JPS6332342B2 - - Google Patents
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Description
この発明はオレフインのヒドロホルミル化に関
し、ゆるやかな条件下に実施され且つ触媒の分離
及び回収が容易な2相接触ヒドロホルミル化方法
を提供する。 オレフイン類をヒドロホルミル化してアルデヒ
ド及び/またはアルコールを生成する反応は周知
であつて、有用な方法であるが、この方法は触媒
としてロジウムのような貴金属の錯体を用いて有
機相中で行われている。触媒錯体が有機相に可溶
であるため、ロジウムまたはその他の貴金属触媒
の分離及び回収が容易でない難点がある。 上記問題を解決する1つの提案された方法は、
反応出発成分及び/もしくは生成物を含む有機相
が触媒を含む水相から容易に分離できるように、
反応をロジウムもしくはロジウム化合物とスルホ
ン化トリアリールホスフインの水溶液の存在下に
行う方法である。しかしながら、そのような反応
には非常に高い反応器圧力(通常40バール
(4000kPa)もしくはそれ以上である)が必要で
あり、またしばしば許容できない程長い反応時間
が必要となる。さらに、種々のプロセスに利用す
るのに有用性が高いので望まれている高いn:イ
ソ比を有するアルデヒド生成物を得るのが困難で
ある。 我々は、有機相と水相の両者に親和性を有する
試薬を反応混合物中に混入することによつて上述
の2相系反応における難点を軽減もしくは回避で
きることを見出した。そのような試薬は相軽移試
薬または界面活性剤として分類することができ
る。我々は便宜上そのような試薬を「両親媒性試
薬」と呼ぶことにする。これらの試薬はヒドロホ
ルミル化反応をゆるやかな条件下に円滑に進める
作用をなし、好ましくは水相からの触媒の分離お
よび回収を阻害しないことが判明した。 それ故、本発明に係るオレフインの接触ヒドロ
ホルミル化方法は、水相および有機相からなる反
応媒体中で白金族金属の水溶性錯体からなる触媒
および両親媒性試薬の共存下にオレフイン、水素
および一酸化炭素を高温高圧下に反応させること
を特徴とする。 有機相は実質的にオレフイン基体及び/または
ヒドロホルミル化反応生成物、及び好ましくは1
もしくは2以上の有機溶剤とからなる。基体オレ
フインは炭素鎖長C3−C20、好ましくはC7−C14を
有する末端もしくは中間オレフインとすることが
できる。溶剤を使用する場合、溶剤は常用される
不活性な脂肪族溶剤(アルカンなど)または芳香
族溶剤(トルエンまたはクロロベンゼン等)の中
から選ぶことができる。好ましい溶剤はC5−C9
アルカン類、例えばシクロヘキサン及びn−ペン
タンである。 水相は白金属金属の水溶性錯体を含む。「白金
属金属」とは白金、ロジウム、パラジウム、ルテ
ニウム、イリジウムおよびオスミウムを意味す
る。触媒として、緩やかな条件下に作用するロジ
ウム、白金、ルテニウムまたはパラジウム、特に
ロジウムの水溶性錯体を用いることが望ましい。
触媒錯体は白金族金属の水溶性先駆化合物もしく
は錯体と水溶性ホスフインとから現場で生成する
ことが望ましい。先駆化合物または錯体の選択は
重要ではない。先駆化合物もしくは錯体の例とし
ては次のものが挙げられる。〔Rh(acac)(CO)2〕
〔RhCl33H2O〕、〔RhClジエン)〕2、〔Rh(ジエン)
2〕+A-、〔Rh2(C5Me5)2(OH)3〕+A-、〔Ru2(OH)3
(アレーン)2〕+A-、〔Pd(アリル)ジエン〕+A-、
〔Pd2(dba)3〕、K2〔PdCl4〕、K2〔PtCl4〕、
〔RuCl33H2O〕、Na〔RuCl6〕および〔Ru2Cl4(ア
レーン)2〕、(acacはアセチルアセトナートを表わ
し、適当なジエンは、1,5−シクロオクタジエ
ンであり、適当なアレーンはP−サイメン(即ち
イソプロピルトルエン)及びヘキサメチルベンゼ
ンであり、Aは非錯生成アニオン、例えばテトラ
フエニルボレートもしくはテトラフルオロボレー
トであり、dbaはジベンジリデンアセトンであ
る。) 水相はまた現場で触媒先駆化合物もしくは錯体
及び水素及び/または一酸化炭素と反応して触媒
錯体を形成する水溶性ホスフインを含む。水溶性
ホスフインは好ましくは次式で表わされるスルホ
ン化もしくはカルボキシル化せるトリアリ−ルホ
スフインである。 上記において、Arはアリール基、例えばフエ
ニル及びナフチルであつてこれらは同一であつて
も相違してもよく;置換基RはC1−C4線状もし
くは分岐鎖アルキルもしくはアルコキシ基、例え
ばメチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブ
チル、メトキシ、エトキシ、プロポキシまたはブ
トキシ基;ハロゲン;ヒドロキシ;ニトリル;ニ
トロ;アミノ及びC2−C4アルキル置換アミノの
中から選ばれた基であつて互いに同一であつても
相違してもよく;置換基Xはカルボン酸、スルホ
ン酸及びそれらの塩の中から選ばれた基であつて
互いに同一であつても相違してもよく;x1、x2及
びx3は0から3までの整数の中から選ばれた整数
(但し、少なくともx1は1もしくはそれより大で
ある)であつて互いに同一であつても相違しても
よく;y1、y2及びy3は0から5までの整数の中か
ら選ばれた整数であつて互いに同一であつても相
違してもよい。好ましくは、Arはフエニル、X
はCOOHもしくはSO3Naであり、x1は1であり、
x2とx3は0であり、y1、y2およびy3は0である。
Xが酸塩である時そのカチオンはNa+であること
が望ましい。尤も、K+のような他のアルカリ金
属カチオンも使用可能である。第四アンモニウム
カチオン、例えばNH4 +を用いることもできる。 好ましい水溶性ホスフインは次式で表わされ
る。
し、ゆるやかな条件下に実施され且つ触媒の分離
及び回収が容易な2相接触ヒドロホルミル化方法
を提供する。 オレフイン類をヒドロホルミル化してアルデヒ
ド及び/またはアルコールを生成する反応は周知
であつて、有用な方法であるが、この方法は触媒
としてロジウムのような貴金属の錯体を用いて有
機相中で行われている。触媒錯体が有機相に可溶
であるため、ロジウムまたはその他の貴金属触媒
の分離及び回収が容易でない難点がある。 上記問題を解決する1つの提案された方法は、
反応出発成分及び/もしくは生成物を含む有機相
が触媒を含む水相から容易に分離できるように、
反応をロジウムもしくはロジウム化合物とスルホ
ン化トリアリールホスフインの水溶液の存在下に
行う方法である。しかしながら、そのような反応
には非常に高い反応器圧力(通常40バール
(4000kPa)もしくはそれ以上である)が必要で
あり、またしばしば許容できない程長い反応時間
が必要となる。さらに、種々のプロセスに利用す
るのに有用性が高いので望まれている高いn:イ
ソ比を有するアルデヒド生成物を得るのが困難で
ある。 我々は、有機相と水相の両者に親和性を有する
試薬を反応混合物中に混入することによつて上述
の2相系反応における難点を軽減もしくは回避で
きることを見出した。そのような試薬は相軽移試
薬または界面活性剤として分類することができ
る。我々は便宜上そのような試薬を「両親媒性試
薬」と呼ぶことにする。これらの試薬はヒドロホ
ルミル化反応をゆるやかな条件下に円滑に進める
作用をなし、好ましくは水相からの触媒の分離お
よび回収を阻害しないことが判明した。 それ故、本発明に係るオレフインの接触ヒドロ
ホルミル化方法は、水相および有機相からなる反
応媒体中で白金族金属の水溶性錯体からなる触媒
および両親媒性試薬の共存下にオレフイン、水素
および一酸化炭素を高温高圧下に反応させること
を特徴とする。 有機相は実質的にオレフイン基体及び/または
ヒドロホルミル化反応生成物、及び好ましくは1
もしくは2以上の有機溶剤とからなる。基体オレ
フインは炭素鎖長C3−C20、好ましくはC7−C14を
有する末端もしくは中間オレフインとすることが
できる。溶剤を使用する場合、溶剤は常用される
不活性な脂肪族溶剤(アルカンなど)または芳香
族溶剤(トルエンまたはクロロベンゼン等)の中
から選ぶことができる。好ましい溶剤はC5−C9
アルカン類、例えばシクロヘキサン及びn−ペン
タンである。 水相は白金属金属の水溶性錯体を含む。「白金
属金属」とは白金、ロジウム、パラジウム、ルテ
ニウム、イリジウムおよびオスミウムを意味す
る。触媒として、緩やかな条件下に作用するロジ
ウム、白金、ルテニウムまたはパラジウム、特に
ロジウムの水溶性錯体を用いることが望ましい。
触媒錯体は白金族金属の水溶性先駆化合物もしく
は錯体と水溶性ホスフインとから現場で生成する
ことが望ましい。先駆化合物または錯体の選択は
重要ではない。先駆化合物もしくは錯体の例とし
ては次のものが挙げられる。〔Rh(acac)(CO)2〕
〔RhCl33H2O〕、〔RhClジエン)〕2、〔Rh(ジエン)
2〕+A-、〔Rh2(C5Me5)2(OH)3〕+A-、〔Ru2(OH)3
(アレーン)2〕+A-、〔Pd(アリル)ジエン〕+A-、
〔Pd2(dba)3〕、K2〔PdCl4〕、K2〔PtCl4〕、
〔RuCl33H2O〕、Na〔RuCl6〕および〔Ru2Cl4(ア
レーン)2〕、(acacはアセチルアセトナートを表わ
し、適当なジエンは、1,5−シクロオクタジエ
ンであり、適当なアレーンはP−サイメン(即ち
イソプロピルトルエン)及びヘキサメチルベンゼ
ンであり、Aは非錯生成アニオン、例えばテトラ
フエニルボレートもしくはテトラフルオロボレー
トであり、dbaはジベンジリデンアセトンであ
る。) 水相はまた現場で触媒先駆化合物もしくは錯体
及び水素及び/または一酸化炭素と反応して触媒
錯体を形成する水溶性ホスフインを含む。水溶性
ホスフインは好ましくは次式で表わされるスルホ
ン化もしくはカルボキシル化せるトリアリ−ルホ
スフインである。 上記において、Arはアリール基、例えばフエ
ニル及びナフチルであつてこれらは同一であつて
も相違してもよく;置換基RはC1−C4線状もし
くは分岐鎖アルキルもしくはアルコキシ基、例え
ばメチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブ
チル、メトキシ、エトキシ、プロポキシまたはブ
トキシ基;ハロゲン;ヒドロキシ;ニトリル;ニ
トロ;アミノ及びC2−C4アルキル置換アミノの
中から選ばれた基であつて互いに同一であつても
相違してもよく;置換基Xはカルボン酸、スルホ
ン酸及びそれらの塩の中から選ばれた基であつて
互いに同一であつても相違してもよく;x1、x2及
びx3は0から3までの整数の中から選ばれた整数
(但し、少なくともx1は1もしくはそれより大で
ある)であつて互いに同一であつても相違しても
よく;y1、y2及びy3は0から5までの整数の中か
ら選ばれた整数であつて互いに同一であつても相
違してもよい。好ましくは、Arはフエニル、X
はCOOHもしくはSO3Naであり、x1は1であり、
x2とx3は0であり、y1、y2およびy3は0である。
Xが酸塩である時そのカチオンはNa+であること
が望ましい。尤も、K+のような他のアルカリ金
属カチオンも使用可能である。第四アンモニウム
カチオン、例えばNH4 +を用いることもできる。 好ましい水溶性ホスフインは次式で表わされ
る。
【式】および
【式】
また、別の例としてはP(C6H4CR2H)3がある。
市販されているポリオキシエチレン洗剤のホスフ
イナイト、例えばPPh2(OCH2CH2)oOC12H25(n
=23)もまた用いることができる。 必要に応じて触媒先駆化合物もしくは錯体は前
もつて水溶性ホスフインと反応させて、触媒ヒド
リド/カルボニル含有錯体の中間先駆化合物を形
成することができる。しかしながら、一般にはヒ
ドロホルミル化反応器中で現場で先駆物質と水溶
性ホスフインとから直接触媒ヒドリド/カルボニ
ル錯体を形成する方が好ましい。 水相は好ましくは、触媒錯体を形成するのに必
要なものの他に遊離水溶性ホスフインを含むべき
である。遊離ホスフインは触媒錯体を形成するの
に使用するホスフインと同一であつても相違して
もよいが、同一ホスフインを用いることが望まし
い。通常、触媒錯体を形成し且つ遊離ホスフイン
を提供するために化学量論的過剰量のホスフイン
を反応器に加える。遊離ホスフインは貴金属に対
するモル比が150:1以下となるような割合で存
在せしめるべきである。最も一般には20:1また
はそれ以下、特に10:1またはそれ以下において
も満足すべき結果を得ることができる。両親媒性
試薬の濃度は反応に影響を及ぼすが、ホスフイ
ン:貴金属の比とは係わり合いがない。 水相と有機相の比は0.33:1乃至5:1、好ま
しくは0.5:1乃至3:1の範囲である。特に約
2:1及び1:1の比率において良好な結果が得
られた。有機相に対する水相の比率が低いと反応
速度が遅くなる傾向があり、反対に、比率が高い
と有機相中に蓄積する貴金属量が、増大する傾向
がある。反応媒体中における貴金属の濃度は水相
に基づく金属のppmで表わされる。貴金属(ロジ
ウム)濃度が増大して最大値となるまでは反応速
度と直鎖生成物の選択率とは増大するが、その後
は低減するかまたは同じ水準を維持する傾向があ
ることが判明した。効率(即ちアルデヒドへの転
化百分率は実質的にロジウム濃度の影響を受けな
い。貴金属濃度は100−500ppm、好ましくは200
−400ppmの範囲とすべきである。多くの反応で
は300ppmの水準が最良である。 水相のPHは好ましくは緩衝剤を加えて7または
それ以上とすべきである。もつとも、緩衝剤と触
媒とが相溶性を有し、相互に不活性であるならば
酸性条件下に実施しても格別問題はない。 両親媒性試薬を用いる目的はオレフイン基体を
円滑に水相中へ侵入せしめると共にアルデヒド生
成物を有機相へ戻すにある。例外的に両親媒性試
薬は触媒の相間移転を促進する場合がある。好ま
しくは、両親媒性試薬は極性基と非極性基を有
し、水相と有機相の両者に所要親和性を持つべき
である。両親媒性試薬は主として水相中に分散
し、少量が有機相中に分散することが望ましい。
より好ましくは、両親媒性試薬は実質的に水相に
可溶であるが、実質的に有機相には不溶であるべ
きである。両親媒性試薬の有効性は極性及び非極
性基の両者を持つが故に相境界を横切つて種を移
行せしめることに基づくと考えられる。一般に疎
水疎油バランス「HLB」で表わされる水相/有
機相境界における洗剤分子の望ましい位置及び配
向と上述の傾向とはほぼ類似していると見ること
ができる。しかしながら、少なくとも最も有効な
両親媒性試薬に対しては必要な定義はすることが
できないので上述のような定量的定義は両親媒性
試薬を分類するのに適当でない。両親媒性試薬は
アニオン、カチオンまたは中性のいずれであつて
もよい。多くの適当な試薬は相転移試薬または界
面活性剤として市販されている。適当なアニオン
試薬の例としてはナトリウムドデシルサルフエー
トがあり、中性試薬の例としては市販されている
Brij35(即ち〔C12H25(OCH2CH2)23OH〕)があ
り、カチオン試薬の例としてはセチルトリメチル
アンモニウムブロミドのようなテトラアルキルア
ンモニウム塩がある。他のアンモニウム塩錯体、
例えばセチルピリジウムブロミド、ラウリル及び
ミリスチルアンモニウムブロミド並びにセチルト
リメチルアンモニウムアセテートのカチオン試薬
として有用である。一般に、カチオン試薬または
ポリオキシエチレン(例えばBrij35)のような中
性試薬を用いることが望ましい。貴金属に対する
両親媒性試薬の濃度(モル比)は100:1以下、
好ましくは1:1乃至25:1、好ましくは5:1
または20:1とすべきである。一般に両親媒性試
薬の量が増大すると有機相に対する貴金属の損失
量が低減することが判明した。 反応の温度及び圧力条件は緩やかである。温度
は40−150℃とすべきである。約40℃未満では反
応速度が著しく遅くなり、反対に150℃を越える
温度では触媒の失活が起こりがちである。アルデ
ヒドへの転化効率、n−アルデヒドの選択率及び
反応速度を考慮するならば望ましい反応温度は70
−120℃の範囲、例えば80℃または100℃である。 全(H2+CO)初期圧力は貴金属の種類によつ
て変わるが300−10000kPaの範囲内とすべきであ
る。ロジウム触媒を使用する場合全初期圧力の範
囲は300−3000kPa、好ましくは500−2500kPa、
より好ましくは800−1700kPaである。H2:CO
比は1:1であることが望ましい、もつとも約
5:1の比率を必要に応じて用いることができ
る。水素を全く欠くことは望ましくない。 上述の種々の条件下に高いオレフイン転化率、
高いアルデヒド効率及び高いn−アルデヒド転化
率が達成されると共に貴金属が水相から容易に回
収し得ることが判明した。特に、両親媒性試薬の
存在下及び非存在下に行つたヘキス−1−エンと
ヘキサデス−1−エンのヒドロホルミル化反応の
実験データから両親媒性試薬が次の3つの重要な
役割を演じていることがわかつた。 (a) 速度:両親媒性試薬の非存在下ではヒドロホ
ルミル化反応速度は1ケタ低くなる。それ故、
両親媒性試薬は、例えばオレフインを水相へ転
移せしめることによつて反応をより好ましいも
のとする構成を与える。 (b) 選択率:両親媒性試薬の存在によつてn−ア
ルデヒドへの選択率が増大する。 (c) 効率:両親媒性試薬の存在によつてアルデヒ
ドへの転化効率が増大する。 以下、本発明の具体例を以下の実施例及び図面
(実施例15乃至21の結果を図示)について説明す
る。 A 水溶性ホスフインの調整 1 シーメンツ法(G Schiemenz、Chem.
Ber.、1966、99、504)に従つて4−
Ph2PC6H4CO2Hを調整した。 4−BrC6H4Br+Mg→4−BrMgC6H4Br Ph2PCl+4−BrMgC6H4Br→4Ph2P−C
−C6H4Br 4−Ph2PC6H4Br−4−Ph2PC6H4CO2H 2 アールランドおよびチヤツト法(S、
Ahrland and V Chatt、J Chem、
Soc.、1958、276)に従つて3−
Ph2PC6H4SO3Naを調製した。 B ヒドロホルミル化例 例1乃至10は本発明に従つて両親媒性試薬を
用いた際の一般的効果を説明する。 例 1(比較例) アセチルアセトナート−ジカルボニルロジウム
()0.015gとPPh2(C6H4CO2H)0.177gとをPH
10の緩衝剤(NaHCO3−、NaOH)20ml、ヘキ
ス−1−エン5g及びヘプタン5gと共にガラス
製加圧器に入れ、窒素洗浄し、80℃に於いて電磁
撹拌しながら560kPaまで加圧した。この温度3
時間容器を放置した。有機相をGC分析した結果、
ヘキス−1−エンの2.4%がヘプトアルデヒドに
転化し、i−ヘプトアルデヒドに対するn−ヘプ
トアルデヒドの比は20:1であつた。 例 2 例1の手法を繰返した。但し、反応混合物中に
ラウリルトリメチルアンモニウムブロミド0.355
gを加えた。1時間後有機相を分析したところへ
キス−1−エンの転化率は28%であつた。反応生
成物の98%はヘプトアルデヒドであり、副成物は
内部オレフインであつた。i−ヘプトアルデヒド
に対するn−ヘプトアルデヒドの比は87:1であ
つた。 例 3 例1の手法を繰返した。但し、ヘキス−1−エ
ンに代えてヘキサデス−1−エンを用いた。3時
間後に有機相を分析したところヘキサデス−1−
エンの0.5%がヘプタデカアルデヒドに転化した
に過ぎなかつた。 例 4 例3の手法を繰返した。但し、反応混合物にラ
ウリルトリメチルアンモニウムブロミド0.355g
を加えた。1時間後に分析した結果ヘキサデス−
1−エンの73%が転化し、生成物の89%がヘプタ
デシルアルデヒド(n−ヘプタデシルアルデヒド
及びi−ヘプタデシルアルデヒド)であつた。i
−ヘプタデシルアルデヒドに対するn−ヘプタア
ルデヒドの比は22:1であつた。 例 5(比較例) 例1の手法を繰返した。但し、ヘキス−1−エ
ンに代えてドデス−1−エンを用いた。3時間後
に分析したところドデス−1−エンの2.2%がト
リデカナールに転化したにすぎず、i−トリデカ
ナールに対するn−トリデカナールの比は6:1
であつた。 例 6 例5の手法を繰返した。但し、反応混合物にセ
チルトリメチルアンモニウムブロミド0.422gを
加えた。1時間後に有機相を分析した結果ドデス
−1−エンの78%が転化し、トリデカナールへの
転化効率は91%であつた。i−トリデカナールに
対するn−トリデカナールの比は20:1であつ
た。 例 7 例5の手法を繰返した。但し、反応混合物にラ
ウリルトリメチルアンモニウムブロミド0.355g
を加えた。1時間後に有機相を分析した結果ドデ
ス−1−エンの64%が転化し、トリデカナールへ
の転化効率は94%であつた。i−トリデカナール
に対するn−トリデカナールの比は16:1であつ
た。 例 8(比較例) 例5の手法を繰返した。但し、有機相として生
ドデス−1−エン10gを用いた。3時間後に有機
相を分析した結果ドデス−1−エンの2.2%がト
リデカナールに転化し、i−トリデカナールに対
するn−トリデカナールの比は7:1であつた。 例 9 例6の手法を繰返した。但し、有機相として生
ドデス−1−エン10gを用いた。1時間後に有機
相を分析した結果、ドデス−1−エンの44%が転
化し、トリデカナールへの転化効率は85%であつ
た。i−トリデカナールに対するn−トリデカナ
ールの比は73:1であつた。 例 10 例7の手法を繰返した。但し、有機相として生
ドデス−1−エン10gを用いた。1時間後に有機
相を分析した結果ドデス−1−エンの43%が転化
し、トリデカナールへの転化効率は82%でありi
−トリデカナールに対するn−トリデカナールの
比は70:1であつた。 上述の例は両親媒性試薬を用いた場合に達成さ
れる反応速度、オレフイン転化率、アルデヒドへ
の転化効率およびn−アルデヒドへの選択率にお
ける改良を示すものである。 例 11−14 これらの例は1連のロジウム錯体を触媒先駆物
質として用いた場合に上記と同様な活性、選択率
及び転化効率が得られると共に有機相へのロジウ
ムの損失が低い結果となることを示す。採用した
反応条件は例9に於けるのと同様であつた。結果
は下記第1表に示す。
市販されているポリオキシエチレン洗剤のホスフ
イナイト、例えばPPh2(OCH2CH2)oOC12H25(n
=23)もまた用いることができる。 必要に応じて触媒先駆化合物もしくは錯体は前
もつて水溶性ホスフインと反応させて、触媒ヒド
リド/カルボニル含有錯体の中間先駆化合物を形
成することができる。しかしながら、一般にはヒ
ドロホルミル化反応器中で現場で先駆物質と水溶
性ホスフインとから直接触媒ヒドリド/カルボニ
ル錯体を形成する方が好ましい。 水相は好ましくは、触媒錯体を形成するのに必
要なものの他に遊離水溶性ホスフインを含むべき
である。遊離ホスフインは触媒錯体を形成するの
に使用するホスフインと同一であつても相違して
もよいが、同一ホスフインを用いることが望まし
い。通常、触媒錯体を形成し且つ遊離ホスフイン
を提供するために化学量論的過剰量のホスフイン
を反応器に加える。遊離ホスフインは貴金属に対
するモル比が150:1以下となるような割合で存
在せしめるべきである。最も一般には20:1また
はそれ以下、特に10:1またはそれ以下において
も満足すべき結果を得ることができる。両親媒性
試薬の濃度は反応に影響を及ぼすが、ホスフイ
ン:貴金属の比とは係わり合いがない。 水相と有機相の比は0.33:1乃至5:1、好ま
しくは0.5:1乃至3:1の範囲である。特に約
2:1及び1:1の比率において良好な結果が得
られた。有機相に対する水相の比率が低いと反応
速度が遅くなる傾向があり、反対に、比率が高い
と有機相中に蓄積する貴金属量が、増大する傾向
がある。反応媒体中における貴金属の濃度は水相
に基づく金属のppmで表わされる。貴金属(ロジ
ウム)濃度が増大して最大値となるまでは反応速
度と直鎖生成物の選択率とは増大するが、その後
は低減するかまたは同じ水準を維持する傾向があ
ることが判明した。効率(即ちアルデヒドへの転
化百分率は実質的にロジウム濃度の影響を受けな
い。貴金属濃度は100−500ppm、好ましくは200
−400ppmの範囲とすべきである。多くの反応で
は300ppmの水準が最良である。 水相のPHは好ましくは緩衝剤を加えて7または
それ以上とすべきである。もつとも、緩衝剤と触
媒とが相溶性を有し、相互に不活性であるならば
酸性条件下に実施しても格別問題はない。 両親媒性試薬を用いる目的はオレフイン基体を
円滑に水相中へ侵入せしめると共にアルデヒド生
成物を有機相へ戻すにある。例外的に両親媒性試
薬は触媒の相間移転を促進する場合がある。好ま
しくは、両親媒性試薬は極性基と非極性基を有
し、水相と有機相の両者に所要親和性を持つべき
である。両親媒性試薬は主として水相中に分散
し、少量が有機相中に分散することが望ましい。
より好ましくは、両親媒性試薬は実質的に水相に
可溶であるが、実質的に有機相には不溶であるべ
きである。両親媒性試薬の有効性は極性及び非極
性基の両者を持つが故に相境界を横切つて種を移
行せしめることに基づくと考えられる。一般に疎
水疎油バランス「HLB」で表わされる水相/有
機相境界における洗剤分子の望ましい位置及び配
向と上述の傾向とはほぼ類似していると見ること
ができる。しかしながら、少なくとも最も有効な
両親媒性試薬に対しては必要な定義はすることが
できないので上述のような定量的定義は両親媒性
試薬を分類するのに適当でない。両親媒性試薬は
アニオン、カチオンまたは中性のいずれであつて
もよい。多くの適当な試薬は相転移試薬または界
面活性剤として市販されている。適当なアニオン
試薬の例としてはナトリウムドデシルサルフエー
トがあり、中性試薬の例としては市販されている
Brij35(即ち〔C12H25(OCH2CH2)23OH〕)があ
り、カチオン試薬の例としてはセチルトリメチル
アンモニウムブロミドのようなテトラアルキルア
ンモニウム塩がある。他のアンモニウム塩錯体、
例えばセチルピリジウムブロミド、ラウリル及び
ミリスチルアンモニウムブロミド並びにセチルト
リメチルアンモニウムアセテートのカチオン試薬
として有用である。一般に、カチオン試薬または
ポリオキシエチレン(例えばBrij35)のような中
性試薬を用いることが望ましい。貴金属に対する
両親媒性試薬の濃度(モル比)は100:1以下、
好ましくは1:1乃至25:1、好ましくは5:1
または20:1とすべきである。一般に両親媒性試
薬の量が増大すると有機相に対する貴金属の損失
量が低減することが判明した。 反応の温度及び圧力条件は緩やかである。温度
は40−150℃とすべきである。約40℃未満では反
応速度が著しく遅くなり、反対に150℃を越える
温度では触媒の失活が起こりがちである。アルデ
ヒドへの転化効率、n−アルデヒドの選択率及び
反応速度を考慮するならば望ましい反応温度は70
−120℃の範囲、例えば80℃または100℃である。 全(H2+CO)初期圧力は貴金属の種類によつ
て変わるが300−10000kPaの範囲内とすべきであ
る。ロジウム触媒を使用する場合全初期圧力の範
囲は300−3000kPa、好ましくは500−2500kPa、
より好ましくは800−1700kPaである。H2:CO
比は1:1であることが望ましい、もつとも約
5:1の比率を必要に応じて用いることができ
る。水素を全く欠くことは望ましくない。 上述の種々の条件下に高いオレフイン転化率、
高いアルデヒド効率及び高いn−アルデヒド転化
率が達成されると共に貴金属が水相から容易に回
収し得ることが判明した。特に、両親媒性試薬の
存在下及び非存在下に行つたヘキス−1−エンと
ヘキサデス−1−エンのヒドロホルミル化反応の
実験データから両親媒性試薬が次の3つの重要な
役割を演じていることがわかつた。 (a) 速度:両親媒性試薬の非存在下ではヒドロホ
ルミル化反応速度は1ケタ低くなる。それ故、
両親媒性試薬は、例えばオレフインを水相へ転
移せしめることによつて反応をより好ましいも
のとする構成を与える。 (b) 選択率:両親媒性試薬の存在によつてn−ア
ルデヒドへの選択率が増大する。 (c) 効率:両親媒性試薬の存在によつてアルデヒ
ドへの転化効率が増大する。 以下、本発明の具体例を以下の実施例及び図面
(実施例15乃至21の結果を図示)について説明す
る。 A 水溶性ホスフインの調整 1 シーメンツ法(G Schiemenz、Chem.
Ber.、1966、99、504)に従つて4−
Ph2PC6H4CO2Hを調整した。 4−BrC6H4Br+Mg→4−BrMgC6H4Br Ph2PCl+4−BrMgC6H4Br→4Ph2P−C
−C6H4Br 4−Ph2PC6H4Br−4−Ph2PC6H4CO2H 2 アールランドおよびチヤツト法(S、
Ahrland and V Chatt、J Chem、
Soc.、1958、276)に従つて3−
Ph2PC6H4SO3Naを調製した。 B ヒドロホルミル化例 例1乃至10は本発明に従つて両親媒性試薬を
用いた際の一般的効果を説明する。 例 1(比較例) アセチルアセトナート−ジカルボニルロジウム
()0.015gとPPh2(C6H4CO2H)0.177gとをPH
10の緩衝剤(NaHCO3−、NaOH)20ml、ヘキ
ス−1−エン5g及びヘプタン5gと共にガラス
製加圧器に入れ、窒素洗浄し、80℃に於いて電磁
撹拌しながら560kPaまで加圧した。この温度3
時間容器を放置した。有機相をGC分析した結果、
ヘキス−1−エンの2.4%がヘプトアルデヒドに
転化し、i−ヘプトアルデヒドに対するn−ヘプ
トアルデヒドの比は20:1であつた。 例 2 例1の手法を繰返した。但し、反応混合物中に
ラウリルトリメチルアンモニウムブロミド0.355
gを加えた。1時間後有機相を分析したところへ
キス−1−エンの転化率は28%であつた。反応生
成物の98%はヘプトアルデヒドであり、副成物は
内部オレフインであつた。i−ヘプトアルデヒド
に対するn−ヘプトアルデヒドの比は87:1であ
つた。 例 3 例1の手法を繰返した。但し、ヘキス−1−エ
ンに代えてヘキサデス−1−エンを用いた。3時
間後に有機相を分析したところヘキサデス−1−
エンの0.5%がヘプタデカアルデヒドに転化した
に過ぎなかつた。 例 4 例3の手法を繰返した。但し、反応混合物にラ
ウリルトリメチルアンモニウムブロミド0.355g
を加えた。1時間後に分析した結果ヘキサデス−
1−エンの73%が転化し、生成物の89%がヘプタ
デシルアルデヒド(n−ヘプタデシルアルデヒド
及びi−ヘプタデシルアルデヒド)であつた。i
−ヘプタデシルアルデヒドに対するn−ヘプタア
ルデヒドの比は22:1であつた。 例 5(比較例) 例1の手法を繰返した。但し、ヘキス−1−エ
ンに代えてドデス−1−エンを用いた。3時間後
に分析したところドデス−1−エンの2.2%がト
リデカナールに転化したにすぎず、i−トリデカ
ナールに対するn−トリデカナールの比は6:1
であつた。 例 6 例5の手法を繰返した。但し、反応混合物にセ
チルトリメチルアンモニウムブロミド0.422gを
加えた。1時間後に有機相を分析した結果ドデス
−1−エンの78%が転化し、トリデカナールへの
転化効率は91%であつた。i−トリデカナールに
対するn−トリデカナールの比は20:1であつ
た。 例 7 例5の手法を繰返した。但し、反応混合物にラ
ウリルトリメチルアンモニウムブロミド0.355g
を加えた。1時間後に有機相を分析した結果ドデ
ス−1−エンの64%が転化し、トリデカナールへ
の転化効率は94%であつた。i−トリデカナール
に対するn−トリデカナールの比は16:1であつ
た。 例 8(比較例) 例5の手法を繰返した。但し、有機相として生
ドデス−1−エン10gを用いた。3時間後に有機
相を分析した結果ドデス−1−エンの2.2%がト
リデカナールに転化し、i−トリデカナールに対
するn−トリデカナールの比は7:1であつた。 例 9 例6の手法を繰返した。但し、有機相として生
ドデス−1−エン10gを用いた。1時間後に有機
相を分析した結果、ドデス−1−エンの44%が転
化し、トリデカナールへの転化効率は85%であつ
た。i−トリデカナールに対するn−トリデカナ
ールの比は73:1であつた。 例 10 例7の手法を繰返した。但し、有機相として生
ドデス−1−エン10gを用いた。1時間後に有機
相を分析した結果ドデス−1−エンの43%が転化
し、トリデカナールへの転化効率は82%でありi
−トリデカナールに対するn−トリデカナールの
比は70:1であつた。 上述の例は両親媒性試薬を用いた場合に達成さ
れる反応速度、オレフイン転化率、アルデヒドへ
の転化効率およびn−アルデヒドへの選択率にお
ける改良を示すものである。 例 11−14 これらの例は1連のロジウム錯体を触媒先駆物
質として用いた場合に上記と同様な活性、選択率
及び転化効率が得られると共に有機相へのロジウ
ムの損失が低い結果となることを示す。採用した
反応条件は例9に於けるのと同様であつた。結果
は下記第1表に示す。
【表】
例 15−21
これらの例はロジウム濃度がドデス−1−エン
のヒドロホルミル化に及ぼす影響について説明す
る。〔ドデセン〕=5g、ヘプタン(5g)、
CTAB:P:Rh=20:10:1なる条件下に例1
の手法を繰返した。試験結果は第1図に示す。同
図において反応速度は、繰返し加圧して圧力を
560kPaとする過程において第5回目の加圧が完
了した後圧力が560kPaから520kPaへ低下するの
に要した時間で表示した。 例 22−35 これらの例はヒドロホルミル化反応が緩やかな
条件下にC3−C20オレフイン類に広く適用可能な
ことを示す。反応条件は例1におけると同様であ
つた。結果を下記第2表に示す。
のヒドロホルミル化に及ぼす影響について説明す
る。〔ドデセン〕=5g、ヘプタン(5g)、
CTAB:P:Rh=20:10:1なる条件下に例1
の手法を繰返した。試験結果は第1図に示す。同
図において反応速度は、繰返し加圧して圧力を
560kPaとする過程において第5回目の加圧が完
了した後圧力が560kPaから520kPaへ低下するの
に要した時間で表示した。 例 22−35 これらの例はヒドロホルミル化反応が緩やかな
条件下にC3−C20オレフイン類に広く適用可能な
ことを示す。反応条件は例1におけると同様であ
つた。結果を下記第2表に示す。
【表】
例 36−41
これらの例はある範囲の圧力において反応を行
つた場合低いRh損失量、良好な反応速度及び良
好な選択率が達成されることを示す。反応条件
は、反応温度80℃、H2/CO=1:1、CTAB:
P:Rh=20:10:1、〔Rh〕=300ppm、有機
相:水相=1:2、有機相=ドデス−1−エン40
gであつた。結果を下記第3表に示す。
つた場合低いRh損失量、良好な反応速度及び良
好な選択率が達成されることを示す。反応条件
は、反応温度80℃、H2/CO=1:1、CTAB:
P:Rh=20:10:1、〔Rh〕=300ppm、有機
相:水相=1:2、有機相=ドデス−1−エン40
gであつた。結果を下記第3表に示す。
【表】
例 42
この例ではH2:CO比=8:1とした。ガラス
反応器に、Rhacac(CO)20.015g、4、
Ph2PC6H4COOH0.0709g、セチルトリメチルア
ンモニウムブロミド0.106gを緩衝剤20ml(PH=
7)、ヘキサン10g及びドデス−1−エン10gと
共に入れた。反応器を窒素洗浄し、80℃において
撹拌しながら水素−一酸化炭素(5:1)を用い
て700kPaまで加圧した。水素−一酸化炭素
(1:1)を用いて4時間に亘つて反応器を周期
的に700kPaまで加圧した。その後反応器を常温
まで冷却した。有機相を分析したところドデス−
1−エンの96%が消費され、生成物の83%はn−
もしくはi−トリデカナールとして存在した。i
−トリデカナールに対するn−トリデカナールの
比は26:1であつた。有機相中にロジウムは
5ppmのレベルで検出された。 例 43−51 これらの例はある温度範囲において反応が有利
に達成されることを示す。反応条件は例36におけ
ると同様であつた。結果を下記第4表に示す。
反応器に、Rhacac(CO)20.015g、4、
Ph2PC6H4COOH0.0709g、セチルトリメチルア
ンモニウムブロミド0.106gを緩衝剤20ml(PH=
7)、ヘキサン10g及びドデス−1−エン10gと
共に入れた。反応器を窒素洗浄し、80℃において
撹拌しながら水素−一酸化炭素(5:1)を用い
て700kPaまで加圧した。水素−一酸化炭素
(1:1)を用いて4時間に亘つて反応器を周期
的に700kPaまで加圧した。その後反応器を常温
まで冷却した。有機相を分析したところドデス−
1−エンの96%が消費され、生成物の83%はn−
もしくはi−トリデカナールとして存在した。i
−トリデカナールに対するn−トリデカナールの
比は26:1であつた。有機相中にロジウムは
5ppmのレベルで検出された。 例 43−51 これらの例はある温度範囲において反応が有利
に達成されることを示す。反応条件は例36におけ
ると同様であつた。結果を下記第4表に示す。
【表】
【表】
例 52−56
これらの例は水相:有機相比が反応に及ぼす影
響を考察する。反応条件は例9におけると同様で
あつた。結果を下記第5表に示す。
響を考察する。反応条件は例9におけると同様で
あつた。結果を下記第5表に示す。
【表】
例 57−76
これらの例は種々の両親媒性試薬の影響を示
す。すべての試薬は反応速度、転化率、転化効
率、選択および/または水相中ロジウム残留率に
おいて改良を示した。ある種の試薬は全体的活性
において他のものよりも好ましかつた。例58及び
60においては反応速度は60分を越えたが両親媒性
試薬を用いなかつた場合(例8)に比べて反応速
度は大きかつた。結果を第6表に示す。 第6表においてそれぞれの相中におけるロジウ
ムの量は概略的にそれぞれの相の色で表示した。
す。すべての試薬は反応速度、転化率、転化効
率、選択および/または水相中ロジウム残留率に
おいて改良を示した。ある種の試薬は全体的活性
において他のものよりも好ましかつた。例58及び
60においては反応速度は60分を越えたが両親媒性
試薬を用いなかつた場合(例8)に比べて反応速
度は大きかつた。結果を第6表に示す。 第6表においてそれぞれの相中におけるロジウ
ムの量は概略的にそれぞれの相の色で表示した。
【表】
【表】
【表】
例 77−86
これらの例では種々のホスフインの影響を考察
する。結果は下記第7表に示す。反応条件は、圧
力560kPa、水素−一酸化炭素(1:1)反応温
度80℃、〔Rh〕=300ppm、水相容量=20ml(PH10
緩衝剤)、有機相容量=10ml(ドデス−1−エン)
であつた。反応を起すにはホスフインに対し過剰
量の両親媒性試薬が必要なことがわかる。
する。結果は下記第7表に示す。反応条件は、圧
力560kPa、水素−一酸化炭素(1:1)反応温
度80℃、〔Rh〕=300ppm、水相容量=20ml(PH10
緩衝剤)、有機相容量=10ml(ドデス−1−エン)
であつた。反応を起すにはホスフインに対し過剰
量の両親媒性試薬が必要なことがわかる。
【表】
例87−90は中間オレフインのヒドロホルミル化
を示す。 例 87 バスカービユー−リンドセイ(Baskerville−
Lindsay)オートクレーブ(500ml容)にPH10重
炭酸塩緩衝剤(0.1M、80ml)、〔Rh(acac)CO2〕
(0.06g)、Ph2PC6H4COOH(0.71g)、セチルト
リメチルアンモニウムブロミド(1.69g)、トラ
ンス−2−ヘプテン(5g)およびシクロヘキサ
ン(40g)からなる混合物を装入した。反応器を
窒素で洗浄し、水素−一酸化炭素を用いて圧力
4400kPaにおいて80℃に2.5時間加熱した。混合
物を室温まで冷却し、反応器を脱気して常圧に戻
した。混合物を遠心分離して黄色水相と無色有機
相を得た。有機相をGLC分析した結果トランス
−ヘプト−2−エンの5%がオクタナールに転化
したことが判明した。 例 88 反応器に例87と同様な反応成分を装入した。但
し、オレフイン酸メチル10gとヘプタン30gから
なる有機相を用いた。水素−一酸化炭素(1:
1)を用いて10kPaにおいて80℃に加熱した。反
応の後遠心分離して無色有機相を黄色水相を得
た。有機相を 1HNMRにて分析した結果オレフ
イン基の20%がアルデヒドに転化したことが判明
した。 例 89 例88の手法を繰返した。但し、リノール酸メチ
ル10gとヘプタン30gとからなる有機相を用い
た。反応の後遠心分離によつて無色有機相と黄色
水相を得た。有機相を1HNMRで分析した結果オ
レフイン基の20%がアルデヒドに転化しているこ
とが判明した。 例 90 例88の手法を繰返した。但し、トランス−デス
−5−エン9gとヘプタン31gとからなる有機相
を用いた。反応後得られた有機相をGC分析した
結果トランス−デス−5−エンの10%が2−ブチ
ルヘプタナールに転化していることが判明した。
副生物は認められなかつた。 例 91−106 これらの例ではPd、Pt、Ruの錯体を用いた結
果を示す。結果を下記第8表に示す。
を示す。 例 87 バスカービユー−リンドセイ(Baskerville−
Lindsay)オートクレーブ(500ml容)にPH10重
炭酸塩緩衝剤(0.1M、80ml)、〔Rh(acac)CO2〕
(0.06g)、Ph2PC6H4COOH(0.71g)、セチルト
リメチルアンモニウムブロミド(1.69g)、トラ
ンス−2−ヘプテン(5g)およびシクロヘキサ
ン(40g)からなる混合物を装入した。反応器を
窒素で洗浄し、水素−一酸化炭素を用いて圧力
4400kPaにおいて80℃に2.5時間加熱した。混合
物を室温まで冷却し、反応器を脱気して常圧に戻
した。混合物を遠心分離して黄色水相と無色有機
相を得た。有機相をGLC分析した結果トランス
−ヘプト−2−エンの5%がオクタナールに転化
したことが判明した。 例 88 反応器に例87と同様な反応成分を装入した。但
し、オレフイン酸メチル10gとヘプタン30gから
なる有機相を用いた。水素−一酸化炭素(1:
1)を用いて10kPaにおいて80℃に加熱した。反
応の後遠心分離して無色有機相を黄色水相を得
た。有機相を 1HNMRにて分析した結果オレフ
イン基の20%がアルデヒドに転化したことが判明
した。 例 89 例88の手法を繰返した。但し、リノール酸メチ
ル10gとヘプタン30gとからなる有機相を用い
た。反応の後遠心分離によつて無色有機相と黄色
水相を得た。有機相を1HNMRで分析した結果オ
レフイン基の20%がアルデヒドに転化しているこ
とが判明した。 例 90 例88の手法を繰返した。但し、トランス−デス
−5−エン9gとヘプタン31gとからなる有機相
を用いた。反応後得られた有機相をGC分析した
結果トランス−デス−5−エンの10%が2−ブチ
ルヘプタナールに転化していることが判明した。
副生物は認められなかつた。 例 91−106 これらの例ではPd、Pt、Ruの錯体を用いた結
果を示す。結果を下記第8表に示す。
第1図はロジウム濃度〔Rh〕と反応速度
〔ΔP〕(圧力低下所要時間で表示)との関係、
〔Rh〕と転化効率との関係及び〔Rh〕と選択率
との関係をそれぞれ示すグラフである。
〔ΔP〕(圧力低下所要時間で表示)との関係、
〔Rh〕と転化効率との関係及び〔Rh〕と選択率
との関係をそれぞれ示すグラフである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 水相および有機相からなる反応媒体中で白金
族金属の水溶性錯体からなる触媒および両親媒性
試薬の存在下にオレフイン、水素および一酸化炭
素を高温高圧下に反応させることを特徴とするオ
レフインの接触ヒドロホルミル化方法。 2 有機相がオレフイン反応成分と溶剤を含んで
なる特許請求の範囲第1項記載の方法。 3 オレフイン反応成分が炭素鎖長C3−C20を有
する末端オレフインである特許請求の範囲第1項
または第2項記載の方法。 4 白金族金属がロジウム、白金、ルテニウム及
びパラジウムの中から選ばれる特許請求の範囲第
1項記載の方法。 5 水相が、白金族金属触媒先駆化合物または錯
体と錯結合せる水溶性ホスフインを含む特許請求
の範囲第1項〜第4項のいずれかに記載の方法。 6 水溶性ホスフインが次式 (上式において、Arはアリール基であつて同一
であつても相違してもよく、置換基RはC1−C4
線状もしくは分岐鎖アルキルもしくはアルコキシ
基、ハロゲン、ヒドロキシ、ニトリル、ニトロ、
アミノ及びC1−C4アルキル置換アミノの中から
選ばれた基であつて同一であつても相違しても良
く、置換基Xはカルボン酸、スルホン酸およびそ
れらの塩の中から選ばれた基であつて同一であつ
ても相違してもよく、x1、x2及びx3は0から3ま
での整数の中から選ばれた整数(少なくともx1は
1もしくはそれより大である)であつて同一であ
つても相違してもよく、y1、y2及びy3は0から5
までの整数の中から選ばれた整数であつて同一で
あつても相違してもよい。)で表わされるスルホ
ン化もしくはカルボキシル化せるトリアリ−ルホ
スフインである特許請求の範囲第5項記載の方
法。 7 水溶性ホスフインが次式のいずれかで表わさ
れる特許請求の範囲第6項記載の方法。 【式】または【式】 8 水溶性ホスフインを過剰量存在せしめる特許
請求の範囲第7項記載の方法。 9 水相と有機相との比が0.33:1乃至5:1の
範囲である特許請求の範囲第1項〜第8項のいず
れかに記載の方法。 10 貴金属を水相に基づき100乃至500ppmの範
囲内の濃度で存在せしめる特許請求の範囲第1項
〜第9項のいずれかに記載の方法。 11 両親媒性試薬がアニオン、中性及びカチオ
ン相転移試薬または界面活性剤の中から選ばれる
特許請求の範囲第1項〜第10項のいずれかに記
載の方法。 12 カチオン両親媒性試薬がアンモニウム塩錯
体である特許請求の範囲第11項記載の方法。 13 中性両親媒性試薬がポリオキシエチレンで
ある特許請求の範囲第11項記載の方法。 14 貴金属に対する両親媒性試薬の濃度(モル
比)が100:1以下である特許請求の範囲第11
項記載の方法。 15 反応温度が40−150℃の範囲である特許請
求の範囲第1項〜第14項のいずれかに記載の方
法。 16 全初期圧が300−10000kPaの範囲である特
許請求の範囲第1項〜第15項のいずれかに記載
の方法。 17 貴金属がロジウムであり、全初期圧が300
−3000kPaの範囲内である特許請求の範囲第1項
〜第16項のいずれかに記載の方法。 18 H2:CO比が1:1乃至5:1の範囲内で
ある特許請求の範囲第1項〜第17項のいずれか
に記載の方法。 19 触媒が、水溶性ホスフインを含有する白金
族金属の錯体からなる特許請求の範囲第1項記載
の方法。 20 触媒が白金族金属のカルボニル錯体からな
る特許請求の範囲第19項記載の方法。 21 触媒が白金族金属のヒドリドカルボニル錯
体からなる特許請求の範囲第20項記載の方法。
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