KR20070052686A - 공비 건조된 니켈(ⅰⅰ) 할로겐화물의 용도 - Google Patents

공비 건조된 니켈(ⅰⅰ) 할로겐화물의 용도 Download PDF

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Abstract

본 발명은 하나 이상의 니켈(0) 중심 원자 및 인을 함유하는 하나 이상의 리간드를 함유하는 니켈(0) 인 리간드 착물의 제조 방법에 관한 것이다. 공비 증류에 의해 건조된 니켈(II) 할로겐화물은 인을 함유하는 하나 이상의 리간드의 존재 하에서 환원된다.
니켈(II) 할로겐화물, 공비 건조, 니켈(0) 인 리간드 착물

Description

공비 건조된 니켈(ⅠⅠ) 할로겐화물의 용도{USE OF AZEOTROPICALLY DRIED NICKEL(II) HALOGENIDES}
본 발명은 니켈(0)-인 리간드 착물의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명은 니켈(0)-인 리간드 착물을 포함하고 이 방법에 의해 얻을 수 있는 혼합물을 추가로 제공하며, 또한 그들의 알켄의 히드로시안화 또는 불포화된 니트릴의 이성화 용도에 관한 것이다.
인 리간드의 니켈 착물은 알켄의 히드로시안화에 적합한 촉매이다. 예를 들면, 부타디엔의 히드로시안화를 촉매화하여 이성체 펜텐니트릴의 혼합물을 제조하는 한자리 포스파이트를 갖는 니켈 착물이 공지되어 있다. 또한, 이 촉매는 분지된 2-메틸-3-부텐니트릴의 선형 3-펜텐니트릴로의 후속 이성화 및 3-펜텐니트릴의 나일론-6,6 제조에 중요한 중간체인 아디포니트릴로의 히드로시안화에 적합하다.
US 3,903,120은 니켈 분말로부터 출발한 한자리 포스파이트 리간드를 갖는 0가 니켈 착물의 제조를 기재한다. 인 리간드는 화학식 PZ3(여기서, Z는 알킬, 알콕시 또는 아릴옥시기임)를 갖는다. 이 방법에서, 초미립자 원소 니켈이 사용된다. 또한, 니트릴계 용매 및 과량의 리간드의 존재 하에서 반응을 수행하는 것이 바람 직하다.
US 3,846,461은 니켈보다 전자양성이 큰 초미립자 환원제의 존재 하에서 트리오르가노포스파이트 화합물을 염화니켈과 반응시킴으로써 트리오르가노포스파이트 리간드를 갖는 0가 니켈 착물을 제조하는 방법을 기재한다. US 3,846,461에 따른 반응은 NH3, NH4X, Zn(NH3)2X2, 및 NH4X 및 ZnX2의 혼합물(여기서, X는 할라이드임)로 이루어진 군으로부터 선택된 촉진제의 존재 하에서 발생한다.
알켄의 히드로시안화시 킬레이트 리간드(다수자리 리간드)를 갖는 니켈 착물을 사용하는 것이 활성 및 선택성 양쪽 모두를 높이며 개시 시간을 증가시키기 때문에 유리하다는 것이 새로운 개발을 통해 밝혀졌다. 킬레이트 리간드를 갖는 니켈 착물을 제조하는 데 상기한 선행 기술 방법은 적합하지 않다. 그러나, 선행 기술은 킬레이트 리간드를 갖는 니켈 착물의 제조를 가능케 하는 방법도 개시하고 있다.
US 5,523,453은 2자리 인 리간드를 함유하는 니켈 함유 히드로시안화 촉매의 제조 방법을 기재한다. 이러한 착물들은 킬레이트 리간드와 트란스착화 (transcomplexing)시킴으로써 가용성 니켈(O) 착물로부터 출발하여 제조된다. 사용된 출발 화합물은 Ni(C0D)2 또는(oTTP)2Ni(C2H4)(COD = 1,5-시클로옥타디엔; oTTP = P(0-오르토-C6H4CH3)3)이다. 이 방법은 출발 니켈 화합물의 복잡한 제조과정으로 인해 비용이 많이 든다.
별법으로, 킬레이트 리간드 및 2가 니켈 화합물로부터 출발한 니켈(0) 착물 을 환원에 의해 제조할 수 있다. 이 방법에서, 일반적으로 고온에서 작업할 것이 필요하여 일부 경우, 착물 중 열적으로 불안정한 리간드는 분해된다.
US 2003/0100442 A1은 니켈(0) 킬레이트 착물의 제조 방법을 기재하고 있으며, 여기서 염화니켈은 킬레이트 리간드 및 니트릴계 용매의 존재 하에서 니켈보다 전자양성이 큰 금속, 특히 아연 또는 철을 사용하여 환원된다. 고 시공 수율을 얻기 위해, 착화 후 또다시 제거되어야 하는 과량의 니켈을 사용한다. 일반적으로, 이 방법은 특히 가수분해성 리간드를 사용하는 경우 분해될 수 있는 수성 염화니켈을 사용하여 수행된다. 무수 염화니켈을 사용하여 조작을 수행하는 경우, 특히 가수분해성 리간드를 사용하는 경우, US 2003/0100442 A1에 따라 먼저 염화니켈을, 큰 표면적을 갖는 매우 작은 입자 및 이에 따른 높은 반응성이 얻어지는 특수한 방법에 의해 건조시키는 것이 필수적이다. 이 방법의 특정 단점은 분사 건조에 의해 제조된 미세한 염화니켈 가루가 발암성이라는 점이다. 이 방법의 추가의 단점은 조작이 일반적으로 반응 승온에서 수행되어 특히, 열적으로 불안정한 리간드의 경우 리간드 또는 착물이 분해될 수 있다는 점이다. 또한, 경제적으로 실용적인 전환을 얻기 위해 과량의 반응물을 사용하여 조작을 수행해야 한다는 점도 단점이다. 이러한 과량물은 반응 완결시 고가의 불편한 방식으로 제거되어야 하며, 임의적으로 재순환된다.
GB 1 000 477 및 BE 621 207은 인 리간드를 사용하여 니켈(II) 화합물을 환원시킴으로써 니켈(0) 착물을 제조하는 방법에 관한 것이다.
본 발명의 목적은 실질적으로 선행 기술의 상기한 단점들을 피하는 인 리간드를 갖는 니켈-인 리간드 착물의 제조 방법을 제공하는 것이다. 특히, 가수분해성 리간드가 착화 동안 분해되지 않게 하기 위해 무수 니켈 공급원을 사용해야 한다. 또한, 열적으로 불안정한 리간드 및 생성되는 착물이 분해되지 않게 하기 위해 반응 조건이 온화해야 한다. 또한, 바람직하게는, 본 발명에 따른 방법은 착물이 제조된 후 가능하다면 반응물을 제거할 필요가 없게 하기 위해 존재하는 경우, 오직 약간 과량의 반응물만을 사용하는 것이 가능해야 한다. 또한, 이 방법은 킬레이트 리간드를 갖는 니켈(O) 착물을 제조하기 적합해야 한다.
본 발명자들은 이러한 목적이 하나 이상의 니켈(O) 중심 원자 및 하나 이상의 인 리간드를 함유하는 니켈(0)-인 리간드 착물의 제조 방법에 의해 달성된다는 것을 발견하였다.
본 발명에 따른 방법에서, 공비 증류에 의해 건조된 수성 니켈(II) 할로겐화물은 하나 이상의 인 리간드의 존재 하에서 환원된다.
공비 증류
공비 증류시, 수성 니켈(II) 할로겐화물을 사용한다. 수성 니켈(II) 할로겐화물은 염화니켈, 브롬화니켈 및 요오드화니켈로 된 군으로부터 선택되고 2 중량% 이상의 물을 함유하는 니켈 할로겐화물이다. 그 예로는 염화니켈 이수화물, 염화니켈 육수화물, 염화니켈의 수용액, 브롬화니켈 삼수화물, 브롬화니켈의 수용액, 요오드화니켈 수화물 또는 요오드화니켈의 수용액이 있다. 염화니켈의 경우, 염화니켈 육수화물 또는 염화니켈의 수용액을 사용하는 것이 바람직하다. 브롬화니켈 및 요오드화니켈의 경우, 수용액을 사용하는 것이 바람직하다. 염화니켈의 수용액을 사용하는 것이 특히 바람직하다.
수용액의 경우, 수중 니켈(II) 할로겐화물의 농도는 그 자체로는 중요하지 않다. 총 중량의 니켈(II) 할로겐화물 및 수중 니켈(II) 할로겐화물의 유리한 비율은 0.01 중량% 이상, 바람직하게는 0.1 중량% 이상, 더욱 바람직하게는 0.25 중량% 이상, 특히 바람직하게는 0.5 중량% 이상인 것으로 밝혀졌다. 총 중량의 니켈(II) 할로겐화물 및 수중 니켈(II) 할로겐화물의 유리한 비율이 80 중량% 이하, 바람직하게는 60 중량% 이하, 더욱 바람직하게는 40 중량% 이하의 영역 중에 존재하는 것으로 밝혀졌다. 실시상의 이유로, 지정된 온도 및 압력 조건에 못 미치는 용액을 발생시키지 않도록 니켈 할로겐화물 및 물의 혼합물 중 니켈 할로겐화물의 비율을 초과하지 않는 것이 유리하다. 따라서, 염화니켈의 수용액의 경우, 실시상의 이유로, 실온에서, 총 중량의 염화니켈 및 수중 니켈 할로겐화물의 비율을 31 중량% 이하로 선택하는 것이 유리하다. 더 높은 온도에서는, 대응하는 높은 농도를 수중 염화니켈의 용해도로부터 선택할 수 있다.
수성 니켈(II) 할로겐화물은 공비 증류에 의해 환원 전에 건조된다. 본 발명의 바람직한 실시양태에서, 공비 증류는 수성 니켈(II) 할로겐화물을 희석제와 혼합시키고, 이러한 수성 니켈(II) 할로겐화물 및 희석제를 포함하는 혼합물을 증류시켜 물을 제거하거나, 또는 이 혼합물로부터 언급된 공비혼합물 또는 언급된 헤테로공비혼합물을 증류시켜 니켈(II) 할로겐화물 및 상기 희석제를 포함하는 무수 혼합물을 수득함으로써 대응하는 수성 니켈(II) 할로겐화물로부터 물을 제거하는 공정이며, 여기서 언급된 희석제가 언급되는 증류의 압력 조건 하에서 물과 공비혼합물을 형성하지 않는 경우, 희석제의 비등점은 물의 비등점보다 높고, 물의 비등점에서 액체이거나, 또는 언급되는 증류의 압력 및 온도 조건 하에서 물과 공비혼합물 또는 헤테로공비혼합물을 형성한다.
수성 니켈(II) 할로겐화물 외에 출발 혼합물은 추가의 구성성분, 예를 들면 이온성 또는 비이온성, 유기 또는 무기 화합물, 특히 출발 혼합물과 균질하게 단상으로 혼화가능하거나 또는 출발 혼합물 중에서 가용성인 것들을 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 수성 니켈(II) 할로겐화물은 증류의 압력 조건 하에서 비등점이 물의 비등점보다 높고, 물의 비등점에서 액체 형태인 희석제와 혼합된다
후속 증류에 대한 압력 조건은 그 자체로는 중요하지 않다. 유리한 압력은 10-4 MPa 이상, 바람직하게는 10-3 MPa 이상, 특히 5 x 10 -3 MPa 이상인 것으로 밝혀졌다. 유리한 압력은 1 MPa 이하, 바람직하게는 5 x 10-1 MPa 이하, 특히 1.5 x 10-1 MPa 이하인 것으로 밝혀졌다.
압력 조건 및 증류될 혼합물의 조성에 따라 증류 온도가 설정된다. 바람직하게는, 이 온도에서 희석제는 액체 형태로 존재한다. 본 발명의 내용 중에서, 용어 희석제는 단일 희석제 또는 이러한 희석제의 혼합물을 지칭하며, 이러한 혼합물의 경우, 본 발명에 구체화된 물리적 성질은 이 혼합물에 관한 것이다.
또한, 바람직하게는 이러한 압력 및 온도 조건 하에서 희석제는 물과 공비혼합물을 형성하지 않는 경우, 물의 경우보다 높고, 바람직하게는 5 ℃ 이상, 특히 20 ℃ 이상, 바람직하게는 200 ℃ 이하, 특히 100 ℃ 이하인 비등점을 갖는다.
바람직한 실시양태에서, 물과 공비혼합물 또는 헤테로공비혼합물을 형성하는 희석제를 사용할 수 있다. 혼합물 중 물의 양에 비교한 희석제의 양은 그 자체로는 중요하지 않다. 유리하게, 과량의 희석제가 하부 생성물로서 남도록 공비혼합물을 통해 증류되는 양에 대응하는 것보다 많은 액체 희석제를 사용해야 한다.
물과 공비혼합물을 형성하지 않는 희석제를 사용하는 경우, 혼합물 중 물의 양에 비한 희석제의 양은 그 자체로는 중요하지 않다.
특히, 사용되는 희석제는 유기 니트릴, 방향족 탄화수소, 지방족 탄화수소 및 이러한 용매의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된다. 유기 니트릴의 경우, 아세토니트릴, 프로피오니트릴, n-부티로니트릴, n-발레로니트릴, 시아노시클로프로판, 아크릴로니트릴, 크로토니트릴, 알릴 시아니드, 시스-2-펜텐니트릴, 트란스-2-펜텐니트릴, 시스-3-펜텐니트릴, 트란스-3-펜텐니트릴, 4-펜텐니트릴, 2-메틸-3-부텐니트릴, Z-2-메틸-2-부텐니트릴, E-2-메틸-2-부텐니트릴, 에틸숙시노니트릴, 아디포니트릴, 메틸글루타로니트릴 또는 그들의 혼합물이 바람직하다. 방향족 탄화수소의 경우, 벤젠, 톨루엔, o-크실렌, m-크실렌, p-크실렌 또는 그들의 혼합물을 바람직하게 사용할 수 있다. 지방족 탄화수소는 바람직하게는 선형 또는 분지된 지방족 탄화수소, 더욱 바람직하게는 시클로지방족, 예를 들면 시클로헥산 또는 메틸시클로헥산, 또는 그들의 혼합물로 된 군으로부터 선택될 수 있다. 시스-3-펜텐니트릴, 트란스-3-펜텐니트릴, 아디포니트릴, 메틸글루타로니트릴 또는 그들의 혼합물을 용매로 사용하는 것이 특히 바람직하다.
사용되는 희석제가 유기 니트릴 또는 하나 이상의 유기 니트릴을 포함하는 혼합물인 경우, 완성된 혼합물 중 총 중량의 니켈(II) 할로겐화물 및 희석제 중 니켈(II) 할로겐화물의 비율이 50 중량% 이하, 바람직하게는 30 중량% 이하, 더욱 바람직하게는 20 중량% 이하가 되도록 희석제의 양을 선택하는 것이 유리한 것으로 밝혀졌다.
본 발명에 따르면, 수성 니켈(II) 할로겐화물 및 희석제를 포함하는 혼합물을 증류시켜 이 혼합물로부터 물을 제거하고 니켈(II) 할로겐화물 및 상기 희석제를 포함하는 무수 혼합물을 얻는다. 바람직한 실시양태에서, 혼합물을 먼저 제조하고 후속적으로 증류시킨다. 또 다른 바람직한 실시양태에서, 수성 니켈 할로겐화물, 더욱 바람직하게는 니켈 할로겐화물의 수용액을 증류 중 비등하는 희석제에 점진적으로 첨가한다. 이는 공정 기술 면에서 취급이 어려운 기름진 고체가 형성되는 것을 실질적으로 방지한다.
희석제로서 펜텐니트릴 사용시, 증류는 200 kPa 이하, 바람직하게는 100 kPa 이하, 특히 50 kPa 이하, 더욱 바람직하게는 20 kPa 이하의 압력에서 유리하게 수행될 수 있다.
희석제로서 펜텐니트릴 사용시, 증류는 바람직하게는 1 kPa 이상, 바람직하게는 5 kPa 이상, 더욱 바람직하게는 10 kPa 이상의 압력에서 수행될 수 있다.
증류는 단일 단계 증발, 바람직하게는 분별 증류에 의해 하나 이상, 예를 들면 2 또는 3 개의 증류 장치에서 유리하게 수행될 수 있다. 유용한 증류 장치로는 이러한 목적으로 시판되는, 예를 들면, 문헌[Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chemical Technology, 3rd ed., Vol. 7, John Wiley & Sons, New York, 1979, Page 870-881]에 기재된 바와 같은 것, 예를 들면 체 트레이 컬럼, 버블-캡 트레이(bubble-cap tray) 컬럼, 구조화된 또는 랜덤 패킹을 갖는 컬럼, 사이드 드로우(side draw)를 갖는 컬럼 또는 칸칵이벽 컬럼이 있다.
증류는 배치식으로 수행될 수 있다.
증류는 연속적으로 수행될 수 있다.
리간드
하나 이상의 니켈(0) 중심 원자 및 하나 이상의 인 리간드를 함유하는 니켈(0)-인 리간드 착물을 제조하는 본 발명에 따른 방법에서, 공비 증류에 의해 건조된 니켈(II) 할로겐화물은 하나 이상의 인 리간드의 존재 하에서 환원된다.
본 발명에 따른 방법에서, 바람직하게는 인 리간드는 포스핀, 포스파이트, 포스피나이트 및 포스포나이트로 이루어진 군으로부터 선택된다.
바람직하게는, 이러한 인 리간드는 하기 화학식 I을 갖는다.
Figure 112006030170461-PCT00001
본 발명의 내용에서, 화합물 I은 단일 화합물 또는 상기 화학식의 상이한 화합물로 된 혼합물이다.
본 발명에 따르면, X1, X2, X3는 각각 독립적으로 산소 또는 단일 결합이다. X1, X2 및 X3기 모두가 단일 결합인 경우, 화합물 I은 본 명세서에 특정된 R1, R2 및 R3의 정의를 갖는 화학식 P(R1R2R3)의 포스핀이다.
X1, X2 및 X3기 중 2 개가 단일 결합이고, 하나가 산소인 경우, 화합물 I은 하기 특정된 R1, R2 및 R3의 정의를 갖는 화학식 P(0R1)(R2)(R3) 또는 P(R1)(0R2)(R3) 또는 P(R1)(R2)(0R3)의 포스피나이트이다.
X1, X2 및 X3기 중 하나가 단일 결합이고, 두 개가 산소인 경우, 화합물 I은 본 명세서에 특정된 R1, R2 및 R3의 정의를 갖는 화학식 P(0R1)(0R2)(R3) 또는 P(R1)(0R2)(0R3) 또는 P(0R1)(R2)(0R3)의 포스포나이트이다.
바람직한 실시양태에서, 유리하게도 화합물 I이 하기 특정된 R1, R2 및 R3의 정의를 갖는 화학식 P(0R1)(0R2)(0R3)의 포스피트이기 위해서는 X1, X2 및 X3기 모두가 산소여야 한다.
본 발명에 따르면, R1, R2, R3은 각각 독립적으로 동일하거나 상이한 유기 라디칼이다. R1, R2 및 R3은 각각 독립적으로, 바람직하게는 1 내지 10 개의 탄소 원자를 갖는 알킬 라디칼, 예를 들면 메틸, 에틸, n-프로필, i-프로필, n-부틸, i-부틸, s-부틸, t-부틸, 아릴기, 예를 들면 페닐, o-톨릴, m-톨릴, p-톨릴, 1-나프틸, 2-나프틸, 또는 바람직하게는 1 내지 20 개의 탄소 원자를 갖는 히드로카르빌, 예 를 들면 1,1'-바이페놀, 1,1'-바이나프톨이다. R1, R2 및 R3기는 함께 직접, 즉 중심 인 원자를 통하지 않고서도 결합될 수 있다. R1, R2 및 R3기가 함께 직접 결합되지 않는 것이 바람직하다.
바람직한 실시양태에서, R1, R2 및 R3은 페닐, o-톨릴, m-톨릴 및 p-톨릴로 이루어진 군으로부터 선택된 라디칼이다. 특히 바람직한 실시양태에서, R1, R2 및 R3기 중 최대 2 개는 페닐기여야 한다.
또 다른 바람직한 실시양태에서, R1, R2 및 R3기 중 최대 2 개는 o-톨릴기여야 한다.
사용될 수 있는 특히 바람직한 화합물 I은 하기 화학식 Ia로 된 것들이다.
(o-톨릴-O-)w(m-톨릴-O-)x(p-톨릴-O-)y(페닐-O-)zP
상기 식 중, w, x, y, z는 각각 자연수이고, 하기 조건이 적용된다: w+x+y+z = 3 및 w, z ≤ 2.
이러한 화합물 Ia로는 예를 들면, (p-톨릴-0-)(페닐-0-)2P, (m-톨릴-0-)(페닐-O-)2P, (o-톨릴-0-)(페닐-0-)2P, (p-톨릴-0-)2(페닐-0-)P, (m-톨릴-0-)2(페닐-0-)P, (o-톨릴-0-)2(페닐-0-)P, (m-톨릴-0-)(p-톨릴-0-)(페닐-0-)P, (o-톨릴-0-)(p-톨 릴-0-)(페닐-0-)P, (o-톨릴-0-)(m-톨릴-0-)(페닐-0-)P, (p-톨릴-0-)3P, (m-톨릴-0-)(p-톨릴-0-)2P, (o-톨릴-0-)(p-톨릴-0-)2P, (m-톨릴-0-)2(p-톨릴-0-)P, (o-톨릴-0-)2(p-톨릴-0-)P, (o-톨릴-0-)(m-톨릴-0-)(p-톨릴-0-)P, (m-톨릴-O-)3P, (o-톨릴-0-)(m-톨릴-0-)2P(o-톨릴-O-)2(m-톨릴-0-)P 또는 이러한 화합물들의 혼합물이 있다.
(m-톨릴-0-)3P, (m-톨릴-0-)2(p-톨릴-0-)P, (m-톨릴-0-)(p-톨릴-0-)2P 및 (p-톨릴-O-)3P를 포함하는 혼합물을 예를 들면, m-크레솔 및 p-크레솔을 포함하는 혼합물을 인 트리할라이드, 예를 들면 삼염화인과, 특히 원유의 증류 워크업으로 얻어지는 바와 같이 2:1의 몰비로 반응시킴으로써 얻을 수 있다.
또 다른 유사한 바람직한 실시양태에서, 인 리간드는 DE-A 199 53 058에 상세히 기재된 하기 화학식 Ib의 포스파이트이다.
P(O-R1)x(O-R2)y(O-R3)z(O-R4)p
상기 식 중,
R1: 방향족 시스템에 인 원자를 연결하는 산소 원자에 대한 o-위치에서 C1-C18-알킬 치환체를 갖거나, 또는 방향족 시스템에 인 원자를 연결하는 산소 원자에 대한 o-위치에서 방향족 치환체를 갖거나, 또는 방향족 시스템에 인 원자를 연결하는 산소 원자에 대한 o-위치에서 융합된 방향족 시스템을 갖는 방향족 라디칼,
R2: 방향족 시스템에 인 원자를 연결하는 산소 원자에 대한 m-위치에서 C1-C18-알킬 치환체를 갖거나, 또는 방향족 시스템에 인 원자를 연결하는 산소 원자에 대한 m-위치에서 방향족 치환체를 갖거나, 또는 방향족 시스템에 인 원자를 연결하는 산소 원자에 대한 m-위치에서 융합된 방향족 시스템을 가지며, 방향족 시스템에 인 원자를 연결하는 산소 원자에 대한 o-위치에서 수소 원자를 갖는 방향족 라디칼,
R3: 방향족 시스템에 인 원자를 연결하는 산소 원자에 대한 p-위치에서 C1-C18-알킬 치환체를 갖거나, 또는 방향족 시스템에 인 원자를 연결하는 산소 원자에 대한 p-위치에서 방향족 치환체를 가지며, 방향족 시스템에 인 원자를 연결하는 산소 원자에 대한 o-위치에서 수소 원자를 갖는 방향족 라디칼,
R4: 방향족 시스템에 인 원자를 연결하는 산소 원자에 대한 o-위치, m-위치 및 p-위치에서 R1, R2 및 R3에 대해 정의된 것들 이외의 치환체를 가지며, 방향족 시스템에 인 원자를 연결하는 산소 원자에 대한 o-위치에서 수소 원자를 갖는 방향족 라디칼,
x: 1 또는 2,
y, z, p: 각각 독립적으로 0, 1 또는 2, 단 x+y+z+p=3이다.
화학식 Ib의 바람직한 포스파이트는 DE-A 199 53 058로부터 취할 수 있다. 유리하게는, R1 라디칼은 o-톨릴, o-에틸페닐, o-n-프로필페닐, o-이소프로필페닐, o-n-부틸페닐, o-sec-부틸페닐, o-tert-부틸페닐, (o-페닐)페닐 또는 1-나프틸기일 수 있다.
바람직한 R2 라디칼은 m-톨릴, m-에틸페닐, m-n-프로필페닐, m-이소프로필페닐, m-n-부틸페닐, m-sec-부틸페닐, m-tert-부틸페닐, (m-페닐)페닐 또는 2-나프틸기이다.
유리한 R3 라디칼은 p-톨릴, p-에틸페닐, p-n-프로필페닐, p-이소프로필페닐, p-n-부틸페닐, p-sec-부틸페닐, p-tert-부틸페닐 또는 (p-페닐)페닐기이다.
바람직하게는, R4 라디칼은 페닐이다. 바람직하게는, p는 0이다. 화학식 Ib 중 기호 x, y 및 z 및 p의 경우, 하기 경우들이 있다.
Figure 112006030170461-PCT00002
바람직한 화학식 Ib의 포스파이트는 p가 0이고, R1, R2 및 R3가 각각 독립적으로 o-이소프로필페닐, m-톨릴 및 p-톨릴로부터 선택되고, R4가 페닐인 것들이다.
특히 바람직한 화학식 Ib의 포스파이트는 R1이 o-이소프로필페닐 라디칼이고 R2가 m-톨릴 라디칼이고 R3이 p-톨릴 라디칼이며, 기호들이 상기 표에 특정한 바와 같은 것들, 또한, R1이 o-톨릴 라디칼이고 R2가 m-톨릴 라디칼이고 R3이 p-톨릴 라디칼이며, 기호들이 상기 표에 특정한 바와 같은 것들, 또한 R1이 1-나프틸 라디칼이고 R2가 m-톨릴 라디칼이고 R3이 p-톨릴 라디칼이며, 기호들이 상기 표에 특정한 바와 같은 것들, 또한, R1이 o-톨릴 라디칼이고, R2가 2-나프틸 라디칼이고 R3이 p-톨릴 라디칼이며 기호들이 상기 표에 특정한 바와 같은 것들, 및 마지막으로 R1이 o-이소프로필페닐 라디칼이고 R2가 2-나프틸 라디칼이고 R3이 p-톨릴 라디칼이며 기호들이 상기 표에 특정한 바와 같은 것들, 및 또한, 이러한 포스파이트로 된 혼합물이다.
화학식 Ib의 포스파이트는
a) 인 트리할라이드를 R10H, R2OH, R3OH 및 R4OH 또는 그들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 알코올과 반응시켜 디할로인 모노에스테르를 얻고,
b) 상기 디할로인 모노에스테르를 R10H, R2OH, R3OH 및 R4OH 또는 그들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 알코올과 반응시켜 모노할로인 디에스테르를 얻고,
c) 상기 모노할로인 디에스테르를 R10H, R2OH, R3OH 및 R4OH 또는 그들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 알코올과 반응시켜 화학식 Ib의 포스파이트를 얻음으로써 얻을 수 있다.
반응은 세 개의 별도의 단계로 수행될 수 있다. 동일하게, 3 단계 증 두 단계를 즉, a)와 b) 또는 b)와 c)로 합칠 수 있다. 별법으로, 단계 a), b) 및 c) 모두를 함께 합칠 수 있다.
R10H, R2OH, R3OH 및 R4OH 또는 그들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 알코올의 적합한 매개변수 및 양은 몇 가지 간단한 예비 실험에 의해 용이하게 결정될 수 있다.
유용한 인 트리할라이드는 원칙적으로 모든 인 트리할라이드, 바람직하게는 사용된 할라이드가 Cl, Br, I, 특히 Cl, 및 그들의 혼합물인 것들이다. 또한, 인 트리할라이드로서 다양한 동일하거나 상이한 할로겐 치환 포스핀으로 된 혼합물을 사용하는 것도 가능하다. PCl3가 특히 바람직하다. 포스파이트 Ib의 제조시 반응 조건 및 위크업에 대한 추가 상세는 DE-A 199 53 058로부터 얻을 수 있다.
또한, 포스파이트 Ib를 리간드로서 상이한 포스파이트 Ib의 혼합물의 형태로 사용할 수 있다. 이러한 혼합물은 예를 들면, 포스파이트 Ib의 제조시 얻을 수 있다.
그러나, 인 리간드가 다수자리, 특히 2자리인 것이 바람직하다. 따라서, 바람직하게는 사용되는 리간드는 하기 화학식 II를 갖는다.
Figure 112006030170461-PCT00003
상기 식 중,
X11, X12, X13, X21, X22, X23은 각각 독립적으로 산소 또는 단일 결합이고,
R11, R12는 각각 독립적으로 동일하거나 상이한, 분리되거나 가교된 유기 라디칼이고,
R21, R22는 각각 독립적으로 동일하거나 상이한, 분리되거나 가교된 유기 라디칼이고,
Y는 가교기이다.
본 발명의 내용에서, 화합물 II는 단일 화합물 또는 상기 화학식의 상이한 화합물로 된 혼합물이다.
바람직한 실시양태에서, X11, X12, X13, X21, X22, X23은 각각 산소일 수 있다. 이러한 경우, 가교기 Y는 포스파이트기에 결합된다.
또 다른 바람직한 실시양태에서, X11, X12 및 X13에 의해 둘러싸인 인 원자가 포스포나이트의 중심 원자이도록 X11 및 X12는 각각 산소이고 X13은 단일 결합이거나, 또는 X11 및 X13이 각각 산소이고, X12가 단일 결합일 수 있다. 이러한 경우, X21, X22 및 X23에 의해 둘러싸인 인 원자가 포스파이트, 포스포나이트, 포스피나이트 또는 포스핀, 바람직하게는 포스포나이트의 중심 원자일 수 있도록 X21, X22 및 X23이 각각 산소이거나, 또는 X21 및 X22가 각각 산소이고 X23이 단일 결합이거나, 또는 X21 및 X23이 각각 산소이고 X22이 단일 결합이거나, 또는 X23이 산소이고 X21 및 X22가 각각 단일 결합이거나, 또는 X21이 산소이고 X22 및 X23이 각각 단일 결합이거나, 또는 X21, X22 및 X23이 각각 단일 결합일 수 있다.
또 다른 바람직한 실시양태에서, X11, X12 및 X13에 의해 둘러싸인 인 원자가 포스포나이트의 중심 원자이도록 X13이 산소이고 X11 및 X12가 각각 단일 결합이거나, 또는 X11이 산소이고, X12 및 X13가 각각 단일 결합일 수 있다. 이러한 경우, X21, X22 및 X23에 의해 둘러싸인 인 원자가 포스파이트, 포스피나이트 또는 포스핀, 바람직하게는 포스피나이트의 중심 원자일 수 있도록 X21, X22 및 X23이 각각 산소이거나, 또는 X23이 산소이고 X21 및 X22가 각각 단일 결합이거나, 또는 X21이 산소이고, X22 및 X23이 각각 단일 결합이거나 또는 X21, X22 및 X23이 각각 단일 결합일 수 있다.
또 다른 바람직한 실시양태에서, X11, X12 및 X13에 의해 둘러싸인 인 원자가 포스핀의 중심 원자이도록 X11, X12 및 X13이 각각 단일 결합일 수 있다. 이러한 경우, X21, X22 및 X23에 의해 둘러싸인 인 원자가 포스파이트 또는 포스핀, 바람직하게는 포스핀의 중심 원자일 수 있도록 X21, X22 및 X23이 각각 산소이거나, 또는 각각 단일 결합일 수 있다.
유리하게는, 가교기 Y는 예를 들면, C1-C4-알킬, 할로겐, 예를 들면 불소, 염소, 브롬, 할로겐화 알킬, 예를 들면 트리플루오로메틸, 아릴, 예를 들면 페닐에 의해 치환된 아릴기, 또는 비치환된 아릴기, 바람직하게는 방향족 시스템에 6 내지 20 개의 탄소 원자를 갖는 기, 특히 피로카테콜, 비스(페놀) 또는 비스(나프톨)이다.
R11 및 R12 라디칼은 각각 독립적으로 동일하거나 상이한 유기 라디칼일 수 있다. 유리한 R11 및 R12 라디칼은 아릴 라디칼, 바람직하게는 6 내지 10 개의 탄소 원자를 갖고, 비치환되거나 또는 특히, C1-C4-알킬, 할로겐, 예를 들면 불소, 염소, 브롬, 할로겐화 알킬, 예를 들면 트리플루오로메틸, 아릴, 예를 들면 페닐, 또는 비치환된 아릴기에 의해 일치환 또는 다치환될 수 있는 것들이다.
R21 및 R22 라디칼은 각각 독립적으로 동일하거나 상이한 유기 라디칼일 수 있다. 유리한 R21 및 R22 라디칼은 아릴 라디칼, 바람직하게는 6 내지 10 개의 탄소 원자를 갖고, 비치환되거나 또는 특히, C1-C4-알킬, 할로겐, 예를 들면 불소, 염소, 브롬, 할로겐화 알킬, 예를 들면 트리플루오로메틸, 아릴, 예를 들면 페닐, 또는 비치환된 아릴기에 의해 일치환 또는 다치환될 수 있는 것들이다.
R11 및 R12 라디칼은 각각 분리되거나 가교될 수 있다. 또한, R21 및 R22 라디칼도 각각 분리되거나 가교될 수 있다. R11, R12, R21 및 R22 라디칼은 각각 분리될 수 있거나, 두 개가 가교되고 두 개가 분리될 수 있거나, 또는 4 개 모두가 상기한 방식으로 가교될 수 있다.
특히 바람직한 실시양태에서, 유용한 화합물은 US 5,723,641에 특정된 화학식 I, II, III, IV 및 V로 된 것들이다. 특히 바람직한 실시양태에서, 유용한 화합물은 US 5,512,696에 특정된 화학식 I, II, III, IV, V, VI 및 VII로 된 것들, 특히 실시예 1 내지 31에 사용된 화합물이다. 특히 바람직한 실시양태에서, 유용한 화합물은 US 5,821,378에 특정된 화학식 I, II, III, IV, V, VI, VII, VIII, IX, X, XI, XII, XIII, XIV 및 XV로 된 것들, 특히 실시예 1 내지 73에 사용된 화합물이다.
특히 바람직한 실시양태에서, 유용한 화합물은 US 5,512,695에 특정된 화학식 I, II, III, IV, V 및 VI으로 된 것들, 특히 실시예 1 내지 6에 사용된 화합물이다. 특히 바람직한 실시양태에서, 유용한 화합물은 US 5,981,772에 특정된 화학식 I, II, III, IV, V, VI, VII, VIII, IX, X, XI, XII, XIII 및 XIV로 된 것들, 특히 실시예 1 내지 66에 사용된 화합물이다.
특히 바람직한 실시양태에서, 유용한 화합물은 US 6,127,567에 특정된 것들 및 실시예 1 내지 29에 사용된 화합물이다. 특히 바람직한 실시양태에서, 유용한 화합물은 US 6,020,516에 특정된 화학식 I, II, III, IV, V, VI, VII, VIII, IX 및 X에 특정된 것들, 특히 실시예 1 내지 33에 사용된 화합물이다. 특히 바람직한 실시양태에서, 유용한 화합물은 US 5,959,135에 특정된 것들, 및 실시예 1 내지 13에 사용된 화합물이다.
특히 바람직한 실시양태에서, 유용한 화합물은 US 5,847,191에 특정된 화학식 I, II 및 III으로 된 것들이다. 특히 바람직한 실시양태에서, 유용한 화합물은 US 5,523,453에 특정된 것들, 특히 화학식 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20 및 21에 도시된 화합물이다. 특히 바람직한 실시양태에서, 유용한 화합물은 WO 01/14392에 특정된 것들, 바람직하게는 화학식 V, VI, VII, VIII, IX, X, XI, XII, XIII, XIV, XV, XVI, XVII, XXI, XXII, XXIII에 도시된 화합물이다.
특히 바람직한 실시양태에서, 유용한 화합물은 WO 98/27054에 특정된 것들이다. 특히 바람직한 실시양태에서, 유용한 화합물은 WO 99/13983에 특정된 것들이다. 특히 바람직한 실시양태에서, 유용한 화합물은 WO 99/64155에 특정된 것들이다.
특히 바람직한 실시양태에서, 유용한 화합물은 독일 특허 출원 DE 100 380 37에 특정된 것들이다. 특히 바람직한 실시양태에서, 유용한 화합물은 독일 특허 출원 DE 100 460 25에 특정된 것들이다. 특히 바람직한 실시양태에서, 유용한 화 합물은 독일 특허 출원 DE 101 502 85에 특정된 것들이다.
특히 바람직한 실시양태에서, 유용한 화합물은 독일 특허 출원 DE 101 502 86에 특정된 것들이다. 특히 바람직한 실시양태에서, 유용한 화합물은 독일 특허 출원 DE 102 071 65에 특정된 것들이다. 본 발명의 추가의 특히 바람직한 실시양태에서, 유용한 인 킬레이트 리간드는 US 2003/0100442 A1에 특정된 것들이다.
본 발명의 추가의 특히 바람직한 실시양태에서, 유용한 인 킬레이트 리간드는 본 출원의 우선일보다 빠른 우선일을 갖지만 공개되지 않았던 2003년 10월 30일자 참조 번호 DE 103 50 999.2의 독일 특허 출원에서 특정된 것들이다.
상기 화합물 I, Ia, Ib 및 II 및 그들의 제조법은 그 자체로 공지되어 있다. 또한, 사용되는 인 리간드는 화합물 I, Ia, Ib 및 II 중 2 개 이상을 포함하는 혼합물일 수 있다.
본 발명에 따른 방법의 특히 바람직한 실시양태에서, 니켈(O) 착물의 인 리간드 및(또는) 유리 인 리간드는 트리톨릴 포스파이트, 2자리 인 킬레이트 리간드 및 하기 화학식 Ib의 포스파이트 및 그들의 혼합물로부터 선택된다
<화학식 Ib>
P(O-R1)x(O-R2)y(O-R3)z(O-R4)p
상기 식 중, R1, R2 및 R3는 각각 독립적으로 o-이소프로필페닐, m-톨릴 및 p-톨릴로부터 선택되고, R4는 페닐이고, x는 1 또는 2이고, y, z, p는 각각 독립적 으로 0, 1 또는 2이며, 단 x+y+z+p = 3이다.
환원
바람직하게는, 하나 이상의 니켈(O) 중심 원자 및 하나 이상의 인 리간드를 함유하는 니켈(0)-인 리간드 착물을 환원에 의해 제조하는 본 발명에 따른 방법은 용매의 존재 하에서 수행된다. 특히, 용매는 유기 니트릴, 방향족 탄화수소, 지방족 탄화수소 및 상기 용매들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된다. 유기 니트릴의 경우, 아세토니트릴, 프로피오니트릴, n-부티로니트릴, n-발레로니트릴, 시아노시클로프로판, 아크릴로니트릴, 크로토니트릴, 알릴 시아니드, 시스-2-펜텐니트릴, 트란스-2-펜텐니트릴, 시스-3-펜텐니트릴, 트란스-3-펜텐니트릴, 4-펜텐니트릴, 2-메틸-3-부텐니트릴, Z-2-메틸-2-부텐니트릴, E-2-메틸-2-부텐니트릴, 에틸숙시노니트릴, 아디포니트릴, 메틸글루타로니트릴 또는 그들의 혼합물이 바람직하다. 방향족 탄화수소의 경우, 벤젠, 톨루엔, o-크실렌, m-크실렌, p-크실렌 또는 그들의 혼합물이 바람직하게 사용될 수 있다. 지방족 탄화수소는 바람직하게는 선형 또는 분지된 지방족 탄화수소, 더욱 바람직하게는 시클로지방족, 예를 들면 시클로헥산 또는 메틸시클로헥산, 또는 그들의 혼합물로 된 군으로부터 선택될 수 있다. 시스-3-펜텐니트릴, 트란스-3-펜텐니트릴, 아디포니트릴, 메틸글루타로니트릴 또는 그들의 혼합물을 용매로 사용하는 것이 특히 바람직하다.
불활성 용매를 사용하는 것이 바람직하다.
용매의 농도는 각각 완성된 반응 혼합물을 기준으로 바람직하게는 10 내지 90 질량%, 더욱 바람직하게는 20 내지 70 질량%, 특히 30 내지 60 질량%이다.
본 발명의 특정 실시양태에서, 용매는 니켈(II) 할로겐화물 및 희석제를 포함하는 무수 혼합물을 제조하는 본 발명에 따른 상기 방법에 사용되는 희석제와 동일하다.
본 발명에 따른 방법에서, 용매 중 리간드의 농도는 바람직하게는 1 내지 90 중량%, 더욱 바람직하게는 5 내지 80 중량%, 특히 50 내지 80 중량%이다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 방법에 사용된 환원제는 니켈보다 전자양성이 큰 금속, 금속 알킬, 전류, 착물 수소화물 및 수소로 이루어진 군으로부터 선택된다.
본 발명에 따른 방법에서 환원제가 니켈보다 전자양성이 큰 금속인 경우, 이 금속은 바람직하게는 나트륨, 리튬, 칼륨, 마그네슘, 칼슘, 바륨, 스트론튬, 티타늄, 바나듐, 철, 코발트, 구리, 아연, 카드뮴, 알루미늄, 갈륨, 인듐, 주석, 납 및 토륨으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 이와 관련하여 철 및 아연이 특히 바람직하다. 알루미늄을 환원제로 사용하는 경우, 수은(II)염 또는 금속 알킬의 촉매량과 반응시킴으로써 예비활성화시키는 것이 유리하다. 예비활성화에 트리에틸알루미늄을 바람직하게는 0.05 내지 50 몰%, 더욱 바람직하게는 0.5 내지 10 몰%의 양으로 사용하는 것이 바람직하다. 바람직하게는, 환원 금속은 초미립자이며, 표현 "초미립자"는 금속이 10 메쉬 미만, 더욱 바람직하게는 20 메쉬 미만의 입도로 사용되는 것을 의미한다. 본 발명에 따른 방법에 사용된 환원제가 니켈보다 전자양성이 큰 금속인 경우, 금속의 양은 반응 혼합물을 기준으로 바람직하게는 0.1 내지 50 중량%이다.
금속 알킬이 본 발명에 따른 방법에 환원제로 사용되는 경우, 바람직하게는 리튬 알킬, 나트륨 알킬, 마그네슘 알킬, 특히 그리나드 시약, 아연 알킬 또는 알루미늄 알킬이다. 알루미늄 알킬, 예를 들면 트리메틸알루미늄, 트리에틸알루미늄, 트리이소프로필알루미늄 또는 그들의 혼합물, 특히 메틸알루미늄이 특히 바람직하다. 금속 알킬은 용매없이 사용되거나 불활성 유기 용매, 예를 들면 헥산, 헵탄 또는 톨루엔 중에 용해되어 사용될 수 있다.
착물 수소화물이 본 발명에 따른 방법에 환원제로 사용되는 경우, 금속 알루미늄 수소화물, 예를 들면 리튬 알루미늄 수소화물, 또는 금속 붕소수소화물, 예를 들면 나트륨 붕소수소화물을 사용하는 것이 바람직하다.
니켈(II) 공급원과 환원제 사이의 산화환원 당량의 몰비는 바람직하게는 1:1 내지 1:100, 더욱 바람직하게는 1:1 내지 1:50, 특히 1:1 내지 1:5이다.
본 발명에 따른 방법에서, 또한, 사용되는 리간드는 이미 히드로시안화반응에서 촉매 용액으로 사용되었고, 니켈(0)이 고갈된 리간드 용액 중에 존재할 수 있다. 일반적으로, 잔여 촉매 용액은 하기 조성을 갖는다. - 2 내지 60 중량%, 특히 10 내지 40 중량%의 펜텐니트릴,
- 0 내지 60 중량%, 특히 0 내지 40 중량%의 아디포니트릴,
- 0 내지 10 중량%, 특히 0 내지 5 중량%의 다른 니트릴,
- 10 내지 90 중량%, 특히 50 내지 90 중량%의 인 리간드, 및
- 0 내지 2 중량%, 특히 0 내지 1 중량%의 니켈(0).
따라서, 본 발명에 따른 방법에서, 잔여 촉매 용액 중에 존재하는 유리 리간 드는 다시 니켈(0) 착물로 전환될 수 있다.
본 발명의 특정 실시양태에서, 니켈(III) 공급원 대 인 리간드의 비는 1:1 내지 1:100이다. 니켈(II) 공급원 대 인 리간드의 추가의 바람직한 비는 1:1 내지 1:3, 특히 1:1 내지 1:2이다.
본 발명에 따른 방법은 임의의 압력에서 수행될 수 있다. 실시상의 이유로, 0.1 bar abs 내지 5 bar abs, 바람직하게는 0.5 bar abs 내지 1.5 bar abs의 압력이 바람직하다.
본 발명에 따른 방법은 배치 방식으로 또는 연속적으로 수행될 수 있다.
니켈(II)-에테르 첨가생성물을 이 방식으로 얻어진 용액 또는 현탁액에 바로 사용하여 니켈(0)-인 리간드 착물을 제조하는 것이 가능하다. 별법으로, 또한, 첨가생성물을 먼저 단리시키고, 임의적으로 건조시키고, 또다시 용해시키거나 재현탁시켜 니켈(0)-인 리간드 착물을 제조할 수 있다. 첨가생성물은 당업자에게 공지된 방법, 예를 들면 여과, 원심분리, 침강에 의해 또는 히드로시클론에 의해, 예를 들면, 문헌[Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Unit Operation I, Vol. B2, VCH, Weinheim, 1988, in chapter 10, Pages 10-1 to 10-59, chapter 11, Pages 11-1 to 11-27 and chapter 12, pages 12-1 to 12-61]에 기재된 바와 같이 현탁액으로부터 단리될 수 있다.
본 발명에 따른 방법에서, 니켈(O) 착물 형성 후 과량의 니켈(II) 할로겐화물 또는 환원제, 예를 들면 아연을 제거할 필요가 없도록 이들 없이 작업하는 것이 가능하다.
본 발명의 특정 실시양태에서, 본 발명에 따른 방법은 하기 방법 단계를 포함한다.
(1) 공비 증류에 의해 수성 니켈(II) 할로겐화물을 건조시키는 단계,
(2) 인 리간드의 존재 하에서 용매 중에서 공비 건조된 니켈(II) 할로겐화물을 예비착화시키는 단계,
(3) 20 내지 120 ℃의 첨가 온도에서 하나 이상의 환원제를 방법 단계(2)로부터 유래한 용액 또는 현탁액에 첨가하는 단계,
(4) 방법 단계(3)으로부터 유래한 현탁액 또는 용액을 20 내지 120 ℃의 반응 온도에서 교반하는 단계.
예비착화 온도, 첨가 온도 및 반응 온도는 각각 독립적으로 20 ℃ 내지 120 ℃일 수 있다. 예비착화, 첨가 및 반응에서, 30 ℃ 내지 80 ℃의 온도가 특히 바람직하다.
예비착화 기간, 첨가 기간 및 반응 기간은 독립적으로 1 분 내지 24 시간일 수 있다. 예비착화 기간은 특히 1 분 내지 3 시간이다. 첨가 기간은 바람직하게는 1 분 내지 30 분이다. 반응 기간은 바람직하게는 20 분 내지 5 시간이다.
본 발명은 본 발명에 따른 방법에 의해 수득가능한 니켈(0)-인 리간드 착물을 포함하는 용액, 및 또한 그들의 알켄 및 불포화된 니트릴의 히드로시안화, 특히 펜텐니트릴의 혼합물을 제조하기 위한 부타디엔의 히드로시안화 및 펜텐니트릴의 아디포니트릴로의 히드로시안화 용도를 추가로 제공한다. 또한, 본 발명은 그들의 알켄 및 불포화된 니트릴의 이성화, 특히 2-메틸-3-부텐니트릴의 3-펜텐니트릴로의 이성화 용도에 관한 것이다.
본 발명은 하나 이상의 수성 니켈(II) 할로겐화물을 포함하는 혼합물을 희석제(여기서, 희석제는 하기 증류의 압력 조건 하에서 물과 공비혼합물을 형성하지 않는 경우 비등점이 물의 비등점보다 높아서 물의 비등점에서 액체이거나, 또는 하기 증류의 압력 및 온도 조건 하에서 물과 공비혼합물 또는 헤테로공비혼합물을 형성하는 희석제임)와 혼합시키고, 이러한 수성 니켈(II) 할로겐화물 및 희석제를 포함하는 혼합물을 증류시켜 이 혼합물로부터 물 또는 공비혼합물 또는 헤테로공비혼합물을 제거하여 니켈(II) 할로겐화물 및 상기 희석제를 포함하는 무수 혼합물을 수득함으로써, 하나 이상의 수성 니켈(II) 할로겐화물을 포함하는 혼합물로부터 물을 제거하여 공비 증류에 의해 건조된 니켈(II) 할로겐화물을 제조하는 방법을 추가로 제공한다. 추가의 실시양태 및 이 방법의 구성은 이미 앞서 기재하였다.
본 발명은 하기 실시예에 의해 더욱 상세하게 기재된다.
착물 합성의 실시예에서, 사용된 킬레이트 리간드 용액은 3-펜텐니트릴(65 중량%의 킬레이트, 35 중량%의 3-펜텐니트릴) 중의 킬레이트 포스포나이트 1의 용액이었다.
Figure 112006030170461-PCT00004
전환율을 결정하기 위해, 제조된 착물 용액을 5 그들의 활성 착화 Ni(0) 함량에 대해 조사하였다. 이를 위해, 상기 용액을 트리(m/p-톨릴) 포스파이트(전형적으로 1 g의 용액 당 1 g의 포스파이트)와 혼합시키고, 트란스착화를 완결시키기 위해 80 ℃에서 대략 30 분 동안 유지시켰다. 추후, 전자화학적 산화에 대한 전류-전압 곡선을 기준 전극에 대해 교반되지 않은 용액 중에서 순환 전압-전류법 측정 장치로 측정하였으며, 이는 농도에 비례하는 피크 전류를 제공하고, 공지된 Ni(0) 농도의 용액을 사용한 검정을 통해 트리(m/p-톨릴) 포스파이트를 사용한 후속 희석에 의해 교정되는 시험 용액의 Ni(0) 함량을 결정하였다. 본 실시예에 인용된 Ni(0)값은 이 방법에 의해 결정되는, 전체 반응 용액을 기준한 중량% 단위의 Ni(0) 함량을 기록한다.
실시예 1-4는 착물 형성 직후 현탁액 제조를 기재한다.
실시예 1:
교반기 및 물 분리기가 장착된 250 ml 플라스크에서, 9.7 g의 NiCl2·6H2O(41 mmol)를 100 ml의 3-펜텐니트릴 중에서 현탁시켰다. 혼합물을 환류 하에서 비등하도록 가열시키고, 이로써 물을 분리시켰다. 이는 3-펜텐니트릴 중에 미세한 현탁액을 제공하였다. 현탁액을 거의 건조되도록 농축시키고, 13 g의 3-펜텐니트릴 중에서 재현탁하고, 100 g의 킬레이트 용액(86 mmol의 리간드)과 혼합시켰다. 50 ℃에서, 4 g의 Zn 분말(61 mmol, 1.4 eq.)을 첨가하고, 혼합물을 60 ℃로 가열시키고, 3 시간 동안 교반하였다. 전환이 관찰되지 않았기 때문에, 80 ℃에서 또 다른 3 시간 동안 계속 교반하였다. 1.1 %(56 % 전환율)의 Ni(0)값이 측정되었다.
실시예 2:
교반기 및 물 분리기가 장착된 500 ml 플라스크에서, 10 g의 수중 9.7 g의 NiCl2·6H2O(41 mmol)의 용액을 150 g의 3-펜텐니트릴과 혼합시켰다. 2상 혼합물을 환류 하에서 비등하도록 가열시키고, 이로써 물을 분리시켰다. 이는 3-펜텐니트릴 중에 미세한 현탁액을 제공하였다. 현탁액을 거의 건조되도록 농축시키고, 13 g의 3-펜텐니트릴 중에서 재현탁하고, 100 g의 킬레이트 용액(86 mmol의 리간드)과 혼합시켰다. 80 ℃에서, 4 g의 Zn 분말(61 mmol, 1.4 eq.)을 첨가하고, 혼합물을 6 시간 동안 교반하였다. 1.4 %(71 % 전환율)의 Ni(0)값이 측정되었다.
실시예 3:
실시예 2와 유사한 방식으로 제조된 현탁액을 거의 건조되도록 농축시키고, 3 g의 3-펜텐니트릴 중에서 재현탁하고, 50 g의 킬레이트 용액(43 mmol의 리간드)과 혼합시켰다. 80 ℃에서, 4 g의 Zn 분말(61 mmol, 1.4 eq.)을 첨가하고, 혼합물을 4 시간 동안 교반하였다. 2.3 %(60 % 전환율)의 Ni(0)값이 측정되었다.
실시예 4:
교반기 및 물 분리기가 장착된 250 ml 플라스크에서, 20 g의 수중 19.7 g의 NiCl2·6H2O(83 mmol)의 용액을 61 g의 3-펜텐니트릴과 혼합하였다. 2상 혼합물을 환류 하에서 비등하도록 가열시키고, 이로써 물을 분리시켰다. 이는 3-펜텐니트릴 중 진한 현탁액을 제공하였으며, 여전히 교반가능하였다. 80 ℃로 냉각시킨 후, 현탁액을 100 g의 킬레이트 용액(86 mmol의 리간드)과 혼합하였다. 추후, 8 g의 Zn 분말(122 mmol, 1.4 eq.)을 80 ℃에서 첨가하고, 혼합물을 4 시간 동안 교반하였다. 1.2 %(45 % 전환율)의 Ni(0)값이 측정되었다.
실시예 5 및 6은 NiCl2 현탁액의 분리된 제조를 기재한다.
실시예 5: 교반기 및 물 분리기가 장착된 2 l 플라스크에서, 100 g의 수중 194 g의 NiCl2·6H2O(816 mmol)의 용액을 300 g의 3-펜텐니트릴과 혼합하였다. 2상 혼합물을 환류 하에서 비등하도록 가열시키고, 이로써 물을 분리시켰다. 161 g의 물(이론적 양 86 %)을 제거한 후, 현탁액의 일부는 점성질로 되고, 일부는 고화되어 큰 고체 응집물을 형성하여 실험을 종결해야 했다.
실시예 6:
교반기, 물 분리기 및 적하 깔대기가 장착된 2 l 플라스크에서, 700 g의 3-펜텐니트릴을 환류 하에서 비등하도록 가열시켰다. 105 g의 수중 194 g의 NiCl2·6H2O(816 mmol)의 용액을 물이 또 다시 물 분리기 중에서 분리되는 속도로 이 비등하는 펜텐니트릴에 적가하였다. 이는 3-펜텐니트릴 중의 미세한, 거의 균질한 현탁액을 제공하였다.
실시예 7-12는 분리 제조된 현탁액으로부터의 니켈 착물의 제조를 기재한다.
실시예 7:
교반기가 장착된 500 ml 플라스크에서, 실시예 6에 따라 제조된 74 g의 현탁 액(83 mmol의 NiCl2)을 아르곤 하에서 100 g의 킬레이트 용액(86 mmol의 리간드)과 혼합시키고, 80 ℃에서 15 분 동안 교반하였다. 추후, 8 g의 Zn 분말(122 mmol, 1.5 eq.)을 80 ℃에서 첨가하고, 혼합물을 80 ℃에서 5 시간 동안 교반하였다. 1.7 %(64 % 전환율)의 Ni(0)값이 측정되었다.
실시예 8
교반기가 장착된 250 ml 플라스크에서, 실시예 6에 따라 제조된 37 g의 현탁액(42 mmol의 NiCl2)을 아르곤 하에서 50 g의 킬레이트 용액(43 mmol의 리간드)과 혼합시키고, 50 ℃에서 15 분 동안 교반하였다. 추후, 3 g의 Zn 분말(46 mmol, 1.1 eq.)을 50 ℃에서 첨가하고, 혼합물을 50 ℃에서 5 시간 동안 교반하였다. 1.2 %(43 % 전환율)의 Ni(0)값이 측정되었다
실시예 9:
Zn 분말을 첨가하기 전 혼합물을 80 ℃로 가열하는 것을 제외하고 반응을 실시예 8과 유사한 방식으로 수행하였다. 5 시간 후, 1.4 %(50 % 전환율)의 Ni(0)값이 측정되었다.
실시예 10:
모든 단계를 80 ℃에서 수행하는 것을 제외하고 반응을 실시예 8과 유사한 방식으로 수행하였다. 5 시간 후, 1.8 %(61 % 전환율)의 Ni(0)값이 측정되었다.
실시예 11:
6.8 g의 Fe 분말(122 mmol, 1.5 eq.)을 Zn 분말 대신 첨가하는 것을 제외하 고 반응을 실시예 7과 유사한 방식으로 수행하였다. 5 시간 후, 1.2 %(53 % 전환율)의 Ni(0)값이 측정되었다.
실시예 12:
교반기가 장착된 250 ml 플라스크에서, 실시예 6에 따라 제조된 47.6 g의 현탁액(53 mmol의 NiCl2)을 아르곤 하에서 67.3 g의 킬레이트 용액(58 mmol의 리간드) 중에서 현탁시키고, 0 ℃로 냉각시켰다. 추후, 톨루엔(58 mmol) 중 트리에틸알루미늄 25 % 용액 26.5 g을 천천히 계량하였다. 용액을 실온으로 가온시킨 후, 추가로 10 분 동안 교반하였다. 0.64 %(28 % 전환율)의 Ni(0)값이 측정되었다.
실시예 13에서, 사용된 리간드 용액은 히드로시안화 반응 중 촉매 용액으로서 이미 사용되고, Ni(0)가 상당히 고갈된 "잔여 촉매 용액"이었다. 용액의 조성은 대략 20 중량%의 펜텐니트릴, 대략 6 중량%의 아디포니트릴, 대략 3 중량%의 다른 니트릴, 대략 70 중량%의 리간드(40 몰%의 킬레이트 포스포나이트 1 및 60 몰%의 트리((m/p-톨릴) 포스파이트의 혼합물로 이루어짐) 및 오직 0.8 중량%의 니켈(O) 함량이었다.
실시예 13:
교반기가 장착된 250 ml 플라스크에서, 실시예 6에 따라 제조된 37 g의 현탁액(42 mmol의 NiCl2)을 아르곤 하에서 50 g의 잔여 촉매 용액과 혼합시키고, 80 ℃에서 15 분 동안 교반하였다. 추후, 3 g의 Zn 분말(46 mmol, 1.1 eq.)을 80 ℃에서 첨가하고, 혼합물을 80 ℃에서 5 시간 동안 교반하였다. 1.64 %의 Ni(0)값(4:1 의 P:Ni비에 대응)이 측정되었다.
실시예 14 내지 19에서, 사용된 리간드는 트리(m/p-톨릴 포스파이트)였다.
실시예 14:
교반기가 장착된 250 ml 플라스크에서, 실시예 6에 따라 유사한 방식으로 제조된 100 g의 현탁액(25 mmol의 NiCl2)을 아르곤 하에서 36 g(100 mmol)의 트리(m/p-톨릴) 포스파이트와 혼합시키고, 80 ℃에서 5 분 동안 교반하였다. 추후, 1.8 g의 Zn 분말(28 mmol, 1.1 eq.)을 80 ℃에서 첨가하고, 혼합물을 80 ℃에서 4 시간 동안 교반하였다. 0.75 %(72 % 전환율)의 Ni(0)값이 측정되었다.
실시예 15:
53.8 g(152 mmol)의 트리(m/p-톨릴) 포스파이트를 사용하는 것을 제외하고 실시예 14와 유사한 방식으로 반응을 수행하였다. 0.8 %(85 % 전환율)의 Ni(0)값이 측정되었다.
실시예 16:
모든 방법 단계를 40 ℃에서 수행하는 것을 제외하고 실시예 15와 유사한 방식으로 반응을 수행하였다. 0.6 %(65 % 전환율)의 Ni(0)값이 측정되었다.
실시예 17:
모든 방법 단계를 60 ℃에서 수행하는 것을 제외하고 실시예 15와 유사한 방식으로 반응을 수행하였다. 0.95 %(99 % 전환율)의 Ni(0)값이 측정되었다.
실시예 18:
71.8 g(203 mmol)의 트리(m/p-톨릴) 포스파이트를 사용하는 것을 제외하고 실시예 14와 유사한 방식으로 반응을 수행하였다. 0.5 %(85 % 전환율)의 Ni(0)값이 측정되었다.
비교예에서는, 상업적으로 입수가능한 무수 염화니켈을 니켈 공급원으로 사용하였다.
비교예 1:
교반기가 장착된 500 ml 플라스크에서, 11 g(85 mmol)의 NiCl2를 아르곤 하에서 13 g의 3-펜텐니트릴 중에서 현탁시키고, 100 g의 킬레이트 용액(86 mmol의 리간드)과 혼합시키고, 80 ℃에서 15 분 동안 교반하였다. 40 ℃로 냉각시킨 후, 8 g의 Zn 분말(122 mmol, 1.4eq.)을 첨가하고, 혼합물을 40 ℃에서 4 시간 동안 교반하였다. 0.05 %(1 % 전환율)의 Ni(0)값이 측정되었다.
비교예 2:
Zn 분말을 첨가한 때에 온도를 80 ℃에서 유지시키는 것을 제외하고 비교예 1과 유사한 방식으로 반응을 수행하였다. 5 시간 후, 0.4 %(10 % 전환율)의 Ni(0)값이 측정되었다.
비교예 3:
교반기가 장착된 500 ml 플라스크에서, 11 g(85 mmol)의 NiCl2 아르곤 하에서 13 g의 3-펜텐니트릴 중에서 현탁시키고, 100 g의 킬레이트 용액(86 mmol의 리간드)과 혼합시키고, 80 ℃에서 15 분 동안 교반하였다. 60 ℃로 냉각시킨 후, 5.3 g의 Zn 분말(95 mmol, 1.1 eq.)을 첨가하고, 혼합물을 60-65 ℃에서 10 시간 동안 교반하였다. 0.16 %(4 % 전환율)의 Ni(0)값이 측정되었다.
비교예 4:
Fe 분말을 첨가한 때에 온도를 80 ℃에서 유지시키는 것을 제외하고 비교예 3과 유사한 방식으로 반응을 수행하였다. 10 시간 후, 0.4 %(10 % 전환율)의 Ni(0)값이 측정되었다.

Claims (12)

  1. 공비 증류에 의해 건조된 니켈(II) 할로겐화물을 하나 이상의 인 리간드의 존재 하에서 환원시키는 것을 포함하는, 하나 이상의 니켈(O) 중심 원자 및 하나 이상의 인 리간드를 함유하는 니켈(0)-인 리간드 착물의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 니켈(II) 할로겐화물이 염화니켈(II), 브롬화니켈(II) 및 요오드화니켈(II)로 이루어진 군으로부터 선택된 것인 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 공비 증류에 의해 건조된 니켈(II) 할로겐화물이, 혼합물을 희석제(여기서, 희석제는 하기 증류의 압력 조건 하에서 물과 공비혼합물을 형성하지 않는 경우 비등점이 물의 비등점보다 높아서 물의 비등점에서 액체이거나, 또는 하기 증류의 압력 및 온도 조건 하에서 물과 공비혼합물 또는 헤테로공비혼합물을 형성하는 희석제임)와 혼합시키고, 이러한 수성 니켈(II) 할로겐화물 및 희석제를 포함하는 혼합물을 증류시켜 이 혼합물로부터 물 또는 공비혼합물 또는 헤테로공비혼합물을 제거하여 니켈(II) 할로겐화물 및 상기 희석제를 포함하는 무수 혼합물을 수득함으로써, 대응하는 수성 니켈(II) 할로겐화물로부터 물을 제거하는 방법에 의해 제조되는 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 희석제가 하나 이상의 니트릴기를 갖는 유기 희석제 인 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 사용된 환원제가 니켈보다 전자양성이 큰 금속인 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 사용된 환원제가 금속 알릴, 전류, 착물 수소화물 또는 수소인 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 리간드가 포스핀, 포스파이트, 포스피나이트 및 포스포나이트로 이루어진 군으로부터 선택된 것인 방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 리간드가 2자리인 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 인 리간드가 히드로시안화 반응에서 이미 사용된 촉매 용액 중에 존재하는 것인 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항 기재의 방법에 의해 수득가능한 니켈(0)-인 리간드 착물을 포함하는 혼합물.
  11. 제 10 항 기재의 니켈(0)-인 리간드 착물을 포함하는 혼합물의, 알켄의 히드 로시안화 및 이성화 및 불포화된 니트릴의 히드로시안화 및 이성화 용도.
  12. 하나 이상의 수성 니켈(II) 할로겐화물을 포함하는 혼합물을 희석제(여기서, 희석제는 하기 증류의 압력 조건 하에서 물과 공비혼합물을 형성하지 않는 경우 비등점이 물의 비등점보다 높아서 물의 비등점에서 액체이거나, 또는 하기 증류의 압력 및 온도 조건 하에서 물과 공비혼합물 또는 헤테로공비혼합물을 형성하는 희석제임)와 혼합시키고, 이러한 수성 니켈(II) 할로겐화물 및 희석제를 포함하는 혼합물을 증류시켜 이 혼합물로부터 물 또는 공비혼합물 또는 헤테로공비혼합물을 제거하여 니켈(II) 할로겐화물 및 상기 희석제를 포함하는 무수 혼합물을 수득함으로써, 하나 이상의 수성 니켈(II) 할로겐화물을 포함하는 혼합물로부터 물을 제거하여 공비 증류에 의해 건조된 니켈(II) 할로겐화물을 제조하는 방법.
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