JP2949923B2 - 芳香族アミン化合物の製造方法 - Google Patents

芳香族アミン化合物の製造方法

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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ルテニウム化合物と溶
媒とからなる均一系触媒の存在下に、一酸化炭素と水を
用いて、芳香族ニトロ化合物(ニトロアントラキノン類
を除く)から芳香族アミン化合物を製造する方法に関す
る。アニリンをはじめとする芳香族アミン化合物は、医
薬、農薬、染料、顔料及びその中間体として工業的に重
要な化合物である。
【0002】
【従来の技術】一酸化炭素/水系にてルテニウム触媒を
用いて、芳香族ニトロ化合物から芳香族アミン化合物を
製造する方法としては、例えば、ジャーナル・オブ・ア
メリカン・ケミカル・ソサイエティ(J.Am.Che
m.Soc.1978,100,3969)には、ルテ
ニウム触媒の存在下にテトラヒドロフラン−トリメチル
アミン水溶液の混合溶媒中でニトロベンゼンの還元反応
について実施した例が開示されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】前記テトラヒドロフラ
ン−トリメチルアミン水溶液触媒系においては、反応系
に生成アニリン以上の多量の水素が副生し、それ故ニト
ロ基の還元反応以外に非常に多量の水や一酸化炭素も消
費されるという課題があった。このことについては、ア
メリカン・ケミカル・ソサイエティ・シンポジウムシリ
ーズ(A.C.S.Symp.Ser.,152,32
5(1981))にも記載されているように、トリメチ
ルアミンを添加したルテニウム触媒系において、水と一
酸化炭素から水素と二酸化炭素を生成する、いわゆる水
性ガスシフト反応活性が特異的に高いことに起因する。
【0004】さらに、この従来技術においては、触媒の
活性が十分であるとはいい難く、触媒濃度を高めたり、
高温・高圧下に長時間反応させる必要があった。
【0005】
【課題を解決するための手段】かかる事情に鑑み、本発
明者らは液相にてルテニウム化合物と溶媒とからなる均
一系触媒の存在下に、一酸化炭素と水を用いて、芳香族
ニトロ化合物(ニトロアントラキノン類を除く)から芳
香族アミン化合物を製造する方法ついて鋭意検討した結
果、溶媒として低級アルコール、グライム及び低級アル
キルケトンの中から選ばれる特定の溶媒を用いて、さら
に特定のアミンを共存させることにより、ニトロ基のみ
が選択的に還元され、しかもその触媒活性が高いにもか
かわらず、水性ガスシフト反応のような副反応が進行し
ないことを見出し、さらに種々の検討を加えて本発明を
完成するに至った。
【0006】すなわち、本発明は、ルテニウム化合物と
溶媒とからなる均一系触媒の存在下に、一酸化炭素(以
下、COと称する)と水を用いて、芳香族ニトロ化合物
(ニトロアントラキノン類を除く)から芳香族アミン化
合物を製造する方法において、溶媒として低級アルコー
ル、グライム及び低級アルキルケトンの中から選ばれる
溶媒を用い、トリエチルアミンを共存させることを特徴
とする芳香族アミン化合物の製造方法を提供するもので
ある。
【0007】以下、本発明を詳細に説明する。本発明の
反応では、水素源としてCOと水を用いる。
【0008】本発明に用いる芳香族ニトロ化合物は、芳
香族環に少なくとも1個以上のニトロ基を含有する化合
物である。また芳香族環としてはベンゼン、ナフタレ
ン、アントラセン等の炭化水素系芳香族環の他ピリジ
ン、キノリン等の複素芳香族環も挙げられる。さらにこ
れらの芳香族ニトロ化合物にはニトロ基以外にアルキル
基、ハロゲン基、アミノ基、水酸基、カルボニル基、ア
ルコキシ基、シアノ基、スルホン基等の置換基が結合し
ていてもよい。
【0009】通常用いられる芳香族ニトロ化合物として
は、例えばニトロベンゼン、o−ニトロトルエン、m−
ニトロトルエン、p−ニトロトルエン、2−ニトロ−p
−キシレン、o−クロロニトロベンゼン、m−クロロニ
トロベンゼン、p−クロロニトロベンゼン、p−シアノ
ニトロベンゼン、o−ニトロアニリン、m−ニトロアニ
リン、p−ニトロアニリン、o−ジニトロベンゼン、m
−ジニトロベンゼン、p−ジニトロベンゼン、2,4−
ジニトロトルエン、o−ニトロフェノール、m−ニトロ
フェノール、p−ニトロフェノール、o−ニトロアニソ
ール、m−ニトロアニソール、p−ニトロアニソール、
α−ニトロナフタレン、β−ニトロナフタレン、2’−
ニトロアセトフェノン、3’−ニトロアセトフェノン、
3−ニトロベンゾフェノン、4−ニトロベンゾフェノ
ン、4−ニトロイミダゾール、o−ニトロベンゾニトリ
ル、m−ニトロベンゾニトリル、p−ニトロベンゾニト
リル、o−ニトロベンゼンスルホン酸、m−ニトロベン
ゼンスルホン酸、p−ニトロベンゼンスルホン酸、o−
ニトロベンゼンスルホン酸アミド、m−ニトロベンゼン
スルホン酸アミド、p−ニトロベンゼンスルホン酸アミ
ド、o−(β−ヒドロキシエチルスルホニル)ニトロベ
ンゼン、m−(β−ヒドロキシエチルスルホニル)ニト
ロベンゼン、p−(β−ヒドロキシエチルスルホニル)
ニトロベンゼン等が挙げられる。
【0010】本発明で使用する触媒は、ルテニウム化合
物であり、カルボニル配位子を有する錯体、反応系中で
ルテニウムカルボニル錯体を形成する化合物、およびホ
スフィン、ホスファイトと錯体を形成する化合物等が好
ましい。例えば、反応条件下でカルボニル錯体を形成す
るものとしては、カルボニル化合物、アセチルアセトナ
ート塩、カルボン酸塩、酸化物、水酸化物、ハロゲン化
物、硝酸塩、リン酸塩等の塩や配位化合物が挙げられ
る。
【0011】具体的には、この触媒としてRu3(CO)12, H
4Ru4(CO)12, [RuCl2(COD)]n ,[RuCl2(CO)3]2,Ru(CO)5,R
uO2, RuCl3,RuBr3,RuI3,Ru(acac)3,Ru(NO)(NO3)3, Ru(N
O)Cl3, H3Ru(SO3)2OH 等およびこれらにPPh3やP(OPh)3
等が配位した化合物が挙げられる。
【0012】この中でもRu3(CO)12,[RuCl2(COD)]n ,[Ru
Cl2(CO)3]2,RuO2,Ru(acac)3,RuCl2(CO)2(PPh3)2 等が好
ましい。
【0013】本発明に用いる触媒の量は、反応条件等に
より異なるが、基質1モルに対し通常10-1〜10-5
ル程度である。
【0014】本発明に用いる均一系触媒とは、触媒であ
る前記ルテニウム化合物が溶媒に一部または全部溶解し
ているものをいう。
【0015】本発明に用いる溶媒としては、例えばメタ
ノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ノルマ
ルプロピルアルコール、ノルマルブチルアルコール、イ
ソブチルアルコール、ノルマルペンチルアルコール、イ
ソアミルアルコール等の低級アルコール系溶媒、ジエチ
レングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコ
ールジメチルエーテル、テトラエチレングリコールジメ
チルエーテル、2−メトキシエタノール、2−エトキシ
エタノール、2−ブトキシエタノール、エチレングリコ
ールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエ
ーテル、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテ
ート等のグライム系溶媒、アセトン、メチルエチルケト
ン、メチルイソブチルケトン等の低級アルキルケトン系
溶媒等が挙げられる。この中でもメタノール、エタノー
ル、イソプロピルアルコール、ノルマルブチルアルコー
ル、イソアミルアルコール、ジエチレングリコールジメ
チルエーテルが好ましい。より好ましくは、メタノー
ル、エタノール、ジエチレングリコールジメチルエーテ
ルである。
【0016】本発明に用いるトリエチルアミンは、触媒
金属原子量当たり通常0.01〜500倍モル、より好
ましくは0.01〜300倍モル用いられる。
【0017】本発明の反応温度は通常0〜250℃、よ
り好ましくは100〜200℃であり、活性は、反応温
度を高めることにより向上する。また、本発明の反応時
間は、特に制限されるものではない。本発明に用いるC
Oの圧力は特に制限はないが、通常1〜100気圧また
はそれ以上の圧力でもよい。
【0018】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
水性ガスシフト反応のような副反応を殆ど進行せしめる
ことなく、ニトロ基のみを高選択的に還元し、しかも顕
著な触媒活性を有し、対応する芳香族アミン化合物を効
率的に製造し得る。
【0019】
【実施例】以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説
明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものでは
ない。
【0020】実施例1 内容積50ccのステンレス製磁力攪拌式オートクレーブ
に、Ru3(CO)12 (0.005mmol)、メタノール(5m
l)、水(2ml)、トリエチルアミン(1.5mmol)、
およびニトロベンゼン(約10mmol)を入れ、CO圧2
0kg/cm2、150℃にて攪拌し、2時間反応を行なっ
た。反応生成物は、ガスクロマトグラフィーにて定量分
析し、その同定はガスクロマトグラムの保持時間の比較
及びGC−MSを用いて行なった。なお、以下の実施例
及び比較例も同様の分析法とした。また触媒の活性を示
す指標として次の総ターンオーバー数(TN)を用い
た。総ターンオーバー数(TN)=生成アニリン量(mm
ol)/触媒量(mmol)反応終了後に分析した結果、反応
生成物はアニリンのみであり、他の副生物はなかった。
TNは1986であった。また、反応後の気相中には
0.3%(0.11mmol)未満の水素が生成していた。
【0021】実施例2 実施例1のメタノールをイソアミルアルコールとした以
外は、実施例1と同条件にて反応を行なった。反応終了
後に分析した結果、反応生成物はアニリンのみであり、
他の副生物はなかった。TNは1872であった。ま
た、反応後の気相中には0.3%(0.11mmol)未満
の水素が生成していた。
【0022】比較例1 実施例1で用いたものと同じオートクレーブに、Ru3(C
O)12 (0.005mmol)、テトラヒドロフラン(6.
5ml)、25%トリメチルアミン水溶液(3.5g)お
よびニトロベンゼン(10mmol)を入れ、CO圧20kg
/cm2、150℃にて、2時間反応を行なった。反応終了
後に分析した結果、反応生成物はアニリンのみであっ
た。TNは1682であった。また、反応後の気相中に
は42%(34.8mmol)の水素が生成していた。
【0023】実施例3 Ru3(CO)12 0.005mmolを0.003mmolとし、メタ
ノールをエタノールとした以外は、実施例1と同条件に
て反応を行なった。反応終了後に分析した結果、反応生
成物はアニリンのみであり、他の副生物はなかった。T
Nは2415であった。また、反応後の気相中には0.
3%未満の水素が生成していた。
【0024】実施例4 実施例3におけるエタノールをイソアミルアルコールと
した以外は、実施例3と同条件にて反応を行なった。反
応終了後に分析した結果、反応生成物はアニリンのみで
あり、他の副生物はなかった。TNは2281であっ
た。また、反応後の気相中には0.3%未満の水素が生
成していた。
【0025】実施例5 実施例3におけるエタノール5mlをメタノール15mlと
し、水2mlを水5mlとした以外は、実施例3と同条件に
て反応を行なった。反応終了後に分析した結果、反応生
成物はアニリンのみであり、他の副生物はなかった。T
Nは2505であった。また、反応後の気相中には0.
3%未満の水素が生成していた。
【0026】実施例6 実施例3におけるエタノール5mlをエタノール15mlと
し、水2mlを水5mlとした以外は、実施例3と同条件に
て反応を行なった。反応終了後に分析した結果、反応生
成物はアニリンのみであり、他の副生物はなかった。T
Nは2505であった。また、反応後の気相中には0.
3%未満の水素が生成していた。
【0027】実施例7 実施例3におけるエタノール5mlをイソプロピルアルコ
ール15mlとし、水2mlを水5mlとした以外は、実施例
3と同条件にて反応を行なった。反応終了後に分析した
結果、反応生成物はアニリンのみであり、他の副生物は
なかった。TNは2135であった。また、反応後の気
相中には0.3%未満の水素が生成していた。
【0028】実施例8 実施例1におけるメタノール5mlをジエチレングリコー
ルジメチルエーテル5mlとし、反応温度150℃を18
0℃とした以外は、実施例1と同条件にて反応を行なっ
た。反応終了後に分析した結果、反応生成物はアニリン
のみであり、他の副生物はなかった。TNは2058で
あり、収率は99%以上であった。また、反応後の気相
中には0.3%未満の水素が生成していた。
【0029】実施例9 内容積50ccのステンレス製磁力攪拌式オートクレーブ
に、Ru3(CO)12 (0.002mmol)、ジエチレングリコ
ールジメチルエーテル(10ml)、水(4ml)、トリエ
チルアミン(1.5mmol)、およびニトロベンゼン(2
1mmol)を入れ、CO圧60kg/cm2、180℃にて攪拌
し、5時間反応を行なった。反応終了後に分析した結
果、反応生成物はアニリンのみであり、他の副生物はな
かった。TNは10500であり、収率は、99%以上
であった。また、反応後の気相中には0.3%未満の水
素が生成していた。
【0030】実施例10〜14 内容積50ccのステンレス製磁力攪拌式オートクレーブ
に、Ru3(CO)12 (0.01mmol)、ジエチレングリコー
ルジメチルエーテル(15ml)、水(5ml)および表1
に示すニトロ化合物(5mmol)を入れ、CO圧20kg/c
m2、150℃にて攪拌し、3時間反応を行なった。結果
を表1に示す。
【0031】
【表1】
【0032】比較例2 o-クロロニトロベンゼンの代わりにアセトフェノンを同
量用い、3時間の反応時間を2時間とした以外は、実施
例10と同条件にて反応を行なった。反応終了後に分析
した結果、反応生成物は確認されず、アセトフェノンの
みが回収された。
【0033】比較例3 o-クロロニトロベンゼンの代わりにベンズアルデヒドを
同量用い、3時間の反応時間を2時間とした以外は、実
施例10と同条件にて反応を行なった。反応終了後に分
析した結果、ほとんどのベンズアルデヒドが回収された
(ベンジルアルコール0.08%以下)。
【0034】比較例4 o-クロロニトロベンゼンの代わりにスチレンを同量用
い、3時間の反応時間を2時間とした以外は、実施例1
0と同条件にて反応を行なった。反応終了後に分析した
結果、ほとんどのスチレンが回収された(エチルベンゼ
ン0.3%以下)。
【0035】比較例5 o-クロロニトロベンゼンの代わりにフェニルアセチレン
を同量用い、3時間の反応時間を2時間とした以外は、
実施例10と同条件にて反応を行なった。反応終了後に
分析した結果、ほとんどのフェニルアセチレンが回収さ
れた(スチレン、エチルベンゼン合計1.3%以下)。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C07C 253/30 C07C 253/30 255/22 255/22 255/58 255/58 // C07B 61/00 300 C07B 61/00 300 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C07C 211/52 C07C 209/36 C07C 211/46 C07C 221/00 C07C 253/30 C07C 255/22 C07C 255/58

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ルテニウム化合物と溶媒とからなる均一系
    触媒の存在下に、一酸化炭素と水を用いて、芳香族ニト
    ロ化合物(ニトロアントラキノン類を除く)から芳香族
    アミン化合物を製造する方法において、溶媒として低級
    アルコール、グライム及び低級アルキルケトンの中から
    選ばれる溶媒を用い、トリエチルアミンを共存させるこ
    とを特徴とする芳香族アミン化合物の製造方法。
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