JP4060532B2 - エチレン性不飽和を含む有機化合物をヒドロシアン化するプロセス - Google Patents
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Description
(技術分野)
本発明は、特にニトリルを調製するためにエチレン性不飽和を含む有機化合物をヒドロシアン化するプロセスに関し、一層特にジニトリルを製造するためにジオレフィン又は置換されたオレフィンをヒドロシアン化する及び/又はヒドロシアン化することによって得られるニトリルを異性化することに関する。
【0002】
発明は、一層特にニッケルベース化合物によって触媒されるヒドロシアン化に関する。
【0003】
(従来技術)
フランス国特許第1,599,761号は、シアン化水素酸を、少なくとも1つのエチレン性二重結合を有する有機化合物にニッケル触媒及びトリアリールホスフィットの存在において加えることによってニトリルを調製するプロセスについて開示している。この反応は、溶媒の存在において又は溶媒の不存在において実施することができる。
【0004】
溶媒が従来技術のこのプロセスにおいて使用される時は、溶媒は、ベンゼン又はキシレンのような炭化水素、或はアセトニトリルのようなニトリルであるのが好ましくい。
【0005】
採用される触媒は、ホスフィン、アルシン、スチルビン、ホスフィット、亜ヒ酸塩又は亜アンチモン酸塩のようなリガンドを含む有機ニッケル錯体である。
【0006】
ホウ素化合物又は金属塩、通常ルイス酸のような触媒を活性化するために促進剤を存在させることもまた該特許において勧められている。
【0007】
フランス国特許第2,338,253号では、少なくとも1つのエチレン性不飽和を有する化合物のヒドロシアン化を、遷移金属、特にニッケル、パラジウム又は鉄、及びスルホン化ホスフィンの化合物の水溶液の存在において実施するための提供がなされた。
【0008】
この特許に開示されるスルホン化ホスフィンは、スルホン化トリアリールホスフィンであり、一層特にスルホン化トリフェニルホスフィンである。
【0009】
このプロセスは、特にブタジエン及びペンテンジニトリルの満足すべきヒドロシアン化、及び沈降による簡単な分離による触媒溶液の容易な分離を可能にし、その結果触媒として作用する金属を含む流出物又は廃棄物の吐出をできるだけ回避する。
【0010】
しかし、これらのプロセスでは、触媒の総括寿命は、反応装置において触媒を各々通す間にニッケルの損失によって影響される。この損失は、特に水酸化ニッケルの沈殿による。この沈殿は、また、それがプラントを汚染し、プラントを定期的に清浄にするか又は沈殿を分離しかつ除く段階のいずれかを要するので、プロセスの作動において不利である。後者の実施態様では、環境上有害な流出物が生成される。
【0011】
本発明の目的の内の一つは、一方で、プラント又は環境を汚染する危険性を排除しかつ他方で、触媒の損失を減少させるために、沈殿を処理することを可能にするプロセスを提供することによってこれらの不利を克服することにある。
【0012】
(発明の開示)
このために、発明は、少なくとも1つのエチレン性結合を含む有機化合物を、少なくとも一種のニッケル化合物及び少なくとも一種の水溶性ホスフィンを含む触媒の水溶液の存在においてシアン化水素と反応させ、反応させた後に、有機相と水性相とを分離することによってヒドロシアン化するプロセスを提供する。
【0013】
発明のプロセスは、ヒドロシアン化反応の間に形成された固相(懸濁状態の又は沈殿されたコロイド、ゲル又は固体)を含む回収された水性相を、該固相を溶解するために、シアン化水素で処理するに在る。
【0014】
(好ましい具体例の説明)
こうして、水性相は、少なくとも一部反応装置においてプラントを汚染しないで循環させることができる。
【0015】
発明の別の実施態様では、形成された固相を含む回収された水性相Aに、固相を抜き出すために分離段階を施し、精製又は浄化された水性相A1を引き続き少なくとも一部ヒドロシアン化反応装置において循環させ、固相をシアン化水素で処理することによって溶解させる。
【0016】
発明の好適な特徴に従えば、分離された固相のシアン化水素による処理を、水溶性ホスフィンを含む水溶液の存在において実施する。このようにして回収された溶液Bを、好適な実施態様では、簡潔に言えば、(II)酸化状態のニッケルを(0)酸化状態のニッケルに還元することからなる触媒の再生の段階に供給する。この還元は、(0)酸化状態のニッケルを、固相を溶解させることによって得られる溶液に加えた後に実施するのが有利である。
【0017】
発明の好適な特徴に従えば、溶液Bを浄化された水溶液A1の少なくとも一部と混合した後に、還元再生処理する。これより、この溶液A1は、(0)酸化状態のニッケルを含むので、触媒すべての再生が可能である。
【0018】
発明の特徴に従えば、回収された水性相Aを浄化した後か又はこの液相において直接かのいずれかでの形成された固相のシアン化水素による処理を、シアン化水素を、有利には水溶性ホスフィン又はヒドロシアン化触媒を含む水溶液に加え、かつ反応混合物を、沈殿を好ましくは完全に溶解させるために必要な時間撹拌することによって実施する。
【0019】
反応混合物の温度は、100℃よりも低くするのが有利であり、20°〜80℃にするのが好ましい。シアン化水素を液状形態で又は水に溶解した状態で又は水溶性ホスフィンの溶液で加える。
【0020】
シアン化水素の添加量は、少なくとも沈殿された又は不溶性ニッケルを可溶性のシアン化ニッケルに転化させるための化学量論量に等しくする。この最少量は、溶解させるべき沈殿の重量の関数としてかつこの沈殿された又は不溶性Niが水酸化ニッケルであると仮定することによって決めることができる。
【0021】
シアン化水素の添加量は、化学量論量よりも30〜400%多くするのが有利になる。
【0022】
触媒の再生の段階又は換言すると、ニッケルを還元して0酸化状態にすることは、ガス状水素により、電気化学的還元或は有機又は無機還元剤の添加による還元のようないくつものプロセスによって実施することができる。還元プロセスは、知られており、特に下記の特許:WO 97/24184、EP 0,715,890及びFR 2,338,253に開示されている。
【0023】
発明において使用するのに適した水溶性ホスフィン化合物は、フランス国特許第2,338,253号又は特許出願WO 97/12857及びEP 0,650,959に開示されているホスフィン化合物の系統に属する化合物の内の一種にすることができる。
【0024】
これより、発明用に適したホスフィンは、下記の一般式(I)に一致する:
【化1】
式中、
Ar1、Ar2及びAr3は、同一であり又は異なり、アリール基を表わし、
Y1、Y2及びY3は、同一であり又は異なり、下記を表わし:
炭素原子1〜4を有するアルキルラジカル、
炭素原子1〜4を有するアルコキシラジカル、
ハロゲン原子、
CNラジカル、
NO2ラジカル、
OHラジカル、
NR1R2ラジカル、式中、R1及びR2は、同一であり又は異なり、炭素原子1〜4を有するアルキルラジカルを表わす、
Mは、(I)式の化合物が水に可溶性になるように、下記を含む群から選ぶ無基又は有機カチオン性残基であり:
H+、
アルカリ金属又はアルカリ土類金属に由来するカチオン、
N(R3R4R5R6)+、ここで、R3、R4、R5及びR6は、同一であり又は異なり、炭素原子1〜4を有するアルキルラジカル或は水素原子を表わし、
金属に由来するその他のカチオンであって、それらのベンゼンスルホン酸塩は、水に可溶性であるもの、
m1、m2及びm3は、0〜5からの同一の又は異なる整数であり、
n1、n2及びn3は、0〜3からの同一の又は異なる整数であり、それらの内の1つは、1に等しいか又はそれよりも大きい。
【0025】
金属であって、それらのベンゼンスルホン酸塩が水に可溶性であるものの例として、鉛、亜鉛及びスズを挙げることができる。
【0026】
「水に可溶性」なる表現は、一般的に、本明細書中で、水1リットル当たり少なくとも0.01gに可溶性の化合物を意味する。
【0027】
(I)式のホスフィンの中で、下記のものが好ましい:
Ar1、Ar2及びAr3は、フェニル基であり、
Y1、Y2及びY3は、下記をから選ぶ基を表わし:
炭素原子1〜2を有するアルキルラジカル、
炭素原子1〜2を有するアルコキシラジカル、
Mは、下記を含む群から選ぶカチオンを表わし:
H+、
Na、K、Ca及びBaに由来するカチオン、
NH4 +、
テトラメチルアンモニウム、テトラエチルアンモニウム、テトラプロピルアンモニウム及びテトラブチルアンモニウムカチオン、
m1、m2及びm3は、0〜3の整数であり、
n1、n2及びn3は、0〜3の整数であり、また少なくとも1つは、1よりも大きい。
【0028】
これらのホスフィンの中で、一層特に好適なのは、モノ(スルホフェニル)ジフェニルホスフィン、ジ(スルホフェニル)フェニルホスフィン及びトリ(スルホフェニル)ホスフィン(それらの式において、SO3基は、メタ位であるのが好ましい)のナトリウム、カリウム、カルシウム、バリウム、アンモニウム、テトラメチルアンモニウム及びテトラエチルアンモニウム塩である。
【0029】
発明のプロセスにおいて採用することができる(I)式のホスフィンのその他の例として、下記を挙げることができる:(3−スルホ−4−メチルフェニル)ジ(4−メチルフェニル)ホスフィン、(3−スルホ−4−メトキシフェニル)ジ(4−メトキシフェニル)ホスフィン、(3−スルホ−4−クロロフェニル)ジ(4−クロロフェニル)ホスフィン、ジ(3−スルホフェニル)フェニルホスフィン、ジ(4−スルホフェニル)フェニルホスフィン、ジ(3−スルホ−4−メチルフェニル)(4−メチルフェニル)ホスフィン、ジ(3−スルホ−4−メトキシフェニル)(4−メトキシフェニル)ホスフィン、ジ(3−スルホ−4−クロロフェニル)(4−クロロフェニル)ホスフィン、トリ(3−スルホフェニル)フェニルホスフィン、トリ(4−スルホフェニル)フェニルホスフィン、トリ(3−スルホ−4−メチルフェニル)ホスフィン、トリ(3−スルホ−4−メトキシフェニル)ホスフィン、トリ(3−スルホ−4−クロロフェニル)ホスフィン、(2−スルホ−4−メチルフェニル)(3−スルホ−4−メチルフェニル)(3,5−ジスルホ−4−メチルフェニル)ホスフィン又は(3−スルホフェニル)(3−スルホ−4−クロロフェニル)(3,5−ジスルホ−4−クロロフェニル)ホスフィンのアルカリ金属又はアルカリ土類金属塩、アンモニウム塩又は第四アンモニウム塩。
【0030】
これらのホスフィンの混合物を使用することが可能であるのは極めて明瞭である。特に、モノ−、ジ−及びトリ−メタ−スルホン化ホスフィンの混合物を使用することができる。下記の一般式(II)及び(III)の一座及び二座ホスフィンもまた発明用に適している:
【化2】
式中、
Ar1、Ar2は、同一であり又は異なり、アリール基又は下記のような置換基を1つ又はそれ以上含むアリール基を表わし:
炭素原子1〜4を有するアルキル又はアルコキシラジカル、
ハロゲン原子、
下記のような親水基:
−COOM、−SO3M又は−PO3M、ここで、Mは、水素、アルカリ金属又はアルカリ土類金属に由来するカチオン、アンモニウムカチオン−N(R)4(式中、記号Rは、同一であり又は異なり、水素原子又は炭素原子1〜4を有するアルキルラジカルを表わす)、又は金属、アリールカルボン酸、アリールスルホン酸もしくはアリールホスホン酸であって、それらの塩は水に可溶性であるものに由来するその他のカチオンから選ぶ無機又は有機カチオン性残基を表わし、
−N(R)4(式中、記号Rは、同一であり又は異なり、水素原子又は炭素原子1〜4を有するアルキルラジカルを表わす)、
−OH、
Ar3は、下記のような置換基を1つ又はそれ以上含むアリール基を表わし:
炭素原子1〜4を有するアルキル又はアルコキシラジカル、
ハロゲン原子、
下記のような親水基:
−COOM又は−PO3M、ここで、Mは、水素、アルカリ金属又はアルカリ土類金属に由来するカチオン、アンモニウムカチオン−N(R)4(式中、記号Rは、同一であり又は異なり、水素原子又は炭素原子1〜4を有するアルキルラジカルを表わす)、又は金属、アリールカルボン酸もしくはアリールホスホン酸であって、それらの塩は水に可溶性であるものに由来するその他のカチオンから選ぶ無機又は有機カチオン性残基を表わし、
−N(R)4(式中、記号Rは、同一であり又は異なり、水素原子又は炭素原子1〜4を有するアルキルラジカルを表わす)、
−OH、
Ar3の該置換基の内の少なくとも1つは、上に規定した通りの親水基であり、
aは、0又は1を表わし、
bは、0又は1を表わし、
cは、0〜3の整数を表わし、
Dは、アルキル基、シクロアルキル基或は下記のような置換基を1つ又はそれ以上含むアルキル又はシクロアルキル基を表わし:
炭素原子1〜4を有するアルコキシラジカル、
ハロゲン原子、
下記のような親水基:
−COOM、−SO3M又は−PO3M、ここで、Mは、水素、アルカリ金属又はアルカリ土類金属に由来するカチオン、アンモニウムカチオン−N(R)4(式中、記号Rは、同一であり又は異なり、水素原子又は炭素原子1〜4を有するアルキルラジカルを表わす)、又は金属、アリールカルボン酸、アリールスルホン酸もしくはアリールホスホン酸であって、それらの塩は水に可溶性であるものに由来するその他のカチオンから選ぶ無機又は有機カチオン性残基を表わし、
−N(R)4(式中、記号Rは、同一であり又は異なり、水素原子又は炭素原子1〜4を有するアルキルラジカルを表わす)、
−OH、
dは、0〜3の整数を表わし、
(a+b+c+d)の合計は、3に等しい;
【0031】
【化3】
式中、
Ar1、Ar2及びDは、(II)式について上に示した意味を有し、
a、b、e、及びfは、各々0又は1を表わし、
d及びgは、各々0〜2の整数を表わし、
(a+b+d)の合計は、2に等しい、
(e+f+g)の合計は、2に等しい、
Lは、一価結合或はアルキレンラジカル、シクロアルキレンラジカル、アリーレンラジカル又は環中に酸素、窒素もしくは硫黄原子を1つ又は2つ含む複素環に由来するラジカルのような二価炭化水素質ラジカルを表わし、これらの種々の環状ラジカルは、直接リン原子の内の1つに又は両方のリン原子に結合され或はリン原子の内の1つ又は両方に炭素原子1〜4を有する線状もしくは枝分れアルキレンラジカルを経て結合され、随意に二価ラジカルLの部分になる環は、炭素原子1〜4を有するアルキル基のような置換基を1つ又はそれ以上含むことが可能である。
【0032】
一般式(II)のホスフィンの例として、特に下記を挙げることができ、これらに限定しない:トリス(ヒドロキシメチル)ホスフィン、トリス(2−ヒドロキシエチル)ホスフィン、トリス(3−ヒドロキシプロピル)ホスフィン、トリス(2−カルボキシメチル)ホスフィン、トリス(3−カルボキシフェニル)ホスフィンのナトリウム塩、トリス(3−カルボキシエチル)ホスフィン、トリス(4−トリメチルアンモニオフェニル)ホスフィンヨージド、トリス(2−ホスホノエチル)ホスフィンのナトリウム塩、又はトリス(2−カルボキシエチル)フェニルホスフィン。
【0033】
一般式(III)のホスフィンの例として、特に下記を挙げることができ、これらに限定しない:2,2’−ビス[ジ(スルホフェニル)ホスフィノ]−1,1’−ビナフチルのナトリウム塩、1,2−ビス[ジ(スルホフェニル)ホスフィノメチル]シクロブタン(CBDTS)のナトリウム塩、1,2−ビス(ジヒドロキシメチルホスフィノ)エタン、1,3−ビス(ジヒドロキシメチルホスフィノ)プロパン又は2,2’−ビス[ジ(スルホフェニル)ホスフィノメチル]−1,1’−ビナフチルのナトリウム塩。
【0034】
(I)〜(III)式の水溶性ホスフィンの内のいくつかは、市販されている。
【0035】
その他のホスフィンを調製するためには、Houben−Weyl,Method der organischen Chemie,organische Phosphor Verbindungen [Methods of Organic Chemistry, Organic Phosphorus Compounds]、パート1(1963)のような、一般文献に記載されているホスフィンを合成するための一般的な又は特定のプロセスを参照することができる。
【0036】
最終的に、記載しなかった水溶性誘導体を調製するためには、上に規定した水溶性置換基を含まないホスフィンで出発して、これらの親水性基の内の1つ又はそれ以上を導入することが可能である。これより、例えば、スルホネート基は、硫酸中でのSO3の反応によって導入することができる。カルボキシレート、ホスホネート又は第四級アンモニウム基も同様にこのタイプの合成について知られている化学方法を適用することによって導入することができる。
【0037】
本発明において一層特に採用する少なくとも1つのエチレン性結合を含む有機化合物は、下記である:ブタジエン、イソプレン、1,5−ヘキサジエン又は1,5−シクロオクタジエンのようなジオレフィン、エチレン性不飽和を含む脂肪族ニトリル、特に3−ペンテンニトリル又は4−ペンテンニトリルのような線状ペンテンニトリル、スチレン、メチルスチレン、ビニルナフタレン、シクロヘキセン又はメチルシクロヘキセンのようなモノオレフィン、及びこれらの化合物の内のいくつかの混合物。
【0038】
ペンテンニトリルは、特に、例えば、従来のブタジエンのヒドロシアン化反応から生じる2−メチル−3−ブテンニトリル、2−メチル−2−ブテンニトリル、2−ペンテンニトリル、バレロニトリル、アジポニトリル、2−メチルグルタロニトリル、2−エチルスクシノニトリル又はブタジエンのようなその他の化合物をある量、通常少量含むことができる。
【0039】
ブタジエンをヒドロシアン化する間に、異性化されて線状ニトリルになることができる2−メチル−2−ブテンニトリル及び2−メチル−2−ブテンニトリルが、取るに足らないと言えない量で、線状ペンテンニトリルと共に形成される。
【0040】
発明のプロセスに従ってヒドロシアン化するために使用する触媒溶液を調製した後に、それを反応域に、例えば(I)〜(III)式の水溶性ホスフィンの水溶液に、選定した遷移金属及び随意に還元剤の適当な量を加えることによって導入することができる。また、これらの種々の構成成分を簡単に混合することによって触媒溶液を「現場で」調製することも可能である。
【0041】
ニッケル化合物の使用量は、ニッケルが、反応溶液1リットル当たり、10-4〜1モル、好ましくは0.005〜0.5モルになるように選ぶ。
【0042】
反応溶液を調製するのに使用する(I)〜(III)式の水溶性ホスフィンの量は、ニッケル1モルに対し、この化合物のモル数が、0.5〜2000、好ましくは2〜300になるように選ぶ。
【0043】
適したニッケル化合物の中で、例として、下記を挙げることができ、これらに限定しない:
カリウムテトラシアノニッケレートK4[Ni(CN)4]、ビス(アクリロニトリル)ニッケル(0)、ビス(1,5−シクロオクタジエン)2ニッケルのような、ニッケルがゼロ酸化状態である化合物及びテトラキス(トリフェニルホスフィン)ニッケル(0)のような第Va族からのリガンドを含む誘導体(後者の場合、化合物は、トルエンのような水不混和性溶媒に溶解することができ、次いで、スルホン化ホスフィンの水溶液がニッケルの一部を抽出し、赤着色が水溶液中に発現し、沈降によって分離する);
カルボキシレート(特にアセテート)、カーボネート、バイカーボネート、ボレート、ブロミド、クロリド、シトレート、チオシアネート、シアニド、ホルメート、ヒドロキシド、ヒドロホスフィット、ホスフィット、ホスフェート及び誘導体、ヨージド、ニトレート、スルフェート、スルフィット、アリールスルホネート及びアルキルスルホネートのようなニッケル化合物。
【0044】
ニッケル化合物それ自体が水に可溶性である必要はない。例えば、好適な化合物の内の一種であるシアン化ニッケルは、わずかに水に可溶性であり、これをホスフィンの水溶液に溶解することができる。
【0045】
使用するが、0よりも大きなニッケル酸化状態に相当する時は、触媒に上に示した通りの化学的又は電気化学的還元段階を施す。
【0046】
反応は、第三溶媒なしで実施するのが普通であるが、続いての抽出の溶媒になることができる不活性な水不混和性有機溶媒を加えることが有利になり得る。
【0047】
そのような溶媒の例として、反応混合物を二相状態に保つ芳香族、脂肪族又は脂環式炭化水素を挙げることができる。
【0048】
これより、一旦反応が終了したら、一方で、水溶性ホスフィン及びニッケル化合物を含む水性相と、他方で、反応に関与される反応体、反応生成物及び適するならば、水不混和性有機溶媒で構成される有機相とを分離することが極めて容易である。
【0049】
ヒドロシアン化反応は、温度10°〜200℃で実施するのが普通であり、30°〜120℃で実施するのが好ましい。
【0050】
発明のプロセスは、連続して又はバッチ様式で実施することができる。
【0051】
採用するシアン化水素は、金属シアニド、特にシアン化ナトリウム、又はシアノヒドリンから調製することができる。
【0052】
シアン化水素は、ガス状形態で又は液状形態で反応装置の中に導入する。それは、また、あらかじめ有機溶媒に溶解することができる。
【0053】
バッチ様式の実施の関係では、実施において、あらかじめ不活性なガス(窒素又はアルゴンのような)を用いてパージしておいた反応装置に、水溶性ホスフィン、遷移金属化合物、随意の還元剤及び随意の溶媒のような種々の構成成分の内のすべて又は一部を含む水溶液か又は該構成成分を別々にかのいずれかで投入することが可能である。次いで、反応装置を選定した温度にもたらし、次いでヒドロシアン化すべき化合物を導入するのが普通である。次いで、シアン化水素それ自体を、好ましくは連続してかつ均一に導入する。
【0054】
反応(反応の進行は、抜き出すサンプルを定量的に求めることによってモニターすることができる)が終了した時に、反応混合物を冷却した後に、引き出し、反応生成物を沈降による分離によって分離し、随意に引き続き、例えば上述した水不混和性溶媒のような適した溶媒を使用して水性相を抽出する。
【0055】
次いで、触媒水溶液を、発明のプロセスに従って処理した後に、少なくとも1つのエチレン性結合を含む有機化合物をヒドロシアン化するフレッシュ反応において循環させることができる。
【0056】
また、触媒をルイス酸と組み合わせて使用することも可能である。
【0057】
助触媒として使用するルイス酸は、特にエチレン性不飽和を含む脂肪族ニトリルをヒドロシアン化する場合に、得られるジニトリルの線状性、すなわち形成されるジニトリルすべてに対する線状ジニトリルのパーセンテージを向上させる、及び/又は触媒の寿命を増大させることを可能にする。
【0058】
「ルイス酸」なる用語は、本明細書中、通常の定義に従い、電子対受容体である化合物を意味する。
【0059】
G.A.Olahによって編集された著書”Friedel−Crafts and Related Reactions”、I巻、191〜197頁(1963)に挙げられているルイス酸を特に採用することができる。
【0060】
本プロセスにおいて助触媒として採用することができるルイス酸は、元素の周期分類の第Ib、第IIb、第IIIa、第IIIb、第IVa、第IVb、第Va、第Vb、第VIb、第VIIb及び第VIII族からの元素の化合物から、該化合物が、少なくとも一部水に可溶性である限り、選ぶ。これらの化合物は、通常塩、特にハライド、好ましくはクロリド及びブロミド、スルフェート、カルボキシレート並びにホスフェートである。
【0061】
そのようなルイス酸の例として、下記を挙げることができ、これらに限定しない:塩化亜鉛、臭化亜鉛、沃化亜鉛、塩化マグネシウム、臭化マグネシウム、塩化カドミウム、臭化カドミウム、塩化第一スズ、臭化第一スズ、硫酸第一スズ、酒石酸第一スズ、ランタン、セリウム、プラセオジム、ネオジム、サマリウム、ユウロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム及びルテチウムのような希土類金属元素のクロリド又はブロミド、塩化コバルト、塩化第一鉄又は塩化イットリウム。
【0062】
いくつものルイス酸の混合物を採用することが可能であるのはもちろんである。
【0063】
また、適するならば、水溶液中のルイス酸を、特に塩化リチウム、塩化ナトリウム、塩化カルシウム又は塩化マグネシウムのようなアルカリ金属又はアルカリ土類金属ハライドを加えることによって安定化させるのが有利である。アルカリ金属又はアルカリ土類金属ハライド/ルイス酸モル比は、極めて広い範囲で、例えば0〜100で変え、特定の比を水中のルイス酸の安定性に従って調節することが可能である。
【0064】
ルイス酸の中で、塩化亜鉛、臭化亜鉛、塩化第一スズ、臭化第一スズ、塩化リチウムで安定化させた塩化第一スズ、塩化ナトリウムで安定化させた塩化第一スズ及び塩化亜鉛/塩化第一スズ混合物が極めて特に好適である。
【0065】
採用するルイス酸助触媒は、ニッケル化合物1モル当たり0.01〜50モルに相当するのが普通であり、1モル当たり1〜10モルに相当するのが好ましい。
【0066】
発明のべーシスを形成するプロセスの実施に関しては、ルイス酸の存在においてヒドロシアン化するために使用する触媒溶液を調製した後に、それを反応域に、例えば(I)〜(III)式の水溶性ホスフィンの水溶液に、ニッケル化合物、ルイス酸及び随意に還元剤の適当な量を加えることによって導入することができる。また、これらの種々の構成成分を簡単に混合することによって触媒溶液を「現場で」調製することも可能である。
【0067】
また、本発明のヒドロシアン化プロセスの条件下でかつ特に反応を(I)〜(III)式の少なくとも一種の水溶性ホスフィン及び少なくとも一種のニッケル化合物を含む上記の触媒の存在において実施することによって、2−メチル−3−ブテンニトリルをシアン化水素の存在においてペンテンニトリルに異性化することも可能である。
【0068】
発明に従って異性化を施した2−メチル−3−ブテンニトリルを単独で又はその他の化合物との混合物として採用することができる。
【0069】
すなわち、2−メチル−3−ブテンニトリルを2−メチル−2−ブテンニトリル、4−ペンテンニトリル、3−ペンテンニトリル、2−ペンテンニトリル、ブタジエン、アジポニトリル、2−メチルグルタロニトリル、2−エチルスクシノニトリル又はバレロニトリルとの混合物として使用することが可能である。
【0070】
これより、ブタジエンを少なくとも一種の水溶性ホスフィン及び少なくとも一種のニッケル化合物、一層好ましくは上に規定した通りの0酸化状態のニッケル化合物の存在においてHCNによってヒドロシアン化することから生じる反応混合物を処理するのが特に有利である。
【0071】
この好適な代わりの形態の関係では、触媒システムは、すでにブタジエンのヒドロシアン化反応のために存在するので、異性化反応を行わせるために、シアン化水素の導入を停止することが十分である。
【0072】
適するならば、この代わりの形態では、依然存在するかもしれないシアン化水素酸を駆逐するために、例えば窒素又はアルゴンのような不活性ガスを使用して反応装置を穏やかにフラッシュすることが可能である。
【0073】
異性化反応は、温度10°〜200℃で実施するのが普通であり、60°〜120℃で実施するのが好ましい。
【0074】
ブタジエンのヒドロシアン化反応の直ぐ後に異性化する好適な場合では、異性化を、ヒドロシアン化を実施した温度で実施するのが有利になる。
【0075】
エチレン性不飽和を含む化合物をヒドロシアン化するプロセスに関しては、ヒドロシアン化するために使用する触媒溶液を調製した後に、それを反応域に、例えば水溶性ホスフィンの水溶液に、ニッケル化合物及び随意に還元剤の適当な量を加えることによって導入することができる。また、これらの種々の構成成分を簡単に混合することによって触媒溶液を「現場で」調製することも可能である。ニッケル化合物の量及び水溶性ホスフィンの量は、ヒドロシアン化反応についての量と同じである。
【0076】
異性化反応は、第三溶媒なしで実施するのが普通であるが、続いての抽出の溶媒にすることができる不活性な水不混和性有機溶媒を加えることが有利になり得る。このことは、特に、そのような溶媒を、異性化反応を施した混合物を調製するのに使用したブタジエンのヒドロシアン化反応において採用した時に、当てはまる。そのような溶媒は、ヒドロシアン化について上述したものから選ぶことができる。
【0077】
反応の終わりに、ヒドロシアン化について示した通りに、異性化反応生成物から触媒を分離し、かつ触媒を、適するならば、水性相及び/又は固相を、固相を溶解するために、発明のプロセスに従ってシアン化水素で処理した後に、上記したヒドロシアン化反応の内の一つにおいて又はフレッシュ異性化反応において循環させるのが極めて容易である。
【0078】
発明のその他の利点及び詳細は、下記に単に指標として挙げる例を見れば一層はっきりと明らかになるものと思う。
【0079】
例1
1)Ni/TSTPP触媒溶液の調製
磁気棒及び上昇還流凝縮器を装着した1リットル丸底ガラスフラスコに、トリスルホン化トリフェニルホスフィン(TSTPP)のナトリウム塩350mモルの水中溶液500cm3を投入し;この溶液を脱気する。続いて、Ni(シクロオクタジエン)221.40g(78mモル)、次いでオルト−キシレン350cm3を、あらかじめ脱気し、撹拌しながらかつアルゴンを流しながら導入する。
【0080】
混合物を45℃で15時間加熱する。冷却した後に、二相システムが沈降によって分離され、高度に赤く着色された水性相を抜き出す。それのNi濃度は、分析によって求めて、134mモル/kgである。
【0081】
2)2−メチル−3−ブテンニトリルの異性化
アルゴン下でパージしかつタービンを使用して撹拌する2リットルガラス反応装置に、下記を投入する:
2−メチル−3−ブテンニトリル(2M3BN):770g(9.50mモル)
触媒溶液:250cm3(Ni39.5mモル及びTSTPP175.5mモル)
【0082】
反応混合物を90℃で1.5時間撹拌する。冷却しかつ沈降によって分離した後に、最終有機相をガスクロマトグラフィー(GC)によって定量測定する。
【0083】
下記の結果が得られる:
2M3BNの転化度: 95%
転化された2M3BNに対する3−ペンテン
ニトリル(3PN)の収率(Yd): 91.5%
転化された2M3BNに対する2−メチル−2−
ブテンニトリル(2M2BN)の収率(Yd): 8%
【0084】
沈降によって分離した後に回収された水性相は、わずかな沈殿(懸濁状態の微細な固相)を示す。沈殿は、静置時に、褐色に着色されたフィルムの形態でゆっくり沈降し、これは、撹拌によって容易に再分散する。Millipore Millex−HV(登録商標)フィルター(Hydrophilic PVDF、0.45μm)によってろ過した抜き出した水性サンプルに関するNiの定量測定は、下記のNi濃度を与える:110モル/kg。
【0085】
3)水性相の処理
アルゴンでパージしたオート−サクションタービンを装着した150cm3ガラス反応装置に、上(2))で述べた水性懸濁液35cm3を投入する。室温で撹拌(1200回転/分)しながら、シアン化水素酸0.265mlを、−10℃にサーモスタット制御する注射器によって、一定流量でかつ1時間の継続時間にわたって反応装置ヘッドスペースの中に注入する。HCNを注入した後に、混合物を密閉システムの中で室温で1時間の間撹拌させ続け、次いで反応装置のヘッドスペースをアルゴンの流れによって更におよそ1時間の間フラッシュする。この処理によって、均質な水溶液が得られ:静置時に、溶液中に認め得る沈殿が存在しない。Millipore Millex−HVフィルター(Hydrophilic PVDF、0.45μm)によってろ過した抜き出したサンプルに関する、元素分析及びポーラログラフィー分析によるそれぞれ全Ni及びNi(II)の定量測定は、下記の結果を与える:
[Ni]=122モル/kg及び[Ni(II)]=23モル/kg
([Ni0]=99モル/kg)。
【0086】
例2
アルゴンでパージしたオート−サクションタービンを装着した150cm3ガラス反応装置に、例1、2)で述べた水性懸濁液35cm3を投入する。撹拌(1200回転/分)しながらかつ温度50℃で、シアン化水素酸0.265mlを、−10℃にサーモスタット制御する注射器によって、一定流量でかつ1時間の継続時間にわたって反応装置ヘッドスペースの中に注入する。HCNを注入しかつ室温に戻した後に、混合物を密閉システムの中で1時間の間撹拌させ続け、次いで反応装置のヘッドスペースをアルゴンの流れによって更におよそ1時間の間フラッシュする。この処理によって、均質な水溶液が得られ:静置時に、溶液中に認め得る沈殿が存在しない。Millipore Millex−HVフィルター(Hydrophilic PVDF、0.45μm)によってろ過した抜き出したサンプルに関する、元素分析及びポーラログラフィー分析によるそれぞれ全Ni及びNi(II)の定量測定は、下記の結果を与える:[Ni]=129モル/kg及び[Ni(II)]=38モル/kg([Ni0]=91モル/kg)。
【0087】
例3
アルゴンでパージしたオート−サクションタービンを装着した150cm3ガラス反応装置に、例1、2)で述べた水溶液35cm3を投入する。撹拌(1200回転/分)しながらかつ温度70℃で、シアン化水素酸0.265mlを、−10℃にサーモスタット制御する注射器によって、一定流量でかつ1時間の継続時間にわたって反応装置ヘッドスペースの中に注入する。HCNを注入しかつ室温に戻した後に、混合物を密閉システムの中で1時間の間撹拌させ続け、次いで反応装置のヘッドスペースをアルゴンの流れによって更におよそ1時間の間フラッシュする。この処理によって、均質な水溶液が得られ:静置時に、溶液中に認め得る沈殿が存在しない。Millipore Millex−HVフィルター(Hydrophilic PVDF、0.45μm)によってろ過した抜き出したサンプルに関する、元素分析及びポーラログラフィー分析によるそれぞれ全Ni及びNi(II)の定量測定は、下記の結果を与える:[Ni]=122モル/kg及び[Ni(II)]=30モル/kg([Ni0]=92モル/kg)。
【0088】
例4
アルゴンでパージしたオート−サクションタービンを装着した150cm3ガラス反応装置に、例1、2)で述べた水性懸濁液35cm3を投入する。撹拌(1200回転/分)しながらかつ温度50℃で、シアン化水素酸0.295mlを、−10℃にサーモスタット制御する注射器によって、一定流量でかつ1時間の継続時間にわたって反応装置ヘッドスペースの中に注入する。HCNを注入しかつ室温に戻した後に、混合物を密閉システムの中で1時間の間撹拌させ続け、次いで反応装置のヘッドスペースをアルゴンの流れによって更におよそ1時間の間フラッシュする。この処理によって、均質な水溶液が得られ:静置時に、溶液中に認め得る沈殿が存在しない。Millipore Millex−HVフィルター(Hydrophilic PVDF、0.45μm)によってろ過した抜き出したサンプルに関する、元素分析及びポーラログラフィー分析によるそれぞれ全Ni及びNi(II)の定量測定は、下記の結果を与える:[Ni]=132モル/kg及び[Ni(II)]=40モル/kg([Ni0]=92モル/kg)。
【0089】
例5
1)固相の分離
沈降によって分離した後に回収された水性相を、アルゴン雰囲気下で多孔度4の焼結ガラスを通してろ過する。ろ液をアルゴン下で貯蔵すると、暗赤色の均質な溶液の形態を有する。緑色ペーストが焼結ガラス上に回収され、該ペーストを真空下室温で12時間乾燥させると、薄緑着色を有する粉末を生じる。該粉末のX線回折図は、結晶性Ni(OH)2及びTSTPPの結晶性ナトリウム塩に特徴的な回折線を示す。当該粉末の元素分析は、下記の組成を与える:Ni:11.7重量%;P:3.7重量%;C:27.6重量%;Na:6.0重量%;N:<1重量%。
【0090】
2)固相の処理
アルゴンでパージしたオート−サクションタービンを装着した150cm3ガラス反応装置に、トリスルホン化トリフェニルホスフィン(TSTPP)のナトリウム塩24.6mモルの水中溶液35cm3を投入する。この溶液を脱気する。続いて、上で得られた薄緑色粉末2.75gを導入する。撹拌(1200回転/分)しながらかつ室温で、シアン化水素酸0.540mlを、−10℃にサーモスタット制御する注射器によって、一定流量でかつ1時間の継続時間にわたって反応装置ヘッドスペースの中に注入する。HCNを注入する間、溶液は、急速にオレンジ色、次いで明赤色になる。注入した後に、混合物を80℃で3時間の間撹拌させ続け、次いで冷却して室温にし、そこで更に12時間の間撹拌させ続ける。反応装置のヘッドスペースをアルゴンによっておよそ1時間の間フラッシュした後に、暗赤着色を有する透明かつ均質な溶液が回収される。Millipore Millex−HVフィルター(Hydrophilic PVDF、0.45μm)によってろ過した抜き出したサンプルに関するNiの定量測定は、下記の結果を与える:[Ni]=123モル/kg。
【0091】
このようにして回収された溶液は、(0)酸化状態のニッケルを加えた後に還元再生段階を施した後に、触媒溶液として使用ことができる。
Claims (8)
- 少なくとも1つのエチレン性結合を含む有機化合物を、少なくとも一種のニッケル化合物及び少なくとも一種の水溶性ホスフィンを含む触媒の水溶液の存在においてシアン化水素と反応させるヒドロシアン化反応と、この反応媒体へのシアン化水素の供給を停止することによりニトリル化合物を線状ニトリル化合物に異性化させる反応とを行い、該異性化反応工程の後に、得られる反応媒体から有機相を分離し、該触媒と前記ヒドロシアン化反応及び前記異性化反応の工程の間に形成された固相とを含む分離された水性相を、該固相の少なくとも一部を溶解するためにシアン化水素で処理して前記触媒を再生し、次いで前記処理された水性相の少なくとも一部を前記ヒドロシアン化反応工程に再循環することよりなる有機化合物のヒドロシアン化方法。
- 前記分離された水性相に、前記形成された固相の分離段階を実施し、該分離された固相に対してシアン化水素による処理を実施することを特徴とする請求項1の方法。
- 前記ヒドロシアン化反応へ循環させない前記分離された水性相の一部に、触媒の再生段階を施すことを特徴とする請求項2の方法。
- 前記形成された固相をシアン化水素で処理することによって得られた水溶液に、(II)状態のニッケルを(0)酸化状態のニッケルに少なくとも一部還元する段階を施すことを特徴とする請求項2の方法。
- 前記形成された固相をシアン化水素で処理することによって得られた水溶液を、前記還元段階の前に、分離された水性相の少なくとも一部と混合することを特徴とする請求項4の方法。
- 前記還元を、ガス状水素で処理することによって実施することを特徴とする請求項4の方法。
- 前記還元を、ボロヒドリド、マグネシウム及び亜鉛からなる群より選ぶ還元剤を用いた化学還元プロセスによって実施することを特徴とする請求項4の方法。
- 前記還元を電気化学プロセスに従って実施することを特徴とする請求項4の方法。
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