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技術 アルコールの製造方法

出願人 三菱化学株式会社国立大学法人東京大学
発明者 田中善幸野崎京子山下誠
出願日 2009年6月24日 (11年6ヶ月経過) 出願番号 2009-150069
公開日 2010年9月30日 (10年2ヶ月経過) 公開番号 2010-215604
状態 特許登録済
技術分野 触媒 有機低分子化合物及びその製造 触媒を使用する低分子有機合成反応
主要キーワード 前駆成分 分岐型アルコール 磁性撹拌子 磁性攪拌子 一段落 ホスホラニリデンアミノ 塩化物化合物 二次圧力
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課題

触媒の存在下、オレフィン性化合物水素及び一酸化炭素と反応させて一段階の反応工程で高い直鎖選択性を有するアルコールを製造する。

解決手段

ロジウム化合物二座有機リン化合物、及びロジウムを除く周期表第8〜10族遷移金属一種以上含む化合物の存在下に、オレフィン性化合物を水素及び一酸化炭素と反応させてアルコールを製造する方法。高い直鎖選択性を発現させるロジウム−二座有機リン系化合物からなるヒドロホルミル化反応用触媒に、反応系中で生成するアルデヒド選択的水素化反応用触媒としてロジウムを除く周期表第8〜10族遷移金属を共存させて反応を行なうことで、直鎖選択性が大きく改善されたアルコールを一段階の反応工程で製造することができる。

概要

背景

周期表第8〜10族遷移金属有機リン配位子からなる触媒の存在下に、オレフィン性化合物水素及び一酸化炭素と反応させてアルデヒド類を製造する方法は、ヒドロホルミル化反応として広く知られている。一般的に、得られるアルデヒド類の内、より直鎖性の高いアルデヒドが有用であり、その直鎖選択性を高めるために様々な有機リン配位子が開発されている。そのようにして得られた直鎖性の高いアルデヒドは、通常、水素化反応させてアルコールにするか、縮合反応によって分子量の大きなアルデヒドに変換した後に水素化反応させて、より分子量の大きなアルコールに変換している。これらのアルコール類は、接着剤塗料可塑剤原料などとして用いられている。

上記反応のうち、縮合を行わないアルコールの製造に注目するならば、オレフィン性化合物から一段階の反応工程で直接アルコールを製造することができれば、従来のヒドロホルミル化反応と水素化反応の二段階の反応工程での製造と比較して、水素化反応設備水素化反応用触媒が不要となり、経済的に非常に有利なプロセスとなる。

オレフィン性化合物から一段階の反応工程でアルコールを得る触媒系としては、古くはトリアルキルホスフィン配位子として持つコバルト系の触媒が知られているが、コバルト系の触媒では、通常、反応温度として160〜200℃、反応圧力として5〜10MPaといった厳しい反応条件が必要であるため、近年においては、より穏和な条件で反応が進行するロジウム系触媒に注目が集まっている。

従来、ロジウム有機リン系化合物からなる触媒系による一段階反応でのアルコール類の製造に関する文献例としては、非特許文献1、非特許文献2及び特許文献1のように、アルコール溶媒中で、ロジウムと単座のトリアルキルホスフィンからなる触媒の存在下、オレフィン性化合物を水素と一酸化炭素と反応させる方法が知られている。

しかしながら、これらの方法は、目的とする直鎖型のアルコールの選択性は低く、分岐型アルコール(B)に対する直鎖型アルコール(L)の生成比(以下、この比を「L/B比」と称す場合がある。)は、ほぼ全てのオレフィン性化合物原料を生成物転化させた状態で2.5(直鎖選択性=71%)程度と低い値である。

一段階反応によるアルコール製造プロセスにおける直鎖選択性の低さを改善する試みとしては、特許文献2のように、高い直鎖選択性を有するアルデヒドの生成に寄与する二座配位子と、生成したアルデヒドの水素化反応に寄与する単座のトリアルキルホスフィン配位子を共存させたロジウム触媒系による方法が開示されおり、この方法では、得られるアルコールのL/B比は最大で7.7(直鎖選択性=89%)にまで改善されている。
しかしながら、本手法においては、共存するロジウム−単座トリアルキルホスフィン触媒により、低い直鎖選択性のアルデヒドの生成が併発的に進行するため、得られるアルコールのL/B比は必ずしも十分に高い値となっていない。

また、特許文献3においては、ロジウム−トリアルキル二座ホスフィン触媒系による手法が開示されているが、得られるアルコールのL/B比は最大で6.3(直鎖選択性=86%)に留まっている。

上述のように、ロジウム触媒を用いた一段階の反応工程でオレフィン原料からアルコールを製造する手法を分類するならば、大きく2つのグループに分類することができる。
即ち、第1の方法は、非特許文献1、非特許文献2、及び特許文献1に記載されるような、1種類の触媒系で行なう方法であり、第2の方法は、特許文献2に記載されるような、高直鎖選択性のアルデヒドを製造する触媒と当該アルデヒドを水素化させる触媒との2種類の触媒を併用する方法である。
後者の手法においては、系中で生成してくるアルデヒドの効率的な水素化反応が重要な要素となってくる。

従来、アルデヒドのような極性官能基カルボニル基)を持つ基質を選択的に水素化させる触媒としては、非特許文献3や非特許文献4の総説紹介されているように多種多様な触媒が知られている。しかしながら、こうした水素化反応用の触媒は、非特許文献5にも記載されているように、通常、ヒドロホルミル化反応雰囲気のような一酸化炭素(CO)ガスの存在下では水素化反応用触媒にCOが強固に配位し、被毒を受けて触媒活性が大きく低下してしまうことが知られている。

概要

触媒の存在下、オレフィン性化合物を水素及び一酸化炭素と反応させて一段階の反応工程で高い直鎖選択性を有するアルコールを製造する。ロジウム化合物二座有機リン化合物、及びロジウムを除く周期表第8〜10族遷移金属を一種以上含む化合物の存在下に、オレフィン性化合物を水素及び一酸化炭素と反応させてアルコールを製造する方法。高い直鎖選択性を発現させるロジウム−二座有機リン系化合物からなるヒドロホルミル化反応用触媒に、反応系中で生成するアルデヒドの選択的水素化反応用触媒としてロジウムを除く周期表第8〜10族遷移金属を共存させて反応を行なうことで、直鎖選択性が大きく改善されたアルコールを一段階の反応工程で製造することができる。なし

目的

欧州特許0420510号公報
特開2006−312612号公報
特開2009−029712号公報




J.Chem.Soc.,Chem.Commun.,1990,P165
J.Chem.Soc.,DaltonTrans.,1996,p1161
Chem.Soc.Rev.,2006,35,p237
Chem.Commun.,2007,5134
J.Mol.Catal.A:Chem.1999,148,p69






上述した通り、ロジウム−トリアルキルホスフィン触媒を用いれば、一段階の反応工程で原料のオレフィン性化合物からアルコールを製造することは可能であるが、目的とする

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
2件

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請求項1

ロジウム化合物二座有機リン化合物、及びロジウムを除く周期表第8〜10族遷移金属一種以上含む化合物の存在下に、オレフィン性化合物水素及び一酸化炭素と反応させてアルコールを製造することを特徴とするアルコールの製造方法。

請求項2

前記ロジウムを除く周期表第8〜10族遷移金属が、ルテニウムイリジウムパラジウム及び白金からなる群より選ばれる遷移金属であることを特徴とする請求項1に記載のアルコールの製造方法。

請求項3

前記ロジウムを除く周期表第8〜10族遷移金属を一種以上含む化合物が、下記一般式(I)で表される有機基を含む配位子を有することを特徴とする請求項1又は2に記載のアルコールの製造方法。−X−H…(I)(式中、Xはヘテロ原子を含み、且つ、該ヘテロ原子が水素原子と結合する連結基を表す。)

請求項4

前記配位子が、少なくとも一つの窒素原子を有し、該窒素原子で前記ロジウムを除く周期表第8〜10族遷移金属に配位しており、該窒素原子に少なくとも一つの水素原子が結合していることを特徴とする請求項3に記載のアルコールの製造方法。

請求項5

前記配位子が、2つ以上の結合点で、前記ロジウムを除く周期表第8〜10族遷移金属に配位する多座配位子であることを特徴とする請求項4に記載のアルコールの製造方法。

請求項6

前記反応を、80℃以上で行うことを特徴とする請求項1ないし5のいずれかに記載のアルコールの製造方法。

請求項7

前記ロジウムを除く周期表第8〜10族遷移金属が、ルテニウムであることを特徴とする請求項2ないし6のいずれかに記載のアルコールの製造方法。

技術分野

0001

本発明は、アルコールの製造方法に関し、詳しくは、触媒の存在下に、オレフィン性化合物水素及び一酸化炭素と反応させて一段階の反応工程で高い直鎖選択性を有するアルコールを製造する方法に関する。

背景技術

0002

周期表第8〜10族遷移金属有機リン配位子からなる触媒の存在下に、オレフィン性化合物を水素及び一酸化炭素と反応させてアルデヒド類を製造する方法は、ヒドロホルミル化反応として広く知られている。一般的に、得られるアルデヒド類の内、より直鎖性の高いアルデヒドが有用であり、その直鎖選択性を高めるために様々な有機リン配位子が開発されている。そのようにして得られた直鎖性の高いアルデヒドは、通常、水素化反応させてアルコールにするか、縮合反応によって分子量の大きなアルデヒドに変換した後に水素化反応させて、より分子量の大きなアルコールに変換している。これらのアルコール類は、接着剤塗料可塑剤原料などとして用いられている。

0003

上記反応のうち、縮合を行わないアルコールの製造に注目するならば、オレフィン性化合物から一段階の反応工程で直接アルコールを製造することができれば、従来のヒドロホルミル化反応と水素化反応の二段階の反応工程での製造と比較して、水素化反応設備水素化反応用触媒が不要となり、経済的に非常に有利なプロセスとなる。

0004

オレフィン性化合物から一段階の反応工程でアルコールを得る触媒系としては、古くはトリアルキルホスフィン配位子として持つコバルト系の触媒が知られているが、コバルト系の触媒では、通常、反応温度として160〜200℃、反応圧力として5〜10MPaといった厳しい反応条件が必要であるため、近年においては、より穏和な条件で反応が進行するロジウム系触媒に注目が集まっている。

0005

従来、ロジウム有機リン系化合物からなる触媒系による一段階反応でのアルコール類の製造に関する文献例としては、非特許文献1、非特許文献2及び特許文献1のように、アルコール溶媒中で、ロジウムと単座のトリアルキルホスフィンからなる触媒の存在下、オレフィン性化合物を水素と一酸化炭素と反応させる方法が知られている。

0006

しかしながら、これらの方法は、目的とする直鎖型のアルコールの選択性は低く、分岐型アルコール(B)に対する直鎖型アルコール(L)の生成比(以下、この比を「L/B比」と称す場合がある。)は、ほぼ全てのオレフィン性化合物原料を生成物転化させた状態で2.5(直鎖選択性=71%)程度と低い値である。

0007

一段階反応によるアルコール製造プロセスにおける直鎖選択性の低さを改善する試みとしては、特許文献2のように、高い直鎖選択性を有するアルデヒドの生成に寄与する二座配位子と、生成したアルデヒドの水素化反応に寄与する単座のトリアルキルホスフィン配位子を共存させたロジウム触媒系による方法が開示されおり、この方法では、得られるアルコールのL/B比は最大で7.7(直鎖選択性=89%)にまで改善されている。
しかしながら、本手法においては、共存するロジウム−単座トリアルキルホスフィン触媒により、低い直鎖選択性のアルデヒドの生成が併発的に進行するため、得られるアルコールのL/B比は必ずしも十分に高い値となっていない。

0008

また、特許文献3においては、ロジウム−トリアルキル二座ホスフィン触媒系による手法が開示されているが、得られるアルコールのL/B比は最大で6.3(直鎖選択性=86%)に留まっている。

0009

上述のように、ロジウム触媒を用いた一段階の反応工程でオレフィン原料からアルコールを製造する手法を分類するならば、大きく2つのグループに分類することができる。
即ち、第1の方法は、非特許文献1、非特許文献2、及び特許文献1に記載されるような、1種類の触媒系で行なう方法であり、第2の方法は、特許文献2に記載されるような、高直鎖選択性のアルデヒドを製造する触媒と当該アルデヒドを水素化させる触媒との2種類の触媒を併用する方法である。
後者の手法においては、系中で生成してくるアルデヒドの効率的な水素化反応が重要な要素となってくる。

0010

従来、アルデヒドのような極性官能基カルボニル基)を持つ基質を選択的に水素化させる触媒としては、非特許文献3や非特許文献4の総説紹介されているように多種多様な触媒が知られている。しかしながら、こうした水素化反応用の触媒は、非特許文献5にも記載されているように、通常、ヒドロホルミル化反応雰囲気のような一酸化炭素(CO)ガスの存在下では水素化反応用触媒にCOが強固に配位し、被毒を受けて触媒活性が大きく低下してしまうことが知られている。

0011

欧州特許0420510号公報
特開2006−312612号公報
特開2009−029712号公報

先行技術

0012

J.Chem.Soc.,Chem.Commun.,1990,P165
J.Chem.Soc.,DaltonTrans.,1996,p1161
Chem.Soc.Rev.,2006,35,p237
Chem.Commun.,2007,5134
J.Mol.Catal.A:Chem.1999,148,p69

発明が解決しようとする課題

0013

上述した通り、ロジウム−トリアルキルホスフィン触媒を用いれば、一段階の反応工程で原料のオレフィン性化合物からアルコールを製造することは可能であるが、目的とする直鎖型のアルコールの選択性が低いことが大きな問題として残っている。

0014

このため、一段落の反応工程で、より直鎖選択性が高いアルコールを直接製造可能な新たな方法の開発が望まれている。

0015

本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものである。
すなわち、本発明の目的は、触媒の存在下、オレフィン性化合物を水素及び一酸化炭素と反応させて一段階の反応工程でアルコールを製造する方法において、従来よりも高い直鎖選択性を有するアルコールを製造する方法を提供することに存する。

課題を解決するための手段

0016

本発明者らは、オレフィン性化合物から高い直鎖選択性を有するアルコールを一段階の反応工程で得る方法を鋭意検討していく中で、従来から知られている高い直鎖選択性を発現させるロジウム−二座有機リン系化合物からなるヒドロホルミル化反応用触媒に、反応系中で生成するアルデヒドの選択的水素化反応用触媒としてロジウムを除く周期表第8〜10族遷移金属を共存させて反応を行なうことで、直鎖選択性が大きく改善されたアルコールを一段階の反応工程で製造することができることを見出し、本発明に到達した。

0017

即ち、本発明の要旨は、下記(1)〜(7)に存する。

0018

(1)ロジウム化合物、二座の有機リン化合物、及びロジウムを除く周期表第8〜10族遷移金属を一種以上含む化合物の存在下に、オレフィン性化合物を水素及び一酸化炭素と反応させてアルコールを製造することを特徴とするアルコールの製造方法。

0019

(2) 前記ロジウムを除く周期表第8〜10族遷移金属が、ルテニウムイリジウムパラジウム及び白金からなる群より選ばれる遷移金属であることを特徴とする(1)に記載のアルコールの製造方法。

0020

(3) 前記ロジウムを除く周期表第8〜10族遷移金属を一種以上含む化合物が、下記一般式(I)で表される有機基を含む配位子を有することを特徴とする(1)又は(2)に記載のアルコールの製造方法。
−X−H …(I)
(式中、Xはヘテロ原子を含み、且つ、該ヘテロ原子が水素原子と結合する連結基を表す。)

0021

(4) 前記配位子が、少なくとも一つの窒素原子を有し、該窒素原子で前記ロジウムを除く周期表第8〜10族遷移金属に配位しており、該窒素原子に少なくとも一つの水素原子が結合していることを特徴とする(3)に記載のアルコールの製造方法。

0022

(5) 前記配位子が、2つ以上の結合点で、前記ロジウムを除く周期表第8〜10族遷移金属に配位する多座配位子であることを特徴とする(4)に記載のアルコールの製造方法。

0023

(6) 前記反応を、80℃以上で行うことを特徴とする(1)ないし(5)のいずれかに記載のアルコールの製造方法。

0024

(7) 前記ロジウムを除く周期表第8〜10族遷移金属が、ルテニウムであることを特徴とする(2)ないし(6)のいずれかに記載のアルコールの製造方法。

発明の効果

0025

本発明により、触媒の存在下、オレフィン性化合物を水素及び一酸化炭素と反応させて一段階の反応工程でアルコールを製造する方法において、従来よりも高い直鎖選択性を有するアルコールを製造することができる。

0026

以下に、本発明のアルコールの製造方法の実施の形態につき詳細に説明する。

0027

本発明のアルコールの製造方法は、
ロジウム化合物、
二座の有機リン化合物、
及び
ロジウムを除く周期表第8〜10族遷移金属を一種以上含む化合物
の存在下に、オレフィン性化合物を水素及び一酸化炭素と反応させてアルコールを製造することを特徴とする。

0028

即ち、本発明においては、従来から知られている高い直鎖選択性を発現させるロジウム−二座有機リン系化合物からなるヒドロホルミル化反応用触媒を形成するためのロジウム化合物及び二座の有機リン化合物と、反応系内で生成するアルデヒドの選択的水素化反応用触媒を形成するためのロジウムを除く周期表第8〜10族遷移金属を含む化合物(以下「水素化触媒用遷移金属化合物」と称す場合がある。)とを併用することを特徴とする。この反応系内で生成するアルデヒドの選択的水素化反応用触媒は、特に特定の配位子を含む遷移金属錯体化合物であることが好ましい。

0029

[ヒドロホルミル化反応用触媒]
<ロジウム化合物>
本発明に係るヒドロホルミル化反応用触媒として用いることができるロジウム化合物は、ヒドロホルミル化反応に対する触媒作用を発揮するものであれば良く、特に制限はないが、例えばその形態としては、アセチルアセトイト化合物、ハライド硫酸塩、硝酸塩有機塩無機塩アルケン配位化合物アミン配位化合物、ピリジン配位化合物、一酸化炭素配位化合物、ホスフィン配位化合物、ホスファイト配位化合物等を挙げることができる。

0030

具体的には、RhCl3、RhI3、Rh(NO3)3、Rh(OAc)3、RhCl(CO)(PPh3)2、RhH(CO)(PPh3)3、RhCl(PPh3)3、Rh(acac)3、Rh(acac)(CO)2、Rh(acac)(cod)、[Rh(OAc)2]2、[Rh(OAc)2]2、[Rh(OAc)(cod)]2、[RhCl(CO)]2、[RhCl(cod)]2、Rh4(CO)12等のロジウム化合物が挙げられる。なお、以上の例示において、codは1,5−シクロオクタジエンを、acacはアセチルアセトネイトを、Acはアセチル基を、Phはフェニル基をそれぞれ表す。

0031

ロジウム化合物の種類は特に制限されず、活性ロジウム錯体種であれば、単量体二量体三量体以上の多量体の何れであっても構わない。

0032

ロジウム化合物は、1種を単独で用いても良く、2種以上を併用しても良い。

0033

ロジウム化合物の使用量については特に制限はないが、触媒活性と経済性の観点から、反応媒体中のロジウム原子重量濃度として、通常0.1ppm以上、好ましくは1ppm以上、より好ましくは10ppm以上であり、通常10000ppm以下、好ましくは1000ppm以下、より好ましくは500ppm以下である。

0034

<二座の有機リン化合物>
本発明に用いることのできる二座の有機リン系化合物は、好ましくは、ロジウム化合物と共に用いて、オレフィン性化合物と水素及び一酸化炭素との反応でアルデヒドを製造する場合に、得られるアルデヒドのL/B比が4.0以上、すなわち直鎖選択性が80%以上となる能力を有する二座の有機リン系化合物であり、特にその構造に制限はない。

0035

即ち、高い直鎖選択性を示すアルデヒドを生成し得る配位子であるほど、得られるアルコールの直鎖選択性が高まる傾向があるため、より直鎖選択性の高い二座の有機リン系化合物を用いることが好ましい。上記の好ましい二座の有機リン系化合物の選別基準として、実際にアルコールを製造しようとする条件において事前反応評価を実施し、その条件下で得られるアルデヒドの直鎖選択性が80%以上を示すものが好ましいが、より好ましくは85%以上の直鎖選択性を示すものである。

0036

一般的に、高い直鎖選択性を示すアルデヒドを生成させる二座の有機リン系化合物であるためには、遷移金属に2つのリン原子で挟むようにキレート配位する構造であることが好ましい。また、遷移金属に配位可能なリン原子は三価のリン原子である必要があるが、三価のリン原子には3つの共有結合部位があり、それぞれが炭素原子酸素原子、窒素原子等、様々な原子共有結合する可能性が考えられるため、多種多様な二座の有機リン系化合物の可能性が考えられる。しかしながら、合成の容易さ、配位子としての性能、安定性等を考慮すると、二座の有機リン系化合物の各リンユニットは、リン原子に3つの炭素原子が結合したホスフィンタイプ、リン原子に2つの炭素原子と1つの酸素原子が結合したようなホスフィナイトタイプ、リン原子に1つの炭素原子と2つの酸素原子が結合したようなホスホナイトタイプ、リン原子に3つの酸素原子が結合したようなホスファイトタイプのいずれかであることが好ましい。

0037

その場合、二座の有機リン系化合物の2つのリンユニットは、ホスフィン−ホスフィン化合物二座ホスフィン化合物)のように同じタイプのものであっても、ホスフィン−ホスファイト化合物のように異なるタイプの化合物であっても構わない。しかしながら、それらの中でも、二座ホスフィン化合物、及び二座ホスファイト化合物が好ましく、特に、二座ホスフィン化合物が好ましい。

0038

従来の技術において、高い直鎖選択性を示すアルデヒドを生成する二座ホスフィン化合物、及び二座ホスファイト化合物としては、下記一般式(II)〜(IV)で表される基本骨格を有するものが知られており、本発明においてもこのような二座ホスフィン化合物、及び二座ホスファイト化合物を用いることが好ましい。

0039

0040

(式中、R11〜R18は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子ヒドロキシ基鎖状又は環状のアルキル基アリール基アルコキシ基アリーロキシ基アミノ基、アシル基アシロキシ基カルボキシ基、或いはエステル基を表す。これらの基は、更に置換基を有していても良く、R11とR12、R12とR13、R13とR14、R15とR16、R16とR17、R17とR18、或いはこれらが有する任意の2つの置換基が、それぞれ互いに結合を形成して環状構造を形成しても良い。
R21〜R24は、それぞれ独立に、鎖状又は環状のアルキル基、或いはアリール基を表す。これらの基は、更に置換基を有していても良く、R21とR22、及びR23とR24は、それぞれ、互いに結合を形成して環状構造を形成しても良い。)

0041

0042

(式中、R31〜R36は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、鎖状又は環状のアルキル基、アリール基、アルコキシ基、アリーロキシ基、アミノ基、アシル基、アシロキシ基、カルボキシ基、或いはエステル基を表す。これらの基は、更に置換基を有していても良く、R31とR32、R32とR33、R34とR35、R35とR36、或いはこれらが有する任意の2つの置換基が、それぞれ互いに結合を形成して環状構造を形成しても良い。
R41〜R44は、それぞれ独立に、鎖状又は環状のアルキル基、或いはアリール基を表す。これらの基は、更に置換基を有していても良く、R41とR42、及びR43とR44は、それぞれ、互いに結合を形成して環状構造を形成しても良い。
A1及びA2は、それぞれ独立に、O、S、SiRaRb、NRc、又はCRdReを表し、ここで、Ra、Rb、Rc、Rd及びReは、それぞれ独立に、水素原子、鎖状又は環状のアルキル基、或いはアリール基を表す。)

0043

0044

(式中、R51〜R58は、それぞれ独立に、水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、鎖状又は環状のアルキル基、アリール基、アルコキシ基、アリーロキシ基、アミノ基、アシル基、アシロキシ基、カルボキシ基、或いはエステル基を表す。これらの基は、更に置換基を有していても良く、R51とR52、R52とR53、R53とR54、R55とR56、R56とR57、R57とR58、或いはこれらが有する任意の2つの置換基が、それぞれ互いに結合を形成して環状構造を形成しても良い。
R61〜R64は、それぞれ独立に、鎖状又は環状のアルキル基、或いはアリール基を表す。これらの基は、更に置換基を有していても良く、R61とR62、及びR63とR64は、それぞれ、互いに結合を形成して環状構造を形成しても良い。)

0045

上記一般式(II)〜(IV)で表される二座の有機リン系化合物のうち、高い直鎖選択性を示すアルデヒドを生成させるという観点で、より好ましくは、一般式(II)のR21〜R24、一般式(III)のR41〜R44、及び一般式(IV)のR61〜R64で表される二座の有機リン系化合物の末端置換基が、置換基を有していても良いアリール基であるものである。そのような好ましい構造の二座の有機リン系化合物の具体例を以下に示す。以下の例示化合物のうち、L−1〜L−20が好ましい二座ホスフィン化合物であり、L−21〜L−30が好ましい二座ホスファイト化合物である。

0046

以下において、「Me」はメチル基を表し、「tBu」はt−ブチル基を表す。

0047

0048

0049

0050

これらの二座の有機リン化合物は、1種を単独で用いても良く、2種以上を併用しても良い。

0051

本発明においては、前述のロジウム化合物と、上記の二座の有機リン系化合物からなるロジウム錯体化合物を用いることによって、ヒドロホルミル化反応が進行し、高い直鎖選択性を有するアルデヒドを反応系内に生成させることができる。

0052

二座の有機リン系化合物の使用量は特に制限されるものではなく、反応成績、触媒活性、及び触媒安定性等に対して望ましい結果が得られるように任意に設定することができるが、通常は、ロジウム化合物1モル当たり0.1モル以上、好ましくは0.5モル以上、より好ましくは1モル以上であり、通常500モル以下、好ましくは100モル以下、より好ましくは通常50モル以下である。

0053

[アルデヒドの選択的水素化反応用触媒]
<水素化触媒用遷移金属化合物>
本発明においては、上記ロジウム化合物及び二座の有機リン化合物と共に、アルデヒドの選択的水素化反応用触媒として、ロジウム以外の周期表第8〜10族(IUPAC無機化学命名法改訂版(1998)による)に属する遷移金属からなる群より選ばれる一種以上の遷移金属を含む化合物を用いる。

0054

この水素化触媒用遷移金属化合物としては、具体的には、鉄化合物ルテニウム化合物オスミウム化合物コバルト化合物イリジウム化合物ニッケル化合物パラジウム化合物及び白金化合物等が挙げられるが、中でもルテニウム化合物、イリジウム化合物、パラジウム化合物及び白金化合物が好ましく、特にルテニウム化合物が好ましい。

0055

これらの化合物の形態は任意であるが、具体例としては、上記遷移金属の酢酸塩、アセチルアセトネイト化合物、ハライド、硫酸塩、硝酸塩、有機塩、無機塩、アルケン配位化合物、アミン配位化合物、ピリジン配位化合物、一酸化炭素配位化合物、ホスフィン配位化合物、ホスファイト配位化合物等が挙げられる。

0056

水素化触媒用遷移金属化合物の具体例を列記すると、鉄化合物としては、Fe(OAc)2、Fe(acac)3、FeCl2、Fe(NO3)3等が挙げられる。ルテニウム化合物としては、RuCl3、RuBr3、RuI3、Ru(OAc)3、Ru(acac)3、RuCl2(PPh3)3、RuCl2(CO)2(PPh3)2、RuH2(CO)(PPh3)3等、CpRuCl(PPh3)2、Cp*RuCl2多核体、Cp*Ru(cod)Cl、Ru(cod)Cl2多核体、Ru(benzene)Cl2二核体、Ru(p-cymene)Cl2二核体等が挙げられる。オスミウム化合物としては、OsCl3、Os(OAc)3等が挙げられる。コバルト化合物としては、Co(OAc)2、Co(acac)2、CoBr2、Co(NO3)2等が挙げられる。イリジウム化合物としては、IrCl3、Ir(OAc)3、[IrCl(cod)]2が挙げられる。ニッケル化合物としては、NiCl2、NiBr2、Ni(NO3)2、NiSO4、Ni(cod)2、NiCl2(PPh3)3等が挙げられる。パラジウム化合物としては、PdCl2、PdCl2(cod)、PdCl2(PPh3)2、Pd(PPh3)4、Pd2(dba)3、K2PdCl4、PdCl2(CH3CN)2、Pd(NO3)2、Pd(OAc)2、PdSO4、Pd(acac)2等が挙げられる。白金化合物としては、Pt(acac)2、PtCl2(cod)、PtCl2(CH3CN)2、PtCl2(PhCN)2、Pt(PPh3)4、K2PtCl4、Na2PtCl6、H2PtCl6が挙げられる。なお、以上の例示において、codは1,5−シクロオクタジエンを、dbaはジベンジリデンアセトンを、acacはアセチルアセトネイトを、Acはアセチル基を、Phはフェニル基を、Cpはシクロペンタジエニル基を、Cp*はペンタメチルシクロペンタジエニル基をそれぞれ表す。

0057

水素化触媒用遷移金属化合物の種類は特に制限されず、活性な金属錯体種であれば、単量体、二量体、三量体以上の多量体の何れであっても構わないが、好ましい水素化触媒用遷移金属化合物の種類としてはハライド化合物を挙げることができ、特に好ましくは塩化物化合物を挙げることができる。

0058

水素化触媒用遷移金属化合物の使用量については特に制限はないが、前述したヒドロホルミル化反応用触媒によるアルデヒドの生成速度と当該選択的水素化反応用触媒によるアルデヒドの水素化反応速度との関係や経済性の観点から選ばれる。アルデヒドの不安定さを考慮すると、反応系内で生成したアルデヒドは比較的速やかに水素化されることが好ましく、この観点から、ヒドロホルミル化反応用触媒としてのロジウムの使用量に対する水素化触媒用遷移金属化合物の遷移金属換算使用割合として、通常0.01モル倍以上、好ましくは0.1モル倍以上、より好ましくは1モル倍以上であり、通常1000モル倍以下、好ましくは100モル倍以下、より好ましくは10モル倍以下である。

0059

<配位子>
本発明においては、アルデヒドの選択的水素化反応用触媒として上述した種々の水素化触媒用遷移金属化合物を任意に用いることができるが、原料のオレフィン性化合物を水素化させることなく、反応系中で生成したアルデヒドのみを選択的に水素化させるためには、当該選択的水素化反応用触媒の中心金属には、反応中に下記一般式(I)で表される有機基を含む配位子が配位していることが好ましい。

0060

−X−H …(I)
(式中、Xはヘテロ原子を含み、ヘテロ原子で水素原子と結合する2価の連結基を表す。)

0061

上記一般式(I)におけるXのヘテロ原子とは、炭素原子、水素原子以外の原子であって、化学的に安定な二本以上の結合を形成できるものであれば特に制限されないが、窒素原子又は酸素原子が好ましく、特に窒素原子が好ましい。

0062

また、一般式(I)で表される有機基を含む配位子の構造的特徴として、当該配位子が、水素化触媒用遷移金属化合物のロジウム以外の周期表第8〜10族遷移金属に配位した場合に、当該ヘテロ原子は、遷移金属の中心から4Å以内、好ましくは3Å以内に位置している、若しくは位置できることが好ましい。これは下記理由による。

0063

通常、アルデヒドのカルボニル基の炭素原子は弱い正電荷を帯び、酸素原子は弱い負電荷を帯びているが、負に帯電した水素原子と正に帯電した水素原子が近接した状態を触媒的に構築してやれば、静電親和力によりカルボニル基を選択的に水素化することができる。すなわち、一般式(I)で表される有機基を含む配位子を持つ周期表第8〜10族遷移金属錯体で水素化反応が進行する場合には、以下に示すように、ロジウムを除く周期表第8〜10族遷移金属Mに結合した水素原子は負電荷を帯び、配位子に含まれるヘテロ原子Qに結合した水素原子は正電荷を帯びた活性種が形成され、この極性点に静電気力で引かれるようにアルデヒドのカルボニル基が近づき選択的な水素化が進行することとなる。この場合、金属中心Mとヘテロ原子Qの距離が近接していた方が効率的にカルボニル基C=Oを引き寄せることができ、より選択的なアルデヒドRC(=O)Hの水素化が進むこととなる。

0064

0065

(上記式中、Mはロジウムを除く周期表第8〜10族遷移金属を表し、Qは窒素原子又は酸素原子等の配位子中のヘテロ原子を表す。Rは一価の有機基を表す。)

0066

因みに、ヘテロ原子Qに結合した水素原子をアルデヒドRC(=O)Hに渡した後には、ヘテロ原子Q上に非共有電子対が残るが、通常、その非共有電子対は、金属中心Mもしくは隣接炭素と結合することで安定化するか、そのままヘテロ原子Q上に保持された状態で安定化する。再び水素分子が金属中心Mに配位した際には、水素−水素結合のヘテロ開裂プロトン:H+とヒドリド:H−への開裂)を経て、活性種が再生することとなる。

0067

本発明に好適な、前記一般式(I)で表される有機基を含む配位子の具体的な構造としては、以下のA−1〜A−68等を挙げることができる。

0068

0069

0070

0071

0072

0073

上述した配位子の中でも、特に、ヘテロ原子として少なくとも一つの窒素原子を有し、当該窒素原子で水素化触媒用遷移金属化合物のロジウムを除く周期表第8〜10族遷移金属に配位し、また、当該窒素原子に少なくとも一つの水素原子が結合している構造の配位子が好ましい。即ち、配位子としては、少なくとも一つのN−H結合を有しているアミン配位子であり、下記一般式(i)で表されるものが好ましい。

0074

NHRARB …(i)
(式中、RAは水素原子又は置換基を有していてもよい一価の有機基を表し、RBは置換基を有していてもよい一価の有機基を表す。)

0075

このようなアミン配位子の具体例としては、上記例示配位子のA−9〜A−68を挙げることができる。

0076

中でも、この配位子は、窒素原子で水素化触媒用遷移金属化合物のロジウムを除く周期表第8〜10族遷移金属に配位する以外に、更に1つ以上の結合点で当該遷移金属に配位する、即ち、水素化触媒用遷移金属化合物の遷移金属に対して2つ以上の結合点で配位する、いわゆる二座以上の多座配位子の構造を有していることが更に好ましい。

0077

一般的にアミン配位子や有機リン配位子のように金属中心に非共有電子対を配位させることで結合する配位子は、解離平衡が存在し、反応条件下のような高い温度条件において配位子の配位と解離が速い速度で起こっている。本発明のように、ヒドロホルミル化反応用のロジウムの配位子として有機リン系化合物を用い、水素化反応用のロジウムを除く周期表第8〜10族遷移金属の配位子としてアミン系化合物を用いる場合には、それぞれの金属から配位子が解離し、配位子交換が起こってしまう可能性が考えられる。このような配位子交換は、それぞれの金属の望ましい反応性を低下させる原因となるので、極力配位子交換は抑制すべきである。そのためにも本アミン配位子は多座配位子の構造を取り、水素化反応用触媒の金属中心に強く配位させておくことが望ましい。

0078

本アミン配位子の窒素原子以外の結合点としては、リン原子、酸素原子、硫黄原子、炭素原子、珪素原子、他の窒素原子を挙げることができる。このような好ましい多座配位子構造を取るアミン配位子の具体例としては、上記例示配位子のA−26〜A−68を挙げることができる。

0079

このような配位子は、1種を単独で用いても良く、2種以上を併用しても良い。

0080

上述の配位子の使用量に関しては特に制限はないが、通常、前述の水素化触媒用遷移金属化合物に対する割合として、通常0.1モル倍以上、好ましくは0.5モル倍以上、より好ましくは1モル倍以上であり、通常100モル倍以下、好ましくは10モル倍以下、より好ましくは5モル倍以下である。

0081

<触媒の調製方法
アルデヒドの選択的水素化反応用触媒の調製は、別途設けた触媒調製槽で予め調製してから当該触媒を反応系に加えても良いし、水素化反応用触媒原料である水素化触媒用遷移金属化合物と配位子をそれぞれ個別に反応系に添加して反応系内で触媒調製を行っても良い。また、反応後、生成物系と触媒系とを分離し、その触媒を再び反応系にリサイクルして用いても良い。この場合、触媒の劣化消失度合いに応じて、適宜水素化触媒用遷移金属化合物、及び配位子、また、必要に応じて後述する塩基性化合物のいずれか、又はすべてを追加して補充することが望ましい。

0082

アルデヒドの選択的水素化反応用触媒の調製において、前述した好ましい水素化触媒用遷移金属化合物であるハライド化合物を用いる場合には、通常は前記一般式(I)で表される有機基を含む配位子の存在下、塩基性化合物を加えて水素化触媒用遷移金属化合物からハライドを除去することで活性種を調製することが好ましい。

0083

ここで、塩基性化合物としては、無機系の塩基有機系の塩基、ルイス塩基等の塩基を使用することができる。具体的には、無機系の塩基としては、LiOH、NaOH、KOH、CsOH等のアルカリ金属水酸化物、Li2CO3、Na2CO3、K2CO3、Cs2CO3等のアルカリ金属の炭酸塩、LiHCO3、NaHCO3、KHCO3、CsHCO3等のアルカリ金属の炭酸水素塩、Mg(OH)2、Ca(OH)2、Ba(OH)2等のアルカリ土類金属の水酸化物、MgCO3、CaCO3、BaCO3等のアルカリ土類金属の炭酸塩が挙げられる。

0084

また、有機系の塩基としては、メトキシナトリウムエトキシナトリウム、t−ブトキシナトリウム、メトキシカリウム、エトキシカリウム、t−ブトキシカリウム等のアルカリ金属のアルコシキド化合物、酢酸ナトリウム酪酸ナトリウム酢酸カリウム酪酸カリウム等のアルカリ金属のカルボン酸塩、ピリジン、4−メチルピリジン等のピリジン類トリエチルアミントリイソプロピルアミン、トリn−オクチルアミン、1,5−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン等の第3級アミン類ピペリジン、N−メチルピペリジンモルホリン等のその他のアミン類、1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデセン−7(略称:DBU)、1,5−ジアザビシクロ[4.3.0]ノネン−5(略称:DBN)等の環状アミジン誘導体、t−ブチルイミノトリスジメチルアミノホスホラン)(略称:P1−t−Bu)、1−t−ブチル−4,4,4−トリス(ジメチルアミノ)−2,2−ビス[トリス(ジメチルアミノ)ホスホラニリデンアミノ]−2Λ5,4Λ5−カテナジ(ホスファゼン)(略称:P4−t−Bu)等のホスファゼン塩基、2,8,9−トリイソプロピル−2,5,8,9−テトラアザ−1−ホスファビシクロ[3.3.3]ウンデカン、2,8,9−トリメチル−2,5,8,9−テトラアザ−1−ホスファビシクロ[3.3.3]ウンデカン等のプロアザホスファトラン塩基等が挙げられる。

0085

これらの塩基の中でも、水素化触媒用遷移金属化合物からハライドを確実に引き抜けるような比較的強い塩基性化合物が好ましく、LiOH、NaOH、KOH、CsOH等のアルカリ金属の水酸化物、Li2CO3、Na2CO3、K2CO3、Cs2CO3等のアルカリ金属の炭酸塩、メトキシナトリウム、エトキシナトリウム、t−ブトキシナトリウム、メトキシカリウム、エトキシカリウム、t−ブトキシカリウム等のアルカリ金属のアルコシキド化合物が好ましい。

0086

これらの塩基性化合物は、1種を単独で用いても良く、2種以上を併用しても良い。

0087

これらの塩基性化合物を使用する場合、当該塩基性化合物の使用量に関しては特に制限はないが、水素化触媒用遷移金属化合物に対して、通常0.1モル倍以上、好ましくは0.5モル倍以上、より好ましくは1モル倍以上であり、通常100モル倍以下、好ましくは10モル倍以下、より好ましくは5モル倍以下である。

0088

水素化反応用触媒の調製にあたり、水素化触媒用遷移金属化合物としてハライド化合物を用い、塩基性化合物を加えてハライドの除去を行う場合には、それぞれの触媒成分を個別に反応系に添加して反応系内で触媒調製するよりも、別途設けた触媒調製槽で予め触媒を調製してから当該触媒を反応系に加える方が好ましい。これは、塩基性化合物を必要以上に反応系に加えると、ヒドロホルミル化反応用触媒によって生成するアルデヒドがアルドール縮合を受け、一部消失してしまう可能性が考えられるからである。また、遷移金属のハライド化合物のハライドがしばしばヒドロホルミル化反応用触媒の被毒源となり得るためである。

0089

また、前述したヒドロホルミル化反応用触媒と選択的水素化反応用触媒の接触方法については特に制限されないが、ロジウム化合物と二座有機リン系化合物を先に混合してヒドロホルミル化反応用触媒前駆成分を調製し、その後、水素化反応用触媒成分を加えて触媒調製を行なっても良いし、水素化反応用触媒の水素化触媒用遷移金属化合物と一般式(I)で表される有機基を含む配位子、場合によっては更に塩基性化合物を先に混合して水素化反応用触媒前駆成分を調製し、その後にヒドロホルミル化反応用触媒成分を加えて触媒調製を行なっても良い。又は、両触媒成分を同時に混合して調製しても良い。

0090

しかしながら、前述したように、ヒドロホルミル化反応用触媒は、別途設けた触媒調製槽で予め調製した上でヒドロホルミル化反応用触媒と接触させる方が好ましい。この際、前述の如く、水素化触媒用遷移金属化合物としてハライド化合物を用いた場合、ハライドがヒドロホルミル化反応用触媒を被毒することを防止するために、別途設けた触媒調製槽で事前にハライドを除去しておくことが好ましい。具体的には前述したように、塩基性化合物との反応でハライドを塩の形で水素化反応用触媒原料から引き抜き、場合によっては濾過水洗デカンテーション等の手法で除去する方法などが挙げられる。

0091

また、触媒調製全般において言えることとして、反応系で速やかに触媒反応を開始させるようにするためにも、触媒は溶解した状態で反応系に導かれることが好ましい。この場合、触媒を溶解させる溶媒としては、後述のものを用いることができる。
また、場合によっては、触媒を調製して反応系に導入する前に、加熱処理触媒活性種への変換に必要なガス処理、例えば水素や一酸化炭素等のガスとの加圧接触を予め行ってから触媒を反応系に導入しても良い。

0092

[オレフィン性化合物]
本発明のアルコールの製造方法に適用される原料オレフィン性化合物としては、炭素数3以上の化合物であって分子内にオレフィン性二重結合を少なくとも1つ有する化合物であれば特にその構造に制限されるものではなく、飽和炭化水素基のみによって置換されたオレフィン性化合物、不飽和炭化水素基を含む炭化水素基によって置換されたオレフィン性化合物、又は、ヘテロ原子を含む官能基により置換されたオレフィン性化合物等、いずれのオレフィン性化合物にも適用できる。

0093

具体的な例を挙げると、飽和炭化水素基のみにより置換されたオレフィン性化合物としては、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−ノネン、1−デセン、1−ドデセン1−テトラデセン、1−ヘキサデセン、1−オクタデセン、1−エイコセン、1−ドコセン等の直鎖状末端オレフィン炭化水素イソブテン、2−メチル−1−ブテン等の分岐状末端オレフィン性炭化水素、シス及びトランス−2−ブテン、シス及びトランス−2−ヘキセン、シス及びトランス−3−ヘキセン、シス及びトランス−2−オクテン、シス及びトランス−3−オクテン、シス及びトランス−4−オクテン等の直鎖状内部オレフィン性炭化水素、ブテン類二量化により得られるオクテン、プロピレンや1−ブテンやイソブテン等の低級オレフィンの二量体〜四量体のようなオレフィンオリゴマー異性体混合物等の末端オレフィン性炭化水素ないし内部オレフィン性炭化水素混合物等が挙げられる。

0094

不飽和炭化水素基を含む炭化水素基により置換されたオレフィン性化合物の例としては、スチレンα−メチルスチレンアリベンゼンのような芳香族基を有するオレフィン性化合物、1,3−ブタジエン、1,5−ヘキサジエン、1,7−オクタジエンのようなジエン化合物等が挙げられる。その他、ヘテロ原子を含む官能基により置換されたオレフィン性化合物の例としては、ビニルエチルエーテル、アリル−n−プロピルエーテル、1−メトキシ−2,7−オクタジエン等のオレフィン性二重結合を有するエーテル類アリルアルコール、1−ヘキセン−4−オール、3−メチル−3−ブテン−1−オール、3−ヒドロキシ−1,7−オクタジエン、1−ヒドロキシ−2,7−オクタジエン等のオレフィン性二重結合を有するアルコール類、酢酸ビニルアクリル酸メチルメタクリル酸メチル、1−アセトキシ−2,7−オクタジエン、3,4−ジアセトキシ−1−ブテン等のオレフィン性二重結合を有するエステル類のほか、7−オクテン−1−アールアクリロニトリル等が挙げられる。

0095

上記のオレフィン性化合物の内、炭素数3以上の直鎖状のオレフィン性化合物が好ましく、特に炭素数3以上の直鎖状末端オレフィン性炭化水素が好ましい。
なお、オレフィン性化合物の炭素数の上限については特に制限はないが、溶解性の問題、粘度の問題、原料確保の容易さなどを考慮して通常30以下である。

0096

[溶媒]
本発明においては、溶媒の存在下或いは非存在下のどちらでも反応を行うことができる。溶媒を使用する場合、好ましい溶媒としては、ヒドロホルミル化反応用触媒成分、アルデヒドの選択的水素化反応用触媒成分、場合によっては前述の塩基性化合物、及び原料であるオレフィン性化合物を少なくとも一部溶解させるものであって、反応活性や反応の選択性に悪影響を及ぼさないものであれば使用可能であり特に限定はないが、本発明における選択的水素化反応用触媒の好適な配位子として弱塩基性を示すアミン系化合物をしばしば用いるため、アミンの配位力を保持できる中性又はアルカリ性を示す溶媒を使用することが好ましい。

0097

溶媒を使用する場合の溶媒の具体例としては、水の他、例えば、ジグライムジエチレングリコールジメチルエーテル)、トリグライムトリエチレングリコールジメチルエーテル)、ジフェニルエーテルジベンジルエーテルジアリルエーテルテトラヒドロフラン(THF)、ジオキサン等のエーテル類、N−メチル−2−ピロリドンジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド等のアミド類酢酸エチル酢酸ブチル酪酸エチル酪酸ブチルγ−ブチロラクトン、ジ(n−オクチル)フタレイト等のエステル類、ベンゼン、トルエンキシレンエチルベンゼンドデシルベンゼン等の芳香族炭化水素類ペンタンヘキサンヘプタン、オクタン、デカンドデカン等の脂肪族炭化水素類クロロホルムジクロロメタン四塩化炭素等のハロゲン化炭化水素類、アセトニトリルプロピオニトリルベンゾニトリル等のニトリル類メタノールエタノールn−プロパノールイソプロパノールn−ブタノールイソブタノールt−ブチルアルコール、n−ペンタノールネオペンチルアルコール、n−ヘキサノール、2−エチルヘキサノール、n−オクタノール、n−ノナノールn−デカノール等のアルコール類などが挙げられる。この他、本反応の副生物として生成するアルデヒドのアセタール反応体やアルドール縮合体といった目的とするアルコールよりも高い沸点を有する高沸物が挙げられる。これらの溶媒は、1種を単独で用いても良く、2種以上を併用しても良い。

0098

本発明の反応においては、目的物がアルコールであり、また選択的水素化反応用触媒の調製において、しばしば塩基性化合物を使用するので、好ましい溶媒としては溶解性の観点からアルコール溶媒を挙げることができる。特に、本反応の目的物であるアルコールを、そのままアルコール溶媒として用いると、経済的に有利なプロセスとなり得る。

0099

溶媒の使用量は、反応媒体の総重量に対して通常5重量%以上、好ましくは10重量%以上であり、通常95重量%以下であり、好ましくは90重量%以下である。

0100

[反応条件]
本発明のアルコールの製造方法における好適な反応条件は次の通りである。

0101

<反応圧力>
水素分圧一酸化炭素分圧、原料、生成物、溶媒等の蒸気圧の総和で形成される反応圧力は、通常0.01MPa以上、好ましくは0.1MPa以上、より好ましくは0.5MPa以上であり、通常30MPa以下、好ましくは20MPa以下、より好ましくは10MPa以下である。
反応圧力が低すぎるとヒドロホルミル化反応用触媒及びアルデヒドの選択的水素化反応用触媒の触媒金属化合物失活してメタル化してしまう懸念がある他、ヒドロホルミル化反応用触媒及びアルデヒドの選択的水素化反応用触媒の触媒活性自体十分に発現せず、アルコール収率が低下することが予想される。また、逆に高すぎると得られるアルコールの直鎖選択性が低下する傾向が見られるため好ましくない。

0102

また、特に、水素分圧は好ましくは0.005MPa以上、より好ましくは0.01MPa以上であり、好ましくは20MPa以下、より好ましくは10MPa以下である。水素分圧が低すぎると反応活性の低下が懸念され、高すぎると原料オレフィン性化合物の水素化反応の進行の伴う浪費が予想される。

0103

一酸化炭素分圧は好ましくは0.005MPa以上、より好ましくは0.01MPa以上であり、好ましくは15MPa以下、より好ましくは8MPa以下である。一酸化炭素分圧が低すぎると反応活性の低下、特にヒドロホルミル化反応用触媒のメタル化が懸念され、高すぎると得られるアルコールの直鎖選択性の低下が予想されるほか、水素化反応用触媒の著しい活性低下が予想される。

0104

<水素/一酸化炭素モル比
水素と一酸化炭素のモル比は、1:10〜10:1であり、より好ましくは1:2〜8:1であり、更に好ましくは1:1〜5:1である。

0105

<反応温度>
反応温度は、通常80℃以上、好ましくは100℃以上、より好ましくは120℃以上であり、通常300℃以下、好ましくは250℃以下、より好ましくは200℃以下である。即ち、本発明の反応においては80℃以上の反応温度で実施することが好ましい。これは、低い温度条件では一酸化炭素が選択的水素化反応用触媒に強く配位し、水素化反応触媒活性を大きく低下させるからであり、反応温度を高めることによって選択的水素化反応用触媒から熱エネルギーによって一酸化炭素が解離できる条件にする必要があるからである。また、逆に、反応温度が高すぎると得られるアルコールの直鎖選択性の低下や配位子の熱分解による消失やヒドロホルミル化反応用触媒又はアルデヒドの選択的水素化反応用触媒の分解に伴う失活などが予想される。

0106

<反応方式>
本発明の反応方式としては特に制限はなく、撹拌型反応槽、又は気泡塔型反応槽中で、連続式、半連続式、又はバッチ式操作のいずれでも容易に実施し得る。

0107

<生成物の分離・回収
未反応原料オレフィン性化合物や生成物類と触媒との分離は、通常、単蒸留減圧蒸留薄膜蒸留水蒸気蒸留等の蒸留操作のほか、気液分離蒸発エバポレーション)、ガスストリッピングガス吸収及び抽出等の公知の方法で行うことができる。
蒸留条件は特に制限されるものではなく、生成物の揮発性熱安定性、及び触媒成分の揮発性、熱安定性等を考慮して望ましい結果が得られるように任意に設定されるが、通常、50〜300℃の温度、760〜0.01mmHgの圧力条件の範囲から選ばれる。

0108

分離操作において、未反応の原料やアルコール前駆体のアルデヒド類が得られた場合には、反応工程にリサイクルし、再利用することがより経済的で望ましい。また、蒸留を行うに当たって、溶媒の使用は必須ではないが、必要に応じて生成物類や触媒成分に不活性な溶媒を存在させることができる。
分離した触媒を含む残液からは、公知の方法により触媒成分であるロジウムやロジウムを除く周期表第8〜10族遷移金属を回収することができる。或いは残液の全量若しくは一部を反応工程にリサイクルして触媒を再利用することもできる。

0109

[アルコールの収率]
本発明の反応における目的物はアルコールであるため、アルコールの収率に関しては60%以上であることが好ましく、より好ましくは70%以上である。
アルコールの収率を60%以上にするためには、基本的に反応を十分に押し切る条件(即ち、ほぼ全てのオレフィン性化合物原料を生成物に転化させる条件)を採用すれば達成される。例えば、触媒濃度を高めることや反応ゾーンにおける滞留時間を長く取る等の手法が挙げられる。その他、比較的高い反応温度(例えば120〜160℃程度)や水素分圧を高める(例えば120〜160℃/0.5〜5MPa程度)など、アルコール生成に適した反応条件を採用すればアルコールの収率を高めることができる。

0110

[直鎖選択性]
本発明は、高い直鎖選択性を有するアルコールを製造することを目的とし、このため、本発明のアルコールの製造方法におけるL/B比は、5.7(直鎖選択性=85%)以上、特に9.0(直鎖選択性=90%)以上であることが好ましい。このようなL/B比を実現するために、本発明においては前述のヒドロホルミル化反応用触媒とアルデヒドの選択的水素化反応用触媒とを併用する他、例えば更に一酸化炭素分圧をヒドロホルミル化反応の触媒活性に悪影響が出ない範囲内で極力低くすることが好ましい。

0111

以下、本発明を実施例及び比較例により更に詳細に説明するが、本発明は、その要旨を超えない限り以下の実施例に限定されるものではない。

0112

<実施例1>
触媒調製用のガラス容器を3つ用意し、各ガラス容器に窒素雰囲気下で、アルデヒドの選択的水素化反応用触媒原料の水素化触媒用遷移金属化合物としてCp*Ru(cod)Cl(19.0mg、0.050mmol)、水素化反応用触媒の配位子として前記配位子A−46(11.5mg、0.050mmol)、塩基性化合物としてt−ブトキシカリウム(5.6mg、0.050mmol)をそれぞれ加え、これらを順番にガラス容器A(水素化触媒用遷移金属化合物)、B(配位子)、C(塩基性化合物)とした。
別に、容器内に磁性攪拌子を入れた内容量50mlのステンレス鋼オートクレーブに、ヒドロホルミル化反応用触媒のロジウム化合物としてRh(acac)(CO)2(5.2mg、0.020mmol)と、ヒドロホルミル化反応用触媒の配位子として前記二座の有機リン化合物L−11(23.1mg、0.040mmol)を量り取った。

0113

次に、上記ガラス容器A、B、Cのそれぞれに溶媒としてイソプロピルアルコール(0.5ml)を窒素雰囲気下で加え、各成分を溶解させた後、ガラス容器Aの溶液をキャヌラでガラス容器Bに移し、室温下で5分間攪拌後、更にガラス容器Bの溶液をキャヌラでガラス容器Cに移し、5分間攪拌した。また、上記オートクレーブに溶媒のイソプロピルアルコール(0.5ml)を窒素雰囲気下で加え、五分間攪拌した。

0114

続いて、上記ガラス容器Cの溶液をキャヌラでオートクレーブに移し、ガラス容器C内をイソプロピルアルコール(2.0ml)で洗浄して洗液もオートクレーブに移した。更にオートクレーブに1−デセン(反応原料)とn−ドデカン(GC分析内部標準物質)の混合溶液(2/1 mol/mol)を450.0mg(1−デセン:2.06mmol、n−ドデカン:1.03mmol)加えた。オートクレーブを密閉後、ガス導入バルブより速やかに水素/一酸化炭素混合ガス(混合比:3/1)を4.0MPaまで導入し、磁性攪拌子による800rpmの攪拌下電気炉にて160℃に加熱しながら12.5時間反応させた。

0115

反応終了後、室温まで冷却し、残存ガスを放圧した後、NMR及びガスクロマトグラフィーにて反応成績を解析した。
その結果、ウンデカナール収率は0%であり、ウンデカノール収率は61.1%であった。また、ウンデカノールにおける分岐型アルコール(2−メチル−1−デカノール等)に対する直鎖型アルコール(1−ウンデカノール)の比(L/B比)は12.6(直鎖選択性=92.6%)であった。

0116

<実施例2>
実施例1における反応時間を24時間に変えた以外は同様にして反応を行なった。
その結果、ウンデカナール収率は0%であり、ウンデカノール収率は80.3%であった。また、ウンデカノールにおける分岐型アルコール(2−メチル−1−デカノール等)に対する直鎖型アルコール(1−ウンデカノール)の比(L/B比)は11.2(直鎖選択性=91.8%)であった。

0117

<実施例3>
実施例1における反応時間を24時間に変え、溶媒をイソプロピルアルコールからトルエンに変えた以外は同様にして反応を行なった。
その結果、ウンデカナール収率は2.7%であり、ウンデカノール収率は35.6%であった。また、ウンデカノールにおける分岐型アルコール(2−メチル−1−デカノール等)に対する直鎖型アルコール(1−ウンデカノール)の比(L/B比)は17.7(直鎖選択性=94.7%)であった。

0118

<実施例4>
実施例1における反応温度を120℃に変えた以外は同様にして反応を行なった。
その結果、ウンデカナール収率は25.7%であり、ウンデカノール収率は42.8%であった。また、ウンデカノールにおける分岐型アルコール(2−メチル−1−デカノール等)に対する直鎖型アルコール(1−ウンデカノール)の比(L/B比)は21.2(直鎖選択性=95.5%)であった。

0119

<実施例5>
実施例1における反応温度を70℃に変えた以外は同様にして反応を行なった。
その結果、ウンデカナール収率は30.5%であり、ウンデカノール収率は2.5%であった。また、ウンデカノールにおける分岐型アルコール(2−メチル−1−デカノール等)に対する直鎖型アルコール(1−ウンデカノール)の比(L/B比)は24.0(直鎖選択性=96.0%)であった。

0120

<実施例6>
配位子として前記配位子A−2を持つ、下記構造のアルデヒドの選択的水素化反応用触媒(27.3mg、0.025mmol)を窒素雰囲気下でガラス容器に量り取り、溶媒としてイソプロピルアルコール(1.0ml)を窒素雰囲気下で加え、5分間攪拌した。

0121

0122

別に、容器内に磁性攪拌子を入れた内容量50mlのステンレス鋼オートクレーブに、ヒドロホルミル化反応用触媒のロジウム化合物としてRh(acac)(CO)2(5.2mg、0.020mmol)と、ヒドロホルミル化反応用触媒の配位子として前記二座の有機リン化合物L−11(23.1mg、0.040mmol)を量り取り、溶媒のイソプロピルアルコール(1.0ml)を窒素雰囲気下で加え、5分間攪拌した。

0123

前記ガラス容器の溶液をキャヌラでオートクレーブに移し、ガラス容器内をイソプロピルアルコール(0.2ml)で洗浄して洗液もオートクレーブに移した。更にオートクレーブに1−デセン(反応原料)とn−ドデカン(GC分析の内部標準物質)の混合溶液(2/1 mol/mol)を450.0mg(1−デセン:2.06mmol、n−ドデカン:1.03mmol)加えた。オートクレーブを密閉後、ガス導入バルブより速やかに水素/一酸化炭素混合ガス(混合比:1/1)を2.0MPaまで導入し、磁性攪拌子による800rpmの攪拌下、電気炉にて160℃に加熱しながら1.0時間反応させた。

0124

反応終了後、室温まで冷却し、残存ガスを放圧した後、NMR及びガスクロマトグラフィーにて反応成績を解析した。
その結果、ウンデカナール収率は0%であり、ウンデカノール収率は87.3%であった。また、ウンデカノールにおける分岐型アルコール(2−メチル−1−デカノール等)に対する直鎖型アルコール(1−ウンデカノール)の比(L/B比)は17(直鎖選択率=94.4%)であった。

0125

<実施例7>
実施例6における反応温度を120℃に、反応時間を12.5時間に変え、溶媒をイソプロピルアルコールからN,N−ジメチルアセトアミドに変更したこと以外は同様にして反応を行なった。
その結果、ウンデカナール収率は1.0%であり、ウンデカノール収率は92.7%であった。また、ウンデカノールにおける分岐型アルコール(2−メチル−1−デカノール等)に対する直鎖型アルコール(1−ウンデカノール)の比(L/B比)は19(直鎖選択率=95.0%)であった。

0126

<実施例8>
実施例6において、配位子として、前記配位子A−7を持つ、下記構造のアルデヒドの選択的水素化反応用触媒(31.0mg、0.050mmol)を用い、かつ、塩基性化合物としてt−ブトキシカリウム(5.6mg、0.050mmol)をガラス容器に加えたこと以外は同様にして反応を行なった。

0127

0128

その結果、ウンデカナール収率は30.0%であり、ウンデカノール収率は31.7%であった。また、ウンデカノールにおける分岐型アルコール(2−メチル−1−デカノール等)に対する直鎖型アルコール(1−ウンデカノール)の比(L/B比)は18(直鎖選択率=94.7%)であった。

0129

<実施例9>
実施例6において、配位子として、前記配位子A−68を持つ、下記構造のアルデヒドの選択的水素化反応用触媒(27.5mg、0.050mmol)を用い、かつ、塩基性化合物としてt−ブトキシカリウム(5.6mg、0.050mmol)をガラス容器に加えたこと以外は同様にして反応を行なった。

0130

0131

その結果、ウンデカナール収率は4.2%であり、ウンデカノール収率は40.6%であった。また、ウンデカノールにおける分岐型アルコール(2−メチル−1−デカノール等)に対する直鎖型アルコール(1−ウンデカノール)の比(L/B比)は25(直鎖選択率=96.2%)であった。

0132

<実施例10>
実施例6で用いたアルデヒドの選択的水素化反応用触媒(152.6mg、0.141mmol)を窒素雰囲気下でガラス容器に量り取り、溶媒としてN,N−ジメチルアセトアミド(8.9ml)を窒素雰囲気下で加え、5分間攪拌した。
また、別のガラス容器にヒドロホルミル化反応用触媒のロジウム化合物としてRh(acac)(CO)2(29.0mg、0.112mmol)と、ヒドロホルミル化反応用触媒の配位子として前記二座の有機リン化合物L−11(130.3mg、0.225mmol)を量り取り、溶媒のN,N−ジメチルアセトアミド(8.9ml)を窒素雰囲気下で加え、5分間攪拌した。

0133

シリンジを用いて、上記の水素化反応用触媒を含む溶液を、ヒドロホルミル化反応用触媒を含むガラス容器に移し、更にGC分析の内部標準物質であるn−ドデカン(0.607g、3.565mmol)を加えた。得られた溶液を別途用意した内容量50mlのステンレス鋼オートクレーブに窒素雰囲気下で仕込み、更に反応原料のプロピレン(1.17g、27.804mmol)を圧入した後、オートクレーブを密閉した。

0134

当該オートクレーブを140℃まで昇温した後、水素及び一酸化炭素の混合ガス(混合比:水素/一酸化炭素=1/1)を系内圧力が4.0MPaになるように圧入して反応を開始した。なお、混合ガスはオートクレーブ内に取り付けられたフィード管を通して、反応液中にバブリングさせながら導入し、反応液の撹拌はオートクレーブ内に磁性撹拌子を予め入れておき、磁性撹拌機を用いて撹拌した。また、混合ガスは、反応器内でガスが消費され内圧が低下した場合には、蓄圧器から二次圧力調整器を通して自動供給されるようにし、絶えず系内圧力が4.0MPaに保てるようにした。3.5時間の反応後、オートクレーブを室温まで冷却し、残ガスを放圧した後、ガスクロマトグラフィーにて反応成績を解析した。

0135

その結果、ブタナール収率は60.4%であり、ブタノール収率は28.7%であった。また、ブタノールにおける分岐型アルコール(イソブタノール)に対する直鎖型アルコール(n−ブタノール)の比(L/B比)は7.1(直鎖選択率=87.7%)であった。

0136

<実施例11>
実施例10において、反応温度を160℃に変更したこと以外は同様にして反応を行なった。
その結果、ブタナール収率は1.6%であり、ブタノール収率は82.4%であった。また、ブタノールにおける分岐型アルコール(イソブタノール)に対する直鎖型アルコール(n−ブタノール)の比(L/B比)は10.4(直鎖選択率=91.2%)であった。

0137

<比較例1>
実施例4においてアルデヒド水素化反応用触媒成分、すなわち、Cp*Ru(cod)Cl、配位子A−46、及びt−ブトキシカリウムを用いなかったこと以外は同様にして反応を行った。
その結果、ウンデカナール収率は54.0%であり、ウンデカノール収率は7.6%であった。また、ウンデカノールにおける分岐型アルコール(2−メチル−1−デカノール等)に対する直鎖型アルコール(1−ウンデカノール)の比(L/B比)は8.5(直鎖選択性=89.5%)であった。

実施例

0138

以上の結果から、ヒドロホルミル化反応用触媒としてのロジウム化合物及び二座の有機リン化合物と、アルデヒドの選択的水素化反応用触媒としての水素化触媒用遷移金属化合物、更に好ましくは特定の配位子を用いる本発明のアルコールの製造方法によれば、高い直鎖選択性でアルコールを製造することができることが分かる。

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