JP5217167B2 - Method for producing carbonyl compound - Google Patents

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Description

本発明は、ルテニウム錯体の存在下で、原料化合物の水素移動反応を行うことによりカルボニル化合物を製造する方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a carbonyl compound by carrying out a hydrogen transfer reaction of a raw material compound in the presence of a ruthenium complex.

ルテニウム錯体触媒は、水素化反応、脱水素反応などの水素移動反応に用いられる。特に、ルテニウム錯体触媒の存在下にアルコールの脱水素によってカルボニル化合物を製造する反応は、工業的にも注目され、既にいくつかの系が提案されている。例えば、ルテニウム−テトラヒドリド−トリストリフェニルホスフィン錯体を触媒としてジオールを脱水素してラクトン化合物を得る反応、ルテニウム−クロロ−テトラアセトキシ−エチルジフェニルホスフィン錯体を触媒としたメタノールの脱水素反応、酢酸−ホスフィン−ルテニウム錯体触媒を用いたメタノールの脱水素反応、トリフルオロ酢酸−トリフェニルホスフィン−ルテニウム錯体を触媒としたアルコール類の脱水素によるエステル合成反応が挙げられる。   Ruthenium complex catalysts are used for hydrogen transfer reactions such as hydrogenation reactions and dehydrogenation reactions. In particular, the reaction for producing a carbonyl compound by dehydrogenation of an alcohol in the presence of a ruthenium complex catalyst has attracted industrial attention, and several systems have already been proposed. For example, a reaction to obtain a lactone compound by dehydrogenating a ruthenium-tetrahydrido-tristriphenylphosphine complex as a catalyst, a dehydrogenation reaction of methanol using a ruthenium-chloro-tetraacetoxy-ethyldiphenylphosphine complex as a catalyst, acetic acid- Examples include a dehydrogenation reaction of methanol using a phosphine-ruthenium complex catalyst and an ester synthesis reaction by dehydrogenation of alcohols using a trifluoroacetic acid-triphenylphosphine-ruthenium complex as a catalyst.

しかし、これらの反応はいずれも触媒活性が十分ではないため、過剰量のアセトンなど水素受容体の添加を必要とし、工業的に有利な反応とはいえない。
これを解決する方法として、トリアルキルホスフィンを配位子として含むルテニウム錯体を触媒としたアルコール類の脱水素によるカルボニル化合物の製造が提案されている(特許文献1)。
However, none of these reactions have sufficient catalytic activity, and therefore, it is necessary to add an excess amount of a hydrogen acceptor such as acetone, which is not an industrially advantageous reaction.
As a method for solving this problem, production of a carbonyl compound by dehydrogenation of alcohols using a ruthenium complex containing a trialkylphosphine as a ligand has been proposed (Patent Document 1).

しかしながら、トリアルキルホスフィンの分解、あるいは他成分との反応による消失などが起こると、配位子が不足状態となり、触媒のルテニウム金属が析出してしまう場合がある。このような触媒劣化を回避するためには、過剰量の触媒配位子を添加すればよいが(特許文献2)、過剰量のトリアルキルホスフィン添加に伴うコスト増加が問題となる。
この触媒劣化を低減する方法として、2座の配位子を使用することが考えられ、例えば2つのメチレン鎖で2つのリン原子を架橋した配位子を有するルテニウム触媒を用いた1,4−ブタンジオールの脱水素によるガンマブチロラクトンの合成反応が提案されている(非特許文献1)。しかしながら、この触媒は、連続的に長期で使用するためには、非常に多くの配位子を必要とするため、より少量の有機ホスフィン配位子存在下で、脱水素反応を含む水素移動反応を高効率で実施できる触媒が求められていた。
特開2001−240595号 公報 特開2003−171372号 公報 Organometallics.2005,24,2441−2446
However, when decomposition of trialkylphosphine or disappearance due to reaction with other components occurs, the ligand becomes insufficient, and the ruthenium metal of the catalyst may be deposited. In order to avoid such catalyst deterioration, an excessive amount of catalyst ligand may be added (Patent Document 2), but the increase in cost associated with the addition of an excessive amount of trialkylphosphine becomes a problem.
As a method for reducing this catalyst deterioration, it is conceivable to use a bidentate ligand, for example, 1,4-using a ruthenium catalyst having a ligand in which two phosphorus atoms are bridged by two methylene chains. A synthesis reaction of gamma-butyrolactone by dehydrogenation of butanediol has been proposed (Non-patent Document 1). However, since this catalyst requires a very large amount of ligand for continuous long-term use, a hydrogen transfer reaction including a dehydrogenation reaction in the presence of a smaller amount of an organic phosphine ligand. There has been a demand for a catalyst capable of carrying out the above in a highly efficient manner.
JP 2001-240595 A JP 2003-171372 A Organometallics. 2005, 24, 2441-2446

上記課題に鑑み、本発明はルテニウム錯体を用いて原料化合物の水素移動反応を行うに際し、少量の有機ホスフィン配位子の存在下、低錯体濃度でより収率良く、より高い反応速度でカルボニル化合物を製造する方法を提供することを目的とする。   In view of the above problems, the present invention provides a carbonyl compound with a higher yield and a higher reaction rate in a low complex concentration in the presence of a small amount of an organic phosphine ligand when performing a hydrogen transfer reaction of a raw material compound using a ruthenium complex. An object of the present invention is to provide a method of producing

本発明者等は上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、金属ルテニウム又はルテニウム化合物と、下記一般式(a)で表される有機リン配位子からなるルテニウム錯体を用いることにより上記課題を解決することができることを見出し、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have solved the above problems by using a ruthenium complex comprising a metal ruthenium or a ruthenium compound and an organic phosphorus ligand represented by the following general formula (a). As a result, the present invention has been completed.

Figure 0005217167
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(Ra〜Rdはそれぞれ置換基を有していても良い炭素数が1〜20である脂肪族炭化水素基を表し、Rは炭素数が3〜12の主鎖を有する炭化水素基を表す。) (Ra to Rd each represents an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms which may have a substituent, and R represents a hydrocarbon group having a main chain having 3 to 12 carbon atoms. )

本発明によれば、ルテニウム錯体を用いる水素移動反応において、より少量の有機リン配位子の使用で、高効率でカルボニル化合物を製造できる。   According to the present invention, in a hydrogen transfer reaction using a ruthenium complex, a carbonyl compound can be produced with high efficiency by using a smaller amount of an organic phosphorus ligand.

以下に記載する構成要件の説明は、本発明の実施態様の一例(代表例)であり、本発明はこれらの内容に限定されない。以下、その詳細について説明する。
本発明は、ルテニウム錯体を用いて水素移動反応によりカルボニル化合物を製造する方法において、該ルテニウム錯体が一般式(a)で表される有機リン配位子を有することを特徴とする。このようなルテニウム錯体を得るには、例えば、金属ルテニウム又はルテニウム化合物と、一般式(a)で表される有機リン配位子を用いればよい。
The description of the constituent requirements described below is an example (representative example) of an embodiment of the present invention, and the present invention is not limited to these contents. The details will be described below.
In the method for producing a carbonyl compound by hydrogen transfer reaction using a ruthenium complex, the present invention is characterized in that the ruthenium complex has an organic phosphorus ligand represented by the general formula (a). In order to obtain such a ruthenium complex, for example, a metal ruthenium or ruthenium compound and an organic phosphorus ligand represented by the general formula (a) may be used.

Figure 0005217167
Figure 0005217167

(Ra〜Rdはそれぞれ置換基を有していても良い炭素数が1〜20である脂肪族炭化水素基を表し、Rは炭素数が3〜12の主鎖を有する炭化水素基を表す。) (Ra to Rd each represents an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms which may have a substituent, and R represents a hydrocarbon group having a main chain having 3 to 12 carbon atoms. )

本発明の製造方法によれば、ルテニウム錯体を用いて原料化合物の水素移動反応を行いカルボニル化合物を製造する方法において、有機リン配位子の使用量を低減でき、効率良く反応を行うことができる。
この理由は必ずしも明確ではないが、以下のように推定される。
一般的に、有機リン配位子をもつルテニウム錯体においては、単座配位子を用いた錯体は触媒活性が高く2座以上の配位子を用いた錯体は触媒活性が低い傾向があるが、本発明者らの検討によれば、これは錯体中のリン原子同士の距離が関連していると考えられる。そこで、2座の配位子中の2つのリン原子を特定の炭素数の主鎖を有する炭化水素基で結合させ、特定の構造とした有機リン配位子を用いて錯体を形成することで、ルテニウム金属中心と2つのリン原子とが形成する角度(bite−angle)をある程度大きく保つことができ、触媒活性の高い単座配位子を用いた錯体と類似の構造が形成できていると考えられる。
According to the production method of the present invention, in the method of producing a carbonyl compound by carrying out a hydrogen transfer reaction of a raw material compound using a ruthenium complex, the amount of the organic phosphorus ligand used can be reduced, and the reaction can be carried out efficiently. .
Although this reason is not necessarily clear, it is estimated as follows.
In general, in a ruthenium complex having an organophosphorus ligand, a complex using a monodentate ligand has a high catalytic activity, and a complex using a bidentate or higher ligand tends to have a low catalytic activity. According to the study by the present inventors, it is considered that this is related to the distance between phosphorus atoms in the complex. Therefore, by combining two phosphorus atoms in a bidentate ligand with a hydrocarbon group having a main chain having a specific carbon number, a complex is formed using an organic phosphorus ligand having a specific structure. The angle formed by the ruthenium metal center and the two phosphorus atoms (bit-angle) can be kept large to some extent, and a structure similar to a complex using a monodentate ligand with high catalytic activity can be formed. It is done.

一方、単座の有機配位子はリン原子がルテニウム金属中心から解離しやすく触媒として劣化しやすい傾向があるが、配位子中の2つのリン原子同士が炭化水素基で結ばれている2座配位子であれば、ルテニウム金属中心からリン原子が解離するのを抑制でき、触媒として劣化しにくい錯体を形成しうると推定される。
このため、本発明に係わるルテニウム錯体は、原料化合物の水素移動反応を行いカルボニル化合物を製造する方法において、従来困難であった高触媒活性と低触媒劣化との両立を達成しうる優れた錯体であると考えられる。
On the other hand, monodentate organic ligands tend to dissociate from the ruthenium metal center and easily deteriorate as a catalyst, but the bidentate in which two phosphorus atoms in the ligand are connected by a hydrocarbon group. If it is a ligand, it can be presumed that a phosphorus atom can be prevented from dissociating from the ruthenium metal center and a complex that hardly deteriorates as a catalyst can be formed.
For this reason, the ruthenium complex according to the present invention is an excellent complex that can achieve both high catalytic activity and low catalyst deterioration, which has been difficult in the past, in a method for producing a carbonyl compound by performing a hydrogen transfer reaction of a raw material compound. It is believed that there is.

本発明における水素移動反応とは、水素化反応及び脱水素反応など水素が移動する反応のことである。水素化反応と脱水素反応は正逆反応の関係にあり、通常は可逆反応である。この可逆反応を、目的に応じて使い分け進行させる。水素化反応を進行させたい場合には、水素加圧下で反応を実施すればよく、一方脱水素反応を進行させたい場合には、水素ガスの系外への放出を行いながら反応を実施すればよい。可逆反応であるこの水素化反応と脱水素反応は、その反応を高い速度で進行させるための障壁である活性化エネルギーの低減化において、同一の錯体が効果的であると考えられる。   The hydrogen transfer reaction in the present invention is a reaction in which hydrogen moves, such as a hydrogenation reaction and a dehydrogenation reaction. The hydrogenation reaction and the dehydrogenation reaction are in a forward / reverse reaction and are usually reversible reactions. This reversible reaction is selectively used according to the purpose. If it is desired to proceed with the hydrogenation reaction, the reaction may be carried out under hydrogen pressure, while if it is desired to proceed with the dehydrogenation reaction, the reaction may be carried out while releasing hydrogen gas out of the system. Good. In this hydrogenation reaction and dehydrogenation reaction, which are reversible reactions, the same complex is considered to be effective in reducing activation energy, which is a barrier for allowing the reaction to proceed at a high rate.

即ち本発明はルテニウム錯体の存在下で、例えば水素化反応あるいは脱水素反応により、カルボニル化合物を製造する方法に関わる。例えば、原料化合物としてアルコール類を用い、そのアルコール類の脱水素によりカルボニル化合物を製造する方法、原料化合物として無水カルボン酸類、イミド類などを用い、それらの水素化反応によりカルボニル化合物を製造する方法などが挙げられる。好ましくは、本発明はアルコールの脱水素によるカルボニル化合物の製造、又は無水カルボン酸類、イミド類などの水素化反応によるカルボニル化合物の製造に適用される。特にアルコールの脱水素反応によるカルボニル化合物の製造に適用するのが好ましい。   That is, the present invention relates to a method for producing a carbonyl compound in the presence of a ruthenium complex, for example, by a hydrogenation reaction or a dehydrogenation reaction. For example, a method for producing a carbonyl compound by dehydrogenating the alcohol using a raw material compound, a method for producing a carbonyl compound by a hydrogenation reaction using carboxylic anhydrides, imides or the like as the raw material compound, etc. Is mentioned. Preferably, the present invention is applied to the production of a carbonyl compound by dehydrogenation of an alcohol or the production of a carbonyl compound by a hydrogenation reaction of carboxylic anhydrides, imides and the like. In particular, it is preferably applied to the production of a carbonyl compound by alcohol dehydrogenation.

アルコールの脱水素反応によりカルボニル化合物を製造する際に用いるアルコール類としては、脱水素反応によりカルボニル化合物となりうる1価又は多価アルコールであればよく、特に限定されない。このようなアルコール類には、1級又は2級アルコール;鎖状(直鎖又は分岐)又は環状アルコール;飽和若しくは不飽和の脂肪族アルコール又は芳香族アルコールなどがあり、いずれも使用することができる。このうち、炭素数1〜50のものが好ましく、特に炭素数1〜10のものが好ましい。また、これらのアルコール類は、アミノ基、スルフィド基、エーテル基、等のヘテロ元素を含む置換基を有していてもよい。   The alcohol used for producing the carbonyl compound by the dehydrogenation reaction of the alcohol is not particularly limited as long as it is a monovalent or polyhydric alcohol that can be converted into the carbonyl compound by the dehydrogenation reaction. Such alcohols include primary or secondary alcohols; linear (straight or branched) or cyclic alcohols; saturated or unsaturated aliphatic alcohols or aromatic alcohols, all of which can be used. . Of these, those having 1 to 50 carbon atoms are preferred, and those having 1 to 10 carbon atoms are particularly preferred. In addition, these alcohols may have a substituent containing a hetero element such as an amino group, a sulfide group, or an ether group.

1価アルコールとしては、例えば、メタノール、エタノール、1−プロパノール、1−ブタノール、1−ペンタノール、1−ヘキサノール、1−ヘプタノール、1−オクタノール、1−ノナノール、1−デカノール等の1級の飽和アルコール;2−プロパノール、2−ブタノール、2−ペンタノール、3−ペンタノール、2−ヘキサノール、3−ヘキサノール、2−ヘプタノール、3−ヘプタノール、4−ヘプタノール、2−オクタノール、3−オクタノール、4−オクタノール、2−ノナノール、3−ノナノール、4−ノナノール、5−ノナノール、2−デカノール、3−デカノール、4−デカノール、5−デカノール等の2級の飽和アルコール;シクロヘキサノール、シクロペンタノール、シクロヘプタノール等の環状アルコール;アリルアルコール、1−ブテノール、1−ペンテノール、1−ヘキセノール、1−ヘプテノール、1−オクテノール、1−ノネノール、1−デセノール等の1級の不飽和脂肪族アルコール;2−ブテノール、2−ペンテノール、2−ヘキセノール、3−ヘキセノール、2−ヘプテノール、3−ヘプテノール、2−オクテノール、3−オクテノール、4−オクテノール、2−ノネノール、3−ノネノール、4−ノネノール、2−デセノール、3−デセノール、4−デセノール、5−デセノール等の2級の不飽和脂肪族アルコール;フェネチルアルコール、2−フェニルエチルアルコール等の芳香族アルコール;メタノールアミン、エタノールアミン等のアミノアルコールなどが挙げられる。なお、不飽和脂肪族アルコールの場合、不飽和結合の位置は任意である。   Examples of the monohydric alcohol include primary saturation such as methanol, ethanol, 1-propanol, 1-butanol, 1-pentanol, 1-hexanol, 1-heptanol, 1-octanol, 1-nonanol and 1-decanol. Alcohol: 2-propanol, 2-butanol, 2-pentanol, 3-pentanol, 2-hexanol, 3-hexanol, 2-heptanol, 3-heptanol, 4-heptanol, 2-octanol, 3-octanol, 4- Secondary saturated alcohols such as octanol, 2-nonanol, 3-nonanol, 4-nonanol, 5-nonanol, 2-decanol, 3-decanol, 4-decanol, 5-decanol; cyclohexanol, cyclopentanol, cyclohepta Cyclic alcohols such as knolls; Primary unsaturated aliphatic alcohols such as alcohol, 1-butenol, 1-pentenol, 1-hexenol, 1-heptenol, 1-octenol, 1-nonenol, 1-decenol; 2-butenol, 2-pentenol, 2-hexenol, 3-hexenol, 2-heptenol, 3-heptenol, 2-octenol, 3-octenol, 4-octenol, 2-nonenol, 3-nonenol, 4-nonenol, 2-decenol, 3-decenol, 4- Examples include secondary unsaturated aliphatic alcohols such as decenol and 5-decenol; aromatic alcohols such as phenethyl alcohol and 2-phenylethyl alcohol; amino alcohols such as methanolamine and ethanolamine. In the case of an unsaturated aliphatic alcohol, the position of the unsaturated bond is arbitrary.

多価アルコールとしては、例えば、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ヘキサンジオール、1,6−ヘキサンジオール、2,4−ペンタンジオール等の鎖状脂肪族アルコール;1,2−シクロヘキシルジメチロール、1,3−シクロヘキシルジメチロール、1−ヒドロキシメチル−2−(2−ヒドロキシエチル)シクロヘキサン、1−ヒドロキシ−2−(3−ヒドロキシプロピル)シクロヘキサン、1−ヒドロキシ−2−(2−ヒドロキシエチル)シクロヘキサン等の環状脂肪族アルコール;1,2−ベンゼンジメタノール、1,3−ベンゼンジメタノール、1−ヒドロキシメチル−2−(2−ヒドロキシエチル)ベンゼン、1−ヒドロキシ−2−(3−ヒドロキシプロピル)ベンゼン、1−ヒドロキシ−2−(2−ヒドロキシエチル)ベンゼン等の芳香族アルコールなどが挙げられる。   Examples of the polyhydric alcohol include chain aliphatic alcohols such as 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, 1,5-hexanediol, 1,6-hexanediol, and 2,4-pentanediol; 1,2-cyclohexyldimethylol, 1,3-cyclohexyldimethylol, 1-hydroxymethyl-2- (2-hydroxyethyl) cyclohexane, 1-hydroxy-2- (3-hydroxypropyl) cyclohexane, 1-hydroxy-2 Cyclic aliphatic alcohols such as-(2-hydroxyethyl) cyclohexane; 1,2-benzenedimethanol, 1,3-benzenedimethanol, 1-hydroxymethyl-2- (2-hydroxyethyl) benzene, 1-hydroxy- 2- (3-hydroxypropyl) benzene, 1-hydroxy-2- ( - and aromatic alcohols such as hydroxyethyl) benzene.

上記アルコール類のなかでも2価アルコールの使用が好ましく、2価の鎖状脂肪族アルコールがより好ましく、2価の鎖状飽和アルコールが更に好ましく、1,4−ブタンジオールが特に好ましい。2価アルコールでは、本発明の製造方法により、分子内環化反応が進行し、カルボニル化合物として有用なラクトン類を生成しうる利点がある。なかでも2価の鎖状脂肪族アルコールが反応しやすく好ましい。特に、1,4−ブタンジオールを原料化合物とすることでラクトン類としても用途が広く特に有用なγ−ブチロラクトンを得る事ができる。   Among the above alcohols, the use of a dihydric alcohol is preferred, a divalent chain aliphatic alcohol is more preferred, a divalent chain saturated alcohol is more preferred, and 1,4-butanediol is particularly preferred. In the case of a dihydric alcohol, there is an advantage that an intramolecular cyclization reaction proceeds and lactones useful as a carbonyl compound can be produced by the production method of the present invention. Of these, divalent chain aliphatic alcohols are preferred because they are easy to react. In particular, by using 1,4-butanediol as a raw material compound, γ-butyrolactone having a wide range of uses as a lactone can be obtained.

水素化反応によりカルボニル化合物を製造する際に用いる原料化合物としては、特に限定されるものではないが、好ましくは無水カルボン酸類、イミド類が挙げられる。無水カルボン酸類としては、例えば、無水マレイン酸、無水コハク酸、無水シトラコン酸、無水イタコン酸、無水グルタル酸、無水フタル酸などが挙げられる。イミド類としては、マレイミド、スクシンイミド、シトラコンイミド、イタコンイミド、グルタルイミド、フタルイミドなどが挙げられる。なかでも好ましくは無水カルボン酸類であり、より好ましくは無水マレイン酸、無水コハク酸である。   Although it does not specifically limit as a raw material compound used when manufacturing a carbonyl compound by hydrogenation reaction, Preferably carboxylic anhydrides and imides are mentioned. Examples of carboxylic anhydrides include maleic anhydride, succinic anhydride, citraconic anhydride, itaconic anhydride, glutaric anhydride, phthalic anhydride, and the like. Examples of the imides include maleimide, succinimide, citraconic imide, itaconic imide, glutarimide, and phthalimide. Of these, carboxylic anhydrides are preferable, and maleic anhydride and succinic anhydride are more preferable.

本発明では、ルテニウム錯体の配位子として、一般式(a)で表される有機リン配位子を用いることが特徴のひとつである。   One feature of the present invention is that an organophosphorus ligand represented by the general formula (a) is used as the ligand of the ruthenium complex.

Figure 0005217167
Figure 0005217167

(Ra〜Rdはそれぞれ置換基を有していても良い炭素数が1〜20である脂肪族炭化水素基を表し、Rは炭素数が3〜12の主鎖を有する炭化水素基を表す。) (Ra to Rd each represents an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms which may have a substituent, and R represents a hydrocarbon group having a main chain having 3 to 12 carbon atoms. )

式(a)中、Rは2つのリン原子を結ぶ二価の炭化水素基であって、炭素数3〜12の主鎖を有する。炭素数が2以下であると、主鎖が短すぎルテニウム錯体の触媒活性が低くなってしまう。一方炭素数が大きすぎると、主鎖が長くなりすぎ、2つのリン原子がそれぞれ別のルテニウム原子へ配位する可能性が高くなる。そのため前記特定の構造の錯体を得にくく、やはりルテニウム錯体の触媒活性が低くなってしまう。主鎖は好ましくは炭素数3〜10、より好ましくは炭素数3〜8、更に好ましくは炭素数3〜6であり、最も好ましくは炭素数が3又は5である。主鎖は脂肪族炭化水素、芳香族炭化水素のいずれでも差し支えないが、好ましくは鎖状脂肪族炭化水素からなる。特にアルキレン基が好ましい。具体的には、プロピレン基、ブチレン基、ペンチレン基、ヘキシレン基、ヘプチレン基、オクチレン基が好ましく、プロピレン基、ブチレン基、ペンチレン基、ヘキシレン基がより好ましく、最も好ましくはプロピレン基又はペンチレン基である。   In formula (a), R is a divalent hydrocarbon group connecting two phosphorus atoms, and has a main chain having 3 to 12 carbon atoms. When the number of carbon atoms is 2 or less, the main chain is too short, and the catalytic activity of the ruthenium complex becomes low. On the other hand, when the number of carbon atoms is too large, the main chain becomes too long, and the possibility that two phosphorus atoms coordinate to different ruthenium atoms increases. Therefore, it is difficult to obtain the complex having the specific structure, and the catalytic activity of the ruthenium complex is lowered. The main chain preferably has 3 to 10 carbon atoms, more preferably 3 to 8 carbon atoms, still more preferably 3 to 6 carbon atoms, and most preferably 3 or 5 carbon atoms. The main chain may be either an aliphatic hydrocarbon or an aromatic hydrocarbon, but is preferably composed of a chain aliphatic hydrocarbon. An alkylene group is particularly preferable. Specifically, propylene group, butylene group, pentylene group, hexylene group, heptylene group and octylene group are preferable, propylene group, butylene group, pentylene group and hexylene group are more preferable, and propylene group or pentylene group is most preferable. .

なお、主鎖は、本発明の効果を著しく阻害しない範囲で、アルキル基、シクロアルキル基、又はアリール基などの置換基を任意の炭素原子上に有してもよい。但し、ヘテロ基を含まない置換基であることが好ましい。最も好ましくは、主鎖は置換基を有しない。
式(a)中、Ra〜Rdは、それぞれ独立して、炭素数が1〜20である鎖状又は環状の脂肪族炭化水素基であり、これら脂肪族炭化水素基は更に置換基を有していてもよい。
The main chain may have a substituent such as an alkyl group, a cycloalkyl group, or an aryl group on an arbitrary carbon atom as long as the effects of the present invention are not significantly impaired. However, the substituent preferably does not contain a hetero group. Most preferably, the main chain has no substituent.
In formula (a), Ra to Rd are each independently a chain or cyclic aliphatic hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms, and these aliphatic hydrocarbon groups further have a substituent. It may be.

脂肪族炭化水素基として好ましくはアルキル基又はシクロアルキル基であり、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、tert−ブチル基、sec−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−へプチル基、n−オクチル基、n−ノニル基、n−デシル基、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロオクチル基、シクロノニル基、シクロデシル基、シクロウンデシル基、シクロドデシル基などが挙げられる。   The aliphatic hydrocarbon group is preferably an alkyl group or a cycloalkyl group. For example, a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, a tert-butyl group, a sec-butyl group, an n- Pentyl group, n-hexyl group, n-heptyl group, n-octyl group, n-nonyl group, n-decyl group, cyclopropyl group, cyclobutyl group, cyclopentyl group, cyclohexyl group, cycloheptyl group, cyclooctyl group, Examples include a cyclononyl group, a cyclodecyl group, a cycloundecyl group, and a cyclododecyl group.

脂肪族炭化水素基の炭素数は1〜20であるが、好ましくは1〜12であり、より好ましくは1〜8であり、更に好ましくは1〜6である。
脂肪族炭化水素基が有してもよい置換基としては、本発明の効果を著しく阻害しないものであればよく、例えば、アリール基、アルコキシ基、アリーロキシ基、アルキルアリーロキシ基、アミノ基、アルキルアミノ基、スルフィド基などが挙げられる。但し置換基を有しないことが最も好ましい。
Although carbon number of an aliphatic hydrocarbon group is 1-20, Preferably it is 1-12, More preferably, it is 1-8, More preferably, it is 1-6.
As the substituent that the aliphatic hydrocarbon group may have, any substituent that does not significantly impair the effects of the present invention can be used. For example, an aryl group, an alkoxy group, an aryloxy group, an alkylaryloxy group, an amino group, an alkyl group An amino group, a sulfide group, etc. are mentioned. However, it is most preferable not to have a substituent.

Ra〜Rdは、同一であっても異なっていてもよい。
本発明における有機リン配位子は、前記式(a)を満たすものであれば特に限定されない。例えば、1,3−ビス(ジエチルホスフィノ)プロパン、1,3−ビス(ジメチルホスフィノ)プロパン、1,3−ビス(ジプロピルホスフィノ)プロパン、1,3−ビス(ジブチルホスフィノ)プロパン、1,4−ビス(ジエチルホスフィノ)ブタン、1,5−ビス(ジエチルホスフィノ)ペンタン、1,6−ビス(ジエチルホスフィノ)ヘキサン、1,4−ビス(ジメチルホスフィノ)ブタン、1,5−ビス(ジメチルホスフィノ)ペンタン、1,6−ビス(ジメチルホスフィノ)ヘキサン、1,4−ビス(ジプロピルホスフィノ)ブタン、1,5−ビス(ジプロピルホスフィノ)ペンタン、1,6−ビス(ジプロピルホスフィノ)ヘキサン、1,4−ビス(ジブチルホスフィノ)ブタン、1,5−ビス(ジブチルホスフィノ)ペンタン、1,6−ビス(ジブチルホスフィノ)ヘキサン、1,4−ビス(ジヘキシルホスフィノ)ブタン、1,5−ビス(ジヘキシルホスフィノ)ペンタン、1,6−ビス(ジヘキシルホスフィノ)ヘキサン、1,3−ビス(ジオクチルホスフィノ)プロパン、1,4−ビス(ジオクチルホスフィノ)ブタン、1,5−ビス(ジオクチルホスフィノ)ペンタン、1,6−ビス(ジオクチルホスフィノ)ヘキサン、などの化合物が用いられる。なかでも特に好ましくは、1,3−ビス(ジエチルホスフィノ)プロパン、1,5−ビス(ジエチルホスフィノ)ペンタンである。
Ra to Rd may be the same or different.
The organic phosphorus ligand in the present invention is not particularly limited as long as it satisfies the formula (a). For example, 1,3-bis (diethylphosphino) propane, 1,3-bis (dimethylphosphino) propane, 1,3-bis (dipropylphosphino) propane, 1,3-bis (dibutylphosphino) propane 1,4-bis (diethylphosphino) butane, 1,5-bis (diethylphosphino) pentane, 1,6-bis (diethylphosphino) hexane, 1,4-bis (dimethylphosphino) butane, , 5-bis (dimethylphosphino) pentane, 1,6-bis (dimethylphosphino) hexane, 1,4-bis (dipropylphosphino) butane, 1,5-bis (dipropylphosphino) pentane, , 6-Bis (dipropylphosphino) hexane, 1,4-bis (dibutylphosphino) butane, 1,5-bis (dibutylphosphino) pentane 1,6-bis (dibutylphosphino) hexane, 1,4-bis (dihexylphosphino) butane, 1,5-bis (dihexylphosphino) pentane, 1,6-bis (dihexylphosphino) hexane, 1, Compounds such as 3-bis (dioctylphosphino) propane, 1,4-bis (dioctylphosphino) butane, 1,5-bis (dioctylphosphino) pentane, 1,6-bis (dioctylphosphino) hexane, Used. Of these, 1,3-bis (diethylphosphino) propane and 1,5-bis (diethylphosphino) pentane are particularly preferable.

なお、本発明では、通常1種類の有機リン配位子を用いるが、2種以上の有機リン配位子を併用することもできる。また必要に応じ、本発明の効果を著しく阻害しない範囲で、他の配位子を併用してもよい。
本発明におけるルテニウム錯体の調製方法は特に限定されない。調製の際には、金属ルテニウム及びルテニウム化合物のいずれも用いることができる。
In the present invention, one type of organic phosphorus ligand is usually used, but two or more types of organic phosphorus ligands can be used in combination. If necessary, other ligands may be used in combination as long as the effects of the present invention are not significantly impaired.
The method for preparing the ruthenium complex in the present invention is not particularly limited. In the preparation, both metal ruthenium and ruthenium compounds can be used.

ルテニウム化合物としては、例えば、二酸化ルテニウム、四酸化ルテニウム等の酸化物;水酸化ルテニウム、硝酸ルテニウム等の無機塩;トリス(アセチルアセトナト)ルテニウム、トリス(ヘキサフルオロアセチルアセトナト)ルテニウム、ジメチルブタジエンアセチルアセトナトルテニウム、ビス(2−メチルアリル)(1,5−シクロオクタジエン)ルテニウム、トリス(2,2,6,6−テトラメチル−3,5−ヘプタンジオナト)ルテニウム、テトラカルボニルルテニウム酸ジカリウム、ペンタカルボニルルテニウム、シクロペンタジエニルジカルボニルルテニウム、ジブロモトリカルボニルルテニウム、ビス(トリ−n−ブチルホスフィン)トリカルボニルルテニウム、ジクロロ(テトラキスジメチルスルフォキシド)ルテニウム、テトラヒドリドデカカルボニルテトラルテニウム、ドデカカルボニルトリルテニウム、オクタデカカルボニルヘキサルテニウム酸ジセシウム、ウンデカカルボニルヒドリドトリルテニウム酸テトラフェニルホスフォニウム等の錯化合物などが挙げられる。   Examples of ruthenium compounds include oxides such as ruthenium dioxide and ruthenium tetroxide; inorganic salts such as ruthenium hydroxide and ruthenium nitrate; tris (acetylacetonato) ruthenium, tris (hexafluoroacetylacetonato) ruthenium and dimethylbutadieneacetyl. Acetonatorthenium, bis (2-methylallyl) (1,5-cyclooctadiene) ruthenium, tris (2,2,6,6-tetramethyl-3,5-heptanedionato) ruthenium, dipotassium tetracarbonylruthenate, pentacarbonyl Ruthenium, cyclopentadienyldicarbonylruthenium, dibromotricarbonylruthenium, bis (tri-n-butylphosphine) tricarbonylruthenium, dichloro (tetrakisdimethylsulfoxide) rutenium , Tetra hydrido dodecacarbonyltriruthenium tetra ruthenium, dodecacarbonyl tri ruthenium, octadecanol carbonyl hexa ruthenate Jiseshiumu, undecalactone carbonyl hydride tri ruthenate tetraphenyl phosphonium complex compounds such as iodonium, and the like.

なかでも錯化合物が好ましく、特に好ましくはトリス(アセチルアセトナト)ルテニウム、トリス(ヘキサフルオロアセチルアセトナト)ルテニウム、ジメチルブタジエンアセチルアセトナトルテニウム、ビス(2−メチルアリル)(1,5−シクロオクタジエン)ルテニウムが特に好ましい。
本発明のカルボニル化合物の製造方法において、反応溶液中のルテニウム錯体の濃度は、ルテニウム金属換算濃度として10重量ppm以上が好ましい。水素化反応の反応速度をより高めることができ、反応器のサイズを小さくすることができる。より好ましくは30重量ppm以上、更に好ましくは100重量ppm以上とする。但しルテニウム金属換算濃度は100,000重量ppm以下が好ましい。あまり濃度が高すぎると反応速度には影響せずコストが増加するためである。より好ましくは10,000重量ppm以下、更に好ましくは3,000重量ppm以下とする。なお、水素移動反応の直前に反応容器内でルテニウム錯体を調製する場合、ルテニウム金属換算濃度は、ルテニウム源となる金属ルテニウム又はルテニウム化合物の仕込量から算出することもできる。
Of these, complex compounds are preferable, and tris (acetylacetonato) ruthenium, tris (hexafluoroacetylacetonato) ruthenium, dimethylbutadieneacetylacetonatruthenium, bis (2-methylallyl) (1,5-cyclooctadiene) are particularly preferable. Ruthenium is particularly preferred.
In the method for producing a carbonyl compound of the present invention, the concentration of the ruthenium complex in the reaction solution is preferably 10 ppm by weight or more as the ruthenium metal equivalent concentration. The reaction rate of the hydrogenation reaction can be further increased, and the reactor size can be reduced. More preferably, it is 30 weight ppm or more, More preferably, it is 100 weight ppm or more. However, the ruthenium metal equivalent concentration is preferably 100,000 ppm by weight or less. This is because if the concentration is too high, the reaction rate is not affected and the cost increases. More preferably, it is 10,000 weight ppm or less, More preferably, it is 3,000 weight ppm or less. Note that when a ruthenium complex is prepared in a reaction vessel immediately before the hydrogen transfer reaction, the ruthenium metal equivalent concentration can also be calculated from the amount of metal ruthenium or ruthenium compound used as a ruthenium source.

ルテニウムに対する有機リン配位子の量は、ルテニウム原子1モルに対して有機リン配位子が通常1モル当量以上となるようにする。有機リン配位子の量がこれより多いほど錯体の触媒活性が高まる傾向にある。好ましくは2モル当量以上である。また、通常10モル当量以下となるようにする。あまり多くても触媒活性はそれ以上高まらずコストがかかるためである。好ましくは8モル当量以下、より好ましくは6モル当量以下である。   The amount of the organophosphorus ligand relative to ruthenium is such that the organophosphorus ligand is usually at least 1 molar equivalent per mole of ruthenium atom. As the amount of the organophosphorus ligand is larger than this, the catalytic activity of the complex tends to increase. Preferably it is 2 molar equivalents or more. Moreover, it is made to become below normally 10 molar equivalent. This is because even if the amount is too large, the catalytic activity does not increase any more and costs increase. Preferably it is 8 molar equivalents or less, More preferably, it is 6 molar equivalents or less.

ルテニウム錯体の調製方法は特に限定されない。例えば、水素移動反応の直前に反応容器内で調製しそのまま水素移動反応を行ってもよいし、あらかじめ別容器で調製しておいたものを水素移動反応の反応容器に加えて使用してもよい。
あらかじめ調製する方法としては、例えば、水素雰囲気下、又は窒素、アルゴンなどの不活性ガス雰囲気下で、ルテニウム化合物と有機リン配位子とを、溶媒中又は溶媒非存在下で加熱撹拌する方法がある。この場合の圧力は常圧下でも加圧下でもよい。通常0.1MPa以上、10MPa以下であり、好ましくは1MPa以下である。加熱撹拌を行う温度は、通常30℃以上である。錯体調製を促進するためである。好ましくは100℃以上、より好ましくは150℃以上である。また通常、250℃以下である。錯体の熱分解の進行を抑えるためである。好ましくは230℃以下、より好ましくは210℃以下である。このように調製した錯体あるいは錯体溶液を、反応の原料化合物を入れた反応容器に添加することで、目的の水素移動反応を進行させることができる。
The method for preparing the ruthenium complex is not particularly limited. For example, it may be prepared in a reaction vessel immediately before the hydrogen transfer reaction, and the hydrogen transfer reaction may be carried out as it is, or one prepared in advance in a separate vessel may be added to the reaction vessel for the hydrogen transfer reaction and used. .
As a method of preparing in advance, for example, a method in which a ruthenium compound and an organic phosphorus ligand are heated and stirred in a solvent or in the absence of a solvent in a hydrogen atmosphere or an inert gas atmosphere such as nitrogen or argon. is there. The pressure in this case may be normal pressure or pressurized. Usually, it is 0.1 MPa or more and 10 MPa or less, preferably 1 MPa or less. The temperature at which heating and stirring is performed is usually 30 ° C. or higher. This is to accelerate the preparation of the complex. Preferably it is 100 degreeC or more, More preferably, it is 150 degreeC or more. Moreover, it is 250 degrees C or less normally. This is to suppress the progress of thermal decomposition of the complex. Preferably it is 230 degrees C or less, More preferably, it is 210 degrees C or less. By adding the complex or complex solution thus prepared to the reaction vessel containing the reaction raw material compound, the target hydrogen transfer reaction can proceed.

水素移動反応の直前に反応容器内で錯体を調製する場合も、上述のような条件で錯体を調製すればよく、調製後に反応の原料化合物を加えることで、目的の水素移動反応を進行させることができる。
次に本発明のカルボニル化合物の製造方法について説明する。
水素移動反応によりカルボニル化合物の製造を行う際の温度は、通常50℃以上である。反応の速度を上げ生産性を高めるためである。好ましくは100℃以上、より好ましくは130℃以上である。また通常300℃以下である。錯体の劣化を抑えるためである。好ましくは250℃以下、より好ましくは210℃以下である。
Even when the complex is prepared in the reaction vessel immediately before the hydrogen transfer reaction, the complex may be prepared under the conditions as described above, and the target hydrogen transfer reaction can be advanced by adding the raw material compound of the reaction after the preparation. Can do.
Next, the manufacturing method of the carbonyl compound of this invention is demonstrated.
The temperature at which the carbonyl compound is produced by the hydrogen transfer reaction is usually 50 ° C. or higher. This is to increase the reaction rate and increase productivity. Preferably it is 100 degreeC or more, More preferably, it is 130 degreeC or more. Moreover, it is 300 degrees C or less normally. This is to suppress degradation of the complex. Preferably it is 250 degrees C or less, More preferably, it is 210 degrees C or less.

原料化合物及び生成するカルボニル化合物が液体である場合は、溶媒は特に必要としないが、目的に応じて溶媒を使用してもよい。また原料化合物や生成するカルボニル化合物が固体の場合は溶媒の使用が好ましい。無水マレイン酸、無水コハク酸などは通常固体である。
使用する溶媒としては、原料化合物及び生成するカルボニル化合物を溶解しうるもので反応に悪影響を及ぼさないものあれば特に限定されない。例えば、ジエチルエーテル、アニソール、テトラヒドロフラン、エチレングリコールジメチルエーテル、ジオキサン等のエーテル類;酢酸メチル、酢酸ブチル、安息香酸ベンジル等のエステル類;ベンゼン、トルエン、エチルベンゼン、テトラリン等の芳香族炭化水素類;n−ヘキサン、n−オクタン、シクロヘキサン等の脂肪族炭化水素類;ニトロメタン、ニトロベンゼン等のニトロ化合物;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−メチルピロリドン等のカルボン酸アミド;ヘキサメチルリン酸トリアミド等のその他のアミド類;N,N’−ジメチルイミダゾリジノン等の尿素類、ジメチルスルホラン等のスルホン類;ジメチルスルフォキシド等のスルフォキシド類;γ−ブチロラクトン、カプロラクトン等のラクトン類;テトラグライム、トリグライム等のポリエーテル類;ジメチルカーボネート、エチレンカーボネート等の炭酸エステル類などが挙げられる。なかでも、エーテル類、ポリエーテル類が好ましい。
When the raw material compound and the carbonyl compound to be produced are liquid, a solvent is not particularly required, but a solvent may be used depending on the purpose. Moreover, when the raw material compound and the carbonyl compound to be produced are solid, it is preferable to use a solvent. Maleic anhydride, succinic anhydride and the like are usually solid.
The solvent to be used is not particularly limited as long as it can dissolve the raw material compound and the generated carbonyl compound and does not adversely influence the reaction. For example, ethers such as diethyl ether, anisole, tetrahydrofuran, ethylene glycol dimethyl ether and dioxane; esters such as methyl acetate, butyl acetate and benzyl benzoate; aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, ethylbenzene and tetralin; n- Aliphatic hydrocarbons such as hexane, n-octane and cyclohexane; Nitro compounds such as nitromethane and nitrobenzene; Carboxylic acid amides such as N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide and N-methylpyrrolidone; Hexamethylphosphorus Other amides such as acid triamide; ureas such as N, N′-dimethylimidazolidinone, sulfones such as dimethylsulfolane; sulfoxides such as dimethyl sulfoxide; γ-butyrolactone, caprolactone, etc. Lactone compounds; tetraglyme, polyethers such as triglyme; dimethyl carbonate, carbonates such as ethylene carbonate. Of these, ethers and polyethers are preferred.

雰囲気及び圧力については、水素化反応、脱水素反応のそれぞれに好ましい条件がある。
水素化反応を行う場合は、例えば、大気、水素ガス、二酸化炭素ガス;メタン、エタン、ブタン等の炭化水素ガス;窒素、アルゴン、ヘリウム等の不活性ガスの存在下で行うことができる。なかでも、水素化反応を促進させるためには水素雰囲気下で反応を実施するのが好ましい。
As for the atmosphere and pressure, there are preferable conditions for each of the hydrogenation reaction and the dehydrogenation reaction.
When the hydrogenation reaction is performed, for example, the reaction can be performed in the presence of air, hydrogen gas, carbon dioxide gas; hydrocarbon gas such as methane, ethane, or butane; inert gas such as nitrogen, argon, or helium. Among these, in order to promote the hydrogenation reaction, it is preferable to carry out the reaction in a hydrogen atmosphere.

また、反応は常圧下、減圧下、加圧下のいずれでも行いうるが、逆反応である脱水素反応を抑制し、反応をより迅速に進行させるには加圧下が好ましい。このため圧力は0.1MPa以上が好ましく、より好ましくは0.5MPa以上であり、特に好ましくは1.0MPa以上である。また耐高圧反応器は高価なためプロセスを安価に行うには、圧力は100MPa以下が好ましく、より好ましくは10MPa以下であり、特に好ましくは5MPa以下である。   The reaction can be carried out under normal pressure, reduced pressure, or increased pressure. However, under reduced pressure, the dehydrogenation reaction, which is a reverse reaction, is suppressed and the reaction proceeds more rapidly. For this reason, the pressure is preferably 0.1 MPa or more, more preferably 0.5 MPa or more, and particularly preferably 1.0 MPa or more. Further, since the high pressure resistant reactor is expensive, the pressure is preferably 100 MPa or less, more preferably 10 MPa or less, and particularly preferably 5 MPa or less, in order to perform the process at a low cost.

一方、脱水素反応を行う場合は、例えば、大気、水素ガス;二酸化炭素ガス;メタン、エタン、ブタン等の炭化水素ガス;窒素、アルゴン、ヘリウム等の不活性ガスの存在下で行うことができる。脱水素反応を促進させるためには、生成する水素の放出を行いながら反応を実施するのが好ましい。例えば、系を開放系として、生成する水素を抜き出しながら反応させる。   On the other hand, the dehydrogenation reaction can be performed, for example, in the presence of air, hydrogen gas; carbon dioxide gas; hydrocarbon gas such as methane, ethane, or butane; inert gas such as nitrogen, argon, or helium. . In order to promote the dehydrogenation reaction, it is preferable to carry out the reaction while releasing generated hydrogen. For example, the system is opened and the reaction is carried out while extracting the produced hydrogen.

また、反応は常圧下、減圧下、加圧下のいずれでも行いうるが、逆反応である水素化反応を抑制し、反応をより迅速に進行させるにはより低圧が好ましい。このため圧力は1MPa以下が好ましく、より好ましくは0.5MPa以下であり、特に好ましくは0.3MPa以下である。また反応成分を液体に保ち反応を進行しやすくするためには、圧力は0.01MPa以上が好ましく、より好ましくは0.03MPa以上であり、特に好ましくは0.08MPa以上である。   The reaction can be carried out under normal pressure, reduced pressure, or increased pressure, but a lower pressure is preferred in order to suppress the reverse hydrogenation reaction and allow the reaction to proceed more rapidly. For this reason, the pressure is preferably 1 MPa or less, more preferably 0.5 MPa or less, and particularly preferably 0.3 MPa or less. In order to keep the reaction components in a liquid and facilitate the reaction, the pressure is preferably 0.01 MPa or more, more preferably 0.03 MPa or more, and particularly preferably 0.08 MPa or more.

なお、脱水素反応、水素化反応ともに回分方式及び連続方式のいずれでも実施することができる。
以上の方法により、有機リン配位子の使用量を低く抑えつつ、高収率でカルボニル化合物を得ることができる。例えば、ホルムアルデヒド、エタナール、プロパナール、ブタナール、ペンタナール、ヘキサナール、ヘプタナール、オクタナール、ノナナール、デカナール等のアルデヒド類;2−プロパノン、2−ブタノン、2−ペンタノン、3−ペンタノン等のケトン類;アセチルアセトン等のジケトン類;γ−ブチロラクトン等のラクトン類などのカルボニル化合物を製造することができ、なかでもγ−ブチロラクトンの製造に適する。特に本発明によれば1,4−ブタンジオールの脱水素反応によるγ−ブチロラクトンの製造を効率よく高収率で行うことができ、90%以上の収率を挙げることも可能である。
Note that both the dehydrogenation reaction and the hydrogenation reaction can be carried out by either a batch system or a continuous system.
By the above method, a carbonyl compound can be obtained in a high yield while keeping the amount of the organic phosphorus ligand used low. For example, aldehydes such as formaldehyde, ethanal, propanal, butanal, pentanal, hexanal, heptanal, octanal, nonanal, decanal; ketones such as 2-propanone, 2-butanone, 2-pentanone, 3-pentanone; acetylacetone, etc. Diketones: Carbonyl compounds such as lactones such as γ-butyrolactone can be produced, and among them, they are suitable for producing γ-butyrolactone. In particular, according to the present invention, γ-butyrolactone can be efficiently produced at a high yield by dehydrogenation of 1,4-butanediol, and a yield of 90% or more can also be mentioned.

以下、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明は、その要旨を超えない限り以下の実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited to a following example, unless the summary is exceeded.

実施例1
30mLのガラス製フラスコ中に1,4−ブタンジオール2.5g、トリグライム2.5g、トリス(アセチルアセトナト)ルテニウム11mg、及び1,5−ビス(ジエチルホスフィノ)ペンタン27mgを加え、200℃まで昇温し溶解させた。このとき溶液中のルテニウム(Ru)の金属換算濃度は560重量ppmであり、ルテニウム金属原子に対する有機リン配位子の割合は4.4モル当量であった。そして、上記溶液を200℃にて10時間加熱攪拌して脱水素反応を行った。得られた反応液をガスクロマトグラフィーにて分析した結果、1,4−ブタンジオールの転化率は100モル%であり、γ−ブチロラクトンの収率は99モル%であった。結果を表1に示す。
Example 1
In a 30 mL glass flask, add 2.5 g of 1,4-butanediol, 2.5 g of triglyme, 11 mg of tris (acetylacetonato) ruthenium, and 27 mg of 1,5-bis (diethylphosphino) pentane. The temperature was raised and dissolved. At this time, the metal equivalent concentration of ruthenium (Ru) in the solution was 560 ppm by weight, and the ratio of the organophosphorus ligand to the ruthenium metal atom was 4.4 molar equivalents. And the said solution was heated and stirred at 200 degreeC for 10 hours, and the dehydrogenation reaction was performed. As a result of analyzing the obtained reaction liquid by gas chromatography, the conversion of 1,4-butanediol was 100 mol%, and the yield of γ-butyrolactone was 99 mol%. The results are shown in Table 1.

実施例2
30mLのガラス製フラスコ中に1,4−ブタンジオール2.5g、及びトリグライム2.5g、ビス(2−メチルアリル)シクロオクタジエンルテニウム8.9mg、1,5−ビス(ジエチルホスフィノ)ペンタン21mgを加え、200℃まで昇温し溶解させた。このとき溶液中のルテニウムの金属換算濃度は560重量ppmであり、ルテニウム金属原子に対する有機リン配位子の割合は2.8モル当量であった。そして、上記溶液を200℃にて13時間加熱攪拌して脱水素反応を行った。反応時間(h:時間)経過に伴うγ−ブチロラクトン(GBL)の収率の変化を図1に示す。その結果、錯体の劣化は観察されず、13時間後には1,4−ブタンジオール転化率99モル%、γ−ブチロラクトン収率97モル%に達した。結果を表1に示す。
Example 2
In a 30 mL glass flask, 2.5 g of 1,4-butanediol, 2.5 g of triglyme, 8.9 mg of bis (2-methylallyl) cyclooctadiene ruthenium, and 21 mg of 1,5-bis (diethylphosphino) pentane were added. In addition, the temperature was raised to 200 ° C. and dissolved. At this time, the metal equivalent concentration of ruthenium in the solution was 560 ppm by weight, and the ratio of the organophosphorus ligand to the ruthenium metal atom was 2.8 molar equivalents. And the said solution was heated and stirred at 200 degreeC for 13 hours, and the dehydrogenation reaction was performed. The change in the yield of γ-butyrolactone (GBL) over the course of the reaction time (h: time) is shown in FIG. As a result, no deterioration of the complex was observed, and after 13 hours, the conversion of 1,4-butanediol was 99 mol% and the yield of γ-butyrolactone reached 97 mol%. The results are shown in Table 1.

比較例3
30mLのガラス製フラスコ中に1,4−ブタンジオール2.5g、及びトリグライム2.5g、ビス(2−メチルアリル)シクロオクタジエンルテニウム8.9mg、1,3−ビス(ジエチルホスフィノ)プロパン13.4mgを加え、200℃まで昇温し溶解させた。このとき溶液中のルテニウムの金属換算濃度は560重量ppmであり、ルテニウム金属原子に対する有機リン配位子の割合は4.4モル当量であった。そして、上記溶液を200℃にて10時間加熱攪拌して脱水素反応を行った。その結果、1,4−ブタンジオール転化率は100モル%、γ−ブチロラクトン収率は94モル%に達した。結果を表1に示す。
Comparative Example 3
In a 30 mL glass flask, 2.5 g of 1,4-butanediol and 2.5 g of triglyme, 8.9 mg of bis (2-methylallyl) cyclooctadiene ruthenium, 1,3-bis (diethylphosphino) propane 13. 4 mg was added, and it heated up to 200 degreeC and made it melt | dissolve. At this time, the metal equivalent concentration of ruthenium in the solution was 560 ppm by weight, and the ratio of the organophosphorus ligand to the ruthenium metal atom was 4.4 molar equivalents. And the said solution was heated and stirred at 200 degreeC for 10 hours, and the dehydrogenation reaction was performed. As a result, the 1,4-butanediol conversion rate reached 100 mol%, and the γ-butyrolactone yield reached 94 mol%. The results are shown in Table 1.

比較例1
30mLのガラス製フラスコ中に1,4−ブタンジオール2.5g、及びトリグライム2.5g、ビス(2−メチルアリル)シクロオクタジエンルテニウム8.9mg、トリブチルホスフィン14mgを加え、200℃まで昇温し溶解させた。このとき溶液中のルテニウムの金属換算濃度は560重量ppmであり、ルテニウム金属原子に対する有機リン配位子の割合は2.5モル当量であった。そして、上記溶液を200℃にて13時間加熱攪拌して脱水素反応を行った。反応時間経過に伴うγ−ブチロラクトンの収率の変化を図1に示す。
その結果、3時間程度で錯体が劣化してしまい、13時間後でも1,4−ブタンジオール転化率は56モル%、γ−ブチロラクトン収率は21モル%に留まった。結果を表1に示す。
Comparative Example 1
In a 30 mL glass flask, add 2.5 g of 1,4-butanediol, 2.5 g of triglyme, 8.9 mg of bis (2-methylallyl) cyclooctadiene ruthenium, and 14 mg of tributylphosphine. I let you. At this time, the metal equivalent concentration of ruthenium in the solution was 560 ppm by weight, and the ratio of the organophosphorus ligand to the ruthenium metal atom was 2.5 molar equivalents. And the said solution was heated and stirred at 200 degreeC for 13 hours, and the dehydrogenation reaction was performed. The change in the yield of γ-butyrolactone with the reaction time is shown in FIG.
As a result, the complex deteriorated in about 3 hours, and even after 13 hours, the 1,4-butanediol conversion was 56 mol% and the γ-butyrolactone yield was 21 mol%. The results are shown in Table 1.

比較例2
30mLのガラス製フラスコ中に1,4−ブタンジオール2.5g、及びトリグライム2.5g、トリス(アセチルアセトナト)ルテニウム11mg、1,2−ビス(ジメチルホスフィノ)エタン10mgを加え、200℃まで昇温し溶解させた。このとき溶液中のルテニウムの金属換算濃度は560重量ppmであり、ルテニウム金属原子に対する有機リン配位子の割合は3.8モル当量であった。そして、上記溶液を200℃にて13時間加熱攪拌して脱水素反応を行った。その結果、1,4−ブタンジオール転化率は94モル%、γ−ブチロラクトン収率は87モル%に留まった。結果を表1に示す。
Comparative Example 2
In a 30 mL glass flask, add 2.5 g of 1,4-butanediol, 2.5 g of triglyme, 11 mg of tris (acetylacetonato) ruthenium, 10 mg of 1,2-bis (dimethylphosphino) ethane and add up to 200 ° C. The temperature was raised and dissolved. At this time, the metal equivalent concentration of ruthenium in the solution was 560 ppm by weight, and the ratio of the organophosphorus ligand to the ruthenium metal atom was 3.8 molar equivalents. And the said solution was heated and stirred at 200 degreeC for 13 hours, and the dehydrogenation reaction was performed. As a result, the 1,4-butanediol conversion rate was 94 mol%, and the γ-butyrolactone yield was 87 mol%. The results are shown in Table 1.

Figure 0005217167
Figure 0005217167

以上より、実施例1〜では反応成績が高いのに対して、比較例2は反応成績が劣ることが分かる。また図1から、比較例1は初期の反応成績は高いものの急速に錯体の劣化が進み、3時間以降は反応が進行しなかったことが分かる。つまり本発明の特定のルテニウム錯体を用いるカルボニル化合物の製造方法によれば、有機リン配位子の使用量を低く抑えつつ、効率的に高反応成績を挙げられる。 From the above, it can be seen that Examples 1 and 2 have high reaction results, while Comparative Example 2 has poor reaction results. Further, FIG. 1 shows that although Comparative Example 1 has a high initial reaction result, the deterioration of the complex rapidly progressed and the reaction did not proceed after 3 hours. In other words, according to the method for producing a carbonyl compound using the specific ruthenium complex of the present invention, high reaction results can be obtained efficiently while keeping the amount of the organic phosphorus ligand used low.

実施例2と比較例1における、γ−ブチロラクトンの収率の経時変化を示すグラフである。6 is a graph showing changes with time in the yield of γ-butyrolactone in Example 2 and Comparative Example 1.

Claims (6)

ルテニウム錯体の存在下で、原料化合物の水素移動反応によりカルボニル化合物を製造する方法において、該ルテニウム錯体が下記一般式(a)で表される有機リン配位子を有することを特徴とするカルボニル化合物の製造方法。
Figure 0005217167
(Ra〜Rdはそれぞれ置換基を有していても良い炭素数が1〜20である脂肪族炭化水素基を表し、Rは炭素数がの主鎖を有する炭化水素基を表す。)
In the method for producing a carbonyl compound by hydrogen transfer reaction of a raw material compound in the presence of a ruthenium complex, the ruthenium complex has an organophosphorus ligand represented by the following general formula (a). Manufacturing method.
Figure 0005217167
(Ra to Rd each represents an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 20 carbon atoms which may have a substituent, and R represents a hydrocarbon group having a main chain having 5 carbon atoms.)
前記ルテニウム錯体は、ルテニウム原子1モルに対して有機リン配位子を1〜10モル当量有することを特徴とする請求項1に記載の製造方法。 The said ruthenium complex has 1-10 molar equivalent of an organophosphorus ligand with respect to 1 mol of ruthenium atoms, The manufacturing method of Claim 1 characterized by the above-mentioned. 前記ルテニウム錯体のルテニウム金属換算濃度が10〜100,000重量ppmであることを特徴とする請求項1又は2に記載の製造方法。 The production method according to claim 1 or 2, wherein the ruthenium complex has a ruthenium metal equivalent concentration of 10 to 100,000 ppm by weight. 前記原料化合物がアルコール類であり、前記水素移動反応が脱水素反応であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の製造方法。 The production method according to any one of claims 1 to 3, wherein the raw material compound is an alcohol, and the hydrogen transfer reaction is a dehydrogenation reaction. 前記アルコール類が、多価アルコールであることを特徴とする請求項4に記載の製造方法。 The production method according to claim 4, wherein the alcohol is a polyhydric alcohol. 前記多価アルコールが、1,4−ブタンジオールであり、前記カルボニル化合物がγ−ブチロラクトンであることを特徴とする請求項5に記載の製造方法。 6. The production method according to claim 5, wherein the polyhydric alcohol is 1,4-butanediol and the carbonyl compound is γ-butyrolactone.
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