JPS62148447A - 不飽和脂肪族カルボン酸無水物の製造法 - Google Patents

不飽和脂肪族カルボン酸無水物の製造法

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JPS62148447A
JPS62148447A JP61296864A JP29686486A JPS62148447A JP S62148447 A JPS62148447 A JP S62148447A JP 61296864 A JP61296864 A JP 61296864A JP 29686486 A JP29686486 A JP 29686486A JP S62148447 A JPS62148447 A JP S62148447A
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atoms
compound
esters
mmol
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JP61296864A
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クラウス・ランゲルバインス
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Roehm GmbH Darmstadt
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C51/00Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides
    • C07C51/54Preparation of carboxylic acid anhydrides
    • C07C51/56Preparation of carboxylic acid anhydrides from organic acids, their salts, their esters or their halides, e.g. by carboxylation

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

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】 産業上の利用分野 本発明は、不飽和脂肪族カルボン酸無水物を、不飽和脂
肪族カルボン酸のエステルと一酸化炭素との反応により
製造する方法に関する。不飽和カルボン酸、殊にアクリ
ル−およびメタクリル酸の無水物は、その反応性のため
、他の製造法では入手困難な重要な単量体の製造のため
の車装な出発物質である。
従来の技術 脂肪族飽和カルボン酸無水物を、カルボン酸エステルを
ニッケルおよび710デン含有触媒ヲ使用してカルボニ
ル化することにより#造することは、たとえば米国特許
第2729651号明細書中に記載されている。また西
ドイツ国特許第2844371号明細書中にも、カルボ
ン酸無水物を脂肪族カルボン酸エステル(これには明細
書によれば不飽和脂肪族カルボン酸からのものも含まれ
る)からニッケル触媒を使用して製造する方法が記載さ
れている。米国特許の方法に比べて上記西ドイツ国特許
出頭公開明細書に従い実施する場合には、特定量の遊離
ヨウ素化合物の存在により、カルボニル化反応はより著
しく低い圧力、たとえばポジ70O気圧の代わりに約5
0気圧で、他には通常の温度:LfJ70〜250°C
で実施することができる。不飽和脂肪族カルボン酸エス
テル、なかんずくアクリル−またはメタクリル酸を用い
る不飽和カルボン酸無水物へのカルボニル化の実施また
は実施するための記述は、記載した文献から認めること
ができない。
メチルメタクリラート’6ニツケル触媒およびヨウ化メ
チルの存在でカルボニル化する若干の実験から、僅少量
のメタクリル駿無水物が生成したにすぎないことが判明
した。その際、かなシ多量のメチルメタクリレートの二
量重合生成物が生成し、このものは西ドイツ国特許第3
336691号明細書に従えばニッケルーホスフィン−
錯体−触媒の存在で接触的二量重合により生成する。
西ドイツ国特許出頭公開第3332018号明細書の方
法に従えば、アクリル酸エステルとアルコールの存在で
、触媒としてコバルトカルボニル錯体、すなわちニッケ
ルとならんで最も有効なカルボニル化金属の1つであり
、かつ周期律第8亜族の鉄族金属に属するようなコバル
トを用いてカルボニル化するとコノ・り酸ジエステルが
生じる。
飽和カルボン酸エステル、すなわち酢酸メチルエステル
を、周期律第8亜族の貴金属またはその化合物、ならび
にヨウ素および/またはヨウ素化合物を含有する触媒の
存在で酢酸7漂水物にカルボニル化することは、西ドイ
ツ国特許出願公開第2450965号明細g珪中に記載
されている。
発明を達成するための手段 したがって本発明の根底をなす課題は、アクリル酸およ
びメタクリル酸の有用な不飽和カルボン酸無水物を製造
するために、これらの不飽和酸のエステルのカルボニル
化による方法を提供することであった。
意外にも、不飽和カルボン酸のエステルの接触カルボニ
ル化の際【、不飽和カルボン酸の無水物が生成すること
が見い出された。したがって本発明の対象は、不飽和脂
肪族カルボン酸エステルを一酸化炭素と、周期律第Vl
ll族の貴金属および/または場合により錯体配位子を
有するこれらの化合物および選択的になお他の助触媒を
含有する触媒の存在およびハロゲンおよび/またはハロ
ゲン化合物の存在で、温度70〜35 口’Cおよび圧
力1〜500バールで反応させることを特徴とする不飽
和脂肪族カルボン酸無水物の製造法である。
本発明による方法により、公知技術に従い存在する先入
観、すなわち不飽和エステルは第一に専ら、不飽和炭素
原子においてカルボニル化され、それとともに、一酸化
炭素が不飽和カルボン酸化合物のエステル原子団中に入
って二重結合官能基を有する無水物の形成が中止される
という先入観が克服された。
そこで、本発明による方法に従えば、良好に入手できか
つ低置な出発物質、たとえば一酸化炭素、多数の公知の
玉ステル、アクリル酸またはメタクリル酸を用いて、相
応する不飽和カルボン酸無水物を低置にかつ十分な量で
提供することが可能でるシ、このことは不飽和カルボン
酸とたとえば酢酸無水物との無水物交換または不飽和カ
ルボン酸クロリドと相応する酸の塩との反応によるよう
な従来の方法に従えば、達成されなかった。
不飽和カルボン酸エステルを本発明によりカルボニル化
する場合に、さしあたりエステルの不飽和カルボン酸成
分およびエステルのアルコール成分からCOの導入によ
り生成し、次いでエステルアルコールよりも炭素原子1
個だけ長い炭素鎖を有するカルボンe成分を有する混合
無水物が生成する。このものから、既にカルボニル化反
応の間に進行する反応により他の無水物が生成し、該無
水物(は温度および融媒作用に応じて反応直置物中に特
定の量比で存在する。
殊に″蒸留による後処理の際に、種々の無水物?相互に
分離することができる。たとえばメチルメタクリラート
を本発明によジカルボニル化する際に、さしあだ9メタ
クリル酸と酢酸からの混合無水物が生成し、このものか
ら既にカルボニル化過程の間にメタクリル酸無水物およ
び酢酸無水物が著量に生成する。蒸留((より酢酸無水
物、不飽和−飽和混合無水物およびメタクリル酸無水物
を相互に分離することができる。混合無水物は同様に有
用な生成物であシ、たとえばそれ自体で反応を実施する
ために使用することができるか、または公知方法に従い
、実際に完全に、不飽和無水物、たとえばメタクリル酸
無水物および最後にはエステルアルコールから生成され
、同様に有用な副生成物である無水物に変換することが
できる。
出発物質としては、一酸化炭素(これは完全に純粋であ
る必要はなくかつ不活性成分、たとえば窒素、二酸化炭
素またはメタンをたとえば約50容量チの大きい量でか
つ場合により少量の水素を含有しうる)の他に、一般式
:〔式中、R1=HまたはCH3および R2=1−10個のC原子を有するア ルキル、5〜10個のC原子を有するシクロアルキル、
2〜10個のC原子を有するアルケニル、アリールまた
はアラルキルを表わし、その際R2はなお不活性置換基
を含有することができる〕で示されるα、β−不飽和カ
ルボン酸のエステルが挙げられる。
したがって、適当なエステルの例は、アクリル酸および
メタクリル酸のメチル−、エチル−、プロピル−1i−
7”チル−、アミル−、デシル−、シクロヘキシル−、
アリル−、クロルエチル−、フェニルーマタはベンジル
エステルテする。アクリル酸およびメタクリル酸の大工
業的に入手できるエステルが極めて適当であり、その際
、経済的見地からは殊に低級アルキルエステル、好まし
くはメチルエステルが本発明による実施に使用される。
本発明によれば、α、β−不飽和カルボン酸エステルを
不飽和カルボン酸無水物にカルボニル化するのは、主成
分として周期律第■族の貴金属および/またはこれらの
化合物、ならびにハロゲンたとえば臭素またはヨウ素な
いしはハロゲン化合物を含有する触媒の存在で実施され
る。
触媒の貴金属成分は元素ルテニウム、ロジウム、パラジ
ウム、オスミウム、イリジウムおよび白金を包含し、そ
の際、これらのものは単独または混合物で存在すること
ができる。たとえば、本発明による方法においてロジウ
ム、塩化ロジウム、まだはパラジウムまたは白金ないし
はこれらの化合物?使用すれば、極めて活性の触媒が得
られる。周期律第■族の賢金属が使用される形は、十分
に異なっていてよい。
それで、貴金属はそれ自体で、有利にはたとえばラニー
ロジウムまたはラニーパラジウムとして公知であるよう
な微細な金属の形で、またはたとえば工rC43、工r
Br3’ろH2C、RuO2,0804、PdC22、
Rh(NO3)3・2H20XRh2(804)s、R
uO2,0s04のような簡単な化合物の形で、または
財金属のカルボン酸塩、たとえば酢酸ロジウム−■また
は酢酸白金−■とじて使用することができる。
活性触媒成分は、好ましくは配位子としてたとえばハロ
ゲン、たとえば塩素、臭素および/またはヨウ素、ヒド
ロキシル、水、一酸化炭素、ならびにまた6価の窒素の
適当な化付物およびオルガノホスフィン化合物、たとえ
ばトリブチルホスフィンまたはトリフェニルホスフィン
を有する貴金属の錯化合物である。本発明による触媒は
、たとえば金属カルボニル、金属カルボニルハロゲン化
物の形でも使用される◇ハロケ9ン含有触媒成分も、使
用されるハロゲン化物の種類から、極めて種々の種類の
ものであってもよい。最も有効なのは臭素および/また
はヨウ素であって、これらは殊にアルキルハロゲン化物
、好ましくはヨウ化アルキルたとえばヨウ化メチルの形
で、またはヨウ化アシルとして使用される。しかし、ア
ルカリ八ロケ”ン化物、たとえばNaBr XNaJ 
、 KBrXK、Tまたはアンモニウム塩、ならびに相
応する第四アンモニウム−またはホスホニウム化合物も
、触媒成分として挙げられる。
触媒系になお添加され、かつハロゲン化物のように貴金
属成分に対して著しいモル過剰量で存在していてもよい
助触媒(儂、既述の3111fiの窒素化合物、たとえ
ばピリジン、アルキルアミン、アニリン、31曲のリン
化合物、たとえばアルキル−またはアリール−またはア
ルキル・アリール混合ホスフィンまたは61111iの
ヒ素化合物、たとえばトリフェニルヒ素または類似のア
ンチモン化合物、ならびに他の公知の有機の錯体形成化
合物、たとえばラクトン、たとえばブチロラクトンであ
る。
その上、なおたとえばカルボニル形成金属Cr、MoX
W、Fe、CoまたはトTiのような他の金属ないしは
金属化合物、またはたとえばVCt3またはp、tct
 3のような他の金属ないしは金属化合物も、良好な助
触媒作用を示す。
触媒は、溶解した形または固体の形で、たとえば微細な
懸濁液として使用することができる。
固体触媒は、普通の担体材料、たとえばケイソウ土、酸
化アルミニウム、または活性炭上に担持させて、たとえ
ば固定層として使用することもできる。触媒用溶剤およ
び反応媒体としては、普通液体の不飽和カルボン酸エス
テルが使用さ:r′Lる。作業条件下で液状でない不飽
和カルボン酸エステルを使用する場合、反応は不活性溶
剤、たとえば四塩化炭素、クロルベンゾール、ヘキサン
、ヘプタンまたはシクロヘキサン中で実施される。
触媒系において一般に助触媒成分対活性貴金属成分の割
合(貴金属1原子あたシの助触媒のモル数)=1 二1
〜2000:1、特に2:1〜1000:1、有利には
6:1〜500:1が用いられる。触媒系の量は、使用
される不飽和カルボン酸エステルに対して、0.01〜
50重量係、特に0.05〜40重量係重量別には0.
1〜25重量係である。
反応は、70〜350℃の範囲内で実施される。有利に
は100〜250°Cの範囲内で作業する。反応の際に
1〜500バールの圧力、好ましくは1〜250パール
の圧力および特に有利Ku10〜150バールの圧力が
適用される。
たとえば濾過および/またけ蒸留により後処理した後に
、その際に生じる、なかんずく使用された貴金属を実際
に定量的量で含有する残滓は、未反応の出発エステルお
よび回収された助触媒、たとえばヨウ化メチルと一緒に
再び新しい反応に導入することができる。
新規の製造性は、連続的にも不運、視的にも運転するこ
とができる。しかしながら大工業的実施態様の場合には
好ましくは反応は連続的に実施され、その際出解された
および/または懸濁された触媒を用いるかまたは固体の
触媒層を用いても作業することができる。
好ましくない重合を避けるために、本発明によるカルボ
ニル化法を有効量の重合抑制剤、たとえばヒドロキノン
、ヒドロキノンモノメチルエーテル、フェノチアジンま
たは銅化合物の存在で実施することが有利である。
実施例 全バッチの安定化は、オレイン酸銅1100pp f、
用いて行なう。
例  1 メチルメタクリラート547.0ミリモル、塩rヒロジ
クム(Ill) (RhCl3 X 3−5 H2O)
 1−0 ミ’)モル、トリフェニルホスフィン50.
8ミリモルおよびヨウ化メチルioo、oミリモルから
なる混合物を、・・ステロイ(Hastelloy )
 C4■−挿入物、電気加熱装置および磁気攪拌機を有
する[1.351のオートクレーブ中に装入し、一酸化
炭素10ロパールを圧入する。オートクレーブを攪拌下
に200℃に加熱し、この温度で30分間保持する。
反応溶液のがスクロマトダラム(GC)は、メタクリル
酸無水物15.1面f*%(Ft%)、酢酸・メタクリ
ル酸の混合無水物20.7 yt 優および酢酸無水物
7.3Ft%を示す。
比較例 メチルメタクリラート547.0ミリモル、ヨウ化ニッ
ケル1.2ミリモル、トリフェニルホスフィン50.8
ミリモルおよびヨウ化メチル100.0ミリモルからな
る混合物を0.351のオートクレーブ中でCo−雰囲
気(冷圧10ロパール)中で30分間に200°Cに加
熱する。
溶液のGCから、2−メチル−5−メチレンアジピン酸
ジメチルエステル2゜8Ft%、メタクリル酸無水物0
.3 Ft%および酢1段・メタクリル酸の混合無水物
1.1Ftsを認めることができる。
例  2 メチルアクリラー) 547.0ミリモル、塩化ロジウ
ム1.0ミリモル、トリフェニルホスフィン50.8ミ
リモルおよびヨウ化メチルi o o、。
ミリモルt−CO圧(冷圧100バール)下に30分間
200°Cに加熱する。
溶液のGC−分析は、アクリル酸無水物21.8Ft%
、酢酸・アクリル酸の混合黒水物60.2Ft係および
酢酸無水物14.111%を示す。
例  ろ メチルメタクリラート547.0ミリモル、塩化ロジウ
ム([[) 1.0 ミリモル、モリブデンヘキサカル
ボニル12.ロミリモル、トリフェニルホスフィン50
.8ミリモルおよびヨウ化メチル100 ミIJモルを
、CO雰囲気(冷圧100バール)中で30分間200
℃に、側熱する。
GCによれば、メタクリル酸無水物7.4 Ft係、酢
酸・メタクリル酸の混合無水物19.2Ft係および酢
酸無水物14.2 Ft %が存在する。
例  4 メチルメタクリラート547.0ミリモル、塩化ロジウ
ム(III)1.0ミリモル、ブチロラクトン33.4
ミリモル、トリフェニルホスフィン6.4ミリモルおよ
びヨウ化メチル66.8ミリモルからなる混合物を、C
O雰囲気(冷圧100バール)中で60分間200°C
に加熱する。
溶液のGCは、メタクリル酸無水物7.7vt係、酢酸
・メタクリル酸の混合無水物13.OF1%および酢酸
無水物5.5Fz%を示す。
全ての例においてGC−分離はJ&Wサイエンチフイク
(5cientific Inc )社(3871Se
curity Park Drive、Rancho 
Cordova 。
U、S、A 〕のガラス毛管カラム(Glaskapi
llarsaeule)(DB1701)中で行なった

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、不飽和脂肪族カルボン酸無水物を製造するために、
    一般式: ▲数式、化学式、表等があります▼ 〔式中、R_1=HまたはCH_3、およびR_2=1
    〜10個のC原子を有する アルキル、5〜10個のC原子を有するシクロアルキル
    、2〜10個のC原子を有するアルケニル、アリールま
    たはアラルキルであり、その際R_2はなお不活性置換
    基を含有することができる〕で示されるα,β−不飽和
    カルボン酸エステルを一酸化炭素と、周期律第VIII族の
    少なくとも1つの貴金属を含有する触媒系の存在および
    助触媒としてハロゲンおよび/またはハロゲン化合物の
    存在で温度70〜350℃および圧力1〜500バール
    で反応させることを特徴とする不飽和脂肪族カルボン酸
    無水物の製造法。 2、触媒系中の第VIII族の貴金属が、ロジウムおよび/
    またはパラジウムおよび/または白金である特許請求の
    範囲第1項記載の方法。 3、触媒系が、なお錯体配位子、殊にハロゲンまたはハ
    ロゲン化合物および第三有機リン化合物ないしは第三有
    機窒素化合物を含有する特許請求の範囲第1項または第
    2項記載の方法。 4、助触媒が、臭素および/またはヨウ素および/また
    は該ハロゲンの化合物である特許請求の範囲第1項記載
    の方法。 5、R_2が1〜4個のC原子を有するアルキル基であ
    るアクリル酸エステルおよびメタクリル酸エステルを、
    一酸化炭素と反応させる特許請求の範囲第1項から第4
    項までのいずれか1項記載の方法。 6、アクリル酸メチルエステルを反応させる特許請求の
    範囲第1項から第5項までのいずれか1項記載の方法。 7、メタクリル酸メチルエステルを反応させる特許請求
    の範囲第1項から第5項までのいずれか1項記載の方法
JP61296864A 1985-12-18 1986-12-15 不飽和脂肪族カルボン酸無水物の製造法 Pending JPS62148447A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

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DE3544765.6 1985-12-18
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ID=6288751

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US (1) US4781868A (ja)
EP (1) EP0226942A3 (ja)
JP (1) JPS62148447A (ja)
DE (1) DE3544765C2 (ja)

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US4781868A (en) 1988-11-01
EP0226942A2 (de) 1987-07-01
EP0226942A3 (de) 1988-05-04
DE3544765A1 (de) 1987-06-19
DE3544765C2 (de) 1994-04-07

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