JPH034064B2 - - Google Patents

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JPH034064B2
JPH034064B2 JP57208719A JP20871982A JPH034064B2 JP H034064 B2 JPH034064 B2 JP H034064B2 JP 57208719 A JP57208719 A JP 57208719A JP 20871982 A JP20871982 A JP 20871982A JP H034064 B2 JPH034064 B2 JP H034064B2
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JP
Japan
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acid
reaction
group
palladium
carried out
Prior art date
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Application number
JP57208719A
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Japanese (ja)
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JPS58135848A (en
Inventor
Dorento Eito
Uiruherumusu Nikoraasu Maria Uan Reeuen Petorusu
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shell Internationale Research Maatschappij BV
Original Assignee
Shell Internationale Research Maatschappij BV
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Filing date
Publication date
Application filed by Shell Internationale Research Maatschappij BV filed Critical Shell Internationale Research Maatschappij BV
Publication of JPS58135848A publication Critical patent/JPS58135848A/en
Publication of JPH034064B2 publication Critical patent/JPH034064B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

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  • Catalysts (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は後記に定義された有機窒素化合物、一
酸化炭素および有機ヒドロキシル基含有化合物か
ら、パラジウム系触媒の存在下にカルバメートま
たはその誘導体を製造する方法に関するものであ
る。 カルバメートは重要な化学薬品である。なぜな
らばこれは、ポリウレタンや関連化合物の製造の
ための有用かつ多用性をもつ原料であるイソシア
ネートに容易に変換できるものであるからであ
る。 いわゆるホスゲンルートを経て種々のイソシア
ネート、特にトルエンジイソシアネート(TDI)
やメチレン−4,4′−ジフエニルジイソシアネー
ト(MDI)の如き最も重要なイソシアネート
(およびその先駆体であるカルバメート)を製造
することからなる周知の製法の代替方法を開発す
るために多くの研究が長年月にわたつて行われ
た。この点については、S.オザキの論文「リース
ント、アドバンシズ、イン、イソシアネート、ケ
ミストリ」〔「Chem.Rev.」第72巻(1972年)第
457頁−第496頁〕を参照されたい。 たとえば、硫黄、セレンまたはテルル触媒の存
在下に芳香族ニトロ化合物を一酸化炭素および低
級アルカノールで還元する反応について多くの研
究が行われた。この方法において不可避的と思わ
れていた欠点は、生成物中に少量の、しかし或一
定量の触媒(特にセレンおよびセレン化合物)が
残留することであつて、したがつてこの不純物の
問題の解決のために多くの研究が行われた。 別の代替方法は、第族金属の化合物または錯
体を触媒として、1種またはそれ以上の共触媒
(co−Catalysts)と一緒に使用することである。
この方法の1例は英国特許第1129551号明細書に
記載されており、すなわちこれには、イリジウ
ム、ロジウム、白金、パラジウム、モリブデンま
たは鉄と、リガンドとを含む触媒を、共触媒とし
ての過剰モル量の塩化第二鉄と一緒に使用するこ
とが開示されている。独国公開特許第2903950号
公報には、特定の塩化物〔特に塩化鉄〔Fe()〕
および/または塩化鉄〔Fe()〕の錯体または
第3アミンのハイドロクロライド〕と一緒に、酸
化鉄および/または酸化鉄水和物系の共触媒系を
使用することが開示されている。 前記の文献から明らかなように、前記公知方法
では2種以上の原子価で存在し得る金属たとえば
鉄の塩を含む助触媒の使用は必須条件であり、か
つ、この助触媒は主触媒の量を基準として実質的
に過剰モル量使用しなければならない。塩化第一
鉄または第二鉄の使用に必然的に伴う実質的な腐
蝕の問題の解決のために、一層複雑な錯体系の使
用も提案されている。 有機窒素化合物と一酸化炭素と有機ヒドロキシ
ル基含有化合物とをパラジウムおよび或特定の型
のリガンドの存在下に反応させた場合には、主触
媒の量を基準として実質的に過剰モル量の共触媒
の使用は勿論共触媒自体の使用の必要なしにカル
バメートおよび/またはその誘導体が高選択率を
もつて製造できるという意外な事実が今回見出さ
れた。また意外にも、この反応工程の反応速度お
よび選択率は、この反応を酸の存在下に行うこと
によつて一層高めることができることも見出され
た。酸添加による上記の顕著の効果は、本発明に
従つて特定の型のリガンドを用いて反応を行つた
場合のみに奏せられるものであつて、慣用リガン
ドたとえばトリフエニルホスフインまたはピリジ
ンを使用した場合には上記の効果は得られない。 したがつて本発明は、パラジウムおよび/また
はパラジウム化合物と第A族リガンドを含有す
る触媒系の存在下に、少なくとも1個のヒドロキ
シル基を含む有機化合物と、一酸化炭素と、芳香
族ニトロ化合物とを反応させることによりカルバ
メートおよび/またはその誘導体を製造する方法
において、一般式 (ここに各Lは燐原子を表わし; R、R1、R2およびR3は互いに同一または相異
なるものであつてよく、そしてその各々はアルキ
ル基、アリール基、アルカリール基またはアルア
ルキル基を表わし、しかしてこれらの基は1また
はそれ以上の不活性置換基で置換されていてもよ
く、あるいはRとR1および/またはR2とR3は、
それらが結合している原子Lと一緒になつて環式
構造を形成することもでき; R4およびR5は互いに同一または相異なるもの
であつてよく、その各々は水原子または低級アル
キル基を表わし; n=2,3または4である)を有するリガン
ド、あるいは、2,2′−ビピリジン、1,10−フ
エナントロリンまたはその誘導体であるリガンド
を使用することを特徴とする方法に関するもので
ある。 本発明方法に従えば前記の有機窒素化合物が所
望カルバメートに90%を越える選択率をもつて完
全に変換できるという効果が得られる。さらにま
た、本発明方法では腐蝕問題やメタノールからの
ジメチルエーテル副生成物の生成も、決して顕著
に起らない。さらに、既述の公知方法に従つて多
金属触媒系を用いた場合には、大量の鉄化合物か
ら少量のパラジウムまたは他の第族金属を回
収/分離を行なわなければならないが、それに比
較すれば、本発明方法ではパラジウムの回収がは
るかに容易に実施できる。本発明のもう1つの重
要な特微は、穏和な反応条件下に窒素化合物およ
びCOからカルバメートが高反応速度でかつ高収
率で製造できることである。この点からみても、
本発明方法は大なる実用的価値を有するものとい
えよう。 本発明方法において好適なリガンドは、一般式
()中のLが燐原子であり、R、R1、R2および
R3が既述の基であり、R4およびR5が同一または
相違なるものであつてその各々が水素またはメチ
ル基であり、n=2、3または4であるという条
件をみたすリガンドである。 特に一般式()中のLが燐原子であり、R、
R1、R2およびR3が互いに同一または相違なるも
のであつてよくそしてその各々はアリール基また
はアルカリール基であり、これらの基は1または
それ以上のハロゲン、アルコキシ基またはアリー
ルオキシ基を置換基として含んでいてもよく、
R4およびR5は互いに同一または相異なるもので
よく、その各々は水素原子またはメチル基であ
り、n=2,3または4であるという条件をみた
すリガンドを使用するのが非常に好ましい。 本発明方法に使用される前記の特定のリガンド
は、バイデンテートリガンド類に属するものであ
り、すなわちこれは、2個のヘテロ原子を含み、
これらのヘテロ原子を介して金属との結合(ボン
ド)が形成できる錯体基または錯体分子の1種で
ある。 一般式()中のLが燐であるリガンドの例に
は次のものがあげられる:テトラメチルジホスフ
イノエタン、テトラメチルジホスフイノプロパ
ン、テトラエチルジホスフイノエタン、テトラブ
チルジホスフイノエタン、ジメチルジエチルジホ
スフイノエタン、テトラフエニルジホスフイノエ
タン、テトラパーフルオロフエニルジホスフイノ
エタン、テトラフエニルジホスフイノプロパン、
テトラフエニルジホスフイノブタン、ジメチルジ
フエニルジホスフイノエタン、ジエチルジフエニ
ルジホスフイノプロパン、テトラトリルジホスフ
イノエタン、ジトリルジフエニルジホスフイノエ
タン、テトラトリフルオロメチルジホスフイノテ
トラフルオロエタン、テトラフエニルジホスフイ
ノエタンおよびその誘導体、1,2−ビス−(ジ
フエニルホスフイノ)ベンゼンおよびその誘導
体。テトラフエニルジホスフイノエタン、テトラ
フエニルジホスフイノプロパンおよびテトラフエ
ニルジホスフイノブタンを使用するのが好まし
く、テトラフエニルジホスフイノエタンおよびテ
トラフエニルジホスフイノプロパンが特に好まし
い。 一般式()のリガンド内に存在し得る不活性
置換基の例には次のものがあげられる:弗素また
は塩素原子、アルコキシ基またはアリールオキシ
基、特にメトキシ基またはフエノキシ基;シアノ
基;基−LRR1および/または基−LR2R3(ここ
にL、R、R1、R2、R3は既述の意味を有する)。
追加的置換基−LRR1および/または基−LR2R3
を有する一般式()の化合物では、基Lのうち
の少なくとも2つが金属−L結合を示すものであ
ると考えられる。 さらにまた、2,2′−ビピリジン、1,10−フ
エナントロリンまたはその誘導体もリガンドとし
て使用できる。 既述の如く、カルバメートは芳香族ニトロ化合
物から製造される。 芳香族ニトロ化合物の例には次のものがあげら
れる:ニトロベンゼン、アルキル−およびアルコ
キシニトロベンゼン、アリールおよびアリールオ
キシニトロベンゼン、ジニトロベンゼン、アルキ
ル−、アルコキシ−、アリール−、およびアリー
ルオキシジニトロベンゼン、たとえば2,4−ジ
ニトロベンゼン、2,6−ジニトロトルエン、
4,4′−ジニトロジフエニルメタン;ポリニトロ
ベンゼン。好ましい有機ニトロ化合物はニトロベ
ンゼン、m−ジニトロベンゼン、ニトロトルエ
ン、2,4−ジニトロトルエン、2,6−ジニト
ロトエンおよび4,4′−ジニトロジフエニルメタ
ンである。 意外にも、窒素−酸素結合を含む有機ニトロ化
合物、特に芳香族ニトロ化合物からカルバメート
を製造する場合には、反応を第1または第2アミ
ンまたは尿素(誘導体)の存在下に行つたとき
に、一層良い結果が得られることが見出された。 この場合には、有機窒素化合物の変換率が一層
良い値になり、しかも所望カルバメートへの選択
率も高い値になる。そしてこの場合には第1また
は第2アミンまたは尿素(誘導体)も所望カルバ
メートに共変換される(co−converted)。 一般式R6NH2(ここにR6は、置換または非置換
アルキル、アリール基、アルカリール基、アルア
ルキル基またはシクロアルキル基を表わす)の第
1アミンが有利に使用できる。炭素原子を14個以
下含む第1アミンを使用するのが好ましく、炭素
原子を6−13個含む芳香族第1モノ−およびジア
ミンを使用するのが特に好ましく、その例にはア
ニリン、p−アミノトルエン、2,4−ジアミノ
トルエン、2,6−ジアミノトルエンおよび4,
4′−メチレンジアニリンがあげられる。共反応体
(co−reactant)としてアニリンを使用した場合
に非常に良い結果が得られた。 第1アミンの存在は尿素誘導体の生成をもたら
すことがあり得ることが見出された。たとえばニ
トロベンゼンと一酸化炭素とメタノールとをアニ
リンの存在下に比較的低い温度(たとえば90−
120℃の温度)で反応させた場合には1,3−ジ
フエニル尿素が大量生ずるが、これはそれ自体単
離できる。反応温度を130−150℃に上げた場合に
は、上記の如くして生じた1,3−ジフエニル尿
素は所望カルバメートに定量的に変換される。こ
の反応条件を注意深く調節することにより、尿素
誘導体とカルバメートとの両生成物の生成比率を
適宜調節できるという利益も得られる。 尿素(誘導体)もまた本発明方法において共反
応体として使用できる。適当な尿素誘導体の例に
は次のものがあげられる:ジアルキル−およびジ
アリール尿素、特に対称ジアリール尿素たとえば
ジフエニル尿素、ジ−p−トリル尿素、特にジフ
エニル尿素。 既述の有機窒素化合物と一緒に使用される第1
または第2アミンもしくは尿素(誘導体)はその
使用量に臨界条件はなく広い範囲内で種々変える
ことができる。このアミンまたは尿素(誘導体)
と前記有機窒素化合物とのモル比は1対10ないし
10対1であることが好ましい。 既述の如く、本発明方法では有機窒素化合物
と、一酸化炭素と、少なくとも1個のヒドロキシ
ル基を含む有機化合物とを反応させるのである。
第1、第2または第3ヒドロキシル基を含む1価
または多価アルコールが使用でき、またこれらの
化合物の混合物も使用できる。少なくとも1個の
ヒドロキシル基を含む有機化合物は、たとえば次
の一般式 R7(OH)n (ここにmは4以下の整数であり、 R7は炭素原子を20個以下、好ましくは6個以
下含む置換または非置換アルキル基、アリール
基、アルカリール基またはアルアルキル基を表わ
す)で表わすことができる。 一般式R7(OH)n(ここにmおよびR7は既述の
意味を有する)の化合物の例には次のものがあげ
ららる:1価アルコールたとえばメタノール、エ
タノール、n−プロパノール、第2プロパノー
ル、ブタノール、アミルアルコール、ヘキシルア
ルコール、ラウリルアルコール、アセチルアルコ
ール、ベンジルアルコール、クロロベンジルアル
コール、メトキシベンジルアルコール、メトキシ
エタノール、ブトキシエタノール、シクロヘキシ
ルアルコール、フエノール、クレゾール。多価ア
ルコールの例には次のものがあげられる:ジオー
ルたとえばエチレングリコール、ジエチルングリ
コール、プロピレングリコール、ジプロピレング
リコール;トリオールたとえばグリセロール、ト
リメチロールプロパン、ヘキサントリオール。多
価化合物のエーテルもまた使用できる。ただしこ
のエーテルは分子中に遊離ヒドロキシル基を少な
くとも1個含むものでなければならない。低級ア
ルコールを使用するのが好ましく、その例にはメ
タノール、エタノール、プロパノール、イソプロ
パノール、ブタノール、第2ブタノール、イソブ
タノール、エチレングリコール、グリセロール、
トリメチロールプロパンがあげられるが、メタノ
ールおよびエタノールが特に好ましい。 有機窒素化合物対ヒドロキシル基含有化合物と
の比率に臨界的条件はない。なぜならば、本発明
方法ではこれらの化合物のうちいずれかを過剰量
使用して、その余剰分を溶媒として役立たせるこ
とができるからである。本発明方法は有機ヒドロ
キシル基含有化合物の(大)過剰量の存在下に実
施するのが有利であることが見出されたけれど
も、所定の有機窒素化合物を過剰量使用すること
も勿論可能である。また、本発明方法を不活性希
釈剤の存在下に行うこともでき、しかして不活性
希釈剤の例には次のものがあげられる:脂肪族ま
たは芳香族炭化水素たとえばヘキサン、ベンゼ
ン、トルエン;ハロゲン化炭化水素たとえばパー
フルオロアルカン;ケトン、エステル、エーテ
ル。 本発明方法はパラジウム系触媒の存在下に実施
される。パラジウムはそのままの形で炭素または
アルミナの如き不活性担体に担持させて使用でき
る。あるいはパラジウムはパラジウム化合物、特
にパラジウム塩の形で使用できる。主要反応混合
物に実質的に溶解し得るパラジウム化合物を使用
したときにも、良い結果が得られる。便利なパラ
ジウム塩の例には次のものがあげられる:塩化パ
ラジウム、臭化パラジウム、沃化パラジウム、ナ
トリウムテトラクロロパラデート、カリウムテト
ラクロロパラデーート、カリウムテトラヨードパ
ラデート、酢酸パラジウム、プロピオン酸パラジ
ウム、イソ酪酸パラジウム、パラジウムアセチル
アセテートおよびこれらに類似のパラジウム化合
物。有機酸のパラジウム塩を使用するのが好まし
く、酢酸パラジウムが特に好ましい。 所望のカルバメートを高選択率かつ高収率で得
るためには、パラジウムおよび/またはパラジウ
ム化合物を一般式()の化合物と共に存在させ
ることが必須条件であることが理解されるであろ
う。 本発明方法におけるパラジウムまたはパラジウ
ム化合物の使用量は、好ましくは0.001−10重量
%、一層好ましくは0.005−3重量%(反応化合
物中に存在する窒素化合物の重量基準)である。
パラジウム化合物は比較的少量、たとえば0.5重
量%未満(反応混合物中に存在する窒素化合物の
重量基準)使用するのが好ましい。意外にも、ご
く僅かの量のパラジウム化合物を使用した場合で
さえ、共触媒の使用は不必要であることが見出さ
れた。 一般式()の化合物の使用量について述べれ
ば、パラジウム(化合物)対一般式()の化合
物の比の値が0.05ないし50、好ましくは0.1ない
し20になるような量で使用するのが有利である。 既述の如く反応は酸の存在下に行うのが好まし
く、しかしてこの酸は有機窒素化合物の変換率を
高め、かつ大抵の場合において所望カルバメート
への選択率も高める作用を行うものである。 リガンドの原子Lが燐、砒素またはアンチモン
である場合には、pKa>3.5である酸、特にカル
ボン酸を使用するのが好ましい。好ましい酸は、
pKa>3.5の有機酸特にカルボン酸である。炭素
原子を1−6個含むカルボン酸、特に酢酸が好ま
しい。 リガンドの原子Lが窒素である場合には、pKa
<3.5である酸を用いるのが好ましい。なぜなら
ばこの場合には、比較的強い酸は、pKa<3.5で
ある酸よりも反応速度上昇効果が一層大きいから
である。HClの如きハロゲン化水素も使用できる
けれども、pKa<3.5でありかつハロゲンアニオ
ンを含まない酸の方が一層好ましい。ハロゲン化
水素は助触媒としての活性が比較的低く、かつ装
置の腐蝕問題を起すおそれがある。 ハロゲンアニオンを含まない酸のうちで適当な
ものの例には次のものがあげられる:硫酸、燐
酸、過塩素酸、弗化珊素酸、弗化珪素酸、弗化ス
ルホン酸。次式 R8SO3H (ここにR8は置換または非置換炭化水素基を
表わす)のスルホン酸が特に好ましい。この炭化
水素基は炭素原子を1−30個好ましくは1−14個
含むアルキル基、アリール基、アルアルキル基ま
たはアルカリール基であり得る。この炭化水素基
はたとえばハロゲン原子(特に弗素原子)で置換
されていてもよい。好ましいスルホン酸はp−ト
ルエンスルホン酸およびトリフルオロメチルスル
ホン酸である。酸R8SO3Hはまたスルホン酸基を
含むイオン交換樹脂であつてもよく、その例には
アンバーライト252Hがあげられるが、この場合
の基R8は重合体型炭化水素基、たとえばスルホ
ン酸基置換−ポリスチレン基であり得る。 反応混合物中の酸の存在量は好ましくは0.01−
150当量、一層好ましくは0.1−100当量、最も好
ましくは1−50当量(パラジウム1グラム原子当
り)である。酢酸の如きカルボン酸は過剰量使用
するのが好ましい〔一般式()の化合物のモル
量基準)。 本発明方法は300℃以下の温度において実施す
るのが有利である。反応温度は75−200℃である
ことが好ましく、85−150℃であることが一層好
ましい。この反応は一般に大気圧以上の圧力のも
とで実施でき、500バール以下の圧力が適用でき
る。好ましくは本発明方法は比較的低い圧力下に
実施される。初期圧力が30−70バールであるとき
に良い結果が得られる。水素含有量約20重量%以
下の、一酸化炭素と水素との混合物もまた使用で
きる。水素を存在させることにより、有機窒素化
合物からのアミンの生成(その場での生成)、特
にニトロベンゼンからのアニリン生成が可能にな
り、そしてこのアニリン等のアミンは其後に所望
カルバメートに変換できる。 本発明方法は、モノニトロ、モノニトロン、モ
ノアゾまたはモノアゾキシ化合物と一酸化炭素と
有機モノヒドロキシ化合物との反応によりモノカ
ルバメートまたはその誘導体を製造する場合に特
に有用な製造方法である。さらにまた本発明方法
は、ポリニトロ、ポリニトロン、ニトロ置換アゾ
またはニトロ置換アゾキシ化合物(好ましくは
2,4−ジニトロトルエン)と一酸化炭素と有機
モノヒドロキシ化合物との反応によりポリカルバ
メートまたはその誘導体を製造する場合にも特に
有用な製造方法である。 本発明方法の操作は回分法、半連続法または連
続法によつて実施できる。反応時間は勿論温度お
よび圧力に関連して種々変わるであろう。一般に
反応時間は1−20時間程度で充分であろう。 本発明方法により製造されたカルバメートはそ
のまま使用でき、たとえば農業用薬品、染料、医
薬品またはポリウレタンの製造のときの出発物質
として使用でき、あるいはこれに当業界で知られ
ている方法によつて対応するイソシアネートに変
換できる。適当な変換方法はこのカルバメートを
加熱することである。したがつて本発明は、パラ
ジウムと一般式()のリガンドとを含む触媒系
の存在下に有機窒素化合物と一酸化炭素とヒドロ
キシル基を少なくとも1個有する有機化合物とを
反応させることによつて得られたカルバメートお
よび/またはその誘導体を変換させることにより
有機イソシアネートを製造する方法をも提供する
ものである。 本発明を一層具体的に例示するために、次に実施
例を示す。ただし本発明の範囲は決してこれらの
実施例に記載の範囲内のみに限定されるものでは
ない。当業者には容易に理解されるように、本発
明方法の操作条件は種々変えることができる。 例 1 容量300mlのオートクレーブ(ハステロイC合
金製)にニトロベンゼン(7.5ml)、メタノール
(50ml)、酢酸パラジウム(0.7ミリモル)および
テトラフエニルジホスフイノエタン(4ミリモ
ル)を入れた。次いでオートクレーブを一酸化炭
素で加圧した(初期圧力40バール)。温度を135℃
に上げ、反応混合物をこの温度に15時間保つた。
其後に反応混合物を冷却し、次いでガス−液クロ
マトグラフイにより分析した。ニトロベンゼンの
変換率は60%、メチルカルバニレートへの選択率
は82%、アニリンへの選択率は18%であつた。こ
の実験を再び行つたが、今回はテトラフエニルジ
ホスフイノエタンの使用量を2倍にした。この場
合のニトロベンゼンの変換率は85%、メチルカル
バニレートへの選択率は80%であつた。 例 2 例1記載の実験を繰返したが、今回はテトラフ
エニルジホスフイノエタンを4ミリモル使用し、
そして反応を酢酸(10ミリモル)の存在下に行つ
た。ニトロベンゼンの変換率は95%、メチルカル
バニレートへの選択率は92%、アニリンへの変換
率は8%であつた。 例 3 前の実施例に記載の実験を繰返したが、今回は
ニトロベンゼンの使用量を減らした(2.5ml)。ガ
ス−液クロマトグラフイのデータから、ニトロベ
ンゼンは完全に変換され、メチルカルバニレート
への選択率は92%であることが判つた。 例 4 例3記載の実験を繰返したが、今回は酢酸パラ
ジウムの代りにPd/C(5重量%)1gを用い
た。他の条件は同様にして反応操作を行つたが、
ニトロベンゼンの変換率は30%、メチルカルバニ
レートへの選択率は90%であつた。 さらに実験を行つたが、の場合にはPd/C(5
重量%)1g、テトラフエニルジホスフイノプロ
パン(0.7ミリモル)および酢酸(16ミリモル)
を使用した。5時間後のニトロベンゼンの変換率
は98%、メチルカルバニレートへの選択率は97%
であつた。 例 5 例2記載の実験を繰返したが、今回はニトロベ
ンゼンの代りに、2,4−ジニトロトルエン(5
g、含水量50重量%のものをそのまま使用)を使
用した。他の条件は同様にして操作を行つたが、
2,4−ジニトロトルエンは完全に変換されたこ
とが判つた。生成物は僅かに2種であり、すなわ
ち所望カルバメートと中間体のアミノカルバメー
トとの2種であつて、その比率は約1であつた。 例 6 オートクレーブ(ハステロイC合金製)にニト
ロベンゼン(7.5ml)、メタノール(50ml)、酢酸
パラジウム(0.7ミリモル)、テトラフエニルジホ
スフイノエタン(4ミリモル)および酢酸(2重
量%;ニトロベンゼンとメタノールとの合計量基
準)を入れた。次いでオートクレーブを一酸化炭
素で加圧した(初期圧力60バール)。温度を135℃
に上げ、反応混合物をこの温度に15時間保つた。
反応混合物を冷却し、其後にガス−液クロマトグ
ラフイにより分析した。ニトロベンゼンの変換率
は95%であり、メチルカルバニレートへの変換率
は92%であつた。 例 7 前の実施例に記載の実験を繰返したが、今回は
酢酸パラジウムの使用量を1/10に減らし(0.006ミ リモル)、テトラフエニルジホスフイノプロパン
の使用量も同様に減らした(0.36ミリモル)。さ
らに、反応時間を5時間に短縮した。ニトロベン
ゼンの変換率は50%であり、メチルカルバニレー
トへの選択率は97%であつた。 例 8 前の実施例に記載の実験を繰返したが、今回は
さらにアニリン(2ml)をも存在させた。ニトロ
ベンゼンの変率は70%であり、アニリンの変換率
は80%であつた。ニトロベンゼンとアニリンとの
両者はほとんど100%の選択率をもつてメチルカ
ルバニレートに変換された。他の生成物は全く認
められなかつた。 例 9 例7記載の実験を繰返したが、今回は酢酸パラ
ジウムの使用量を半分に減らし(0.033ミリモ
ル)、テトラフエニルジホスフイノプロパンの使
用量も半分に減らした(0.18ミリモル)。オート
クレーブを一酸化炭素および水素で加圧した(初
期圧力;一酸化炭素52バール;水素8バール)。
ニトロベンゼンの変換率は84%であり、メチルカ
ルバニレートへの選択率は70%であり、生成物の
残部はアニリンであつた。この実験をさらに繰返
したが、この場合にはテトラフエニルジホスフイ
ノプロパンの使用量を1/4に減らした(0.045ミリ モル)。ニトロベンゼンの変換率は95%であり、
メチルカルバニレートへの選択率は70%であつ
た。 例 10 オートクレーブ(ハステロイC合金製)に2,
4−ジニトロトルエン(5g;含水量50重量%の
ものをそのまま使用)、アニリン(4ml)、メタノ
ール(50ml)、酢酸パラジウム(0.033モル)、テ
トラフエニルジホスフイノプロパン(0.045ミリ
モル)を入れ、一酸化炭素で加圧した(初期圧力
60バール)。温度を135℃に上げ、反応混合物をこ
の温度に5時間保つた。ガス−液クロマトグラフ
イ分析によれば、2.4−ジニトロトルエンの変換
率は95%であり、アニリンへの変換率は60%であ
つた。しかして、2,4−ジニトロトルエンから
ジカルバメートへの変換が70%の変換率で行わ
れ、アミノカルバメートへの変換が30%の選択率
で行われた。アニリンはほとんど100%の選択率
でメチルカルバニレートに変換された。。 例 11 例10記載の実験を繰返したが、今回は温度が
110℃であり、そして原料としてニトロベンゼン
(7.5ml)およびアニリン(4ml)を使用した。ガ
ス−液クロマトグラフイ分析によれば当初の量の
アニリンは完全に変換され、1,3−ジフエニル
尿素が高収率(90%;アニリン基準)で得られ
た。メチルカルバニレートは収率60%で得られた
(ニトロベンゼン基準;ニトロベンゼンの変換率
約70%)。次いで反応温度を135℃に上げ、この温
度で反応をさらに5時間続けた。ニトロベンゼン
の全変換率は90%であり、追加量のメチルカルバ
ニレートが得られたが、この量は、前記の変換に
よつて生じた1,3−ジフエニル尿素の量に対応
する量であつた。 例 12 例4記載の実験を繰返したが、今回はPd/C
(5重量%)1g、テトラフエニルジホスフイノ
プロパン(0.17ミリモル)、酢酸(16ミリモル)
およびアニリン(2ml)を使用した。5時間後に
はニトロベンゼンは完全に変換され、アニリンの
変換率は50%であつた。ニトロベンゼンおよびア
ニリンは両者共メチルカルバニレートに変換され
た。他の生成物は認められなかつた。 例 13 オートクレーブ(ハステロイC合金製)にニト
ロベンゼン(7.5ml)、メタノール(50ml)、酢酸
パラジウム(0.1ミリモル)、2,2′−ビピリジン
(4ミリモル)および酢酸(8ミリモル)を入れ
た。次いでオートクレーブを一酸化炭素で加圧し
た(初期圧力60バール)。温度を135℃に上げ、反
応混合物をこの温度に5時間保つた。反応混合物
を冷却し、其後にガス−液クロマトグラフイによ
り分析した。ニトロベンゼンの変換率は66%であ
り、メチルカルバニレートへの選択率は80%であ
つた。副生成物としてのアゾキシベンゼンが認め
られた。 例 14 前の実施例に記載の実験を繰返したが、今回は
2,2−ビピリジンの代りに1,10−フエナント
ロリン(4ミリモル)を使用した。ニトロベンゼ
ンの変換率は98%であり、メチルカルバニレート
への選択率は91%であつた。副生成物としてのア
ニリン(5%)およびアゾベンゼン(4%)が認
められた。 例 15 前の実施例に記載の実験を繰返したが、今回は
さらにアニリン(2ml)をも存在させて実験を行
つた。ニトロベンゼンの変換率は100%であり、
アニリンの変換率は10%であつた。変換された出
発物質を基準とするメチルカルバニレートへの選
択率は94%であつた。副生成物として認められた
ものはアゾベンゼンのみであつた。 例 16 例14記載の実験を繰返したが、今回はさらにト
リエチルアミン(3ml)をも存在させた。ニトロ
ベンゼンの変換率は100%であつた。アゾベンゼ
ン(63%)が主生成物であることが見出され、か
つ、それと共にメチルカルバニレート(37%)が
生じた。 例 17 例15に記載の実験を繰返したが、今回は反応温
度が115℃であつた。1,3−ジフエニル尿素が
得られたが、その収量は3.3gであり、そしてそ
れと共にメチルカルバニレートが80%の収率(ニ
トロベンゼン使用量基準)で得られた。 次いで、アニリンの代りに1,3−ジフエニル
尿素(2g)を使用したことを除いて、例15に記
載の実験を再び繰返したが、この場合のニトロベ
ンゼンの変換率は95%であり、メチルカルバニレ
ートへの選択率は100%であつた。そして1,3
−ジフエニル尿素はメチルカルバニレートおよび
アニリンに変換された。 例 18 容量300mlのオートクレーブ(ハステロイC合
金製)にニトロベンゼン(7.5ml)、メタノール
(50ml)、酢酸パラジウム(0.033ミリモル)、およ
び表Aに記載の量のリガンドおよび酸を入れた。
次いでオートクレーブを一酸化炭素で加圧した
(初期圧力60バール)。温度を135℃に上げ、反応
混合物をこの温度に所定時間(表A参照)保つ
た。反応混合物を冷却し、其後にガス−液クロマ
トグラフイにより分析した。ニトロベンゼンの変
換率、メチルカルバニレートへの選択率、反応速
度〔g(メチルカルバニレート)/g(Pd)/
時〕は表A記載の通りであつた。比較実験も行つ
たがその結果から、本発明に使用されるリガンド
とは別のリガンド(すなわちトリフエニルホスフ
イン、テトラフエニルジホスフインメタン、トリ
ブチルホスフインまたはピリジン)を使用した場
合には、酸型助触媒を存在させたときでさえメチ
ルカルバニレートはほとんどまたは全く生じない
ことが確認された。なお、実験9、10、12および
13では酢酸パラジウムの使用量が0.033ミリモル
ではなく0.7ミリモルであつた。
The present invention relates to a method for producing a carbamate or a derivative thereof from an organic nitrogen compound, carbon monoxide, and an organic hydroxyl group-containing compound as defined below in the presence of a palladium-based catalyst. Carbamates are important chemicals. This is because it can be easily converted to isocyanates, which are useful and versatile raw materials for the production of polyurethanes and related compounds. Various isocyanates, especially toluene diisocyanate (TDI), via the so-called phosgene route
Much research has been carried out to develop alternatives to the well-known process of producing the most important isocyanates (and their precursor carbamates) such as methylene-4,4'-diphenyl diisocyanate (MDI). It took place over many years. On this point, see S. Ozaki's article ``Reasons, Advances, In, Isocyanates, Chemistry''[``Chem.Rev.'' Vol. 72 (1972)]
See pages 457-496]. For example, much work has been done on the reduction of aromatic nitro compounds with carbon monoxide and lower alkanols in the presence of sulfur, selenium or tellurium catalysts. A disadvantage that was considered inevitable in this process was that a small but certain amount of catalyst (particularly selenium and selenium compounds) remained in the product, and therefore the problem of this impurity could not be solved. A lot of research has been done for. Another alternative is to use compounds or complexes of group metals as catalysts together with one or more co-catalysts.
An example of this method is described in British Patent No. 1129551, in which a catalyst comprising iridium, rhodium, platinum, palladium, molybdenum or iron and a ligand is used in an excess molar amount as a co-catalyst. is disclosed for use with an amount of ferric chloride. German Published Patent No. 2903950 discloses that certain chlorides [especially iron chloride [Fe()]]
The use of cocatalyst systems based on iron oxides and/or iron oxide hydrates with iron chloride [complexes of Fe()] or hydrochlorides of tertiary amines] is disclosed. As is clear from the above-mentioned literature, the use of a co-catalyst containing a salt of a metal, such as iron, which can be present in two or more valences, is an essential condition in the known process, and this co-catalyst is present in an amount equal to or less than the amount of the main catalyst. A substantial molar excess based on the amount must be used. The use of more complex complex systems has also been proposed to overcome the substantial corrosion problems inherent in the use of ferrous or ferric chlorides. When an organic nitrogen compound, carbon monoxide, and an organic hydroxyl group-containing compound are reacted in the presence of palladium and certain types of ligands, a substantial molar excess of the cocatalyst relative to the amount of the main catalyst is present. It has now been surprisingly found that carbamates and/or their derivatives can be prepared with high selectivity without the need for the use of cocatalysts themselves as well as the use of cocatalysts. It has also surprisingly been found that the reaction rate and selectivity of this reaction step can be further increased by carrying out the reaction in the presence of an acid. The above-mentioned pronounced effect of acid addition is achieved only when the reaction is carried out according to the invention with a specific type of ligand, and it is true that the reaction is carried out according to the invention with a specific type of ligand, and it is not possible to use conventional ligands such as triphenylphosphine or pyridine. In this case, the above effect cannot be obtained. The invention therefore provides a method of combining an organic compound containing at least one hydroxyl group, carbon monoxide, an aromatic nitro compound in the presence of a catalyst system containing palladium and/or a palladium compound and a Group A ligand. In the method for producing carbamates and/or derivatives thereof by reacting the general formula (wherein each L represents a phosphorus atom; R, R 1 , R 2 and R 3 may be the same or different from each other, and each of them represents an alkyl, aryl, alkaryl or aralkyl group) and these groups may be substituted with one or more inert substituents, or R and R 1 and/or R 2 and R 3 are
Together with the atom L to which they are attached, they can also form a cyclic structure; R 4 and R 5 may be the same or different from each other, each of which carries a water atom or a lower alkyl group. n = 2, 3 or 4) or a ligand which is 2,2'-bipyridine, 1,10-phenanthroline or a derivative thereof. be. The process according to the invention has the advantage that the organic nitrogen compounds mentioned above can be completely converted to the desired carbamate with a selectivity of over 90%. Furthermore, corrosion problems and the formation of dimethyl ether by-products from methanol never occur significantly in the process of the present invention. Moreover, compared to the recovery/separation of small amounts of palladium or other group metals from large amounts of iron compounds when using multimetallic catalyst systems according to the known methods described above. , palladium recovery can be carried out much more easily with the method of the invention. Another important feature of the present invention is the ability to prepare carbamates from nitrogen compounds and CO under mild reaction conditions at high reaction rates and in high yields. From this point of view,
It can be said that the method of the present invention has great practical value. In the ligand suitable for the method of the present invention, L in the general formula () is a phosphorus atom, and R, R 1 , R 2 and
A ligand that satisfies the conditions that R 3 is the group described above, R 4 and R 5 are the same or different, each is hydrogen or a methyl group, and n = 2, 3 or 4. . In particular, L in the general formula () is a phosphorus atom, R,
R 1 , R 2 and R 3 may be the same or different from each other and each is an aryl or alkaryl group, which groups contain one or more halogen, alkoxy or aryloxy groups. It may be included as a substituent,
R 4 and R 5 may be the same or different from each other, each being a hydrogen atom or a methyl group, and it is highly preferred to use a ligand satisfying the condition that n=2, 3 or 4. The particular ligand used in the method of the invention belongs to the class of bididate ligands, i.e. it contains two heteroatoms and
It is a type of complex group or complex molecule that can form a bond with a metal through these heteroatoms. Examples of ligands in which L in the general formula () is phosphorus include the following: tetramethyldiphosphinoethane, tetramethyldiphosphinopropane, tetraethyldiphosphinoethane, tetrabutyldiphosphinoethane, Dimethyldiethyldiphosphinoethane, tetraphenyldiphosphinoethane, tetraperfluorophenyldiphosphinoethane, tetraphenyldiphosphinopropane,
Tetraphenyldiphosphinobutane, dimethyldiphenyldiphosphinoethane, diethyldiphenyldiphosphinopropane, tetratolyldiphosphinoethane, ditolyldiphenyldiphosphinoethane, tetratrifluoromethyldiphosphinotetrafluoroethane , tetraphenyldiphosphinoethane and its derivatives, 1,2-bis-(diphenylphosphino)benzene and its derivatives. Preference is given to using tetraphenyldiphosphinoethane, tetraphenyldiphosphinopropane and tetraphenyldiphosphinobutane, particular preference being given to tetraphenyldiphosphinoethane and tetraphenyldiphosphinopropane. Examples of inert substituents which may be present in the ligand of general formula () include: fluorine or chlorine atoms, alkoxy or aryloxy groups, especially methoxy or phenoxy groups; cyano groups; LRR 1 and/or the group -LR 2 R 3 (wherein L, R, R 1 , R 2 , R 3 have the meanings given above).
Additional substituents - LRR 1 and/or groups - LR 2 R 3
In the compound of general formula () having the formula (), at least two of the groups L are considered to exhibit a metal-L bond. Furthermore, 2,2'-bipyridine, 1,10-phenanthroline or derivatives thereof can also be used as ligands. As mentioned above, carbamates are prepared from aromatic nitro compounds. Examples of aromatic nitro compounds include: nitrobenzene, alkyl- and alkoxynitrobenzenes, aryl- and aryloxynitrobenzenes, dinitrobenzenes, alkyl-, alkoxy-, aryl-, and aryloxydinitrobenzenes, such as 2, 4-dinitrobenzene, 2,6-dinitrotoluene,
4,4'-dinitrodiphenylmethane; polynitrobenzene. Preferred organic nitro compounds are nitrobenzene, m-dinitrobenzene, nitrotoluene, 2,4-dinitrotoluene, 2,6-dinitrotoene and 4,4'-dinitrodiphenylmethane. Surprisingly, when preparing carbamates from organic nitro compounds containing nitrogen-oxygen bonds, especially aromatic nitro compounds, when the reaction is carried out in the presence of primary or secondary amines or urea (derivatives), It has been found that even better results can be obtained. In this case, the conversion rate of the organic nitrogen compound becomes even better, and the selectivity to the desired carbamate also becomes higher. In this case, the primary or secondary amine or urea (derivative) is also co-converted to the desired carbamate. Primary amines of the general formula R 6 NH 2 (where R 6 represents a substituted or unsubstituted alkyl, aryl, alkaryl, aralkyl or cycloalkyl group) can advantageously be used. Preference is given to using primary amines containing up to 14 carbon atoms, and particular preference to using aromatic primary mono- and diamines containing 6 to 13 carbon atoms, examples of which include aniline, p-amino toluene, 2,4-diaminotoluene, 2,6-diaminotoluene and 4,
Examples include 4'-methylene dianiline. Very good results were obtained using aniline as co-reactant. It has been found that the presence of primary amines can lead to the formation of urea derivatives. For example, nitrobenzene, carbon monoxide, and methanol are combined in the presence of aniline at a relatively low temperature (e.g., 90°C).
When the reaction is carried out at a temperature of 120 DEG C., large amounts of 1,3-diphenylurea are produced, which can be isolated as such. When the reaction temperature is raised to 130 DEG-150 DEG C., the 1,3-diphenylurea thus formed is quantitatively converted to the desired carbamate. Careful control of the reaction conditions also provides the advantage of being able to adjust the ratio of urea derivative and carbamate products accordingly. Urea (derivatives) can also be used as co-reactant in the method of the invention. Examples of suitable urea derivatives include: dialkyl- and diarylureas, especially symmetrical diarylureas such as diphenylurea, di-p-tolylurea, especially diphenylurea. The first compound used together with the organic nitrogen compounds already mentioned.
Alternatively, the amount of secondary amine or urea (derivative) used has no critical conditions and can be varied within a wide range. This amine or urea (derivative)
and the organic nitrogen compound in a molar ratio of 1:10 to 1:1.
Preferably, the ratio is 10:1. As already mentioned, the method of the present invention involves reacting an organic nitrogen compound, carbon monoxide, and an organic compound containing at least one hydroxyl group.
Monohydric or polyhydric alcohols containing primary, secondary or tertiary hydroxyl groups can be used, and also mixtures of these compounds. An organic compound containing at least one hydroxyl group may, for example, have the general formula R 7 (OH) n (where m is an integer of 4 or less and R 7 has up to 20 carbon atoms, preferably up to 6 carbon atoms). (representing a substituted or unsubstituted alkyl group, aryl group, alkaryl group or aralkyl group). Examples of compounds of the general formula R 7 (OH) n (where m and R 7 have the meanings given above) include monohydric alcohols such as methanol, ethanol, n-propanol, 2-propanol, butanol, amyl alcohol, hexyl alcohol, lauryl alcohol, acetyl alcohol, benzyl alcohol, chlorobenzyl alcohol, methoxybenzyl alcohol, methoxyethanol, butoxyethanol, cyclohexyl alcohol, phenol, cresol. Examples of polyhydric alcohols include: diols such as ethylene glycol, diethyl glycol, propylene glycol, dipropylene glycol; triols such as glycerol, trimethylolpropane, hexanetriol. Ethers of polyhydric compounds can also be used. However, this ether must contain at least one free hydroxyl group in its molecule. Preference is given to using lower alcohols, examples of which include methanol, ethanol, propanol, isopropanol, butanol, sec-butanol, isobutanol, ethylene glycol, glycerol,
Mention may be made of trimethylolpropane, but methanol and ethanol are particularly preferred. There are no critical conditions for the ratio of organic nitrogen compound to hydroxyl group-containing compound. This is because in the method of the present invention, any one of these compounds can be used in excess and the surplus can be used as a solvent. Although it has been found advantageous to carry out the process of the invention in the presence of a (large) excess of the organic hydroxyl-containing compound, it is of course also possible to use an excess of the given organic nitrogen compound. . The process according to the invention can also be carried out in the presence of inert diluents, examples of which include: aliphatic or aromatic hydrocarbons such as hexane, benzene, toluene; Halogenated hydrocarbons such as perfluoroalkanes; ketones, esters, ethers. The process of the invention is carried out in the presence of a palladium-based catalyst. Palladium can be used as is, supported on an inert carrier such as carbon or alumina. Alternatively, palladium can be used in the form of palladium compounds, especially palladium salts. Good results are also obtained when using palladium compounds that are substantially soluble in the main reaction mixture. Examples of useful palladium salts include: palladium chloride, palladium bromide, palladium iodide, sodium tetrachloropaldate, potassium tetrachloropaldate, potassium tetraiodopaldate, palladium acetate, propionic acid. Palladium, palladium isobutyrate, palladium acetylacetate and similar palladium compounds. Preference is given to using palladium salts of organic acids, palladium acetate being particularly preferred. It will be appreciated that the presence of palladium and/or a palladium compound together with the compound of general formula () is an essential condition in order to obtain the desired carbamate with high selectivity and high yield. The amount of palladium or palladium compound used in the process of the invention is preferably 0.001-10% by weight, more preferably 0.005-3% by weight (based on the weight of nitrogen compounds present in the reaction compound).
Preferably, the palladium compound is used in relatively small amounts, for example less than 0.5% by weight (based on the weight of the nitrogen compound present in the reaction mixture). Surprisingly, it has been found that the use of a cocatalyst is unnecessary even when using only small amounts of palladium compounds. Regarding the amount of the compound of general formula () used, it is advantageous to use it in such an amount that the ratio of palladium (compound) to the compound of general formula () is from 0.05 to 50, preferably from 0.1 to 20. be. As already mentioned, the reaction is preferably carried out in the presence of an acid, which serves to increase the conversion of the organic nitrogen compound and in most cases also to increase the selectivity to the desired carbamate. If the atom L of the ligand is phosphorus, arsenic or antimony, preference is given to using acids with a pKa>3.5, especially carboxylic acids. Preferred acids are
Organic acids with pKa>3.5, especially carboxylic acids. Carboxylic acids containing 1-6 carbon atoms, especially acetic acid, are preferred. When the atom L of the ligand is nitrogen, the pKa
Preferably, acids with <3.5 are used. This is because in this case, a relatively strong acid has a greater effect on increasing the reaction rate than an acid with a pKa<3.5. Although hydrogen halides such as HCl can be used, acids with pKa<3.5 and free of halogen anions are more preferred. Hydrogen halides have relatively low activity as promoters and can cause equipment corrosion problems. Examples of suitable halogen anion-free acids include: sulfuric acid, phosphoric acid, perchloric acid, fluorosilicic acid, fluorosilicic acid, fluorosulfonic acid. Sulfonic acids of the formula R 8 SO 3 H (wherein R 8 represents a substituted or unsubstituted hydrocarbon group) are particularly preferred. The hydrocarbon group may be an alkyl, aryl, aralkyl or alkaryl group containing 1 to 30 carbon atoms, preferably 1 to 14 carbon atoms. This hydrocarbon group may be substituted, for example, with a halogen atom (particularly a fluorine atom). Preferred sulfonic acids are p-toluenesulfonic acid and trifluoromethylsulfonic acid. The acid R 8 SO 3 H may also be an ion exchange resin containing sulfonic acid groups, an example of which is Amberlite 252H, in which case the group R 8 is a polymeric hydrocarbon group, such as a sulfonic acid group. Group substitution - can be a polystyrene group. The amount of acid present in the reaction mixture is preferably 0.01−
150 equivalents, more preferably 0.1-100 equivalents, most preferably 1-50 equivalents (per gram atom of palladium). The carboxylic acid such as acetic acid is preferably used in an excess amount (based on the molar amount of the compound of general formula ()). The process according to the invention is advantageously carried out at temperatures below 300°C. The reaction temperature is preferably 75-200°C, more preferably 85-150°C. This reaction can generally be carried out at pressures above atmospheric pressure, pressures up to 500 bar can be applied. Preferably, the process of the invention is carried out under relatively low pressure. Good results are obtained when the initial pressure is 30-70 bar. Mixtures of carbon monoxide and hydrogen with a hydrogen content of up to about 20% by weight can also be used. The presence of hydrogen allows the formation of amines from organic nitrogen compounds (in situ formation), in particular the formation of aniline from nitrobenzene, which can then be converted to the desired carbamate. The method of the present invention is particularly useful for producing monocarbamates or derivatives thereof by reacting a mononitro, mononitrone, monoazo, or monoazoxy compound with carbon monoxide and an organic monohydroxy compound. Furthermore, the method of the present invention provides for producing polycarbamates or derivatives thereof by reacting polynitro, polynitrone, nitro-substituted azo or nitro-substituted azoxy compounds (preferably 2,4-dinitrotoluene) with carbon monoxide and organic monohydroxy compounds. This is a particularly useful manufacturing method in some cases. The operation of the process according to the invention can be carried out batchwise, semi-continuously or continuously. Reaction times will of course vary in relation to temperature and pressure. Generally, a reaction time of about 1 to 20 hours will be sufficient. The carbamates produced by the process of the invention can be used as such, for example as starting materials in the production of agricultural chemicals, dyes, pharmaceuticals or polyurethanes, or they can be reacted to by methods known in the art. Can be converted to isocyanate. A suitable conversion method is to heat the carbamate. Therefore, the present invention provides a compound obtained by reacting an organic nitrogen compound, carbon monoxide, and an organic compound having at least one hydroxyl group in the presence of a catalyst system containing palladium and a ligand of the general formula (). The present invention also provides a method for producing organic isocyanates by converting carbamates and/or derivatives thereof. EXAMPLES In order to more specifically illustrate the present invention, Examples are shown below. However, the scope of the present invention is by no means limited to the scope described in these Examples. As will be readily understood by those skilled in the art, the operating conditions of the method of the present invention may vary. Example 1 Nitrobenzene (7.5 ml), methanol (50 ml), palladium acetate (0.7 mmol) and tetraphenyldiphosphinoethane (4 mmol) were placed in a 300 ml autoclave (made of Hastelloy C alloy). The autoclave was then pressurized with carbon monoxide (initial pressure 40 bar). Temperature 135℃
The reaction mixture was kept at this temperature for 15 hours.
The reaction mixture was then cooled and then analyzed by gas-liquid chromatography. The conversion of nitrobenzene was 60%, the selectivity to methyl carbanilate was 82%, and the selectivity to aniline was 18%. This experiment was repeated, but this time the amount of tetraphenyl diphosphinoethane used was doubled. In this case, the conversion rate of nitrobenzene was 85% and the selectivity to methyl carbanilate was 80%. Example 2 The experiment described in Example 1 was repeated, but this time using 4 mmol of tetraphenyldiphosphinoethane.
The reaction was then carried out in the presence of acetic acid (10 mmol). The conversion rate of nitrobenzene was 95%, the selectivity to methyl carbanilate was 92%, and the conversion rate to aniline was 8%. Example 3 The experiment described in the previous example was repeated, but this time the amount of nitrobenzene used was reduced (2.5 ml). Gas-liquid chromatography data showed complete conversion of nitrobenzene with 92% selectivity to methyl carbanilate. Example 4 The experiment described in Example 3 was repeated, but this time 1 g of Pd/C (5% by weight) was used instead of palladium acetate. The reaction was carried out under the same conditions except for
The conversion of nitrobenzene was 30% and the selectivity to methyl carbanilate was 90%. Further experiments were conducted, and in the case of Pd/C (5
wt%) 1 g, tetraphenyldiphosphinopropane (0.7 mmol) and acetic acid (16 mmol)
It was used. Conversion of nitrobenzene after 5 hours is 98%, selectivity to methyl carbanilate is 97%
It was hot. Example 5 The experiment described in Example 2 was repeated, but this time 2,4-dinitrotoluene (5
(g, water content 50% by weight was used as is). The other conditions were the same, but
The 2,4-dinitrotoluene was found to be completely converted. There were only two products, the desired carbamate and the intermediate aminocarbamate, in a ratio of about 1. Example 6 In an autoclave (made of Hastelloy C alloy), nitrobenzene (7.5 ml), methanol (50 ml), palladium acetate (0.7 mmol), tetraphenyldiphosphinoethane (4 mmol) and acetic acid (2% by weight; nitrobenzene and methanol (total amount standard) was included. The autoclave was then pressurized with carbon monoxide (initial pressure 60 bar). Temperature 135℃
The reaction mixture was kept at this temperature for 15 hours.
The reaction mixture was cooled and then analyzed by gas-liquid chromatography. The conversion rate of nitrobenzene was 95% and the conversion rate to methyl carbanilate was 92%. Example 7 The experiment described in the previous example was repeated, but this time the amount of palladium acetate used was reduced by a factor of 10 (0.006 mmol), and the amount of tetraphenyldiphosphinopropane used was similarly reduced (0.36 mmol). mmol). Furthermore, the reaction time was shortened to 5 hours. The conversion of nitrobenzene was 50% and the selectivity to methyl carbanilate was 97%. Example 8 The experiment described in the previous example was repeated, but this time also in the presence of aniline (2 ml). The conversion of nitrobenzene was 70% and the conversion of aniline was 80%. Both nitrobenzene and aniline were converted to methyl carbanilate with almost 100% selectivity. No other products were observed. Example 9 The experiment described in Example 7 was repeated, but this time the amount of palladium acetate used was reduced by half (0.033 mmol) and the amount of tetraphenyldiphosphinopropane used was also reduced by half (0.18 mmol). The autoclave was pressurized with carbon monoxide and hydrogen (initial pressure: 52 bar carbon monoxide; 8 bar hydrogen).
Conversion of nitrobenzene was 84%, selectivity to methyl carbanilate was 70%, and the remainder of the product was aniline. This experiment was repeated further, but this time the amount of tetraphenyl diphosphinopropane used was reduced by a factor of 4 (0.045 mmol). The conversion rate of nitrobenzene is 95%,
The selectivity to methyl carbanilate was 70%. Example 10 In an autoclave (made of Hastelloy C alloy),
Add 4-dinitrotoluene (5 g; used as is with water content of 50%), aniline (4 ml), methanol (50 ml), palladium acetate (0.033 mol), and tetraphenyldiphosphinopropane (0.045 mmol). Pressurized with carbon monoxide (initial pressure
60 bar). The temperature was raised to 135°C and the reaction mixture was kept at this temperature for 5 hours. According to gas-liquid chromatography analysis, the conversion of 2,4-dinitrotoluene was 95% and the conversion to aniline was 60%. Thus, the conversion of 2,4-dinitrotoluene to dicarbamate was carried out with a conversion rate of 70%, and the conversion to aminocarbamate was carried out with a selectivity of 30%. Aniline was converted to methyl carbanilate with almost 100% selectivity. . Example 11 The experiment described in Example 10 was repeated, but this time the temperature was
The temperature was 110° C. and nitrobenzene (7.5 ml) and aniline (4 ml) were used as raw materials. According to gas-liquid chromatography analysis, the original amount of aniline was completely converted and 1,3-diphenylurea was obtained in high yield (90%, based on aniline). Methyl carbanilate was obtained in a yield of 60% (based on nitrobenzene; conversion of nitrobenzene approximately 70%). The reaction temperature was then increased to 135°C and the reaction continued at this temperature for an additional 5 hours. The total conversion of nitrobenzene was 90%, and an additional amount of methyl carbanilate was obtained, which corresponded to the amount of 1,3-diphenylurea produced by the conversion. Ta. Example 12 The experiment described in Example 4 was repeated, but this time Pd/C
(5% by weight) 1g, tetraphenyldiphosphinopropane (0.17 mmol), acetic acid (16 mmol)
and aniline (2 ml) were used. After 5 hours, the nitrobenzene was completely converted and the aniline conversion was 50%. Both nitrobenzene and aniline were converted to methyl carbanilate. No other products were observed. Example 13 An autoclave (made of Hastelloy C alloy) was charged with nitrobenzene (7.5 ml), methanol (50 ml), palladium acetate (0.1 mmol), 2,2'-bipyridine (4 mmol) and acetic acid (8 mmol). The autoclave was then pressurized with carbon monoxide (initial pressure 60 bar). The temperature was raised to 135°C and the reaction mixture was kept at this temperature for 5 hours. The reaction mixture was cooled and then analyzed by gas-liquid chromatography. The conversion of nitrobenzene was 66% and the selectivity to methyl carbanilate was 80%. Azoxybenzene was observed as a by-product. Example 14 The experiment described in the previous example was repeated, but this time 1,10-phenanthroline (4 mmol) was used instead of 2,2-bipyridine. The conversion of nitrobenzene was 98% and the selectivity to methyl carbanilate was 91%. Aniline (5%) and azobenzene (4%) were observed as by-products. Example 15 The experiment described in the previous example was repeated, but this time also in the presence of aniline (2 ml). The conversion rate of nitrobenzene is 100%,
The conversion rate of aniline was 10%. The selectivity to methyl carbanilate based on converted starting material was 94%. The only by-product recognized was azobenzene. Example 16 The experiment described in Example 14 was repeated, but this time also in the presence of triethylamine (3 ml). The conversion of nitrobenzene was 100%. Azobenzene (63%) was found to be the main product and with it methyl carbanilate (37%). Example 17 The experiment described in Example 15 was repeated, but this time the reaction temperature was 115°C. 1,3-diphenylurea was obtained in a yield of 3.3 g, and with it methyl carbanilate in a yield of 80% (based on the amount of nitrobenzene used). The experiment described in Example 15 was then repeated again, except that 1,3-diphenylurea (2 g) was used instead of aniline, but in this case the conversion of nitrobenzene was 95% and the methyl carbamate The selectivity to nylate was 100%. And 1,3
- Diphenylurea was converted to methyl carbanilate and aniline. Example 18 A 300 ml autoclave (made of Hastelloy C alloy) was charged with nitrobenzene (7.5 ml), methanol (50 ml), palladium acetate (0.033 mmol), and the amounts of ligand and acid listed in Table A.
The autoclave was then pressurized with carbon monoxide (initial pressure 60 bar). The temperature was raised to 135°C and the reaction mixture was kept at this temperature for the specified time (see Table A). The reaction mixture was cooled and then analyzed by gas-liquid chromatography. Conversion rate of nitrobenzene, selectivity to methyl carbanilate, reaction rate [g (methyl carbanilate)/g (Pd)/
] were as listed in Table A. Comparative experiments were also conducted, and the results showed that when a ligand other than the one used in the present invention (i.e., triphenylphosphine, tetraphenyldiphosphinemethane, tributylphosphine, or pyridine) was used, It was found that little or no methyl carbanilate was formed even in the presence of acid cocatalysts. Furthermore, Experiments 9, 10, 12 and
In No. 13, the amount of palladium acetate used was 0.7 mmol instead of 0.033 mmol.

【表】 例 19 例18記載の実験を繰返したが、今回はニトロベ
ンゼン(7.5ml)、メタノール(50ml)、酢残パラ
ジウム(0.033ミリモル)、アニリン(4ml)、1,
10−フエナントロリン(1.5ミリモル)およびp
−トルエンスルホン酸(0.33ミリモル)を使用し
た。3時間の反応時間が経過した後のニトロベン
ゼンおよびアニリンの各変換率はそれぞれ93%お
よび50%であり、メチルカルバニレートの収率は
60%であつた。さらに、1,3−ジフエニル尿素
が約4g得られた。 例 20 例19記載の実験を繰返したが、今回はアニリン
4mlの代りに1,3−ジフエニル尿素2gを使用
した。3時間の反応時間が経過した後のニトロベ
ンゼンおよび1,3−ジフエニル尿素の両者の変
換率は100%であり、メチルカルバニレートおよ
びアニリンへの選択率はそれぞれ90%および10%
であつた。
[Table] Example 19 The experiment described in Example 18 was repeated, but this time nitrobenzene (7.5 ml), methanol (50 ml), palladium in vinegar (0.033 mmol), aniline (4 ml), 1,
10-phenanthroline (1.5 mmol) and p
-Toluenesulfonic acid (0.33 mmol) was used. After 3 hours of reaction time, the conversions of nitrobenzene and aniline are 93% and 50%, respectively, and the yield of methyl carbanilate is
It was 60%. Furthermore, about 4 g of 1,3-diphenylurea was obtained. Example 20 The experiment described in Example 19 was repeated, but this time using 2 g of 1,3-diphenylurea instead of 4 ml of aniline. After a reaction time of 3 hours, the conversion of both nitrobenzene and 1,3-diphenylurea is 100%, and the selectivity to methyl carbanilate and aniline is 90% and 10%, respectively.
It was hot.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 パラジウムおよび/またはパラジウム化合物
と第A族リガンドを含有する触媒系の存在下
に、少なくとも1個のヒドロキシル基を含む有機
化合物と、一酸化炭素と、芳香族ニトロ化合物と
を反応させることによりカルバメートおよび/ま
たはその誘導体を製造する方法において、一般式 (ここに各Lは燐原子を表わし; R、R1、R2およびR3は互いに同一または相異
なるものであつてよく、そしてその各々はアルキ
ル基、アリール基、アルカリール基またはアルア
ルキル基を表わし、しかしてこれらの基は1また
はそれ以上の不活性置換基で置換されていてもよ
く、あるいはRとR1および/またはR2とR3は、
それらが結合している原子Lと一緒になつて環式
構造を形成することもでき; R4およびR5は互いに同一または相異なるもの
であつてよく、その各々は水素原子または低級ア
ルキル基を表わし; n=2,3または4である)を有するリガン
ド、あるいは、2,2′−ビピリジン、1,10−フ
エナントロリンまたはその誘導体であるリガンド
を使用することを特徴とする方法。 2 一般式()のリガンドのR、R1、R2およ
びR3がフエニル基であり、Lが燐であり、R4
よびR5が水素であり、nが2、3または4であ
る特許請求の範囲第1項記載の方法。 3 リガンドがテトラフエニルジホスフイノエタ
ンまたはテトラフエニルジホスフイノプロパンで
ある特許請求の範囲第2項記載の方法。 4 第1または第2アミンまたは尿素(誘導体)
の存在下に反応を実施する特許請求の範囲第1項
−第3項のいずれか1項に記載の方法。 5 反応を酸の存在下に実施する特許請求の範囲
第1項−第4項のいずれか一項に記載の方法。 6 反応をpKa>3.5の酸の存在下に実施する特
許請求の範囲第5項記載の方法。 7 酸が1−6個の炭素原子を含むカルボン酸で
ある特許請求の範囲第6項記載の方法。 8 反応をpKa<3.5の酸の存在下に実施する特
許請求の範囲第7項記載の方法。 9 酸がスルホン酸R8SO3H(ここにR8は炭素原
子を1−30個、好ましくは1−14個有するアルキ
ル基、アリール基、アルアルキル基またはアルカ
リール基を表わす)である特許請求の範囲第8項
記載の方法。 10 酸がp−トルエンスルホン酸またはトリフ
ルオロメチルスルホン酸である特許請求の範囲第
9項記載の方法。 11 反応混合物中の酸の存在量が0.01−150当
量、好ましくは0.1−100当量、一層好ましくは1
−50当量(パラジウム1グラム原子当り)である
特許請求の範囲第5項−第10項のいずれか一項
に記載の方法。 12 反応を75−200℃、好ましくは85−150℃の
温度において実施する特許請求の範囲第1項−第
11項のいずれか一項に記載の方法。 13 反応を500バール以下の圧力のもとで実施
する特許請求の範囲第1項−第12項のいずれか
一項に記載の方法。
[Claims] 1. An organic compound containing at least one hydroxyl group, carbon monoxide, and an aromatic nitro compound in the presence of a catalyst system containing palladium and/or a palladium compound and a Group A ligand. In the method for producing carbamates and/or derivatives thereof by reacting the general formula (wherein each L represents a phosphorus atom; R, R 1 , R 2 and R 3 may be the same or different from each other, and each of them represents an alkyl, aryl, alkaryl or aralkyl group) and these groups may be substituted with one or more inert substituents, or R and R 1 and/or R 2 and R 3 are
Together with the atom L to which they are attached, they can also form a cyclic structure; R 4 and R 5 may be the same or different from each other, each of which carries a hydrogen atom or a lower alkyl group. n = 2, 3 or 4) or a ligand which is 2,2'-bipyridine, 1,10-phenanthroline or a derivative thereof. 2 A patent in which R, R 1 , R 2 and R 3 of the ligand of general formula () are phenyl groups, L is phosphorus, R 4 and R 5 are hydrogen, and n is 2, 3 or 4 The method according to claim 1. 3. The method according to claim 2, wherein the ligand is tetraphenyldiphosphinoethane or tetraphenyldiphosphinopropane. 4 Primary or secondary amine or urea (derivative)
The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the reaction is carried out in the presence of. 5. The method according to any one of claims 1 to 4, wherein the reaction is carried out in the presence of an acid. 6. The method according to claim 5, wherein the reaction is carried out in the presence of an acid with a pKa>3.5. 7. The method of claim 6, wherein the acid is a carboxylic acid containing 1-6 carbon atoms. 8. The method according to claim 7, wherein the reaction is carried out in the presence of an acid with a pKa<3.5. 9. Patents in which the acid is a sulfonic acid R 8 SO 3 H (where R 8 represents an alkyl group having 1 to 30 carbon atoms, preferably 1 to 14 carbon atoms, an aryl group, an aralkyl group or an alkaryl group) The method according to claim 8. 10. The method according to claim 9, wherein the acid is p-toluenesulfonic acid or trifluoromethylsulfonic acid. 11 The amount of acid present in the reaction mixture is 0.01-150 equivalents, preferably 0.1-100 equivalents, more preferably 1
-50 equivalents (per gram atom of palladium). 12. Process according to any one of claims 1 to 11, wherein the reaction is carried out at a temperature of 75-200°C, preferably 85-150°C. 13. Process according to any one of claims 1 to 12, wherein the reaction is carried out under a pressure of less than 500 bar.
JP57208719A 1981-12-02 1982-11-30 Manufacture of carbamate Granted JPS58135848A (en)

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