JPH0899910A - シクロペンタジエン類の製法 - Google Patents

シクロペンタジエン類の製法

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JPH0899910A
JPH0899910A JP6261997A JP26199794A JPH0899910A JP H0899910 A JPH0899910 A JP H0899910A JP 6261997 A JP6261997 A JP 6261997A JP 26199794 A JP26199794 A JP 26199794A JP H0899910 A JPH0899910 A JP H0899910A
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JP
Japan
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solid acid
acid catalyst
silica
formula
catalyst
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Pending
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JP6261997A
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English (en)
Inventor
Yasuo Matsumura
泰男 松村
Kazuharu Suyama
和晴 須山
Yoshihisa Inomata
佳久 猪俣
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Eneos Corp
Original Assignee
Nippon Petrochemicals Co Ltd
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Publication date
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    • 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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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 工業的に有用なシクロペンタジエン類を安価
に製造するための新規な製法を提供する。 【構成】 一般式1の不飽和カルボニル化合物を固体酸
触媒の存在下に気相で環化脱水する一般式2のシクロペ
ンタジエン類の製法。 (R〜Rは同一または異なる基であり、それぞれ水
素またはC1〜4のアルキル基を表す。また式2の点線
はその5員環が2つの二重結合を含むことを示す。)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は有機合成の中間体として
有用なシクロペンタジエン類の新規な製法に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】シクロペンタジエン類の中から1,3−
ジメチルシクロペンタジエンを例に取り従来の技術を説
明する。従来、1,3−ジメチルシクロペンタジエンの
各種の製造方法が提案されている。その中でも工業的に
入手可能な原料から製造する方法には、例えば、(1)
ジシクロペンタジエンをアルカリ金属酸化物の存在下で
メタノールと反応させる方法(特開昭62−72630
号公報)、(2)アセトニルアセトンを環化脱水して生
成した3−メチル−2−シクロペンテン−1−オンにグ
リニャール試薬を反応させる方法(Die Makromolekular
eChemie, 127(1969), p.78-93)および(3)5−メチ
ル−5−ヘキセン−2−オンをアルミナ等の触媒の存在
下で環化脱水する方法(特開平3−215437号公
報)等がある。しかしながら工業的な観点から、(1)
の方法ではモノメチル体またはトリメチル体が副生する
ほか、ジメチル基の位置異性体が副生するため分離が困
難である。(2)の方法では原料がやや高価なうえ、グ
リニャール試薬がさらに高価であり、また反応溶媒に引
火性の高いエーテル系の溶媒を使う必要がある。また
(3)の方法では分解等の副反応が起こったり、シクロ
ペンテン誘導体が生成する等の欠点がある。
【0003】
【発明が開発しようとする課題】本発明は、上記のよう
な事情に鑑み、安価な原料から簡単な反応によってシク
ロペンタジエン類を経済的に合成することを目的とす
る。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明の第1は、下記式
化3で示される不飽和カルボニル化合物を固体酸触媒の
存在下に気相で環化脱水することを特徴とする下記式化
4で表されるシクロペンタジエン類の製法に関する。
【化3】
【化4】 ここで、R1〜R5は同一または異なる基であり、それぞ
れ水素または炭素数1〜4のアルキル基を表す。また、
式化4の5員環の点線はその5員環が2つの二重結合を
含むことを示す。本発明の第2は、上記第1の発明にお
いて、固体酸触媒が合成系固体酸触媒、天然粘土系固体
酸触媒または無機酸を多孔質無機物質に担持させた固体
酸触媒であることを特徴とする製法に関する。本発明の
第3は、上記第2の発明において、合成系固体酸触媒
が、シリカ−アルミナ、シリカ−マグネシアまたはシリ
カ−カルシアであることを特徴とする製法に関する。本
発明の第4は、上記第1の発明において、環化脱水を1
20〜600℃の温度で行うことを特徴とする製法に関
する。本発明の第5は、上記第1の発明において、環化
脱水を10kg/cm2以下の反応圧力で行うことを特徴とす
る製法に関する。本発明の第6は、上記第1の発明にお
いて、シクロペンタジエン類が1,3−、2,5−もしく
は1,4−ジメチルシクロペンタジエンまたはそれらの
混合物であることを特徴とする製法に関する。
【0005】以下、本発明をさらに説明する。本発明の
式化3で示される不飽和カルボニル化合物およびそれか
ら本発明の方法により製造される式化4で表されるシク
ロペンタジエン類としては、以下のような化合物をそれ
ぞれ例示することができる。まず、式化3の不飽和カル
ボニル化合物において、R1からR5の置換基のいずれか
1つがメチル基であり、それ以外の置換基が水素原子で
ある5−ヘキセン−2−オン、2−メチル−4−ペンテ
ナール、4−メチル−4−ペンテナール等の原料を用い
れば、式化4のシクロペンタジエン類としてメチルシク
ロペンタジエン類を製造することができる。
【0006】また、式化3の不飽和カルボニル化合物に
おいて、R1からR5の置換基のいずれか2つがメチル基
であり、それ以外の置換基が水素原子である場合、例え
ば、5−メチル−5−ヘキセン−2−オン、4−メチル
−5−ヘキセン−2−オン、2,4−ジメチル−4−ペ
ンテナール、3−メチル−4−ヘキセナール等の原料を
用いる場合には、式化4のシクロペンタジエン類として
1,3−、2,5−もしくは1,4−ジメチルシクロペン
タジエンまたはこれらの混合物を製造することができ
る。また、式化3の不飽和カルボニル化合物として、3
−メチル−5−ヘキセン−2−オン、5−ヘプテン−2
−オン、2,3−ジメチル−4−ペンテナール、3,4−
ジメチル−4−ペンテナール、4−メチル−4−ヘキセ
ナール等の原料を用いれば、式化4のシクロペンタジエ
ン類として1,2−、2,3−もしくは1,5−ジメチル
シクロペンタジエンまたはこれらの混合物を製造するこ
とができる。
【0007】式化3の不飽和カルボニル化合物におい
て、R1からR5の置換基の3つがメチル基であり、それ
以外の置換基が水素原子である場合、すなわち、3,4
−ジメチル−5−ヘキセン−2−オン、3,5−ジメチ
ル−5−ヘキセン−2−オン、2,3−ジメチル−4−
ヘキセナール等を用いる場合には、式化4のシクロペン
タジエン類としてトリメチルシクロペンタジエン類を製
造することができる。
【0008】以上、R1からR5の置換基をアルキル基と
して炭素数1のメチル基で例示したが、炭素数2〜4の
アルキル基についても同様にメチル基をエチル基、プロ
ピル基またはブチル基で置き換えた式化3の不飽和カル
ボニル化合物を用いることができる。また置換基が2つ
の場合であれば、メチル基とエチル基のように複数の互
いに異なる置換基を有する不飽和カルボニル化合物も同
様に式化3の不飽和カルボニル化合物として用いること
ができる。これらの中でも特に、置換基R4がアルキル
基である式化3の不飽和カルボニル化合物を原料に用い
ると、低い反応温度でも目的物であるシクロペンタジエ
ン類の収率が高くなり好ましい。
【0009】また、生成物として式化4で表されるシク
ロペンタジエン類のうち1,3−ジアルキルシクロペン
タジエン、特に1,3−ジメチルシクロペンタジエン
は、その熱安定性が高いことにより、目的物質として高
収率で得られる点において好ましいものである。
【0010】本発明においては、触媒として固体酸触媒
を用いる。好ましい固体酸触媒としては、シリカ−アル
ミナ、シリカ−マグネシア、シリカ−カルシア、アルミ
ナ、シリカ、ゼオライト等の合成系固体酸触媒、酸性白
土、活性白土等の天然粘土鉱物等である。ゼオライトを
固体酸触媒として用いる場合、HX型ゼオライト、HY
型ゼオライトまたは水素ホージャサイト等の水素ゼオラ
イトを含有するものを使用することができる。さらにこ
れらの固体酸触媒にナトリウム、カリウム等のアルカリ
金属を担持させることができるが、アルカリ金属の担持
により触媒に付着するカーボンを低減させることができ
る。このほかにリン酸またはリンタングステン酸、ケイ
タングステン酸もしくはケイモリブデン酸等のヘテロポ
リ酸などの無機酸を、単独または組み合わせて適宜多孔
質無機担体に担持させて使用することもできる。具体的
な例としてはアルミナ、マグネシア、シリカ、活性炭等
の多孔質無機単体に無機酸を担持した担持酸触媒が例示
される。上記の固体酸触媒のうち、触媒の安定性等を考
慮すると合成系固体酸触媒、特にシリカ−アルミナ、シ
リカ−マグネシア、シリカ−カルシア等が好ましく用い
られる。反応の選択性が高いことを考慮するとシリカ−
アルミナが特に好ましい。
【0011】反応温度は、触媒の組成、触媒と原料の接
触時間、原料と希釈剤の希釈モル比などに応じて120
〜600℃、好ましくは250〜500℃の範囲で選択
することができる。この範囲より反応温度が高くなる
と、環化脱水反応のみならず生成した化合物が芳香族化
したり、また原料や生成物の水素添加反応などの副反応
が急速に進行し、選択率が著しく低下するので好ましく
ない。さらに、反応温度がこの範囲より低いと、目的と
する環化脱水反応の反応速度が低下して経済的に好まし
くない。
【0012】ここで、反応系内で発生した水素によるこ
れらの副反応を抑制するために、ベンゼン、テトラリ
ン、ニトロベンゼン、桂皮酸、ベンゾフェノンなどの水
素受容体を添加したり、また、窒素、二酸化炭素または
少量の酸素を反応中に供給して生じた水素を除くことも
できる。
【0013】反応により生成するジオレフィンは重合性
であるため、反応槽中でジオレフィン濃度が高い状態で
長時間高温に保つと、生成したジオレフィンの一部が重
合または二量化して損失となる。これを避けるには、不
活性ガス、例えば窒素、ヘリウム、アルゴン、スチーム
等を同伴させて原料濃度を希釈する方法が有効である。
希釈倍率に特に制限はない。
【0014】本発明の反応では、触媒を長時間使用する
とコーキング等により次第に活性が低下するので、例え
ば500℃程度の高温で空気等によりデコーキングする
ことにより初期の活性を再現する。
【0015】反応形式は固定床、移動床、流動床のいず
れでもよい。バッチ式または連続流通式のいずれも採用
することができる。工業的には、連続流通式が好まし
い。本発明では原料または生成物は気相で触媒と接触し
なければならない。例えば、液相反応においては、原料
または生成物の重合や二量化が著しくなるので好ましく
ない。
【0016】反応圧力は原料または生成物が気相になり
得る範囲であれば特に制限はないが、通常は10kg/cm2
以下、好ましくは常圧ないし5kg/cm2である。原料と触
媒との接触時間は0.005〜20秒、好ましくは0.0
1〜10秒、さらに好ましくは0.05〜5秒である。
接触時間がこれより短いと反応率が低下して好ましくな
い。また、これより長いと、生成したジオレフィンが重
合したり水素添加されるなど副反応が多くなり選択率が
低下する。
【0017】反応層を出たガスは直ちに冷却し液化す
る。必要に応じて上記ガスを炭化水素等の吸収液に通し
て回収してもよい。水と油分を分離した後、必要に応じ
て蒸留により油分から高純度の目的生成物を回収するこ
とができる。通常、目的生成物は原料より沸点が低いの
で目的物と原料との分離は容易である。得られたシクロ
ペンタジエン類はその構造により熱的に不安定な化合物
があり、場合により減圧蒸留などの加熱温度の低い回収
手段を採用する必要がある。
【0018】
【実施例】実施例により本発明をさらに説明する。以下
に記載の%は特に付言しない限り重量%を示す。 <実施例1>シリカ−アルミナ触媒(商品名:N633
L、日揮化学(株)製)の粒径を16〜20メッシュに調
整し、その15mlを内径12mm、長さ1mのステン
レス鋼管に充填した。5−メチル−5−ヘキセン−2−
オン112gを15ml/hr の流量で、また水を60ml/h
r の流量で、それぞれ予熱管を経由して触媒層に通し、
反応温度380℃で環化脱水反応を行った(触媒との接
触時間0.34秒)。環化脱水物を冷却し、ガスおよび
水を分離した後、有機層についてガスクロマトグラフィ
ーにより分析したところ、原料1.0%および目的生成
物82.5%を含んでいた。得られた有機層85gを常
圧蒸留したところ、沸点101〜104℃の留分40.
5gを得た。別途合成した真正試料とスペクトルを比較
した結果、この留分は1,3−ジメチルシクロペンタジ
エンを主成分とするジメチルシクロペンタジエン類であ
ることが判った。
【0019】<実施例2>触媒としてHYゼオライト
(触媒化成工業(株)製)を用いた以外は実施例1と同様
に反応を行い、原料0.1%および目的生成物(1,3−
ジメチルシクロペンタジエンを主成分とするジメチルシ
クロペンタジエン類)74.0%を含む反応液80g得
た。
【0020】
【発明の効果】本発明により、安価な原料から簡単な反
応工程によって、有機合成の中間体として有用なシクロ
ペンタジエン類を高収率で製造することが可能となっ
た。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C07C 1/207 // C07B 61/00 300

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記式化1で示される不飽和カルボニル
    化合物を固体酸触媒の存在下に気相で環化脱水すること
    を特徴とする下記式化2のシクロペンタジエン類の製
    法、 【化1】 【化2】 ここで、R1〜R5は同一または異なる基であり、それぞ
    れ水素または炭素数1〜4のアルキル基を表す。また、
    式化2の5員環の点線はその5員環が2つの二重結合を
    含むことを示す。
  2. 【請求項2】 前記固体酸触媒が、合成系固体酸触媒、
    天然粘土系固体酸触媒または無機酸を多孔質無機物質に
    担持させた固体酸触媒であることを特徴とする請求項1
    に記載の製法。
  3. 【請求項3】 前記合成系固体酸触媒が、シリカ−アル
    ミナ、シリカ−マグネシアまたはシリカ−カルシアであ
    ることを特徴とする請求項2に記載の製法。
  4. 【請求項4】 前記環化脱水を120〜600℃の温度
    で行うことを特徴とする請求項1に記載の製法。
  5. 【請求項5】 前記環化脱水を10kg/cm2以下の反応圧
    力で行うことを特徴とする請求項1に記載の製法。
  6. 【請求項6】 前記シクロペンタジエン類が1,3−、
    2,5−もしくは1,4−ジメチルシクロペンタジエンま
    たはそれらの混合物であることを特徴とする請求項1に
    記載の製法。
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