JP2624999B2 - ω−ホルミルアルカンカルボン酸エステルの製造 - Google Patents

ω−ホルミルアルカンカルボン酸エステルの製造

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    • C07C67/30Preparation of carboxylic acid esters by modifying the acid moiety of the ester, such modification not being an introduction of an ester group
    • C07C67/333Preparation of carboxylic acid esters by modifying the acid moiety of the ester, such modification not being an introduction of an ester group by isomerisation; by change of size of the carbon skeleton
    • C07C67/343Preparation of carboxylic acid esters by modifying the acid moiety of the ester, such modification not being an introduction of an ester group by isomerisation; by change of size of the carbon skeleton by increase in the number of carbon atoms
    • C07C67/347Preparation of carboxylic acid esters by modifying the acid moiety of the ester, such modification not being an introduction of an ester group by isomerisation; by change of size of the carbon skeleton by increase in the number of carbon atoms by addition to unsaturated carbon-to-carbon bonds

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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、アルケンカルボン酸エステルを一酸化炭素
及び水素で高めた温度及び高めた圧力下でコバルトカル
ボニル錯体の存在下にヒドロホルミル化することによ
り、ω−ホルミルアルカンカルボン酸エステルを製造す
る方法に関する。
従来の技術 ω−ホルミルアルカンカルボン酸エステルは、ポリア
ミドを製造するための単量体であるω−アミノカルボン
酸を製造するための所望の出発物質である。ヨーロッパ
公開特許第125567号明細書には、3−ペンテン酸エステ
ルをまず4−ペンテン酸エステルに異性体化しかつ次い
で6−アミノカプロン酸エステルを得るためにヒドロホ
ルミル化しかつ水素添加することが開示された。しかし
ながら、この異性体化は技術的に複雑な工程である。
α,β−不飽和アルケンカルボン酸エステルをコバル
ト触媒の存在下にヒドロホルミル化することは、又“C.
R.Acad.Sci."Ser.C 272(1971)1,p.86〜88に記載さ
れ、該方法は3−メチルブト−2−エン酸メチルエステ
ルを一酸化炭素と水素の混合物と140℃及び180バールで
触媒としてコバルトオクタカルボニルを使用して反応さ
せることより成る。この際には、3−メチル−4−ホル
ミル酪酸エステルが72%の収率で得られる。その残りは
水素添加生成物のイソバレリアン酸メチルエステルであ
る。該文献には、副反応としての水素添加は避けられな
いと記載されている。
更に、2−ヘキサン酸メチルエステルをコバルトオク
タカルボニルの存在下にヒドロホルミル化することも、
“Ckemiker−Zeitung"1976,Part7/8,p.309に記載され
た。この反応はベンゼンで強度に希釈した溶液中で90℃
及び140バール下で実施される。この方法によれば、直
鎖状のホルミルヘキサン酸メチルエステル53%が得られ
るにすぎない。更に、大量の溶剤を使用することは不経
済である。
米国特許第3253018号明細書には、異性体のペンテン
酸エステルの混合物をコバルト触媒の存在下にヒドロホ
ルミル化してホルミルバレリアン酸エステルを製造する
方法が記載された。この刊行物には、2−ペンテン酸エ
ステルは、極めて緩慢な反応速度を呈しかつ重合する傾
向を有するために、5−ホルミルバレリアン酸エステル
を製造するためには全く不適当であると述べられてい
る。しかしながら、共役した効果に基づき、α,β−不
飽和アルケンカルボン酸エステルは最も安定でありかつ
異性体化によって最も容易に得ることができる。これら
はω−ホルミルアルカンカルボン酸エステルを製造する
ためには適当であるとは示唆されていない。
発明が解決しようとする課題 従って、本発明の課題は、α,β−不飽和アルケンカ
ルボン酸エステルから出発して予め異性体化せずにヒド
ロホルミル化することによりω−ホルミルアルカンカル
ボン酸エステルを製造しかつその際得られる副生成物の
生成を減少させることであった。
課題を解決するための手段 ところで、前記課題は、アルカンカルボン酸エステル
を一酸化炭素及び水素で温度60〜130℃及び圧力50〜200
バールでコバルトカルボニル錯体の存在下にヒドロホル
ミル化することにより、ω−ホルミルアルカンカルボン
酸エステルを製造する方法において、α,β−不飽和C4
〜C6アルケン酸エステルを、コバルトカルボニル錯体、
コバルトとして計算して0.05〜0.3モル%の存在下にヒ
ドロホルミル化し、その際α,β−不飽和C4〜C6アルケ
ン酸エステルの転化率を10〜70重量%に維持することに
より解決されることが判明した。
発明の作用及び効果 本発明による新規方法は、ヒドロホルミル化の前の、
異性体化して末端位で不飽和のアルケンカルボン酸エス
テルを得るための費用のかかる工程が回避されかつ出発
物質としてα,β−不飽和アルケンカンボン酸エステル
を使用することができるという利点を有する。該新規方
法のもう1つの利点は、副生成物の形成が減少せしめら
れることである。
本発明に基づき使用される出発物質は、α,β−不飽
和アルケンカルボン酸エステル、一般には有利には1〜
12個の炭素原子を有するアルカノール又は5〜8個の炭
素原子を有するシクロアルカノールから誘導されるα,
β−不飽和C4〜C6−アルケン酸エステルである。1〜4
個の炭素原子を有するアルカノールのα,β−不飽和C4
〜C6−アルケン酸エステルが、出発物質として有利に使
用される。適当な出発化合物の例は、クロトン酸、2−
ペンテン酸又は2−ヘキセン酸のメチル−,エチル−,
プロピル−,ブチル−,ヘキシル−,オクチオル−,シ
クロペンチル−及びシクロヘキシルエステルである。2
−ペンテン酸エステルが、工業的に特に重要な出発物質
であることが判明した。
ヒドロホルミル化は、高めた温度、好ましくは60〜13
0℃、特に80〜110℃の温度で、高めた圧力下で、好まし
くは50〜200バール、特に30〜180バールの圧力で実施す
る。一般的には、ガス混合物は一酸化炭素と水素を1:0.
5〜1:10、特に1:1〜1:2のモル比で含有する。
ヒドロホルミル化はコバルトカルボニル錯体の存在下
に実施する。反応条件下で触媒的に活性の化合物に転化
されるコバルオクタトカルボニルを使用するのが有利で
ある。他面では、触媒作用活性コバルトカルボニルはそ
の場で脂肪酸のコバルト塩、例えば酢酸コバルト、蟻酸
コバルト、プロピオン酸コバルト又は酪酸コバルトから
製造するのも有利である。適当な触媒を製造するための
その他の好適な出発物質は、コバルト酸化物及び金属形
のコバルトである。その他の有利な形は、コバルト塩溶
液を一酸化炭素と水素の混合物で処理しかつ次いでコバ
ルト水素カルボニルを、好ましくは出発物質として使用
したアルケンカルボン酸エステルで抽出することにより
水溶液中のコバルト水素カルボニルを製造することによ
り得られる。
ヒドロホルミル化は、コバルトカルボニル錯体、コバ
ルトとして計算しかつ使用α,β−不飽和アルケンカル
ボン酸エステルに対して0.01〜1モル%、有利には0.05
〜0.3モル%、特に0.08〜0.25モル%の存在下に実施す
る。更に本発明において重要であるのは、α,β−不飽
和アルケンカルボン酸エステルの転化率を10〜70%、有
利には15〜50%、特に20〜40%に維持することである。
これにより、ω−ホルミルカルボン酸エステルの約70%
の選択率が達成されかつ4〜5%だけが水素添加生成物
及び高沸点成分に成る。
ヒドロホルミル化混合物は、放圧後に公知方法に基づ
き後処理する。適当な方法は、例えばヨーロッパ公開特
許第31100号明細書に記載されている。この場合には、
ヒドロホルミル化生成物を放圧後に、好ましくはコバル
ト触媒1モル当り2〜10酸化等量の量の酸化剤例えば過
酸化水素又は分子酸素を含有するガス、特に空気で、酸
性水溶液、例えば蟻酸又は酢酸、酪酸、バレリアン酸又
は2−エチルヘキサン酸水溶液の存在下に例えば80〜16
0℃、特に100〜130℃の温度で処理する。その都度の混
合度合に基づき、コバルト触媒の分離は既に数秒又は数
分の1秒後に終了する。コバルトを含有する水相は、有
利にはデカンテーションにより分離しかつ再び触媒を製
造するために使用する。生成した有機相から、蒸留によ
りω−ホルミルアルカン酸エステルを単離しかつ未反応
α,β−不飽和アルケンカルボン酸エステルを再びヒド
ロホルミル化に供給する。
実施例 次に、実施例により本発明を詳細に説明する。尚実施
例中、PSEはペンテン酸メチルエステル、FVSEはホルミ
ルバレリアン酸メチルエステル、HSEはヘキセン酸メチ
ルエステル、FHSEはホルミルヘキサン酸メチルエステル
を表す。
例1(比較)及び2 これらの実験は連続的に作業する装置で実施した。該
装置は液体計量供給ポンプを備え、該ポンプでペンテン
酸メチルエステル及び溶解したコバルト触媒を2つの直
列接続された撹拌オートクレーブに供給した。該合成ガ
スを圧力制御して液体フィードと第1反応器の前で合流
させた。両者の反応器は、それぞれ1.2と1.12の液
体容積を有していた。2相の流出物を加圧下に容器内に
捕集し、該容器から一定量の廃ガスを調節弁を介して放
出した。液体相を貯蔵容器内に水位を調節しながら放圧
した。
触媒先駆物として、Co2(CO)を使用しかつヒドロ
ホルミル化をCO/H2=1で実施した。例1のためには、
3−ペンテン酸メチルエステルを、例2のためには2−
トランス−ペンテン酸メチルエステルを使用した。反応
は100℃及び90バールで0.15×l-1×h-1の装入量で実
施した。
例3(比較)及び4 これらの実験は2.5のリフト型の撹拌オートクレー
ブ中で実施した。それぞれに3−ペンテン酸メチルエス
テル340g(例3)、2−トランス−ペンテン酸メチルエ
ステル340g(例4)及びCo2(CO)(コバルト0.16モ
ル%)0.79gを装入した。反応は75〜80バール、Co/H2
1及び100℃で実施した。反応の進行は、90分間後、210
分間後、280分間後及び340分間後に試料を取り出すこと
により測定した。添付した図面から、2−トランス−ペ
ンテン酸メチルエステルは3−ペンテン酸メチルエステ
ルに比較して急速にヒドロホルミル化されることが明ら
かである。
例5(比較)及び6 これらの実験は、例3及び4と同様に、但しヘキセン
酸メチルエステルを用いて実施した。それぞれエステル
340gを使用した。例5のためには、カプロラクトンの分
解から得られるような、5−トランス−異性体66%、4
−トランス−異性体20%及び4−シス−異性体12.6%を
有する混合物を使用し、例6のためには2−トランス−
ヘキセン酸メチルエステルを使用した。コバルト濃度は
0.18モル%でありかつ反応条件は75〜80バール、CO/H2
=1、100℃、90分であった。
【図面の簡単な説明】
図面は2−トランス−ペンテン酸メチルエステルと3−
ペンテン酸メチルエステルの転化率を比較して示す図で
ある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ミヒャエル、レパー ドイツ連邦共和国、6706、ヴァヘンハイ ム、アルベルト‐シュヴィツァー‐シュ トラーセ、10 (56)参考文献 特公 昭36−2574(JP,B1)

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】アルケンカルボン酸エステルを一酸化炭素
    及び水素で温度60〜130℃及び圧力50〜200バールでコバ
    ルトカルボニル錯体の存在下にヒドロホルミル化するこ
    とにより、ω−ホルミルアルカンカルボン酸エステルを
    製造する方法において、α,β−不飽和C4〜C6アルケン
    酸エステルを、コバルトカルボニル錯体、コバルトとし
    て計算して0.05〜0.3モル%の存在下にヒドロホルミル
    化し、、その際α,β−不飽和C4〜C6アルケン酸エステ
    ルの転化率を10〜70重量%に維持することを特徴とす
    る、ω−ホルミルアルカンカルボン酸エステルの製法。
  2. 【請求項2】15〜50%の転化率を維持する請求項1記載
    の方法。
  3. 【請求項3】α,β−不飽和C4〜C6アルケン酸アルキル
    エステルを使用する請求項1又は2に記載の方法。
  4. 【請求項4】2−ペンテン酸C1〜C4−アルキルエステル
    を使用する請求項1から3までのいずれか1項に記載の
    方法。
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