JP3752043B2 - オクタジエンの製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、２，７−オクタジエン−１−オールを水素と二酸化炭素の混合ガスと反応させてオクタジエンを製造する方法に関する。
本発明で得られるオクタジエンのうち、１，７−オクタジエンはポリオレフィンの製造に際しての架橋剤として、またセバシン酸、Ｃ１０ジオール、Ｃ１０ジアミンの合成中間体として重要である。セバシン酸、Ｃ１０ジオール、Ｃ１０ジアミンはポリエステル、ポリアミド、アルキド樹脂および可塑剤原料として有用である。一方、１，６−オクタジエンはポリオレフィン改質剤として有用な化合物である。
【０００２】
【従来の技術】
従来、２，７−オクタジエン−１−オールよりオクタジエンを直接製造する方法としては、特開昭５４−１５１９０２号公報に、パラジウム又はパラジウム化合物および二酸化炭素の存在下、β，γ−不飽和アルコール又はその異性体混合物を水素原子放出性の還元剤と反応させることを特徴とする不飽和炭化水素またはその異性体混合物の製造方法が開示されている。
このほか、誘導体を経由する合成方法がいくつか知られている。例えば、シンセシス（Synthesis ）、６２３頁（１９８６）に２，７−オクタジエン−１−オールの酢酸エステルおよび炭酸エステルをパラジウム錯体触媒存在下にギ酸のトリエチルアミン塩で加水素分解することによるオクタジエンの合成法が記載されている。また、テトラヘドロン・レターズ（Tetrahedron Letters ）、６１３頁（１９７９）およびケミストリー・レターズ（Chemistry Letters ）、１０１７頁（１９８４）には、２，７−オクタジエン−１−オールの酢酸エステル、ギ酸エステル、炭酸エステル、フェニルエーテルおよび相当するハロゲン化合物をパラジウム錯体触媒存在下ギ酸アンモニウムで加水素分解することによるオクタジエンの合成法が記載されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
特開昭５４−１５１９０２号公報にはパラジウム触媒の循環再使用の方法についてはなんら記載されていない。パラジウム触媒は周知のごとく極めて高価な貴金属触媒であり、パラジウム触媒を使用して工業的規模でオクタジエンを生産するためには、パラジウム触媒の触媒活性が長期にわたって保持されることが重要となる。一方、２，７−オクタジエン−１−オールの誘導体を経由する合成方法には、上記直接法と同様のパラジウム触媒使用時のコスト問題に加え、誘導体を製造しなければならず工程が煩雑になるという問題点、さらに高価な還元剤を大量に用いなければならないという問題点があり、工業的製造法として適当とはいえない。
したがって、本発明の目的は、２，７−オクタジエン−１−オールからオクタジエンを直接製造するに際し、パラジウム触媒の寿命を長期にわたって維持し、その結果としてパラジウム触媒の循環再使用を可能にし製造原価の低減につながるオクタジエンの製造方法を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは２，７−オクタジエン−１−オールからのオクタジエンの工業的な製造方法について鋭意検討した結果、１）パラジウム化合物および第三級有機リン配位子から構成される触媒の存在下、該第三級有機リン配位子の使用量が該第三級有機リン配位子に含有されるリン原子としてパラジウム１グラム原子当り少なくとも２０モルであり１０００モル以下である条件下に、２，７−オクタジエン−１−オールを水素と二酸化炭素の混合ガスと反応させ、２）反応終了後の反応混合液に蒸留操作を施すことにより該反応混合液から１，７−オクタジエンおよび１，６−オクタジエンを含む反応生成物を留去し、３）残留した未反応２，７−オクタジエン−１−オールおよび触媒成分を含む混合物の少なくとも一部を反応器に戻し、再び反応に使用することを特徴とするオクタジエンの製造方法を見出だし、上記の目的を達成した。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明において原料として使用される２，７−オクタジエン−１−オールは、例えばブタジエンの水和二量化反応で製造可能である。
【０００６】
本発明で用いる水素および二酸化炭素は、いずれも工業的規模で広く入手が可能なグレードのものを使用可能であり、少量の不純物の存在は許容することができる。二酸化炭素は直接反応剤としては関与しないが触媒的機能を有し、反応の進行に必須である。二酸化炭素の分圧は臨界的なものではないが、好ましくは二酸化炭素の分圧を６０kg/cm2G以下、より好ましくは４０kg/cm2G以下で行う。水素分圧の二酸化炭素分圧に対する比率は広範囲に設定可能であり、特に制限はないが、水素分圧が大きい方が反応速度の点から好ましい。反応の全圧力には特に制限はないが、反応性、選択性および操作性を考慮して２〜３６０kg/cm2Gの範囲で実施するのが好ましく、１０〜２５０kg/cm2Gの範囲がより好ましい。
二酸化炭素は、反応の開始に先立って反応系に所定圧力となるように供給するのみで十分であり、反応中に追加する必要はない。一方水素は反応剤として関与するので、反応を行う間、間欠的又は連続的に反応系内に供給し、反応系の全圧を一定に保つのが好ましい。また、反応系は水素と二酸化炭素の他に反応に対して不活性なガス、例えば窒素、アルゴンなどのガスでさらに加圧されていても良い。
【０００７】
本発明においては溶媒の使用は必須条件ではないが、適当な有機溶媒を使用しても良い。本発明において使用できる有機溶媒の例としては、ペンタン、ヘキサン、シクロヘキサン、ドデカンのような脂肪族炭化水素類；ベンゼン、トルエン、キシレン、クメン、ｐ−シメン、メシチレンのような芳香族炭化水素類；クロロホルム、ジクロロメタン、四塩化炭素のようなハロゲン化炭化水素類；テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジオキソラン、ジエチルエーテル、メチル−ｔ−ブチルエーテルのようなエーテル類；アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノンのようなケトン類；酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸イソプロピル、酢酸ｎ−ブチルのような低級脂肪族エステル類；アジピン酸ジメチル、フタル酸ジメチル、フタル酸ジオクチルのような脂肪族及び芳香族多価エステル類；炭酸エチレンなどの環式ジエステル類；ニトロメタン、ニトロエタン、ニトロベンゼンなどの脂肪族及び芳香族ニトロ化合物類；アセトニトリル、プロピオニトリル、ベンゾニトリルなどのニトリル類；トリエチルアミン、トリブチルアミンなどの低級脂肪族第三級アミン類；ピリジンなどの芳香族第三級アミン類；アセトアミド、プロピオンアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチルピロリドンなどのアミド類；ジメチルスルホキシドなどのスルホキシド類；スルホラン、メチルスルホランなどのスルホン類；ヘキサメチルホスホルアミドなどのリン酸アミド類などを挙げることができる。これらの有機溶媒は通常単独で使用するが、二種類以上を混合して使用しても何らさしつかえない。
【０００８】
本発明では溶媒を使用せず、２，７−オクタジエン−１−オールにパラジウム触媒と第三級有機リン配位子を溶解して反応させる方法が生産性が高く、また溶媒の回収に関わる設備を省略できるので好ましい。
【０００９】
また本発明では、反応混合液中に三級アミンを少量共存させて反応を行ってもよい。本発明において使用できる三級アミンの具体例としては、トリメチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジエチルメチルアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルイソプロピルアミン、Ｎ，Ｎ−ジイソプロピルエチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルブチルアミン、Ｎ−メチルジブチルアミン、トリブチルアミン、トリイソブチルアミン、トリペンチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルヘキシルアミン、トリヘキシルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルオクチルアミン、Ｎ−メチルジオクチルアミン、トリオクチルアミン、トリイソオクチルアミン、トリイソデシルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルドデシルアミン、トリドデシルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルミリスチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルパルチミルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルステアリルアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ，Ｎ−テトラメチルエチレンジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ，Ｎ−テトラエチルエチレンジアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアニリン、トリエタノールアミンなどを挙げることができる。三級アミンの使用量は全反応混合液容量に対して１０％以下であることが好ましい。常圧における沸点が２，７−オクタジエン−１−オールの常圧における沸点よりも高い三級アミンを用いた場合、反応混合物から生成物を蒸留分離する操作の際に、三級アミンは未反応の２，７−オクタジエン−１−オール、および触媒成分と共にボトム部に残留させることができる。このためオクタジエンと三級アミンとの分離に必要な蒸留関連設備を省略することができ、プロセス的に有利である。
【００１０】
本発明において反応系に存在させる触媒は、パラジウム触媒を形成するために用いられるパラジウムまたはパラジウム化合物から誘導される活性種である。パラジウム化合物は特に限定されるものではなく、パラジウムとして可能な原子価のうちの任意の原子価、例えば０、＋２等の原子価を有するパラジウムの化合物であり、その具体例としては、酢酸パラジウム、炭酸パラジウム、パラジウムアセチルアセトナート、塩化パラジウム、硫酸パラジウム、硝酸パラジウム、リチウムパラジウムクロリド、ビスベンゾニトリルパラジウムクロリド、ビストリフェニルホスフィンパラジウムクロリド、ビストリフェニルホスフィンパラジウムアセテート、π−アリルパラジウムクロリド、π−アリルパラジウムアセテート、ナトリウムクロロパラデート、ビス（１，５−シクロオクタジエン）パラジウム、トリス（ジベンジリデンアセトン）ジパラジウムなどが挙げられる。
【００１１】
反応における真のパラジウム触媒は低原子価パラジウム錯体であるので、二価のパラジウム化合物を用いる場合には、それを反応系中に存在する不飽和アルコールまたは第三級有機リン配位子で還元することによってパラジウム触媒を形成させることもできるが、同一反応系内または別の反応容器内で該二価のパラジウム化合物に還元剤を作用させることによってパラジウム触媒を形成させ、それを使用することもできる。このような目的に用いられる還元剤としては水素化ホウ素ナトリウム、ヒドラジン、亜鉛末、マグネシウム、ギ酸などを挙げることができる。還元剤の使用量は通常還元に必要な化学量論量ないしはその１０倍以内の量が好ましい。反応系中に存在させるパラジウム触媒の量について特別な制限はないが、工業的にはパラジウム触媒を反応混合液１ｌあたりパラジウム原子として０．０１〜１０ミリグラム原子、好ましくは０．０１〜５ミリグラム原子の濃度となるような量で用いるのが好ましい。
【００１２】
本発明で用いることのできる第三級有機リン配位子は下記一般式（Ｉ）
【００１３】
【化３】
【００１４】
（式中、Ｒ1 、Ｒ2 およびＲ3 は官能基を有していてもよい炭化水素基を表わす。）
または下記の一般式（II）
【００１５】
【化４】
【００１６】
（式中、Ｒ4 、Ｒ5 、Ｒ6 およびＲ7 は官能基を有していてもよい炭化水素基を表わし、Ｒ8 はいずれの炭素原子が官能基を有していてもよい、１から６の炭素原子からなる二価の有機架橋基を表す。）
で表される第三級有機リン化合物である。
Ｒ1 、Ｒ2 、Ｒ3 、Ｒ4 、Ｒ5 、Ｒ6 およびＲ7 で表される炭化水素基の適当な例はメチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、ｉ−プロピル基、ｎ−ブチル基、ｔ−ブチル基、ｎ−ペンチル基、ｎ−オクチル基などの脂肪族炭化水素基；シクロペンチル基、シクロヘキシル基、メチルシクロヘキシル基などの脂環式炭化水素基；並びにフェニル基、トリル基、アニソイル基などのアリール基およびベンジル基などのアラルキル基などの芳香族炭化水素基を挙げることができる。Ｒ8で表される１から６の炭素原子からなる二価の有機架橋基としては、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ヘキシレン基などを挙げることができる。Ｒ1 、Ｒ2 、Ｒ3 、Ｒ4 、Ｒ5 、Ｒ6 およびＲ7 の炭化水素基並びにＲ8 の二価の有機架橋基内の各炭素原子が含有していてもよい官能基としては、例えばジメチルアミノ基などのジ（低級アルキル）アミノ基；フルオロ基、クロロ基、ブロモ基などのハロゲン基；シアノ基；式−ＳＯ3 Ｍまたは−ＣＯＯＭ（式中、Ｍは水素またはリチウム、ナトリウム、カリウムなどのアルカリ金属原子を表す）で示される基などが挙げられる。
【００１７】
一般式（Ｉ）で表される第三級有機リン化合物の具体例としては、トリメチルホスフィン、トリエチルホスフィン、トリイソプロピルホスフィン、トリｎ−ブチルホスフィン、トリｔ−ブチルホスフィン、トリｎ−オクチルホスフィン、トリシクロヘキシルホスフィン、トリフェニルホスフィン、ジメチルフェニルホスフィン、メチルジフェニルホスフィン、エチルジフェニルホスフィン、シクロヘキシルジフェニルホスフィン、トリ（ｐ−トリル）ホスフィン、トリ（ｏ−トリル）ホスフィン、トリ（ｐ−クロロフェニル）ホスフィン、トリ（１−ナフチル）ホスフィン、トリ（４−カルボキシフェニル）ホスフィン、トリス（４−ジメチルアミノフェニル）ホスフィン、リチウムジフェニルホスフィノベンゼン−ｍ−スルホネート、トリス（ｏ−メトキシフェニル）ホスフィン、トリス（ｐ−メトキシフェニル）ホスフィンなどを挙げることができる。
【００１８】
一般式（II）で表される第三級有機リン化合物の具体例としては１，２−ビス（ジフェニルホスフィノ）エタン、１，２−ビス（ジエチルホスフィノ）エタン、１，３−ビス（ジフェニルホスフィノ）プロパン、１，３−ビス（ジ（ｏ−メトキシフェニル）ホスフィノ）プロパン、１，２−ビス（ジフェニルホスフィノ）ベンゼン、１，４−ビス（ジフェニルホスフィノ）ブタンなどを挙げることができる。
【００１９】
これらの第三級有機リン配位子は単独で使用することもできるし、２つ以上の配位子を混合して使用することもできる。反応性、選択性、および蒸留操作時におけるパラジウム触媒の耐熱性の点から第三級有機リン配位子としてトリシクロヘキシルホスフィンを用いるのが特に好ましい。第三級有機リン配位子の使用量は、該第三級有機リン配位子に含有されるリン原子としてパラジウム１グラム原子当り少なくとも２０モルであり、これよりも少ない使用量では触媒の耐熱性および反応の選択性が低下してしまう。第三級有機リン配位子の使用量については反応性の観点での上限はないが、一般的にはパラジウム１グラム原子当たり１０００モル以下となるような量で使用される。
【００２０】
本発明においては反応温度は５０〜１２０℃に保って行うのが好ましく、反応速度およびパラジウム触媒の安定性の点から６０〜９０℃に保って行うのが一層好ましい。
【００２１】
本発明において反応混合液からオクタジエンを含む生成物を分離するには、減圧条件として８０℃以下の温度で蒸留操作を行う。蒸留操作には薄膜蒸発装置等を好ましく使用できる。生成物を留去した後、触媒成分および未反応の２，７−オクタジエン−１−オールを含む残留物は反応工程に循環し再使用することが可能である。残留物はその一部を取り出し、所望により触媒賦活処理を施した後、反応工程に循環してもよい。蒸留操作の際における触媒の熱安定性をより確保するために、蒸留操作に先立って、反応混合液に含まれる第三級有機リン化合物と同一のリン化合物を初期の第三級有機リン化合物の仕込量に対して２０重量％以下の量で添加することも好ましい。
【００２２】
本発明はバッチ式、セミ連続式、および連続式のいずれでも実施することができる。
【００２３】
【実施例】
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって何等限定されるものではない。
【００２４】
実施例１
攪拌機、温度計、加熱用ヒーター、および蓄圧器と定圧供給弁等を備えた内容量１００ｍｌのオートクレーブに２，７−オクタジエン−１−オール４３０ミリモル（５４．２ｇ）、酢酸パラジウム０．０６ミリモル（１３．５ｍｇ）、トリシクロヘキシルホスフィン３．６ミリモル（１０１０ｍｇ：トリシクロヘキシルホスフィンとパラジウムのモル比＝６０：１）を仕込み、系内を二酸化炭素で置換した。次に、この系内に二酸化炭素を２０kg/cm 2 G となるまで加圧し、次いでこの系に、ボンベからの高圧水素ガスを蓄圧器に分取し、反応系の内圧が常に９０kg/cm 2 G になるように設定された定圧供給弁を経由させて蓄圧器内の水素ガスを供給した。この反応系を攪拌しながら約１５分かけて８０℃に昇温して反応を開始させ、この圧力、温度条件下で３時間反応を行った。反応混合液をサンプリングしてガスクロマトグラフィーで分析したところ、２，７−オクタジエン−１−オールの転化率は６５．５％、生成物中のオクタジエン選択率は９７．４％、また１，７−オクタジエンと１，６−オクタジエンの生成比率は９５．５／４．５であった。他の生成物選択率は１−オクテン０．６％、２−オクテン−１−オール１．４％、ジ（オクタジエニル）エーテル０．６％であった。放冷後、反応混合液をあらかじめ窒素置換しておいた容量２００ｍｌの三口フラスコに全量抜き取り、トリシクロヘキシルホスフィンを０．３６ミリモル（１０１ｍｇ）添加した。さらに蒸留装置を取り付けてフラスコを６０℃に加熱、減圧（１０ｍｍＨｇ）とし、生成したオクタジエン類および水を留去した。冷却後、触媒成分および未反応の２，７−オクタジエン−１−オールを含む残留物に、反応で消費された量に相当する２，７−オクタジエン−１−オールを加えて反応仕込み液を調製し、全量を１回目の反応に使用したオートクレーブに仕込んだ。１回目と同様の条件および操作で反応を行い、反応混合液をガスクロマトグラフィーで分析したところ、２，７−オクタジエン−１−オールの転化率は６８．６％であり、生成物中のオクタジエン選択率は９４．４％、また１，７−オクタジエンと１，６−オクタジエンの生成比率は９４．９／５．１であった。他の生成物選択率は１−オクテン２．６％、２−オクテン−１−オール２．７％、ジ（オクタジエニル）エーテル０．３％であった。
【００２５】
放冷後、反応混合液をあらかじめ窒素置換しておいた容量２００ｍｌの三口フラスコに全量抜き取り、トリシクロヘキシルホスフィンを０．３６ミリモル（１０１ｍｇ）添加した。さらに蒸留装置を取り付けてフラスコを６０℃に加熱、減圧（１０ｍｍＨｇ）とし、生成したオクタジエン類および水を留去した。冷却後、触媒成分および未反応の２，７−オクタジエン−１−オールを含む残留物に、反応で消費された量に相当する２，７−オクタジエン−１−オールを加えて反応仕込み液を調製し、全量を再びオートクレーブに仕込んで１回目と同様の条件および操作で反応を行い、次いで同様の方法および条件により生成物の蒸留分離を行う一連の操作を計１０回繰り返して行った。４回目、７回目、および１０回目の反応により得られた反応混合液の分析結果を表１に示す。１０回の繰り返し反応において触媒活性の低下は認められず、オクタジエン選択率および１，７−オクタジエンと１，６−オクタジエンの生成比はほぼ一定であった。
【００２６】
【表１】
【００２７】
実施例２〜６、比較例１〜２
実施例１と同様の反応装置に１，７−オクタジエン−３−オール２８５ミリモル（３５．９ｇ）、および酢酸パラジウムとトリシクロヘキシルホスフィンを種々の量比で仕込み、水素と二酸化炭素の分圧を変化した他は実施例１と同様の手順で反応を行った。結果を表２に示す。
【００２８】
【表２】
【００２９】
【発明の効果】
本発明の方法によれば、高価なパラジウム触媒成分を循環再使用することが可能であり、かつ安価な水素を還元剤として用いる２，７−オクタジエン−１−オールからのオクタジエンの製造方法が提供される。
【発明の属する技術分野】
本発明は、２，７−オクタジエン−１−オールを水素と二酸化炭素の混合ガスと反応させてオクタジエンを製造する方法に関する。
本発明で得られるオクタジエンのうち、１，７−オクタジエンはポリオレフィンの製造に際しての架橋剤として、またセバシン酸、Ｃ１０ジオール、Ｃ１０ジアミンの合成中間体として重要である。セバシン酸、Ｃ１０ジオール、Ｃ１０ジアミンはポリエステル、ポリアミド、アルキド樹脂および可塑剤原料として有用である。一方、１，６−オクタジエンはポリオレフィン改質剤として有用な化合物である。
【０００２】
【従来の技術】
従来、２，７−オクタジエン−１−オールよりオクタジエンを直接製造する方法としては、特開昭５４−１５１９０２号公報に、パラジウム又はパラジウム化合物および二酸化炭素の存在下、β，γ−不飽和アルコール又はその異性体混合物を水素原子放出性の還元剤と反応させることを特徴とする不飽和炭化水素またはその異性体混合物の製造方法が開示されている。
このほか、誘導体を経由する合成方法がいくつか知られている。例えば、シンセシス（Synthesis ）、６２３頁（１９８６）に２，７−オクタジエン−１−オールの酢酸エステルおよび炭酸エステルをパラジウム錯体触媒存在下にギ酸のトリエチルアミン塩で加水素分解することによるオクタジエンの合成法が記載されている。また、テトラヘドロン・レターズ（Tetrahedron Letters ）、６１３頁（１９７９）およびケミストリー・レターズ（Chemistry Letters ）、１０１７頁（１９８４）には、２，７−オクタジエン−１−オールの酢酸エステル、ギ酸エステル、炭酸エステル、フェニルエーテルおよび相当するハロゲン化合物をパラジウム錯体触媒存在下ギ酸アンモニウムで加水素分解することによるオクタジエンの合成法が記載されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
特開昭５４−１５１９０２号公報にはパラジウム触媒の循環再使用の方法についてはなんら記載されていない。パラジウム触媒は周知のごとく極めて高価な貴金属触媒であり、パラジウム触媒を使用して工業的規模でオクタジエンを生産するためには、パラジウム触媒の触媒活性が長期にわたって保持されることが重要となる。一方、２，７−オクタジエン−１−オールの誘導体を経由する合成方法には、上記直接法と同様のパラジウム触媒使用時のコスト問題に加え、誘導体を製造しなければならず工程が煩雑になるという問題点、さらに高価な還元剤を大量に用いなければならないという問題点があり、工業的製造法として適当とはいえない。
したがって、本発明の目的は、２，７−オクタジエン−１−オールからオクタジエンを直接製造するに際し、パラジウム触媒の寿命を長期にわたって維持し、その結果としてパラジウム触媒の循環再使用を可能にし製造原価の低減につながるオクタジエンの製造方法を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは２，７−オクタジエン−１−オールからのオクタジエンの工業的な製造方法について鋭意検討した結果、１）パラジウム化合物および第三級有機リン配位子から構成される触媒の存在下、該第三級有機リン配位子の使用量が該第三級有機リン配位子に含有されるリン原子としてパラジウム１グラム原子当り少なくとも２０モルであり１０００モル以下である条件下に、２，７−オクタジエン−１−オールを水素と二酸化炭素の混合ガスと反応させ、２）反応終了後の反応混合液に蒸留操作を施すことにより該反応混合液から１，７−オクタジエンおよび１，６−オクタジエンを含む反応生成物を留去し、３）残留した未反応２，７−オクタジエン−１−オールおよび触媒成分を含む混合物の少なくとも一部を反応器に戻し、再び反応に使用することを特徴とするオクタジエンの製造方法を見出だし、上記の目的を達成した。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明において原料として使用される２，７−オクタジエン−１−オールは、例えばブタジエンの水和二量化反応で製造可能である。
【０００６】
本発明で用いる水素および二酸化炭素は、いずれも工業的規模で広く入手が可能なグレードのものを使用可能であり、少量の不純物の存在は許容することができる。二酸化炭素は直接反応剤としては関与しないが触媒的機能を有し、反応の進行に必須である。二酸化炭素の分圧は臨界的なものではないが、好ましくは二酸化炭素の分圧を６０kg/cm2G以下、より好ましくは４０kg/cm2G以下で行う。水素分圧の二酸化炭素分圧に対する比率は広範囲に設定可能であり、特に制限はないが、水素分圧が大きい方が反応速度の点から好ましい。反応の全圧力には特に制限はないが、反応性、選択性および操作性を考慮して２〜３６０kg/cm2Gの範囲で実施するのが好ましく、１０〜２５０kg/cm2Gの範囲がより好ましい。
二酸化炭素は、反応の開始に先立って反応系に所定圧力となるように供給するのみで十分であり、反応中に追加する必要はない。一方水素は反応剤として関与するので、反応を行う間、間欠的又は連続的に反応系内に供給し、反応系の全圧を一定に保つのが好ましい。また、反応系は水素と二酸化炭素の他に反応に対して不活性なガス、例えば窒素、アルゴンなどのガスでさらに加圧されていても良い。
【０００７】
本発明においては溶媒の使用は必須条件ではないが、適当な有機溶媒を使用しても良い。本発明において使用できる有機溶媒の例としては、ペンタン、ヘキサン、シクロヘキサン、ドデカンのような脂肪族炭化水素類；ベンゼン、トルエン、キシレン、クメン、ｐ−シメン、メシチレンのような芳香族炭化水素類；クロロホルム、ジクロロメタン、四塩化炭素のようなハロゲン化炭化水素類；テトラヒドロフラン、ジオキサン、ジオキソラン、ジエチルエーテル、メチル−ｔ−ブチルエーテルのようなエーテル類；アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノンのようなケトン類；酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸イソプロピル、酢酸ｎ−ブチルのような低級脂肪族エステル類；アジピン酸ジメチル、フタル酸ジメチル、フタル酸ジオクチルのような脂肪族及び芳香族多価エステル類；炭酸エチレンなどの環式ジエステル類；ニトロメタン、ニトロエタン、ニトロベンゼンなどの脂肪族及び芳香族ニトロ化合物類；アセトニトリル、プロピオニトリル、ベンゾニトリルなどのニトリル類；トリエチルアミン、トリブチルアミンなどの低級脂肪族第三級アミン類；ピリジンなどの芳香族第三級アミン類；アセトアミド、プロピオンアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチルピロリドンなどのアミド類；ジメチルスルホキシドなどのスルホキシド類；スルホラン、メチルスルホランなどのスルホン類；ヘキサメチルホスホルアミドなどのリン酸アミド類などを挙げることができる。これらの有機溶媒は通常単独で使用するが、二種類以上を混合して使用しても何らさしつかえない。
【０００８】
本発明では溶媒を使用せず、２，７−オクタジエン−１−オールにパラジウム触媒と第三級有機リン配位子を溶解して反応させる方法が生産性が高く、また溶媒の回収に関わる設備を省略できるので好ましい。
【０００９】
また本発明では、反応混合液中に三級アミンを少量共存させて反応を行ってもよい。本発明において使用できる三級アミンの具体例としては、トリメチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジエチルメチルアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルイソプロピルアミン、Ｎ，Ｎ−ジイソプロピルエチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルブチルアミン、Ｎ−メチルジブチルアミン、トリブチルアミン、トリイソブチルアミン、トリペンチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルヘキシルアミン、トリヘキシルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルオクチルアミン、Ｎ−メチルジオクチルアミン、トリオクチルアミン、トリイソオクチルアミン、トリイソデシルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルドデシルアミン、トリドデシルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルミリスチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルパルチミルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルステアリルアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ，Ｎ−テトラメチルエチレンジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ，Ｎ−テトラエチルエチレンジアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアニリン、トリエタノールアミンなどを挙げることができる。三級アミンの使用量は全反応混合液容量に対して１０％以下であることが好ましい。常圧における沸点が２，７−オクタジエン−１−オールの常圧における沸点よりも高い三級アミンを用いた場合、反応混合物から生成物を蒸留分離する操作の際に、三級アミンは未反応の２，７−オクタジエン−１−オール、および触媒成分と共にボトム部に残留させることができる。このためオクタジエンと三級アミンとの分離に必要な蒸留関連設備を省略することができ、プロセス的に有利である。
【００１０】
本発明において反応系に存在させる触媒は、パラジウム触媒を形成するために用いられるパラジウムまたはパラジウム化合物から誘導される活性種である。パラジウム化合物は特に限定されるものではなく、パラジウムとして可能な原子価のうちの任意の原子価、例えば０、＋２等の原子価を有するパラジウムの化合物であり、その具体例としては、酢酸パラジウム、炭酸パラジウム、パラジウムアセチルアセトナート、塩化パラジウム、硫酸パラジウム、硝酸パラジウム、リチウムパラジウムクロリド、ビスベンゾニトリルパラジウムクロリド、ビストリフェニルホスフィンパラジウムクロリド、ビストリフェニルホスフィンパラジウムアセテート、π−アリルパラジウムクロリド、π−アリルパラジウムアセテート、ナトリウムクロロパラデート、ビス（１，５−シクロオクタジエン）パラジウム、トリス（ジベンジリデンアセトン）ジパラジウムなどが挙げられる。
【００１１】
反応における真のパラジウム触媒は低原子価パラジウム錯体であるので、二価のパラジウム化合物を用いる場合には、それを反応系中に存在する不飽和アルコールまたは第三級有機リン配位子で還元することによってパラジウム触媒を形成させることもできるが、同一反応系内または別の反応容器内で該二価のパラジウム化合物に還元剤を作用させることによってパラジウム触媒を形成させ、それを使用することもできる。このような目的に用いられる還元剤としては水素化ホウ素ナトリウム、ヒドラジン、亜鉛末、マグネシウム、ギ酸などを挙げることができる。還元剤の使用量は通常還元に必要な化学量論量ないしはその１０倍以内の量が好ましい。反応系中に存在させるパラジウム触媒の量について特別な制限はないが、工業的にはパラジウム触媒を反応混合液１ｌあたりパラジウム原子として０．０１〜１０ミリグラム原子、好ましくは０．０１〜５ミリグラム原子の濃度となるような量で用いるのが好ましい。
【００１２】
本発明で用いることのできる第三級有機リン配位子は下記一般式（Ｉ）
【００１３】
【化３】
（式中、Ｒ1 、Ｒ2 およびＲ3 は官能基を有していてもよい炭化水素基を表わす。）
または下記の一般式（II）
【００１５】
【化４】
（式中、Ｒ4 、Ｒ5 、Ｒ6 およびＲ7 は官能基を有していてもよい炭化水素基を表わし、Ｒ8 はいずれの炭素原子が官能基を有していてもよい、１から６の炭素原子からなる二価の有機架橋基を表す。）
で表される第三級有機リン化合物である。
Ｒ1 、Ｒ2 、Ｒ3 、Ｒ4 、Ｒ5 、Ｒ6 およびＲ7 で表される炭化水素基の適当な例はメチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、ｉ−プロピル基、ｎ−ブチル基、ｔ−ブチル基、ｎ−ペンチル基、ｎ−オクチル基などの脂肪族炭化水素基；シクロペンチル基、シクロヘキシル基、メチルシクロヘキシル基などの脂環式炭化水素基；並びにフェニル基、トリル基、アニソイル基などのアリール基およびベンジル基などのアラルキル基などの芳香族炭化水素基を挙げることができる。Ｒ8で表される１から６の炭素原子からなる二価の有機架橋基としては、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ヘキシレン基などを挙げることができる。Ｒ1 、Ｒ2 、Ｒ3 、Ｒ4 、Ｒ5 、Ｒ6 およびＲ7 の炭化水素基並びにＲ8 の二価の有機架橋基内の各炭素原子が含有していてもよい官能基としては、例えばジメチルアミノ基などのジ（低級アルキル）アミノ基；フルオロ基、クロロ基、ブロモ基などのハロゲン基；シアノ基；式−ＳＯ3 Ｍまたは−ＣＯＯＭ（式中、Ｍは水素またはリチウム、ナトリウム、カリウムなどのアルカリ金属原子を表す）で示される基などが挙げられる。
【００１７】
一般式（Ｉ）で表される第三級有機リン化合物の具体例としては、トリメチルホスフィン、トリエチルホスフィン、トリイソプロピルホスフィン、トリｎ−ブチルホスフィン、トリｔ−ブチルホスフィン、トリｎ−オクチルホスフィン、トリシクロヘキシルホスフィン、トリフェニルホスフィン、ジメチルフェニルホスフィン、メチルジフェニルホスフィン、エチルジフェニルホスフィン、シクロヘキシルジフェニルホスフィン、トリ（ｐ−トリル）ホスフィン、トリ（ｏ−トリル）ホスフィン、トリ（ｐ−クロロフェニル）ホスフィン、トリ（１−ナフチル）ホスフィン、トリ（４−カルボキシフェニル）ホスフィン、トリス（４−ジメチルアミノフェニル）ホスフィン、リチウムジフェニルホスフィノベンゼン−ｍ−スルホネート、トリス（ｏ−メトキシフェニル）ホスフィン、トリス（ｐ−メトキシフェニル）ホスフィンなどを挙げることができる。
【００１８】
一般式（II）で表される第三級有機リン化合物の具体例としては１，２−ビス（ジフェニルホスフィノ）エタン、１，２−ビス（ジエチルホスフィノ）エタン、１，３−ビス（ジフェニルホスフィノ）プロパン、１，３−ビス（ジ（ｏ−メトキシフェニル）ホスフィノ）プロパン、１，２−ビス（ジフェニルホスフィノ）ベンゼン、１，４−ビス（ジフェニルホスフィノ）ブタンなどを挙げることができる。
【００１９】
これらの第三級有機リン配位子は単独で使用することもできるし、２つ以上の配位子を混合して使用することもできる。反応性、選択性、および蒸留操作時におけるパラジウム触媒の耐熱性の点から第三級有機リン配位子としてトリシクロヘキシルホスフィンを用いるのが特に好ましい。第三級有機リン配位子の使用量は、該第三級有機リン配位子に含有されるリン原子としてパラジウム１グラム原子当り少なくとも２０モルであり、これよりも少ない使用量では触媒の耐熱性および反応の選択性が低下してしまう。第三級有機リン配位子の使用量については反応性の観点での上限はないが、一般的にはパラジウム１グラム原子当たり１０００モル以下となるような量で使用される。
【００２０】
本発明においては反応温度は５０〜１２０℃に保って行うのが好ましく、反応速度およびパラジウム触媒の安定性の点から６０〜９０℃に保って行うのが一層好ましい。
【００２１】
本発明において反応混合液からオクタジエンを含む生成物を分離するには、減圧条件として８０℃以下の温度で蒸留操作を行う。蒸留操作には薄膜蒸発装置等を好ましく使用できる。生成物を留去した後、触媒成分および未反応の２，７−オクタジエン−１−オールを含む残留物は反応工程に循環し再使用することが可能である。残留物はその一部を取り出し、所望により触媒賦活処理を施した後、反応工程に循環してもよい。蒸留操作の際における触媒の熱安定性をより確保するために、蒸留操作に先立って、反応混合液に含まれる第三級有機リン化合物と同一のリン化合物を初期の第三級有機リン化合物の仕込量に対して２０重量％以下の量で添加することも好ましい。
【００２２】
本発明はバッチ式、セミ連続式、および連続式のいずれでも実施することができる。
【００２３】
【実施例】
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって何等限定されるものではない。
【００２４】
実施例１
攪拌機、温度計、加熱用ヒーター、および蓄圧器と定圧供給弁等を備えた内容量１００ｍｌのオートクレーブに２，７−オクタジエン−１−オール４３０ミリモル（５４．２ｇ）、酢酸パラジウム０．０６ミリモル（１３．５ｍｇ）、トリシクロヘキシルホスフィン３．６ミリモル（１０１０ｍｇ：トリシクロヘキシルホスフィンとパラジウムのモル比＝６０：１）を仕込み、系内を二酸化炭素で置換した。次に、この系内に二酸化炭素を２０kg/cm 2 G となるまで加圧し、次いでこの系に、ボンベからの高圧水素ガスを蓄圧器に分取し、反応系の内圧が常に９０kg/cm 2 G になるように設定された定圧供給弁を経由させて蓄圧器内の水素ガスを供給した。この反応系を攪拌しながら約１５分かけて８０℃に昇温して反応を開始させ、この圧力、温度条件下で３時間反応を行った。反応混合液をサンプリングしてガスクロマトグラフィーで分析したところ、２，７−オクタジエン−１−オールの転化率は６５．５％、生成物中のオクタジエン選択率は９７．４％、また１，７−オクタジエンと１，６−オクタジエンの生成比率は９５．５／４．５であった。他の生成物選択率は１−オクテン０．６％、２−オクテン−１−オール１．４％、ジ（オクタジエニル）エーテル０．６％であった。放冷後、反応混合液をあらかじめ窒素置換しておいた容量２００ｍｌの三口フラスコに全量抜き取り、トリシクロヘキシルホスフィンを０．３６ミリモル（１０１ｍｇ）添加した。さらに蒸留装置を取り付けてフラスコを６０℃に加熱、減圧（１０ｍｍＨｇ）とし、生成したオクタジエン類および水を留去した。冷却後、触媒成分および未反応の２，７−オクタジエン−１−オールを含む残留物に、反応で消費された量に相当する２，７−オクタジエン−１−オールを加えて反応仕込み液を調製し、全量を１回目の反応に使用したオートクレーブに仕込んだ。１回目と同様の条件および操作で反応を行い、反応混合液をガスクロマトグラフィーで分析したところ、２，７−オクタジエン−１−オールの転化率は６８．６％であり、生成物中のオクタジエン選択率は９４．４％、また１，７−オクタジエンと１，６−オクタジエンの生成比率は９４．９／５．１であった。他の生成物選択率は１−オクテン２．６％、２−オクテン−１−オール２．７％、ジ（オクタジエニル）エーテル０．３％であった。
【００２５】
放冷後、反応混合液をあらかじめ窒素置換しておいた容量２００ｍｌの三口フラスコに全量抜き取り、トリシクロヘキシルホスフィンを０．３６ミリモル（１０１ｍｇ）添加した。さらに蒸留装置を取り付けてフラスコを６０℃に加熱、減圧（１０ｍｍＨｇ）とし、生成したオクタジエン類および水を留去した。冷却後、触媒成分および未反応の２，７−オクタジエン−１−オールを含む残留物に、反応で消費された量に相当する２，７−オクタジエン−１−オールを加えて反応仕込み液を調製し、全量を再びオートクレーブに仕込んで１回目と同様の条件および操作で反応を行い、次いで同様の方法および条件により生成物の蒸留分離を行う一連の操作を計１０回繰り返して行った。４回目、７回目、および１０回目の反応により得られた反応混合液の分析結果を表１に示す。１０回の繰り返し反応において触媒活性の低下は認められず、オクタジエン選択率および１，７−オクタジエンと１，６−オクタジエンの生成比はほぼ一定であった。
【００２６】
【表１】
実施例２〜６、比較例１〜２
実施例１と同様の反応装置に１，７−オクタジエン−３−オール２８５ミリモル（３５．９ｇ）、および酢酸パラジウムとトリシクロヘキシルホスフィンを種々の量比で仕込み、水素と二酸化炭素の分圧を変化した他は実施例１と同様の手順で反応を行った。結果を表２に示す。
【００２８】
【表２】
【発明の効果】
本発明の方法によれば、高価なパラジウム触媒成分を循環再使用することが可能であり、かつ安価な水素を還元剤として用いる２，７−オクタジエン−１−オールからのオクタジエンの製造方法が提供される。
Claims (4)
- １）パラジウム化合物および第三級有機リン配位子から構成される触媒の存在下、該第三級有機リン配位子の使用量が該第三級有機リン配位子に含有されるリン原子としてパラジウム１グラム原子当り少なくとも２０モルであり１０００モル以下である条件下に、２，７−オクタジエン−１−オールを水素と二酸化炭素の混合ガスと反応させ、２）反応終了後の反応混合液に蒸留操作を施すことにより該反応混合液から１，７−オクタジエンおよび１，６−オクタジエンを含む反応生成物を留去し、３）残留した未反応の２，７−オクタジエン−１−オールおよび触媒成分を含む混合物の少なくとも一部を反応器に戻し、再び反応に使用することを特徴とするオクタジエンの製造方法。
- 第三級有機リン配位子が下記の一般式（Ｉ）
または下記の一般式（ＩＩ）
で表される第三級有機リン化合物の中から選択されるいずれか１種または２種以上の混合物であることを特徴とする請求項１に記載のオクタジエンの製造方法。 - 第三級有機リン配位子としてトリシクロヘキシルホスフィンを用いることを特徴とする請求項１または２に記載のオクタジエンの製造方法。
- 無溶媒で反応を行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のオクタジエンの製造方法。
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