JP4414964B2 - クロロトリス(トリフェニルホスファン)ロジウム(i)の製造方法 - Google Patents

クロロトリス(トリフェニルホスファン)ロジウム(i)の製造方法 Download PDF

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Description

本発明はクロロトリス(トリフェニルホスファン)−ロジウム(I)を製造するための方法に関する。これらの化合物は、「ウイルキンソン触媒」として公知であり、かつ多くの工業的プロセス、特に水素化およびヒドロホルミル化に使用される。これを製造するための公知の方法は、Sir Geoffrey Wilkinsonにより見出され、かつ文献「Inorganic Syntheses」の冒頭に記載されている[Inorg. Synth 10, 67 (1967) und gleichlautend Inorg. Synth 28, 77 (1990)]。これらの方法によればRhCl−水和物を、過剰量のトリフェニルホスフィンと一緒にエタノール中で反応させ、かつ化合物は使用されたロジウムに対して88%の収率で得られる。
この方法は、収率と同様に生成物の品質をも決定的に改善しうることが見出された。驚くべきことに、反応の際の温度操作が生成物の品質に直接的に影響し、かつ再現可能であった。
工業的規模でのウィルキンソン触媒の製造は、結晶質の生成物を良好に濾過することから得られる。結晶が細かすぎる場合には使用できず、それというのも濾過装置、たとえばフィルター、ヌッチェまたはフリットが閉塞するか、あるいは、結晶がフィルターによって保持されないためである。ここで驚くべきことに、結晶の大きさが温度および溶剤によって調整可能であることが見出された。
したがって本発明は、RhCl−溶液とトリスフェニルホスフィンとを、C〜C−アルコールと水との混合物中で反応させ、その後に冷却し、得られた結晶沈殿物を濾過することによって、クロロトリス(トリフェニルホスファン)−ロジウム(I)を製造するための方法に関し、この場合、この方法は、反応成分の混合物を、
A 第1の工程で25〜35℃で加熱し、
B さらに第2の工程で、25ないし35℃から68ないし79℃に加熱し、
C 80〜110℃で保持する、
ことによって処理することを含む。
この場合、前記混合物がすでに30℃またはそれ以上の温度である場合には、工程Aを省略することができる(たとえば実施例1)。室温で3/2時間から数時間に亘って加熱されるのであれば、工程AおよびBはさらに互いに移行させることも可能である(たとえば、実施例3)。本発明による方法での通常の反応完了点は、低い明度を有する赤色の溶液であり、これは、反応が完全に生じたことを示している。さらに、エタノールを溶剤として使用する場合には、工程Cにおける温度の下限を78℃に低下させる。
特にそれぞれの工程の時間は:A 1/2〜1時間、B 1〜4時間およびC 1/2〜1時間である。その際、限界はフレキシブルに解釈され、この場合、たとえば30分の場合には+/−10分であり、かつ4時間の場合には+/−30分であると理解される。一般に、工程時間は経済上の理由からあまり長く設定すべきではない。
特に好ましくは、クロロトリス(トリフェニルホスファン)ロジウム(I)を製造するための方法は、
−水中でのRhCl溶液を製造するか、あるいはRhCl−溶液を再循環工程から準備し、
−溶液をC〜C−アルコール、好ましくはイソプロパノールと保護ガスで混合し、
−トリフェニルホスフィンをアルコール溶液または懸濁液として過剰量で添加し、
A 得られた混合物または懸濁液を、第1工程で5ないし20℃から25ないし35℃に加熱し、
B さらに第2工程で25ないし35から68ないし79℃に加熱し、
C 80〜110℃で保持し、場合によっては還流下で沸騰させ、
−得られた溶液を冷却し、
−沈殿した結晶を濾別し、アルコールおよび/または水および/または石油エーテルで洗浄し、引き続いて乾燥させる。
好ましくは工程Bの際に、溶剤が、可能な限り高い温度で、好ましくは68〜79℃で、暗赤色に変化する程度にゆっくりと加熱する。これらの変化は、クロロトリス(トリフェニルホスファン)ロジウム(I)への反応を示し、これは最終的に暗赤色の結晶として得られる。工程B中で懸濁液を急速に加熱することで、60℃ですでに色変化が生じる。その後に冷却することによって小さい結晶が得られ、この場合、これらの結晶は、濾過装置、たとえばフリットを目詰まりさせるか、あるいは結晶がフィルターによって保持されないようなものである。温度を最初に一定時間(沈殿は100gの範囲で1/2時間)、室温(18〜20℃)から25〜35℃に加熱し、その後に他の工程で3時間に亘って、25ないし35から68ないし79℃の温度で加熱し、色の変化は最初に68〜79℃で生じた。得られた結晶は、再現可能な十分な大きさであって、問題なく濾過され、かつ純度に関していえば、触媒適用の要求および特定には十分であった。
本発明の特定の実施態様において、RhClは水性溶液の形で循環プロセスから使用される。これは驚くべきことに、得られた結晶の質に影響を与える。その際、水の役割が重要であるとされる。しかしながらイソプロパノール中で溶解するトリフェニルホスフィンは、ほとんど水には不溶である。したがって、10%RhCl−水溶液の添加による希釈の作用によって、トリフェニルホスフィンの溶解性は減少する。これらが良好に濾過可能であることにより、要件を満たす結晶が良好な収率で製造されることが、実施例3に示されている。
これに関しては二者択一的に、トリフェニルホスフィンがアルコール中では完全に溶けずに、アルコール懸濁液として使用されることが有利であってもよい。すなわち、トリフェニルホスフィンは、低い温度ではすぐ完全に溶解することはなく、上昇した温度で初めて溶液にゆっくりと溶解し、その後に初めてRhClとの反応に使用可能である。これらの作用によってRhClとトリフェニルホスフィンとのモル比は、装入量とは異なり、さらにここでは、驚くべきことに、トリフェニルホスフィンに関して最初枯渇させることによって、結晶の大きさにおいてさらに有利に影響する。
したがって本発明は、クロロトリス(トリフェニルホスファン)ロジウム(I)の製造方法に関し、この場合、これらは、
−水中でRhClの溶液を製造するか、あるいは再循環工程からRhCl−溶液を準備し、
−保護ガス下でイソプロパノールを装入し、
−トリフェニルホスフィンをアルコール性懸濁液として過剰量で添加し、
A 得られた懸濁液を第1工程で、18ないし20℃から25ないし30℃に加熱し、
B さらに第2工程で、25ないし30℃から68ないし79℃に加熱し、
C 80〜110℃で、還流下で沸騰させ、
−得られた溶液を冷却し、
−沈殿した結晶を濾過し、アルコールおよび/または水および/または石油エーテルで洗浄し、その後に乾燥させる。
方法の有利な実施形態は、すべての合成をたった一日で実施可能であって、その際、実施例4に記載されているように、反応を室温で、予め溶剤を冷却することなく実施する。これらは、実際に大きな経済的利点であるとして立証されている。
さらに実施する場合には、工程C後に溶剤を能動的に冷却することが有利である。これらは驚くべきことに、結晶の大きさにおいて不利な影響を及ぼすものではなく、かつ時間の節約によって、冷却のために消費されるエネルギーに対して大きな利点をもたらすものである。
これはさらに、溶剤量を、たとえば例5に示すように制限することによって、改善された空時収量を達成することを可能にする。場合によっては、これらの方法によって得られた小さい結晶を加圧式ヌッチェで濾過することができ、多量の製造の際には一緒になって極めて経済的な方法を生じる。
さらに、結晶質生成物の乾燥工程は最適化され、この場合、これはイソプロパノールを用いて、場合によっては石油ベンゼンを用いて洗浄する。これによって、工業的規模での乾燥時間が、たった一日で可能となる。
以下の例は、本発明を制限することなく説明するものである。収率は、使用されたロジウムに対して%で示した。
実施例:比較例:技術水準、ウィルキンソンの原理
合成は、Inorg.Synth 10,67(1967)および同Inorg.Synth28、77(1990)にしたがった。
ガス装入管、還流冷却器およびガス排出管を備えた500mlの丸底フラスコ500ml中で、ロジウム(III)−クロリド−三水和物 2gを、エタノール70ml中に溶解した。熱いエタノール 350ml中のEtOHから新鮮に再結晶化したトリフェニルホスフィン12gの溶液を装入し、かつフラスコを窒素で洗浄した。溶液を2時間に亘って還流下で沸騰させ、かつ結晶質生成物をフリット上で熱い溶液から濾過した。無水エーテル50mlのわずかな量で洗浄した後に、6.25gが得られた(収率:Rhに対して88%)。
例1:本発明による温度操作工程Bおよび工程Cを含むウィルキンソン原理
装置1および2:ガス装入管、還流冷却器およびガス排出管を備えた丸底フラスコ
装置2中においてアルゴン下で、トリフェニルホスフィン24g(0.0916mol)を装入し、700mlのエタノール中で加熱溶解させた。40℃ですでに全部のトリフェニルホスフィンが溶解した。
装置1で中間段階において、RhCl−水和物4g(0.0158mol)を装入し、かつエタノール140ml中で懸濁した。アルゴン流下で、40℃に加熱したトリフェニルホスフィン溶液を、赤茶色の懸濁液に添加した。これは、36℃の温度で、暗赤色の溶液になった。その後に溶液をゆっくりと沸点まで加熱した。
温度: 加熱時間: 観察:
36〜62℃ 55分 橙色の懸濁液
62〜67℃ 25分 懸濁液は徐々に暗色化 し、茶色を介した後に ワインレッド色に変化 した。
67℃ 反応が生じ、暗いワイ ンレッド色の懸濁液が 得られた。
(反応完了点)
67〜79℃ 70分 暗いワインレッド色の 懸濁液。
79〜80℃ 沸騰開始、懸濁液を2 時間に亘って還流下で 沸騰させた。
得られた懸濁液を20℃の氷浴で冷却し、その後に、G3−フリットを介して濾過した。このワインレッド色の生成物はフリット2x上で、それぞれ50mlのエタノールで後洗浄し、かつ膜ポンプ真空装置中で乾燥させた。これによって14.549gのワインレッドの固体が得られた。計算上の収率は99.2%に達した。
例2
4gのRh(0.0389mol)を、23%のロジウム−含量を有するRhCl−水溶液の形で、ガス装入管および排出管ならびに還流冷却器を備えた丸底フラスコ中で、アルゴン下で、490mlのイソプロパノール中に溶解し、かつ氷浴を用いて5℃に冷却した。
これらの温度で、撹拌下でトリフェニルホスフィン50g(0.191mol)を添加し、その後に懸濁液をゆっくりと沸点まで加熱した。
温度: 加熱時間: 観察:
5℃ 溶解していないトリフェニルホスフ ィンを含む暗い赤茶色の溶液
10〜31℃ 1時間 茶色の懸濁液
25〜70℃ 3.25時間 橙色の懸濁液
70〜75℃ 30分 懸濁液は徐々に暗色化し、茶色を介 してワイレッド色に変化した。
75℃ 反応が生じ、ワインレッドの懸濁液 が得られた(反応完了点)。
75〜79℃ 15分 ワインレッド色の懸濁液
79〜80℃ 沸騰開始、懸濁液を1時間に亘って 還流下で沸騰させた。
得られた懸濁液は一晩に亘って、能動的な冷却をすることなく冷却させた。次の日に、10℃の氷浴を用いて冷却し、その後にG3−フリットを介して濾過した。この生成物をフリット上で、235mlのイソプロパノールおよび100mlの石油ベンゼンを用いて後洗浄し、かつ膜ポンプ真空装置中で乾燥させた。
35.81g(0.0387mol)のワインレッド色の微結晶固体が得られた。
計算上の収率は99.4%に達した。
例3
実際の合成の前日に、4gのRh(0.0389mol)をRhCl−水和物の形で(Rh−含量40.7%)26mlの完全に脱塩化した水中に、一晩に亘って溶解させた。ガス装入管および排出管ならびに還流冷却器を有する丸型フラスコ中で、アルゴン下で、イソプロパノール490mlを装入した。RhCl−溶液を添加した。トリフェニルホスフィン 50g(0.191mol)を添加し、その後に懸濁液をゆっくりと沸騰させた。
温度: 加熱時間: 観察:
21℃ 茶色の懸濁液
25〜70℃ 4時間 橙色の懸濁液
70〜75℃ 40分 懸濁液は徐々に暗色化し、茶色を介 してワインレッド色に変化した。
75℃ 反応が生じ、ワインレッド色の懸濁 液が得られた(反応完了点)。
75〜79℃ 25分 ワインレッドの懸濁液
79〜80℃ 沸騰開始、懸濁液を1時間に亘って 還流下で沸騰させた。
得られた懸濁液は、能動的に冷却することなく一晩に亘って冷却させた。次の日に20℃の氷浴を用いて冷却し、その後にG3−フリットを用いて濾過した。生成物はフリット上で、405mlの完全に脱塩化した水および235mlのイソプロパノールを用いて後洗浄した。その後に濾過ケークを、膜ポンプ真空装置中で乾燥させた。35.82gのワインレッド色の微結晶固体が得られた。
計算上の収率は99.4%であった。
例4
23%のRh含量を有するRhCl−水溶液の形での4gのRh(0.0389mol)を、水によって10%のRh−含量に希釈した。
490mlのイソプロパノールをRhCl−溶液と一緒に混合させた。その後に、トリフェニルホスフィン 50g(0/191mol)をフラスコ中に入れ、かつ沸騰するまで段階的に加熱した。
温度: 加熱時間: 観察:
19℃ 溶解していないトリフェニ ルホスフィンを含む暗い赤 茶色の溶液
25〜30℃ 30分 茶色の懸濁液
30〜74℃ 3.25h 橙色の懸濁液
74〜78℃ 30分 懸濁液は徐々に暗色化し、 かつ茶色を介してワインレ ッド色に変化した。
78℃ 反応が生じ、ワインレッド
色の懸濁液が得られた。 (反応完了点)
78〜79℃ 15分 ワインレッド色の懸濁液
79〜80℃ 沸騰開始、懸濁液を1時間 に亘って還流下で沸騰させ た。
得られた懸濁液は20℃で氷浴を用いて冷却し、その後にG3−フリットを用いて濾過した。生成物はフリット上で235mlのイソプロパノールおよび100mlの石油ベンゼンで後洗浄し、かつ膜ポンプ真空装置中で乾燥させた。
ワインレッド色の微結晶固体35.47gが得られた。
収率は98.5%に達した。
例5
(30%少ない溶剤および水を含む以外は例4を繰り返しおこなった)
イソプロパノール 343mlおよび10%のRh−含量を有するRhCl−溶液の形でのRh4gを、トリフェニルホスフィンと一緒にフラスコ中に装入し、例4と同様に室温から段階的に沸点まで加熱した。
温度: 加熱時間: 観察:
19℃ 溶解していないトリフェニ ルホスフィンを含む暗い赤 茶色の溶液
26〜34℃ 45分 茶色の懸濁液
34〜68℃ 3時間 橙色の懸濁液
68〜75℃ 45分 懸濁液は徐々に暗色化し、 かつ茶色を介してワインレ ッド色に変化した。
75℃ 反応が生じ、ワインレッド 色の懸濁液が得られた。 (反応完了点)
75〜79℃ 15分 ワインレッド色の懸濁液
79〜80℃ 沸騰開始、懸濁液を1時間 に亘って還流下で沸騰させ た。
得られた懸濁液は氷浴を用いて20℃で冷却し、その後にG3−フリットを用いて濾過した。この生成物はフリット上で、235mlのイソプロパノールおよび100mlの石油ベンゼンを用いて後洗浄し、かつ膜ポンプ真空装置中で乾燥させた。
34.44gのワインレッド色の微結晶固体が得られた。
収率は95%であった。

Claims (5)

  1. RhCl−溶液をトリフェニルホスフィンと反応させその後に冷却し、かつ得られた結晶質沈殿物を濾過することによって、クロロトリス(トリフェニルホスファン)ロジウム(I)を製造するための方法において、反応成分の混合物を、
    A 第1工程において25〜35℃に加熱し、
    B さらに第2工程において25ないし35℃から68ないし79℃に加熱し、
    C 80〜110℃で保持する方法で処理することを特徴とする、クロロトリス(トリフェニルホスファン)ロジウム(I)を製造するための方法。
  2. RhCl−溶液をトリフェニルホスフィンと反応させ、その後に冷却し、かつ得られた結晶質沈殿物を濾過することによって、クロロトリス(トリフェニルホスファン)ロジウム(I)を製造するための方法において、反応成分の混合物を、
    30ないし40℃から68ないし79℃に加熱し、
    C 80〜110℃で保持する方法で処理することを特徴とする、クロロトリス(トリフェニルホスファン)ロジウム(I)を製造するための方法。
  3. クロロトリス(トリフェニルホスファン)ロジウム(I)の製造方法において、
    −RhClの水中での溶液を製造するか、あるいはRhClの溶液を再循環工程から準備し、
    −溶液をC 〜C−アルコールと一緒に混合し、
    −トリフェニルホスフィンを過剰量で添加し、
    A 得られた懸濁液を第1工程で5ないし20℃から25ないし35℃に加熱し、
    B さらに第2工程で25ないし35℃から68ないし79℃まで加熱し、
    C 80〜110℃で保持し、
    −得られた溶液を冷却し、
    −沈殿した結晶質を濾過し、洗浄し、その後に乾燥させることを特徴とする、クロロトリス(トリフェニルホスファン)ロジウム(I)を製造するための方法。
  4. トリス−(トリフェニルホスファン)−ロジウム(I)から、クロロトリス(トリフェニル−ホスファン)ロジウム(I)を製造するための方法において、
    −RhClの水中での溶液を製造するか、あるいはRhCl−溶液を再循環工程から準備し、
    −イソプロパノールを保護ガス下で装入し、
    −RhCl−溶液を添加し、
    −トリフェニルホスフィンをアルコール溶液または懸濁液として、過剰量で添加し、
    A 得られた混合物を、第1工程で18ないし20℃から25ないし35℃に加熱し、
    B さらに第2工程で25ないし35℃から68ないし79℃まで加熱し、
    C 80〜110℃で還流下で沸騰させ、
    得られた溶液を冷却し、
    −沈殿した結晶質を濾過し、アルコールおよび/または水および/または石油エーテルで洗浄し、その後に乾燥させることを特徴とする、トリス−(トリフェニルホスフィン)−ロジウム(I)から、クロロトリス(トリフェニル−ホスファン)ロジウム(I)を製造するための方法。
  5. 工程Aが1/2から1時間であり、工程Bが1〜4時間であり、かつ工程Cが1/2から1時間である、請求項1から4までのいずれか1項に記載の方法。
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