JP2021527637A - 3(4),8(9)−ビスホルミルトリシクロ[5.2.1.0(2,6)]デカンの製造方法 - Google Patents

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Abstract

本発明は3(4),8(9)−ビスホルミルトリシクロ[5.2.1.02,6]デカンの製造方法に関する。本発明によれば、別途の触媒回収工程が不要であり、高い転換率および純度の3(4),8(9)−ビスホルミルトリシクロ[5.2.1.02,6]デカン(TCDDA)を製造することができる。

Description

[関連出願との相互引用]
本出願は、2018年6月15日付韓国特許出願第10−2018−0069247号および2019年5月30日付韓国特許出願第10−2019−0063736号に基づく優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示されたすべての内容を本明細書の一部として含む。
本発明は、3(4),8(9)−ビスホルミルトリシクロ[5.2.1.02,6]デカンの製造方法に関する。
3(4),8(9)−ビスホルミルトリシクロ[5.2.1.02,6]デカン(TCD−ジアルデヒド、TCDDA)は、トリシクロデカン(TCD)構造によって特別な性質を有し、追加工程によって重要な用途を有する化合物に転換することができる。例えば、TCDDAは、還元的アミノ化(reductive amination)によりTCD−ジアミン{3(4),8(9)−ビス(アミノメチル)トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン}に転換され得、TCD−ジアミンは独国特許公報第2819980号により光安定性ポリウレタンシステムの製造に使用されるか、または欧州特許公報第59962号により熱硬化性被覆物質の製造に使用される。また、TCDDAを水素化することによって酸素の不在下に硬化できるアクリルエステル接着剤の成分として経済的に非常に重要なTCD−ジメタノール{3(4),8(9)−ジヒドロキシメチルトリシクロ[5.2.1.02,6]デカン}が製造される[参照:欧州特許公報第23686号]。
TCDDAは、シクロペンタジエンの2量体であるジシクロペンタジエン(DCP)のヒドロホルミル化によって製造されることができる。すなわち、DCPの二重結合に一酸化炭素と水素の触媒的添加によってアルデヒド基が導入されるオレフィンのヒドロホルミル化反応によってTCDDAが製造されることができる。
前記ヒドロホルミル化反応の触媒としては、初期にCo触媒が使用されたが、Rh触媒下で反応を行う場合、より温和な(低い温度)条件でさらに高い転換率を達成できることが明らかになり、最近ではRh触媒が主に用いられている。しかし、Rhは高価な貴金属で、多量使用される場合、工程経済性を確保するためにはRh触媒の回収工程が必須として求められ、そのため全体工程が複雑になって効率が落ちる問題がある。
また、前記DCPのヒドロホルミル化反応は、高温および/または高圧条件下で行われるが、この場合、DCPが逆ディールス−アルダー反応(retro Diels−Alder reaction)を起こしてシクロペンタジエンに分解され、これが再びDCPと反応してシクロペンタジエンオリゴマーが生成される問題がある。このような反応は反応物であるDCPを消耗するだけでなく、最終製品の純度を低下させる問題がある。
そこで、触媒回収工程による損失と、逆ディールス−アルダー反応のような副反応を最小化できる新たなTCDDA製造方法の開発が必要な実情である。
独国特許公報第2819980号 欧州特許公報第59962号 欧州特許公報第23686号
本発明は別途の触媒回収工程が必要でないため、工程の効率性を向上することができながらも、副反応が低減されて高収率および高純度でTCDDAを製造できる製造方法を提供することを目的とする。
前記課題を解決するために本発明は、ロジウム含有触媒化合物および有機リン化合物を含む触媒組成物の存在下に、第1温度および第1圧力を有する反応器に、ジシクロペンタジエンを滴加しながら1次ヒドロホルミル化反応を行う段階;および
前記1次ヒドロホルミル化反応が完了した後、反応器の圧力および温度のうち少なくとも1以上を高め、第2温度および第2圧力下で2次ヒドロホルミル化反応を行う段階を含む、3(4),8(9)−ビスホルミルトリシクロ[5.2.1.02,6]デカンの製造方法を提供する。
前記1次および2次ヒドロホルミル化反応は、水素および一酸化炭素の混合気体雰囲気下で行われ得る。
前記第2温度は、第1温度に比べて15℃以上高くてもよく、前記第2圧力は第1圧力に比べて10bar以上高くてもよい。
前記第1温度は50〜90℃であり得、前記第1圧力は20〜130barであり得る。
前記第2温度は80〜180℃であり得、前記第2圧力は30〜250barであり得る。
前記ジシクロペンタジエンの滴加は、触媒組成物中のロジウム元素1mmolに対して分当たり投入されるジシクロペンタジエンのモル数が10mmol〜10000mmolになるように行われ得る。
前記ロジウム含有触媒化合物は、ロジウムを基準としてジシクロペンタジエン総重量の1〜50ppm範囲で使用され得る。
前記ロジウム含有触媒化合物および有機リン化合物は、ロジウムおよびリン元素を基準として1:2〜1:500モル比で含まれ得る。
前記ロジウム含有触媒化合物は、Rh(acac)(CO)、Rh、Rh(CO)12、Rh(CO)16、Rh(NO、Rh(CO(C1〜C8))、Rh/AlおよびRh/Cからなる群より選ばれる1種以上であり得る。
前記有機リン化合物は、トリフェニルホスファイト、トリス(2−t−ブチルフェニル)ホスファイト、トリス(3−メチル−6−t−ブチルフェニル)ホスファイト、トリス(3−メトキシ−6−t−ブチルフェニル)ホスファイト、トリス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)ホスファイトおよびジ(2−t−ブチルフェニル)ホスファイトからなる群より選ばれる1種以上であり得る。
前記触媒組成物の濃度は、ロジウム元素を基準として0.01mM〜5.0mMであり得る。
本発明の製造方法によれば、少量の触媒存在下に高い転換率および純度で3(4),8(9)−ビスホルミルトリシクロ[5.2.1.02,6]デカン(TCDDA)を製造することができる。したがって、本発明によれば、別途のロジウム触媒回収工程が必要でなく、反応混合物の精製を行わなくとも高純度でTCDDAを製造することができるため、工程の効率性および経済性を向上させることができる。
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明は、ロジウム含有触媒化合物および有機リン化合物を含む触媒組成物の存在下に、第1温度および第1圧力を有する反応器に、ジシクロペンタジエンを滴加しながら1次ヒドロホルミル化反応を行う段階;および
前記1次ヒドロホルミル化反応が完了した後、反応器の圧力および温度のうち少なくとも1以上を高め、第2温度および第2圧力下で2次ヒドロホルミル化反応を行う段階を含む、3(4),8(9)−ビスホルミルトリシクロ[5.2.1.02,6]デカンの製造方法を提供する。
本発明の製造方法は、TCDDA製造工程において原料であるジシクロペンタジエン(DCPD)を触媒組成物に滴加(dropwise)する方式で投入し、ジシクロペンタジエンのヒドロホルミル化反応を二段階に経て行うことによって、既存のTCDDA製造方法で使用されていたロジウム触媒の量に比べて顕著に少ない触媒量でも高い転換率でTCDDAを製造することができる。したがって、本発明によれば、従来のTCDDA製法とは異なりロジウム触媒の回収過程を省略できるため、工程の効率性および経済性を高めることができる。
また、本発明の製造方法によれば、8(9)−ホルミルシクロ[5.2.1.02,6]−3−デセン(TCD−モノアルデヒド、TCDMA)シクロペンタジエンオリゴマーなど副産物の生成が顕著に抑制されるので、高純度のTCDDAを製造することができる。
本発明におけるTCDDAは、ロジウム(Rh)化合物および有機リン(P)化合物を含む触媒組成物の存在下にDCPDを水素(H)および一酸化炭素(CO)の混合気体と反応させるヒドロホルミル化(hydroformylation)反応によって製造される。このようなヒドロホルミル化反応は、下記反応式1で表される。
Figure 2021527637
前記DCPDはシクロペンタジエン(Cp)のDiels−Alder反応によって製造されるが、高温でその逆反応であるretro Diels−Alder反応によって再びシクロペンタジエンに分解され得る。したがって、高温で前記反応を行う場合、下記反応式2のようにretro Diels−Alder反応により生成されたCpとDCPDが再びDiels−Alder反応してシクロペンタジエントリマーなどシクロペンタジエンのオリゴマーが生成され得、このようなオリゴマーにヒドロホルミル化が起きる。このような副反応はDCPDを消耗してTCDDAの収率を落とすだけでなく、副生成物の生成によりTCDDAの純度を阻害する問題がある。
Figure 2021527637
そこで、本発明ではDCPDを滴加する方式で反応器に投入してCpオリゴマーの生成を最小化し、比較的温和な条件で先に1次ヒドロホルミル化反応を行った後温度および/または圧力をさらに高めた条件で2次ヒドロホルミル化反応を行うことによって前記問題点を解決した。すなわち、本発明ではDCPDが一時に反応器に投入されず少量ずつ投入されながら既存の方法に比べて相対的に低温、低圧条件で1次ヒドロホルミル化反応が行われるので、下記反応式3のように先にTCD−モノアルデヒド(TCDMA)が製造され、高濃度のDCPDが存在する場合に発生し得るCpオリゴマー化が抑制される。その後、DCPDの滴加が完了した後反応器の温度および/または圧力を高めて2次ヒドロホルミル化を行うと、TCDMAのヒドロホルミル化が行われてTCDDAが製造されることができる。したがって、本発明によれば、副反応の進行が顕著に抑制され、TCDDAへの転換率が大きく向上することができる。
Figure 2021527637
前記ヒドロホルミル化反応はロジウム触媒下で行われる。本発明に使用できるロジウム含有触媒化合物は、有機リン化合物と錯体を形成して水素と一酸化炭素存在下でヒドロホルミル化活性を奏するものであれば特に制限されないが、例えば、Rh(acac)(CO)、Rh、Rh(CO)12、Rh(CO)16、Rh(NO、Rh(CO(C1〜C8))、Rh/AlおよびRh/Cからなる群より選ばれる1種以上が使用されることができる。その中で、好ましくはRh(acac)(CO)が使用されることができる。
既に知られているTCDDA製法では、転換率を高めるためにロジウム化合物を通常70〜300ppm水準で使用したが、このように高濃度で使用する場合、高価なロジウム触媒を回収するための別途の工程がさらに必要になってTCDDA製造工程の効率性および経済性を阻害する問題があった。しかし、本発明では一時にDCPDを投入せず少量ずつ滴加しながらヒドロホルミル化を行うので、顕著に低減された触媒量でも優れたTCDDA転換率を確保することができるため、別途の触媒再生工程が不要であり、工程上の効率を大きく向上させることができる。
本発明で前記ロジウム含有触媒化合物は、ロジウム元素を基準として反応物であるジシクロペンタジエン総重量の1〜50ppm、または10〜35ppm、または10〜20ppm範囲で使用されることが好ましい。万一、ロジウム含有触媒化合物の含有量がジシクロペンタジエン重量に対して1ppm未満であれば触媒量が過度に少ないためヒドロホルミル化反応が正しく起きず転換率が落ち、50ppmを超えて過度に多く使用されると副反応による不純物が生成される問題があり得、別途の触媒回収過程が必要になるため、上述した効果を達成できないので前記範囲を満足することが好ましい。
前記ロジウム含有触媒化合物は、有機溶媒の中で有機リン化合物と錯体を形成して触媒活性を奏することができる。この時、使用可能な有機リン化合物は、ホスフィン、ホスファイトなどであり得、好ましくはP(−OR)(−OR)(−OR)の化学式(このとき、R、RおよびRはそれぞれ独立して置換または非置換されたアルキル基またはアリール基である)を有するホスファイトであり得る。具体的には、前記有機リン化合物としてはトリフェニルホスファイト、トリス(2−t−ブチルフェニル)ホスファイト、トリス(3−メチル−6−t−ブチルフェニル)ホスファイト、トリス(3−メトキシ−6−t−ブチルフェニル)ホスファイト、トリス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)ホスファイトおよびジ(2−t−ブチルフェニル)ホスファイトからなる群より選ばれる1種以上が使用可能であるが、これに制限されるものではない。
前記ロジウム含有触媒化合物および有機リン化合物は、それぞれロジウムおよびリン元素を基準として1:2〜1:500モル比で使用されることが好ましく、1:3〜1:200または1:5〜1:100のモル比で使用されることがさらに好ましい。万一、ロジウム含有触媒化合物および有機リン化合物の含有量比が1:2未満であれば、理論的に触媒に2個のリガンドが反応する場合にヒドロホルミル化反応が円滑に行われるが、反応に必要なリガンドが充分でないため反応性の低下が深化する問題があり得、逆に1:500を超えるとリガンドに対する原価負担が増加してリガンドに対する回収工程を追加で行わなければならない問題があり得るので、前記範囲を満足することが好ましい。
前記触媒組成物に使用可能な有機溶媒は特に制限されず、通常知られている非活性の有機溶媒が適宜使用され得る。具体的には、前記有機溶媒としては芳香族炭化水素化合物、脂肪族炭化水素化合物、脂肪族環式炭化水素化合物が挙げられる。
前記芳香族炭化水素化合物としては、ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン、プソイドクメンなどのメチルベンゼン類、エチルベンゼン、ジエチルベンゼン、トリエチルベンゼンなどのエチルベンゼン類、イソプロピルベンゼン、1,3−ジイソプロピルベンゼン、1,4−ジイソプロピルベンゼンなどのプロピルベンゼン類、また、これら以外の各種アルキルベンゼン類も適して使用することができる。前記脂肪族炭化水素化合物としては、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、イソオクタン、ドデカン、デカンが例示され、標準温度および圧力で液体であればこれらに限定されない。前記脂肪族環式炭化水素化合物としては、シクロヘキサン、シクロオクタン、シクロドデカン、デカリン、メチルシクロヘキサンなどが適して使用される。
前記触媒組成物の濃度は、特に制限されるものではないが、一例としてロジウム元素を基準として0.01mM〜5.0mM、または0.05mM〜0.5mM範囲であり得る。万一、触媒組成物の濃度が前記範囲未満であれば過度に低い触媒濃度による触媒の反応性低下の問題があり得、前記範囲を超えると過量の触媒使用により工程費用の上昇の問題があり得るので、前記範囲内で適宜調節する。
前記触媒組成物の製造後、反応器の温度および圧力を調節して1次ヒドロホルミル化反応を準備する。
本発明で、1次および2次ヒドロホルミル化反応は、水素および一酸化炭素の混合気体雰囲気下で行われ得、反応器の圧力は前記水素および一酸化炭素の混合気体の圧力で調節され得る。第1圧力は20〜130bar水準が好ましく、より好ましくは30〜120bar水準であり得、または50〜100bar水準であり得る。万一、第1圧力が20bar未満であればヒドロホルミル化反応が円滑が行われない問題があり得、130barを超えると高い水素分圧による副反応が行われる問題があり得る。
この時、ヒドロホルミル化反応の円滑な進行のために、前記水素および一酸化炭素の体積比は1:10〜10:1範囲が好ましく、1:2〜2:1範囲がより好ましい。
反応器の第1温度は、50〜90℃範囲が適切であり、60〜90℃、または70〜90℃範囲がより適切である。第1温度が50℃未満で過度に低いとヒドロホルミル化反応が円滑に行われず、90℃を超えるとretro Diels−Alder反応およびDiels−Alder反応によるCpオリゴマー化が行われ得るので、前記温度範囲を維持することが好ましい。
上記のように反応器の圧力および温度を1次ヒドロホルミル化に適した範囲に維持させた後、ジシクロペンタジエン原液(濃縮液)、または有機溶媒およびジシクロペンタジエンを含むジシクロペンタジエン溶液を触媒組成物に投入して1次ヒドロホルミル化反応を行う。
前記ジシクロペンタジエン溶液に含まれる有機溶媒としては、触媒組成物に使用可能な有機溶媒が適して使用され得る。触媒組成物に使用された有機溶媒とジシクロペンタジエン溶液に使用される有機溶媒が必ずしも同じである必要はないが、同じ溶媒を使用することが反応の進行を円滑にするので好ましい。
前記ジシクロペンタジエン溶液の濃度は特に制限されるものではなく、一例として0.1M以上、または1.0M〜7.6M範囲であり得る。万一、ジシクロペンタジエン溶液の濃度が前記範囲未満であれば滴加が行われるほど触媒組成物の触媒濃度が低下され、ヒドロホルミル化反応が円滑が行われない問題があり得るので、前記範囲内で適宜調節する。
本発明では少量のロジウム触媒存在下でも反応の収率を高め、反応系内にジシクロペンタジエン濃度を低くして副反応を抑制できるように、ジシクロペンタジエン溶液を滴加する方式(dropwise)で反応器に投入する。この時、滴加速度はジシクロペンタジエン溶液の濃度および触媒組成物の容量に応じて調節され得、触媒組成物の触媒(ロジウム元素基準)1mmolに対して分当たり投入されるジシクロペンタジエンのモル数が10mmol〜10000mmol、または100mmol〜1000mmol、または100mmol〜500mmolになるようにすることが好ましい。
万一、滴加速度が前記範囲以上で過度に速いと副産物生成により上述した効果を達成することが難しく、前記範囲以下で過度に遅いと全体反応の速度が遅くなって工程効率性が落ちるため、前記範囲を満足することが好ましい。ジシクロペンタジエン溶液の滴加と同時に1次ヒドロホルミル化が行われるが、反応率をより向上させるために滴加が完了した後温度と圧力条件を維持した状態で約30分以上、約30分〜2時間の間さらに攪拌して反応を進行させることができる。
前記1次ヒドロホルミル化反応でTCDMAおよびTCDDAが生成され、TCDMAをヒドロホルミル化してTCDDAに転換させるために温度および/または圧力を高めて2次ヒドロホルミル化反応を行う。
前記2次ヒドロホルミル化反応を昇温条件で行う場合、第2温度は第1温度に比べて15℃以上、25℃以上、または40℃以上高いのが好ましい。具体的には、前記第2温度は80〜180℃範囲であり得、または100〜150℃、好ましくは110〜135℃であり得る。
また、前記2次ヒドロホルミル化反応を昇圧条件で行う場合、第2圧力は第1圧力に比べて少なくとも10bar以上、または40bar以上高いのが好ましい。具体的には、 前記第2圧力は30〜250bar範囲であり得、または50〜250bar範囲であり得る。また、前記温度および圧力条件を同時に適用し、すなわち、80〜180℃温度および30〜250barの圧力下で2次ヒドロホルミル化反応を行うこともできる。
前記2次ヒドロホルミル化段階の温度および/または圧力条件は、DCPDのretro Diels−Alder反応および続くオリゴマー化を起こすのに充分であるが、本発明では緩和した条件下でDCPDの1次ヒドロホルミル化を行い、殆どのDCPDがTCDMAまたはTCDDAに転換されるので、前記条件で2次ヒドロホルミル化を行っても残留するDCPDがないためシクロペンタジエンのオリゴマー副産物が生成されない。また、前記条件でTCDMAが再び一酸化炭素および水素気体と反応してTCDDAに転換されるので、高収率および高純度でTCDDAを収得することができる。
一方、前記2次ヒドロホルミル化段階以後、得られた反応混合物から生成物を精製するための精製段階をさらに含み得る。前記精製段階は当業界に通常知られている方法を制限なく使用可能であるが、一例として減圧蒸留が用いられる。減圧蒸留前、反応混合物から溶媒を除去するために減圧濃縮を行うことが好ましい。減圧蒸留は一例として0.1〜10torr、または0.1〜1torrの圧力および90〜150℃、または100〜120℃の温度条件下で行われるが、これに制限されるものではない。
上述した本発明のTCDDA製造方法によれば、既存の方法に比べて顕著に低減された触媒量でTCDDAを製造することができ、別途の触媒回収工程が不要であり、シクロペンタジエンオリゴマーの生成量が顕著に減少してTCDDAの転換率が増加するため、TCDDA製造工程の効率性および経済性を向上させることができる。
以下、発明の具体的な実施例により発明の作用および効果をより詳細に説明する。ただし、このような実施例は発明の例示として提示されたものに過ぎず、発明の権利範囲はこれによって定まるものではない。
[実施例]
実施例1
(1段階)
1Lの高圧反応器にRh(CO)(acac)7.9mg(Rhを基準としてジシクロペンタジエンに対して15ppm)とトリス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)ホスファイト100mgをトルエン100gに溶かした後混合物を85℃に加熱しながらCO:H=1:1混合ガス圧力を100barに維持させた。その後、トルエン10gとジシクロペンタジエン(DCPD)210gを混合したDCPD溶液を、Rh 1mmolに対して分当たり滴加されるDCPDの量が320mmolになるようにして一定の速度で3時間の間ゆっくり滴加した。DCPD溶液が滴加される間高圧反応器の内部は85℃の温度と100barの圧力を維持した。DCPD溶液の滴加が完了した後、同一温度および圧力条件で1.5時間の間さらに反応させた。
(2段階)
追加の精製なしで1段階の反応混合物を130℃に加熱し、CO/H混合ガス圧力を100barに維持しながら3時間の間さらに反応させた。その後、反応混合物サンプルを採取して気体クロマトグラフィーで分析した。
(3段階)
2段階の反応混合物を減圧濃縮してトルエンを除去した。トルエンが除去された混合物を0.5torr、110℃の条件で減圧蒸留して目的化合物であるTCDDA(TCD−dialdehyde)を281.1g(収率:92.0%)収得した。
実施例2
(1段階)
1Lの高圧反応器にRh(CO)(acac)7.9mg(Rhを基準としてジシクロペンタジエンに対して15ppm)とトリス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)ホスファイト100mgをトルエン100gに溶かした後混合物を85℃に加熱しながらCO:H=1:1混合ガス圧力を100barに維持させた。その後、トルエン10gとジシクロペンタジエン(DCPD)210gを混合したDCPD溶液を、Rh 1mmolに対して分当たり滴加されるDCPDの量が320mmolになるようにして一定の速度で3時間の間ゆっくり滴加した。DCPD溶液が滴加される間高圧反応器の内部は85℃の温度と100barの圧力を維持した。DCPD溶液の滴加が完了した後、同一温度および圧力条件で1.5時間の間さらに反応させた。
(2段階)
追加の精製なしで1段階での反応混合物を110℃に加熱し、CO/H混合ガス圧力を100barに維持しながら15時間の間さらに反応させた。その後、反応混合物サンプルを採取して気体クロマトグラフィーで分析した。
(3段階)
2段階の反応混合物を減圧濃縮してトルエンを除去した。トルエンが除去された混合物を0.5torr、110℃の条件で減圧蒸留して目的化合物であるTCDDA(TCD−dialdehyde)を281.9g(収率:92.3%)収得した。
実施例3
(1段階)
1Lの高圧反応器にRh(CO)(acac)7.9mg(Rhを基準としてジシクロペンタジエンに対して15ppm)とトリス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)ホスファイト1.0gをトルエン100gに溶かした後混合物を85℃に加熱しながらCO:H=1:1混合ガス圧力を100barに維持させた。その後、トルエン10gとジシクロペンタジエン(DCPD)210gを混合したDCPD溶液を、Rh 1mmolに対して分当たり滴加されるDCPDの量が320mmolになるようにして一定の速度で3時間の間ゆっくり滴加した。DCPD溶液が滴加される間高圧反応器の内部は85℃の温度と100barの圧力を維持した。DCPD溶液の滴加が完了した後、同一温度および圧力条件で1.5時間の間さらに反応させた。
(2段階)
追加の精製なしで1段階の反応混合物を130℃に加熱し、CO/H混合ガス圧力を100barに維持しながら3時間の間さらに反応させた。その後、反応混合物サンプルを採取して気体クロマトグラフィーで分析した。
(3段階)
2段階の反応混合物を減圧濃縮してトルエンを除去した。トルエンが除去された混合物を0.5torr、110℃の条件で減圧蒸留して目的化合物であるTCDDA(TCD−dialdehyde)を287.6g(収率:91.2%)収得した。
実施例4
(1段階)
1Lの高圧反応器にRh(CO)(acac)7.9mg(Rhを基準としてジシクロペンタジエンに対して15ppm)とトリス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)ホスファイト0.5gをトルエン100gに溶かした後混合物を85℃に加熱しながらCO:H=1:1混合ガス圧力を100barに維持させた。その後、トルエン10gとジシクロペンタジエン(DCPD)210gを混合したDCPD溶液を、Rh 1mmolに対して分当たり滴加されるDCPDの量が320mmolになるようにして一定の速度で3時間の間ゆっくり滴加した。DCPD溶液が滴加される間高圧反応器の内部は85℃の温度と100barの圧力を維持した。DCPD溶液の滴加が完了した後、同一温度および圧力条件で1.5時間の間さらに反応させた。
(2段階)
追加の精製なしで1段階の反応混合物を130℃に加熱し、CO/H混合ガス圧力を100barに維持しながら4時間の間さらに反応させた。その後、反応混合物サンプルを採取して気体クロマトグラフィーで分析した。
(3段階)
2段階の反応混合物を減圧濃縮してトルエンを除去した。トルエンが除去された混合物を0.5torr、110℃の条件で減圧蒸留して目的化合物であるTCDDA(TCD−dialdehyde)を263.6g(収率:86.3%)収得した。
実施例5
(1段階)
1Lの高圧反応器にRh(CO)(acac)7.9mg(Rhを基準としてジシクロペンタジエンに対して15ppm)とトリス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)ホスファイト0.3gをトルエン100gに溶かした後混合物を85℃に加熱しながらCO:H=1:1混合ガス圧力を100barに維持させた。その後、トルエン10gとジシクロペンタジエン(DCPD)210gを混合したDCPD溶液を、Rh 1mmolに対して分当たり滴加されるDCPDの量が320mmolになるようにして一定の速度で3時間の間ゆっくり滴加した。DCPD溶液が滴加される間高圧反応器の内部は85℃の温度と100barの圧力を維持した。DCPD溶液の滴加が完了した後、同一温度および圧力条件で1.5時間の間さらに反応させた。
(2段階)
追加の精製なしで1段階の反応混合物を130℃に加熱し、CO/H混合ガス圧力を100barに維持しながら3時間の間さらに反応させた。その後、反応混合物サンプルを採取して気体クロマトグラフィーで分析した。
(3段階)
2段階の反応混合物を減圧濃縮してトルエンを除去した。トルエンが除去された混合物を0.5torr、110℃の条件で減圧蒸留して目的化合物であるTCDDA(TCD−dialdehyde)を264.3g(収率:86.5%)収得した。
実施例6
(1段階)
1Lの高圧反応器にRh(CO)(acac)7.9mg(Rhを基準としてジシクロペンタジエンに対して15ppm)とトリス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)ホスファイト2.0gをトルエン100gに溶かした後混合物を75℃に加熱しながらCO:H=1:1混合ガス圧力を100barに維持させた。その後、トルエン10gとジシクロペンタジエン(DCPD)210gを混合したDCPD溶液を、Rh 1mmolに対して分当たり滴加されるDCPDの量が320mmolになるようにして一定の速度で3時間の間ゆっくり滴加した。DCPD溶液が滴加される間高圧反応器の内部は75℃の温度と100barの圧力を維持した。DCPD溶液の滴加が完了した後、同一温度および圧力条件で1.5時間の間さらに反応させた。
(2段階)
追加の精製なしで1段階の反応混合物を130℃に加熱し、CO/H混合ガス圧力を100barに維持しながら3時間の間さらに反応させた。その後、反応混合物サンプルを採取して気体クロマトグラフィーで分析した。
(3段階)
2段階の反応混合物を減圧濃縮してトルエンを除去した。トルエンが除去された混合物を0.5torr、110℃の条件で減圧蒸留して目的化合物であるTCDDA(TCD−dialdehyde)を281.4g(収率:92.1%)収得した。
実施例7
(1段階)
1Lの高圧反応器にRh(CO)(acac)7.9mg(Rhを基準としてジシクロペンタジエンに対して15ppm)とトリス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)ホスファイト0.5gをトルエン100gに溶かした後混合物を75℃に加熱しながらCO:H=1:1混合ガス圧力を100barに維持させた。その後、トルエン10gとジシクロペンタジエン(DCPD)210gを混合したDCPD溶液を、Rh 1mmolに対して分当たり滴加されるDCPDの量が320mmolになるようにして一定の速度で3時間の間ゆっくり滴加した。DCPD溶液が滴加される間高圧反応器の内部は75℃の温度と100barの圧力を維持した。DCPD溶液の滴加が完了した後、同一温度および圧力条件で1.5時間の間さらに反応させた。
(2段階)
追加の精製なしで1段階の反応混合物を130℃に加熱し、CO/H混合ガス圧力を100barに維持しながら3時間の間さらに反応させた。その後、反応混合物サンプルを採取して気体クロマトグラフィーで分析した。
(3段階)
2段階の反応混合物を減圧濃縮してトルエンを除去した。トルエンが除去された混合物を0.5torr、110℃の条件で減圧蒸留して目的化合物であるTCDDA(TCD−dialdehyde)を264.0g(収率:86.4%)収得した。
実施例8
(1段階)
1Lの高圧反応器にRh(CO)(acac)7.9mg(Rhを基準としてジシクロペンタジエンに対して15ppm)とトリス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)ホスファイト0.3gをトルエン100gに溶かした後混合物を75℃に加熱しながらCO:H=1:1混合ガス圧力を100barに維持させた。その後、トルエン10gとジシクロペンタジエン(DCPD)210gを混合したDCPD溶液を、Rh 1mmolに対して分当たり滴加されるDCPDの量が320mmolになるようにして一定の速度で3時間の間ゆっくり滴加した。DCPD溶液が滴加される間高圧反応器の内部は75℃の温度と100barの圧力を維持した。DCPD溶液の滴加が完了した後、同一温度および圧力条件で1.5時間の間さらに反応させた。
(2段階)
追加の精製なしで1段階の反応混合物を130℃に加熱し、CO/H混合ガス圧力を100barに維持しながら3時間の間さらに反応させた。その後、反応混合物サンプルを採取して気体クロマトグラフィーで分析した。
(3段階)
2段階の反応混合物を減圧濃縮してトルエンを除去した。トルエンが除去された混合物を0.5torr、110℃の条件で減圧蒸留して目的化合物であるTCDDA(TCD−dialdehyde)を266.2g(収率:87.2%)収得した。
実施例9
(1段階)
1Lの高圧反応器にRh(CO)(acac)7.9mg(Rhを基準としてジシクロペンタジエンに対して15ppm)とトリス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)ホスファイト2.0gをトルエン100gに溶かした後混合物を85℃に加熱しながらCO:H=1:1混合ガス圧力を70barに維持させた。その後、トルエン10gとジシクロペンタジエン(DCPD)210gを混合したDCPD溶液を、Rh 1mmolに対して分当たり滴加されるDCPDの量が320mmolになるようにして一定の速度で3時間の間ゆっくり滴加した。DCPD溶液が滴加される間高圧反応器の内部は85℃の温度と70barの圧力を維持した。DCPD溶液の滴加が完了した後、同一温度および圧力条件で1.5時間の間さらに反応させた。
(2段階)
追加の精製なしで1段階の反応混合物を130℃に加熱し、CO/H混合ガス圧力を70barに維持しながら3時間の間さらに反応させた。その後、反応混合物サンプルを採取して気体クロマトグラフィーで分析した。
(3段階)
2段階の反応混合物を減圧濃縮してトルエンを除去した。トルエンが除去された混合物を0.5torr、110℃の条件で減圧蒸留して目的化合物であるTCDDA(TCD−dialdehyde)を284.4g(収率:93.1%)収得した。
実施例10
(1段階)
1Lの高圧反応器にRh(CO)(acac)7.9mg(Rhを基準としてジシクロペンタジエンに対して15ppm)とトリス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)ホスファイト2.0gをトルエン100gに溶かした後混合物を85℃に加熱しながらCO:H=1:1混合ガス圧力を50barに維持させた。その後、トルエン10gとジシクロペンタジエン(DCPD)210gを混合したDCPD溶液を、Rh 1mmolに対して分当たり滴加されるDCPDの量が320mmolになるようにして一定の速度で3時間の間ゆっくり滴加した。DCPD溶液が滴加される間高圧反応器の内部は85℃の温度と50barの圧力を維持した。DCPD溶液の滴加が完了した後、同一温度および圧力条件で1.5時間の間さらに反応させた。
(2段階)
追加の精製なしで1段階の反応混合物を130℃に加熱し、CO/H混合ガス圧力を50barに維持しながら3時間の間さらに反応させた。その後、反応混合物サンプルを採取して気体クロマトグラフィーで分析した。
(3段階)
2段階の反応混合物を減圧濃縮してトルエンを除去した。トルエンが除去された混合物を0.5torr、110℃の条件で減圧蒸留して目的化合物であるTCDDA(TCD−dialdehyde)を284.7g(収率:93.2%)収得した。
実施例11
(1段階)
1Lの高圧反応器にRh(CO)(acac)7.9mg(Rhを基準としてジシクロペンタジエンに対して15ppm)とトリス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)ホスファイト2.0gをトルエン100gに溶かした後混合物を85℃に加熱しながらCO:H=1:1混合ガス圧力を30barに維持させた。その後、トルエン10gとジシクロペンタジエン(DCPD)210gを混合したDCPD溶液を、Rh 1mmolに対して分当たり滴加されるDCPDの量が320mmolになるようにして一定の速度で3時間の間ゆっくり滴加した。DCPD溶液が滴加される間高圧反応器の内部は85℃の温度と30barの圧力を維持した。DCPD溶液の滴加が完了した後、同一温度および圧力条件で1.5時間の間さらに反応させた。
(2段階)
追加の精製なしで1段階の反応混合物を130℃に加熱し、CO/H混合ガス圧力を30barに維持しながら3時間の間さらに反応させた。その後、反応混合物サンプルを採取して気体クロマトグラフィーで分析した。
(3段階)
2段階の反応混合物を減圧濃縮してトルエンを除去した。トルエンが除去された混合物を0.5torr、110℃の条件で減圧蒸留して目的化合物であるTCDDA(TCD−dialdehyde)を278.3g(収率:91.1%)収得した。
実施例12
(1段階)
1Lの高圧反応器にRh(CO)(acac)7.9mg(Rhを基準としてジシクロペンタジエンに対して15ppm)とトリス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)ホスファイト2.0gをトルエン100gに溶かした後混合物を85℃に加熱しながらCO:H=1:1混合ガス圧力を20barに維持させた。その後、トルエン10gとジシクロペンタジエン(DCPD)210gを混合したDCPD溶液を、Rh 1mmolに対して分当たり滴加されるDCPDの量が320mmolになるようにして一定の速度で3時間の間ゆっくり滴加した。DCPD溶液が滴加される間高圧反応器の内部は85℃の温度と20barの圧力を維持した。DCPD溶液の滴加が完了した後、同一温度および圧力条件で1.5時間の間さらに反応させた。
(2段階)
追加の精製なしで1段階の反応混合物を130℃に加熱し、CO/H混合ガス圧力を20barに維持しながら3時間の間さらに反応させた。その後、反応混合物サンプルを採取して気体クロマトグラフィーで分析した。
(3段階)
2段階の反応混合物を減圧濃縮してトルエンを除去した。トルエンが除去された混合物を0.5torr、110℃の条件で減圧蒸留して目的化合物であるTCDDA(TCD−dialdehyde)を261.2g(収率:85.5%)収得した。
実施例13
(1段階)
1Lの高圧反応器にRh(CO)(acac)3.9mg(Rhを基準としてジシクロペンタジエンに対して7.5ppm)とトリス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)ホスファイト2.0gをトルエン100gに溶かした後混合物を85℃に加熱しながらCO:H=1:1混合ガス圧力を100barに維持させた。その後、トルエン10gとジシクロペンタジエン(DCPD)210gを混合したDCPD溶液を、Rh 1mmolに対して分当たり滴加されるDCPDの量が320mmolになるようにして一定の速度で3時間の間ゆっくり滴加した。DCPD溶液が滴加される間高圧反応器の内部は85℃の温度と100barの圧力を維持した。DCPD溶液の滴加が完了した後、同一温度および圧力条件で1.5時間の間さらに反応させた。
(2段階)
追加の精製なしで1段階の反応混合物を130℃に加熱し、CO/H混合ガス圧力を100barに維持しながら3時間の間さらに反応させた。その後、反応混合物サンプルを採取して気体クロマトグラフィーで分析した。
(3段階)
2段階の反応混合物を減圧濃縮してトルエンを除去した。トルエンが除去された混合物を0.5torr、110℃の条件で減圧蒸留して目的化合物であるTCDDA(TCD−dialdehyde)を280.8g(収率:91.1%)収得した。
実施例14
(1段階)
1Lの高圧反応器にRh(CO)(acac)7.9mg(Rhを基準としてジシクロペンタジエンに対して15ppm)とトリス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)ホスファイト2.0gをトルエン100gに溶かした後混合物を80℃に加熱しながらCO:H=1:1混合ガス圧力を100barに維持させた。その後、トルエン10gとジシクロペンタジエン(DCPD)210gを混合したDCPD溶液を、Rh 1mmolに対して分当たり滴加されるDCPDの量が320mmolになるようにして一定の速度で3時間の間ゆっくり滴加した。DCPD溶液が滴加される間高圧反応器の内部は80℃の温度と100barの圧力を維持した。DCPD溶液の滴加が完了した後、同一温度および圧力条件で1.5時間の間さらに反応させた。
(2段階)
追加の精製なしで1段階の反応混合物のCO/H混合ガス圧力を180barに高め温度は80℃に維持しながら20時間の間さらに反応させた。その後、反応混合物サンプルを採取して気体クロマトグラフィーで分析した。
(3段階)
2段階の反応混合物を減圧濃縮してトルエンを除去した。トルエンが除去された混合物を0.5torr、110℃の条件で減圧蒸留して目的化合物であるTCDDA(TCD−dialdehyde)を269.8g(収率:88.3%)収得した。
実施例15
(1段階)
1Lの高圧反応器にRh(CO)(acac)7.9mg(Rhを基準としてジシクロペンタジエンに対して15ppm)とトリス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)ホスファイト2.0gをトルエン100gに溶かした後混合物を90℃に加熱しながらCO:H=1:1混合ガス圧力を80barに維持させた。その後、トルエン10gとジシクロペンタジエン(DCPD)210gを混合したDCPD溶液を、Rh 1mmolに対して分当たり滴加されるDCPDの量が320mmolになるようにして一定の速度で3時間の間ゆっくり滴加した。DCPD溶液が滴加される間高圧反応器の内部は90℃の温度と80barの圧力を維持した。DCPD溶液の滴加が完了した後、同一温度および圧力条件で1.5時間の間さらに反応させた。
(2段階)
追加の精製なしで1段階の反応混合物のCO/H混合ガス圧力を130barに高め温度は90℃に維持しながら22時間の間さらに反応させた。その後、反応混合物サンプルを採取して気体クロマトグラフィーで分析した。
(3段階)
2段階の反応混合物を減圧濃縮してトルエンを除去した。トルエンが除去された混合物を0.5torr、110℃の条件で減圧蒸留して目的化合物であるTCDDA(TCD−dialdehyde)を271.6g(収率:88.9%)収得した。
比較例1
1Lの高圧反応器にRh(CO)(acac)150mgとトリス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)ホスファイト1.88gをシクロヘキサン150gに溶かした後混合物を130℃に加熱しながらCO:H=1:1混合ガス圧力を100barに維持させた。シクロヘキサン10gとジシクロペンタジエン(DCPD)250gを混合して高圧反応器に2.2ml/minの速度(すなわち、Rh 1mmolに対して分当たりDCPDが29mmol投入される)で2時間の間ゆっくり滴加し、DCPD溶液が滴加される間高圧反応器の内部は130℃の温度と100barの圧力を維持させた。DCPD溶液の滴加が完了した後3時間の間さらに反応させた。その後、反応混合物サンプルを採取して気体クロマトグラフィーで分析した。
サンプル採取後残りの反応混合物は減圧濃縮してトルエンを除去した。トルエンが除去された混合物を0.5torr、110℃の条件で減圧蒸留して目的化合物であるTCDDA(TCD−dialdehyde)を168.9g(収率:55.3%)収得した。
比較例2
1Lの高圧反応器にRh(CO)(acac)7.9mgとトリス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)ホスファイト2.0gをトルエン100gに溶かした後混合物を130℃に加熱しながらCO:H=1:1混合ガス圧力を100barに維持させた。トルエン10gとジシクロペンタジエン(DCPD)210gを混合したDCPD溶液を、Rh 1mmolに対して分当たり滴加されるDCPDの量が320mmolになるようにして一定の速度で2時間の間ゆっくり滴加した。DCPD溶液が滴加される間高圧反応器の内部は130℃の温度と100barの圧力を維持した。DCPD溶液の滴加が完了した後、同一温度および圧力条件で3時間の間さらに反応させた。その後、反応混合物サンプルを採取して気体クロマトグラフィーで分析した。
サンプル採取後残りの反応混合物は減圧濃縮してトルエンを除去した。トルエンが除去された混合物を0.5torr、110℃の条件で減圧蒸留して目的化合物であるTCDDA(TCD−dialdehyde)を151.2g(収率:49.5%)収得した。
比較例3
(1段階)
1Lの高圧反応器にRh(CO)(acac)7.9mg(Rhを基準としてジシクロペンタジエンに対して15ppm)とトリス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)ホスファイト2.0gをトルエン100gに溶かした後ジシクロペンタジエン(DCPD)210gを滴加せず一時に投入して混合させた。反応混合物を85℃に加熱し、CO:H=1:1混合ガス圧力を100barに維持しながら3時間の間反応させた。
(2段階)
追加の精製なしで1段階での反応混合物を130℃に加熱し、CO/H混合ガス圧力を100barに維持しながら3時間の間さらに反応させた。その後、反応混合物サンプルを採取して気体クロマトグラフィーで分析した。
(3段階)
2段階の反応混合物を減圧濃縮してトルエンを除去した。トルエンが除去された混合物を0.5torr、110℃の条件で減圧蒸留して目的化合物であるTCDDA(TCD−dialdehyde)を220.6g(収率:72.2%)収得した。
前記各実施例および比較例の反応混合物を気体クロマトグラフィーで分析した結果を下記表1に示した。
Figure 2021527637
*Rh(ppm):ジシクロペンタジエンに対する触媒のRh元素含有量
*ligand(eq):Rhに対してモル当量
前記表1でTCDMA、TCDDA、TCDAAは、それぞれ次の化合物を意味し、CP oligomersはシクロペンタジエンオリゴマーを、Hydroformylated CP oligomersはヒドロホルミル化されたシクロペンタジエンオリゴマーを意味する。
Figure 2021527637
実験結果、本願発明のようにヒドロホルミル化を段階別に行った実施例1〜15の場合、85%以上の高収率で目的とするTCDDAを収得できることを確認することができる。
また、GC分析で各段階別反応混合物の構成物質を確認した結果、比較的低温でDCPD溶液を滴加しながら行われた1次ヒドロホルミル化段階ではTCDMAとTCDDAが約1:1の割合で生成され、より高温で行われた2次ヒドロホルミル化段階後にはTCDMAにもう一度ヒドロホルミル化が起き、すべてTCDDAに転換されて高純度および高収率でTCDDAが製造された。このように本発明の製造方法による場合、TCDAAとCPオリゴマーおよびヒドロホルミル化されたCPオリゴマーのような副産物の含有量も顕著に少なく示された。
反面、ヒドロホルミル化を段階別に行わなかった比較例1および2の場合、CPオリゴマーなどの副産物が多量生成され、TCDDAの収得率が低く、純度も劣ることが確認された。また、段階別のヒドロホルミル化を行うが、DCPD溶液を滴加せず触媒組成物に一時に投入して行われた比較例3の場合はTCDDAへの転換率は比較的に優れたが、TCDAAとCPオリゴマーなどの不純物が相当量生成されたことを確認することができる。

Claims (14)

  1. ロジウム含有触媒化合物および有機リン化合物を含む触媒組成物の存在下に、第1温度および第1圧力を有する反応器に、ジシクロペンタジエンを滴加しながら1次ヒドロホルミル化反応を行う段階;および
    前記1次ヒドロホルミル化反応が完了した後、反応器の圧力および温度のうち少なくとも1以上を高め、第2温度および第2圧力下で2次ヒドロホルミル化反応を行う段階を含む、3(4),8(9)−ビスホルミルトリシクロ[5.2.1.02,6]デカンの製造方法。
  2. 前記1次および2次ヒドロホルミル化反応は、水素および一酸化炭素の混合気体雰囲気下で行われる、請求項1に記載の3(4),8(9)−ビスホルミルトリシクロ[5.2.1.02,6]デカンの製造方法。
  3. 前記第2温度は、第1温度に比べて15℃以上高い、請求項1に記載の3(4),8(9)−ビスホルミルトリシクロ[5.2.1.02,6]デカンの製造方法。
  4. 前記第2圧力は、第1圧力に比べて10bar以上高い、請求項1に記載の3(4),8(9)−ビスホルミルトリシクロ[5.2.1.02,6]デカンの製造方法。
  5. 前記第1温度は、50〜90℃である、請求項1に記載の3(4),8(9)−ビスホルミルトリシクロ[5.2.1.02,6]デカンの製造方法。
  6. 前記第1圧力は、20〜130barである、請求項1に記載の3(4),8(9)−ビスホルミルトリシクロ[5.2.1.02,6]デカンの製造方法。
  7. 前記第2温度は、80〜180℃である、請求項1に記載の3(4),8(9)−ビスホルミルトリシクロ[5.2.1.02,6]デカンの製造方法。
  8. 前記第2圧力は、30〜250barである、請求項1に記載の3(4),8(9)−ビスホルミルトリシクロ[5.2.1.02,6]デカンの製造方法。
  9. 前記ジシクロペンタジエンの滴加は、触媒組成物中のロジウム元素1mmolに対して分当たり投入されるジシクロペンタジエンのモル数が10mmol〜10000mmolになるように行われる、請求項1に記載の3(4),8(9)−ビスホルミルトリシクロ[5.2.1.02,6]デカンの製造方法。
  10. 前記ロジウム含有触媒化合物は、ロジウムを基準としてジシクロペンタジエン総重量の1〜50ppm範囲で使用される、請求項1に記載の3(4),8(9)−ビスホルミルトリシクロ[5.2.1.02,6]デカンの製造方法。
  11. 前記ロジウム含有触媒化合物および有機リン化合物は、ロジウムおよびリン元素を基準として1:2〜1:500モル比で含まれる、請求項1に記載の3(4),8(9)−ビスホルミルトリシクロ[5.2.1.02,6]デカンの製造方法。
  12. 前記ロジウム含有触媒化合物は、Rh(acac)(CO)、Rh、Rh(CO)12、Rh(CO)16、Rh(NO、Rh(CO(C1〜C8))、Rh/AlおよびRh/Cからなる群より選ばれる1種以上である、請求項1に記載の3(4),8(9)−ビスホルミルトリシクロ[5.2.1.02,6]デカンの製造方法。
  13. 前記有機リン化合物は、トリフェニルホスファイト、トリス(2−t−ブチルフェニル)ホスファイト、トリス(3−メチル−6−t−ブチルフェニル)ホスファイト、トリス(3−メトキシ−6−t−ブチルフェニル)ホスファイト、トリス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)ホスファイトおよびジ(2−t−ブチルフェニル)ホスファイトからなる群より選ばれる1種以上である、請求項1に記載の3(4),8(9)−ビスホルミルトリシクロ[5.2.1.02,6]デカンの製造方法。
  14. 前記触媒組成物の濃度は、ロジウム元素を基準として0.01mM〜5.0mMである、請求項1に記載の3(4),8(9)−ビスホルミルトリシクロ[5.2.1.02,6]デカンの製造方法。

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