JPH08310975A - イソボルニルカルボキシレートからのポリアルキル化シクロペンタジエンの製造 - Google Patents

イソボルニルカルボキシレートからのポリアルキル化シクロペンタジエンの製造

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JPH08310975A
JPH08310975A JP8101996A JP10199696A JPH08310975A JP H08310975 A JPH08310975 A JP H08310975A JP 8101996 A JP8101996 A JP 8101996A JP 10199696 A JP10199696 A JP 10199696A JP H08310975 A JPH08310975 A JP H08310975A
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cyclopentadiene
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trimethylcyclopentadiene
alkyltrimethylcyclopentadiene
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JP8101996A
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William J Layman
ウイリアム・ジヨセフ・レイマン
Gene C Robinson
ジーン・コンラツド・ロビンソン
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Albemarle Corp
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Albemarle Corp
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    • C07C13/02Monocyclic hydrocarbons or acyclic hydrocarbon derivatives thereof
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    • C07C13/15Monocyclic hydrocarbons or acyclic hydrocarbon derivatives thereof with a five-membered ring with a cyclopentadiene ring
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C07C5/2729Changing the branching point of an open chain or the point of substitution on a ring
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    • C07C2601/06Systems containing only non-condensed rings with a five-membered ring
    • C07C2601/10Systems containing only non-condensed rings with a five-membered ring the ring being unsaturated

Abstract

(57)【要約】 【課題】 安価でかつ容易に入手できるイソボルニルア
セテートから出発することができる、テトラアルキル化
シクロペンタジエンを製造するためのもっと経済的な方
法を提供すること。 【解決手段】 (a)イソボルニルカルボキシレートを
熱分解させて1,2,3−及び1,2,4−トリメチル
シクロペンタジエンの混合物を生成させること、(b)
前記混合物をアルキル化剤によってアルキル化させて
1,2,3,4−アルキルトリメチルシクロペンタジエ
ンを含むアルキルトリメチルシクロペンタジエン異性体
の混合物を生成させること、並びに(c)ステップ
(b)において得られた異性体の混合物を熱的に異性化
させて、前記の異性体の混合物中の1,2,3,4−ア
ルキルトリメチルシクロペンタジエンの割合を増加させ
ることを含んで成る、テトラアルキル化シクロペンタジ
エンを製造するための方法が提供される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】本発明は、全体としてはポリアルキル化シ
クロペンタジエンの製造に関し、そして更に詳細にはイ
ソボルニルカルボキシレート、例えばイソボルニルアセ
テートからテトラアルキル化シクロペンタジエン、例え
ば1,2,3,4−テトラメチルシクロペンタジエンを
製造するための方法に関する。
【0002】ポリアルキル置換シクロペンタジエンは、
モノマーとしてそして遷移金属のメタロセンを生成させ
る際に有用である。このようなメタロセンは、当該技術
において知られているように、オレフィン重合触媒の有
用な成分である。米国特許第5,329,056号は、
ビニルケトン及びビニルハロゲン化物から出発する置換
シクロペンタジエン、例えば1,2,3,4−テトラメ
チルシクロペンタジエンの製造を開示している。1,
2,3−及び1,2,4−トリメチルシクロペンタジエ
ンを含む混合物を生成させるイソボルニルアセテートの
熱分解は、DeHaanら、Rectrav.Chi
m.(1968),87,289〜297によって報告
された。1,2,3,4−テトラメチルシクロペンタジ
エンを生成させる、メチルシクロペンタジエンから低い
収率で製造された1,4,5,5−テトラメチルシクロ
ペンタジエンの熱分解は、Mironovら、Rus
s.Chem.Rev.(1981),50,666〜
679中で概観された。
【0003】本発明は、安価でかつ容易に入手できるイ
ソボルニルアセテートから出発することができる、テト
ラアルキル化シクロペンタジエンを製造するためのもっ
と経済的な方法を提供することを意図する。
【0004】本発明によれば、(a)イソボルニルカル
ボキシレートを熱分解させて1,2,3−及び1,2,
4−トリメチルシクロペンタジエンを含む混合物を生成
させるステップ、(b)前記混合物をアルキル化剤によ
ってアルキル化させて1,2,3,4−アルキルトリメ
チルシクロペンタジエン及びジェミナルに置換されたア
ルキルメチルシクロペンタジエンを含むアルキルトリメ
チルシクロペンタジエン異性体の混合物を生成させるス
テップ、並びに(c)ステップ(b)において得られた
異性体の混合物を熱的に異性化させて、前記の異性体の
混合物中の1,2,3,4−アルキルトリメチルシクロ
ペンタジエンの割合を増加させるステップを含んで成
る、テトラアルキル化シクロペンタジエンの製造方法が
提供される。
【0005】この方法の第一ステップは、イソボルニル
カルボキシレートを熱分解させてトリメチルシクロペン
タジエンの混合物を生成させる。イソボルニルアセテー
トは、それが高い収率を与えそして商業的に入手できる
ので好ましい出発材料である。しかしながら、任意のC
2〜C18−アルキル、アリール、アラルキル及びアリー
ルアルキルカルボン酸のイソボルニルエステルを使用す
ることができるであろう。例えば、プロピオン酸、酪
酸、吉草酸、カプロン酸、ステアリン酸、安息香酸、o
−トルイル酸、α−トルイル酸及びナフトエ酸のイソボ
ルニルエステル。
【0006】イソボルニルアセテートは商業的に入手で
きる。イソボルニルアセテートは、例えばそれを加熱さ
れたチューブの上端に、そのまま又は好ましくは5〜7
0容量%の不活性炭化水素溶媒例えばペンタンと組み合
わせて供給することによって400〜500℃の温度で
熱分解することができる。例えば窒素流量(12〜24
sccm)の流れによって供給されるような不活性ガス
の流れは、供給物を蒸発させそして反応器チューブを通
してそれを下に移動させるために使用することができ
る。次に、熱分解物は、例えばグリコール冷却のコンデ
ンサー又は冷たいトラップによって凝縮させそして収集
される。転化率は>95%であり、そして1,2,3−
及び1,2,4−トリメチルシクロペンタジエンの収率
は82%と高い。粗製生成物を例えば水及び飽和重炭酸
ナトリウムによって洗浄した後では、反応混合物からの
もっと濃縮された1,2,3−及び1,2,4−トリメ
チルシクロペンタジエンの留分が、減圧(12〜17m
mHg)での分別蒸留(温度38〜40℃)によって得
られる。
【0007】熱分解からの蒸留されたトリメチルシクロ
ペンタジエン留分は、次に、適切なアルキル化剤によっ
てアルキル化されて、主に四置換のシクロペンタジエン
を生成させる。このアルキル化の選択性は、大量のジェ
ミナルアルキル基を有するシクロペンタジエン、例え
ば、1,4,5,5−、1,2,3,3−、1,2,
4,4−テトラメチルシクロペンタジエンの生成から生
じると信じられる。ジェミナル置換基は保護基として作
用し、そしてシクロペンタジエンアニオン中間体の更な
る生成を妨害することによって更なるアルキル化を防止
する。これらのジェミナルアルキル置換されたシクロペ
ンタジエンを、本発明の方法の最後のステップにおける
熱的異性化によって所望の1,2,3,4−アルキル置
換シクロペンタジエン生成物に転換させる。
【0008】種々のアルキル化試薬、例えば種々の金属
化剤、例えばナトリウム金属、リチウム金属及びカリウ
ム金属と組み合わせた、その中でアルキル基が1〜8個
の炭素を含むアルキルハロゲン化物及び硫酸塩を使用す
ることができる。また、アルキルリチウム及びその他の
塩基性有機金属種も使用することができる。テトラメチ
ル置換シクロペンタジエンを生成させるための好ましい
方法は、強塩基、例えば、液体アンモニア中のナトリウ
ムアミド又は塩化トリアルキルアンモニウムを含む水性
苛性ソーダと組み合わせた硫酸ジメチル又は塩化メチル
を使用することである。1モルのシクロペンタジエンあ
たり0.80〜12モル、そして好ましくは1モルのシ
クロペンタジエンあたり0.9〜1.0モルのアルキル
化剤対シクロペンタジエン反応物のモル比を使用するこ
とができる。生成物は、所望の1,2,3,4−四置換
生成物と共にジェミナルに置換された化合物を含む異性
体の複雑な混合物である。この複雑な混合物中の所望の
生成物の量は、ジェミナルに置換された異性体を約75
%までの転化率で1,2,3,4−異性体に転換させる
熱的異性化によって増すことができる。ステップ1のた
めに使用されるような熱分解チューブ反応器は、熱的異
性化のためにも用いることができる。適切な温度範囲は
400〜500℃であり、そして異性体混合物は、好ま
しくは、約50容量%までの不活性溶媒と混合しそして
不活性ガス例えば窒素の流れの中で熱分解させる。流量
は一般に10〜20sccmの範囲である。生成物の炭
化を防止するために、極性不純物、例えば硫酸ジメチル
からのアルキル化反応において生成される可能性がある
酸性人工物は除去しなければならない。例えば、異性体
混合物のペンタン溶液を、シリカゲルのプラグを通して
濾過することができる。熱分解物を収集し、減圧下で濃
縮し、そして生成物を減圧(0.2〜0.15mmH
g)及び20〜25℃の温度で蒸留することができる。
本発明の方法を以下の実施例によって更に説明するが、
これらの実施例に限定する意図はない。
【0009】
【実施例】実施例1A イソボルニルアセテートの熱分解:イソボルニルアセテ
ート、115g(0.58モル)を115mlのペンタ
ン中に溶かす。この溶液を、460℃に加熱された管状
熱分解反応器の上端の中に0.77ml/minの割合
でポンプ注入する。熱分解は窒素の流れ(12.5ml
/min)の下で実施する。熱分解物を収集し、そして
水及び飽和重炭酸ナトリウム溶液で洗浄する。減圧での
分別蒸留によって生成物の混合物を得る。47g(65
%収率)留分が、87%の1,2,3−及び1,2,4
−トリメチルシクロペンタジエンのGC評価を有する。
【0010】実施例1B 1,2,3−及び1,2,4−トリメチルシクロペンタ
ジエンのメチル化:オーブン乾燥された1000mlの
4つ口丸底フラスコに、ドライアイスのコンデンサー、
滴下漏斗及びゴム隔膜を備える。フラスコに500ml
の液体アンモニアを仕込む。ナトリウムアミドを、4.
3gのナトリウム金属及び触媒量の硝酸第二鉄から発生
させる。そのままのトリメチルシクロペンタジエン混合
物(18g、0.169モル)を、少しずつナトリウム
アミド溶液に添加する。硫酸ジメチル、0.189モル
を溶液に滴加する。次に、無水エーテル、115mlを
反応混合物に添加し、そして2時間撹拌せしめる。反応
を50mlの水によって終わらせ、そして過剰のアンモ
ニアを蒸発せしめる。残渣を水とエーテルの間に分配さ
せる。エーテル相を収集し、硫酸マグネシウムの上で乾
燥させ、濾過し、そして濃縮して20.5gのオイルに
する。オイルのGC分析は、それがポリメチル化シクロ
ペンタジエンの複雑な混合物であることを示す。
【0011】実施例1C テトラメチルシクロペンタジエンの熱的異性化:実施例
1Bからのオイルを100gのペンタン中に溶かし、そ
してシリカゲルのプラグを通して濾過して酸性不純物を
除去する。次に、ペンタン溶液を、1.0ml/min
の割合で熱分解反応器にポンプ注入する。物質を、1
2.5ml/minの流量を有する窒素の流れの中で4
10℃で熱分解させる。熱分解物を収集し、そして減圧
下で濃縮して17gのオイルを生成させる。オイルを、
25℃で0.15mmHgで蒸留してドライアイス冷却
された受けフラスコ中に入れると16.1gの黄色のオ
イルが得られる。黄色は放置すると消失して透明な無色
のオイルを残す。オイルのGC分析は以下の組成を示
す:63%の1,2,3,4−テトラメチルシクロペン
タジエン、12%のトリメチルシクロペンタジエン、9
%のその他のテトラメチルシクロペンタジエン及び10
%の1,2,3,4,5−ペンタメチルシクロペンタジ
エン。
【0012】以下の実施例は、代わりのアルキル化手順
を示す。
【0013】実施例2 ナトリウム(8.94g、0.39g原子)を、撹拌
機、コンデンサー及び滴下漏斗を備えた三ッ口フラスコ
中に入った乾いたビス(2−メトキシエチル)エーテル
(210ml、窒素雰囲気)に添加する。ビス(2−メ
トキシエチル)エーテルを98〜105℃に加熱してナ
トリウムを溶融させ、次にこのナトリウムを撹拌機によ
って分散させる。分散液に、ゆっくりと混合トリメチル
シクロペンタジエン(52g、0.48モル)を添加す
る。次に、塩化メチル(27.8g、0.55モル)
を、それが消費されるにつれて18〜32℃でゆっくり
と添加する。生成したスラリー中の塩化ナトリウムを濾
過によって分離し、そして生成物の混合物を分別蒸留に
かける。混合テトラメチルシクロペンタジエン留分を実
施例1C中で述べたようにして熱分解にかけて、1,
2,3,4−テトラメチルシクロペンタジエンを得る。
【0014】実施例3 ステンレススチールオートクレーブに、50%の水酸化
ナトリウム(57g、0.7モル)、80%の塩化トリ
−n−ブチルメチルアンモニウム(1g、0.0034
モル)及びトリメチルシクロペンタジエン(混合異性
体、32.4g、0.3モル)を仕込む。塩化メチル
(15.7g、0.31モル)を60psi及び25〜
30℃で添加する。反応完了後に、有機生成物相を、過
剰の塩基及び塩化ナトリウムスラリーを含む下部の水性
相から分離する。粗製テトラメチルシクロペンタジエン
の混合物を、実施例1C中で述べたような熱分解にかけ
て1,2,3,4−テトラメチルシクロペンタジエンを
得る。
【0015】本発明の主なる特徴及び態様は以下の通り
である。
【0016】1. (a)イソボルニルカルボキシレー
トを熱分解させて1,2,3−及び1,2,4−トリメ
チルシクロペンタジエンの混合物を生成させるステッ
プ、(b)前記混合物をアルキル化剤によってアルキル
化させて1,2,3,4−アルキルトリメチルシクロペ
ンタジエンを含むアルキルトリメチルシクロペンタジエ
ン異性体の混合物を生成させるステップ、並びに(c)
ステップ(b)において得られた異性体の混合物を熱的
に異性化させて、前記の異性体の混合物中の1,2,
3,4−アルキルトリメチルシクロペンタジエンの割合
を増加させるステップを含んで成る、テトラアルキル化
シクロペンタジエンの製造方法。
【0017】2. 前記イソボルニルカルボキシレート
がイソボルニルアセテートである、上記1記載の方法。
【0018】3. アルキル化剤がメチル化剤でありそ
の結果生成物が1,2,3,4−テトラメチルシクロペ
ンタジエンである、上記1記載の方法。
【0019】4. メチル化剤が硫酸ジメチル又は塩化
メチルである、上記3記載の方法。
【0020】5. 熱的異性化に先立ってステップ
(b)において得られた前記の異性体の混合物から極性
不純物を除去する、上記1記載の方法。
【0021】6. イソボルニルアセテートを不活性炭
化水素溶媒と混合しそして加熱された熱分解チューブに
供給し、そこでそれが蒸発しそして不活性キャリヤーガ
スの流れによってチューブを通って移動する、上記1記
載の方法。
【0022】7. 熱分解温度が400〜500℃であ
る、上記1記載の方法。
【0023】8. 熱的異性化温度が400〜500℃
である、上記1記載の方法。
【0024】9. アルキルトリメチルシクロペンタジ
エン異性体の混合物を不活性炭化水素溶媒と混合しそし
て加熱された熱分解チューブに供給し、そこでそれが蒸
発しそして不活性キャリヤーガスの流れによってチュー
ブを通って移動する、上記1記載の方法。
【0025】10. 前記アルキル化を塩基性条件下で
実施する、上記1記載の方法。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (a)イソボルニルカルボキシレートを
    熱分解させて1,2,3−及び1,2,4−トリメチル
    シクロペンタジエンの混合物を生成させるステップ、
    (b)前記混合物をアルキル化剤によってアルキル化さ
    せて1,2,3,4−アルキルトリメチルシクロペンタ
    ジエンを含むアルキルトリメチルシクロペンタジエン異
    性体の混合物を生成させるステップ、並びに(c)ステ
    ップ(b)において得られた異性体の混合物を熱的に異
    性化させて、前記の異性体の混合物中の1,2,3,4
    −アルキルトリメチルシクロペンタジエンの割合を増加
    させるステップを含んで成る、テトラアルキル化シクロ
    ペンタジエンの製造方法。
JP8101996A 1995-04-26 1996-04-02 イソボルニルカルボキシレートからのポリアルキル化シクロペンタジエンの製造 Withdrawn JPH08310975A (ja)

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US08/428,471 US5648578A (en) 1995-04-26 1995-04-26 Preparation of polyalkylated cyclopentadienes from isobornyl carboxylates

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US5648578A (en) 1997-07-15
CA2170460A1 (en) 1996-10-27
EP0739874B1 (en) 1999-09-22
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