JPH05255167A - オレフィンのヒドロホルミル化方法 - Google Patents

オレフィンのヒドロホルミル化方法

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JPH05255167A
JPH05255167A JP4055341A JP5534192A JPH05255167A JP H05255167 A JPH05255167 A JP H05255167A JP 4055341 A JP4055341 A JP 4055341A JP 5534192 A JP5534192 A JP 5534192A JP H05255167 A JPH05255167 A JP H05255167A
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JP
Japan
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reaction
group
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hydroformylation
olefin
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JP4055341A
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Kyoji Yamamoto
經二 山本
Masahiro Miyazawa
眞宏 宮澤
Satoshi Ebata
敏 江端
Nobumasa Arashiba
伸正 荒柴
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Mitsui Toatsu Chemicals Inc
Original Assignee
Mitsui Toatsu Chemicals Inc
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
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    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 官能基を有するオレフィンのヒドロホルミル
化反応において、工業的に望まれる高い反応活性を有
し、且つbranch体/linear体生成比が極め
て高い反応触媒を提供する。 【構成】 スチレンなど官能基を有するオレフィンのヒ
ドロホルミル化反応において、ビシクロ[2.2.2]
オクタン骨格の2,5−位に二つのジフェニルホスフィ
ノメチル基をendo,endo−に置換したジホスフ
ィン配位子とロジウムを組み合わせた新規な触媒を用い
ることにより、温和な反応温度で、極めて高い反応活性
が得られ、しかも非常に高いbranch体/line
ar体生成比が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、一般式(1)[化3]
【0002】
【化3】 (式中R1,R2,R3及びR4は炭素数1〜8個のアルキ
ル基、炭素数6〜18個のアリール基および炭素数6〜
18個のアラルキル基の中から選ばれた一種の基であ
り、それらは互いに同一であっても異なっていてもよ
く、また、R1 とR2及び/又はR3とR4はリン原子以
外の結合によってつながっていても良 いアルキル基、
アリール基若しくはアラルキル基を示す)で表されるビ
シクロ[2.2.2]オクタン骨格を有するジホスフィ
ンとロジウムとから成る触媒存在下、オレフィンをヒド
ロホルミル化反応する方法に関する。
【0003】
【従来の技術】従来、オレフィンのヒドロホルミル化反
応用触媒としては、ジコバルトオクタカルボニル等のコ
バルト触媒がよく知られていたが、この触媒は活性が低
く高温高圧が必要で、工業用触媒としては適当ではなか
った。そこで、このような欠点を克服した工業用のヒド
ロホルミル化反応触媒として、比較的温和な条件下で高
い活性が得られる数多くのロジウム錯体触媒が開発さ
れ、広く用いられる様になった。
【0004】本ヒドロホルミル化反応は、各種オレフィ
ン化合物をカルボニル化合物に変換し、主要な工業薬品
の製造を可能ならしめているのみならず、医薬、農薬、
香料などの精密化学薬品の合成中間体を提供する基本的
且つ非常に重要な反応である。従って、本反応は単純な
オレフィンのみならず、官能基を有するオレフィンのヒ
ドロホルミル化反応に於いても有用な化学品を製造する
極めて貴重な反応である。ところが、官能基を有するオ
レフィンのヒドロホルミル化反応では、一般にbran
ch体とlinear体の二種類の生成物ができ、その
選択性が問題となり、むしろ所望する異性体の選択性が
低いという問題点があった。
【0005】例えば、イブプロフェンなど医薬の合成中
間体として極めて重要な化合物であるα−フェニルプロ
ピオン酸の合成原料となるα−フェニルプロピオンアル
デヒドは、スチレンのbranch型へのヒドロホルミ
ル化反応にて製造することができる。この反応を行うに
当たり、主としてホスフィン系の配位子を有するロジウ
ムや白金錯体触媒が数多く提案されてきた。特に、立体
選択的なホルミル化反応を行わせるべく、各種配位子や
助触媒が提案されている。例えば、2,2−ジメチル−
4,5−ビス[(ジフェニルホスフィノ)メチル]−
1,3−ジオキソラン存在下、PtCl2(PPh3)2
及びSnCl2触媒系で、スチレンをヒドロホルミル化
反応させる方法がL.Kollarらにより提案されて
いるが(J.Organomet.Chem.,198
9,370(1−3),257−61)、88.8%e
eという極めて高い立体選択性を実現しているにもかか
わらず、branch体/linear体生成比が0.
3以下で、しかも200時間以上の反応時間にもかかわ
らず、転化率がわずか14%という低い反応活性であっ
た。又、Pt(II)、N−tert−ブトキシカルボ
ニル−4−ジフェニルホスフィノ−2−[(ジフェニル
ホスフィノ)メチル]ピロリジン及びSnCl2 触媒存
在下、p−イソブチルスチレンのヒドロホルミル化反応
を実施する方法がJ.K.Stilleらにより提案さ
れているが(J.Am.Chem.Soc.,198
7,109(23),7122−7)、branch体
/linear体生成比が約0.5、78%eeで転化
率50%という極めて不十分な反応成績である上に、溶
媒として高価なトリエチルオルソフォルメートが必要で
あるという欠点があった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、オレフィン
のヒドロホルミル化反応に於いて、工業生産に適した極
めて高い反応活性を有する触媒を提供すると共に、br
anch体/linear体の生成比を極めて顕著に改
善することを課題とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、工業的に
好ましい高い反応活性と、更に望ましい反応特性を有す
る錯体触媒を開発すべく、新しい概念に基づいた配位子
設計を鋭意行ってきたところ、極めてすぐれた反応活性
と反応特性を有する錯体触媒を見出し、本発明を完成す
るに至った。
【0008】即ち、本発明は一般式(1)[化4]
【0009】
【化4】 (式中R1,R2,R3及びR4は炭素数1〜8個のアルキ
ル基、炭素数6〜18個のアリール基および炭素数6〜
18個のアラルキル基の中から選ばれた一種の基であ
り、それらは互いに同一であっても異なっていてもよ
く、また、R1 とR2及び/又はR3とR4はリン原子以
外の結合によってもつながっていても良 いアルキル
基、アリール基若しくはアラルキル基を示す)で表され
るビシクロ[2.2.2]オクタン骨格を有するジホス
フィンとロジウムとからなる成る触媒の存在下ヒドロホ
ルミル化反応する方法を提供するものであり、特に一般
式(2) (式中Xは炭素数1〜11個から成るアルキル基、アリ
ール基、アラルキル基又はカルボン酸エステル基を示
す)で表されるオレフィンのヒドロホルミル化反応方法
について提供するものである。なお、上記「R3 とR4
はリン原子以外の結合によってつながっていても良いア
ルキル基、アリール基若しくはアラルキル基を示す」と
は、式(4)[化5]
【0010】
【化5】 (ここで、Yは酸素、窒素、金属などの原子またはC1
〜C3 の炭素鎖などの原子団を示す)のようにYを介し
て若しくは直接にR3 とR4 とが結合するようなもので
ある。本発明について、さらに詳しく説明する。
【0011】本発明者らは、新しい概念に基づいたジホ
スフィンの設計を行い、ここに新規なジホスフィン配位
子を有するロジウム錯体触媒によるオレフィンのヒドロ
ホルミル化方法を発明した。本発明のジホスフィンは、
ビシクロ[2.2.2]オクタン骨格を基本とし、その
2,5−位に二つのメチレン基がendo,endoに
分岐し、さらにPが結合した極めて精密に設計された配
位子である。このビシクロ[2.2.2]オクタン骨格
を有するジホスフィン配位子及びその金属錯体に関する
詳細な構造解析は未だできていない。しかし、ビシクロ
[2.2.1]ヘプタン骨格を有するジホスフィン配位
子に関するC.P.Caseyらの計算結果(J.Or
g.Chem.,1990,55,1394−96)の
類推から、金属に配位する場合のP−金属−Pのなす角
度が約120゜前後となる配位が、本発明に関わる配位
子にかかる歪みのエネルギーが最小となり、最も安定な
配位となることが期待される。
【0012】一方、従来から良く知られている二座配位
能を有するDIOP等、多くのジホスフィン配位子につ
いてはその立体構造の解析がなされており、金属に配位
する場合のP−金属−Pのなす角度が、ほぼ90゜又は
90゜以下の配位が最も安定な配位角となることが実験
事実から確認されている。また、C.P.Caseyら
による同上の計算からは、それらは120゜という大き
な配位角がとれないという結果が得られている。従って
このビシクロ[2.2.2]オクタン骨格を有するジホ
スフィン配位子は、従来より知られている多くの二座配
位子とは全く異なり、新規な配位設計がなされたジホス
フィンである。
【0013】本発明触媒に用いられるジホスフィン配位
子と類似の化合物は唯一、近年発表されたC.P.Ca
seyらの報告(前出)及び本発明者ら(Synle
t,1990,711−712)によるビシクロ[2.
2.1]ヘプタン骨格を有するジホスフィンが知られて
いるのみである。本発明のビシクロ[2.2.2]オク
タン骨格を有するジホスフィン配位子の製造は、例えば
製造法既知(例えばM.Tichyら、テトラヘドロン
レターズ、1969年、第53号、第4609〜461
3頁)の式(5)[化6]
【0014】
【化6】 (ここでRは、Hまたはアルキル基等を示す。)で表さ
れるジカルボン酸またはジエステルをLiAlH4等に
より還元処理することにより容易に得られるendo,
endo−2,5−ビスヒドロキシメチルビシクロ
[2.2.2]オクタンを常套法によりジトシラートに
変換し、所望のホスフィン類との置換反応にて製造する
ことができる。例えば、式(6)[化7]に示される反
応式の様に
【0015】
【化7】 (ここで、R’、R”はR1〜R4に同じ)ジオールをジ
トシラートに変換し、所望のホスフィン類との置換反応
にて製造することができる。又、その他の既知の方法に
従っても製造可能である。
【0016】本発明のジホスフィンが配位子として利用
可能であるリンの置換基としては、ジメチルホスフィ
ン、ジエチルホスフィン、ジプロピルホスフィン、ジブ
チルホスフィン、ジオクチルホスフィンまたはジシクロ
ヘキシルホスフィン等のアルキルホスフィン類、ジフェ
ニルホスフィン、ジナフチルホスフィン、ジ−m−トリ
ルホスフィン、ジ−o−トリルホスフィンまたはジ(m
−スルフォフェニル)ホスフィン等のアリ−ルホスフィ
ン類、ジベンジルホスフィン、ビス(ナフチルメチル)
ホスフィン等のアラルキルホスフィン、あるいはジフェ
ニレンホスフィン基等の環式のホスフィン等が有効なホ
スフィンとして例示されるが、これには限定されない。
更には、メチルフェニルホスフィン、エチルフェニルホ
スフィン、t−ブチルフェニルホスフィンまたはシクロ
ヘキシルフェニルホスフィン等の異種の置換基を有する
ホスフィン類であっても良い。本発明のジホスフィンを
配位子とする金属錯体への変換方法は、従来より既知の
各種製造方法により変換することができ、特に限定はさ
れない。特に、ロジウム錯体触媒は、ヒドロホルミル化
反応に優れた活性と選択性を示す。
【0017】本発明の触媒を用いてヒドロホルミル化反
応するオレフィンとしては、エチレン、プロピレン、1
−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−オクテ
ン、1−デセン等の直鎖α−オレフィン類、2−ブテ
ン、2−ペンテン、2−ヘキセン、3−ヘキセン、2−
オクテン、3−オクテン等の直鎖内部オレフィン類、イ
ソブチレン、2−メチル−1−ブテン、2−メチル−1
−ペンテン、3−メチル−1−ペンテン、2−メチル−
1−ヘキセン、3−メチル−1−ヘキセン、2−メチル
−1−ヘプテン、3−メチル−1−ヘプテン、4−メチ
ル−1−ヘプテン、等の分岐α−オレフィン類、2,3
−ジメチル−1−ブテン、2,3−ジメチル−1−ペン
テン、2,4−ジメチル−1−ペンテン、2,3−ジメ
チル−1−ヘキセン、2,4−ジメチル−1−ヘキセ
ン、2,5−ジメチル−1−ヘキセン、3,4−ジメチ
ル−1−ヘキセンの多分岐α−オレフィン類、シクロヘ
キセン、2−ノルボルネンまたはビシクロ[2.2.
2]オクテン−2等の環状オレフィン並びにこれらの二
重結合異性体、スチレン、p−メチルスチレン、p−イ
ソブチルスチレン、2−ビニルナフタレン等のアリール
置換オレフィン、3−フェニルプロピレン等のアラルキ
ル置換オレフィン、アリルアルコール等の不飽和アルコ
ール類、アクロレインアセタールまたはフェニルビニル
エーテル等の不飽和エーテル類、アクリル酸メチルまた
はオレイン酸メチル等の不飽和エステル類、あるいは桂
皮酸等の不飽和カルボン酸等を例示することができる。
特に好ましくは、スチレン、p−イソブチルスチレン、
2−メトキシ−6−ビニルナフタリン、アクリル酸メチ
ル等のα−オレフィン類のヒドロホルミル化反応に好適
に用いられる。
【0018】本発明による新規ジホスフィン配位子とロ
ジウムを用いるヒドロホルミル化反応においては、ロジ
ウム濃度はRh原子として通常0.1〜1000pp
m、反応温度が0〜200℃、圧力は20〜300Kg
/cm2G、水素/CO比(容量比)0.3〜5の反応
条件で行われる。反応溶媒は、通常用いる必要はない
が、ベンゼン、トルエン、キシレンまたはTHFなど反
応に不活性な有機溶媒を用いることもできる。所望なら
ば、高沸点副生物や生成物であるアルデヒドを溶媒とし
て用いることも可能である。
【0019】
【実施例】以下、実施例により本発明を更に詳しく説明
する。 実施例1 [endo,endo−2,5−ビス((ジフェニルホ
スフィノ)メチル)ビシクロ[2.2.2]オクタン]
ロジウム(I)触媒の調製 0.03mlの70%HClO4 と0.4mlの蒸留T
HFの混合溶液に、5.4mlの乾燥THFに88mg
のノルボルナジエン(アセチルアセトナト)Rh(I)
(0.30mmol)を溶解した溶液を入れ、この混合
液を室温にて40分間攪拌した。ここに、1mlの乾燥
THFに150mgのendo,endo−2,5−ビ
ス((ジフェニルホスフィノ)メチル)ビシクロ[2.
2.2]オクタン(0.30mmol)を溶解した溶液
を加えて、室温で更に1.5時間攪拌した。次に、7m
lのエーテルを加えて室温で更に20時間攪拌すると結
晶が生成し、193mgの(ノルボルナジエン)[en
do,endo−2,5−ビス((ジフェニルホスフィ
ノ)メチル)ビシクロ[2.2.2]オクタン]Rh
(I)パークロレートの黄色結晶をろ過回収した(79
%収率)。
【0020】31P NMR(200MHz,CDC
3,external H3 PO4 );21.1
(d,J=164.4Hz)
【0021】実施例2 50mlのマイクロオートクレーブに無水ベンゼン5m
l、スチレン1mmol、実施例1で得たRh触媒0.
005mmolを入れ、CO/水素=1/1のガスで4
0気圧に加圧し、25℃で24時間反応させた。得られ
た反応液をガスクロマトグラフィーにより分析したとこ
ろ、スチレン転化率96%、2−フェニルプロパナール
及び3−フェニルプロパナール選択率は、各々99%及
び1%であった。branch体/linear体比が
極めて高く且つ低温で非常に高い反応活性が得られた。
【0022】実施例3 圧力を80気圧とした以外は実施例−2と全く同様に反
応を行った。分析の結果スチレン転化率100%、2−
フェニルプロパナール及び3−フェニルプロパナール選
択率は、各々99%及び1%であった。branch体
/linear体比が極めて高く且つ低温で非常に高い
反応活性が得られた。
【0023】実施例4 反応時間を15時間とした以外は実施例−3と全く同様
に反応を行った。分析の結果スチレン転化率76%、2
−フェニルプロパナール、3−フェニルプロパナール及
びエチルベンゼン選択率は、各々96%、2%及び2%
であった。branch体/linear体比が極めて
高く且つ低温で非常に高い反応活性が得られた。
【0024】
【発明の効果】以上、本発明による新規ジホスフィン配
位子を用いるヒドロホルミル化反応では、温和な反応温
度で高い反応活性を実現すると共に、極めて高いbra
nch体/linear体生成比を得ることができる。
特に、99%のbranch体生成比の実現は、従来の
ヒドロホルミル化反応では殆ど未知の反応成績である。
即ち、本発明は工業的には温和な条件下で反応を実施す
ることができ、多くの有用な誘導体に応用ができるbr
anch体のホルミル化合物が極めて選択的に得られ、
産業上極めて有益な反応方法を提供するものである。更
に、本発明の金属錯体に用いられているジホスフィン配
位子はC2 対称を有するキラルな配位子であり、光学活
性体を取り出し反応に用いることによりエナンチオ選択
的な反応に展開でき、その際に必要な低温高活性、高b
ranch体/linear体選択性という基本性能が
特長的に生かされるという本質的な利点があり、産業上
極めて有益な触媒を提供すものである。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 式(1)[化1] 【化1】 (式中R1,R2,R3及びR4は炭素数1〜8個のアルキ
    ル基、炭素数6〜18個のアリール基および炭素数6〜
    18個のアラルキル基の中から選ばれた一種の基であ
    り、それらは互いに同一であっても異なっていてもよ
    く、また、R1 とR2及び/又はR3とR4はリン原子以
    外の結合によってつながっていても良いアルキル基、ア
    リール基またはアラルキル基を示す)で表されるビシク
    ロ[2.2.2]オクタン骨格を有するジホスフィンと
    ロジウムとからなる成る触媒の存在下反応を行うことを
    特徴とするオレフィンのヒドロホルミル化方法。
  2. 【請求項2】 オレフィンが式(2) (式中Xは炭素数1〜11個から成るアルキル基、アリ
    ール基、アラルキル基、又はカルボン酸エステル基を示
    す)で表される特許請求の範囲第1項記載のヒドロホル
    ミル化方法。
  3. 【請求項3】 式(3)[化2] 【化2】 で表されるビシクロ[2.2.2]オクタン骨格を有す
    るジホスフィンとロジウムとからなる成る触媒の存在下
    に、反応を行うことを特徴とするオレフィンのヒドロホ
    ルミル化方法。
  4. 【請求項4】 オレフィンが式(2) (式中Xは炭素数1〜11個から成るアルキル基、アリ
    ール基、アラルキル基又はカルボン酸エステル基を示
    す)で表される特許請求の範囲第3項記載のヒドロホル
    ミル化方法。。
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