JP4187534B2 - 銅触媒を用いたジオレフィン化合物の気相接触ヒドロシアン化法 - Google Patents
銅触媒を用いたジオレフィン化合物の気相接触ヒドロシアン化法 Download PDFInfo
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Description
CH2=CH−CH=CH2
(1,3−ブタジエン)
III
R1CH=CH−CH=CHR2
IV
(式中、R1およびR2は、それぞれ独立して、水素またはC1〜C3アルキルである)
NC−CH2−CH=CH−CH3
V
(3PN)
CH2=CH−CH2−CH2−CN
VI
(4PN)
CH2=CH−C(−CN)H−CH3
VII
(2M3BN)
BD ブタジエン
2M3BN 2−メチル−3−ブテンニトリル
3−PN 3−ペンテンニトリル
4−PN 4−ペンテンニトリル
AN アセトニトリル
OTf CF3SO3−
PNs ペンテンニトリル
組成物1
Sibunit炭素7上に担持されたトリフルオロメタンスルホン酸銅(I)
窒素を充填したグローブ・ボックスの中で、0.38g(1meq)の トリフルオロメタンスルホン酸銅(I)(アセトニトリル)4(Kubas,G.J.のInorg. Synth.1990,28,68〜70頁に従って合成)を5mLの乾燥アセトニトリルに溶解した。1.0gのメッシュサイズ12〜20のSibunit炭素7(Boreskov Inst. of Catalysis,Novosibirsk,Russia)をあらかじめ乾燥ヘリウム中850℃で5時間乾燥し、溶液に添加し、その後スラリーを15分間攪拌した。溶媒を真空下蒸発させ、その結果得られた固体を最少量のアセトニトリルで再度湿らせ、再蒸発させて、銅金属が炭素と完全に結合していることを確実にした。回収された触媒組成物は、試験用ヒドロシアン化反応器に入れるまで、窒素下に保存した。
Sibunit炭素7上に担持されたトリフルオロメタンスルホン酸銅(II)
銅(I)塩に代えて、0.37g(1meq)のトリフルオロメタンスルホン酸銅(II)(Aldrich)を使用した以外は組成物1の製造方法を繰り返した。
EM炭素上に担持されたトリフルオロメタンスルホン酸銅(I)
Sibunit 炭素7に代えて、EM Science(480 S. Democrat Rd, Gibbstown, NJ 08027))の20〜40メッシュの乾燥(ヘリウム中850℃で5時間)炭素CX0648−1を1g使用した以外は組成物1の製造方法を繰り返した。
シリカ上に担持されたトリフルオロメタンスルホン酸銅(I)
Sibunit 炭素7に代えて、Alfa Aesar(30 Bond Street, Ward Hill,MA01835−8099))の10〜20メッシュの乾燥(乾燥空気中500℃で1時間)大孔シリカゲル顆粒#89346を1g使用した以外は実施例1の製造方法を繰り返した。
Nafion(登録商標)ペルフルオロ化ポリマーで修飾したシリカ上に担持されたトリフルオロメタンスルホン酸銅(I)
Sibunit炭素7に代えて、Nafion(登録商標)フルオロポリマー(本願特許出願人)から入手し、Harmerら、Chem.Comm.,1803頁, 1997に記載の方法に従って合成)で被膜した乾燥SAC13シリカ1gを使用した以外は組成物1の製造方法を繰り返した。
フルオロスルホン酸誘導シリカ上に担持されたトリフルオロメタンスルホン酸銅(I)
Sibunit炭素7に代えて、シリカ(本願特許出願人)グラム当たり約0.2meqのフルオロスルホン酸基を含有するフルオロスルホン酸シラン基で誘導されたシリカ1gを使用した以外は組成物1の製造方法を繰り返した。
EM炭素上に担持されたトシル酸銅(I)
トリフルオロメタンスルホン酸塩に代えて、0.32gのトシル酸銅(I)(アセトニトリル)4(Kroneck,P,ら,Z.Naturforsch.,A 1982,37A,186〜190頁に従って合成)を使用した以外は組成物3の製造方法を繰り返した。
EM炭素上に担持されたヘキサフルオロアンチモン酸銅(I)
トリフルオロメタンスルホン酸塩に代えて、0.25gのヘキサフルオロアンチモン酸銅(I)(アセトニトリル)4(Kubas,op.cit.に従って合成)を使用した以外は組成物3の製造方法を繰り返した。ヘリウムを通気させながら、最終触媒を150℃で1時間乾燥させ、その後窒素下で保存した。
EM炭素上に担持されたヘキサフルオロリン酸銅(I)
トリフルオロメタンスルホン酸塩に代えて、0.25gのヘキサフルオロリン酸銅(I)(アセトニトリル)4(Kubas, op. cit.に従って合成)を使用した以外は組成物3の製造方法を繰り返した。ヘリウムを通気させながら、最終触媒を150℃で1時間乾燥させ、その後窒素下で保存した。
EM炭素上に担持された塩化銅(I)
トリフルオロメタンスルホン酸塩に代えて、0.12gの塩化銅(I)(Aldrich)を使用した以外は組成物3の製造方法を繰り返した。
EM炭素上に担持された銅金属
上記のように乾燥させた(ヘリウム中850℃で5時間)EM炭素を、0.25gの酸銅(II)水和物のメタノール溶液中でスラリー化した。スラリーを攪拌し、蒸発乾した。その後、ヘリウムを通気させながら、含浸炭素を300℃で1時間焼成し、200℃まで冷却した。通気ガスを水素に変え、200℃で1時間保持した。この物質に窒素を吹きかけ、冷却し、その後試験まで窒素下で保存した。
銅(I)交換ゼオライトY
空気を通気させながら、2gのゼオライトNaY(AldrichのLZY−52)を500℃で4時間乾燥させた。窒素を充填したグローブ・ボックス中で、この物質を1.0gのトリフルオロメタンスルホン酸銅(I)(アセトニトリル)4の25mLの乾燥アセトニトリル溶液中でスラリー化し、16時間攪拌した。固体を濾取し、アセトニトリルで洗浄し、窒素を通気させながら200℃で2時間乾燥させた。この銅(I)交換ゼオライト触媒を試験まで窒素下で保存した。
ブタジエンの気相ヒドロシアン化
空の直径0.25インチ(0.64cm)、長さ15インチ(37.5cm)のステンレス鋼製管状反応器を、窒素を充填したグローブ・ボックスに入れた。反応器の下端にグラス・ウールのつめものをおき、次に表1に示す量と種類の触媒組成物を入れた。熱伝対を反応器の上端に挿入した。反応器の両端を金属治具で密閉し、反応器をグローブ・ボックスより取り出して、窒素でパージしたステンレス鋼製反応器供給ラインに接続した。気体状流出物をガスクロマトグラフ(GC)で分析するため流れをインジェクターに変える目的で廃物受器かまたは加熱したチューブラインに切り替え可能なバルブを、反応器の出口側に接続した。GC分析は、カリフォルニア州フォルソムのJ&W Scientificによって供給されている内径0.32mmの30mDB−23キャピラリーカラムにより行なった。固定相は、シアノプロピル(50%)メチルポリシロキサンであった。供給気流は、窒素、気体状ブタジエン、およびHCNを含有する典型的にはアセトニトリル溶液、またGC内部標準としてのシクロヘキサンからなる。この混合された供給気流は、完全に気化させるために150℃に予熱した。反応器は、表1に示す温度にまでスプリット・チューブ炉中で加熱した。生成物試料は、一般に1時間毎に集収した。表1には、特定の反応条件を表示し、結果をまとめている。
ブタジエンの気相ヒドロシアン化
対照A〜Fは、炭素上に分散された、不活性または短寿命の低活性を示す銅(I)塩を数種使用したブタジエンのヒドロシアン化の対照を示している。対照A〜Fは、実施例1〜6に相当する方法で行われた。対照Eから、炭素上に分散された銅(0)は完全に不活性であることが、また対照Fから、Sibunit炭素上に分散した場合の高活性に比較すると、Cu(AN)4OTfイオン交換ゼオライトYはほぼ不活性であることがわかる(表1、実施例1)。表2には、特定の反応条件を表示し、結果をまとめている。
本発明の好適な実施の態様は次のとおりである。
1.非環式脂肪族共役ジオレフィン化合物をHCNと気相で、
(a) 担持フッ素化アルキルスルホン酸銅(I)または(II)錯体;または
(b) フルオロスルホン酸化担体上に担持された銅(I)または(II)錯体
のいずれかを含む触媒組成物の存在下で反応させる工程を含む、ジオレフィン化合物の気相ヒドロシアン化法。
2.組成物(a)の前記担体がシリカ、アルミナおよび炭素からなる群より選択される、上記1に記載の方法。
3.前記担体がシリカまたは炭素である、上記2に記載の方法。
4.前記反応が約135℃〜約200℃の温度で行われる、上記1に記載の方法。
5.出発ジオレフィン化合物が式:
R1CH=CH−CH=CHR2
(式中、R1およびR2は、それぞれ独立して、水素またはC1〜C3アルキルである)
で示されるジオレフィンである、上記1に記載の方法。
6.前記ジオレフィン化合物が1,3−ブタジエンである、上記5に記載の方法。
7.前記ジオレフィン化合物が触媒組成物を失活させない少なくとも一つの他の基で置換される、上記1に記載の方法。
8.溶媒または希釈剤を用いずにHCNおよび1,3−ブタジエンが前記反応に導入される、上記7に記載の方法。
9.HCNおよび1,3−ブタジエンのうち少なくとも一つを、前記反応に導入するに先立って、出発物質および触媒組成物に対して前記反応条件下で不活性な溶媒に溶解するが、前記溶媒は前記反応への導入に先立って気化される、上記7に記載の方法。
10.連続法である、上記1に記載の方法。
11.バッチ法である、上記1に記載の方法。
12.前記ジオレフィン化合物の流量が、前記触媒組成物に対する連続供給時間当たりのモル比で約5:1〜約100:1になる、上記11に記載の方法。
13.ジオレフィン化合物のHCNに対するモル比が少なくとも約1:1である、上記1に記載の方法。
14.約101.3〜約1013kPaの範囲内の圧力で行われる、上記1に記載の方法。
15.前記触媒組成物が組成物(a)、担持フッ素化アルキルスルホン酸銅(I)または(II)錯体を含む、上記1に記載の方法。
16.前記フッ素化アルキルスルホネートがトリフルオロメチルスルホネートである、上記15に記載の方法。
17.前記触媒組成物が組成物(b)、フルオロスルホン酸化担体上に担持された銅(I)または(II)錯体である、上記1に記載の方法。
18.前記フルオロスルホン酸化担体が、内部および全体にペルフルオロ化ポリマーまたはフルオロスルホン酸のいずれかが分散した多孔質シリカ網の複合体である、上記17に記載の方法。
Claims (5)
- 非環式脂肪族共役ジオレフィン化合物をHCNと気相で、
(a) 担持フッ素化アルキルスルホン酸銅(I)または(II)錯体;または
(b) フルオロスルホン酸化担体上に担持された銅(I)または(II)錯体
のいずれかを含む触媒組成物の存在下で反応させる工程を含む、ジオレフィン化合物の気相ヒドロシアン化法。 - 前記触媒組成物が組成物(a)、担持フッ素化アルキルスルホン酸銅(I)または(II)錯体を含み、前記フッ素化アルキルスルホネートがトリフルオロメチルスルホネートである、請求項1に記載の方法。
- 前記触媒組成物が組成物(b)、フルオロスルホン酸化担体上に担持された銅(I)または(II)錯体を含み、前記フルオロスルホン酸化担体が内部および全体にペルフルオロ化ポリマーまたはフルオロスルホン酸のいずれかが分散した多孔質シリカ網の複合体である、請求項1に記載の方法。
- 前記ジオレフィン化合物が1,3−ブタジエンであり、溶媒または希釈剤を用いずにHCNおよび1,3−ブタジエンが前記反応に導入される、請求項1に記載の方法。
- 前記ジオレフィン化合物が1,3−ブタジエンであり、HCNおよび1,3−ブタジエンのうち少なくとも一つを、前記反応に導入するに先立って、出発物質および触媒組成物に対して前記反応条件下で不活性な溶媒に溶解するが、前記溶媒は前記反応への導入に先立って気化される、請求項1に記載の方法。
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