JPH09262479A - ルイス酸触媒 - Google Patents

ルイス酸触媒

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JPH09262479A
JPH09262479A JP7782696A JP7782696A JPH09262479A JP H09262479 A JPH09262479 A JP H09262479A JP 7782696 A JP7782696 A JP 7782696A JP 7782696 A JP7782696 A JP 7782696A JP H09262479 A JPH09262479 A JP H09262479A
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JP
Japan
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group
reaction
catalyst
chloride
halide
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JP7782696A
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English (en)
Inventor
Katsushi Nagareda
勝志 流田
Yoshihiro Tokuda
佳弘 徳田
Shigeaki Suzuki
繁昭 鈴木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kuraray Co Ltd
Original Assignee
Kuraray Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 水共存下でも使用できる高活性なルイス酸触
媒の提供。 【解決手段】 一般式(I) 【化1】 (式中、Mは周期律表III A族からVB族の元素からな
る群から選ばれる少なくとも1種の金属を表し、X1 は
ハロゲン原子を表し、qはMの原子価数と同一の整数を
表す。)で示される金属ハロゲン化物と四級塩型陰イオ
ン交換樹脂とから成る樹脂錯体を合成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ルイス酸触媒反応
に用いる金属ハロゲン化物と四級塩型陰イオン交換樹脂
とから成る錯体触媒に関する。
【0002】
【従来の技術】これまで、四級アンモニウム塩型陰イオ
ン交換樹脂(Dowex-1 :ダウケミカル社(米国)製イオ
ン交換樹脂)に鉄、モリブデン、タングステン、ウラン
の塩化物が濃厚な塩酸中で吸着されることが知られてい
る(ジャーナル・オブ・ジ・アメリカン・ケミカル・ソ
サエティ(J. Amer. Chem. Soc.,)、77巻、3972頁(1955)
参照)。また、塩化鉄(FeCl3 )が濃厚な塩酸中で
四級アンモニウム塩型陰イオン交換樹脂と錯体を形成す
ることが知られている(ブレティン・オブ・ザ・ケミカ
ル・ソサエティ・オブ・ジャパン(Bulletin of the Che
mical Society ofJapan) 、42巻、1760頁(1969)参
照)。また、濃厚な塩酸中で各種の金属塩化物が含塩素
陰電荷錯体を形成し、該錯体が陰イオン交換樹脂に吸着
されることが知られているが、この吸着は濃厚な塩酸中
のみで観察され、希塩酸または水中では吸着されないこ
とが記載されている(プロシーディング・オブ・ザ・イ
ンターナショナル・コンファレンス・オン・ザ・ピース
フル・ユーゼズ・オブ・アトミック・エナジー、ジュネ
ーブ(Proceeding of the peaceful Uses of Atomic Ene
rgy, Geneva)、1955年、11巻 p/837、113-125 頁)。し
かし、塩化鉄以外の金属ハロゲン化物と四級塩型陰イオ
ン交換樹脂とから成る錯体はこれまで知られていない。
【0003】一方、特定の金属ハロゲン化物、例えばハ
ロゲン化アルミニウム、ハロゲン化鉄、ハロゲン化亜
鉛、ハロゲン化スズなどのいわゆるルイス酸は、フリー
デル・クラフツアルキル化反応(アルキルベンゼン誘導
体の合成など)、ディールス・アルダー反応(共役ジエ
ン化合物とオレフィン性化合物の付加反応など)、エン
反応(オレフィン性化合物とアルデヒド化合物またはオ
レフィン性化合物の付加反応など)、カチオン重合反応
などに用いられる工業的にも有用な触媒として知られて
いる。しかし、金属ハロゲン化物と四級塩型陰イオン交
換樹脂とから成る錯体は、構造、物性共に金属ハロゲン
化物と異なる物質であり、該錯体が触媒として使用され
た例はこれまで知られていない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】金属ハロゲン化物のよ
うな一般的なルイス酸を用いた触媒反応では、触媒が反
応液に均一に溶解するか、または一部が溶解するため、
反応後に反応液成分から触媒成分を分離回収するのは困
難であった。このため、該触媒は使い捨てで使用される
ことが多く、反応後に中和水洗除去または吸着除去等の
方法により反応液から分離し廃棄されていた。触媒を再
使用する場合は、反応液から生成物または溶媒を蒸留分
離した後に残留する高沸点の副生物を含んだ状態で再使
用されていた。この方法では、蒸留分離の際に触媒成分
が共存するため、生成物の分解が促進され易いという問
題を有していた。また、回収した触媒が高沸点の副生物
を含むため、反応によっては触媒性能が低下することが
あった。含ハロゲン触媒共存下で蒸留操作を実施する場
合は、ハロゲンの脱離による装置の腐食も大きな問題で
あった。水を含む反応系または水が副生する反応系で
は、蒸留時の加熱処理により触媒の分解が促進されると
いう問題があった。また、金属ハロゲン化物のような一
般的なルイス酸は、水共存下では通常加水分解を受け、
触媒活性を失うことが知られている。即ち、水共存下ま
たは水が副生する反応では、これらルイス酸を使用する
ことがこれまではできなかった。
【0005】
【課題を解決する手段】本発明者らは、水共存下でも使
用でき、反応後に反応液から容易に分離回収できるルイ
ス酸触媒反応用の触媒について鋭意検討を行った結果、
意外にも特定の金属ハロゲン化物と四級塩型イオン交換
樹脂とから成る錯体が、オレフィンとホルムアルデヒド
水溶液との反応による不飽和アルコールの製造法(エン
反応)に高い触媒活性を示すことを見いだした。さら
に、種々の金属ハロゲン化物からなる錯体が、ディール
スアルダー反応、フリーデルクラフツアルキル化反応、
カチオン重合反応などのルイス酸触媒反応に利用できる
ことを見いだした。即ち本発明は、一般式(I)
【0006】
【化2】
【0007】(式中、Mは周期律表III A族からVB族
の元素からなる群から選ばれる少なくとも1種の金属を
表し、X1 はハロゲン原子を表し、qはMの原子価数と
同一の整数を表す。)で示される金属ハロゲン化物と四
級塩型陰イオン交換樹脂とから成るルイス酸触媒を見い
だすことにより完成に至った。。
【0008】本発明によって見いだされた、これまで触
媒用途に利用されたことのなかった金属ハロゲン化物と
四級塩型イオン交換樹脂とから成る錯体は、ルイス酸触
媒反応に高活性な触媒として作用する。また、該錯体触
媒は、水共存下でも触媒として使用することが出来る。
さらに、該錯体触媒は、固形物のため、反応後に反応液
から濾過またはデカンテーション等の簡便な方法で分離
でき再使用することができる。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明で使用される四級塩型陰イ
オン交換樹脂は、四級塩型置換基を含む陰イオン交換樹
脂であればいかなる樹脂でもよい。四級塩型陰イオン交
換樹脂は、イオン交換樹脂高分子基体、四級塩型置換基
およびこの両者を結合するリンカーからなる。イオン交
換樹脂高分子基体は一般式(II)
【0010】
【化3】
【0011】(式中、Ra は水素原子または置換されて
いてもよい低級アルキル基、置換されていてもよいシク
ロアルキル基、置換されていてもよいアリール基または
置換されていてもよいアラルキル基を表し、Rb および
Rc はそれぞれ水素原子、置換されていてもよい低級ア
ルキル基、置換されていてもよいアリール基、エステル
基またはアミド基を表わし、mおよびnはイオン交換樹
脂の重合度に対応する整数を表わし、その比率は1:9
9〜99:1の範囲にある。)で示される置換エチレン
とジビニルベンゼンの共重合ポリマーである。四級塩型
置換基は、通常一般式(III )
【0012】
【化4】
【0013】(式中、Kは窒素原子またはリン原子を表
し、R1 、R2 およびR3 はそれぞれ置換されていても
よい低級アルキル基、置換されていてもよいシクロアル
キル基、置換されていてもよいアリール基または置換さ
れていてもよいアラルキル基を表し、X2 はハロゲン原
子または水酸基を表す。)で示されるアンモニウム塩型
およびホスホニウム塩型の置換基または、一般式(IV)
【0014】
【化5】
【0015】(式中、Pyはピリジン環から窒素原子を
除いた部分を表し、Nはピリジン環中の窒素原子を表
し、R4 は置換されていてもよい低級アルキル基、置換
されていてもよいシクロアルキル基、置換されていても
よいアリール基または置換されていてもよいアラルキル
基を表し、X2 は前記定義のとおりである。)で示され
るピリジニウム塩型の置換基である。リンカーはイオン
交換樹脂の構成原料であるモノマーの成分により異な
り、例えば式(V )
【0016】
【化6】
【0017】または一般式(VI-1、VI-2)
【0018】
【化7】
【0019】(式中、rは零以外の整数を表わす。)で
示される。したがって四級塩型陰イオン交換樹脂は一般
式(VII )
【0020】
【化8】
【0021】(式中、Ra 、Rb 、Rc 、mおよびnは
前記定義のとおりであり、Lはリンカーを表わし、Qは
四級塩型置換基を表わす。)で示される。
【0022】一般式(III )におけるR4 、R5 および
R6 並びに一般式(IV)におけるR7 は、それぞれ置換
されていてもよい低級アルキル基、置換されていてもよ
いシクロアルキル基、置換されていてもよいアリール基
および置換されていてもよいアラルキル基を表すが、こ
れらの低級アルキル基、シクロアルキル基およびアリー
ル基はそれぞれ、例えば、低級アルキル基または水酸基
などで置換されていてもよく、またアラルキル基はその
芳香環部分が低級アルキル基またはハロゲン原子などで
置換されていてもよい。一般式(III )で示されるアン
モニウム塩型またはホスホニウム塩型の置換基の具体例
としては、例えば、塩化トリメチルアンモニウムメチル
基、塩化トリエチルアンモニウムメチル基、塩化トリブ
チルアンモニウムメチル基、塩化ジメチルブチルアンモ
ニウムメチル基、臭化トリメチルアンモニウムメチル
基、塩化ジメチル(ヒドロキシエチル)アンモニウムメ
チル基、臭化ジメチルベンジルアンモニウムメチル基、
塩化トリブチルホスホニウムメチル基、臭化トリフェニ
ルホスホニウムメチル基、臭化トリシクロヘキシルホス
ホニウムメチル基などを挙げることができるが、これら
に限定されるものではない。一般式(IV)のピリジニウ
ム塩型置換基としては、そのピリジン環中の窒素原子の
置換基が例えば、N−メチル塩化物、N−エチル塩化
物、N−ブチル塩化物、N−ベンジル塩化物、N−メチ
ル臭化物であるものなどを挙げることができるが、これ
らに限定されるものではない。
【0023】本発明に用いられる金属ハロゲン化物は、
周期表III A族〜VB族の元素からなる群から選ばれた
少なくとも1種の金属のハロゲン化物であり、好ましく
はSn、Ga、In、Sc、Fe、Al、B、Zn、T
i、Zr、Sb、Cd、Yおよびランタノイド金属から
選ばれた少なくとも1種の金属のハロゲン化物である。
金属の種類は、反応の種類により異なり、適宜選択され
る。
【0024】金属ハロゲン化物と四級塩型イオン交換樹
脂から成る錯体は、樹脂中の四級塩型置換基1ユニット
に対し金属ハロゲン化物が0.1〜1.0単位配位した
錯体構造を有したものである。該錯体は、四級塩型イオ
ン交換樹脂中のハロゲンイオンまたは水酸基イオンが金
属ハロゲン化物に配位し、樹脂の四級カチオンと金属塩
アニオンとから成るイオン的な結合で形成される錯体と
なっているものと推定される。
【0025】錯体の調製は、金属ハロゲン化物を水また
は有機溶媒に溶解した液と四級塩型イオン交換樹脂とを
混ぜ合わせた後、含浸吸着担持し溶媒を留去することに
より調製できる。金属ハロゲン化物の溶液を調製する際
に、必要に応じてハロゲン化水素溶液を加えても良く、
溶媒として2種以上の混合溶媒を使用しても良い。ま
た、含浸処理の後、必要に応じて過剰分の金属ハロゲン
化物を溶媒で洗浄しても良い。処理温度は特に制限はな
いが、水を含む溶媒を処理溶媒として使用する場合は、
金属ハロゲン化物が加水分解する恐れがあるため、60
℃以下の出来るだけ低い温度で処理することが推奨され
る。
【0026】金属ハロゲン化物と四級塩型イオン交換樹
脂とから成る錯体触媒は、エン反応、ディールスアルダ
ー反応、フリーデルクラフツアルキル化反応、カチオン
重合反応などの種々のルイス酸触媒反応に使用すること
が出来る。
【0027】金属ハロゲン化物と四級塩型陰イオン交換
樹脂とから成る錯体触媒は、一般式(VIII)
【0028】
【化9】
【0029】(式中、R5 〜R9 はそれぞれ水素原子ま
たは置換していてもよい炭化水素基を表す。)の構造を
有するオレフィンと一般式(IX)
【0030】
【化10】
【0031】(式中、R10は水素原子または置換してい
てもよい炭化水素基を表す。)の構造を有するアルデヒ
ド化合物から一般式(X )
【0032】
【化11】
【0033】(式中、R5 〜R10は前記定義のとおりで
ある。)の構造を有する不飽和アルコールの製造法、お
よび一般式(VIII)の構造を有するオレフィンと一般式
(XI)
【0034】
【化12】
【0035】(式中、R11〜R13はそれぞれ水素原子ま
たは置換していてもよい炭化水素基を表し、R14は水素
原子、置換していてもよい炭化水素基、シアノ基、エス
テル基、アルデヒド基またはカルボキシル基などの置換
基を表す。)の構造を有するオレフィン性化合物の付加
反応による一般式(XII )
【0036】
【化13】
【0037】(式中、R5 〜R9 およびR11〜R14は前
記定義のとおりである。)の構造を有するオレフィン性
化合物の製造(エン反応)に使用することができる。
【0038】エン反応に用いられる金属ハロゲン化物
は、スズ、ガリウム、インジウムおよびスカンジウムか
らなる群から選ばれた少なくとも1種の金属のハロゲン
化物が好ましい。用いられる金属ハロゲン化物の例とし
ては塩化第二スズ(IV)、臭化第二スズ(IV)、ヨウ化
第二スズ(IV)、塩化ガリウム(III )、臭化ガリウム
(III )、塩化インジウム(III )、臭化インジウム
(III )、塩化スカンジウム(III )、臭化スカンジウ
ム(III )およびこれらの水和物などが挙げられるが、
これらに限定されるものではない。また、これらの混合
物または、これら以外の金属ハロゲン化物を使用しても
良い。
【0039】一般式(VIII)の構造で示されるオレフィ
ンの例としては、プロピレン、イソブテン、1−ブテ
ン、2−ブテン、1−オクテンなどの脂肪族オレフィン
およびイソプロペニルベンゼン、3−メチル−3−ブテ
ン−1−オールなどの芳香族オレフィンや置換オレフィ
ンなどが挙げられるがこれらに限定されるものではな
い。
【0040】一般式(IX)の構造で示されるアルデヒド
の例としては、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、
プロピオンアルデヒド、イソブチルアルデヒド、ベンズ
アルデヒドなどが挙げられるが、これらに限定されるも
のではない。また、オレフィンとアルデヒドが同一分子
内に存在するシトロネラールなども使用することができ
る。
【0041】一般式(XI)の構造で示されるオレフィン
性化合物の例としては、アクリロニトリル、アクリル酸
メチル、メタクリル酸メチル、クロトン酸メチル、アク
ロレイン、メタクロレイン、イソブテンなどが挙げられ
るがこれらに限定されるものではない。また、オレフィ
ンとオレフィン性化合物が同一分子内に存在する3,7
−ジメチル−1,7−オクタジエンなども使用すること
ができる。
【0042】金属ハロゲン化物と四級塩型イオン交換樹
脂とから成る錯体触媒は、一般式(XIII)
【0043】
【化14】
【0044】(式中、R15〜R20はそれぞれ水素原子、
置換されていてもよい炭化水素基、アルコキシ基、ハロ
ゲンまたはアシロキシ基を表す。)の構造で示される共
役ジエン化合物と一般式(XIV )
【0045】
【化15】
【0046】(式中R21〜R24はそれぞれ水素原子、置
換されていてもよい炭化水素基、アルデヒド基、エステ
ル基またはシアノ基を表す。)の構造で示されるオレフ
ィン性化合物との反応による環状オレフィンの製造(デ
ィールスアルダー反応)に使用できる。
【0047】ディールスアルダー反応に用いられる金属
ハロゲン化物は、鉄、亜鉛、アルミニウム、チタン、ジ
ルコニウム、スズ、ガリウム、インジウムおよびスカン
ジウムからなる群から選ばれた少なくとも1種の金属の
ハロゲン化物が好ましい。用いられる金属ハロゲン化物
の例としては塩化第二鉄(III )、塩化亜鉛、塩化アル
ミニウム、塩化チタン、塩化ジルコニウム、塩化第二ス
ズ(IV)、臭化第二スズ(IV)、ヨウ化第二スズ(I
V)、塩化ガリウム、臭化ガリウム、塩化インジウム、
臭化インジウム、塩化スカンジウム、臭化スカンジウム
およびこれらの水和物などが挙げられるが、これらに限
定されるものではない。また、これらの混合物も使用可
能であり、これら以外の金属ハロゲン化物を使用しても
良い。
【0048】一般式(XIII)の構造で示される共役ジエ
ンの例としては、ブタジエン、イソプレン、1,3−ペ
ンタジエン、シクロペンタジエン、1,3−ジクロヘキ
サジエンなどが挙げられるがこれらに限定されるもので
はない。一般式(XIV )の構造で示されるオレフィン性
化合物の例としては、アクリロニトリル、アクリル酸メ
チル、メタクリル酸メチル、クロトン酸メチル、アクロ
レイン、メタクロレイン、マレイン酸ジメチル、無水マ
レイン酸などが挙げられるがこれらに限定されるもので
はない。
【0049】金属ハロゲン化物と四級塩型イオン交換樹
脂とから成る錯体触媒は、芳香族化合物と一般式(XV)
【0050】
【化16】
【0051】(式中、R25〜R28はそれぞれ水素原子ま
たは置換されていてもよい炭化水素基を表す。)の構造
で示されるオレフィン性化合物または一般式(XVI )
【0052】
【化17】
【0053】(式中、R25〜R28は前記定義のとおりで
あり、Yはハロゲンまたは水酸基を表す。)の構造で示
される置換炭化水素との反応による置換芳香族化合物の
製造(フリーデルクラフツアルキル化反応)に使用でき
る。
【0054】フリーデルクラフツアルキル化反応に用い
られる金属ハロゲン化物は、鉄、亜鉛、アルミニウム、
チタン、ジルコニウム、スズ、ガリウム、インジウムお
よびスカンジウムからなる群から選ばれた少なくとも1
種の金属のハロゲン化物が好ましい。用いられる金属ハ
ロゲン化物の例としては塩化第二鉄(III )、塩化亜
鉛、塩化アルミニウム、塩化チタン、塩化ジルコニウ
ム、塩化第二スズ(IV)、臭化第二スズ(IV)、ヨウ化
第二スズ(IV)、塩化ガリウム、臭化ガリウム、塩化イ
ンジウム、臭化インジウム、塩化スカンジウム、臭化ス
カンジウムおよびこれらの水和物などが挙げられるが、
これらに限定されるものではない。また、これらの混合
物も使用可能であり、これら以外の金属ハロゲン化物を
使用しても良い。
【0055】本発明に使用される芳香族化合物の例とし
ては、ベンゼン、トルエン、エチルベンゼン、キシレ
ン、メシチレン、アニソール、フェネトール、パラメチ
ルアニソール、サリチル酸メチル、フェノール、ナルタ
レン、アントラセン、4−メチルピリジン、2−メトキ
シフラン、2−メトキシピロール、2−メトキシチオー
ルなどが挙げられるがこれらに限定されるものではな
い。一般式(XV)で示されるオレフィン性化合物の例と
しては、エチレン、プロピレン、イソブチレン、1−ブ
テンなどのオレフィン、一般式(XVI )で示される置換
炭化水素の例としては、ヨウ化メチル、臭化エチル、塩
化-t- ブチルなどのハロゲン化炭化水素、t-ブタノー
ル、t-アミルアルコール、2−フェニル−2−プロパノ
ールなどのアルコール類が挙げられるが、これらに限定
されるものではない。
【0056】金属ハロゲン化物と四級塩型イオン交換樹
脂とから成る錯体触媒は、不飽和化合物の重合、複素環
化合物の開環重合反応などのカチオン重合反応にも使用
できる。カチオン重合反応に用いられる金属ハロゲン化
物は、鉄、アルミニウム、チタン、ホウ素、ジルコニウ
ム、スズ、ガリウム、アンチモンからなる群から選ばれ
た少なくとも1種の金属のハロゲン化物が好ましい。用
いられる金属ハロゲン化物の例としては塩化第二鉄(II
I )、フッ化ホウ素、塩化アルミニウム、臭化アルミニ
ウム、塩化チタン、塩化ジルコニウム、塩化第二スズ
(IV)、臭化第二スズ(IV)、塩化ガリウム、塩化アン
チモン、臭化ガリウムおよびこれらの水和物などが挙げ
られるが、これらに限定されるものではない。また、こ
れらの混合物も使用可能であり、これら以外の金属ハロ
ゲン化物を使用しても良い。
【0057】本発明に使用される不飽和化合物の例とし
ては、イソブテン、スチレン、α-メチルスチレン、ビ
ニルエーテル、ブタジエン、イソプレンなどが挙げられ
るがこれらに限定されるものではない。また、複素環化
合物の例としては、エチレンオキシド、プロピレンオキ
シド、オキセタン、テトラヒドロフラン、エチレンイミ
ン、カプロラクトンなどが挙げられるが、これらに限定
されるものではない。また、これらの反応に、必要に応
じて水、アルコール、酸、酸無水物などの共触媒を添加
しても良い。
【0058】反応は、バッチ懸濁式または固定床連続式
などのいかなる方法でも実施することができる。
【0059】反応後の錯体の分離回収は、バッチ懸濁式
反応の場合、濾過またはデカンテーションにより液相成
分と容易に分離できる。また、固定床連続式の場合、反
応槽出口から液相成分のみが流出するため、回収操作は
不要でそのまま連続的に反応に供する事が出来る。
【0060】
【実施例】以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明す
るが、本発明はこれら実施例に限定されるものではな
い。
【0061】参考例1 塩化(トリメチルアンモニウム)メチル置換基(4.2
meq/g)を有するスチレンジビニルベンゼン共重合
樹脂100gをアセトニトリル1リットル中に懸濁さ
せ、氷冷下に四塩化スズ(SnCl4 )70gを30分
かけて滴下した後、室温で2時間撹拌した。減圧下にア
セトニトリルを留去した後、アセトニトリル500ml
で四塩化スズ含浸樹脂を3回洗浄し、続いて減圧乾燥す
ることにより37.1重量%のSnCl4 を含有する樹
脂錯体を得た。得られた樹脂のSn構造を固体NMRに
より調べたところ、−730ppmにシグナルが認めら
れた。これはSnCl4 自体のシグナル(−680pp
m)およびSnCl4 をポリビニルスチレンジビニルベ
ンゼン共重合ポリマーに担持したもののシグナル(−6
80ppm:ポリマーに吸着しただけでは、SnCl4
単独と同一シグナル)とは明らかに異なることから、該
樹脂は樹脂錯体を形成していることが確認された。ま
た、樹脂アミノ基1ユニットに対しSnCl4 が0.5
4当量配位した錯体であることが計算により求められ
た。
【0062】実施例1 300ml硝子製オートクレーブにイソブテン56.1
g(1.0モル)、50%ホルムアルデヒド水溶液6.
0g(0.10モル)、アセトニトリル32.8g
(0.80モル)および参考例1で得た樹脂錯体7.0
g(SnCl4 :0.01モル含有)を入れ、60℃で
2時間撹拌した。この際の反応圧力は8.0kg/cm
2 であった。反応器を冷却した後、イソブテンを放圧に
より除去し、樹脂錯体をデカンテーションにより除去し
て43.2gの反応液を得た。得られた反応液を分析し
た結果、ホルムアルデヒドが1.65g(0.055モ
ル)残っており、3−メチル−3−ブテン−1−オール
が2.83g(0.033モル)、4,4−ジメチル−
1,3−ジオキサンが0.03g(0.27ミリモル)
生成していた。ホルムアルデヒド基準の転化率は45
%、不飽和アルコールへの選択率は73%、アルキル−
m−ジオキサンへの選択率は1.2%であった。
【0063】実施例2 300ml硝子製オートクレーブにイソブテン56.1
g(1.0モル)、50%ホルムアルデヒド水溶液6.
0g(0.10モル)、アセトニトリル32.8g
(0.80モル)および実施例1で回収した樹脂錯体
7.5gを入れ、60℃で2時間撹拌した。実施例1と
同様の方法で後処理を行い、得られた反応液の分析を行
った結果、ホルムアルデヒド基準の転化率は43%、不
飽和アルコールへの選択率は72%、アルキル−m−ジ
オキサンへの選択率は1.5%であり、繰り返し後も活
性は保持されていた。
【0064】実施例3 内径4mm、長さ80cmのステンレス製反応管(内容
量10ml)に参考例1で調製した樹脂錯体6.3gを
充填し、60℃に保温した。イソブテン56.1g
(1.0モル)、50%ホルムアルデヒド水溶液6.0
g(0.10モル)、t−ブタノール37.0g(0.
50モル)および塩酸16mg(0.16ミリモル)の
混合溶液を1時間に10mlの速さで反応管に送液し
た。2時間後に反応管から流出した反応液を回収し、イ
ソブテンを放圧した後に成分の分析を行った結果、ホル
ムアルデヒドは全て消失し、3−メチル−3−ブテン−
1−オールが71%、4,4−ジメチル−1,3−ジオ
キサンが1.0%生成していた。引き続き連続的に反応
を行い、50時間後に同様の分析を行った結果、ホルム
アルデヒドは全て消失し、3−メチル−3−ブテン−1
−オールが70%、4,4−ジメチル−1,3−ジオキ
サンが1.2%生成していた。50時間後までの活性の
低下は認められなかった。
【0065】参考例2 塩化N−プロピル置換基(3.8meq/g)を有する
ビニルピリジンジビニルベンゼン共重合樹脂100gを
アセトニトリル1リットル中に懸濁させ、氷冷下に四塩
化スズ(SnCl4 )70gを30分かけて滴下した
後、室温で2時間撹拌した。減圧下にアセトニトリルを
留去した後、アセトニトリル500mlで四塩化スズ含
浸樹脂を3回洗浄し、続いて減圧乾燥することにより3
2.1重量%のSnCl4 を含有する樹脂錯体を得た。
Snの固体NMRは−728ppmにシグナルを与え錯
体が生成していることを確認した。また、樹脂アミノ基
1ユニットに対しSnCl4 が0.48当量配位した錯
体であることが計算により求められた。
【0066】実施例4 内径4mm、長さ80cmのステンレス製反応管(内容
量10ml)に参考例2で調製した樹脂錯体6.2gを
充填し、60℃に保温した。イソブテン56.1g
(1.0モル)、50%ホルムアルデヒド水溶液6.0
g(0.10モル)、t−ブタノール37.0g(0.
50モル)および塩酸16mg(0.16ミリモル)の
混合溶液を1時間に10mlの速さで反応管に送液し
た。2時間後に反応管から流出した反応液を回収し、イ
ソブテンを放圧した後に成分の分析を行った結果、ホル
ムアルデヒドは全て消失し、3−メチル−3−ブテン−
1−オールが77%、4,4−ジメチル−1,3−ジオ
キサンが1.3%生成していた。引き続き連続的に反応
を行い、50時間後に同様の分析を行った結果、ホルム
アルデヒドは全て消失し、3−メチル−3−ブテン−1
−オールが76%、4,4−ジメチル−1,3−ジオキ
サンが1.3%生成していた。50時間後までの活性の
低下は認められなかった。
【0067】参考例3 塩化(トリメチルアンモニウム)メチル置換基(4.2
meq/g)を有するスチレンジビニルベンゼン共重合
樹脂100gをアセトニトリル800ml中に懸濁さ
せ、氷冷下に塩化スカンジウム(ScCl3 )45gを
アセトニトリル200mlに溶かした溶液を30分かけ
て滴下した後、室温で2時間撹拌した。減圧下にアセト
ニトリルを留去した後、アセトニトリル500mlで塩
化スカンジウム含浸樹脂を3回洗浄し、続いて減圧乾燥
することにより24.2重量%のScCl3 を含有する
樹脂錯体を得た。樹脂アミノ基1ユニットに対しScC
l3が0.50当量配位した錯体であることが計算によ
り求められた。
【0068】実施例5 300ml硝子製オートクレーブにイソブテン56.1
g(1.0モル)、50%ホルムアルデヒド水溶液6.
0g(0.10モル)、アセトニトリル32.8g
(0.80モル)および参考例3で得た樹脂錯体6.2
6g(ScCl3 :0.01モル含有)を入れ、60℃
で2時間撹拌した。この際の反応圧力は8.0kg/c
m2 であった。実施例1と同様の方法で後処理を行い、
得られた反応液を分析した結果、ホルムアルデヒドは
1.71g(0.057モル)残っており、3−メチル
−3−ブテン−1−オールが2.35g(0.027モ
ル)、4,4−ジメチル−1,3−ジオキサン0.06
0g(0.52ミリモル)が生成していた。ホルムアル
デヒド基準の転化率は43%、不飽和アルコールへの選
択率は63.5%、アルキル−m−ジオキサンへの選択
率は2.4%であった。
【0069】実施例6 300ml硝子製オートクレーブに2−メチル−1−オ
クテン126g(1.0モル)、50%ホルムアルデヒ
ド水溶液6.0g(0.10モル)、t−ブタノールg
37.0g(0.50モル)および参考例1で調製した
樹脂錯体7.0g(SnCl4 :0.01モル含有)を
入れ、60℃で2時間撹拌した。この際の反応圧力は
8.0kg/cm2 であった。反応器を冷却後、反応液
から樹脂錯体をデカンテーションで除去した後、得られ
た反応液を分析した結果、ホルムアルデヒドは1.59
g(0.053モル)残っており、3−メチル−3−ノ
ネン−1−オールおよび2−(2−ヒドロキシエチル)
−2−オクテンの混合物が4.60g(0.029モ
ル)、4−メチル−4−ヘキシル−1,3−ジオキサン
0.074g(0.40ミリモル)が生成していた。ホ
ルムアルデヒド基準の転化率は47%、不飽和アルコー
ルへの選択率は62.7%、アルキル−m−ジオキサン
への選択率は1.7%であった。
【0070】実施例7 300ml硝子製オートクレーブに3−メチル−3−ブ
テン−1−オール86.1g(1.0モル)、50%ホ
ルムアルデヒド水溶液6.0g(0.10モル)、t−
ブタノールg37.0g(0.50モル)および参考例
1で調製した樹脂錯体7.0g(SnCl4 :0.01
モル含有)を入れ、60℃で2時間撹拌した。この際の
反応圧力は8.0kg/cm2 であった。反応器を冷却
後、反応液から樹脂錯体をデカンテーションで除去した
後、得られた反応液を分析した結果、ホルムアルデヒド
は1.46g(0.049モル)残っており、3−メチ
レン−1,5−ペンタンジオールおよび3−メチル−2
−ペンテン−1,5−ジオールの混合物が3.59g
(0.031モル)、4−メチル−4−(β−ヒドロキ
シエチル)−1,3−ジオキサン0.075g(0.5
1ミリモル)が生成していた。ホルムアルデヒド基準の
転化率は51.2%、不飽和アルコールへの選択率は6
0.3%、アルキル−m−ジオキサンへの選択率は2.
0%であった。
【0071】実施例8 200ml硝子製オートクレーブに、アセトニトリル3
2.8g(0.8モル)、参考例1で調製した樹脂錯体
14.0g(SnCl4 :20ミリモル)およびシトロ
ネラール15.4g(0.10モル)を入れ、60℃で
2hr反応させた。反応後に、樹脂錯体を濾過分離した
後、得られた反応液を分析した結果、シトロネラールは
2.26g(14.7ミリモル)残っており、イソプレ
ゴールが11.55g(75.0ミリモル)生成してい
た。シトロネラール基準の転化率は85.3%、イソプ
レゴールの選択率は87.9%であった。
【0072】実施例9 200ml硝子製オートクレーブに、アセトニトリル3
2.8g(0.8モル)、参考例1で調製した樹脂錯体
28.0g(SnCl4 :40ミリモル)、メチルビニ
ルケトン14.0g(0.20モル)およびイソプレン
27.2g(0.40モル)を入れ、60℃で2hr反
応させた。反応後に、樹脂錯体を濾過分離した後、得ら
れた反応液を分析した結果、メチルビニルケトンは0.
88g(12.6ミリモル)残っており、1−アセトキ
シ−4−メチル−3−シクロヘキセンが21.0g(1
52ミリモル)生成していた。メチルビニルケトンの転
化率は93.7%、1−アセトキシ−4−メチル−3−
シクロヘキセンの選択率は81.2%であった。
【0073】実施例10 200ml硝子製オートクレーブに、アセトニトリル3
2.8g(0.8モル)、参考例1で調製した樹脂錯体
14.0g(SnCl4 :20ミリモル)、メタクロレ
イン14.0g(0.20モル)およびブタジエン2
1.6g(0.40モル)を入れ、80℃で1hr反応
させた。反応後に、樹脂錯体を濾過分離した後、得られ
た反応液を分析した結果、メタクロレインは全て消失
し、1−メチル−3−シクロヘキセニルアルデヒドが2
2.3g(179.6ミリモル)生成していた。メタク
ロレインの転化率は100%、1−メチル−3−シクロ
ヘキセニルアルデヒドの選択率は89.8%であった。
【0074】実施例11 200ml硝子製オートクレーブに参考例1で調製した
樹脂錯体28.0g(SnCl4 :40ミリモル)、ア
ニソール15.4g(0.40モル)、t−ブチルクロ
ライド18.5g(0.2モル)を入れ、100℃で3
hr反応させた。反応後、樹脂錯体を濾過分離し、得ら
れた反応液を分析した結果、t−ブチルクロライドが
1.26g(14ミリモル)残っており、4−t−ブチ
ルアニソールが15.3g(93.0ミリモル)、2−
t−ブチルアニソールが2.8g(16.8ミリモ
ル)、2,4−ジ−t−ブチルアニソールが5.8g
(26.2ミリモル)生成していた。t−ブチルクロラ
イドの転化率は93.2%、アルキル化アニソールの選
択率は87.0%であった。
【0075】参考例4 塩化(トリメチルアンモニウム)メチル置換基(4.2
meq/g)を有するスチレンジビニルベンゼン共重合
樹脂100gをアセトニトリル0.5L中に懸濁させ、
氷冷下に塩化鉄(III )65gをアセトニトリル0.5
リットルに溶解させた溶液を30分かけて滴下した後、
室温で2時間撹拌した。減圧下にアセトニトリルを留去
した後、アセトニトリル500mlで塩化鉄含浸樹脂を
3回洗浄し、続いて減圧乾燥することにより40.9重
量%のFeCl3 を含有する樹脂錯体を得た。
【0076】実施例12 200ml硝子製オートクレーブに参考例4で調製した
樹脂錯体15.9g(FeCl3 :40ミリモル)、ア
ニソール15.4g(0.40モル)、イソブテン1
1.2g(0.2モル)を入れ、120℃で3hr反応
させた。反応後に、イソブテンを放圧した後、樹脂錯体
を濾過分離して得られた反応液を分析した結果、4−t
−ブチルアニソールが3.94g(24.0ミリモ
ル)、2−t−ブチルアニソールが0.46g(2.8
ミリモル)生成していた。アルキル化アニソールの収率
は13.4%であった。
【0077】実施例13 200ml硝子製オートクレーブに参考例1で調製した
樹脂錯体5.0g(SnCl4 :7.1ミリモル)およ
びスチレン104g(1.0モル)を加え、100℃で
3時間反応を行った。得られたポリマーをTHFに溶解
し、樹脂錯体を濾過分取した後、GPC測定を行ったと
ころ、数平均分子量7800のポリスチレンが得られて
いることがわかった。
【0078】実施例14 200ml硝子製オートクレーブに参考例1で調製した
樹脂錯体5.0g(SnCl4 :7.1ミリモル)およ
びカプロラクトン114g(1.0モル)を加え、60
℃で4時間反応を行った。得られたポリマーをTHFに
溶解し、樹脂錯体を濾過分取した後、GPC測定を行っ
たところ、数平均分子量2800のポリカプロラクトン
が得られていることがわかった。
【0079】
【発明の効果】本発明によって見いだされた、これまで
触媒用途に利用されたことのなかった金属ハロゲン化物
と四級塩型イオン交換樹脂とから成る錯体は、ルイス酸
触媒反応に高活性な触媒として作用する。また、該錯体
触媒は、水共存下でも触媒として使用できる。さらに、
該錯体触媒は、固形物のため、反応後に反応液から濾過
またはデカンテーション等の簡便な方法で分離でき再使
用することができる。

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一般式(I) 【化1】 (式中、Mは周期律表III A族からVB族の元素からな
    る群から選ばれる少なくとも1種の金属を表し、X1 は
    ハロゲン原子を表し、qはMの原子価数と同一の整数を
    表す。)で示される金属ハロゲン化物と四級塩型陰イオ
    ン交換樹脂とから成るルイス酸触媒。
  2. 【請求項2】 金属ハロゲン化物がSn、Ga、In、
    Sc、Fe、Al、B、Zn、Ti、Zr、Sb、C
    d、Yおよびランタノイド金属からなる群から選ばれた
    少なくとも1種の金属のハロゲン化物である請求項1記
    載の触媒。
  3. 【請求項3】 エン反応用に用いられる請求項1または
    請求項2記載の触媒。
  4. 【請求項4】 金属ハロゲン化物がSn、Ga、Inお
    よびScからなる群から選ばれる少なくとも1種の金属
    のハロゲン化物である請求項1記載のエン反応用触媒。
  5. 【請求項5】 ディールスアルダー反応用に用いられる
    請求項1または請求項2記載の触媒。
  6. 【請求項6】 金属ハロゲン化物がFe、Zn、Al、
    Ti、Zr、Sn、Ga、InおよびScからなる群か
    ら選ばれる少なくとも1種の金属のハロゲン化物である
    請求項1記載のディールスアルダー反応用触媒。
  7. 【請求項7】 フリーデルクラフツアルキル化反応用に
    用いられる請求項1または請求項2記載の触媒。
  8. 【請求項8】 金属ハロゲン化物がFe、Zn、Al、
    Ti、Zr、Sn、Ga、InおよびScからなる群か
    ら選ばれた少なくとも1種の金属のハロゲン化物である
    請求項1記載のフリーデルクラフツアルキル化反応用触
    媒。
  9. 【請求項9】 カチオン重合反応用に用いられる請求項
    1または請求項2記載の触媒。
  10. 【請求項10】 金属ハロゲン化物がFe、Al、T
    i、B、Zr、Sn、GaおよびSbからなる群から選
    ばれた少なくとも1種の金属のハロゲン化物である請求
    項1記載のカチオン重合反応用触媒。
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