Hallo Tido,
eigentlich müsste der I2C-Bus unter diesen Bedingungen noch gut laufen. Du bewegst Dich aber sicher am Grenzbereich. Kleine Fehler können hier schon Störungen bewirken.
Ich gehe davon aus das der Leitungstreiber vernüftig dimensioniert ist. Details hierzu liefert Phillips.
Drei I2C-Bauteile sind nahe der CPU und fünf sind über Leitungstreiber 6 m entfernt.
Ich vermute das der I2C-Bus wie bei der CC2 mit 100KHz Takt betrieben wird. Dies dürfte für Deine Zwecke nicht nötig sein. Bei 10 KHz wären die Antwortzeiten vermutlich auch kurz genug und Du hättest eine 10 fache Reichweite, bzw. die kapazitive Belastung könnte 10 fach höher sein.
Der Leitungstreiber, richtig dimensioniert, eliminiert die 6 m, zumindest kapazitiv. Bleiben aber 8 Eingangskapazitäten. Damit liegst Du sicher in der Nähe des Grenzbereichs. Hier sollte man CLK und SDA nicht direkt am Bus anschalten, sondern über 330 Ohm (siehe Phillips). Dies verbessert das Impulsverhalten.
Wenn bei Dir nur ein I2C-Bauteil spinnt, so könnte ein Hardwarefehler vorliegen. Als erstes würde ich das Bauteil tauschen und sehen ob der Fehler "wandert".
Der Treiber ist aber auch nicht ohne. Ich kann hier nur die CC2-Seiten von André Helbig http://www.cc2net.de/cc2net.html empfehlen.
Ein Bekannter hatte sich den Adapter des Projekts "I2C-Bus am PC" besorgt. Der Adapter ist nicht schlecht, der mitgelieferte Treiber ist fehlerhaft, bzw. die Umsetzung ist wohl nicht ganz in Ordnung. Ein PCF8574 läuft zwar, aber bei einem DS1631 versagt er. Es muss wohl am Timing liegen. Der Programmierer hat da wohl etwas nicht verstanden. Nachdem ich meine Treiber angepasst und eingestetzt hatte lief der DS1631 auf Anhieb.

Gruss Klaus.