JPH02212453A - カルボン酸の異性化方法 - Google Patents

カルボン酸の異性化方法

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JPH02212453A
JPH02212453A JP1319046A JP31904689A JPH02212453A JP H02212453 A JPH02212453 A JP H02212453A JP 1319046 A JP1319046 A JP 1319046A JP 31904689 A JP31904689 A JP 31904689A JP H02212453 A JPH02212453 A JP H02212453A
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rhodium
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    • C07C51/00Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides
    • C07C51/347Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by reactions not involving formation of carboxyl groups
    • C07C51/353Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by reactions not involving formation of carboxyl groups by isomerisation; by change of size of the carbon skeleton

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明の技術分野 本発明は線状及び分校状カルボン酸の異性化(相互転換
[1nterconversionl)の改良方法に関
する。
本発明を要約すれば、本発明により沃化物又は臭化物で
促進されたロジウム触媒及び−酸化炭素の存在において
加熱することによる分校状飽和アルキルカルボン酸の線
状又は異性体的分校状アルキルカルボン酸への異性化、
又はその逆反応が提供されることである。
本発明の技術的背景 ホスフィン、アルシン又はスチルビン配位子を有する第
8族貴金属触媒の存在において加熱することによるC6
ないしC!。飽和カルボン酸の異性化方法は、米国特許
第3,578,688号及び第3.592,849号に
開示されている。
ジオレフィン又はオレフィン酸のカルボニル化による、
ジカルボン酸の製造において、反応生成物は往々にして
所望のジカルボン酸の異性体を含むが、これらの異性体
を所望の生成物に転換する方法は完全に満足なものでは
ない。例えば、先行技術のホスフィン配位子を有するパ
ラジウム触媒は、満足な異性化率を生じるのに必要な高
温では不安定であることが知られている。
本発明の総括 本発明は4ないし20炭素原子を有し、及びベータ炭素
原子上に少なくとも一つ水素を有する分校状及び線状ア
ルキルカルボン酸の相互転換(異性化)のための方法に
関する。カルボン酸はモノカルボン酸であってもジカル
ボン酸であってもよい。転換は分校状化合物から線状化
合物へ、又は線状化合物から分校状化合物へ、又は分校
状化合物から異性体的な分校状化合物への転換であって
もよい。
相互転換は沃化物又は臭化物を促進剤とするロジウム触
媒の存在において起こる。触媒はロジウム化合物及び適
当な沃化又は臭化化合物を、反応する混合物の他の成分
に添加することによりその鼾形成させることができ、又
は反応混合物へ添加する以前に促進された触媒を製造す
ることもできる。
異性化される化合物は、−酸化炭素の存在において20
0ないし10,000psiの一酸化炭素の圧力下で1
70ないし250℃の範囲の温度まで加熱される。
異性化は異性化される化合物の溶剤中で行うことができ
る。低級脂肪族酸が適当であり、及び酢酸が満足なもの
である。使用できる他の溶剤は塩化メチレンのような脂
肪族ハロゲン化物、トルエン及びキシレンのような芳香
族溶剤、及びテトラメチレンスルホンのような極性、非
プロトン性溶剤である。
本発明の詳細 な説明の方法はC4ないしC1゜飽和アルキルカルボン
酸を含む異性化方法である。カルボン酸はベータ炭素上
に少なくとも一つの水素を有しなければならない。ベー
タ炭素原子は式 %式% 上式中、nは工ないし17である、 中において星印で標識した炭素原子である。
カルボン酸は分校状でも線状でもよい。特に好適な方法
は分校状C,酸のアジピン酸への異性化、例えば2−メ
チルゲルタール酸又はエチル琥珀酸の異性化を包含する
。しかし、異性化反応は上記の丁度逆、即ちアジピン酸
の2−メチルゲルタール酸への異性化であることができ
る。本発明の方法によれば4ないし20炭素原子のモノ
カルボン酸も異性化される。
沃化物又は臭化物を促進剤とするロジウム触媒は、適当
なロジウム化合物、例えば妨害する配位子、特に二座配
位のホスフィン及び窒素配位子を含まない任意のロジウ
ム錯体から製造することができる。塩化ロジウム(In
)  RhC15・3H。
O1沃化ロジウム(III) −Rh 1m、カルボニ
ル沃化ロジウム−Rh (Co)、l5(n=2 3)
、硝酸ロジウム(I[I) −Rh (NOs) 1・
2H80、デカカルボニルテトラロジウム(O’)−R
h。
(CO)+z、アセチルアセトネートジカルボニルロジ
ウム クロロビス(エチレン)ロジウム(1)二量体−[R 
h (C xH 4) C I ] x、アセチルアセ
トネー)(1.5−シクロオクタジエン)ロジウム(り
R h (C aH r□)(CsHtO)!、クロロ
カルボニルビス(トリフェニルホスフィン)ロジウム(
I)RhC I (Go)(PPh*)!、ヘキサデカ
カルボニルへキサロジウム(0)−Rho(Co)+s
、トリス(アセチルアセトネート)ロジウム(DI)T
 h ( C sH yo x) s、ロジウム(II
I)オクトネートニ量体−Rh* [COx(CH*)
scHslいクロロジカルボニルロジウム(1)二量体
−[R h (Co) zc I ] !、クロロ(l
,5−シクロオクタジエン)ロジウム(I)二量体−[
Rh(CsH+x)C 11 !、アセチルアセトネー
トビス(エチレン)ロジウム(I)−Rh (axHn
)!( C sH 70 J及び酢酸ロジウム(III
)二量体−Rbz (COgCHl)4のようなロジウ
ム錯体が利用できる。沃化物又は臭化物で促進された触
媒の濃度は特に重要ではないが、通常反応媒体の重量を
基準とした金属ロジウムとして0.005−0、50重
量%、好適には0.05−0.15重量%、最も好適に
は0.02−0.01重量%の範囲に保たれる。異性化
される化合物の重量当たりに使用されるロジウムの量の
面からいえば一一一ロジウム1重量部対異性化される化
合物50ないし200重量部の比が充分なものである。
反応媒体の重量は溶剤、ロジウム化合物、促進剤及び反
応剤の重量を含む。沃化水素及び臭化水素は高い反応温
度において好適な促進剤である。他の適当な促進剤はヨ
ードエタン、l−ヨードブタン、1.4−ジ−ヨードブ
タン、2−ヨードプロパン、l−ヨードプロパン及びヨ
ードへブタン、及び対応する臭素化合物のような1ない
し6炭素原子を有する沃化アルキル及び臭化アルキルを
含む。上記から明かであると思われるように、促進剤と
ロジウム化合物は沃化ロジウムにおけるように同じ化合
物中に存在することができる。一般に促進剤の濃度は反
応媒体の重量を基準として沃化物又は臭素が0.05−
4.5重量%で、ロジウムに対するモル比はl/lない
し30/1.好適には3/1ないし15/1の範囲にあ
る。
反応の過程で水が生成し、そして反応混合物の最高約5
0重量%までの量の水は、屡々反応混合物中の望ましい
成分である。沃化物又は臭化物で促進されたロジウム触
媒と共に又は加える前に、又は触媒がその場で形成され
るならば、触媒゛先駆体と共に、水を反応混合物に添加
することができる。反応混合物中の水の量は無水カルボ
ン酸の添加によって調節することができる。
下記の実施例においては、総ての部及びパーセントは特
に断らない限り重量を基準としたものである。
詳細な実施例 実施例 1 2−メチルゲルタール酸(MGA)のアジピン酸への異
性化:酢酸+無水酢酸溶剤中の沃化水素促進剤 300峠の機械的に撹拌されるハステロイ−C製のオー
トクレーブを窒素及び次いで高純度の一酸化炭素でフラ
ッシュした。次いで11.Og (75ミリモル)の2
−メチルゲルタールa(MGA)、6.73gの57%
H1(30ミリモルH1)、28g(275ミリモル)
の無水酢酸及び5.09の。−ジクロロベンゼン0DC
B (GC内部標準)を含む150i12の酢酸溶液を
装入した。オートクレーブをCOで500psiに加圧
し、次いで220℃に加熱しI;。3.0gの水(15
0ミリモル)にO−Bg (3ミリモル) (7)Rh
 CI 3#3H80を溶解することによって得られた
溶液をオートクレーブに注入することによって反応が開
始された。次いで直ちにオートクレーブの圧力を調節バ
ルブによってCOで1o00ps iに調節した。全部
で5時間反応を行わせ、その後20°Cに冷却した。調
節パルプを通して過剰のCOをガス抜きし、生成物を取
り出した。オートクレーブを最初に自己圧下で100℃
で20(]+ffのメタノールで洗浄し、次いで室温で
150mQのメタノールで洗浄した。
生成物とオートクレーブからの洗液を一緒にし、濾過し
、濾液をメタノールで50011ffに希釈した。
この溶液試料をトリメチルオルト蟻酸及びエステル化触
媒の硫酸を用いて、密封したバイアル壜中で90℃にお
いて14時間加熱することによりエステル化した。キャ
ピラリ ガスクロマトグラフィーでメチルエステルであ
ることが分析された。分析の結果、下記の組成(装入M
GA 100モル当たりの生成物のモル)が示された: 実測値 正規化値 アジピン酸     14.1% 16.2%回収され
た2−メチルゲルタール酸 61.2% 70.2% エチル琥珀酸     2,2%  2.6%γ−バレ
ロラクトン   3.4%  3.9%2−ベン9ンr
a     1.1%   1.3%吉草酸     
   3.0%  3.4%2−メチル酪酸     
2.2%  2.5%合計        87.2%
 100%生成物の収支本は87.2%、MGAの転換
は38.8%及びアジピン酸の収率木本+136.3%
であった。
本 総ての生成物のモル数を装入されたMGAのモル数
で除し、100を乗じた値(%)本本反応したMGA 
I OOモル当たり生成したアジピン酸のモル数(計算
上の損失高については未補正) 実施例 2 2−メチルゲルタール酸のアジピン酸への異性化:高温
(240℃)における酢酸+無水酢酸溶剤中のH1促進
剤 温度を240℃に上げ、圧力を1000psiに保つ以
外は実施例1の実験を繰り返して行った。
生成物の分析によれば、転換されたMGAは48%、ア
ジピン酸の収率は11.3%及び生成物の収支は69.
5%であることが示された。
実施例 3 2−メチルゲルタール酸のアジピン酸への異性化:酢酸
溶剤中の沃化メチル−メタノール促進剤 11.0gのMGA、4.169  (30ミリモル)
の沃化メチル、0.969  (30ミリモル)のメタ
ノール及び5.0gの0DCB  GC内部標準を含む
15(ImQの酢酸溶液をオートクレーブに装入する以
外は実施例1の実験を繰り返して行った。
反応は1.59  (75ミリモル)の水に溶かした0
、4g (1,5ミリモル)のRhCl3・3H30の
溶液を220℃において及び500psiで注入するこ
とによって開始された。220℃及び総体的圧力100
0ps iで反応を5時間行わせた。
GC分析の結果下記の組成が示された:実測値 正規化
値 アジピン酸     14.2% 15.5%回収され
た2−メチルゲルタール酸 55.7% 60.7% エチル琥珀酸     2.0%  2.2%γ−バレ
ロラクトン   8.6%  9.3%2−ペンタン酸
     2.1%  2.3%吉草酸       
 5.7%  6.3%2−メチル酪酸     3.
4%  3.7%合計        91.7% 1
00%データによれば、転換されたMGAは約44%、
アジピン酸の収率は32%及び生成物の収支は92%で
あることが示された。
実施例 4 2−メチルゲルタール酸のアジピン酸への異性化:低温
(190℃)における酢酸溶剤中の沃化メチル−メタノ
ール促進剤 温度を190℃に下げ、反応時間を24時間に増やし、
及び圧力を1000ps +に保つ外は実施例3の実験
を繰り返して行った。生成物の分析によれば、転換され
たMGAは52%、アジピン酸の収率は30.4%(生
成物の収支は70.7%)であることが示された。
衷遣」L−旦 無水2−メチルゲルタール酸のアジピン酸への異性化:
酢酸溶剤中の沃化メチル促進剤反応器に9.6g (7
5ミリモル)の無水2−メチルゲルタール酸、2.13
9  (15ミリモル)の沃化メチル、及び5.Ogの
0DCB  GC内部標準を含む150m+2の酢酸溶
液を装入する以外は実施例1の実験を繰り返して行った
。反応は1゜6m12の水に溶かした0、4gのRhC
l、・3H30の溶液を220℃で注入することによっ
て開始された。220℃及び総体的圧力400ps i
で5時間反応を行わせた。生成物の分析の結果下記の組
成が示された: 実測値 正規化値 アジピン酸      6.1% 7,0%2−メチル
ゲルタール酸 55.3% 61.1% エチル琥珀酸    12.3% 14.1%γ−バレ
ロラクトン   5.3%  6.1%2−ペンタン酸
     3.1%  3.6%3−ペンタン酸   
  3.2%  3.7%吉草酸        3.
9%  4.5%2−メチル酪酸 合計        87.2% 100%データによ
れば、転換されたMGA無水物は約47%、アジピン酸
の収率は14.9%であることが示された。
実施例 6 酢酸溶剤中の沃化水素促進剤を用いるアジピン酸の分枝
ジカルボン酸への異性化 75mffのハステロイ−〇振盪管にj5.84g(4
0ミリモル)のアジピン酸、0.219のRhCl!・
3H2o(0,8ミリモル)、1.829の57%HI
水溶液(8ミリモルHI)、l 、Ogの0DCB (
GC内部標準)及び38ta(lの酢酸を装入した。管
を密閉し、−78℃に冷却し、真空に引き、次いで一酸
化炭素で300ps iの圧力まで加圧した。管を振盪
しながら約40分間に互って230℃に加熱した;23
0℃における総体的な初期圧力は約700ps iであ
った。温度は合計5時間に互って230℃に保持された
。最終圧力は765ps iであった。管を0℃に冷却
し、そして過剰のCO正圧力徐々にガス抜きした。生成
物を取り出し、メタノールを20+mffづつ用いて管
を二回洗浄した。生成物と洗液を一緒にしてメタノール
で100虞4とした。生成物溶液の試料を触媒的ft量
のp−1−ルエンスルホン酸の存在下で大過剰のメタノ
ールで90℃において14時間加熱することによりエス
テル化した。30mのCP−Si1−19毛細管GCカ
ラムによりメチルエステルとして分析された。分析の結
果、下記の組成が示された(装入されたアジピン酸lO
Oモル当たりの生成物のモル数): 実測値 正規化値 アジピン酸     58.3% 57.5%2−メチ
ルゲルタール酸 19.6% 19.3% エチル琥珀酸     2.7%  2.7%γ−バレ
ロラクトン   9.5%  9.4%2−ペンタン酸
     0.0%  0.0%3−ペンタン酸   
  0.0%  0.0%吉草酸        9.
1% 9,0%2−メチル酪酸     2.2%  
2.1%合計       101.4% 100%デ
ータによれば、転換されたアジピン酸は約42.5%、
分校酸の収率は52%であることが示された。
実施例 7 酢酸溶剤中の沃化水素促進剤を用いるMGAのアジピン
酸への異性化 アジピン酸を等モル量の2−メチルゲルタール酸で置き
換える以外は実施例6の実験を繰り返して行った。生成
物の分析により下記の結果が得られた: 実測値 正規化値 アジピン酸     10.9% 11.7%2−メチ
ルゲルタール酸 69.2% 74.1% エチル琥珀酸     1.6%  1.8%γ−バレ
ロラクトン   4.6%  9.4%2−ベン9ン@
      0.2%  0.2%3−ペンタン酸  
   0.0%  0.0%吉草酸        4
.2%  4.8%2−メチル酪酸     2.6%
  3.0%合計        93.4% 100
%データによれば、約30%のMGAの転換及び35.
4%のアジピン酸の収率が示された。
実施例 8 酢酸溶剤中の臭化水素促進剤を用いるアジピン酸の分校
酸への異性化 Hl促進剤を等モル量の48%HBr水溶液に置き換え
、及び反応を220℃で及び初期冷時C○正圧力200
ps iとして行った外は、実施例6の実験を繰り返し
て行った。220°Cの総体的圧力は480ps iで
あり、220℃で5時間後の圧力は588psiであっ
た。生成物の分析により下記の結果が得られた: 実測値 正規化値 アジピン酸     52.4% 52.7%2−メチ
ルゲルタール酸 26.0% 26.1% エチル琥珀酸     3.8%  3.8%γ−バレ
ロラクトン   6.7%  6.7%2−ペンタン酸
     0.7%  0.7%3−ペンタン酸   
  0.0%  0.0%吉草酸        7.
1%  7.1%2−メチル酪酸     2.8% 
 2.8%合計        99.5% 100%
データによれば、約48%のアジピン酸の転換及び62
.6%の分校酸の収率が示された。
実施例 9 酢酸溶剤中の臭化水素促進剤を用いる吉草酸の2−メチ
ル酪酸への異性化 アジピン酸を等モル量の吉草酸に置き換え、HI促進剤
を等モル量の48%HBr水溶液(1゜4g−)で置き
換え、及び反応を220℃で及び初期の冷時Co圧力を
200psiとして行った外は、実施例6の実験を繰り
返して行った。220℃の総体的圧力は475ps i
であり、220℃で5時間後の圧力は542ps iで
あった。生成物の分析により下記の結果が得られた:吉
草酸       86.9% 2−メチル酪酸     5.3% 実施例 lO 酢酸/無水酢酸溶剤中の沃化水素促進剤を用いる吉草酸
の2−メチル酪酸への異性化アジピン酸を等モル量の吉
草酸に置き換え、4゜1g (40ミリモル)の無水酢
酸を加え、及び反応を230°Cで及び初期の冷時CO
正圧力300psiとして行った外は、実施例6の実験
を繰り返した。230℃の総体的圧力は583psiで
あり、230℃で5時間後の圧力は583pSiであっ
た。生成物の分析により下記の結果が得られた: 吉草酸       57.8% 2−メチル酪酸    26.4% 実施例 11 酢酸/無水酢酸溶剤中の沃化水素促進剤を用いる2−メ
チル酪酸の吉草酸への異性化アジピン酸を等モル量の2
−メチル酪酸(4,1g)に置き換え、4−1gの無水
酢酸を加え、及び反応を230℃で及び初期の冷時CO
正圧力300psiとして行っj;外は、実施例6の実
験を繰り返した。230℃の総体的圧力は645psi
であり、230℃で5時間後の圧力は653psiであ
った。生成物の分析により下記の結果が得られた: 吉草酸       14.3% 2=メチル酪酸    84.9% 実施例 12 塩化メチレン溶剤中の沃化メチル促進剤を用いるMGA
のアジピン酸への異性化 200t12のハステロイ−C振盪管にIO,8g(7
4ミリモル)のMGA、0.199  (0,7ミリモ
ル)のRhCl3・3H20,4,25gの(30ミリ
モル)の沃化メチル、0.59  (30ミリモル)の
水及び75mQの塩化メチレンを装入した。
管を密閉し、−78℃に冷却し、真空に引き、次いで一
酸化炭素で800psiまで加圧した。管を振盪しなが
ら約60分間に互って180℃に加熱した。管を0℃に
冷却し、そして過剰のco正圧力徐々にガス抜きした。
生成物を取り出し、管をテトラヒドロフランで洗浄した
。生成物と洗液を一緒にしてテトラヒドロフランで20
0i+L!:Ltこ 。
生成物溶液の試料を過剰のビス(トリフルオロメチル)
アセトアミドで処理することによって誘導体とした。ト
リメチルシリルエステルとしてQF−1/5E30充填
カラムを用いてガスクロマトグラフィーを行うことによ
り分析した。分析の結果下記の組成が示された(装入さ
れたMGA100モル当たりの生成物のモル数): アジビン酸      3.3% 2−メチルゲルタール酸 96.0% エチル琥珀酸     0.7% 他の生成物が著量に存在することはなかった(〉0.5
%)。 データによれば、約4%のMGAの転換及び8
2.5%のアジピン酸の収率が示されlこ。
実施例 13 大量の水を含む酢酸中での線状及び分校状異性体の相互
転換 酢酸−水溶剤中のH1促進剤を用いるアジピン酸のMG
Aへの異性化 容量300ygQのガラスの内張りをした振盪管に5.
849  (40ミリモル)のアジピン酸、0.219
のRh Cl s・3H1O(0,8ミリモル)、0゜
6gの57%H1水溶液(2゜7ミリモルH1)、14
.49  (800ミリモル)の水及び3811IQの
酢酸(酢酸中に約32%の水)を装入した。管を密閉し
、−78°Cに冷却して、真空に引き、次いで300p
s iの圧力まで一酸化炭素で加圧した。
管を振盪しながら約40分間に亙って230℃に加熱し
た;230℃における総体的な初期圧力は約1040p
siであった。温度を合計5時間の間230°Cに保持
した。最終圧力は1344psiであっt;。管を0℃
に冷却し、過剰のco反圧力徐々にガス抜きした。生成
物を取り出し、メタノールを20mrlづつ用いて管を
二回洗浄した。生成物と洗浄液を一緒にしてメタノール
で100mQとした。
生成物溶液の試料をBF、−メタノールエステル化試薬
で30分間90℃に加熱することによりエステル化した
。塩化メチレンで抽出し、30mクロンバック(Chr
ompack)CP −W a x −57毛細管GC
カラムによりメチルエステルとして分析した。分析の結
果下記の組成が示された(装入されたアジピン酸100
モル当たりの生成物のモル数): 実測値 正規化値 アジピン酸      6,2%  8.8%2−メチ
ルゲルタール酸 26.9% 38.2% エチル琥珀酸     2.6%  3.7%2.3−
ジメチル琥珀酸 2.0%   2.9% γ−バレロラクトン   3.3%  934%2−ペ
ンタン酸     1.6%  2.2%3−ペンタン
酸     0.2%  0.3%吉草酸      
 16.0% 21.8%2−メチル酪酸    11
.7% 16.0%合計        70.3% 
100%データによれば、約73%のMGAの転換及び
14.2%のアジピン酸の収率が示された(100%の
収支に正規化して)。
本発明の主なる特徴及び態様は以下の通りである。
1.4ないし20炭素原子を有し、ベータ炭素原子上に
少なくとも一つの水素原子を有する飽和アルキルカルボ
ン酸を、沃化物又は臭化物で促進されたロジウム触媒の
存在において、200ないし10,000psiの一酸
化炭素の圧力下で、1、70ないし250°Cの範囲の
温度に加熱することから成る該飽和酸の異性化方法。
2、ロジウム触媒が沃化水素、臭化水素、lないし6炭
素原子を有する沃化アルキル、及びlないし6炭素原子
を有する臭化アルキルから成る部類か選択された化合物
により促進される、上記11;記載の方法。
3、該飽和酸約50ないし200重量部に対しロジウム
触媒がロジウム量として約1重量部存在する、上記2に
記載の方法。
4、水が反応混合物の最高約50重量%までの量に存在
する、上記3に記載の方法。
5、該飽和酸が2−メチルゲルタール酸であり、該飽和
酸がアジピン酸に異性化される、上記4に記載の方法。
6、飽和酸がジカルボン酸である、上記lに記載の方法
7、飽和酸がエチル琥珀酸であり、核酸がアジピン酸に
異性化される、上記lに記載の方法。
8、反応が溶剤中で行われ、該溶剤が低級脂肪族カルボ
ン酸である、上記lに記載の方法。
9、溶剤が酢酸である、上記8に記載の方法。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.4ないし20炭素原子を有し、ベータ炭素原子上に
    少なくとも一つの水素原子を有する飽和アルキルカルボ
    ン酸を、沃化物又は臭化物で促進されたロジウム触媒の
    存在において、200ないし10,000psiの一酸
    化炭素の圧力下で、170ないし250℃の範囲の温度
    に加熱することから成る該飽和酸の異性化方法。
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