原子の間の二重結合の第2の結合を表してもよい、ならびに/またはR9およびR10は、それらが結合している炭素原子と共に、1個、2個または3個のシクロアルキル基、ヘテロシクロアルキル基、アリール基またはヘタリール基と追加的に縮合されてよい4員から8員までの炭素環もしくは複素環を形成してもよく、ここで、複素環および、存在する場合、縮合基はそれぞれ、互いに無関係に、アルキル、シクロアルキル、ヘテロシクロアルキル、アリール、ヘタリール、COORf、COO-+、SO3f、SO3 -+、NE45、アルキレン−NE45、NE456+-、アルキレン−NE456+-、ORf、SRf、(CHReCH2O)yf、(CH2N(E4))yf、(CH2CH2N(E4))yf、ハロゲン、トリフルオロメチル、ニトロ、アシルおよびシアノから選択される1個、2個、3個または4個の置換基を有してよく、ここで、
    f、E4、E5およびE6は、同じか、または異なるものであり、水素、アルキル、シクロアルキルおよびアリールから選択され、
    eは、水素、メチルまたはエチルであり、
    +は、カチオン等価物であり、
    -は、アニオン等価物であり、
    yは、1から240までの整数である、
    請求項12から14までのいずれか1項記載の方法。
  16. 前記少なくとも1種の遷移金属触媒は、式(V.a)および(V.b)
    Figure 2018533564
    の化合物から選択される少なくとも1種の配位子を含む、請求項1から15までのいずれか1項記載の方法。
  17. 工程iv)における反応は水素化であり、式(I)の化合物中の2つのXはどちらもCH2OHである、請求項1から16までのいずれか1項記載の方法。
  18. 工程iv)における水素化を、Co、Ni、Cuおよびそれらの混合物から選択される少なくとも1種の水素化触媒の存在下に行う、請求項17記載の方法。
  19. 工程iv)における水素化を、少なくとも1種の酸の存在下に行う、請求項17または18記載の方法。
  20. 工程iv)における反応は酸化であり、式(I)の化合物中の2つのXはどちらもCOOHである、請求項1から16までのいずれか1項記載の方法。
  21. 工程iv)における酸化を、少なくとも1種の酸化触媒の存在下に行う、請求項20記載の方法。
  22. 工程iv)における酸化を、少なくとも1種の酸の存在下に行う、請求項20または21記載の方法。
  23. 工程iv)で行う反応は、アンモニア源によるアミノ化であり、式(I)の化合物中の2つのXはどちらもCH2NH2である、請求項1から16までのいずれか1項記載の方法。
  24. 工程iv)におけるアミノ化を、Co、Ni、Cuおよびそれらの混合物から選択される少なくとも1種のアミノ化触媒の存在下に行う、請求項23記載の方法。
  25. 工程iv)におけるアミノ化を、少なくとも1種の酸の存在下に行う、請求項23または24記載の方法。
  26. 工程iv)における反応を、式(IV.a)および(IV.b)の化合物から選択される少なくとも1種の化合物が富化された画分の全質量を基準として0.5質量%から30質量%までの水の存在下に行う、請求項1から25までのいずれか1項記載の方法。
  27. 工程iv)で得られた反応混合物を、少なくとも1つの分離工程に供して、以下の成分:
    ・少なくとも1種の遷移金属触媒、
    ・変換されていない少なくとも1種の式(III)のアルカノール、
    ・変換されていない少なくとも1種の式(II)の化合物、
    ・式(I)の化合物とは異なる反応生成物、
    ・溶媒
    の少なくとも1種を少なくとも部分的に分離する、請求項1から26までのいずれか1項記載の方法。
  28. ブタジエンを請求項23から27までのいずれか1項記載の方法でアミノ化して、1,6−ヘキサンジアミンを得て、得られた1,6−ヘキサンジアミンをアジピン酸と反応させてポリアミド6.6を得る、ポリアミド6.6の製造のための方法。
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