KR100353777B1 - 트리아릴보란의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 니켈 착화합물을 감압하에서 가열하고 트리아릴보란을 응축에 의해 회수함으로써, 트리아릴보란을 사용하여 니켈 착화합물 함유 촉매 잔류물로부터 트리아릴보란을 제조하는 방법에 관한 것이다.
Description
킹(King) 등의 미국 특허 제 3,798,256 호에는 촉매로서 니켈 착화합물을 사용하고 촉진제로서 유기 붕소 화합물을 사용하여 3-펜텐니트릴을 하이드로시안화시켜 아디포니트릴을 제조함이 개시되어 있다. 이러한 하이드로시안화 반응은 주로 Ni(NCR)4(NCBAr3)2(이후부터는 NCBC라 칭함)인 촉매 잔류물을 생성시킨다.슉(Shook)의 미국 특허 제 4,082,811 호에는 이러한 잔류물을 수산화 암모늄으로 처리하여 트리아릴보란의 아민 부가물을 침전시킴이 개시되어 있다. 트리아릴보란을 수산화 금속 처리에 의해 상기 부가물로부터 회수할 수 있다(슉의 미국 특허 제 4,134,923 호 참조).
본 발명은 하기 화학식 1의 니켈 착화합물로부터 트리아릴보란을 제조하는 방법에 관한 것이다:
[화학식 1]
Ni(NC(CH2)4CN)2(NCBAr3)2
상기식에서,
Ar은 페닐, 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬 그룹으로 치환된 페닐이고, 이때 알킬 그룹은 하나이상의 불소원자를 함유할 수도 있다.
이들 니켈 착화합물은 촉매로서 유기인 니켈 착화합물과, 촉매 촉진제로서 트리아릴보란을 사용하여 알켄 하이드로시안화(예: 부타디엔 하이드로시안화)중에 형성되는 촉매 잔류물중에 함유될 수 있다.
도 1은 본 발명의 방법을 수행하는데 사용하기에 적합한 장치의 개략적인 횡단면도이다.
본 발명은 촉매 잔류물로부터 트리아릴보란 촉진제를 회수하는 직접적인 회수 방법이다.
본 발명은 하기 화학식 1의 착화합물을 대기압 미만의 압력에서 불활성 분위기중에서 120 내지 300 ℃ 범위의 온도로 가열하고, 따라서 트리아릴보란을 함유하는 증기를 형성시키고; 상기 증기로부터 트리아릴보란을 응축시킴을 포함하는, 하기 화학식 2의 트리아릴보란의 제조 방법이다.
화학식 1
Ni(NC(CH2)4CN)2(NCBAr3)2
[화학식 2]
BAr3
상기식들에서,
Ar은 페닐, 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬 그룹으로 치환된 페닐이고, 이때 알킬 그룹은 하나이상의 불소원자를 함유할 수도 있다.
본 발명 방법의 바람직한 실시태양으로, 불활성 기체 스트림이 트리아릴보란을 함유하는 증기를 트리아릴보란이 응축되는 대역으로 이동시킨다.
본 발명의 하나의 태양으로, 촉매 잔류물 또는 NCBC를 통상적인 승화 장치에 넣고 이어서 질소 또는 아르곤과 같은 불활성 분위기, 또는 바람직하게 감압하에서 가열하여 상기 촉매 잔류물 또는 NCBC를 분해시키고 BAr3및 RCN을 방출시킨다. BAr3및 RCN은 승화기 저온 핑거상에서 고형화된다. 120 내지 300 ℃ 범위의 온도가 사용될 수 있으며, 170 내지 230 ℃가 바람직하다. 압력은 0 내지 760 토르의 범위가 사용될 수 있으며, 0.001 내지 40 토르가 바람직하다.
본 발명의 두번째 실시태양으로, 촉매 잔류물 또는 NCBC를 튜브에 넣고, 이어서 불활성 캐리어 기체, 예를들어 질소 또는 아르곤의 스트림을 상기 촉매 잔류물 또는 NCBC위 및 저온 트랩에 통과시키면서 바람직하게 감압하에서 가열한다. 이 공정도중 방출된 BAr3및 RCN은 캐리어 기체에 의해 트랩내로 스위핑되어 상기 트랩의 표면상에서 응축된다.
촉매 잔류물은 알켄, 바람직하게 3-펜텐니트릴(3PN)의 하이드로시안화로부터 수득되며, 이때 하이드로시안화는 활성 Ni 촉매, 화학식 Ni[P(OR)3]4(여기에서 R은 탄소 수 18 이하의 아릴 라디칼이다) 및 트리아릴보란 촉진제, 화학식 2[BAr3](이때 Ar은 탄소수 10 이하의 아릴 라디칼, 바람직하게 BPh3(Ph=페닐)이다)의 존재하에서 수행된다. 이러한 유형의 전형적인 Ni 촉매로는 Ni[P(OC6H5)3]4, Ni[P(O-p-C6H4CH3)]4, Ni[P(O-m-C6H4CH3)3]4, 및 Ni[P(O-m&p-C6H4CH3)3]4가 있다. 사용되는 촉진제의 양은 일반적으로 촉진제 대 촉매 약 1:16 내지 50:1의 몰비일 수 있다. 촉매 잔류물의 제조에 대한 상세한 설명은 미국 특허 제 4,082,811 호에 개시되어 있다.
NCBC는 콘(Cone)의 미국 특허 제 4,394,321 호에 개시된 바와 같이 제조할 수 있다.
하기 실시예에서, 달리 나타내지 않았으면, 모든 공정을 건조상자 또는 표준 슐렌크(Schlenk) 기법을 사용하여 질소 분위기하에서 수행하였다. 트리페닐보론을 공기 또는 수분에 노출시키면 전형적으로 디페닐보론 유도체가 형성된다. ADN-NCBC는 아디포니트릴(ADN), 특히 Ni(NC(CH2)4CN)2(NCBPh3)2로부터 유도된 NCBC를 지칭한다. 촉매 잔류물 및 ADN-NCBC의 원소분석은 다음과 같다. Ni 촉매 잔류물: C, 72.96; H, 5.66; N, 10.53. ADN-NCBC: C, 72.14, H, 5.70; N, 11.71; Ni, 6.56; B, 4 26.
실시예 1
ADN-NCBC 0.158 g(0.195 밀리몰)을 드라이 아이스 저온 핑거가 장착된 승화기에 넣고 이어서 0.004 토르에서 150 ℃에서 15 분간 가열하고, 이때 백색 고체가 상기 저온 핑거상에 형성되기 시작하였다. 온도를 190 ℃로 30 분간 증가시키고,이어서 최종적으로 200 ℃로 4 시간동안 증가시켰다. 상기 장치를 실온으로 냉각시키고 저온 핑거로부터 백색 고체를 수거하였다. 수율은 0.133 g이었다. 이들 고체의 1H NMR 분광분석은 ADN 대 BPh3의 1.5:1 혼합물과, 소량의 디페닐보론 유도체를 나타냈다. BPh3의 수율은 83%이었다.
실시예 2
Ni 촉매 잔류물 2.0g을 드라이 아이스 저온 핑거가 장착된 승화기에서 약 0.004 토르에서 210 ℃로 가열하였다. 하루후에, 온도를 약 230 ℃로 수시간동안 증가시켰다. 상기 장치를 실온으로 냉각시킨 후에, 저온 핑거로부터 백색 고체 1.192 g을 수거하였고, 이를 1H NMR 분광분석법에 의해 분석하였다. 샘플은 BPh3와 아디포니트릴의 혼합물을 1.0:1.1의 비율로 함유하였으며, 소량의 디페닐보론 유도체를 함유하였다. BPh3의 수율은 71%이었다.
실시예 3
Ni 촉매 잔류물 5.0 g을 도 1에 도시된 바와 같이 유리 튜브(2)내부의 세라믹 보트(1)에 넣었다. 질소 스트림(4)을 약 200 ㎖/분의 속도로 촉매 잔류물위에 통과시키면서 상기 시스템의 내부 압력을 약 20 토르로 감소시켰다. 상기 튜브를 190℃에서 약 5 분간 가열하고, 휘발성 생성물을 드라이 아이스 트랩(3)에서 수거하였다. 담황색 고체 3.4 g이 상기 트랩으로부터 수거되었다. 생성물의 1H NMR분광분석은 BPh3와 ADN(BPh3중량의 65%이었다)의 혼합물을 나타냈다.
소모된 촉매로부터 수득된 BPh3의 하이드로시안화 성능
소모된 하이드로시안화 촉매로부터 회수한 트리페닐보론 함유 물질을 하이드로시안화 활성에 대해 상기 기술한 방식으로 평가하였다. 이때 상기 평가를 22 ㎖의 연속 교반식-유리 탱크 반응기에서 단일 단계로 수행하였다. 미국 특허 제 4,874,884 호(본 발명에 참고로 인용되어 있다)에는 촉진제의 성능 평가를 위해서 연속 교반식-탱크 반응기를 사용함이 개시되어 있다. 연속적인 하이드로시안화의 정상 상태 조건은 하기와 같았다:
반응 속도 = 1.0 × 10 E-4 몰 ADN/ℓ-초
3PN의 전환 20%
Ni(TTP)4촉매 0.1 몰/공급된 HCN 몰(여기에서 TTP는 트리톨릴포스파이트이다)
TTP 0.12몰/공급된 HCN몰
BPh30.0065 몰/공급된 HCN 몰
온도 = 40 ℃
반응기를 처음에 24 중량%의 Ni(TTP)4촉매, TTP 6.3% 및 BPh30.28%를 함유하는 3PN 용액으로 충전시켰다. 하기 용액들을 41 시간동안 연속적인 방식으로 펌핑시킴으로써 정상 상태 조건을 성취하였다:
BPh3촉진제 용액을, 소모된 Ni 촉매로부터 실시예 2에 개시된 방식으로 회수된 승화된 물질 2.1 g 및 3PN 52.0 g을 사용하여 제조하였다. 액체 크로마토그래피에 의해 상기 용액을 분석한 결과 상기 용액은 2.24 중량%의 BPh3를 함유하는 것으로 나타났다.
반응기 생성물을 기체 크로마토그래피 분석을 위해 반응기 유출물로부터 수거하였다. 주어진 촉진제의 반응은 하기 나타낸 수율 및 선택성을 특징으로 할 수 있다. 도시된 결과는 연속적인 흐름의 발단에서부터 17 내지 40 시간동안 취한 샘플들에 대한 평균치이다. 대조용으로서, 시판되는 BPh3를 촉진제로서 사용함을 제외하고, 동일한 조건하에서 연속적인 하이드로시안화를 수행한 결과를 또한 나타낸다.
약어.
전환율 = 반응 몰/공급 몰
VN = 발레로니트릴
2PN = 2-펜텐니트릴
MGN = 메틸글루타로니트릴
ESN = 에틸숙시노니트릴
ADN(2PN/VN) 수율 = 생성된 ADN(2PN/VN) 몰/반응된 3PN몰
Linearity = ADN 몰/ADN + MGN + ESN 몰
Claims (4)
- 하기 화학식 l의 착화합물을 대기압 미만의 압력에서 불활성 분위기중에서 120 내지 300 ℃ 범위의 온도로 가열하고; 그리하여 트리아릴보란을 함유하는 증기를 형성시키고; 상기 증기로부터 트리아릴보란을 응축시킴을 포함함을 특징으로 하는, 하기 화학식 2의 트리아릴보란의 제조 방법:화학식 1Ni(NC(CH2)4CN)2(NCBAr3)2화학식 2BAr3상기식들에서,Ar은 페닐, 또는 탄소수 1 내지 4의 알킬 그룹으로 치환된 페닐이고, 이때 알킬 그룹은 불소화될 수도 있다.
- 제 1 항에 있어서,불활성 기체 스트림이 트리아릴보란을 함유하는 증기를 상기 트리아릴보란이 응축되는 대역으로 이동시키는 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 착화합물이 촉매 잔류물중에 함유된 방법.
- 제 1 항에 있어서,Ar이 페닐인 방법.
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