アルコールの製造方法
【課題】炭素数４以下のアルコールを原料として、遷移金属を含む錯体と塩基の存在下、Guerbet反応を行うに際し、高収率且つ高選択率で二量化アルコールを製造する方法を提供する。
【解決手段】遷移金属を一種以上含む錯体および塩基の存在下で、炭素数４以下の原料アルコールを２量化するアルコールの製造方法であって、該錯体が、ホスフィン化合物由来の配位子を有することを特徴とするアルコールの製造方法。
【解決手段】遷移金属を一種以上含む錯体および塩基の存在下で、炭素数４以下の原料アルコールを２量化するアルコールの製造方法であって、該錯体が、ホスフィン化合物由来の配位子を有することを特徴とするアルコールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遷移金属を一種以上含む錯体および塩基の存在下で、炭素数４以下の原料アルコールを２量化させアルコールを製造する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
原料アルコールを二量化して、二量化アルコールを製造する方法として、Guerbet反応は重要な有機合成反応である。この反応機構は、以下の（化１）で示されるよう
に、塩基性化合物、及び遷移金属とホスフィン化合物からなる錯体を用いて、原料アルコールから水素が引き抜かれる反応（水素移動反応）により、対応するアルデヒド中間体が生成する反応、そのアルデヒド中間体がアルドール縮合反応によって二量化したα,β−不飽和アルデヒド中間体となる反応、更にそのα,β−不飽和アルデヒド中間体が水素化反応（水素移動反応）で二量化アルコールとなる反応の３つの反応の組合せで進行すると考えられている（非特許文献１及び非特許文献２）。
【０００３】
【化１】
【０００４】
この反応機構を利用した二量化アルコールの製造方法として、原料アルコールの炭素数が６以上で、得られる二量化アルコールの炭素数が１２以上である高級アルコールの製造に適用されており、それらの高級アルコールは、主に化粧品や乳化剤等の原料に用いられる。
しかしながら、原料アルコールが炭素数４以下の場合に適用された例はない。例えば、原料アルコールが炭素数２のエタノールであって、その二量化アルコールであるｎ−ブタノールの製造に適用された例はない。これは、得られるｎ−ブタノールの収率や選択性が低く、工業的に有利な反応ではないからであり、より少量の触媒で、高収率で選択性が高いn−ブタノールの製造方法が希求されていた。
【０００５】
【非特許文献１】J. Mol. Catal. A: Chem., 2004, 212, p65
【非特許文献２】J. Org. Chem., 2006, 71, p8306
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記課題に鑑み、本発明は、炭素数４以下のアルコールを原料として、遷移金属を含む錯体と塩基の存在下、Guerbet反応を行うに際し、高収率且つ高選択率で二量化アルコールを製造する方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、遷移金属とアミン化合物由来の配位子からなる金属錯体を用いることにより上記課題を解決することができることを見出し、本発明を完成するに至った。即ち、本発明の要旨は下記［１］〜［８］に存する。
［１］ 遷移金属を一種以上含む錯体および塩基の存在下で、炭素数４以下の原料アルコールを二量化するアルコールの製造方法であって、該錯体が、ホスフィン化合物由来の配位子を有すること特徴とするアルコールの製造方法。
［２］ 前記ホスフィン化合物が、トリアリールホスフィンであることを特徴とする［１］に記載の製造方法。
［３］ 前記トリアリールホスフィンが、トリフェニルホスフィンであることを特徴とする［２］に記載の製造方法。
［４］ 前記ホスフィン化合物が、トリアルキルホスフィンであることを特徴とする［１］に記載の製造方法。
［５］ 前記トリアルキルホスフィンが、トリベンジルホスフィンであることを特徴とする［４］に記載の製造方法。
［６］前記炭素数４以下の原料アルコールがエタノールであることを特徴とする［１］〜［５］のいずれかに記載の製造方法。
［７］前記遷移金属が第８族〜第１０族の遷移金属であることを特徴とする［１］〜［６］のいずれかに記載の製造方法。
［８］ 第8族〜第10族の遷移金属が、ルテニウム、ロジウム、イリジウム、ニッケル、パラジウム、及び白金からなる群より選ばれることを特徴とする［７］に記載の製造方法。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、塩基と遷移金属錯体の存在下、原料のエタノールを二量化させる反応において、高効率かつ高選択率で二量化アルコールのｎ−ブタノールを製造できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に記載する構成要件の説明は、本発明の実施態様の一例（代表例）であり、本発明はこれらの内容に限定されない。以下、その詳細について説明する。
本発明の例として、第８族〜第１０族遷移金属を一種類以上含む錯体と塩基を用いて、原料エタノールの二量化反応により、ｎ−ブタノールを製造するに際し、ホスフィン化合物由来の配位子からなる錯体を用いる態様について説明する。
【００１０】
上記態様の本発明の製造方法によれば、第８族〜第１０族遷移金属を一種類以上含む錯体と塩基を用いて、原料エタノールの二量化反応により、ｎ−ブタノールを製造する方法において、高い選択率でｎ−ブタノールを得ることが出来る。この理由は必ずしも明確ではないが、次のように推測される。即ち、上記の反応機構（化１）における反応の第一段階（脱水素反応）を、比較的高い反応温度下、脱水素反応に適した遷移金属を用いて効率よく行った点が触媒の高活性化に繋がっているものと考えられ、特に、ホスフィン化合物を配位子として用いることで高温下においても触媒活性種の安定化に大きな寄与をもたらしていると推測される。
【００１１】
本発明における遷移金属は、周期表の第８族〜第１０族（IUPAC 無機化学命名法改訂版(1998)による）の遷移金属が好ましい。具体的には、鉄、ルテニウム、オスミウム、コバルト、ロジウム、イリジウム、ニッケル、パラジウム、及び白金が挙げられ、反応活性が高いという理由から、好ましくは、ルテニウム、ロジウム、イリジウム、ニッケル、パラジウム、及び白金であり、更に好ましくはルテニウム、ロジウムであり、最も好ましくはルテニウムである。遷移金属は一種類で用いても、二種以上を併用してもよい。
【００１２】
これらの金属を本発明の二量化反応の錯体として用いる際、通常、その金属を含む化合物を用いるが、具体的な金属化合物としては、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、ロジウム化合物、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の群から選ばれる１種以上の化合物が挙げられる。その中でも反応活性が高いという理由から、ルテニウム化合物、ロジウム化合物、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が好ましく、更に好ましくはルテニウム化合物、ロジウム化合物であり、最も好ましくはルテニウム化合物である。
【００１３】
これらの金属化合物の具体的な形態としては、ハロゲン化合物、硫酸塩、硝酸塩等の無機塩の他、酢酸塩、アセチルアセトナト化合物、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。
【００１４】
具体的に、鉄化合物としては、Fe(OAc)2、Fe(acac)3、FeCl2、FeCl3、Fe(NO3)3等が挙げられる。ルテニウム化合物としては、RuCl3、Ru3(CO)12、Ru(OAc)3、Ru(acac)3、[Ru(CO)2(OAc)]n、[RuCl2(cod)]n、[CpRuCl2]n、[Cp*RuCl]4、RuHCl(PPh3)3、RuH(CO)(PPh3)3、RuCl2(PPh3)3、RuH2(PPh3)4等が挙げられる。オスミウム化合物としては、OsCl3、OsH2Cl6、Os3(CO)12、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。ロジウム化合物としては、RhCl3、Rh(OAc)3、[Rh(OAc)2]2、Rh(acac)(CO)2、[Rh(OAc)(cod)]2、[RhCl(cod)]2、RhCl(PPh3)3、[Cp*RhCl2]2、RhH(CO)(PPh3)3、Rh4(CO)12等が挙げられる。イリジウム化合物としては、IrCl3、Ir(OAc)3、Ir(acac)3、Ir(cod)(acac)、IrH(CO)(PPh3)3、[Cp*IrCl2]2、[IrCl(cod)]2、Ir4(CO)12等が挙げられる。ニッケル化合物としては、NiCl2、NiBr2、Ni(NO3)2、NiSO4、Ni(cod)2、Ni(acac)2、Ni(OAc)2・4H2O、NiCl2(Ph2PCH2CH2PPh2)、NiCl2(PPh3)3等が挙げられる。パラジウム化合物としては、Pd(0)、PdCl2、PdBr2、PdCl2(cod)、PdCl2(PPh3)2、Pd(PPh3)4、Pd2(dba)3、K2PdCl4、PdCl2(CH3CN)2、Pd(dba)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、PtBr2、PtCl4、Pt(acac)2、PtH2(OH)6、PtH2Cl6、PtCl2(PPh3)2、PtCl2(cod)、PtCl2(CH3CN)2、PtCl2(PhCN)2、Pt(PPh3)4、K2PtCl4、Na2PtCl6、H2PtCl6等が挙げられる。（ここで、cod：1,5-シクロオクタジエン、dba：ジベンジリデンアセトン、Ph：フェニル基、acac：アセチルアセトナト基、Ac：アセチル基、Cp：シクロペンタジエニル基、Cp*：ペンタメチルシクロペンタジエニル基を表す。）
【００１５】
本発明においては、上述した金属化合物の形態には特に制限されず、活性な金属錯体種は単量体、二量体及び／又は多量体であっても構わない。また、これらの金属化合物の使用に際しては、ある一種類の特定の金属化合物を用いても、同一金属種であって複数の化合物を併用しても、また、異なる二種以上の金属種の化合物を共存させて用いても構わない。
【００１６】
また、これらの金属化合物は、そのまま用いても、または担体に担持させた状態で用いてもよい。担体に担持させる場合には、例えば、ゼオライト、シリカ、アルミナ、シリカ−アルミナ、ジルコニア、マグネシア、チタニアのような金属酸化物の他、活性炭、グラファイト、カーボンナノチューブ等を用いることができる。担体への金属化合物の担持量としては、担体の重量に対する金属自体の重量として、0.01%〜60%、好ましくは0.1%〜30%、更に好ましくは1%〜20%の範囲である。この値が大きいほど、触媒が高活性となり触媒使用量自体を低減できるという利点があり、小さいほど触媒における金属含有量が低く触媒コストを低減できるという利点がある。
【００１７】
これらの金属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、反応原料であるエタノールの量に対して1×10−6（1モルppm）〜1モル当量、好ましくは1×10−5（10モルppm）〜0.1モル当量の範囲、特に好ましくは1×10−4（100モルppm）〜0.01モル等量の範囲で使用される。この使用量が大きいほど、触媒活性は向上するが、触媒コストが高くなるおそれがある。他方、この使用量が小さいほど、触媒コストは安価となるが、触媒活性があがらないおそれがある。
【００１８】
本発明の反応に用いることのできるホスフィン化合物としては、トリアルキルホスフィン、ジアルキルモノアリールホスフィン、モノアルキルジアリールホスフィン、トリアリールホスフィンが挙げられ、これらは置換基を有していてもよい。遷移金属への配位形態としては、単座、二座、又は多座（三座以上のものを表す。以下同様）のいずれの構造であってもよい。ここで、ホスフィン化合物中のリン原子に結合するアルキル基、又はアリール基に関して補足しておくと、それぞれの基は、置換基を有していてもよく、２つ以上の基が互いに結合を結んで環構造を形成していてもよい。置換基を有する場合には、置換基の例として、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、アリーロキシ基、アミノ基、シアノ基、エステル基、ヒドロキシ基及びハロゲン原子等を挙げることができる。また、アルキル基には分岐したアルキル基やシクロアルキル基も包含され、アリール基には炭素の他に窒素、酸素、硫黄等の他の元素を含んで環を形成した複素環式のアリール基も包含される。ここで、置換基は通常、分子量が２００程度以下のものを用いる。
【００１９】
具体的なホスフィン化合物として、トリメチルホスフィン、トリエチルホスフィン、トリイソプロピルホスフィン、トリ-t-ブチルホスフィン、トリ-n-オクチルホスフィン、トリベンジルホスフィン、トリネオペンチルホスフィン、トリシクロヘキシルホスフィン、トリス（２−クロロエチル）ホスフィン、メチルジ（n-オクチル）ホスフィンのような単座のトリアルキルホスフィン、ジメチルフェニルホスフィン、ジ-n-ブチルフェニルホスフィン、ジ-n-オクチルフェニルホスフィン、ジシクロヘキシルフェニルホスフィン、ジイソプロピル-2-ピリジルホスフィン、2-（ジ-t-ブチルホスフィノ）ビフェニル、ビス（2-クロロエチル）-4-t-ブチルフェニルホスフィン、ビス（3-ヒドロキシプロピル）-1-ナフチルホスフィン、メチルエチルフェニルホスフィンのような単座のジアルキルモノアリールホスフィン、メチルジフェニルホスフィン、n-ブチルジフェニルホスフィン、イソプロピルジフェニルホスフィン、ベンジルジフェニルホスフィン、シクロヘキシルビス（3-ピリジル）ホスフィン、t-ブチルビス（3-クロロフェニル）ホスフィン、メチルフェニル-2-ナフチルホスフィンのような単座のモノアルキルジアリールホスフィン、トリフェニルホスフィン、トリス（2-ナフチル）ホスフィン、トリス（4-フルオロフェニル）ホスフィン、トリス（4-クロロフェニル）ホスフィン、トリス（4-ブロモフェニル）ホスフィン、トリス（4-メトキシフェニル）ホスフィン、トリス（2-メチルフェニル）ホスフィン、2-ブロモフェニルジフェニルホスフィン、ジフェニル（ペンタフルオロフェニル）ホスフィン、ジフェニル-2-ピリジルホスフィン、1-ナフチル-4-クロロフェニル-3-ピリジルホスフィンのような単座のトリアリールホスフィン、1,2-ビス（ジメチルホスフィノ）エタン、1,3-ビス（ジメチルホスフィノ）プロパン、1,2-ビス（ジシクロヘキシルホスフィノ）エタン、1,5-ビス（ジエチルホスフィノ）ペンタン、2,2’-ビス（ジベンジルホスフィノメチル）ビフェニルのような二座のトリアルキルホスフィン、1,2-ビス（ジエチルホスフィノ）ベンゼン、1,8-ビス（ジメチルホスフィノ）ナフタレン、2,2’-ビス（ジメチルホスフィノ）ビフェニル、9,9-ジメチル-4,5-ビス（ジ-t-ブチルホスフィノ）ザンテン、ビス（2-ジエチルホスフィノフェニル）エーテル、1,5-ビス（フェニルメチルホスフィノ）ペンタンのような二座のジアルキルモノアリールホスフィン、1,2-ビス（ジフェニルホスフィノ）エタン、1,3-ビス（ジフェニルホスフィノ）プロパン、1,4-ビス（ジフェニルホスフィノ）ブタン、1,5-ビス（ジフェニルホスフィノ）ペンタン、1,6-ビス（ジフェニルホスフィノ）ヘキサン、2,2’-ビス（ジフェニルホスフィノメチル）ビフェニル、2,2’-ビス（フェニルメチルホスフィノ）-1,1’-ビナフチルのような二座のモノアルキルジアリールホスフィン、2,2’-ビス（ジフェニルホスフィノ）ビフェニル、2,2’-ビス（ジフェニルホスフィノ）-1,1’-ビナフチル、1,2-ビス（ジフェニルホスフィノ）ベンゼン、1,4-ビス（ジフェニルホスフィノ）ベンゼン、ビス（2-ビフェニルホスフィノフェニル）エーテル、9,9-ジメチル-4,5-ビス（ジフェニルホスフィノ）ザンテンのような二座のトリアリールホスフィンが挙げられる。これらの化合物は一種類で用いても、二種類以上を併用して用いても構わない。また、これらのホスフィン化合物の中でも、触媒活性の向上という点から、トリアルキルホスフィンおよびトリアリールホスフィンが好ましい。特に、トリアルキルホスフィンにおいてはトリベンジルホスフィンが好ましく、トリアリールホスフィンにおいてはトリフェニルホスフィンが好ましい。また、ホスフィン化合物の配位子としての形態としては、単座、二座、及び多座のなかでも、触媒活性の向上および配位子コストの低減という理由から、単座および二座が好ましく、特に単座が好ましい。
【００２０】
ホスフィン化合物の種類や金属に対する添加量に関しては、触媒の反応性や反応生成物（中間体）に悪影響を及ぼさなければ、特に限定されないが、上記金属化合物に対する比率（モル比）として、通常0.1〜10000であり、好ましくは0.5〜500、特に好ましくは1.0〜100の範囲である。この数値が大きいほど、反応中に配位子がいくらか分解しても反応への影響を低く抑えることが可能となるが、配位子使用量が多い分、経済的には不利となる。逆に、この数値が小さいほど、経済的には有利だが、配位子の分解に伴う触媒のメタル化等が起こりやすいので注意する必要がある
また、添加方法に関しては、金属化合物とホスフィン化合物をそれぞれ単独に反応系に添加してもよいし、或いは予め錯化した状態で使用しても良い。更に、１種類のホスフィン化合物のみを使用して反応を行っても２種類以上のホスフィン化合物を同時に用いて反応を行ってもよい。
【００２１】
本発明において、使用できる塩基としては、無機系の塩基、有機系の塩基、ルイス塩基等の塩基を挙げることができる。具体的には、無機系の塩基としては、LiOH、NaOH、KOH、CsOH等のアルカリ金属の水酸化物、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。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。
【００２２】
これらの塩基の中でも、アルドール縮合反応を推し進めることできるような塩基性が比較的強い塩基が好ましく、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。
【００２３】
塩基性化合物の添加量としては、上記の金属化合物の種類や反応条件によっても異なるが、金属化合物に対する比率（モル比）として、通常0.1〜1000であり、好ましくは1〜500、特に好ましくは10〜100の範囲である。また、反応においては、１種類の塩基性化合物のみを用いても、２種類以上の塩基性化合物を同時に用いても良い。
【００２４】
本発明における反応は、通常、液相中で反応をおこなう。液相状態としては均一系であっても多相分離していてもスラリー状であっても構わない。
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させることができる。溶媒を使用する場合、好ましい溶媒としては、触媒、塩基性化合物及び原料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、本発明は塩基性化合物存在下で反応を行うため、塩基の効果を保持できる中性またはアルカリ性を示す溶媒を使用する。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、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等が挙げられる。この他、本反応の副生物として生成するエタノールやn-ブタノールよりも高い沸点を有する高沸物が挙げられる。
【００２５】
これらの溶媒の使用量は特に限定されるものではないが、通常、原料アルコールの重量に対して0.1〜20倍、好ましくは0.2〜10倍であり、これらは、ある1種類の溶媒を単独で用いても2種類以上の溶媒を組み合わせて用いてもよい。
反応器内の雰囲気としては、原料アルコールがエタノールの場合、エタノール原料、反応中間体、n-ブタノール、副生成物等の蒸気、溶媒使用時にはその溶媒の蒸気が存在するが、それ以外の成分として窒素やアルゴン等の不活性ガスが存在していてもよい。特に注意を払うべき点としては、空気の漏れ込み等による酸素の混入は、触媒の劣化、特にホスフィン化合物の酸化消失の原因となるので、酸素の存在量は極力低減させることが望ましい。
また、反応系の全圧は、反応温度に応じたエタノール、反応中間体、n-ブタノール、副生成物等の蒸気圧、溶媒使用時にはその溶媒の蒸気圧、窒素等の不活性ガス含有時にはその分圧等の和で決まり、特に制限はないものの、不必要に反応器内の圧力を高めることは経済性や安全性の観点からも避けるべきである。
【００２６】
また、反応温度に関しては、触媒反応が進行する温度であれば特に限定されないが、30〜280℃の温度が好ましく、80〜230℃の温度が更に好ましく、110〜200℃の温度が最も好ましい。
本発明の反応を実施するための反応方式としては、攪拌型の完全混合反応器やプラグフロー型の反応器を用いて、連続方式、半連続方式または回分方式のいずれでも行うことができる。
【００２７】
また、反応により得られた二量化アルコールと金属触媒や塩基との分離には、液体触媒再循環プロセスで用いられるあらゆる分離操作を採用することができる。具体的には、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、液液分離、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分離操作が挙げられる。各分離操作は、各々独立の工程で行ってもよく、2つ以上の成分の分離を同時に行ってもよい。また、一部のエタノール原料や反応中間体であるアセトアルデヒドやクロトンアルデヒド等が未反応で残っている場合には、同様の分離方法で回収し、再び反応器にリサイクルすると一層経済的である。更に分離された触媒や塩基性化合物もそのまま反応器にリサイクルもしくは回収して再活性化後、再利用する方が経済的で望ましい。特に、エタノールを原料とする本発明の反応を行った場合には、二量化アルコール生成物であるn-ブタノールが更に逐次的に同様の反応を受けることで三量化アルコール（ヘキサノール類）や四量化アルコール（オクタノール類）等が少量副生する。具体的には、三量化アルコールとして2-エチルブタノールおよびn-ヘキサノールが、四量化アルコールとして2-エチルヘキサノールおよびn-オクタノール等が副生成物として観測されるが、場合によってはそうした化合物も分離生成して有効に活用してもよい。
【００２８】
〈実施例〉
以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明はその要旨を越えない限り以下の実施例に限定されるものではない。
＜実施例１〜９＞
内容積50mlのステンレス製オートクレーブに、0.258mmolの金属化合物、1.538mmol（金属のmol数に対して6等量）の単座ホスフィン化合物、10.28mmolのt-ブトキシカリウム、53.08mmol（2.45g）のエタノール、溶媒として67.83mmol（7.20g）のo-キシレン、およびガスクロマトグレフィー（GC）分析用の内部標準として4.42ｍmol（0.75g）のn-ドデカンを窒素下で仕込み、密閉状態のまま180℃で2h加熱して反応を行い、室温まで冷却して、放圧後、反応液をGCにて分析した。金属化合物、単座ホスフィン化合物の種類を種々変えることで、実施例１〜９を得た。なお、実施例１〜９で実際に用いた金属化合物、単座ホスフィン化合物、および実験結果（n-ブタノールの収率と選択率）に関しては、下の表１に記載した。なお、収率と選択率とは、以下の式で求めることができる。
【００２９】
ｎ−ブタノール収率（％）＝｛（ｎ−ブタノールの生成量（mol）×2）／仕込みエタノール量（mol）｝×100
ｎ−ブタノール選択率（％）＝（ｎ−ブタノール収率／エタノール転化率）×100
【００３０】
【表１】
【００３１】
＜比較例１〜７＞
実施例１において、ホスフィン化合物を用いなかったり（比較例１および２）、ホスフィン化合物以外の他の化合物を配位子として用いたり（比較例３〜６）、第８族遷移金属以外の金属化合物を用いたり（比較例７）することで、比較例１〜７を得た。なお、変更点以外の条件は、実施例１〜９の条件と同様の条件を採用した。ただし、比較例５においては二座アミンを配位子として用いたが、金属に対して3mol等量の量を用いた。実際に採用した条件および実験結果に関しては、下の表２に記載した。
【００３２】
【表２】
【００３３】
実施例１〜９と比較例１〜７との比較より、ホスフィン配位子を添加しなかったり、ホスファイトやアミン、ピリジン類といったホスフィン化合物以外の化合物を配位子として用いた場合や他の金属化合物を用いた場合には、n-ブタノールの収率や選択率が低いことが分かる。
＜実施例１０〜１２＞
実施例１において、Ruに対して6mol等量のPPh3を用いた代わりに、3mol等量の二座ホスフィン化合物を用いたこと以外、同様の条件で反応を行った。３種類の二座ホスフィン化合物を用いることで、実施例１０〜１２を得た。なお、実際に用いた二座ホスフィン化合物、およびその時の実験結果（n-ブタノールの収率と選択率）に関しては、下の表３に記載した。
【００３４】
【表３】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遷移金属を一種以上含む錯体および塩基の存在下で、炭素数４以下の原料アルコールを２量化させアルコールを製造する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
原料アルコールを二量化して、二量化アルコールを製造する方法として、Guerbet反応は重要な有機合成反応である。この反応機構は、以下の（化１）で示されるよう
に、塩基性化合物、及び遷移金属とホスフィン化合物からなる錯体を用いて、原料アルコールから水素が引き抜かれる反応（水素移動反応）により、対応するアルデヒド中間体が生成する反応、そのアルデヒド中間体がアルドール縮合反応によって二量化したα,β−不飽和アルデヒド中間体となる反応、更にそのα,β−不飽和アルデヒド中間体が水素化反応（水素移動反応）で二量化アルコールとなる反応の３つの反応の組合せで進行すると考えられている（非特許文献１及び非特許文献２）。
【０００３】
【化１】
【０００４】
この反応機構を利用した二量化アルコールの製造方法として、原料アルコールの炭素数が６以上で、得られる二量化アルコールの炭素数が１２以上である高級アルコールの製造に適用されており、それらの高級アルコールは、主に化粧品や乳化剤等の原料に用いられる。
しかしながら、原料アルコールが炭素数４以下の場合に適用された例はない。例えば、原料アルコールが炭素数２のエタノールであって、その二量化アルコールであるｎ−ブタノールの製造に適用された例はない。これは、得られるｎ−ブタノールの収率や選択性が低く、工業的に有利な反応ではないからであり、より少量の触媒で、高収率で選択性が高いn−ブタノールの製造方法が希求されていた。
【０００５】
【非特許文献１】J. Mol. Catal. A: Chem., 2004, 212, p65
【非特許文献２】J. Org. Chem., 2006, 71, p8306
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記課題に鑑み、本発明は、炭素数４以下のアルコールを原料として、遷移金属を含む錯体と塩基の存在下、Guerbet反応を行うに際し、高収率且つ高選択率で二量化アルコールを製造する方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、遷移金属とアミン化合物由来の配位子からなる金属錯体を用いることにより上記課題を解決することができることを見出し、本発明を完成するに至った。即ち、本発明の要旨は下記［１］〜［８］に存する。
［１］ 遷移金属を一種以上含む錯体および塩基の存在下で、炭素数４以下の原料アルコールを二量化するアルコールの製造方法であって、該錯体が、ホスフィン化合物由来の配位子を有すること特徴とするアルコールの製造方法。
［２］ 前記ホスフィン化合物が、トリアリールホスフィンであることを特徴とする［１］に記載の製造方法。
［３］ 前記トリアリールホスフィンが、トリフェニルホスフィンであることを特徴とする［２］に記載の製造方法。
［４］ 前記ホスフィン化合物が、トリアルキルホスフィンであることを特徴とする［１］に記載の製造方法。
［５］ 前記トリアルキルホスフィンが、トリベンジルホスフィンであることを特徴とする［４］に記載の製造方法。
［６］前記炭素数４以下の原料アルコールがエタノールであることを特徴とする［１］〜［５］のいずれかに記載の製造方法。
［７］前記遷移金属が第８族〜第１０族の遷移金属であることを特徴とする［１］〜［６］のいずれかに記載の製造方法。
［８］ 第8族〜第10族の遷移金属が、ルテニウム、ロジウム、イリジウム、ニッケル、パラジウム、及び白金からなる群より選ばれることを特徴とする［７］に記載の製造方法。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、塩基と遷移金属錯体の存在下、原料のエタノールを二量化させる反応において、高効率かつ高選択率で二量化アルコールのｎ−ブタノールを製造できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に記載する構成要件の説明は、本発明の実施態様の一例（代表例）であり、本発明はこれらの内容に限定されない。以下、その詳細について説明する。
本発明の例として、第８族〜第１０族遷移金属を一種類以上含む錯体と塩基を用いて、原料エタノールの二量化反応により、ｎ−ブタノールを製造するに際し、ホスフィン化合物由来の配位子からなる錯体を用いる態様について説明する。
【００１０】
上記態様の本発明の製造方法によれば、第８族〜第１０族遷移金属を一種類以上含む錯体と塩基を用いて、原料エタノールの二量化反応により、ｎ−ブタノールを製造する方法において、高い選択率でｎ−ブタノールを得ることが出来る。この理由は必ずしも明確ではないが、次のように推測される。即ち、上記の反応機構（化１）における反応の第一段階（脱水素反応）を、比較的高い反応温度下、脱水素反応に適した遷移金属を用いて効率よく行った点が触媒の高活性化に繋がっているものと考えられ、特に、ホスフィン化合物を配位子として用いることで高温下においても触媒活性種の安定化に大きな寄与をもたらしていると推測される。
【００１１】
本発明における遷移金属は、周期表の第８族〜第１０族（IUPAC 無機化学命名法改訂版(1998)による）の遷移金属が好ましい。具体的には、鉄、ルテニウム、オスミウム、コバルト、ロジウム、イリジウム、ニッケル、パラジウム、及び白金が挙げられ、反応活性が高いという理由から、好ましくは、ルテニウム、ロジウム、イリジウム、ニッケル、パラジウム、及び白金であり、更に好ましくはルテニウム、ロジウムであり、最も好ましくはルテニウムである。遷移金属は一種類で用いても、二種以上を併用してもよい。
【００１２】
これらの金属を本発明の二量化反応の錯体として用いる際、通常、その金属を含む化合物を用いるが、具体的な金属化合物としては、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、ロジウム化合物、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の群から選ばれる１種以上の化合物が挙げられる。その中でも反応活性が高いという理由から、ルテニウム化合物、ロジウム化合物、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が好ましく、更に好ましくはルテニウム化合物、ロジウム化合物であり、最も好ましくはルテニウム化合物である。
【００１３】
これらの金属化合物の具体的な形態としては、ハロゲン化合物、硫酸塩、硝酸塩等の無機塩の他、酢酸塩、アセチルアセトナト化合物、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。
【００１４】
具体的に、鉄化合物としては、Fe(OAc)2、Fe(acac)3、FeCl2、FeCl3、Fe(NO3)3等が挙げられる。ルテニウム化合物としては、RuCl3、Ru3(CO)12、Ru(OAc)3、Ru(acac)3、[Ru(CO)2(OAc)]n、[RuCl2(cod)]n、[CpRuCl2]n、[Cp*RuCl]4、RuHCl(PPh3)3、RuH(CO)(PPh3)3、RuCl2(PPh3)3、RuH2(PPh3)4等が挙げられる。オスミウム化合物としては、OsCl3、OsH2Cl6、Os3(CO)12、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。ロジウム化合物としては、RhCl3、Rh(OAc)3、[Rh(OAc)2]2、Rh(acac)(CO)2、[Rh(OAc)(cod)]2、[RhCl(cod)]2、RhCl(PPh3)3、[Cp*RhCl2]2、RhH(CO)(PPh3)3、Rh4(CO)12等が挙げられる。イリジウム化合物としては、IrCl3、Ir(OAc)3、Ir(acac)3、Ir(cod)(acac)、IrH(CO)(PPh3)3、[Cp*IrCl2]2、[IrCl(cod)]2、Ir4(CO)12等が挙げられる。ニッケル化合物としては、NiCl2、NiBr2、Ni(NO3)2、NiSO4、Ni(cod)2、Ni(acac)2、Ni(OAc)2・4H2O、NiCl2(Ph2PCH2CH2PPh2)、NiCl2(PPh3)3等が挙げられる。パラジウム化合物としては、Pd(0)、PdCl2、PdBr2、PdCl2(cod)、PdCl2(PPh3)2、Pd(PPh3)4、Pd2(dba)3、K2PdCl4、PdCl2(CH3CN)2、Pd(dba)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、PtBr2、PtCl4、Pt(acac)2、PtH2(OH)6、PtH2Cl6、PtCl2(PPh3)2、PtCl2(cod)、PtCl2(CH3CN)2、PtCl2(PhCN)2、Pt(PPh3)4、K2PtCl4、Na2PtCl6、H2PtCl6等が挙げられる。（ここで、cod：1,5-シクロオクタジエン、dba：ジベンジリデンアセトン、Ph：フェニル基、acac：アセチルアセトナト基、Ac：アセチル基、Cp：シクロペンタジエニル基、Cp*：ペンタメチルシクロペンタジエニル基を表す。）
【００１５】
本発明においては、上述した金属化合物の形態には特に制限されず、活性な金属錯体種は単量体、二量体及び／又は多量体であっても構わない。また、これらの金属化合物の使用に際しては、ある一種類の特定の金属化合物を用いても、同一金属種であって複数の化合物を併用しても、また、異なる二種以上の金属種の化合物を共存させて用いても構わない。
【００１６】
また、これらの金属化合物は、そのまま用いても、または担体に担持させた状態で用いてもよい。担体に担持させる場合には、例えば、ゼオライト、シリカ、アルミナ、シリカ−アルミナ、ジルコニア、マグネシア、チタニアのような金属酸化物の他、活性炭、グラファイト、カーボンナノチューブ等を用いることができる。担体への金属化合物の担持量としては、担体の重量に対する金属自体の重量として、0.01%〜60%、好ましくは0.1%〜30%、更に好ましくは1%〜20%の範囲である。この値が大きいほど、触媒が高活性となり触媒使用量自体を低減できるという利点があり、小さいほど触媒における金属含有量が低く触媒コストを低減できるという利点がある。
【００１７】
これらの金属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、反応原料であるエタノールの量に対して1×10−6（1モルppm）〜1モル当量、好ましくは1×10−5（10モルppm）〜0.1モル当量の範囲、特に好ましくは1×10−4（100モルppm）〜0.01モル等量の範囲で使用される。この使用量が大きいほど、触媒活性は向上するが、触媒コストが高くなるおそれがある。他方、この使用量が小さいほど、触媒コストは安価となるが、触媒活性があがらないおそれがある。
【００１８】
本発明の反応に用いることのできるホスフィン化合物としては、トリアルキルホスフィン、ジアルキルモノアリールホスフィン、モノアルキルジアリールホスフィン、トリアリールホスフィンが挙げられ、これらは置換基を有していてもよい。遷移金属への配位形態としては、単座、二座、又は多座（三座以上のものを表す。以下同様）のいずれの構造であってもよい。ここで、ホスフィン化合物中のリン原子に結合するアルキル基、又はアリール基に関して補足しておくと、それぞれの基は、置換基を有していてもよく、２つ以上の基が互いに結合を結んで環構造を形成していてもよい。置換基を有する場合には、置換基の例として、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、アリーロキシ基、アミノ基、シアノ基、エステル基、ヒドロキシ基及びハロゲン原子等を挙げることができる。また、アルキル基には分岐したアルキル基やシクロアルキル基も包含され、アリール基には炭素の他に窒素、酸素、硫黄等の他の元素を含んで環を形成した複素環式のアリール基も包含される。ここで、置換基は通常、分子量が２００程度以下のものを用いる。
【００１９】
具体的なホスフィン化合物として、トリメチルホスフィン、トリエチルホスフィン、トリイソプロピルホスフィン、トリ-t-ブチルホスフィン、トリ-n-オクチルホスフィン、トリベンジルホスフィン、トリネオペンチルホスフィン、トリシクロヘキシルホスフィン、トリス（２−クロロエチル）ホスフィン、メチルジ（n-オクチル）ホスフィンのような単座のトリアルキルホスフィン、ジメチルフェニルホスフィン、ジ-n-ブチルフェニルホスフィン、ジ-n-オクチルフェニルホスフィン、ジシクロヘキシルフェニルホスフィン、ジイソプロピル-2-ピリジルホスフィン、2-（ジ-t-ブチルホスフィノ）ビフェニル、ビス（2-クロロエチル）-4-t-ブチルフェニルホスフィン、ビス（3-ヒドロキシプロピル）-1-ナフチルホスフィン、メチルエチルフェニルホスフィンのような単座のジアルキルモノアリールホスフィン、メチルジフェニルホスフィン、n-ブチルジフェニルホスフィン、イソプロピルジフェニルホスフィン、ベンジルジフェニルホスフィン、シクロヘキシルビス（3-ピリジル）ホスフィン、t-ブチルビス（3-クロロフェニル）ホスフィン、メチルフェニル-2-ナフチルホスフィンのような単座のモノアルキルジアリールホスフィン、トリフェニルホスフィン、トリス（2-ナフチル）ホスフィン、トリス（4-フルオロフェニル）ホスフィン、トリス（4-クロロフェニル）ホスフィン、トリス（4-ブロモフェニル）ホスフィン、トリス（4-メトキシフェニル）ホスフィン、トリス（2-メチルフェニル）ホスフィン、2-ブロモフェニルジフェニルホスフィン、ジフェニル（ペンタフルオロフェニル）ホスフィン、ジフェニル-2-ピリジルホスフィン、1-ナフチル-4-クロロフェニル-3-ピリジルホスフィンのような単座のトリアリールホスフィン、1,2-ビス（ジメチルホスフィノ）エタン、1,3-ビス（ジメチルホスフィノ）プロパン、1,2-ビス（ジシクロヘキシルホスフィノ）エタン、1,5-ビス（ジエチルホスフィノ）ペンタン、2,2’-ビス（ジベンジルホスフィノメチル）ビフェニルのような二座のトリアルキルホスフィン、1,2-ビス（ジエチルホスフィノ）ベンゼン、1,8-ビス（ジメチルホスフィノ）ナフタレン、2,2’-ビス（ジメチルホスフィノ）ビフェニル、9,9-ジメチル-4,5-ビス（ジ-t-ブチルホスフィノ）ザンテン、ビス（2-ジエチルホスフィノフェニル）エーテル、1,5-ビス（フェニルメチルホスフィノ）ペンタンのような二座のジアルキルモノアリールホスフィン、1,2-ビス（ジフェニルホスフィノ）エタン、1,3-ビス（ジフェニルホスフィノ）プロパン、1,4-ビス（ジフェニルホスフィノ）ブタン、1,5-ビス（ジフェニルホスフィノ）ペンタン、1,6-ビス（ジフェニルホスフィノ）ヘキサン、2,2’-ビス（ジフェニルホスフィノメチル）ビフェニル、2,2’-ビス（フェニルメチルホスフィノ）-1,1’-ビナフチルのような二座のモノアルキルジアリールホスフィン、2,2’-ビス（ジフェニルホスフィノ）ビフェニル、2,2’-ビス（ジフェニルホスフィノ）-1,1’-ビナフチル、1,2-ビス（ジフェニルホスフィノ）ベンゼン、1,4-ビス（ジフェニルホスフィノ）ベンゼン、ビス（2-ビフェニルホスフィノフェニル）エーテル、9,9-ジメチル-4,5-ビス（ジフェニルホスフィノ）ザンテンのような二座のトリアリールホスフィンが挙げられる。これらの化合物は一種類で用いても、二種類以上を併用して用いても構わない。また、これらのホスフィン化合物の中でも、触媒活性の向上という点から、トリアルキルホスフィンおよびトリアリールホスフィンが好ましい。特に、トリアルキルホスフィンにおいてはトリベンジルホスフィンが好ましく、トリアリールホスフィンにおいてはトリフェニルホスフィンが好ましい。また、ホスフィン化合物の配位子としての形態としては、単座、二座、及び多座のなかでも、触媒活性の向上および配位子コストの低減という理由から、単座および二座が好ましく、特に単座が好ましい。
【００２０】
ホスフィン化合物の種類や金属に対する添加量に関しては、触媒の反応性や反応生成物（中間体）に悪影響を及ぼさなければ、特に限定されないが、上記金属化合物に対する比率（モル比）として、通常0.1〜10000であり、好ましくは0.5〜500、特に好ましくは1.0〜100の範囲である。この数値が大きいほど、反応中に配位子がいくらか分解しても反応への影響を低く抑えることが可能となるが、配位子使用量が多い分、経済的には不利となる。逆に、この数値が小さいほど、経済的には有利だが、配位子の分解に伴う触媒のメタル化等が起こりやすいので注意する必要がある
また、添加方法に関しては、金属化合物とホスフィン化合物をそれぞれ単独に反応系に添加してもよいし、或いは予め錯化した状態で使用しても良い。更に、１種類のホスフィン化合物のみを使用して反応を行っても２種類以上のホスフィン化合物を同時に用いて反応を行ってもよい。
【００２１】
本発明において、使用できる塩基としては、無機系の塩基、有機系の塩基、ルイス塩基等の塩基を挙げることができる。具体的には、無機系の塩基としては、LiOH、NaOH、KOH、CsOH等のアルカリ金属の水酸化物、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。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。
【００２２】
これらの塩基の中でも、アルドール縮合反応を推し進めることできるような塩基性が比較的強い塩基が好ましく、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。
【００２３】
塩基性化合物の添加量としては、上記の金属化合物の種類や反応条件によっても異なるが、金属化合物に対する比率（モル比）として、通常0.1〜1000であり、好ましくは1〜500、特に好ましくは10〜100の範囲である。また、反応においては、１種類の塩基性化合物のみを用いても、２種類以上の塩基性化合物を同時に用いても良い。
【００２４】
本発明における反応は、通常、液相中で反応をおこなう。液相状態としては均一系であっても多相分離していてもスラリー状であっても構わない。
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させることができる。溶媒を使用する場合、好ましい溶媒としては、触媒、塩基性化合物及び原料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、本発明は塩基性化合物存在下で反応を行うため、塩基の効果を保持できる中性またはアルカリ性を示す溶媒を使用する。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、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等が挙げられる。この他、本反応の副生物として生成するエタノールやn-ブタノールよりも高い沸点を有する高沸物が挙げられる。
【００２５】
これらの溶媒の使用量は特に限定されるものではないが、通常、原料アルコールの重量に対して0.1〜20倍、好ましくは0.2〜10倍であり、これらは、ある1種類の溶媒を単独で用いても2種類以上の溶媒を組み合わせて用いてもよい。
反応器内の雰囲気としては、原料アルコールがエタノールの場合、エタノール原料、反応中間体、n-ブタノール、副生成物等の蒸気、溶媒使用時にはその溶媒の蒸気が存在するが、それ以外の成分として窒素やアルゴン等の不活性ガスが存在していてもよい。特に注意を払うべき点としては、空気の漏れ込み等による酸素の混入は、触媒の劣化、特にホスフィン化合物の酸化消失の原因となるので、酸素の存在量は極力低減させることが望ましい。
また、反応系の全圧は、反応温度に応じたエタノール、反応中間体、n-ブタノール、副生成物等の蒸気圧、溶媒使用時にはその溶媒の蒸気圧、窒素等の不活性ガス含有時にはその分圧等の和で決まり、特に制限はないものの、不必要に反応器内の圧力を高めることは経済性や安全性の観点からも避けるべきである。
【００２６】
また、反応温度に関しては、触媒反応が進行する温度であれば特に限定されないが、30〜280℃の温度が好ましく、80〜230℃の温度が更に好ましく、110〜200℃の温度が最も好ましい。
本発明の反応を実施するための反応方式としては、攪拌型の完全混合反応器やプラグフロー型の反応器を用いて、連続方式、半連続方式または回分方式のいずれでも行うことができる。
【００２７】
また、反応により得られた二量化アルコールと金属触媒や塩基との分離には、液体触媒再循環プロセスで用いられるあらゆる分離操作を採用することができる。具体的には、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、液液分離、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分離操作が挙げられる。各分離操作は、各々独立の工程で行ってもよく、2つ以上の成分の分離を同時に行ってもよい。また、一部のエタノール原料や反応中間体であるアセトアルデヒドやクロトンアルデヒド等が未反応で残っている場合には、同様の分離方法で回収し、再び反応器にリサイクルすると一層経済的である。更に分離された触媒や塩基性化合物もそのまま反応器にリサイクルもしくは回収して再活性化後、再利用する方が経済的で望ましい。特に、エタノールを原料とする本発明の反応を行った場合には、二量化アルコール生成物であるn-ブタノールが更に逐次的に同様の反応を受けることで三量化アルコール（ヘキサノール類）や四量化アルコール（オクタノール類）等が少量副生する。具体的には、三量化アルコールとして2-エチルブタノールおよびn-ヘキサノールが、四量化アルコールとして2-エチルヘキサノールおよびn-オクタノール等が副生成物として観測されるが、場合によってはそうした化合物も分離生成して有効に活用してもよい。
【００２８】
〈実施例〉
以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明はその要旨を越えない限り以下の実施例に限定されるものではない。
＜実施例１〜９＞
内容積50mlのステンレス製オートクレーブに、0.258mmolの金属化合物、1.538mmol（金属のmol数に対して6等量）の単座ホスフィン化合物、10.28mmolのt-ブトキシカリウム、53.08mmol（2.45g）のエタノール、溶媒として67.83mmol（7.20g）のo-キシレン、およびガスクロマトグレフィー（GC）分析用の内部標準として4.42ｍmol（0.75g）のn-ドデカンを窒素下で仕込み、密閉状態のまま180℃で2h加熱して反応を行い、室温まで冷却して、放圧後、反応液をGCにて分析した。金属化合物、単座ホスフィン化合物の種類を種々変えることで、実施例１〜９を得た。なお、実施例１〜９で実際に用いた金属化合物、単座ホスフィン化合物、および実験結果（n-ブタノールの収率と選択率）に関しては、下の表１に記載した。なお、収率と選択率とは、以下の式で求めることができる。
【００２９】
ｎ−ブタノール収率（％）＝｛（ｎ−ブタノールの生成量（mol）×2）／仕込みエタノール量（mol）｝×100
ｎ−ブタノール選択率（％）＝（ｎ−ブタノール収率／エタノール転化率）×100
【００３０】
【表１】
【００３１】
＜比較例１〜７＞
実施例１において、ホスフィン化合物を用いなかったり（比較例１および２）、ホスフィン化合物以外の他の化合物を配位子として用いたり（比較例３〜６）、第８族遷移金属以外の金属化合物を用いたり（比較例７）することで、比較例１〜７を得た。なお、変更点以外の条件は、実施例１〜９の条件と同様の条件を採用した。ただし、比較例５においては二座アミンを配位子として用いたが、金属に対して3mol等量の量を用いた。実際に採用した条件および実験結果に関しては、下の表２に記載した。
【００３２】
【表２】
【００３３】
実施例１〜９と比較例１〜７との比較より、ホスフィン配位子を添加しなかったり、ホスファイトやアミン、ピリジン類といったホスフィン化合物以外の化合物を配位子として用いた場合や他の金属化合物を用いた場合には、n-ブタノールの収率や選択率が低いことが分かる。
＜実施例１０〜１２＞
実施例１において、Ruに対して6mol等量のPPh3を用いた代わりに、3mol等量の二座ホスフィン化合物を用いたこと以外、同様の条件で反応を行った。３種類の二座ホスフィン化合物を用いることで、実施例１０〜１２を得た。なお、実際に用いた二座ホスフィン化合物、およびその時の実験結果（n-ブタノールの収率と選択率）に関しては、下の表３に記載した。
【００３４】
【表３】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
遷移金属を一種以上含む錯体および塩基の存在下で、炭素数４以下の原料アルコールを二量化するアルコールの製造方法であって、該錯体が、ホスフィン化合物由来の配位子を有すること特徴とするアルコールの製造方法。
【請求項２】
前記ホスフィン化合物が、トリアリールホスフィンであることを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
前記トリアリールホスフィンが、トリフェニルホスフィンであることを特徴とする請求項２に記載の製造方法。
【請求項４】
前記ホスフィン化合物が、トリアルキルホスフィンであることを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
【請求項５】
前記トリアルキルホスフィンが、トリベンジルホスフィンであることを特徴とする請求項４に記載の製造方法。
【請求項６】
前記炭素数４以下の原料アルコールがエタノールであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の製造方法。
【請求項７】
前記遷移金属が第８族〜第１０族の遷移金属であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の製造方法。
【請求項８】
第８族〜第１０族の遷移金属が、ルテニウム、ロジウム、イリジウム、ニッケル、パラジウム、及び白金からなる群より選ばれることを特徴とする請求項７に記載の製造方法。
【請求項１】
遷移金属を一種以上含む錯体および塩基の存在下で、炭素数４以下の原料アルコールを二量化するアルコールの製造方法であって、該錯体が、ホスフィン化合物由来の配位子を有すること特徴とするアルコールの製造方法。
【請求項２】
前記ホスフィン化合物が、トリアリールホスフィンであることを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
前記トリアリールホスフィンが、トリフェニルホスフィンであることを特徴とする請求項２に記載の製造方法。
【請求項４】
前記ホスフィン化合物が、トリアルキルホスフィンであることを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
【請求項５】
前記トリアルキルホスフィンが、トリベンジルホスフィンであることを特徴とする請求項４に記載の製造方法。
【請求項６】
前記炭素数４以下の原料アルコールがエタノールであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の製造方法。
【請求項７】
前記遷移金属が第８族〜第１０族の遷移金属であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の製造方法。
【請求項８】
第８族〜第１０族の遷移金属が、ルテニウム、ロジウム、イリジウム、ニッケル、パラジウム、及び白金からなる群より選ばれることを特徴とする請求項７に記載の製造方法。
【公開番号】特開２００８−３０３１６０（Ｐ２００８−３０３１６０Ａ）
【公開日】平成２０年１２月１８日（２００８．１２．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１５０４０９（Ｐ２００７−１５０４０９）
【出願日】平成１９年６月６日（２００７．６．６）
【出願人】（０００００５９６８）三菱化学株式会社 (4,356)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１２月１８日（２００８．１２．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年６月６日（２００７．６．６）
【出願人】（０００００５９６８）三菱化学株式会社 (4,356)
【Ｆターム（参考）】
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