JPH03391B2 - - Google Patents

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JPH03391B2
JPH03391B2 JP60015624A JP1562485A JPH03391B2 JP H03391 B2 JPH03391 B2 JP H03391B2 JP 60015624 A JP60015624 A JP 60015624A JP 1562485 A JP1562485 A JP 1562485A JP H03391 B2 JPH03391 B2 JP H03391B2
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JP
Japan
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catalyst
allyl alcohol
rhodium
solvent
hydroformylation
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JP60015624A
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Rin Jannjen
Furederitsuku Naifuton Jon
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Texaco Development Corp
Original Assignee
Texaco Development Corp
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Publication date
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Publication of JPH03391B2 publication Critical patent/JPH03391B2/ja
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07DHETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D307/00Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom
    • C07D307/02Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom not condensed with other rings
    • C07D307/04Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom not condensed with other rings having no double bonds between ring members or between ring members and non-ring members
    • C07D307/18Heterocyclic compounds containing five-membered rings having one oxygen atom as the only ring hetero atom not condensed with other rings having no double bonds between ring members or between ring members and non-ring members with hetero atoms or with carbon atoms having three bonds to hetero atoms with at the most one bond to halogen, e.g. ester or nitrile radicals, directly attached to ring carbon atoms
    • C07D307/20Oxygen atoms

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Furan Compounds (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、ロジウム含有触媒の存在下の下
に、オレフイン化合物に水素および一酸化炭素を
添加して、ヒドロキシ置換環状化合物を得る方
法、さらに詳しくはケトン溶剤の存在の下に添加
を行なつて、それによりアリルアルコールを2−
ヒドロキシテトラヒドロフランに変換する方法に
関する。 2−ヒドロキシテトラヒドロフランは、1,4
−ブタンジオールを作る重要な中間生成物であ
る。種々の不飽和化合物をヒドロホルミル化して
有用な製品を作る沢山の方法が発見されている。 米国特許第4209467号では、触媒としてコバル
トカルボニルと、環を形成する窒素原子に隣接す
る炭素原子上にエノール形の水酸基を有する窒素
含有複素環式化合物、例えば2−ヒドロキシピリ
ジンとの反応生成物を用いた低圧ヒドロホルミル
化法を教示している。この方法で用いられる圧力
は普通約1〜10MPa(10〜100気圧)で、このヒ
ドロホルミル化法に適当とされた不飽和化合物と
しては、エチレン、プロピレン、ブタジエンのよ
うなエチレン性不飽和炭化水素、並びにアリルア
ルコールおよび酢酸アリルのようなその他のエチ
レン性不飽和化合物がある。 そのようなヒドロホルミル化法については、ロ
ジウム触媒も知られている。米国特許第3980670
号は、ロジウムカルボニルの錯体触媒の存在の下
に、低級カルボン酸のアリルエステルをヒドロホ
ルミル化し、次に生成するホルミル化合物を分子
状酸素で酸化して、主生成物として4−アセトキ
シ−n−酪酸および3−アセトキシ−イソ酪酸を
作るメタクリル酸およびブチロラクトンの製法を
開示している(西独国特許第2106243号をも参照
のこと)。プロピレンのような不飽和化合物は、
米国特許第4400549号に記されている特別の予備
工程を用いるが、その工程中に生成したロジウ
ム/トリフエニルホスフイン/カルボニル錯体に
よつてヒドロホルミル化できる。 米国特許第4064145号および同第4083882号は、
ロジウムカルボニルホスフイン錯体触媒並びに芳
香族および脂肪族の水酸基を有する溶剤のような
種々の不活性溶剤を存在されたヒドロホルミル化
条件下で合成ガスとアリルアルコールとを反応さ
せて、テトラヒドロフランおよび1,4−ブタン
ジオールを製造する方法について述べている。こ
の特許では共に、アリルアルコールの転化率は99
%と報ぜられ、4−ヒドロキシブタノールの代表
的な収率は87重量%であつた。また主な副産物は
2−メチル−3−ヒドロキシプロパナール(12重
量%)であつた。米国特許第4400548号によれば、
特殊の一酸化ビスホスフインと錯体を作るロジウ
ム触媒は、ジメチルホルムアミド溶剤の存在下の
下に、オレフイン化合物のヒドロホルミル化の触
媒作用を行なうと教示している。 シイー・ブイー・ピイツトマン・ジユニアー
(C.V.Pittman,Jr.)は、ジヤーナル・オブ・オ
ルガーニツク・ケミストリー(J.Org.Chem.),
15(1980),2132に、HRh(CO)(PPh33および
重合体と結合したその同族体を用い、アリルアル
コールをヒドロホルミル化して、4−ヒドロキシ
ブタナールおよび3−ヒドロキシ−2−メチルプ
ロパナールを作る方法を開示している。そして直
鎖生成物/枝分れ生成物の選択率は、研究の結
果、反応助変数および使用する配位子の関数であ
ることが分つた。最高の直鎖/枝分れ選択率(80
%)は、1,1′.ビス(ジフエニルホスフイノ)
フエロセンを用いた時に得られたと報告されてい
る。溶剤としては、一般にベンゼンおよびo−キ
シレンが用いられた。 エヌ・エイ・ド・ムンク(N.A.de Munck)
は、ジヤーナル・オブ・モレキユラー・キヤタリ
スト(J.of Mol.Cat.),11(1981),233〜246に、
担持したHRh(CO)(PPH33を触媒に用いたア
リルアルコールの不均一気相ヒドロホルミル化に
ついて報告している。この方法では4−ヒドロキ
シブチルアルデヒドの極めて高い選択率(97%)
が得られたが、アリルアルコールの転化率は僅か
に、約20%であつた。 特開昭51−29412号および同54−106407号並び
にケミカル・エコノミー・オブ・エンジニアリン
グ:レビユー(Chemical Economy of
Engineering Review)、12巻、9号(1980)は、
ベゼンおよびトルエン並びにジホスフイノアルカ
ンのような有機溶剤に溶かしたロジウム触媒を用
いてアリルアルコールをヒドロホルミル化する方
法を開示している。生成物のn−/イソ−の全般
的な比率は86.6/13.4であつた。特開昭54−
84508号および英国特許第1493154号では、ヒドロ
キシブチルアルデヒドの水素添加に、改質ラネー
触媒を用いて、1,4−ブタンジオールおよび3
−メチル−1,3−ブタンジオールを作つてい
る。 上に述べた多くの方法では、不飽和反応化合物
の転化率および/または希望する生成物への選択
率がよくない欠点がある。さらにこれらの多くの
方法では、高価なロジウム触媒の安定性が問題と
なる。そこで若し上述の転化率、選択率および触
媒の安定性の問題を同時に解決しつつ、アリルア
ルコールのような化合物をヒドロホルミル化する
方法を考案することができたら、技術上の進歩と
なるであろう。 この発明は、25℃を超える温度、および
0.75MPaを超える圧力において、アリルアルコー
ルを一酸化炭素および水素と反応させてヒドロホ
ルミル化させることによつて、2.ヒドロキシ−テ
トラヒドロフランを得る方法に関するもので、ロ
ジウム触媒とケトン溶剤の触媒系を使用する。 一般に、撹拌を充分に行なつて、良好な分散液ま
たは均一な反応混合物が得られる限り、不活性溶
剤、アリルアルコールおよびロジウム触媒を含
む、ヒドロホルミル化反応混合物の成分は、どん
な順序で加えても構わない。例えば下記のもの
は、触媒成分、不活性溶剤、およびアリルアルコ
ールの添加に関するいくつかの変法で、本発明の
方法による逸脱することなく行なうことができる
ものである。その変法には次の如きものがある。 1 アリルアルコールおよびその他の不活性溶剤
成分を加える前に、触媒をあらかじめ調製して
おいて、反応溶剤に添加してもよい。 2 こうする代りに、触媒安定性の問題を最小限
にするために、通常不活性溶剤とアリルアルコ
ールとを混合し、次に触媒成分を添加して反応
混合物を生成させることによつて、触媒をその
まま調製することができる。 3 変法1か2のいずれかを用いてから、脱酸素
した触媒を含む反応混合物をCOおよび水素を
用いて加圧して、ヒドロキシテトラヒドロフラ
ン生成物が生ずるまで熱する。 本発明ではロジウム触媒が用いられ、反応条件
の下でカルボニルを生成し得るロジウム含有化合
物はどんな物でも使用できる。このロジウム化合
物は、ヘキサロジウムヘキサデカカルボニルのよ
うなカルボニルでもよいが、好ましくは、ロジウ
ムカルボニルはホスフイン配位子と錯体を形成せ
しめる。このような触媒については、米国特許第
4064145号、同第4400548号および同第4400549号
に述べてある。この触媒としては、ヒドリドカル
ボニルトリス(トリフエニルホスフイン)ロジウ
ム(),HRh(CO)(PPh33(ここでPhはフエ
ニルを表わす。)のようなロジウムカルボニルト
リフエニルホスフイン錯体触媒が特に好適で、好
ましくは補足的なトリフエニルホスフインを与え
るように過剰のホスフイン配位子を加る。 上述したように、この発明の新規な特徴は溶剤
系で、この溶剤はケトンでなくてはならない。有
用なケトンとしては、直鎖状または枝分れ状の脂
肪族基、芳香族、脂脂族基、脂環基または芳香族
基を含んでもよい。適当なケトンとしては、メチ
ルイソブチルケトン、2−デカノン、4−デカノ
ン、ベンジルアセトン、ジ−n−ヘキシルケト
ン、1,3−ジフエニルアセトン、メチルエチル
ケトン、アセトン、2,6−ジメチル−4−ヘプ
タノン、2−ウンデカノン、3−ウンデカノン、
ベンゾフエノン、2−メチルベンゾフエノンおよ
び3−メチルベンゾフエノンのような置換ベンゾ
フエノン類、n−ブチロフエノン、アセトフエノ
ン、p−エチルアセトフエノンおよびo−メトキ
シアセトフエノンのようなオルト−、パラ−、お
よびメタ−置換アセトフエノン、並びにフエニル
エチルケトンがある。ケトン溶剤は、ロジウムが
触媒作用を行なうカルボニル化および還元作用に
対して不活性でなければならない。 アリルアルコールのロジウムによるヒドロホル
ミル化接触反応に好適なケトン溶剤は、2−ウン
デカノンかまたはアセトフエノンであることが分
つた。また驚くべきことには、これらの溶剤と触
媒の組合せを使用すると、アリルアルコールの転
化率および2−ヒドロキシテトラヒドロフランへ
の選択率が増加し、またロジウム触媒の安定性も
向上することが分つた。 ヒドロホルミル化に用いられる温度範囲は、な
かんずく全圧、使用する水素および一酸化炭素の
モル比並びに反応剤および触媒の濃度などの実験
要因に依存する変数である。0.75MPa以上の過圧
において、代表的な触媒としてロジウムカルボニ
ルトリフエニルホスフイン錯体を用いる場合、実
施可能な温度範囲は、0.75MPaを超える過圧下で
は、25〜125℃およびさらにそれ以上である。ア
リルアルコールがヒドロホルミル化される場合に
は、50〜120℃のもつと狭い範囲が好適な温度範
囲である。 ヒドロホルミル化に使用できる圧力範囲も、上
記の要因に同じく依存する変数である。25〜125
℃の温度範囲においてH2/COのモル比を1:1
とし、代表的な触媒としてロジウムカルボニルト
リフエニルホスフインを用いる時は、実施可能な
圧力範囲は0.75〜35MPaまたはさらにそれ以上で
ある。50〜125℃のもつと狭い温度範囲を用いる
時は、もつと狭い3.5〜10.5MPaの範囲が好適な
圧力範囲である。 適当な温度と圧力を用いる時は、H2/COのモ
ル比は、30:1〜1:30の範囲で変化してもよい
が、H2/COの好適なもつと狭い範囲は2:1〜
1:2である。 反応時間に達するのに、実験変数は重要であ
る。一般に、アリルアルコールから2−ヒドロキ
シテトラヒドロフランへの実質的な転化は、殆ど
常に18時間以内で達成され、もつと普通の時間間
隔は、2〜6時間である。 実験研究の結果、大抵の場合、ロジウム含有触
媒錯体1モルに対し、初期のモル比として10〜
10000モルのアリルアルコールを用いることがで
きることが分つた。ここではアリルアルコール1
モルに対し触媒が0.0001モルという最小の比率を
「触媒化率」または「触媒量」と呼ぶことにする。
これよりはるかに高い比率(例えばロジウム触媒
錯体1モルに対し基質25モル)は有害ではない
が、経済的に魅力がない。従つて好適なモル比
は、ロジウム触媒錯体1モルに対してアリルアル
コール50〜5000モルの範囲である。 反応条件の最も好適な反応条件は、合成ガスの
モル比が約1:1、ロジウムカルボニル−トリフ
エニルホスフイン錯体触媒と過剰のトリフエニル
ホスフインとのモル比が約1:100、温度が60〜
80℃、操作圧力が5.0〜6.5MPaである。くり返し
て言うが、ケトン溶剤は好ましくはアセトフエノ
ンかまたは2−ウンデカノンでなければならな
い。驚くべきことには、この独特の変数の組合せ
を用いる時は、2−ヒドロキシテトラヒドロフラ
ンへの選択率は少なくとも96%で、アリルアルコ
ールの転化率は約100%であることが分つた。こ
のようなよい結果は従来のいかなる方法でも得ら
れなかつた。 ヒドロホルミル化生成物である2−ヒドロキシ
テトラヒドロフランは、蒸留、溶剤抽出、または
クロマトグラフイーのような普通の化学的または
物理的方法で単離することができる。また同定は
核磁気共鳴、および/または気−液クロマトグラ
フイーによつてできる。 ここで定義する転化率は、アリルアルコールが
他の生成物に転化する程度を表わす。そして転化
率は百分率で表わされ、ヒドロホルミル化中に消
費されたアリルアルコールの量を、最初に仕込ん
だアルコールの量で割つて、この値に100を乗じ
て計算される。本発明の方法では、アリルアルコ
ールの転化率は少なくとも90%とすることができ
る。 ここで定義する収率は、他の望ましくない反応
に対する所望のヒドロホルミル化反応の触媒作用
を行なう効率を表わす。この場合は、2−ヒドロ
キシテトラヒドロフランにヒドロホルミル化する
ことが望ましい転化である。収率は百分率として
表わされ、生成した2−ヒドロキシテトラヒドロ
フランの量をアリルアルコールの仕込量で割つ
て、これに100を乗じた数字である。 ここに定義する選択率は、他のすべての(望ま
しくない)転化に対する、所望のヒドロホルミル
化反応の触媒作用を行なう効率のことを言う。選
択率は百分率として表わし、生成した2−ヒドロ
キシテトラヒドロフランの量を、生成した脂肪族
生成物の全量で割り、これに100を乗じて計算す
る。この発明による方法では、選択率は少なくと
も90%となり得る。 実施例 A 300mlのステンレス鋼製撹拌機付オートクレー
ブにHRh(CO)(PPh33(0.046g、0.05ミリモ
ル)、Ph3P(1.3g、50ミリモル)、アリルアルコ
ール(10.0g、172ミリモル)およびアセトフエ
ノン(10.0g)をいれた。この反応器から空気を
除き、モル比が1:1の一酸化炭素と水素との混
合物で0.79MPaまで加圧し、次に60℃に加熱し
た。供給ガスシリンダーから一酸化炭素と水素
(1:1モル比)を加えて圧力を5.61MPaにあげ
て保持した。指定した反応時間に、試料採取バル
ブから分別試料を採つた。4時間後に反応を停止
し、反応器を室温まで冷却させた。反応器からの
過剰のガスを放出させた後、23.3gの淡黄色の溶
液を回収した。 気−液クロマトグラフイーによつて液体生成物
の試料を分析し、生成物の選択率を算出した所、
次の如き結果が得られた。 アリルアル 2−ヒドロキシテ 試 料 コールの トラヒドロフラ 転化率(%) ンの選択率(%) 第1回(1時間) >82 96 第2回(2時間) 100 96 第3回(3時間) 100 96 典型的な副産混合物(約4%の選択率で)は、
n−プロパノール、イソブチルアルデヒド、メタ
アクロレインおよびn−プロパナールであつた。
分析試験完了後、実験から生ずる残りの液体生成
物を高真空(約2.67Pa)で蒸留し、沸点が50℃未
満の留出液を集めた。 残留する固体触媒(淡黄色、1.5g)を、次に
新しいアリルアルコール(10.0g)とアセトフエ
ノン(10.0g)に溶解混合してオートクレーブに
投入した。2回目の触媒サイクルとして同一の実
験手順をくり返し、次のような結果が得られた。 アリルアル 2−ヒドロキシテ 試 料 コールの トラヒドロフラ 転化率(%) ンの選択率(%) 第1回(1時間) 70 >96 第2回(2時間) 93 >96 第3回(4時間) >96 >96 上記の反応条件下で行なつた3回目の触媒サイ
クルの結果は、次の如きものであつた。 アリルアル 2−ヒドロキシテ 試 料 コールの トラヒドロフラ 転化率(%) ンの選択率(%) 第1回(1時間) 69 >96 第2回(2時間) 93 >96 第3回(4時間) 96 >96 こうして、循還形式における触媒の安定性は、
確認された。 実施例 B−E HRh(CO)(PPh33によつて触媒反応が行なわ
れるアリルアルコールのヒドロホルミル化に関す
るこれらの研究では、アリルアルコールの転化率
に及ぼす溶剤構造の影響、2−ヒドロキシテトラ
ヒドロフランに対する選択率、および触媒の安定
性を求めることに焦点をおくのが目的である。実
験手順は実施例Aと同じで、各試験の最初のアリ
ルアルコールの仕込量は10.0gで、ロジウム触
媒、ホスフイン配位子および加えた溶剤の量は、
第1表に示してある。 【表】
5時間
E 〃 PhP 2−ウンデカノ
ン 1:1 5.61MPa −
(1.3g)
60℃

1時間
【表】 これら一連の実験について、沢山の観察ができ
る。例えば実施例BとCとを比較すれば、溶剤と
して2−ウンデカノンを加えることによつて、ア
リルアルコールの転化率および2−ヒドロキシテ
トラヒドロフランに対する選択率が増加すること
が分る。また実施例CとEとの比較によつて、2
−ヒドロキシテトラヒドロフランに対する選択率
は、装入する合成ガスの組成に影響され易いこ
と。即ち、COとH2とのモル比は1:1の方が好
ましいと(実施例E参照)が示される。実施例D
では、原料混合物に1,4−ブタンジオールを添
加しても、2−ヒドロキシテトラヒドロフランの
生成を著しく妨害しないことを示している。 圧力が5.61MPa、CO/H2モル比が1:1、温
度60℃、反応時間2〜4時間で、ケトン溶剤に溶
かした1:100のモル比のHRh(CO)(PPh33
Ph3Pを用いた最適の反応条件では、例えば実施
例Aのように、2−ヒドロキシテトラヒドロフラ
ンの選択率が96%、アリルアルコールの転化率が
100%という数字が得られた。 実施例 F 種々の溶剤に溶かした触媒の再生利用 反応条件:CO/H2=1:2、5.61MPa、2時
間、60℃ 触 媒:HRh(CO)(PPh33(0.092g)および
トリフエニルホスフイン(2.6g) 仕込原料:アリルアルコール(20g)および溶剤
(20g) 【表】 実施例 G 種々の溶剤に溶かした触媒の再生利用 反応条件:CO/H2=1:1、5.61MPa、60℃ 触 媒:HRh(CO)(PPh33(0.046g)および
トリフエニルホスフイン(1.3g) 仕込原料:アリルアルコール(10.0g)および溶
剤(10.0g) 【表】 第2表および第3表に示した比較結果は、ロジ
ウム触媒の安定性に対して、溶剤の構造が重要な
ことを示している。そしてアセトフエノンと2−
ウンデカノンがすぐれていることが分つた。各蒸
留残渣は大量の材料を含まず、このことは蒸留中
に2−ヒドロキシテトラヒドロフランが安定なこ
とを示すもので興味ある事実である。 当業者は、添付した特許請求の範囲によつての
み限定されるこの発明の精神と範囲から逸脱する
ことなく、色々な改変を行なうことができるであ
ろう。例えば2−ヒドロキシテトラヒドロフラン
の収率を最大限にするために、溶剤、割合および
反応条件を変えることができるであろう。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 25℃を超える温度で、かつ0.75MPaを超える
    圧力で、ロジウムカルボニルまは一酸化炭素の存
    在の下にロジウムカルボニルを生成し得るロジウ
    ム化合物からなる触媒の存在下、かつ溶剤の存在
    下に、アリルアルコールと一酸化炭素および水素
    とを反応させてアリルアルコールをヒドロホルミ
    ル化する方法において、該溶剤がケトンで、この
    ためにヒドロホルミル化反応の結果、2−ヒドロ
    キシテトラヒドロフランを生ずることを特徴とす
    る方法。 2 ケトン溶剤が、アセトンフエノンまたは2−
    ウンデカノンである特許請求の範囲第1項記載の
    方法。 3 温度が、50〜120℃で、圧力が3.5〜10.5MPa
    である特許請求の範囲第1項または第2項記載の
    方法。
JP60015624A 1984-02-02 1985-01-31 アリルアルコールのヒドロホルミル化 Granted JPS60188379A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US06/576,509 US4533742A (en) 1984-02-02 1984-02-02 Preparation of 2-hydroxytetrahydrofuran by hydroformylation of allyl alcohol using ketone solvents
US576509 1995-12-21

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS60188379A JPS60188379A (ja) 1985-09-25
JPH03391B2 true JPH03391B2 (ja) 1991-01-07

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ID=24304720

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP60015624A Granted JPS60188379A (ja) 1984-02-02 1985-01-31 アリルアルコールのヒドロホルミル化

Country Status (4)

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US (1) US4533742A (ja)
EP (1) EP0150943B1 (ja)
JP (1) JPS60188379A (ja)
DE (1) DE3567206D1 (ja)

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