JP2014510028A - ビフェホスを製造する方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、僅かな塩素含有量を有する６，６′−［（３，３′−ジ−ｔ−ブチル−５，５′−ジメトキシ−１，１′−ビフェニル−２，２′ジイル）ビス（オキシ）］ビス（ジベンゾ［ｄ，ｆ］［１，３，２］ジオキサホスフェピン）、略称：ビフェホス（式１参照）を製造する方法に関する。

Description

本発明は、僅かな塩素含有量を有する６，６′−［（３，３′−ジ−ｔ−ブチル−５，５′−ジメトキシ−１，１′−ビフェニル−２，２′ジイル）ビス（オキシ）］ビス（ジベンゾ［ｄ，ｆ］［１，３，２］ジオキサホスフェピン）、略称：ビフェホス（Biphephos，式１参照）を製造する方法に関する。

ビフェホスは、遷移金属触媒反応において広く知られた使用が見出された配位子である。ビフェホスは、例えば、オレフィンの遷移金属触媒ヒドロアミノメチル化（E. Petricci, A. Mann, J. Salvadori, M. Taddei, Tetrahedron Letters 2007, 48, 8501-8504）、ヒドロシアン化（US5449807）、ヒドロホルミル化（US4769498、CN1986055）、異性化（US5440067）及びシクロヒドロカルボニル化（US5962744）において使用される。

ビフェホスは、通常、商業的に入手可能な出発物質から３つの合成工程において製造される：その骨格の製造のために、３−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシアニソールを酸化的に反応させてビアリール化合物３，３′−ｔ−ブチル−２，２′−ジヒドロキシ−５，５′−ジメトキシビフェニルを得る。その側部構造の製造のために、三塩化リンを２，２′−ジヒドロキシビフェニルと反応させて６−クロロジベンゾ［ｄ，ｆ］［１，３，２］−ジオキサホスフェピン（式２参照）を形成させる。最後に、前記の双方の工程の反応生成物を塩基の存在下で互いに縮合させてビフェホスを得る。

ビフェホスの最も大規模な用途は、プロペンのｎ−ブチルアルデヒドへのヒドロホルミル化にある。その際に、プロペンは、触媒金属としてロジウム及び配位子としてビフェホスの存在下で、水素及び一酸化炭素と反応される。該反応のためには、通例、鋼製の加圧反応器が使用される。これらの反応器は、遷移金属及び元素状水素の存在下で塩化物イオンから形成されうる痕跡量の塩化水素に対して極めて感受性である。塩化物イオンの存在下では、応力腐食割れが脅威であり、これは、運が良ければ該反応器の早期のシャットダウン及びオーバーホール、しかし最悪の場合には該反応器の破裂の結果となりうる。

該オレフィン又は該合成ガスによる塩化物イオンの導入は、当業者に知られた工程（例えば吸収剤の床）により阻止することができる。該触媒金属の添加の際に、塩素不含種、例えばロジウムエチルヘキサノアート又はＲｈ（ａｃａｃ）（ＣＯ）₂を使用することは、推奨に値する。

ビフェホスはつまりはＰＣｌ₃から形成されるので、できるだけ塩素の少ないビフェホスを用意することに特に尽力されなければならない。プロペンのヒドロホルミル化の場合に、より高い塩素含有量はあまり重要ではない、それというのも、そこで必要な温度では、ビフェホスの僅かな分解が行われるに過ぎないからである。しかしながら、高級オレフィンのヒドロホルミル化の場合には、通例、より高い温度が必要であり、該温度はビフェホスの促進された分解を引き起こす。このことは、連続操作するヒドロホルミル化法において、ビフェホスの絶え間ない分解が、新鮮なビフェホスの後計量供給により補償されなければならないことを意味する。目下、ビフェホスが、痕跡量の塩化物を含有する場合には、塩化物が徐々に該反応器中に蓄積することを意味する、それというのも、塩化物は、該反応器から事実上排出されないからである。それゆえ、塩化物含有量が増加するにつれて、該応力腐食割れの危険はかなり上昇する。

ゆえに、僅かな塩化物含有量を有するビフェホスを提供する、ビフェホスの製造方法を開発することが重要である。該塩化物含有量は、分析的に簡単に測定することができる、例えば水系滴定による。より広範には、該塩化物に加えて、他の結合塩素も含む全塩素含有量の測定である。該全塩素含有量の適合は、他の結合塩素が該反応器を損傷させうることを排除することができない限りでは、適切でもある。しかし、全塩素の極限値の測定の際に、該塩化物割合が決定的である。全塩素５０００ｐｐｍは最大の極限値とみなすことができ、好ましくは、生じたビフェホスは全塩素４０００ｐｐｍ未満、特に好ましくは３０００ｐｐｍ未満を含有するべきである。並行して開発された方法において、該塩素含有量を更に低下させることが可能である。

該全塩素含有量の測定に適した方法は、DIN 51408による試料調製及びDIN EN ISO 10304によるイオンクロマトグラフィーによる測定を伴うウイックボルドによる燃焼である。

J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 2066-2068において、該反応に生じた塩化水素ガスは、トリエチルアミンで捕捉された。該反応は、トルエン中で行われ、その中でビフェホス並びに副生物であるトリエチルアミン塩酸塩が沈殿析出した。−４０℃への冷却が必要であった。生じた塩酸塩の除去は、水での洗浄、ろ過及びアセトニトリルからの再結晶により行われた。水での洗浄の際に、アミン塩酸塩の酸性溶液が生じ、該溶液は、例えば耐食性のハステロイ製の、特殊なろ過装置を必要とする。その他の点では、ビフェホスは、限定されて水安定であるに過ぎず、かつ加水分解しうるものであり、このことは６４％に過ぎない僅かな最終収率により説明される。バッチが大きければ大きいほど、水との接触時間がますます長くなり、かつますます多くの加水分解が予測されうる。ゆえに、水による後処理は、工業的に関連するバッチサイズの場合に推奨され得ない。

WO2005/063776において、該課題は、使用されるアミン塩基として、高分子イオン交換体が使用されることによって解決された。該アミン塩酸塩は、そこでは高分子であり、かつろ別することができる。該収率は５０％であった。負荷されたイオン交換体は引き続き、別個の処理工程において再活性化されなければならないか、又はしかし廃棄されなければならない。

Organometallics 1996, 15, 835-847には、van Rooy et al.により、塩基としてのピリジンの存在下での溶剤としてのテトラヒドロフラン中でのビフェホスの合成が記載されている。反応温度として、大工業的には莫大な装置的コスト及びエネルギー消費を伴ってのみ実現可能な−５０℃が示されている。しかしながら、この方法の利点は、副生物であるアミン塩酸塩が、大体において沈殿析出され、かつろ過により該ビフェホス含有溶液から除去することができることにある。引き続き、該溶剤はエネルギー集約的に除去されなければならない。該生成物は、アセトニトリルの添加により沈殿析出され、改めてろ過される。該収率は前記の双方の方法に比べてかなり改善されており、かつ７９％である。この方法の欠点は次の通りである：ａ）かなりのエネルギー消費及び装置的コストを伴ってのみ達成することができる、−５０℃の極度に低い温度、ｂ）エネルギー、相応する装置的な必要条件並びに時間消費を必要とする、ＴＨＦ及びピリジンの蒸留、ｃ）労働集約的であり、かつ設備能力を必要とする、２回のろ過。

本出願人の幾つかの研究は、更に、−５０℃を上回る温度で増強されて、ビフェホスに対して異性の化合物、特に式３の異性体が、形成されることを示した：

この方法の改良はEP0577042に見出され、そこでは、該反応がトルエン中で−５℃で実施される。EP0577042によれば、この場合にピリジン塩酸塩が沈殿析出し、これに反してビフェホスは溶液中に残留する。引き続き、トルエンが留去され、ビフェホスがアセトニトリルで沈殿され、かつ留去された。ここでも、２回のろ過が必要である。更に、幾つかの研究は、この手法により、一桁の百分率範囲内の極めて小さな収率のみが得られることを示した、それというのも、該ビフェホスの主要部分がトルエン中で沈殿析出され、かつピリジン塩酸塩と一緒にろ別され、かつ廃棄されるからである。

本発明の課題は、目下、ビフェホスが５０００ｐｐｍ未満の僅かな全塩素含有量及び高い収率で生じ、かつ水による後処理を放棄することができる、安価でかつ工業的に単純に実施されうるビフェホスの合成法を開発することであった。

この課題は、３，３′−ｔ−ブチル−２，２′−ジヒドロキシ−５，５′−ジメトキシビフェニルを６−クロロジベンゾ［ｄ，ｆ］［１，３，２］−ジオキサホスフェピンと反応させることによるビフェホスの製造方法により解決され、該反応が、アセトニトリルを含有する溶剤混合物中で行われることにより特徴付けられる。

本明細書で"溶剤混合物"について述べられている場合には、それゆえ、２種又はそれよりも多い異なる溶剤の混合物を意味しており、その際にそれらのうちの１種はアセトニトリルであり、並びに純アセトニトリルを意味している。本発明による方法の好ましい実施態様において、該溶剤混合物は、全溶剤量を基準として、少なくとも４０質量％、好ましくは少なくとも５０質量％、更に好ましくは少なくとも６０質量％、更にいっそう好ましくは少なくとも７０質量％、最も好ましくは少なくとも８０質量％のアセトニトリルを含有する。該反応は、純アセトニトリル（溶剤中のアセトニトリル割合が９５質量％超〜１００質量％）中でも行うことができる。

該溶剤混合物は、全溶剤量を基準として、６０質量％まで、好ましくは５０質量％まで、更に好ましくは４０質量％まで、更にいっそう好ましくは３０質量％まで、最も好ましくは２０質量％までの更なる溶剤を含有していてよい。更なる溶剤として、好ましくは、トルエン、ｏ−キシレン、ｎ−ヘプタン、酢酸エチル、プロピレンカーボネート又はそれらの混合物を含む群から選択することができ、その際にトルエン、ｏ−キシレン、ｎ−ヘプタン、酢酸エチル又はそれらの混合物が好ましい。

本発明による方法の好ましい実施態様において、該反応は、塩基の存在下で、好ましくはピリジン又はｎ−ブチルジメチルアミンの存在下で行われる。

"溶剤"とは、ここでは実際に溶剤として使用される物質のみ、すなわち出発物質である３，３′−ｔ−ブチル−２，２′−ジヒドロキシ−５，５′−ジメトキシビフェニル及び６−クロロジベンゾ［ｄ，ｆ］［１，３，２］−ジオキサホスフェピン及び生成物であるビフェホスと化学反応すらしない、該反応混合物の２３℃で液体の成分であると理解される。該溶剤には、すなわち、例えば特にアセトニトリル、トルエン、ｏ−キシレン、ｎ−ヘプタン、酢酸エチル及びプロピレンカーボネートが含まれる。ピリジン、トリエチルアミン及び塩基の機能を有する類似の化合物は、これに反して、該溶剤には含まれないものとする。

明らかになったように、前記のような、特に塩基としてのピリジンの存在下及び溶剤としてのアセトニトリル中での、ビフェホスの製造は特に有利である。この組合せを用いて、単純なブライン冷却を用いて、すなわち水及び食塩の共融混合物の晶析温度を上回って、６−クロロジベンゾ［ｄ，ｆ］［１，３，２］−ジオキサホスフェピン２を３，３′−ｔ−ブチル−２，２′−ジヒドロキシ−５，５′−ジメトキシビフェニルと、ビフェホスの形成下に反応させ、該生成物を引き続きろ別することが可能である。該貯蔵安定性を高めるために、該生成物を任意に更に不活性溶剤、例えばｎ−ヘプタンで洗浄することもできる。得られる生成物は、典型的には、８０％よりも多い収率で得られ、かつ５０００ｐｐｍ未満、好ましくは４０００ｐｐｍ未満、及び特に好ましくは３０００ｐｐｍ未満の塩化物を含有する。

ピリジンの使用は、Rooy et al.（上記参照）により使用された方法におけるように、トリエチルアミンを用いる場合よりもかなり高い温度を許容する。更にまた、ピリジン塩酸塩は、溶剤として該合成に使用されるアセトニトリル中に、著しく可溶であり、かつ溶剤中に残留するのに対し、ビフェホスはアセトニトリル中に不溶であり、ゆえに沈殿析出する。それにより、単離され、かつ乾燥されたビフェホスを基準として、明らかに５０００ｐｐｍ未満、好ましくは４０００ｐｐｍ未満、及び特に好ましくは３０００ｐｐｍ未満の全塩素を有するビフェホスを得ることができる。ウイックボルドによる燃焼法による該全塩素含有量の測定の場合に、DIN 51408による試料調製及びDIN EN ISO 10304による測定（イオンクロマトグラフィーによる）が行われる。

該反応は、有利には、水及び食塩の共融混合物の晶析温度を上回り１０℃までの温度範囲内で実施することができる。本発明による方法の好ましい実施態様において、該反応は、−１０℃超〜５℃の温度範囲内で行われる。

反応が行われた後に、形成された固体を単離することができる。これは、典型的には、ろ別及び任意に、ろ別された固体の乾燥により行われる。好ましくは、ろ別された固体は―場合により乾燥される前に―改めてこのために適した溶剤中に懸濁され、任意に同じ溶剤中で何度も又は適した異なる溶剤中で何度も懸濁され、かつろ別される。懸濁のために適した溶剤は、アセトニトリル、プロピレンカーボネート、ｎ−ヘプタン又は炭化水素である。該炭化水素の中では、Ｃ₅〜Ｃ₁₂−炭化水素及び（シクロ）アルカンが好ましい。

更なる精製のために、該ビフェホスを再結晶させることができる。これは、本発明による方法の好ましい実施態様において、該出発物質の反応が行われ、かつ場合により該生成物固体が単離された後に、主にビフェホスからなるこの固体を、アセトニトリル不含の溶剤又は溶剤混合物中に好ましくは加熱しながら溶解させ、不溶性成分をろ別し、好ましくは１３０℃までの温度でろ別し、かつ該ビフェホスを、該溶剤又は溶剤混合物の冷却により晶出又は沈殿析出させるようにして、行われる。引き続き、該ビフェホスは、好ましくはろ別及び任意に、ろ別された純生成物の乾燥により、単離することができる。アセトニトリル不含の溶剤又は溶剤混合物中への、主にビフェホスからなる固体の溶解は、典型的には、該溶剤もしくは該溶剤混合物の加熱により行うことができる。引き続き、室温又はそれ未満に冷却することができる。

前記の方法は、技術水準に記載された変法と比較して、単純に、僅かな装置的コスト、時間消費及びエネルギー消費で実施することができる。本方法の利点は次の通りである：
・該反応は、通常のブライン冷却を用いて実施可能である、
・８０％を超える高い収率を達成することができる、
・ビフェホスは、再結晶せずに３０００ｐｐｍ未満の塩素含有量で得られる、かつ
・水による後処理が行われない。

本発明の更なる対象は、ビフェホスの製造方法における溶剤又は溶剤混合物の成分としてのアセトニトリルの使用である。本発明による使用の好ましい実施態様において、該溶剤アセトニトリル又はアセトニトリルを含有する該溶剤混合物中で、３，３′−ｔ−ブチル−２，２′−ジヒドロキシ−５，５′−ジメトキシビフェニル′を、６−クロロジベンゾ［ｄ，ｆ］［１，３，２］−ジオキサホスフェピンと反応される。

例１：ビフェホスの製造
グローブボックス中で、２５０ｍＬシュレンクフラスコ中に、アセトニトリル（Fluka社）１１０ｍＬ中の、DE-A 102008043584に従い製造したホスホロクロリジット２ １７．５ｇ（０．０６３モル）を装入した。更に、３，３′−ｔ−ブチル−２，２′−ジヒドロキシ−５，５′−ジメトキシビフェニル１０．４ｇ（０．０２８モル）を、EP35965に従い調製した。これをピリジン１７ｍｌ（１６．４ｇ、０．２０４モル）中に溶解させ、１００ｍＬ滴下漏斗中へ入れた。この滴下漏斗をシュレンクフラスコ上へ載置した。この装置を該グローブボックスから外へ出し、該シュレンクフラスコを−１０℃に冷却した。引き続き、強力に撹拌しながら、該ビフェノール／ピリジン溶液を一滴ずつ２．５ｈかけてゆっくりと計量供給し、その際に固体が沈殿析出した。添加が完了した後に、−１０℃で一晩にわたって後撹拌した。その後で、該固体をＧ３保護ガスガラスフィルターでろ別した。該固体を、引き続き該ガラスフィルター上で保護ガス下にアセトニトリル３０ｍｌ中に懸濁させ、引き続き改めてろ過した。該無色固体を１０^-1ミリバールで１６時間乾燥させ、引き続き分析した。ビフェホス１９．９２ｇ（理論の８７．３％）が得られた。これは、全塩素２５００ｐｐｍ（±１００ｐｐｍ）を含有していた（分析法：DIN 51408及びDIN EN ISO 10304!による、ウイックボルドによる燃焼）。

例２：ビフェホスの製造
ホスホロクロリジット２ １２１ｇ、トルエン中８０％を、アセトニトリル５３０ｇ中に溶解させ、−５℃に冷却した。更に、３，３′−ｔ−ブチル−２，２′−ジヒドロキシ−５，５′−ジメトキシビフェニル６３ｇを、ピリジン１０１ｇ中に溶解させ、ゆっくりと該ホスホロクロリジット溶液に計量供給し、その際に該反応溶液を絶えず−５℃に冷却した。計量供給後に、２ｈ後撹拌した。沈殿した生成物を、ヌッチェでろ別し、まず最初にアセトニトリル８０ｍＬ及び引き続きｎ−ヘプタン１００ｍＬで洗浄し、真空乾燥器中で乾燥させた。１５００ｐｐｍ（±１００ｐｐｍ）の全塩素含有量を有するビフェホス１１４ｇ（理論の８３％）が得られた（分析法：DIN 51408及びDIN EN ISO 10304による、ウイックボルドによる燃焼）。

Claims (12)

1. ３，３′−ｔ−ブチル−２，２′−ジヒドロキシ−５，５′−ジメトキシビフェニルを６−クロロジベンゾ［ｄ，ｆ］［１，３，２］−ジオキサホスフェピンと反応させることによりビフェホスを製造する方法であって、
   該反応をアセトニトリルを含有する溶剤混合物中で行う
   ことを特徴とする、ビフェホスを製造する方法。
2. 該溶剤混合物が少なくとも４０質量％、好ましくは少なくとも５０質量％、更に好ましくは少なくとも６０質量％、更にいっそう好ましくは少なくとも７０質量％、最も好ましくは少なくとも８０質量％のアセトニトリルを含有する、請求項１記載の方法。
3. 該溶剤混合物が、６０質量％まで、好ましくは５０質量％まで、更に好ましくは４０質量％まで、更にいっそう好ましくは３０質量％まで、最も好ましくは２０質量％までの更なる溶剤を含有する、請求項１又は２記載の方法。
4. 該溶剤又は更なる溶剤が、トルエン、ｏ−キシレン、ｎ−ヘプタン、酢酸エチル、プロピレンカーボネート又はそれらの混合物を含む群から選択されており、その際にトルエン、ｏ−キシレン、ｎ−ヘプタン、酢酸エチル、プロピレンカーボネート又はそれらの混合物が好ましい、請求項３記載の方法。
5. 該反応を、塩基の存在下で、好ましくはピリジンの存在下で、行う、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
6. 該反応を、水及び食塩の共融混合物の晶析温度を上回り＋１０℃までの温度範囲内で行う、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
7. 該反応を−１０℃超〜＋５℃の温度範囲内で行う、請求項６記載の方法。
8. 反応が行われた後に、形成された固体を、好ましくはろ別及び任意に、ろ別された固体の乾燥により、単離する、請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
9. 該固体のろ別後に、この固体を改めて、このために適した溶剤中に懸濁させ、任意に同じ溶剤中で何度も又は適した異なる溶剤中で何度も懸濁させ、かつろ別し、その後場合により乾燥させる、請求項８記載の方法。
10. 反応を行い、かつ場合により単離した後に、主にビフェホスからなる固体を、アセトニトリル不含の溶剤又は溶剤混合物中に溶解させ、不溶性成分をろ別し、ビフェホスを該溶剤又は溶剤混合物の冷却により晶出又は沈殿析出させ、引き続き、好ましくはろ別及び任意に、ろ別されたビフェホスの乾燥により、単離する、請求項１から９までのいずれか１項記載の方法。
11. ビフェホスの製造方法における溶剤として又は溶剤混合物の成分としての、アセトニトリルの使用。
12. 該溶剤又は該溶剤混合物中で３，３′−ｔ−ブチル−２，２′−ジヒドロキシ−５，５′−ジメトキシビフェニルを６−クロロジベンゾ［ｄ，ｆ］［１，３，２］−ジオキサホスフェピンと反応させる、請求項１１記載の使用。