JPH02277550A - カルボニル化触媒系 - Google Patents

カルボニル化触媒系

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JPH02277550A
JPH02277550A JP2047398A JP4739890A JPH02277550A JP H02277550 A JPH02277550 A JP H02277550A JP 2047398 A JP2047398 A JP 2047398A JP 4739890 A JP4739890 A JP 4739890A JP H02277550 A JPH02277550 A JP H02277550A
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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、ホスフィンを含む触媒系、成る種の新規なホ
スフィン類、これらホスフィンの製造方法、並びにオレ
フィンおよびアセチレンのカルボニル化における触媒系
の使用に関するものである。
〔従来の技術〕
アセチレン系およびオレフィン系不飽和化合物のカルボ
ニル化につき多(の方法が当業界で知られている。これ
ら方法の検討はJ、ファルベ、「−酸化炭素を用いる新
規な合成」、スブリンガー・フェアラーク出版、ベルリ
ン・ハイデルベルグ・ニューヨーク(1980)に示さ
れている。
典型的には、これら方法はオレフィン系不飽和化合物と
一酸化炭素および成る場合には水素または除去しうる水
素原子を有する求核性化合物とのカルボニル化触媒系の
存在下における反応を含む。
多くの場合、カルボニル化触媒系は第1族の金属化合物
とたとえばホスフィンのようなリガンドとからなってい
る。
近年開示された1種の触媒系は、第■族金属の原料とピ
リジルホスフィンとからなっている。
クルチ・クルテフ等、ジャーナル・オブ・ザ・ケミカル
・ソサエティ、ダルトン・トランズアクシタンス(19
80)、第55〜58頁は、ロジウムもしくはルテニウ
ム化合物とピリジルモノホスフィンとからなる触媒系、
およびヘキシ−1−エンのカルボニル化におけるその使
用を開示している。
ヨーロッパ特許出@EP−AI−0259914号は、
パラジウム化合物とピリジルモノホスフィンと酸とキノ
ンとからなる触媒系、およびポリマーを生成するための
オレフィンのカルボニル化におけるその使用を開示して
いる。
ヨーロッパ特許出111EP−AI−0271144号
は、パラジウム化合物とピリジルモノホスフィンと酸と
からなる触媒系をヒドロキシル含有化合物によるアセチ
レンのカルボニル化に使用することを開示している。E
P−At−0259914号とは異なり、カルボニル化
法に使用するのに適すると言われる最も広範なホスフィ
ンの規定は、3個の燐置換基の全てが芳香族であるホス
フィンに限定される。
ヨーロッパ特許出111EP−At−0282142号
は、パラジウム化合物とピリジルモノホスフィンと酸と
からなる触媒系をヒドロキシル含有化合物によるオレフ
ィンのカルボニル化に使用することを開示している。E
P−AI−0259914号とは異なり、このカルボニ
ル化法に使用するのに適すると言われるホスフィンの最
も広い規定は、3個の燐置換基の全てが芳香族であるホ
スフィンに限定される。
ヨーロッパ特許用@EP−A2−0305012号は、
パラジウム化合物とピリジルジホスフィンと酸とキノン
とからなる触媒系、およびポリマーを与えるためのオレ
フィンのカルボニル化におけるその使用を開示している
。
上記刊行物はいずれも、燐原子が簡単な脂肪族置換基を
有するピリジルモノホスフィンを開示しておらず、また
この種のホスフィンがカルボニル化触媒の成分として魅
力的でありうることも示唆していない、事実、ポリマー
を製造するのに適するもの以外のカルボニル化触媒、す
なわちキノンを含むカルボニル化触媒につき、上記刊行
物は明らかにこれらホスフィン類を教示していない。
ケミカル・ベリヒテ、第115(9)巻、第3085〜
95頁(1982)は、メチル−ジ−2ピリジルホスフ
インおよびジメチル−2−ピリジルホスフィンを開示し
ている。
ジャーナル・モレキュラ・スペクトロスコピー第34(
2)巻、第245〜56頁(1970)は、n−ブチル
−ジ−2−ピリジルホスフィンを開示している。
驚くことに今回、燐原子が簡単な脂肪族置換基を有する
ピリジル−モノホスフィンは、特にアセチレンのカルボ
ニル化においてカルボニル化触媒成分として極めて効果
的であることが突き止められた。
〔発明の要点〕
したがって本発明は、 (a)第1族の金属化合物と、 (b)式: %式%() 〔式中、R1は脂肪族ヒドロカルビル基を示し、R8は
適宜置換された5もしくは6個の環原子を有し、その少
なくとも1個が窒素であって適宜置換されたより大きい
縮合環構造の部分を形成しうる芳香族複素環式基を示し
、かつR3は独立してR1もしくはR2の意味を有し、
または適宜置換されたアリール基を示す] のモノホスフィンまたはその酸付加塩とからなることを
特徴とする触媒系を提供する。
本発明による触媒系は、オレフィンおよびアセチレンの
カルボニル化において高い活性を有することが判明した
。アセチレンのカルボニル化において極めて高い反応速
度も判明した。さらに、本発明による触媒系は良好な選
択性を有することも判明した。アセチレンの場合、これ
ら触媒系はβ−カルボニル化生成物への良好な選択性を
有することが判明した。オレフィンの場合、これらはα
−カルボニル化生成物への良好な選択性を有することが
判明した。オレフィンにつきα−カルボニル化生成物へ
のこの高い選択性は特に驚異的である。
らにポリマーを生成するためのオレフィン系不飽和化合
物と一酸化炭素とのカルボニル化につき活性を有するこ
とも判明した。
式Iのホスフィンにおいて、脂肪族ヒドロカルビル基は
便利には1〜13個、好ましくは1〜12個、特に5個
までの炭素原子を有する。これはたとえばビニル、アリ
ルもしくはブテニル基のようなアルケニル基としうるが
、好ましくはアルキル基である。好適アルキル基はメチ
ル、エチル、プロピル、イソプロピル、1−ブチル、2
−メチル−2−プロピル(t−ブチル)、1−ペンチル
およびl−ヘキシルであり、これらのうち5個までの炭
素原子を有するものが特に好適である。
式Iのホスフィンにおいて、環原子の少なくとも1個は
好ましくはイミノ窒素原子である0本明細書に使用する
「イミノ窒素原子」という用語は、式: キノンをさらに含む本発明による触媒系は、さにより示
される基を含む、芳香族複素環式置換基の構造式で示し
うる窒素原子を意味する。たとえば芳香族置換基がピリ
ジル基である場合、芳香族置換基の構造式は次の通りで
ある: イミノ窒素原子を有する芳香族複素環式置換基の例はピ
リジル、ピラジニル、キノリル、イソキノリル、ピリミ
ジニル、ピリダジニル、ジノリニル、トリアジニル、キ
ノキサリニルおよびキナゾリニルである。好適置換基は
ピリジルおよびピリミジル基である。
好ましくは環原子の少なくとも1個は、1個の架橋炭素
原子により燐原子から分離されたイミノ窒素原子である
。たとえば芳香族複素環式置換基がピリジル基である場
合、これは好ましくはピリジル基における2−位置の炭
素原子を介し燐原子に結合される。したがって、イミノ
窒素原子を有する好適な芳香族複素環式置換基の例は2
−ピリジル;2−ピラジニル;2−キノリル;1−イソ
キノリル:3−イソキノリル;2−ピリミジニル;3−
ピリダジニル;3−ジノリニル;2−トリアジニル;2
−キノキサリニルおよび2−キナゾリニルである。2−
ピリジル、2−ピリミジルおよび2−トリアジニルが特
に好適である RZが適宜置換されたピリジル基、特に
2−ピリジル基であれば、特に良好な結果が得られた。
R3が上記芳香族複素環式基の1種を示さない場合、こ
れは脂肪族ヒドロカルビル基または適宜置換されたアリ
ール基を示す。
適宜置換されたアリール基は、便利にはその環系に18
個以下の炭素原子を有し、好ましくは適宜置換されたフ
ェニル基であるが、適宜置換されたアンスリルもしくは
ナフチル基とすることもできる。
R3は好ましくはピリジル基、アルキル基または適宜置
換されたフェニル基を示す。
本明細書において適宜置換された基につき説明する場合
、これは好ましくは未置換であるか或いはヒドロキシ、
ハロゲン(特にクロルおよびフルオロ)、アルコキシ(
好ましくはCI−!アルコキシ、特にメトキシおよびエ
トキシ)、ジアルキルアミノ (特にジメチルアミノお
よびジエチルアミノ)、モノ−、ジーおよびトリーハロ
メチル(たとえばトリフルオロメチル、トリクロルメチ
ルおよびモノクロルメチル)並びにアルキル(好ましく
はC+−Sアルキル基′、特にメチル、エチル、プロピ
ル、イソプロピルおよびt−ブチル)から選択される1
個もしくはそれ以上の置換基により置換された基を意味
する。
置換された芳香族複素環式基の例は6−メチル−2−ピ
リジル、6−メドキシー2−ピリジル、3−メチル−2
−ピリジル、4−メチル−2−ピリジルおよび4.6−
シメチルー2−ピリジルである。
置換された了り−ル基の例は4−メトキシフェニル、3
−メチルフェニルおよび2−フルオロフェニルである。
式(+)のホスフィンの例は次の通りであるニジ(n−
ブチル) 2−ピリジルホスフィン、ジメチル 2−ピ
リジルホスフィン、 メチルフェニル 2−ピリジルホスフィン、n−ブチル
 L−ブチル 2−ピリジルホスフィン、 n−ブチル(4−メトキシフェニル)(2−ピリジル)
ホスフィン、および メチル ジ(2−ピリジル)ホスフィン。
一般式(1)のホスフィンの好適な酸付加塩は硫酸;ス
ルホン酸、たとえば適宜置換されたヒドロカルビルスル
ホン酸(たとえば適宜置換されたアリールスルホン酸、
たとえばベンゼンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸
もしくはナフタレンスルホン酸):適宜置換されたアル
キルスルホン酸(たとえばアルキルスルホン酸、たとえ
ばメタンスルホン酸もしくはむ−ブチルスルホン酸);
または適宜置換されたスルホン酸(たとえば2−ヒドロ
キシプロパンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン
酸、クロルスルホン酸もしくはフルオロスルホン酸);
燐酸、たとえばオルト燐酸、ピロ燐酸、ベンゼン燐酸も
しくはトルエン燐酸;カルボン酸、たとえばクロル酢酸
、ジクロル酢酸、トリクロル酢酸、トリフルオロ酢酸、
修酸もしくはテレフタル酸;または過ハロゲン酸、たと
えば過塩素酸との塩類を包含する。
第■族金属の例は鉄、コバルト、ニッケル、ルテニウム
、ロジウム、パラジウム、イリジウムおよび白金である
。
第■族金属化合物は好ましくはパラジウム、ロジウムお
よびルテニウムの塩から選択され、これらのうちパラジ
ウムの塩、特に二価パラジウムの塩が好適である。均質
および不均質の金属化合物の両者を存在させうるが、均
質化合物が好適である。適する化合物は硝酸、硫酸、お
よび12個以下の炭素原子を1分子当りに有するアルカ
ン酸、たとえば酢酸の塩である。酢酸パラジウムが特に
好適である0式(1)のホスフィンに関し上記した酸の
いずれかと第■族金属との塩も好適であり、特にパラジ
ウム塩が好ましい、さらに、たとえば例としてパラジウ
ムアセチルアセトネート、テトラキス[トリフェニルホ
スフィン]パラジウム、ビス[トリー〇−トリルホスフ
ィン1パラジウムアセテート、ビス[ジーフェニルホス
フィン]パラジウムアセテートまたはビス(トリフェニ
ルホスフィン1パラジウムサルフエートのようなパラジ
ウムを用いた金属錯体も使用することができる。木炭に
結合した金属およびイオン交換樹脂に結合した金属、た
とえばスルホン酸基を有する交換樹脂が、第■族金属化
合物の適する不均質型の例である。
本発明による触媒系は、好ましくはプロトン酸を含む0
本発明による触媒系が式(1)のホスフィンの酸付加塩
からなる場合、この触媒系は不可避的にプロトン酸を含
むことが当業者には了解されよう。
プロトン酸の機能はプロトン源を供給することである。
好ましくはプロトン酸は、一般式(1)のホスフィンに
より酸付加塩を形成することに関し上記したものの1種
である。さらに、これは酸性イオン交換樹脂、たとえば
スルホン酸型イオン交換樹脂またはたとえばH[B(O
オCb H4) !]もしくはH[B (OChH−C
0x)tlのような硼酸誘導体とすることもできる。
触媒系がプロトン酸を含む場合、プロトン酸は便利には
6未満、より好ましくは4.5未満、たとえば4未満、
特に好ましくは2未満のpKm(水溶液中にて18°C
で測定)を有する。最適PKsは、触媒系を用いる特定
のカルボニル化反応に依存する。
プロトン酸とホスフィンとの最適比は、触媒系を用いる
特定のカルボニル化反応に依存する0便利には、プロト
ン酸1モル当りのホスフィンのモル数はO,1〜50、
好ましくは0.1〜10、より好ましくは0.25〜4
の範囲である。
本発明の触媒系における第■族金属の1グラム原子当り
の式(1)を有するホスフィンのモル数は臨界的でない
、これは特定の第■族金属および特定のカルボニル化反
応に依存する。好ましくはパラジウムの1グラム原子当
りのホスフィンのモル数は1〜1,000、より好まし
くは2〜500、たとえば10〜100の範囲である。
1990年2月5日付は出願の本出願人による英国特許
出願第9002491.0号は、(a)第■族金属の原
料と、 (b)イミノ窒素原子を有する芳香族置換基を持ったホ
スフィンの原料と、 (c) プロトンの原料と、 (d)アルキルスルホン酸アニオンの原料とからなるカ
ルボニル化触媒系、並びに不飽和化合物のカルボニル化
におけるこの種の触媒組成物の使用を開示している。
本発明による触媒系は液相で構成される。この液相は便
利には、触媒系を一緒に使用する反応体の1種もしくは
それ以上により形成される。或いは、これは溶剤により
形成することもできる。さらに、これは触媒系の各成分
の1種で構成することもできる。
本発明による触媒系は均質もしくは不均質とすることが
でき、特に好ましくは均質である。
本発明による触媒系は、任意便利な方法で製造すること
ができる。すなわち、これらは第■族金属化合物と一般
式(1)のホスフィンと必要に応じプロトン酸とを液相
にて組合せることにより製造することができる。或いは
、これらは第■族金属化合物と一般式(1)の酸付加塩
とを液相で組合せて製造することもできる。或いは、こ
れらは第■族金属と一般式(I)のホスフィンおよび/
またはプロトン酸との液相における錯体である第■族金
属化合物から製造することもできる。
上記したように、一般式([)の3種のホスフィンがケ
ミカル・ベリヒテ、第115(9)巻、第3085〜9
5頁(1982)およびジャーナル・モレキュラ・スペ
クトロスコピー、第34(2)巻、第245〜56頁(
1970)に開示されている。一般式(1)の残余のホ
スフィンは新規であると思われる。したがって本発明は
上記一般式(1)のホスフィンまたはその酸付加塩をも
提供し、ただしメチル−ジ−2−ピリジルホスフィン、
ジメチル−2−ピリジルホスフィンおよびn−ブチル−
ジ−2−ピリジルホスフィンは除く。
−a式(1)のホスフィンは、一般式:h M’−P−R”        (II )〔式中、M
lは金属原子または離脱性原子もしくは基のいずれかを
示し、R″′″およびR31″は上記R’ 、R”およ
びRsのうちの2つを示す〕の化合物を、一般式: %式%() 〔式中、M2は金属原子または離脱性原子もしくは基の
いずれかを示し、RaaはR’ 、Rχおよび8才のう
ちの残りのものを示す〕 の適する化合物と反応させ、次いで必要に応じその酸付
加塩を生成させる方法により製造することができる。
Mlが金属原子を示す場合、一般式(I[[)の適する
化合物はM8が離脱性原子もしくは基を示す化合物であ
ることが了解されよう、同様に、Mlが離脱性原子もし
くは基を示す場合、一般式(III)の適する化合物は
Mtが金属原子を示すものであM’ もしくはM2によ
り示される金属原子は任意の主族の金属、たとえばアル
カリ金属(たとえばリチウム、ナトリウムもしくはカリ
ウム);アルカリ土類金属(たとえばマグネシウム);
亜鉛;カドミウム;水銀;アルミニウム;ガリウム;イ
ンジウム:タリウム;錫もしくは鉛とすることができる
。好ましくは、金属原子はアルカリ金属原子、特に好ま
しくはリチウム原子である。
離脱性原子もしくは基は好ましくはハロゲン原子、特に
好ましくは塩素もしくは臭素原子である。
好ましくはM!はハロゲン原子を示す。
好ましくはRaaはR1を示す。
一般式(n)の化合物と一般式(Ill)の化合物との
間の反応は、便利には溶剤の存在下に行なうことができ
る。適する溶剤は液体アンモニアおよびたとえばテトラ
ヒドロフランもしくはジエチルエーテルのようなエーテ
ル類、またはたとえばベンゼンもしくはトルエンのよう
な炭化水素類を包含する。
この方法は便利には−100〜100°C1好ましくは
一80〜θ℃の範囲の温度で行なわれる。
酸付加塩は、便利には一般式(1)のホスフィンを適す
る酸と好ましくは溶剤の存在下で接触させることにより
生成させることができる。
M!が金属原子を示す式(I[[)の化合物は、Mzが
離脱性原子もしくは基、たとえば塩素、臭素もしくは沃
素原子を示す対応の化合物から金属アルキル、たとえば
ブチルリチウムとの反応により製造することができる。
Mlが塩素もしくは臭素原子を示す式(n)の化合物は
、対応のジーおよびトリークロルもしくはブロモホスフ
ィンから式(I[[)の適するアルカリ金属化合物との
反応によりその場で製造することができる。
Mlがアルカリ金属、たとえばリチウムを示す式(n)
の化合物は、便利にはMlがピリジル基を示す式(n)
の化合物をアルカリ金属ピリジン、アルキル、アリール
もしくはハイドライドと反応させて製造することができ
る。場合により、式(I[)のこの種の化合物は、たと
えばハロピリジンをアルカリ金属アルキルと反応させて
アルカリ金属ピリジンとハロアルカンとの混合物を生成
させ、次いでこの混合物をビス−もしくはトリス−ピリ
ジンホスフィンと反応させて最初に所望のアルカリ金属
ピリジルホスフィトを生成させ、次いで所望のアルキル
ピリジルホスフィンを前記ホスフィトとハロアルカンと
の反応により生成させることにより、その場で生成させ
るのが便利である。
弐(n)のこの種の化合物の製造は、1989年10月
20日付は出願の英国特許出願第8923683号の主
題である。
上記したように、驚くことに今回、本発明による触媒系
はアセチレン系およびオレフィン系不飽和炭化水素のカ
ルボニル化において良好な活性を存することが判明した
。
したがって本発明は、アセチレン系もしくはオレフィン
系不飽和炭化水素のカルボニル化における上記触媒系の
使用をも提供する。
他面によれば本発明は、アセチレン系もしくはオレフィ
ン系不飽和化合物のカルボニル化法をも提供し、この方
法はアセチレン系もしくはオレフィン系不飽和化合物を
上記触媒系の存在下に一酸化炭素と反応させることを特
徴とする。
当業者には周知されているように、アセチレン系および
オレフィン系不飽和化合物のカルボニル化には極めて多
くの種類の方法が知られている。
これらの方法は、出発物質に応じて数種類の反応に分類
することができる。この種の反応の例はヒドロホルミル
化(いわゆるレッペ反応)であり、不飽和化合物を一酸
化炭素および除去しつる水素原子を有する求核性化合物
と反応させる。さらに、不飽和化合物と一酸化炭素との
共重合も含まれる。
アセチレン系もしくはオレフィン系不飽和化合物は好ま
しくはα−オレフィンもしくはアセチレンである。
オレフィン系不飽和化合物は、好ましくは2〜30個、
好ましくは3〜20個の炭素原子を1分子当りに有する
置換もしくは未置換のアルケンもしくはシクロアルケン
である。
アセチレン系不飽和化合物は、好ましくは1分子当り2
〜20個、特に3〜10個の炭素原子を有する置換もし
くは未置換のアルキンである。
アセチレン系もしくはオレフィン系不飽和化合物は1個
もしくはそれ以上のアセチレンもしくはオレフィン結合
、たとえば1個、2個もしくは3個のアセチレン系もし
くはオレフィン系結合を有することができる。
オレフィンもしくはアセチレンはたとえばハロゲン原子
、シアノ基、アシル基(たとえばアセチル)、アシルオ
キシ基(たとえばアセトキシ)、アミノ基(たとえばジ
アルキルアミノ)、アルコキシ基(たとえばメトキシ)
、ハロアルキル基(たとえばトリフルオロメチル)、ハ
ロアルコキシ基(たとえばトリフルオロメトキシ)、ア
ミド基(たとえばアセタミド)、またはヒドロキシ基に
より置換することができる。これら置換基の幾つかは、
正確な反応条件に応じて反応に関与することができる。
たとえば成る種のアセチレン系不飽和アルコール、たと
えば3−ブチン−1−オール、4−ペンチン−1−オー
ルもしくは3−ペンチン−1−オールをカルボニル化す
ることにより、ラクトンを得ることもできる。たとえば
3−ブチン−1−オールをα−メチレン−T−ブチルラ
クトンまで変換することができる。
アルキンの例は次の通りである;エテノ、プロピン、フ
ェニルアセチレン、1−ブチン、2−ブチン、1−ペン
チン、l−ヘキシン、1−ヘプチン、1−オクチン、2
−オクチン、4−オクチン、1.7−オクタジイン、5
−メチル−3−ヘプチン、4−プロピル−2−ペンチン
、1−ノニン、ペンジルエテノおよびシクロへキシルエ
テノ。
アルケンの例は次の通りである:エテノ、プロペン、フ
ェニルエテン、1−ブテン、2−ブテン、■−ペンテン
、1−ヘキセン、1−ヘプテン、■−オクテン、2−オ
クテン、4−オクテン、シクロヘキセンおよびノルボル
ナジェン。
アセチレン系もしくはオレフィン系不飽和化合物はアセ
チレンおよびオレフィンの両者とすることができ、たと
えば3−メチル−ブドー3−エン−2−インである。
不飽和化合物は単独で或いは他の反応体、たとえば水素
もしくは除去しうる水素原子を持った求核性化合物の存
在下にカルボニル化することができる。除去しうる水素
原子を持った求核性化合物の例はヒドロキシル含有化合
物である。
ヒドロキシル含有化合物は好ましくはアルコール、水も
しくはカルボン酸である。
使用するアルコールは脂肪族、脂環式もしくは芳香族と
することができ、1個もしくはそれ以上の置換基を有す
ることができる。好ましくは、アルコールは1分子当り
20個までの炭素原子を含む、たとえばこれはアルカノ
ール、シクロアルカノールもしくはフェノールとするこ
とができる。
1個もしくはそれ以上のヒドロキシル基を存在させるこ
ともでき、この場合は使用する反応体のモル比に応じて
数種の生成物が生成する。
アルカノールの例はメタノール、エタノール、1−プロ
パツール、2−プロパツール、1−ブタノール、2−ブ
タノール、2−メチル−プロパン−1−オールおよび2
−メチルプロパン−2−オールを包含する。
フェノールの例はフェノール、アルキルフェノール、カ
テコールおよび2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル
)プロパンを包含する。
他のアルコールの例は多価アルコール、特にたとえばグ
ルコース、フラクトース、マンノース、ガラクトース、
シュークロース、アラビノ−ス、アルドペントース、ア
ルドロース、アロース、グロース、グロース、アイドー
ス、リボース、アラビノース、キシロース、リキソース
、エリスロースもしくはスレオースのような低級糖類、
セルロース、ベンジルアルコール、2.2−ビス(ヒド
ロキシ−メチル)−1−ブタノール、ステアリルアルコ
ール、シクロヘキサノール、エチレングリコール、1,
2−プロパンジオール、1.4−ブタンジオール、ポリ
エチレングリコール、グリセリンおよび1.6−へキサ
ジオールを包含する。
本発明による方法は、広範な種類のカルボン酸を用いて
行なうことができる。たとえばカルボン酸は脂肪族、脂
環式もしくは芳香族とすることができ、たとえばアセチ
レン系およびオレフィン系不飽和化合物に関し上記した
ような1個もしくはそれ以上の置換基を有することもで
きる。
本発明の方法に好適に使用されるカルボン酸は20個ま
での炭素原子を有するものを包含する。
使用する反応体のモル比に応じて、1個もしくはそれ以
上のカルボン酸基を存在させて所望に応じ各種の生成物
を得ることができる。たとえばカルボン酸はアルカンカ
ルボン酸もしくはアルケンカルボン酸とすることができ
る。カルボン酸の例は蟻酸、酢酸、プロピオン酸、n−
酪酸、イソ酪酸、ピバリン酸、n−バレリン酸、n−カ
プロン酸、カプリル酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリ
スチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、安息香酸、0
−フタル酸、m−フタル酸、テレフタル酸およびトルエ
ン酸である。アルケンカルボン酸の例はアクリル酸、プ
ロピオン酸、メタクリル酸、クロトン酸、イソクロトン
酸、オレイン酸、マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸
およびメサコン酸である。
不飽和炭化水素およびヒドロキシル含有化合物は同一化
合物としうることが了解されよう。
アセチレン系不飽和化合物を水および一酸化炭素と反応
させる場合、α1β−不飽和カルボン酸が生成する。水
の代わりにアルコールを使用すれば、α、β−不飽和力
ルボキシルエステルが生成する。カルボン酸を水の代わ
りに使用すれば、α。
β−不飽和無水物が生成する。α、β−不飽和生成物は
、用いる反応条件に応じて、さらに反応を受けることが
できる。
本発明による触媒系はヒドロキシル含有化合物によるα
−アセチレンのカルボニル化につき特に有用であること
が判明した。
したがって好適面によれば、本発明はα、β−オレフィ
ン系不飽和化合物の製造方法をも提供し、この方法はα
−アセチレンを一酸化炭素およびヒドロキシル含有化合
物と水相にて上記カルボニル化触媒系の存在下に反応さ
せることを特徴とする。
この方法において、カルボニル化触媒系は、好ましくは
上記パラジウム触媒であり、すなわち(a)パラジウム
化合物と、 (b)一般式(1)のホスフィンと、 (c)  プロトン酸と からなる触媒系である。
本発明の方法には別途に溶剤を使用することは必須でな
い。
生成物またはたとえばアルコールのような反応体の1種
の大過剰は、しばしば適する液相を形成することができ
る。しかしながら、成る場合は別途に溶剤を使用するこ
とが望ましい、この目的には任意の不活性溶剤を使用す
ることができる。この溶剤は、たとえばスルホキシドお
よびスルホン、たとえばジメチルスルホキシド、ジイソ
プロピルスルホンもしくはテトラヒドロチオフェン−2
゜2−ジオキシド(スルホランとも呼ばれる)、2−メ
チルスルホラン、3−メチルスルホラン、2メチル−4
−ブチルスルホラン;芳香族炭化水素、たとエバベンゼ
ン、トルエン、キシレン;エステル、たとえば酢酸メチ
ルおよびブチロラクトン;ケトン、たとえばアセトンも
しくはメチルイソブチルケトン;エーテル、たとえばア
ニソール、2.5.8−)リオキサノナン(ジグリムと
も称する)、ジフェニルエーテルおよびジイソプロピル
エーテル;並びにアミド、たとえばN、N−ジメチルア
セタミドもしくはN−メチルピロリドンで構成すること
ができる。
本発明による方法は便利には10〜200°C1特に2
0〜130℃の範囲の温度で行なわれる。
本発明による方法は、好ましくは1〜70バールの圧力
で行なわれる。100バールより高い圧力も使用しうる
が、一般に特殊な装置要求のため経済上魅力的でない。
ヒドロキシル含有化合物と不飽和炭化水素とのモル比は
広範囲に変化することができ、一般に0゜01:1〜1
00:1の範囲である。
第■族金属の量は臨界的でない、好ましくは、その量は
不飽和化合物1モル当り10−7〜1〇−グラム原子の
第■族金属の範囲で使用される。
本発明による方法に必要な一酸化炭素は実質上純粋な形
態で使用することができ、或いはたとえば窒素のような
不活性ガスで希釈することもできる。ガス流中の少量の
水素の存在は、反応条件下で生じうる不飽和炭化水素の
水素化のため望ましくない。一般に、供給されるガス流
における水素の量は5容量%未満であることが好ましい
。
本発明の触媒系により触媒されかつカルボニル化と認め
られる他の反応は、オレフィン系不飽和化合物を一酸化
炭素と共重合させる線状交互ポリケトン重合体の製造で
ある。
重合体が望ましい場合、使用する触媒系は好ましくはキ
ノンを含む、キノンの例は適宜置換されたベンゾキノン
、ナフサキノンおよびオルトキノンである。シンベキノ
ン、特に1,4−ベンゾキノンが好適である。使用する
キノンの量は、便利には第■族金属(たとえばパラジウ
ム)の1グラム原子当り1〜1,000モル、好ましく
は10〜5.000モルの範囲である。
〔実施例〕
以下、限定はしないが実施例により本発明をさらに説明
する0本明細書および実施例において用いる[選択性」
という用語は(a/b)X100%〔ここで「a」は所
望のカルボニル化化合物まで変換されたアセチレン系も
しくはエチレン系不飽和化合物のモル量であり、かつ「
b」は交換された不飽和化合物の全モル量を示す]とし
て規定される。「反応時間」という用語は、減少するオ
ートクレーブ圧力により示されるような反応が生ずる時
間を意味し、反応期間に先立つ誘導期間を含まない。
ホスフィンの製造は全てアルゴンの雰囲気下で行ない、
溶剤(テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル)を使用
に先立ちナトリウムベンゾフェノンからアルゴンの下で
蒸留した。特記しない限り、以下の実施例で用いたプロ
ピンのアレーン含有量は0.2%未満とした。
一80°Cまで冷却された20モルのテトラヒドロフラ
ンにおける2、5gのフヱニルー(2−ピリジル)zP
の磁気攪拌された溶液に、10分間かけてヘキサン中の
n−ブチルリチウムの1.6M溶iを5,9成添加した
。得られた深赤色の溶液を室温まで加温し、かつP”N
MRによる溶液の分析はこれがホスフィト(n−ブチル
)(2−ピリジル)P L iを唯一の燐含有化合物と
して含有することを示した(δF=  16.3ppm
)。
この溶液を一40°Cまで冷却し、かつテトラヒドロフ
ラン10dにおける1、3gの1−ブロモブタンの溶液
を添加した。この混合物を再び室温まで加温し、溶剤を
減圧除去し、かつ25mのジエチルエーテルと10#f
fiの水とを添加した。10分間攪拌した後、有機層を
分離しかつ水層を10mのエーテルで抽出した。有機層
を合し、かつ溶剤を減圧下(66Pa)で除去した。得
られた淡黄色の液体をH′、C10およびP”NMRに
より分析し、2−フェニル−ピリジンと(n−ブチル)
2(2−ピリジル)Pとの1:1(モル比)混合物より
なることが示された(δ、−−19.5pp鰯)。
lJl性−」− ル −ピIジルホス  ン     ル実施例1の方法
を反復したが、ただしn−ブチルリチウム溶液の代わり
にジエチルエーテルにおけるメチルリチウムの1.6M
溶液を使用し、かつ1.3gのイオドメタンをブロモブ
タンの代わりに使用した。反応生成物は約70:30:
60の比における(メチル)!(2−ピリジル)Pとメ
チルフェニル2−ピリジルPと2−フェニルピリジンと
の混合物であり、これから(メチル)2(2−ピリジル
)Pを蒸留により単離した。
生成物の物理的特性はδF −−41,2pp+* (
ジメチル−2−ピリジルホスフィン)およびδ、=−2
4,1pp−(メチルフェニル−2−ピリジルホスフィ
ン)であった。
実施例1の方法を反復したが、ただしn−ブチルリチウ
ム溶液の代わりにペンタンにおけるt−ブチルリチウム
の1.7 M溶液5.6dを使用した。
最終生成物は、NMR分析によりn−ブチルt−ブチル
t−ピリジルPであると同定された(δ。
= 7.4 ppm)。
実施例2の方法を反復したが、ただし1.91gのメチ
ル(2−ピリジル)gPと0.7gのみのイオドメタン
とを使用した。実施例1に記載したと同様な後処理はジ
メチル2−ピリジルホスフィンを与え、これをさらに蒸
留により精製した(収率65%)(δF =−41,2
ppH)。
操作は全て不活性雰囲気(窒素もしくはアルゴン)の下
で行なった。溶剤を使用前に脱水しかつ蒸留した。ヘキ
サン中の1.6Mn−ブチルリチウム溶液18dを30
mのジエチルエーテルに添加し、かつ混合物を一40℃
まで冷却した。この攪拌混合物に20分間かけてジエチ
ルエーテル15dにおける4、6gの2−ブロモピリジ
ンの溶液を添加し、この添加に際し温度を一40°Cに
保った。添加後、温度を一5°Cまで上昇させ、この温
度に5分間保ち、次いで再び一40°Cまで低下させた
。得られた溶液を30−のTHFにおける7゜6gの4
−メトキシフェニル−ビス−(2−ピリジル)−ホスフ
ィンの冷却(−40°C)溶液に添加した。この混合物
を室温まで加温した。10分間攪拌した後、溶剤を減圧
除去した。水(25Ii)およびジクロルメタン(25
d)を添加した。激しく5分間攪拌した後、ジクロルメ
タン層を分離させた。水層を25dづつのジクロルメタ
ンで2回抽出し、有機フラクションを合し、かつ溶剤を
減圧除去した。残留物を蒸留して4.7g(60%)の
(n−ブチル)(4−メトキシフェニル)(2−ピリジ
ル)ホスフィンを黄色液として得た。この生成物をP”
NMHにより特性化した:δ、−−14.9111)脂
 。
この実験において、n−ブチルリチウムは2−ブロモピ
リジンと反応してn−ブチルブロマイドと2−ピリジル
リチウムとの混合物を生成すると思われる。次いで、2
−ピリジルリチウムは4メトキシ−ビス(2−ピリジル
)ホスフィンと反応して4−メトキシフェニル(2−ピ
リジル)リチウムホスフィト(および2.2′−ビピリ
ジン)を生成する。次いで、リチウムホスフィトはn−
ブチルブロマイドと反応して(n−ブチル)(4−メト
キシフェニル)(2−ピリジル)ホスフィンを生成する
。
操作は全て不活性雰囲気(窒素もしくはアルゴン)の下
で行なった。使用に先立ち溶剤を脱水しかつ蒸留した。
ヘキサン中の1.6Mn−ブチルリチウムの溶液36m
を40dのジエチルエーテルに添加し、かつ混合物を一
40゛Cまで冷却した。
攪拌混合物に20分間かけてジエチルエーテル15d中
の9.2gの2−ブロモピリジンの溶液を添加した。こ
の添加に際し、温度を一40℃に保つた。添加後、温度
を一5°Cまで上昇させ、この温度に5分間保ち、次い
で再び一40°Cまで低下させた。ジエチルエーテル1
5dにおける3、4gのメチルジクロルホスフィンの溶
液を攪拌混合物に添加した。添加後、混合物を室温まで
加温し、溶剤を減圧除去し、かつ50−の水と50m1
のジクロルメタンとを添加した。激しく5分間攪拌した
後、ジクロルメタン層を分離した。水層を501dづつ
のジクロルメタンで2回抽出し、有機フラクションを合
し、かつ溶剤を減圧除去した。残留物を蒸留して4.0
g(68%)のメチル−ビス(2−ピリジル)ホスフィ
ンを黄色液として得た。この生成物をP31NMHによ
り特性化した:δ、−−20,5ppm 。
メタクリル酸メチルを次のように製造した。300dの
磁気攪拌されたハステロイ(ハステロイは登録商標であ
る)オートクレーブに、0.025ミリモルの酢酸パラ
ジウム(II)と1ミリモルのブチル(4−メトキシフ
ェニル)(2−ピリジル)ホスフィンと2ミリモルのp
−トルエンスルホン酸と30dのメタノールと301R
1のN−メチルピロリドン(溶剤)とを順次に充填した
。オートクレーブから空気を排気し、次いで25dのプ
ロピンを添加した0次いで、−酸化炭素を60バールの
圧力まで導入した。オートクレーブを密封し、かつ50
゛Cの温度まで加熱した。50°Cにて1.5時間の反
応時間の後、内容物の試料を気−液クロマトグラフイー
によって分析した。プロピンからメタクリル酸メチルへ
の変換の選択性は98.9%であると判明したのに対し
、平均変換速度は20000モルプロピン/グラム原子
Pd/hr、であると計算された。
実施例1を反復したが、ただし次の相違点を設けた: (a)使用したりガントはブチル(4−メトキシフェニ
ル)(2−ピリジル)−ホスフィンの代ワりにメチルジ
(2−ピリジル)ホスフィンとし、かつ (b)反応温度は50゛Cでな(80°Cとした。
プロピンからメタクリル酸メチルへの変換の選択性は9
9.1%であると判明したのに対し、平均変換速度は1
2,500モルプロピン/グラム原子Pd/hr、であ
ると計算された。
を較爽荻−人 実施例8を反復したが、ただし次の相違点を設けた; (a)使用したリガンドはメチルジ(2−ピリジル)ホ
スフィンの代わりにフエニルジ(2−ピリジル)ホスフ
ィンとし、かつ (b)反応時間は1.5時間でなく2時間とした。
プロピンからメタクリル酸メチルへの変換の選択性は9
8.3%であると判明したのに対し、平均変換速度は8
.OQ Oモルプロピン/グラム原子Pd/hr、であ
ると計算された。有機ホスフインにおける脂肪族基によ
るアリール基の1換は、有利な作用を示すと思われる。
と判明したのに対し、平均変換速度は300モルエテン
/グラム原子Pd/hr、であると計算された。
無水プロピオン酸を次のように製造した。300dの磁
気攪拌されたハステロイ(ハステロイは登録商標である
)オートクレーブに、0.1ミリモルの酢酸パラジウム
(II)と4ミリモルのブチル(4−メトキシフェニル
)(2−ピリジル)ホスフィンと2ミリモルのP−)ル
エンスルホン酸と20−のプロピオン酸と50M1のア
ニソール(溶剤)とを順次に満たした。オートクレーブ
から空気を排気し、次いでエテノを20バールの圧力に
達するまで吹込んだ6次いで、−酸化炭素を30バール
の分圧まで導入した。オートクレーブを密封し、かつ9
0°Cの温度まで加熱した。90℃にて5時間の反応時
間の後、内容物の試料を気−液クロマトグラフイーによ
って分析した。エテノから無水プロピオン酸への変換の
選択性は99.5%であるプロピオン酸メチルを次のよ
うに製造した。実施例9を反復したが、ただし20mの
プロピオン酸および50mのアニソールの代わりに50
M1のメタノールを添加した。エテノからプロピオン酸
メチルへの変換の選択性は9965%であると判明した
のに対し、平均変換速度は200モルエテン/グラム原
子Pd/hr、であると計算された。
線状交互Co/エテン共重合体を次のように製造した。
250dの磁気攪拌されたハステロイ(ハステロイは登
録商標である)オートクレーブに、5(ldtのメタノ
ールおよび0.1ミリモルの酢酸パラジウム(I[)と
3ミリモルのブチル(4−メトキシフェニル)(2〜ピ
リジル)ホスフィンと2ミリモルのp−トルエンスルホ
ン酸と20ミリモルのp−ベンゾキノンとからなる触媒
系の溶液を充填した。オートクレーブから空気を排気し
、次いでエテノを20バールの圧力に達するまで吹込ん
だ0次いで、−酸化炭素を30バールの分圧まで導入し
た。オートクレーブを密封し、かつ110°Cの温度ま
で加熱した。110’Cにて3時間の反応時間の後、室
温まで冷却し、次いで圧力を解除することにより重合を
停止させた。生成した重合体を濾別し、メタノールで洗
浄し、かつ室温で減圧乾燥した。エテノから共重合体へ
の変換の選択性は100%であり、かつ収率は0.9g
の共重合体であって、これは30g共重合体/gPd/
hr、の平均速度に相当する。C’!−NMR分析によ
り、製造された一酸化炭素/エテン共重合体は線状交互
構造を有し、したがって式−co−(C,H4)−の単
位で構成されることが確認された。
代理人の氏名   川原1)−穂

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)(a)第VIII族の金属化合物と、 (b)式: ▲数式、化学式、表等があります▼( I ) 〔式中、R^1は脂肪族ヒドロカルビル基を示し、R^
    2は適宜置換された5もしくは6個の環原子を有し、そ
    の少なくとも1個が窒素であって適宜置換されたより大
    きい縮合環構造の部分を形成しうる芳香族複素環式基を
    示し、かつR^3は独立してR^1もしくはR^2の意
    味を有し、または適宜置換されたアリール基を示す〕 のモノホスフィンまたはその酸付加塩と からなることを特徴とする触媒系。
  2. (2)R^1が1〜12個の炭素原子を有するアルキル
    基である請求項1記載の触媒系。
  3. (3)環原子の少なくとも1個がイミノ窒素原子である
    請求項1または2記載の触媒系。
  4. (4)R^2が適宜置換されたピリジル基である請求項
    1〜3のいずれか一項に記載の触媒系。
  5. (5)環原子の少なくとも1個がイミノ窒素原子であっ
    て、1個の架橋炭素原子により燐原子から分離されてい
    る請求項1〜4のいずれか一項に記載の触媒系。
  6. (6)R^2が2−ピリジル基である請求項5記載の触
    媒系。
  7. (7)R^3がピリジル基、アルキル基、または適宜置
    換されたフェニル基である請求項1〜6のいずれか一項
    に記載の触媒系。
  8. (8)第VIII族の金属化合物がパラジウム化合物である
    請求項1〜7のいずれか一項に記載の触媒系。
  9. (9)プロトン酸を含む請求項1〜8のいずれか一項に
    記載の触媒系。
  10. (10)メチル−ジ−2−ピリジルホスフィン、ジメチ
    ル−2−ピリジルホスフィンおよびn−ブチル−ジ−2
    −ピリジルホスフィンを除く請求項1記載の式 I のホ
    スフィンまたはその酸付加塩。
  11. (11)式: ▲数式、化学式、表等があります▼(II) 〔式中、M^1は金属原子または離脱性原子もしくは基
    のいずれかを示し、R^2^nおよびR^3^nはR^
    1、R^2およびR^3のうちの2つを示す〕 の燐化合物を、一般式: M^2−R^1^a(III) 〔式中、M^2は金属原子または離脱性原子もしくは基
    のいずれかを示し、R^1^aはR^1、R^2および
    R^3のうちの残りのものを示す〕 の適する化合物と反応させ、次いで必要に応じその酸付
    加塩を生成させることを特徴とする請求項10記載の式
    I のホスフィンまたはその酸付加塩の製造方法。
  12. (12)アセチレン系もしくはオレフィン系不飽和化合
    物のカルボニル化における請求項1〜9のいずれか一項
    に記載の触媒系の使用。
  13. (13)アセチレン系もしくはオレフィン系不飽和化合
    物を請求項1〜9のいずれか一項に記載の触媒系の存在
    下に一酸化炭素と反応させることを特徴とするアセチレ
    ン系もしくはオレフィン系不飽和化合物のカルボニル化
    法。
  14. (14)α,β−不飽和カルボン酸もしくはその誘導体
    を、α−アセチレンと一酸化炭素およびヒドロキシル含
    有化合物との反応により製造する請求項13記載の方法
    。
  15. (15)メタクリル酸メチルを、プロピンと一酸化炭素
    およびメタノールとの反応により製造する請求項14記
    載の方法。
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