JP4457012B2 - エチレン性不飽和化合物のヒドロホルミル化によるジアルデヒドおよび/またはエチレン性不飽和モノアルデヒドの製造法 - Google Patents

エチレン性不飽和化合物のヒドロホルミル化によるジアルデヒドおよび/またはエチレン性不飽和モノアルデヒドの製造法 Download PDF

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Description

本発明は、ジアルデヒドおよび/またはエチレン性不飽和モノアルデヒドの製造法であって、少なくとも1つのプニコゲンリガンドを有する少なくとも1つの第VIII副族の金属錯体を含んで成る触媒の存在下に、少なくとも2個のエチレン性不飽和二重結合を有する少なくとも1つの化合物をヒドロホルミル化することによって行われる製造法に関する。
エチレン性不飽和モノアルデヒド(「エナ−ル」)およびジアルデヒドは、工業的に重要な中間体である。即ち、アルデヒド基は、アミノ基、ヒドロキシ基、カルボキシ基等のような他の多くの官能基に容易に変換できる。従って、他の合成経路によって得ることが困難な、かつ、後の反応用のニ官能価合成構成単位として好適な、多くの化合物を、エナールから得ることができる。ジアルデヒド、およびそれから得られるジオール、ジアミンおよびジカルボン酸は、多くの用途、例えばポリエステルおよびポリアミドの製造において、およびポリマー用の架橋剤として、好適である。
少なくとも2個のエチレン性不飽和二重結合を有する化合物のヒドロホルミル化(オキソ法)による、エナールおよびジアルデヒドの製造は、原理的に既知である。この方法において、ヒドロホルミル化触媒の存在下に、エチレン性不飽和化合物を、一酸化炭素および水素(合成ガス)と反応させる。多不飽和化合物のヒドロホルミル化は、CO分子が二重結合に付加している位置に依存して、異性アルデヒドの混合物を形成しうる。それに加えて、二重結合異性化は、4個より多い炭素原子を有するジオレフィン、または三または多不飽和化合物の、ヒドロホルミル化において生じうる。直鎖エチレン性不飽和モノアルデヒド、特に、末端二重結合およびアルデヒド官能基を有するもの(α,ω−エナール)、および直鎖ジアルデヒド(α,ω−ジアルデヒド)の極めて高い工業的重要性により、α,ω−エチレン性不飽和化合物(例えば、α,ω−ジオレフィン)から開始して高歩留りのα,ω−エナールおよび/またはα,ω−ジアルデヒドを与えるヒドロホルミル化触媒が必要とされている。本発明において、そのような触媒を、高選択性を有する触媒と称する。
触媒損失は工程コストに極めて不利な影響を与えるので、ヒドロホルミル化触媒は、ヒドロホルミル化条件においておよび後処理の際の両方において、高選択性を有することも必要とされる。さらに、アルドール反応のような好ましくない副反応を防止するために、多エチレン性不飽和化合物のヒドロホルミル化用触媒は、比較的低い温度および比較的低い反応圧力において高い活性を有すべきである。
WO 95/30680およびvan Leeuwenら、Organometallics 14, 3081(1995)は、キサンテン主鎖を有するキレートホスフィンを記載しており、末端オレフィンのロジウム触媒ヒドロホルミル化におけるその使用は、高いn−選択性を生じる。ヒドロホルミル化に好適な不飽和化合物の中で、特にジオレフィンを挙げている。
Van der Slotら、Organometallics 19, 2504(2000)は、ビスフェノールまたはキサンテン主鎖を有し、そのジアミド単位がビウレット基によって形成されている燐酸ジアミドキレートリガンドの合成、およびヒドロホルミル化におけるこれらの化合物のロジウム錯体の触媒特性を記載している。
WO 00/56451は、燐原子上で、特にピロール誘導体によって置換されている環状オキサホスホリン、およびヒドロホルミル化触媒におけるリガンドとしてのこれらの使用に関する。
WO 01/58589は、ジアリール縮合ビシクロ[2.2.2]骨格に基づく燐、砒素およびアンチモンの化合物、およびこれらがリガンドとして存在する触媒を開示している。
DE−A−10023471は、2個のトリアリールホスフィン基を有する少なくとも1つのホスフィンリガンドを含んで成るヒドロホルミル化触媒を使用するヒドロホルミル化法を開示し、該触媒において、2個のトリアリールホスフィン基のそれぞれの1個のアリール基が、単結合によって、非芳香族5〜8員炭素環式または複素環式架橋基に結合している。燐原子は、特にヘタリール基を、付加的置換基として有することもできる。
DE−A−100 46 026は、使用される触媒が、リガンドとしての燐−、砒素−またはアンチモン−含有化合物に基づく錯体であるヒドロホルミル化法を開示し、それにおいて、この化合物は2個の基を有し、該基はそれぞれP、AsまたはSb原子および少なくとも2個の付加的へテロ原子を含有し、キサンテン様分子骨格に結合している。
US−A 5,710,344は、ロジウム触媒によるオレフィンのヒドロホルミル化に関し、該触媒はキレートホスホルジアミダイト(phosphordiamidite)リガンドで修飾され、該リガンドはビスフェノールまたはビスナフトール主鎖を有し、その燐原子は非置換ピロリル、イミダゾリルまたはインドリル基を有しうる。オレフィンとして、特に1,3−ブタジエンが使用されている。
J. Organomet. Chem., 464(1994), 107−111において、 A. M. TrzeciakおよびJ. J. Ziolkowskiは、触媒系Rh(acac)(P(OC/P(OCまたはRh(acac)(CO)(P(C)/P(Cの存在下の、1,5−ヘキサジエンおよび1,7−オクタジエンの選択的ヒドロホルミル化を記載している。ここでは、多くの異性モノアルデヒドおよびジアルデヒドの形成を記載している。これらの触媒系のn−選択性は、α,ω−エナールまたは−ジアルデヒドの標的製造に不十分である。
J. Mol. Catal. A:Chem 2001, 175, 17−25において、C. Botteghiらは、α,ω−ジエンまたはω−ビニルアルデヒドアセタールのヒドロホルミル化による、長鎖線状ジアルデヒドの製造を記載している。Rh(CO)(acac)、Rh(CO)(acac)P(CまたはRh(CO)(acac)P(OCのような標準触媒系を使用した場合、直鎖α,ω−ジアルデヒドに対する選択性は低い。RhH(CO)(P(C/キサントホスからインサイチューで形成された錯体を触媒先駆物質として使用した場合、α,ω−ジオレフィンの高変換および直鎖ジアルデヒドの高比率が得られる。この触媒系の短所は、極めて長い反応時間、および使用すべき多量の触媒である。
WO 03/018192は、少なくとも1つのピロール−燐化合物をリガンドとして有する触媒錯体を使用するヒドロホルミル化法を開示し、該化合物において、置換されそして/または縮合環系に組み込まれているピロール基が、そのピロール窒素原子を介して燐原子に共有結合している。
国際特許出願第PCT/EP03/01245号(先行文献ではない)は、それ自体が芳香環系の一部である3個の窒素原子が、2個の燐原子のそれぞれに共有結合しているキレート燐化合物、およびヒドロホルミル化触媒用リガンドとしてのそれらの使用を開示している。
WO 02/083695は、特に、少なくとも1つのキレートプニコゲン化合物をリガンドとして有する第VIII副族の金属の錯体を含んで成るヒドロホルミル化触媒を使用して、オレフィンをヒドロホルミル化する方法を開示している。これらのリガンドは、2個のプニコゲン原子を含有し、キサンテン様またはトリプチセン様分子骨格を介して互いに結合している基を有し、該リガンドにおいて、少なくとも1個のピロール基が、その窒素原子を介して各プニコゲン原子に共有結合している。ヒドロホルミル化法に好適なオレフィンとして、多くの特定の例、およびジエンまたはポリエン全般を挙げている。これらのオレフィンを使用した実施例は開示していない。
本発明の目的は、比較的緩い圧力および/または温度条件下に、短い反応時間および/または触媒添加によって、少なくとも2個のエチレン性不飽和二重結合を有する化合物をヒドロホルミル化する方法を提供することである。ジオレフィンのヒドロホルミル化において、高比率のα,ω−ジアルデヒドおよび/またはα,ω−エノールを高変換(高n−選択性)で得ることが好ましい。分子中のエチレン性不飽和二重結合の異性化は、可能であれば避けるべきである。特に、触媒は、長い使用寿命も有すべきである。
意外にも、少なくとも1つのキレートプニコゲンリガンド(プニコゲン原子を含有し、キサンテン様またはトリプチセン様分子骨格を介して互いに結合している2つの基を含んで成り、少なくとも1個のピロール基がその窒素原子を介して各プニコゲン原子に共有結合している)を有する少なくとも1つの第VIII副族の金属錯体を、ヒドロホルミル化触媒として使用するヒドロホルミル化法によって、この目的が達成されることを我々は見出した。
従って、本発明は、下記式I
Figure 0004457012
[式中、
Qは、式:
Figure 0004457012
(式中、
およびAは、それぞれ、互いに独立に、O、S、SiR、NRまたはCRであり;
、RおよびRは、それぞれ、互いに独立に、水素、アルキル、シクロアルキル、ヘテロシクロアルキル、アリールまたはヘタリールであり;
およびRは、それぞれ、互いに独立に、水素、アルキル、シクロアルキル、ヘテロシクロアルキル、アリールまたはヘタリールであるか、または基Rともう1つの基Rまたは基Rともう1つの基Rが一緒になって分子内架橋基Dを形成し;
Dは、式:
Figure 0004457012
で示される基から選択される二価架橋基であり;
およびR10は、それぞれ、互いに独立に、水素、アルキル、シクロアルキル、アリール、ハロゲン、トリフルオロメチル、カルボキシル、カルボキシレートまたはシアノであるか、または互いに結合してC〜Cアルキレン架橋を形成し;
11、R12、R13およびR14は、それぞれ、互いに独立に、水素、アルキル、シクロアルキル、アリール、ハロゲン、トリフルオロメチル、COOH、カルボキシレート、シアノ、アルコキシ、SOH、スルホネート、NE、アルキレン−NE3+X-、アシルまたはニトロであり;
cは、0または1であり(cが0である場合、AとAとの直接結合は存在しない);
Yは、化学結合であり;
、RII、RIII、RIV、RおよびRVIは、それぞれ、互いに独立に、水素、アルキル、シクロアルキル、ヘテロシクロアルキル、アリール、ヘタリール、COOR、COO、SO、SO 、NE、NE3+、アルキレン−NE3+、OR、SR、(CHRCH2O)、(CH2N(E))、(CH2CH2N(E))、ハロゲン、トリフルオロメチル、ニトロ、アシルまたはシアノであり;
、E、EおよびEは、水素、アルキル、シクロアルキルおよびアリールから選択される同じかまたは異なる基であり;
は、水素、メチルまたはエチルであり;
は、陽イオンであり;
は、陰イオンであり;
xは、1〜120の整数であり;
または、
、RII、RIII、RIV、RおよびRVIから選択される2個の隣接する基が、それらが結合しているベンゼン環の2個の隣接する炭素原子と一緒になって、1、2または3個の追加の環を有する縮合環系を形成する)で示される架橋基であり;
aおよびbは、それぞれ、互いに独立に、0または1であり;
Pnは、元素燐、砒素およびアンチモンから選択されるプニコゲン原子であり;
、R、R、Rは、それぞれ、互いに独立に、ヘタリール、ヘタリールオキシ、アルキル、アルコキシ、アリール、アリールオキシ、シクロアルキル、シクロアルコキシ、ヘテロシクロアルキル、ヘテロシクロアルコキシまたはNE基であり、但し、RおよびRは、窒素原子を介してプニコゲン原子Pnに結合しているピロール基であるものとし;
または、
とRおよび/またはRとRが一緒になって、式:
Py−I−W
の二価の基Eを形成し;
Pyは、ピロール窒素原子を介してプニコゲン原子Pnに結合しているピロール基であり;
Iは、化学結合、またはO、S、SiR、NR、置換または非置換C〜C10アルキレンまたはCRであり;
Wは、シクロアルキル、シクロアルコキシ、アリール、アリールオキシ、ヘタリールまたはヘタリールオキシであり;
およびRは、それぞれ、互いに独立に、水素、アルキル、シクロアルキル、ヘテロシクロアルキル、アリールまたはヘタリールであり;
または、
とRおよび/またはRとRが一緒になって、窒素原子を介してプニコゲン原子Pnに結合している式:
Py−I−Py
で示されるビスピロール基を形成する]のキレートプニコゲン化合物から選択される少なくとも1つのリガンドを有する少なくとも1つの第VIII副族の金属錯体を含んで成るヒドロホルミル化触媒の存在下に、少なくとも2個のエチレン性不飽和二重結合を有する少なくとも1つの化合物を、一酸化炭素および水素と反応させることによって、ジアルデヒドおよび/またはエチレン性不飽和モノアルデヒドを製造する方法を提供する。
特定の態様において、本発明は、少なくとも2個のエチレン性不飽和二重結合を有する化合物をヒドロホルミル化し、生成された不飽和モノアルデヒドを分離する方法を提供する。
本発明を説明するために、「直鎖ジアルデヒドの比率」(両方の二重結合が末端ヒドロホルミル化されている)という語句は、生成されたn,n−、n,イソ−およびイソ,イソ−ジアルデヒドの合計に基づく、生成されたn,n−ジアルデヒドの比率を意味する。従って、n−生成物の比率は、下記の式によって求められる:
n生成物の比率= 生成されたn,n−ジアルデヒドの比率
生成された全ジアルデヒドの合計
生成された全ジアルデヒドの合計 = n,n−ジアルデヒドの比率 +
n,イソ−ジアルデヒドの比率 +
イソ,イソ−ジアルデヒドの比率
本発明を説明するために、「アルキル」という用語は、直鎖および分岐鎖アルキル基を包含する。これらは、好ましくは直鎖または分岐鎖C〜C20アルキル基、より好ましくはC〜C12アルキル基、特に好ましくはC〜Cアルキル基、極めて好ましくはC〜Cアルキル基である。アルキル基の例は、特に、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、n−ブチル、2−ブチル、sec−ブチル、tert−ブチル、n−ペンチル、2−ペンチル、2−メチルブチル、3−メチルブチル、1,2−ジメチルプロピル、1,1−ジメチルプロピル、2,2−ジメチルプロピル、1−エチルプロピル、n−ヘキシル、2−ヘキシル、2−メチルペンチル、3−メチルペンチル、4−メチルペンチル、1,2−ジメチルブチル、1,3−ジメチルブチル、2,3−ジメチルブチル、1,1−ジメチルブチル、2,2−ジメチルブチル、3,3−ジメチルブチル、1,1,2−トリメチルプロピル、1,2,2−トリメチルプロピル、1−エチルブチル、2−エチルブチル、1−エチル−2−メチルプロピル、n−ヘプチル、2−ヘプチル、3−ヘプチル、2−エチルペンチル、1−プロピルブチル、n−オクチル、2−エチルヘキシル、2−プロピルヘプチル、ノニル、デシルである。
「アルキル」という用語は、置換アルキル基も包含し、該基は、シクロアルキル、アリール、ヘタリール、ハロゲン、NE、NE3+、カルボキシル、カルボキシレート、−SOHおよびスルホネートから選択される置換基を、一般に1、2、3、4または5個、好ましくは1、2または3個、特に好ましくは1個有しうる。
本発明の目的のために、「アルキレン」という用語は、1〜4個の炭素原子を有する直鎖または分岐鎖アルカンジイル基を意味する。
本発明の目的のために、「シクロアルキル」という用語は、非置換および置換シクロアルキル基の両方、好ましくはC〜Cシクロアルキル基、例えば、シクロペンチル、シクロヘキシルまたはシクロヘプチルを意味し、置換されている場合は、アルキル、アルコキシおよびハロゲンから選択される置換基を一般に1、2、3、4または5個、好ましくは1、2または3個、特に好ましくは1個有しうる。
本発明の目的のために、「ヘテロシクロアルキル」という用語は、一般に4〜7個、好ましくは5または6個の環原子を有し、1または2個の環炭素が酸素、窒素および硫黄元素から選択されるヘテロ原子によって置換されている飽和脂環式基を意味し、該基は所望であれば置換されていてもよく、置換されている複素脂環式基は、アルキル、アリール、COOR、COOおよびNE、好ましくはアルキルから選択される1、2または3個の置換基、好ましくは1または2個の置換基、特に好ましくは1個の置換基を有しうる。そのような複素脂環式基の例は、ピロリジニル、ピペリジニル、2,2,6,6−テトラメチルピペリジニル、イミダゾリジニル、ピラゾリジニル、オキサゾリジニル、モルホリジニル、チアゾリジニル、イソチアゾリジニル、イソオキサゾリジニル、ピペラジニル、テトラヒドロチオフェニル、テトラヒドロフラニル、テトラヒドロピラニル、ジオキサニルである。
本発明の目的のために、「アリール」という用語は、非置換および置換アリール基の両方を包含し、好ましくは、フェニル、トリル、キシリル、メシチル、ナフチル、フルオレニル、アントラセニル、フェナントレニルまたはナフタセニル、特に好ましくはフェニルまたはナフチルを意味し、置換されているアリール基は、アルキル、アルコキシ、カルボキシル、カルボキシレート、トリフルオロメチル、−SOH、スルホネート、NE、アルキレン−NE、ニトロ、シアノおよびハロゲンから選択される置換基を、一般に1、2、3、4または5個、好ましくは1、2または3個、特に好ましくは1個有しうる。
本発明の目的のために、「ヘタリール」という用語は、非置換または置換複素環式芳香族基、好ましくは、ピリジル、キノリニル、アクリジニル、ピリダジニル、ピリミジニル、ピラジニル基、および「ピロール基」のサブグループを包含し、置換されている複素環式芳香族基は、アルキル、アルコキシ、カルボキシル、カルボキシレート、−SOH、スルホネート、NE、アルキレン−NE、トリフルオロメチルおよびハロゲンから選択される1、2または3個の置換基を一般に有しうる。
本発明の目的のために、「ピロール基」という用語は、基礎ピロール骨格から構造的に誘導され、プニコゲン原子のような他の原子に共有結合しうるピロール窒素原子を複素環に含有する一系列の非置換または置換複素環式芳香族基を意味する。従って、「ピロール基」という用語は、非置換または置換ピロリル、イミダゾリル、ピラゾリル、インドリル、プリニル、インダゾリル、ベンゾトリアゾリル、1,2,3−トリアゾリル、1,3,4−トリアゾリルおよびカルバゾリル基を包含し、置換されている場合は、アルキル、アルコキシ、アシル、カルボキシル、カルボキシレート、−SOH、スルホネート、NE、アルキレン−NE、トリフルオロメチルおよびハロゲンから選択される置換基を、一般に1、2または3個、好ましくは1または2個、特に好ましくは1個有しうる。
従って、本発明の目的に使用される「ビスピロール基」という用語は、式:
Py−I−Py
で示される、直接化学結合またはアルキレン、オキサ、チア、イミノ、シリルまたはアルキルイミノ基を介して結合した2個のピロール基を有する二価の基を包含し、例えば、直接結合した2個のピロール基(この場合インドリル)を有するビスピロール基の例としての、式:
Figure 0004457012
で示されるビスインドレジイル基;または、
メチレン基を介して結合した2個のピロール基(この場合ピロリル)を有するビスピロール基の例としての、式:
Figure 0004457012
で示されるビスピロレジイルメタン基;
である。
ピロール基と同様に、ビスピロール基も非置換または置換であってよく、置換されている場合は、アルキル、アルコキシ、カルボキシル、カルボキシレート、−SOH、スルホネート、NE、アルキレン−NE、トリフルオロメチルおよびハロゲンから選択される置換基を、1ピロール基単位につき、一般に1、2または3個、好ましくは1または2個、特に好ましくは1個有する。可能な置換基の数をこのように示す場合、直接結合または前記の基を介したピロール基単位間の結合は、置換とみなされない。
本発明の目的のために、カルボキシレートおよびスルホネートは、好ましくは、カルボン酸官能基またはスルホン酸官能基の誘導体、特に金属カルボン酸塩またはスルホン酸、カルボン酸またはスルホン酸エステル官能基またはカルボキシアミドまたはスルホンアミド官能基である。それらは、例えば、メタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノール、sec−ブタノールおよびtert−ブタノールのようなC〜Cアルカノールとのエステルを包含する。
用語「アルキル」、「シクロアルキル」、「アリール」、「ヘテロシクロアルキル」および「ヘタリール」に関して前記に記載したことは、用語「アルコキシ」、「シクロアルコキシ」、「アリールオキシ」、「ヘテロシクロアルコキシ」および「ヘタリールオキシ」にも同様に適用される。
本発明の目的のために、「アシル」という用語は、一般に2〜11個、好ましくは2〜8個の炭素原子を有するアルカノイルまたはアロイル基、例えば、アセチル、プロピオニル、ブチリル、ペンタノイル、ヘキサノイル、ヘプタノイル、2−エチルヘキサノイル、2−プロピルヘプタノイル、ベンゾイルまたはナフトイル基を意味する。
基NEおよびNEは、好ましくは、N,N−ジメチルアミノ、N,N−ジエチルアミノ、N,N−ジプロピルアミノ、N,N−ジイソプロピルアミノ、N,N−ジ−n−ブチルアミノ、N,N−ジ−t−ブチルアミノ、N,N−ジシクロヘキシルアミノまたはN,N−ジフェニルアミノである。
ハロゲンは、弗素、塩素、臭素または沃素、好ましくは、弗素、塩素または臭素である。
は、陽イオン等価物、即ち、一価陽イオン、または単一陽電荷に対応する多価陽イオンの一部である。陽イオンMは、COOまたはスルホネート基のような陰荷電置換基を中和する対イオンとして作用するにすぎず、原則として自由に選択できる。従って、アルカリ金属イオン、特に、Na、K、Liイオン、またはオニウムイオン、例えば、アンモニウム、モノアルキルアンモニウム、ジアルキルアンモニウム、トリアルキルアンモニウム、テトラアルキルアンモニウム、ホスホニウム、テトラアルキルホスホニウムまたはテトラアリールホスホニウムイオンを使用するのが好ましい。
同じことが陰イオン等価物Xにも適用され、それは、アンモニウム基のような陽荷電置換基の対イオンとして作用するにすぎず、一価陰イオン、および単一陰電荷に対応する多価陰イオンの一部から自由に選択でき、一般にハロゲン化物イオンX、特に塩素および臭素が好ましい。
xは、1〜240の整数、好ましくは3〜120の整数である。
縮合環系は、縮合によって結合した芳香族、ヒドロ芳香族および環式化合物であってよい。縮合環系は、2個、3個またはそれ以上の環を有する。縮合環系の結合の仕方に依存して、オルト縮合(各環が各隣接する環と1つの辺または2個の原子を共有している)とペリ縮合(1個の炭素原子が2個より多い環に属している)に区別される。縮合環系に中で、オルト縮合環系が好ましい。
Yは、化学結合、即ち、架橋基Qと、基−O、またはaおよび/またはbが0の場合はPnRまたはPnRとの結合点である。
架橋基Qにおいて、基AおよびAは一般に、それぞれ互いに独立にO、S、SiR、NRまたはCRであり、置換基R、RおよびRは一般に、それぞれ互いに独立に水素、アルキル、シクロアルキル、ヘテロシクロアルキル、アリールまたはヘタリールであり、基RおよびRは、それぞれ互いに独立に、水素、アルキル、シクロアルキル、ヘテロシクロアルキル、アリールまたはヘタリールであるか、または基Rともう1つの基R、または基Rともう1つの基Rが一緒になって、分子内架橋基Dを形成してもよい。
Dは、式:
Figure 0004457012
で示される基から一般に選択される二価架橋基であり;
およびR10は、それぞれ、互いに独立に、水素、アルキル、シクロアルキル、アリール、ハロゲン、トリフルオロメチル、カルボキシル、カルボキシレートまたはシアノであるか、または互いに結合してC〜Cアルキレン架橋を形成し;
11、R12、R13およびR14は、それぞれ、互いに独立に、水素、アルキル、シクロアルキル、アリール、ハロゲン、トリフルオロメチル、COOH、カルボキシレート、シアノ、アルコキシ、SOH、スルホネート、NE、アルキレン−NE3+、アシルまたはニトロである。好ましくは、基RおよびR10は、それぞれ、水素、C〜C10アルキルまたはカルボキシレートであり、基R11、R12、R13およびR14は、それぞれ、水素、C〜C10アルキル、ハロゲン、特に、弗素、塩素または臭素、トリフルオロメチル、C〜Cアルコキシ、カルボキシレート、スルホネートまたはC〜C14アリールである。R、R10、R11、R12、R13およびR14がそれぞれ水素であるのが特に好ましい。水性反応媒質中での使用については、基R11、R12、R13および/またはR14の、1、2または3個、好ましくは1または2個、特に1個が、COOMe、SO またはNE3+基(MおよびXは前記のように定義される)であるキレートプニコゲン化合物が好ましい。
特に好ましい架橋基Dは、式:
Figure 0004457012
で示されるエチレン基、および式:
Figure 0004457012
で示される1,2−フェニレン基である。
ともう1つのR、またはRともう1つのRが一緒になって分子内架橋基Dを形成する場合、添え字cは1である。
好ましい架橋基Qは、トリプチセン様炭素骨格を有する架橋基に加えて、添え字cが0であり、基AおよびAが、基O、SおよびCR、特に、O、S、メチレン基(R=R=H)、ジメチルメチレン基(R=R=CH)、ジエチルメチレン基(R=R=C)、ジ−n−プロピルメチレン基(R=R=n−プロピル)およびジ−n−ブチルメチレン基(R=R=n−ブチル)から選択される架橋基を包含する。特に好ましい架橋基Qは、AがAと異なり、Aが好ましくはCR基であり、Aが好ましくはOまたはS基、特に好ましくはオキサ基Oである架橋基である。
従って、特に好ましい架橋基Qは、トリプチセン様またはキサンテン様(A:CR、A:O)骨格から構成される架橋基である。
置換基R、RII、RIII、RIV、RおよびRVIは、好ましくは、水素、アルキル、アルコキシ、シクロアルキル、ヘテロシクロアルキル、アリールおよびヘタリールから選択される。第一の好ましい態様において、R、RII、RIII、RIV、RおよびRVIはそれぞれ水素である。他の好ましい態様において、RおよびRVIはそれぞれ、互いに独立に、C〜CアルキルまたはC〜Cアルコキシである。RおよびRVIは、好ましくは、メチル、エチル、イソプロピル、tert−ブチルおよびメトキシから選択される。これらの化合物において、RII、RIII、RIVおよびRは、好ましくは、それぞれ水素である。他の好ましい態様において、RIIおよびRはそれぞれ、互いに独立に、C〜CアルキルまたはC〜Cアルコキシである。RIIおよびRは、好ましくは、メチル、エチル、イソプロピル、tert−ブチルおよびメトキシから選択される。これらの化合物において、R、RIII、RIVおよびRVIは、好ましくは、それぞれ水素である。
、RII、RIII、RIV、RおよびRVIから選択される2個の隣接する基が縮合環系を形成する場合、それらは、好ましくは、ベンゼンまたはナフタレン基を形成する。縮合ベンゼン環は、好ましくは、非置換であるかまたはアルキル、アルコキシ、ハロゲン、SOH、スルホネート、NE、アルキレン−NE、トリフルオロメチル、ニトロ、COOR、アルコキシカルボニル、アシルおよびシアノから選択される1、2または3個、特に1または2個の置換基を有する。縮合ナフタレン単位は、好ましくは、非置換であるか、または、縮合していない環および/または縮合環において、縮合ベンゼン環の場合に記載した置換基を合計1、2または3個、特に1または2個有する。
ヒドロホルミル化媒質における本発明のキレートプニコゲン化合物の使用を考える場合、基R、RII、RIII、RIV、Rおよび/またはRVIの少なくとも1つは極性(親水)基であり、それによって、第VIII族金属との水溶性プニコゲンキレート錯体が一般に形成される。極性基は、COOR、COO、SO、SO 、NE、アルキレン−NE、NE3+、アルキレン−NE3+、OR、SR、(CHRCH2O)および(CH2CH2N(E))から選択されるのが好ましく、R、E、E、E、R、M、Xおよびxは前記のように定義される。
架橋基Qは、化学結合Yを介して直接的に、またはオキサ基Oを介して、基PnRおよびPnRに結合している。
Pnは、燐、砒素およびアンチモンから選択されるプニコゲン基の原子である。Pnは特に好ましくは燐である。
本発明によって使用されるキレートプニコゲン化合物の各プニコゲン原子Pnは、それぞれ、2個の共有結合によって2個の置換基RおよびRまたはRおよびRに結合し、置換基R、R、RおよびRはそれぞれ、互いに独立に、ヘタリール、ヘタリールオキシ、アルキル、アルコキシ、アリール、アリールオキシ、シクロアルキル、シクロアルコキシ、ヘテロシクロアルキル、ヘテロシクロアルコキシまたはNE基であり、但し、RおよびRはピロール窒素原子を介してプニコゲン原子Pnに結合しているピロール基であるものとする。置換基Rおよび/またはRも、ピロール窒素原子を介してプニコゲン原子Pnに結合しているピロール基であるのが好都合である。置換基Rと置換基Rおよび/または置換基Rと置換基Rが一緒になって、ピロール窒素原子を介してプニコゲン原子Pnに結合しているビスピロール基を形成することも好都合である。
前段落に使用されている各用語の意味は、前記の定義に対応する。
好ましい態様において、基R、R、RおよびRがそれぞれ、互いに独立に、式I.a〜I.k:
Figure 0004457012
[式中、
Alkは、C〜Cアルキル基であり;
、R、RおよびRは、それぞれ、互いに独立に、水素、C〜Cアルキル、C〜Cアルコキシ、アシル、ハロゲン、トリフルオロメチル、C〜Cアルコキシカルボニルまたはカルボキシルである]の基から選択されるヒドロホルミル化触媒を使用して、本発明の方法を行う。
例示の目的で、いくつかの好都合なピロールを以下に示す:
Figure 0004457012
Figure 0004457012
式I.f1の3−メチルインドリル基(スカトリル基)が特に好都合である。燐原子に結合した1個またはそれ以上の3−メチルインドリル基を有するリガンドに基づくヒドロホルミル化触媒は、特に高い安定性を有し、従って、特に長い触媒使用寿命を示す。
本発明の他の好都合な態様において、置換基Rと置換基R、または置換基Rと置換基Rが一緒になって、ピロール窒素原子を介してプニコゲン原子Pnに結合しているピロール基を含有する下記式:
Py−I−W
[式中、
Pyは、ピロール基であり;
Iは、化学結合、またはO、S、SiR、NRまたはCRであり;
Wは、シクロアルキル、シクロアルコキシ、アリール、アリールオキシ、ヘタリールまたはヘタリールオキシであり;
およびRは、それぞれ、互いに独立に、水素、アルキル、シクロアルキル、ヘテロシクロアルキル、アリールまたはヘタリールである(使用されている用語は、前記の意味を有する)]の二価の基を形成しうる。
式:
Py−I−W
で示される好ましい二価の基は、例えば、下記の基
Figure 0004457012
である。
本発明の方法において、置換基Rと置換基R、または置換基Rと置換基Rが一緒になって、下記式:
Figure 0004457012
[式中、
Iは、化学結合、またはO、S、SiR、NRまたは置換または非置換C〜C10アルキレン、好ましくはCRであり、R、R、R、RおよびRは、それぞれ、互いに独立に、水素、アルキル、シクロアルキル、ヘテロシクロアルキル、アリールまたはヘタリールであり;
31、R31’、R32、R32’、R33、R33’、R34およびR34’は、それぞれ、互いに独立に、水素、アルキル、シクロアルキル、ヘテロシクロアルキル、アリール、ヘタリール、W’COOR、W’COO、W’(SO)R、W’(SO、W’PO(R)(R)、W’(PO2−(M、W’NE、W’(NE)+X、W’OR、W'SR、(CHRCHO)、(CHNE、(CHCHNE、ハロゲン、トリフルオロメチル、ニトロ、アシルまたはシアノであり;
W’は、単結合、ヘテロ原子、または1〜20個の架橋原子を有する二価架橋基であり;
、E、E、Eは、水素、アルキル、シクロアルキルおよびアリールから選択される同じかまたは異なる基であり;
は、水素、メチルまたはエチルであり;
は、陽イオン等価物であり;
は、陰イオン等価物であり;
xは、1〜240の整数であり;
2個の隣接する基R31およびR32および/またはR31’およびR32’が、それらが結合しているピロール環の炭素原子と一緒になって、1、2または3個の追加の環を有する縮合環系を形成してもよい]のビスピロール基を形成している少なくとも1つの式Iのリガンドを有するヒドロホルミル化触媒を使用するのが好ましい。
Iは、好ましくは化学結合またはC〜Cアルキレン基、特に好ましくはメチレン基である。
例示の目的で、いくつかの好都合な「ビスピロリル基」を下記に示す:
Figure 0004457012
好ましい態様において、本発明によって使用されるキレートプニコゲン化合物は、下記の式II
Figure 0004457012
[式中、
15、R16、R17およびR18は、それぞれ、互いに独立に、水素、アルキル、シクロアルキル、ヘテロシクロアルキル、アリール、ヘタリール、W’COOR、W’COO、W’(SO)R、W’(SO、W'PO(R)(R)、W’(PO2−(M、W'NE、W’(NE)+X、W’OR、W’SR、(CHRCHO)、(CHNE、(CHCHNE、ハロゲン、トリフルオロメチル、ニトロ、アシルまたはシアノであり;
W’は、単結合、ヘテロ原子、または1〜20個の架橋原子を有する二価架橋基であり;
、E、E、Eは、水素、アルキル、シクロアルキルおよびアリールから選択される同じかまたは異なる基であり;
は、水素、メチルまたはエチルであり;
は、陽イオン等価物であり;
は、陰イオン等価物であり;
yは、1〜240の整数であり;
2個の隣接する基R15、R16、R17およびR18は、それらが結合しているピロール環の炭素原子と一緒になって、1、2または3個の追加の環を有する縮合環系を形成してもよく;
但し、基R15、R16、R17およびR18の少なくとも1つは水素でなく、R19およびR20は互いに結合していないものとし;
19およびR20は、それぞれ、互いに独立に、シクロアルキル、ヘテロシクロアルキル、アリールまたはヘタリールであり;
aおよびbは、それぞれ、互いに独立に、0または1であり;
Pnは、元素燐、砒素およびアンチモンから選択され、好ましくは燐であり;
Qは、前記に定義した架橋基である]の化合物から選択される。
式IIの化合物において、プニコゲン原子Pnは、好ましくは両方とも燐である。
架橋基Qの有用かつ好ましい態様については、前記に記載したことが全て、ここでも参照として組み入れられる。
基R15〜R18は、それぞれ、互いに独立に、同じかまたは異なる意味を有しうる。
ピロール基における基R15、R16、R17およびR18の1つまたは2つが、それぞれ、水素でない前記の置換基の1つであり、残りが水素である式IIの化合物が好ましい。ピロール基が、2位、2,5位または3,4位において、水素でない置換基を有する式IIの化合物も好ましい。
水素でない置換基R15〜R18は、独立に、C〜Cアルキル、好ましくはC〜Cアルキル、特に、メチル、エチル、イソプロピルおよびtert−ブチル、アルコキシカルボニル、例えば、メトキシカルボニル、エトキシカルボニル、イソプロピルオキシカルボニルおよびtert−ブチルオキシカルボニルおよびトリフルオロメチルから選択されるのが好ましい。
基R15とR16および/またはR17とR18は、それらが結合しているピロール環の炭素原子と一緒になって、1、2または3個の追加の環を有する縮合環系を形成する式IIの化合物が好ましい。R15とR16および/またはR17とR18が縮合環系を形成する場合、それらはベンゼンまたはナフタレン基を形成するのが好ましい。縮合ベンゼン環は、好ましくは、非置換であるか、またはアルキル、アルコキシ、ハロゲン、SOH、スルホネート、NE、アルキレン−NE、トリフルオロメチル、ニトロ、COOR、アルコキシカルボニル、アシルおよびシアノから選択される1、2または3個、特に1または2個の置換基を有する。縮合ナフタレン単位は、好ましくは、非置換であるか、または、縮合していない環および/または縮合環において、縮合ベンゼン環の場合に記載した置換基を1、2または3個、特に1または2個有する。R15およびR16が縮合環系を形成する場合、R17およびR18は好ましくはそれぞれ水素であるか、またはR18は水素であり、R17は、C〜Cアルキル、好ましくはC〜Cアルキル、特に、メチル、エチル、イソプロピルおよびtert−ブチルから選択される置換基である。
水性ヒドロホルミル化媒質における式IIの化合物の使用を考える場合、基R15、R16、R17および/またはR18の少なくとも1つは極性(親水)基であり、それによって、第VIII族金属との水溶性錯体が一般に形成される。極性基は、COOR、COO、SO、SO 、NE、アルキレン−NE、NE6+、アルキレン−NE6+、OR、SR、(CHRCHO)または(CH2CH2N(E))から選択されるのが好ましく、R、E、E、E、R、M、Xおよびyは前記のように定義される。
式IIの化合物は、式II.1〜II.3
Figure 0004457012
[式中、
基R15、R16、R17、R18、Q、aおよびbは前記のように定義され、式II.3における基R16およびR17の少なくとも1つは水素でなく;
基R19およびR20は、それぞれ、互いに独立に、シクロアルキル、ヘテロシクロアルキル、アリールまたはヘタリールである]の化合物から選択するのが好ましい。
式II.1の化合物において、R15〜R18が全て水素であるのが好ましい。R15およびR18がそれぞれ水素であり、R16およびR17が、C〜Cアルキル、好ましくはC〜Cアルキル、例えば、メチル、エチル、イソプロピルおよびtert−ブチルから選択されることも好ましい。
式II.3の化合物において、基R16およびR17は、好ましくはC〜Cアルキル、特に好ましくはC〜Cアルキル、例えば、メチル、エチル、イソプロピルおよびtert−ブチル、およびCOOR(Rは、C〜Cアルキル、例えば、メチル、エチル、イソプロピルまたはtert−ブチルである)から選択される。
例示だけを目的として、本発明に使用するのに好都合なキレートプニコゲン化合物のいくつかの例を下記に示す:
Figure 0004457012
Figure 0004457012
Figure 0004457012
Figure 0004457012
Figure 0004457012
Figure 0004457012
Figure 0004457012
Figure 0004457012
Figure 0004457012
Figure 0004457012
Figure 0004457012
Figure 0004457012
Figure 0004457012
Figure 0004457012
Figure 0004457012
Me=メチル
Et=エチル
キレートプニコゲン化合物の製造は、WO 02/083695に記載されており、そこに開示の内容は全て参照として本明細書に組み入れられる。
一般に、各場合に使用される触媒または触媒先駆物質は、ヒドロホルミル化条件下に、式H(CO)の触媒的に活性な種に変換される[式中、Zは、第VIII副族の金属であり、Gは、式IまたはIIの燐−、砒素−またはアンチモン−含有リガンドであり、d、e、fおよびgは、金属の原子価および種類ならびにリガンドGが占めている配位部位の数に依存する自然数である]。eおよびfが、それぞれ、互いに独立に、少なくとも1、例えば、1、2または3の数値であるのが好ましい。eとfの合計は、2〜5であるのが好ましい。所望であれは、本発明によって使用されるリガンドGを有する金属Zの錯体は、本発明によって使用されない少なくとも1つの付加的リガンド、例えば、トリアリールホスフィンの種類からのリガンド、特に、トリフェニルホスフィン、トリアリールホスフィット、トリアリ−ルホスフィニット、トリアリ−ルホスホニット、ホスファベンゼン、トリアルキルホスフィンまたはホスファメタロセンをさらに有してよい。本発明によって使用されるリガンドおよび他のリガンドを有するそのような金属Zの錯体は、例えば、式H(CO)の錯体へのリガンドの添加後の平衡反応において、形成される。
好ましい態様において、ヒドロホルミル化触媒は、ヒドロホルミル化反応に使用される反応器においてインサイチュー(in situ)で製造される。しかし、本発明の方法に使用される触媒は、所望であれば、慣習法によって別に製造し、分離することもできる。触媒のインサイチュー製造のために、式IまたはIIの少なくとも1つの化合物、第VIII副族の金属の化合物または錯体、所望であれば1つまたはそれ以上の他のリガンド、および所望であれば活性剤を、ヒドロホルミル化条件下に、不活性溶媒中で反応させることができる。
好適なロジウム化合物または錯体は、例えば、ロジウム(II)およびロジウム(III)塩、例えば、ロジウム(III)クロリド、ロジウム(III)ニトレート、ロジウム(III)スルフェート、カリウムロジウムスルフェート、ロジウム(II)およびロジウム(III)カルボキシレート、ロジウム(II)またはロジウム(III)アセテート、ロジウム(III)オキシド、ロジウム(III)酸の塩、トリスアンモニウムヘキサクロロロデート(III)等である。ジカルボニルロジウムアセチルアセトネート、アセチルアセトナトビスエチレンロジウム(I)等のようなロジウム錯体も好適である。ジカルボニルロジウムアセチルアセトネートまたはロジウムアセテートを使用するのが好ましい。
ルテニウム塩または化合物も好適である。好適なルテニウム塩は、例えば、ルテニウム(III)クロリド、ルテニウム(IV)、ルテニウム(VI)またはルテニウム(VIII)オキシド、ルテニウムオキソ酸のアルカリ金属塩、例えば、KRuOまたはKRuOまたは錯体、例えばRuHCl(CO)(PPhである。ルテニウムのカルボニル、例えば、ドデカカルボニルトリスルテニウムまたはオクタデカルボニルヘキサルテニウム、COが式PRのリガンドによって部分的に置換されている混合形態、例えばRu(CO)(PPhも本発明の方法に使用することができる。
好適なコバルト化合物は、例えば、コバルト(II)クロリド、コバルト(II)スルフェート、コバルト(II)カーボネート、コバルト(II)ニトレート、それらのアミンまたは水和物錯体、コバルトカルボキシレート、例えば、コバルトアセテート、コバルトエチルヘキサノエートおよびコバルトナフテノエートである。この場合も、コバルトのカルボニル錯体、例えば、オクタカルボニルジコバルト、ドデカカルボニルテトラコバルトおよびヘキサデカカルボニルヘキサコバルトを使用することができる。
コバルト、ロジウム、ルテニウムおよびイリジウムの前記および他の好適な化合物は既知であり、商業的に入手可能であるか、またはそれらの製造が文献に充分に記載されているか、または既知の化合物と同様の方法によって当業者によって製造することができる。
好適な第VIII副族の金属は、特に、コバルトおよびロジウムである。
溶媒として、各オレフィンのヒドロホルミル化において形成されるアルデヒド、およびそれらのより高い沸点の下流生成物、例えばアルドール縮合生成物を使用するのが好ましい。トルエンおよびキシレンのような芳香族炭化水素、炭化水素または炭化水素混合物も溶媒として好適であり、前記アルデヒドおよびアルデヒドの下流生成物の希釈におけるそれらの使用も含む。他の可能な溶媒は、脂肪族カルボン酸とアルカノールとのエステル、例えば酢酸エチルまたはTexanol(登録商標)、エーテル、例えばtert−ブチルメチルエーテルおよびテトラヒドロフランである。充分に親水性のリガンドの場合、メタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノール、イソブタノールのようなアルコール、アセトンおよびメチルエチルケトンのようなケトン等も使用することができる。さらに、「イオン液体」も溶媒として使用することができる。これらは、液体塩、例えば、N−ブチル−N'−メチルイミダゾリウム塩のようなN,N'−ジアルキルイミダゾリウム塩、テトラ−n−ブチルアンモニウム塩のようなテトラアルキルアンモニウム塩、n−ブチルピリジニウム塩のようなN−アルキルピリジニウム塩、トリスヘキシル(テトラデシル)ホスホニウム塩のようなテトラアルキルホスホニウム塩、例えば、テトラフルオロボレート、アセテート、テトラクロロアルミネート、ヘキサフルオロホスフェート、クロリドおよびトシレートである。
水中において、または水と共に水混和性溶媒(例えば、メタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノール、イソブタノールのようなアルコール、アセトンまたはメチルエチルケトンのようなケトン、または他の溶媒)を含有する水性溶媒系において、反応を行うこともできる。この目的のために、極性基、例えば、SOM、COM(式中、M=Na、KまたはNHまたはN(CH )のようなイオン基で修飾した式IまたはIIのリガンドを使用する。次に、触媒が水性相に存在し、出発物質および生成物が有機相を形成する2相触媒反応として、反応が起こる。「イオン液体」における反応も2相触媒反応として行うことができる。
本発明のヒドロホルミル化法の基質として、原理的に、少なくとも2個のエチレン性不飽和二重結合を有する全ての化合物を使用することができる。これらは、例えば、分離したまたは共役結合した二重結合を有するジエンまたはポリエンを包含する。好適なジオレフィンの例は、式F
Figure 0004457012
[式中、
、X、X、X、X、Xは、それぞれ、互いに独立に、水素、アルキル、シクロアルキル、ヘテロシクロアルキル、アリール、ヘタリールであり;
は、単結合、またはC〜C20アルカンジイルであり、それは、シクロアルキル、アリール、ヘタリール、ハロゲン、C〜C20アルコキシ、C〜C20アルコキシカルボニルおよびNEから成る群から選択される1個またはそれ以上、例えば1、2、3、4または5個の置換基を有してよく、そして/または、少なくとも1個の他の二重結合によって中断されていてよく、そして/または、部分的に、1個またはそれ以上のシクロアルキル基、ヘテロシクルアルキル基、アリール基またはヘタリール基の成分であってよく、該シクロアルキル基およびヘテロシクロアルキル基も部分的に不飽和であることができる]の化合物である。
ヒドロホルミル化に使用される少なくとも2個のエチレン性不飽和二重結合を有する化合物は、1個の末端二重結合および1個の内部二重結合を有するジオレフィン、およびα,ω−ジオレフィン、即ち、2個の末端二重結合を有するジオレフィンから選択するのが好ましい。α,ω−ジオレフィンは、例えば、1,3−ブタジエン、1,4−ペンタジエン、1,5−ヘキサジエン、1,6−ヘプタジエン、1,7−オクタジエン、1,8−ノナジエン、1,9−デカジエン、1,10−ウンデカジエン、1,11−ドデカジエン、1,12−トリデカジエン、1,13−テトラデカジエン、1,14−ペンタデカジエン、1,15−ヘキサデカジエン、1,16−ヘプタデカジエン、1,17−オクタデカジエン、1,18−ノナデカジエン、1,19−エイコサジエンおよびそれらの混合物である。
本発明のヒドロホルミル化法において、工業的に入手可能なジオレフィンまたはジオレフィン混合物、好ましくはα,ω−ジオレフィンを含有する混合物を使用するのが好ましい。そのような混合物は、例えば、1,3−ブタジエン含有炭化水素混合物である。例えば、ナフサの蒸気分解による石油の精製は、高合計オレフィン分を有するC留分として既知の炭化水素混合物(約20〜60質量%は1,3−ブタジエンであり、残りはモノオレフィンおよび多不飽和炭化水素およびアルカンから構成される)を与える。1,3−ブタジエンをこれらから分離して、ラフィネートIを得る。純粋1,3−ブタジエンは、例えば抽出蒸留によって、工業的に入手可能な炭化水素混合物から一般に分離できる。
1,5−ヘキサジエンおよび1,9−デカジエンは、Shellによって工業的に製造されている。1,7−オクタジエンは、例えば、促進剤としての酢酸およびトリエチルアミンの存在下の1,3−ブタジエンの還元的カップリングによって得られる。
少なくとも1つの式IまたはIIの化合物、第VIII副族の金属の化合物または錯体、および適切であれば活性剤を、不活性溶媒中で、ヒドロホルミル化条件下に反応させることによって、ヒドロホルミル化触媒をインサイチューで製造する方法が好ましい。しかし、所望であれば、リガンド−金属錯体を別に製造し、慣習法によって分離することもできる。
ヒドロホルミル化反応は、連続的、半連続的または回分的に行うことができる。
連続反応に好適な反応器は、当業者に既知であり、例えば、Ullmanns Encyklopaedie der technischen Chemie、第1巻、第3版、1951, p.743以降に記載されている。
好適な圧力定格反応器(pressure−rated reactors)も既知であり、例えば、Ullmanns Encyklopaedie der technischen Chemie、第1巻、第3版、1951, p.769以降に記載されている。一般に、本発明の方法は、所望であれば攪拌器および内ライニングを取り付けてよいオートクレーブを使用して行われる。
本発明の方法に使用される一酸化炭素および水素を含んで成る合成ガスの組成は、広い範囲で変化しうる。一酸化炭素/水素のモル比は、一般に約5:95〜70:30、好ましくは約40:60〜60:40である。1:1の一酸化炭素/水素モル比を使用するのが特に好ましい。
ヒドロホルミル化反応における温度は、一般に約20〜180℃、好ましくは約40〜80℃、特に約50〜70℃である。反応は、一般に、選択した反応温度における反応ガスの分圧において行われる。圧力は、一般に約1〜700バール、好ましくは1〜600バール、特に1〜300バールである。反応圧力は、使用されるヒドロホルミル化触媒の活性によって変化しうる。一般に、燐−、砒素−またはアンチモン−含有キレートプニコゲン化合物に基づく触媒は、低圧範囲、例えば1〜100バール、好ましくは5〜50バールでの反応を可能にする。
ヒドロホルミル化媒質における(キレートプニコゲン化合物IまたはII)/(第VIII副族の金属)のモル比は、一般に約1:1〜1000:1、好ましくは1:1〜100:1、特に1:1〜50:1、極めて好ましくは1:1〜20:1である。
第VIII副族の金属/基質のモル比は、一般に1モル%未満、好ましくは0.5モル%未満、特に0.1モル%未満、極めて好ましくは0.05モル%未満である。
ヒドロホルミル化触媒は、当業者に既知の慣習法によってヒドロホルミル化反応から得た反応混合物から分離することができ、一般に、ヒドロホルミル化に再使用することができる。
前記の触媒を、適切な方法で、例えば、固定基として好適な官能基を介する結合、吸着、グラフト等によって、好適な支持体、例えば、ガラス、シリカゲル、合成樹脂等に、固定することもできる。それによって、それらは固体状触媒として使用するのにも好適である。
エチレン性不飽和化合物、特に少なくとも1個の末端二重結合を有するエチレン性不飽和化合物は、低温および低圧において、本発明の方法によって都合よくヒドロホルミル化しうることが見出された。これは、使用される基質に基づいて、同じ触媒的に活性な金属を使用するが、他の燐含有触媒、例えばキサントホスを使用する同じ基質のヒドロホルミル化に必要とされるより、短い反応時間および/または少ない量の触媒系を一般に必要とする(例えば、B. C. Botteghiら、J. Mol Catal. A: Chem 2001, 175, 17, Table 2: high catalyst loading of 0.4−1モル%参照)。特に、本発明の方法は、15時間未満、好ましくは10時間未満の反応時間で、少量の触媒系を使用して、エチレン性不飽和化合物、特に2個の末端二重結合を有するエチレン性不飽和化合物のヒドロホルミル化を行うことを可能にする。利点は、ヒドロホルミル化条件下に本発明に使用される触媒を使用して、末端二重結合の熱力学的に安定な内部二重結合への異性化が起こらないかまたは極僅かしか起こらないことである。従って、使用される触媒は高いn−選択性を示し、即ち、高歩留りのα,ω−エノールおよび/またはα,ω−ジアルデヒドがα,ω−ジオレフィンから得られる。
本発明の1つの態様は、ジアルデヒドの製造に関する。好ましい変化形において、ジアルデヒドの製造を回分的に行う。回分ヒドロホルミル化法は、原理的に、当業者に既知である。反応の終了後、反応器は一般に先ず減圧される。このようにして遊離された合成ガス、および任意の未反応不飽和化合物を、適切であれば後処理の後に、全部または一部分、再使用することができる。反応器の残りの含有物は、ジアルデヒド、高沸点副生成物(以下に、高沸点物質とも称す)および触媒から基本的に成る。後処理において、反応器の含有物を一段または多段分別に付して、少なくとも1つのジアルデヒドに富む画分を得る。ジアルデヒドに富む画分を得る分別は、種々の方法、例えば、蒸留、結晶化または膜濾過、好ましくは蒸留によって行うことができる。回分法の特に好ましい態様において、生成物を反応器から直接的に蒸留できるように、重畳蒸留塔を有する反応器を使用する。所望であれば、蒸留塔に精留タナ段を取り付けて、極めて優れた分離性能が得られるようにしうる。蒸留は、大気圧または減圧下に行うことができる。ジアルデヒドに富む留分は、塔の頂部または上部領域で分離しうるが、少なくとも1つのジアルデヒドの少ない留分は、塔の底または下部領域で分離しうる。好適な塔、温度パラメータおよび圧力パラメータは、当業者に既知である。アルデヒドに富む留分を、適切であれば、他の精製工程に付すことができる。ジアルデヒドの少ない留分は、高沸点物質および触媒から基本的に成る。触媒は、当業者に既知の慣習法によって分離することができ、適切であれば後処理の後に、後続のヒドロホルミル化に一般に再使用することができる。
他の好ましい態様において、ジアルデヒドの製造を連続的に行う。連続法において、1つまたはそれ以上の反応区画において、不飽和化合物をヒドロホルミル化に付す。産出物を反応区画から取り、これを一般に先ず減圧する。減圧によって、未反応合成ガスおよび不飽和化合物を遊離し、これらを、適切であれば後処理の後に、反応区画に一般に再循環させる。ジアルデヒドに富む画分を得るための残りの産出物の分別は、当分野で既知の慣習法、例えば、蒸留、結晶化または膜濾過によって行うことができる。好適な蒸留装置は、当業者に既知である。さらに、薄膜蒸発器も有用である。蒸留による分別において、高沸点物質および触媒から基本的に成る留分を、塔の底または下部領域から取り、これを反応区画に直接的に再循環させることができる。しかし、再循環の前に高沸点物質の全部または一部を取り出し、適切であれば後処理の後に、触媒を反応区画に再循環させるのが好ましい。不飽和モノアルデヒドをさらに含有している場合がある少なくとも1つのジアルデヒドに富む留分を、塔の頂部または上部領域において取り出す。不飽和モノアルデヒドをさらに含有するジアルデヒドに富む留分を、少なくとも1つのさらなる分別に付すことが好都合であり、その分別において、不飽和モノアルデヒドに富む少なくとも1つの留分、およびジアルデヒドに富む留分を得る。不飽和モノアルデヒドに富む相は、反応区画に再循環させ、ジアルデヒドに富む相は、生成物として取り出す。
特定の態様において、本発明は、形成された不飽和モノアルデヒド(エナール)の分離を含む、少なくとも2個のエチレン性不飽和二重結合を有する化合物のヒドロホルミル化法を提供する。
従って、本発明は、下記の工程を含んで成る方法を提供する:
(i) 少なくとも2個のエチレン性不飽和二重結合を有する化合物を、反応区画においてヒドロホルミル化反応に付す工程;
(ii) 産出物を反応区画から出し、それを分別して、不飽和モノアルデヒドに富む画分、および不飽和モノアルデヒドの少ない画分を得る工程;および
(iii) 不飽和モノアルデヒドの少ない画分を、適切であれば後処理の後に、反応区画に再循環させる工程。
この方法は、連続的、半連続的または回分的に行うことができる。連続法が好ましい。
本発明の方法の工程(i)において、前記のような、少なくとも1つの式Iのキレートプニコゲンリガンドを有する少なくとも1つの第VIII副族の金属錯体を含んで成るヒドロホルミル化触媒の存在下に、少なくとも2個のエチレン性不飽和二重結合を有する化合物を、一酸化炭素および水素と反応させる。好適かつ好ましいヒドロホルミル化触媒および反応条件については、前記を参照しうる。
工程(ii)において、未反応の多エチレン性不飽和化合物、不飽和モノアルデヒド、ジアルデヒドおよび触媒から成る産出物を、反応区画から取り出す。ヒドロホルミル化触媒を当業者に既知の慣習法によって分離することができ、ヒドロホルミル化に一般に再使用することができる。不飽和モノアルデヒドに富む画分および不飽和モノアルデヒドの少ない画分を得るための、工程(i)で得た反応混合物の分別は、先行技術から既知の方法によって行うことができる(工程ii)。分別を、蒸留、結晶化または膜濾過によって行うのが好ましい。
好適な蒸留装置は、液体混合物の連続または回分分別用の、当業者に既知の全ての蒸留装置を包含する。さらに、薄膜蒸発器も有用である。これらは、分別すべき混合物を、遠心力または特殊構成ワイパー(ワイプトフィルムエバポレータ(wiped film evaporator)、Sambayエバポレータ、フィルムトルーダー(filmtruder))の助けによって、少しずつ流れ落ちるようにすることによって、加熱面に分布させる装置(流下薄膜型蒸発器)、トリクルカラム(tricle column))を包含する。
反応区画からの産出物を、蒸留によって後処理する前に、一般に減圧する。遊離された未反応合成ガスおよび未反応オレフィンを、反応区画に再循環させることができる。蒸留による分別において、不飽和モノアルデヒドに富む留分は、カラムの頂部で一般に得られる。底生成物として残るモノアルデヒドの少ない留分は、所望であれば、さらなる分別に付して、触媒に富む留分およびジアルデヒドに富む留分を得ることができる。ジアルデヒドに富む留分は、所望であれば、価値のある付加的生成物として取り出すことができる。
蒸留による分離において回収される基質および触媒系を、工程(iii)において、反応器に再循環させ、ヒドロホルミル化に再び付す。
下記の非制限的実施例によって、本発明を説明する。
実施例
下記のリガンドを使用した:
Figure 0004457012
実施例1:
リガンドBの合成
3−メチルインドール(スカトール)28.5g(218ミリモル)および乾燥トルエン約50mLを室温で反応器に入れ、溶媒を減圧下に留去した(水の痕跡の除去)。この手順をもう1回繰り返した。次に、残渣をアルゴン下に乾燥トルエン700mLに取り、−65℃に冷却した。次に、PCl 14.9g(109ミリモル)を−65℃で添加し、次に、トリエチルアミン40g(396ミリモル)をゆっくり添加した。混合物を16時間にわたって室温に温め、次に、16時間還流した。次に、乾燥トルエン300mL中の4,5−ジビドロキシ−2,7−ジ−tert−ブチル−9,9−ジメチルキサンテン19.3g(58ミリモル)を、室温で添加し、混合物を16時間還流した。生成されたトリエチルアミンヒドロクロリドを濾過によって取り、トルエンで1回洗浄した。有機相の蒸発後、残渣を温エタノールから2回再結晶した。減圧乾燥して、無色固形物36.3g(理論量の71%)を得た。
31P−NMR(298K)δ: 105ppm
実施例2: リガンドBを使用した1,7−オクタジエンのヒドロホルミル化
Rh(CO)acac(acac=アセチルアセトネート)5.0mgおよびリガンドB181mg(Rh99ppm=0.02モル%、リガンド:Rh=10:1)を別々に計量し、トルエン5gにそれぞれ溶解し、混合し、60℃において合成ガス(CO:H=1:1)10バールで処理した。30分後、オートクレープを減圧し、次に、1,7−オクタジエン10gを添加し、合成ガス(CO:H=1:1)20バールを注入し、混合物を60℃で6時間ヒドロホルミル化した。転化率は98%であり、ジアール(dial)選択率は84%であり、直鎖率(両方の二重結合が末端ヒドロホルミル化されている)は98%であった。次に、1,10−デカンジアールを69〜71℃/1mbar(校正せず)において蒸留した。
GC/MS(イオン化:EI):分子ピーク170。
H−NMR(CDCl、400MHz、298K):δ=1.05(広幅s、C4、C4'、C5、C5'、8H)、1.35(五重項、J=7Hz、C3、C3'、4H)、2.17(dt、J=1.7Hzおよび7.3Hz、C2、C2'、4H)、9.47(t、J=1.7Hz、C1、C1'、2H)。
12C{H}−NMR(CDCl、101MHz、298K)[DEPT−135]:δ=22.1(C5、C5'、[CH])、29.2(C4、C4'、[CH])、29.3(C3、C3'、[CH])、43.9(C2、C2'、[CH])、202.4(C1、C1'、[CH、CH])。
実施例3: 1,7−オクタジエンのヒドロホルミル化
Rh(CO)acac5.0mgおよびリガンドB181mg(Rh99ppm=0.02モル%、リガンド:Rh=10:1)を別々に計量し、トルエン5gにそれぞれ溶解し、混合し、80℃において合成ガス(CO:H=1:1)10バールで処理した。30分後、オートクレープを減圧し、次に、1,7−オクタジエン10gを添加し、合成ガス(CO:H=1:1)20バールを注入し、混合物を80℃で6時間ヒドロホルミル化した。転化率は99%であり、ジアール選択率は34%であり、直鎖率(両方の二重結合が末端ヒドロホルミル化されている)は96%であった。
実施例4: 1,9−デカジエンのヒドロホルミル化
Rh(CO)acac5.1mgおよびリガンドB202mg(Rh100ppm=0.03モル%、リガンド:Rh=11:1)を別々に計量し、トルエン5gにそれぞれ溶解し、混合し、100℃において合成ガス(CO:H=1:1)10バールで処理した。30分後、混合物を60℃に冷却し、減圧し、次に、1,9−デカジエン10gを添加し、合成ガス(CO:H=1:1)20バールを注入し、混合物を60℃で8時間ヒドロホルミル化した。転化率は97%であり、ジアール選択率は92%であり、直鎖率(両方の二重結合が末端ヒドロホルミル化されている)は98%であった。次に、得られた1,12−ドデカンジアールを130〜140℃/7〜10mbar(校正せず)において蒸留した。
GC/MS(イオン化:EI):分子ピーク198。
H−NMR(CDCl、400MHz、298K):δ=1.06(広幅s、C4、C4’、C5、C5’、C6、C6’、12H)、1.38(五重項、J=7.1Hz、C3、C3’、4H)、2.18(dt、J=1.7Hzおよび7.3Hz、C2、C2’、4H)、9.50(t、J=1.7Hz、C1、C1’、2H)。
13C{H}−NMR(CDCl、101MHz、298K)[DEPT−135]:δ=22.18(C6、C6’、[CH])、29.27(C5、C5’、[CH])、29.47(C4、C4’、[CH])、29.48(C3、C3’、[CH])、43.92(C2、C2’、[CH])、202.41(C1、C1’、[CH、CH])。
実施例5: 反応速度論:1,9−デカジエンのヒドロホルミル化におけるウンデカ−10−エン−1−アールの生成
Rh(CO)acac5.1mgおよびリガンドB202mg(Rh100ppm、リガンド:Rh=11:1)を別々に計量し、トルエン5gにそれぞれ溶解し、混合し、100℃において合成ガス(CO:H=1:1)10バールで処理した。30分後、混合物を60℃に冷却し、減圧し、次に、1,9−デカジエン10gを添加し、合成ガス(CO:H=1:1)20バールを注入し、混合物を60℃でヒドロホルミル化した。種々の時間後に、試料を採取し、分析した。中間体をGC−MSによってさらに同定した。図1は、実施例5をグラフで示したものである。
図1は、実施例5をグラフで示したものである

Claims (9)

  1. 下記式I:
    Figure 0004457012
    [式中、
    Qは、式:
    Figure 0004457012
    (式中、
    cは0であり、
    は、CR であり、その際R およびR は、水素であるか、またはR およびR は、CH 3 であるか、またはR およびR はC 2 5 であるか、またはR およびR はn−プロピルであるか、またはR およびR はn−ブチルである、
    2 は、Oである、または、
    cは1であり、
    およびA 2 は、CR であり、その際、基R は分子内架橋基Dを形成し、かつ、基R は水素である、
    Dは、式:
    Figure 0004457012
    で示される基から選択される二価架橋基であり;
    およびR10、水素であり、
    11 および は、水素であり
    Yは、化学結合であり;
    、RII、RIII、RIV、RおよびRVIは、それぞれ、互いに独立に、水素またはC 1 〜C 20 アルキルで)で示される架橋基であり;
    およびbは、それぞれ、互いに独立に、0または1であり;
    Pnは、リン原子であり;
    、R、R、R は、非置換のまたは置換したピロリル基、非置換のまたは置換したインドリル基、非置換のまたは置換したカルバゾリル基の群から選択された窒素原子を介してリン原子Pnに結合しているピロール基であるか、または、R とR およびR とR が一緒になって、窒素原子を介してリン原子Pnに結合している、非置換のまたは置換したビスインドレジル基またはビスピロレジイルメタン基を形成する
    ]のキレートリン化合物から選択される少なくとも1つのリガンドを有する、Rh、Ru及びCoから選択される第VIII副族の金属錯体少なくとも1つを含んで成るヒドロホルミル化触媒の存在下に、少なくとも2個のエチレン性不飽和二重結合を有する少なくとも1つの化合物を、一酸化炭素および水素と反応させることによって、ジアルデヒドおよび/またはエチレン性不飽和モノアルデヒドを製造する方法。
  2. 基R、R、RおよびRが、独立に、下記式I.a〜I.k
    Figure 0004457012
    [式中、
    Alkは、C〜Cアルキル基であり;
    、R、RおよびRは、それぞれ、互いに独立に、水素、C〜Cアルキル、C〜Cアルコキシ、アシル、ハロゲン、トリフルオロメチル、C〜Cアルコキシカルボニルまたはカルボキシルである]の基から選択される式Iの少なくとも1つのリガンドを使用する請求項1に記載の方法。
  3. 基R、R、RおよびRが、それぞれ、互いに独立に、3−アルキルインドリル基である式Iの少なくとも1つのリガンドを使用する請求項2に記載の方法。
  4. 架橋基Qが、下記式
    Figure 0004457012
    式中、R、RII、RIII、RIV、RおよびRVI 、R 11およびR12は、請求項1のように定義される]のトリプチセンジイル基である請求項1から3のいずれか1つに記載の方法。
  5. 架橋基Qが、下記式
    Figure 0004457012
    [式中、R、RII、RIII、RIV、R、RVIおよびYは、請求項1のように定義され、 およびR は、水素であるか、またはR およびR は、CH 3 であるか、またはR およびR はC 2 5 であるか、またはR およびR はn−プロピルであるか、またはR およびR はn−ブチルである]のキサンテンジイル基である請求項1からまでのいずれか1項記載の方法。
  6. リガンドと第VIII副族の金属とのモル比1:1〜1000:1を、反応混合物において設定する請求項1からまでのいずれか1項記載の方法。
  7. 反応を40〜80℃で行う請求項1からまでのいずれか1項記載の方法。
  8. 使用される少なくとも2個のエチレン性不飽和二重結合を有する化合物が、α,ω−ジオレフィンである請求項1からまでのいずれか1項記載の方法。
  9. 下記工程:
    (i) 少なくとも2個のエチレン性不飽和二重結合を有する化合物を、反応区画においてヒドロホルミル化反応に付す工程;
    (ii) 産出物を反応区画から出し、分別して、不飽和モノアルデヒドに富む画分、および不飽和モノアルデヒドの少ない画分を得る工程;および
    (iii) 不飽和モノアルデヒドの少ない画分を、適切であれば後処理の後に、反応区画に再循環させる工程
    を含んで成る請求項1からまでのいずれか1項記載の方法
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