氢甲酰化方法

摘要

本发明涉及一种氢甲酰化方法，其中使水溶性胺与反应流体接触、将来自反应器的液体传送到萃取区且至少部分自所述萃取区去除经中和的磷酸性化合物。

权利要求

1.一种氢甲酰化方法，其包含：(1)采用包含以下各者的反应流体在反应区中进行氢甲酰化反应：(a)磷酸性化合物，(b)金属-有机磷配体络合物催化剂，其包含与有机磷配体络合的第8族、第9族或第10族金属，和任选地(c)自由有机磷配体；(2)使所述反应流体的至少一部分与水溶性胺接触以中和至少一些量的磷酸性化合物且形成经中和的磷酸性化合物；

(3)在萃取区中至少部分地自所述反应流体分离至少一种经中和的磷酸性化合物；和(4)经由萃取区水性流出物流自所述萃取区去除所述经中和的磷酸性化合物；其限制条件为胺的量为使得所述反应区中的所述胺的浓度不超过每升氢甲酰化反应流体0.075毫摩尔。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述反应区中的所述胺的浓度为不超过0.05毫摩尔/升氢甲酰化反应流体的有效量。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述反应区中的所述胺的浓度为不超过0.030毫摩尔/升氢甲酰化反应流体的有效量。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中所述胺的水溶性为至少2:1，且测定为共轭酸的pKa的所述胺的碱度在萃取温度下为5到11。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中所述胺的水溶性为至少100:1，且测定为共轭酸的pKa的所述胺的碱度在萃取温度下为6.0到9.5。

6.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中所述胺的水溶性为至少200:1，且测定为共轭酸的pKa的所述胺的碱度在萃取温度下为6.5到9.0。

7.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中所述胺包含以下中的至少一者：三乙醇胺、甲基二乙醇胺、乙基二乙醇胺、三(2-羟丙基)胺和这些的乙氧基化物。

8.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中所述胺为三乙醇胺。

9.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中所述萃取区水性流出物流的pH为4.5到

9。

10.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中所述萃取区水性流出物流的pH为6.0到7.5。

11.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中所述水溶性胺的至少一部分添加到所述反应区，且所述萃取区水性流出物流的pH通过控制添加到所述反应区的所述水溶性胺的添加速率来控制。

12.根据权利要求10所述的方法，其中所述水溶性胺的至少一部分添加到所述萃取区，且所述萃取区水性流出物流的pH通过控制添加到所述萃取区的所述水溶性胺的添加速率来控制。

说明书

氢甲酰化方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种氢甲酰化方法。

背景技术

[0002] 已知醛可通过使烯烃不饱和化合物与一氧化碳和氢在铑-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂存在下反应来产生，且优选方法包括连续氢甲酰化和回收催化剂溶液，如例如在美国专利4,148,830；4,717,775和4,769,498中所公开。此类醛具有广泛范围的已知效用且适用作例如用于以下的中间物：氢化为脂族醇、醇醛缩合以产生塑化剂以及氧化以产生脂族酸。

[0003] 尽管此类由铑-有机磷配体络合物催化的液体再循环氢甲酰化方法存在益处，但使催化剂和有机磷配体稳定为主要关注点。归因于极昂贵的铑催化剂的非所要反应的催化剂或催化活性损失对于所要醛的产生有害。在氢甲酰化方法期间所用的有机磷配体的降解可导致有害物质的形成，如毒化有机磷化合物、抑制剂或酸性副产物，其可降低铑催化剂的催化活性。当催化剂的产率减小时，醛产物的生产成本增加。

[0004] 可水解有机亚磷酸酯配体的水解不稳定性为由铑-有机磷配体络合物催化的氢甲酰化方法的配体降解和催化剂失活的主要原因。所有有机亚磷酸酯均在一定程度上对水解敏感，水解速率一般视有机亚磷酸酯的立体化学性质而定。通常，磷原子周围的立体环境越大，水解速率越慢。举例来说，叔三有机亚磷酸酯，如亚磷酸三苯酯相比于二有机亚磷酸酯(如公开于US 4,737,588中的那些二有机亚磷酸酯)和有机聚亚磷酸酯(如公开于US 4,748,261和US 4,769,498中的那些有机聚亚磷酸酯)对水解更敏感。所有此类水解反应始终产生催化水解反应的磷酸性化合物。举例来说，叔有机亚磷酸酯的水解产生膦酸二酯，其可水解为膦酸单酯，所述膦酸单酯继而可水解为H3PO3(亚磷酸)。此外，如在膦酸二酯与醛之间或在某些有机亚磷酸酯配体与醛之间的副反应的辅助产物的水解可导致非所要强醛酸，例如n-C3H7CH(OH)P(O)(OH)2的产生。

[0005] 即使不为极可水解的极所要空间位阻有机双亚磷酸酯也可与醛产物反应以形成毒化有机亚磷酸酯，例如有机单亚磷酸酯，其为催化性抑制剂且其对水解和此类醛酸副产物的形成敏感得多，所述醛酸副产物为例如羟烷基膦酸，如例如在US 5,288,918和US 5,364,950中所示。此外，出于此类磷酸性化合物，例如H3PO3、醛酸(如羟烷基膦酸)、H3PO4等考虑，有机亚磷酸酯配体的水解可视为自催化的，且如果任其发展，则连续液体再循环氢甲酰化方法的催化剂系统将随时间推移变得越来越呈酸性。不可接受量的磷酸性材料的最终堆积可导致存在的有机亚磷酸酯的完全破坏，从而使氢甲酰化催化剂变得完全无效(去活化)且使有价值的铑金属对例如归因于反应器壁上的沉淀和/或沉积的损失敏感。举例来说，在US 5,741,944中，缓冲萃取器可用于在酸性物质形成时将其去除，但此萃取在反应器系统外部进行且可在一些情况下不堪重负。酸减轻不在反应器的高温和多小时滞留时间条件下发生，因此一些降解可在可能发生酸中和之前发生。另外，基于钠的含氧酸缓冲剂已显示沉积基于Na的固体(主要为经中和的酸性物质)的倾向，其可导致严重的操作困难，包括设备停运。

[0006] 已提出大量方法来维持催化剂和/或有机亚磷酸酯配体稳定性。举例来说，US 5,288,918提出向反应区添加催化活性增强添加剂，如水和/或弱酸性化合物；US 5,364,950提出向反应区添加环氧化物以使有机亚磷酸酯配体稳定；且US 5,741,944教示向萃取器添加含氧酸盐缓冲剂，任选地与胺添加剂一起，以从催化剂溶液去除酸性物质。WO 2012/
064586中教示缓冲萃取器的另一改进，其中添加水洗涤步骤以在将催化剂溶液回收到反应区之前去除衍生自含氧酸盐缓冲剂的金属盐。

[0007] US 5,744,649教示使用无缓冲的水萃取和去除酸性物质，即“仅用水的萃取器”。然而，维持催化剂溶液的所要有效pH需要极大的去离子水流，其归因于水相中的夹带或溶解而导致升高的产物、配体和催化剂损失。胺添加剂任选地可用于复原失活的催化剂的目的或用于防止酸性杂质与活性催化剂络合。胺也可起将经中和的酸“递送”到仅用水的萃取器的作用。教示的是应优先将胺分隔到有机相中，且由此大体上不进入水相中。'649特定地教示，“如本文所公开将酸性物质萃取到水中，与仅将其清除和/或中和且允许残留在反应介质中相反”。为在以上作用中有效，需要相对高含量(高达10重量％)的胺添加剂。然而，此类高含量的胺可导致与萃取器相分离有关的问题，如产生乳液和增加催化金属损失。

[0008] US 4,567,306教示胺中和酸性物质来维持催化剂活性的用途。其未教示这些胺将发生哪些情况(除了与产物一起挥发出)且未教示如何去除如此形成的盐。最终，盐将积聚直至其沉淀。

[0009] US 8,110,709主张使用胺以捕获酸性杂质，随后使用离子交换柱以去除所得胺盐。类似地，US 7,495,134教示添加仲胺添加剂以使酸性盐沉淀，所述酸性盐通过过滤去除。

[0010] 非所要磷物质的一些水解为可接受的。US 5,288,918教示，使一些充当催化剂毒物或抑制剂的配体降解产物水解为重要的。这可通过谨慎控制系统的有效pH而在不产生所要可水解配体的显著水解的情况下进行，因为这些配体降解物质比在特定pH范围内的所要配体更快地分解。US 5,741,944教示，酸去除区的优选pH范围为4.5到7.5，且最优选在5.6与7.0之间。如果有效pH低于所述值，那么发生所有磷酯的水解；然而，如果其高于所述值，那么催化剂毒物水解速率过慢且催化剂变为有毒的。

[0011] 先前技术缓冲萃取器已基于含氧酸的金属盐，如NaxHyPO4。缓冲剂通常预先形成，且以>0.1mmol/L的浓度馈入到逆流萃取器中，在所述逆流萃取器中，酸经中和且在经谨慎控制的pH条件下去除。先前技术中假定水性缓冲剂相中的pH控制对应于反应区中的有效酸度控制。不幸的是，不管WO 2012/064586中的教示内容，已观测到基于钠盐的积垢物质的缓慢积聚。在这些浓度下在无含氧酸盐缓冲剂存在下向水中添加胺得到反应流体中的不可接受的高pH值和重物质形成。为具有足够的缓冲能力，高含量的胺，如吡啶、三烷基胺等给出不可接受的高水溶液pH值(>9)。

[0012] 不管先前技术的教示内容的价值，搜寻使所用的铑催化剂和有机亚磷酸酯配体稳定的替代性方法和甚至更好且更有效的方式仍为进行中的活动。将需要一种方法，其减少或消除氢甲酰化反应区中的极酸性物质以使配体降解最小化同时降低毒化亚磷酸酯含量而无在金属盐缓冲剂情况下所观测到的积垢。

发明内容

[0013] 本发明为包含以下的此类方法：(1)采用包含以下各者的反应流体在反应区中进行氢甲酰化反应：(a)磷酸性化合物，(b)金属-有机磷配体络合物催化剂，其包含与有机磷配体络合的第8族、第9族或第10族金属，和任选地(c)自由有机磷配体；(2)使反应流体的至少一部分与水溶性胺接触以中和至少一些量的磷酸性化合物且形成经中和的磷酸性化合物；(3)在萃取区中至少部分地自反应流体分离至少一种经中和的磷酸性化合物；和(4)经由萃取区水性流出物流自萃取区去除经中和的磷酸性化合物；其限制条件为胺的量为使得反应区中的胺浓度不超过每升氢甲酰化反应流体0.075毫摩尔。

[0014] 出人意料地，本发明方法提供一种控制配体降解而不增加重物质形成且与使用金属盐缓冲剂的方法相比具有减少的积垢的方法。

具体实施方式

[0015] 所公开的方法包含使水溶性胺与氢甲酰化反应流体接触。反应流体包含(1)磷酸性化合物，(2)金属-有机磷配体络合物催化剂，其包含与有机磷配体络合的金属，和任选地(3)自由有机磷配体。反应流体可在氢甲酰化反应区中产生。有利地与反应区结合使用萃取区作为产物回收系统的一部分。使用胺可产生具有可接受pH范围的萃取区水性流出物流，且为萃取区提供可接受的缓冲能力。萃取区水性流出物流的pH通过从萃取区的有机相萃取胺和经中和的磷酸性化合物且原位形成缓冲水溶液来控制。

[0016] 对元素周期表和其中不同族的所有参考都是对公布于《CRC化学与物理手册(CRC Handbook of Chemistry and Physics)》,第72版(1991-1992)CRC出版社(CRC Press),第I-10页中的版本的参考。

[0017] 除非所述相反或上下文暗示，否则所有份数和百分比都是按重量计且所有测试方法都是本申请案申请日期的现行方法。出于美国专利实践的目的，任何所参考的专利、专利申请或公开的内容都以全文引用的方式并入(或其等效美国版本如此以引用的方式并入)，尤其在所属领域中的定义(在不会与本发明具体提供的任何定义不一致的程度上)和常识的公开方面。

[0018] 如本文所用，“一(a或an)”、“所述”、“至少一”以及“一或多”可互换使用。术语“包含”、“包括”以及其变化形式在这些术语在说明书和权利要求书中出现时不具有限制含义。因此，举例来说，包含“一种”疏水性聚合物的粒子的水性组合物可解释为意指组合物包含“一或多种”疏水性聚合物的粒子。

[0019] 另外，在本文中，通过端点对数值范围进行的叙述包括所述范围中所包含的所有数字(例如1到5包含1、1.5、2、2.75、3、3.80、4、5等)。出于本发明的目的，应理解，与所属领域的普通技术人员将理解的一致，数值范围打算包括并且支持所述范围内所包括的所有可能的子范围。举例来说，范围1到100打算表达1.01到100、1到99.99、1.01到99.99、40到60、1到55等。另外，在本文中，对数值范围和/或数值的叙述(包括权利要求中的此类叙述)可以解读为包括术语“约”。在此类情况下，术语“约”指的是与本文所列举的那些数值范围和/或数值实质上相同的数值范围和/或数值。

[0020] 如本文所使用，术语“ppmw”意指每百万份的重量份数。

[0021] 出于本发明的目的，涵盖术语“烃”以包括所有具有至少一个氢原子和一个碳原子的可容许化合物。此类可容许化合物还可具有一或多个杂原子。在一个广泛方面中，可容许烃包括可经取代或未经取代的非环状(具有或不具有杂原子)和环状、分支链和未分支链、碳环和杂环、芳族和非芳族有机化合物。

[0022] 如本文所使用，除非另外指明，否则涵盖术语“经取代”以包括有机化合物的所有可容许取代基。在广泛方面中，可容许取代基包括有机化合物的非环状和环状、分支链和非分支链、碳环和杂环、芳族和非芳族取代基。说明性取代基包括例如烷基、烷氧基、芳基、芳氧基、羟烷基、氨基烷基(其中碳原子的数目可在1到20或更大、优选1到12范围内变化)以及羟基、卤基和氨基。对于适当的有机化合物，可容许取代基可以是一或多个并且相同或不同。本发明并不意欲以任何方式受有机化合物的可容许取代基限制。

[0023] 如本文所用，术语“氢甲酰化(hydroformylation)”预期包括(但不限于)所有氢甲酰化方法，所述方法涉及将一或多种经取代或未经取代的烯烃化合物或包含一或多种经取代或未经取代的烯烃化合物的反应混合物转化为一或多种经取代或未经取代的醛或包含一或多种经取代或未经取代的醛的反应混合物。醛可为不对称或非不对称的。

[0024] 术语“反应流体”、“反应介质”以及“催化剂溶液”在本文中可互换使用，并且可以包括(但不限于)包含以下各者的混合物：(a)金属-有机磷配体络合物催化剂，(b)自由有机磷配体，(c)在反应中形成的醛产物，(d)未反应的反应物，(e)所述金属-有机磷配体络合物催化剂和所述自由有机磷配体的溶剂；以及任选地(f)在反应中形成的一或多种磷酸性化合物(其可以是均质或异质的，并且这些化合物包括粘着于处理装备表面的那些化合物)。反应流体可包含(但不限于)(a)反应区中的流体；(b)进入分离区途中的流体流；(c)分离区中的流体；(d)再循环流；(e)退出反应区或分离区的流体；(f)经水溶液处理的退出流体；
(g)返回到反应区或分离区中的经处理流体；(h)外部冷却器中的流体；以及(i)配体分解产物和其盐。

[0025] 出于本发明的目的，术语“重物质(heavies)”意指沸点高于所要醛产物沸点的化合物。

[0026] 如本文所用，术语“萃取器(extractor)”意指任何适合的容器(vessel/container)，例如任何适用作液体/液体萃取器的容器，其提供用于反应流体与水溶液之间的彻底接触的适合方式。

[0027] 出于本发明的目的，术语“萃取区(extraction zone)”意指包含至少一个萃取器的设备系统。萃取区可具有多个以并联、串联或其两者布置的萃取器。

[0028] 术语“萃取区水性流出物流(extraction zone aqueous effluent stream)”是指来自萃取区的流出物流，其具有(作为其来源)在催化剂溶液与水溶液于萃取区中接触之后产生的水相。

[0029] 出于本发明的目的，术语“反应区(reaction zone)”意指一种设备系统，其包含至少一个反应器，且其将液体流出物的至少一部分馈入至产物-催化剂分离区，所述产物-催化剂分离区可包含一个萃取区。术语“第一反应器(first reactor)”是指反应区中的第一反应器。

[0030] “可水解磷配体”是含有至少一个P-Z键的三价磷配体，其中Z是氧、氮、氯、氟或溴。实例包括(但不限于)亚磷酸酯、膦基-亚磷酸酯、双亚磷酸酯、亚膦酸二酯、双亚膦酸二酯、次膦酸酯、氨基磷酸酯、膦基-氨基磷酸酯、双氨基磷酸酯、氟亚磷酸酯等。配体可包括螯合结构和/或可含有多个P-Z部分，如聚亚磷酸酯、聚氨基磷酸酯等；以及混合P-Z部分，例如亚磷酸酯-氨基磷酸酯、氟亚磷酸酯-亚磷酸酯等。

[0031] 如本文中所用的术语“络合物(complex)”意指通过使能够独立存在的一或多种富电子分子或原子与各自也能够独立存在的一或多种缺电子分子或原子联合所形成的配位化合物。举例来说，本文中可采用的有机磷配体可具有一或多个磷供体原子，各具有一个可用或非共用的电子对，所述电子各能够独立或可能一致地(例如经由螯合)与金属形成配位键。也恰当地归类为配体的一氧化碳也可存在且配位至金属。络合物催化剂的最终组合物也可含有额外配体，例如满足金属的配位点或核电荷的氢或阴离子。说明性额外配体包括例如卤素(Cl、Br、I)、烷基、芳基、经取代芳基、酰基、CF3、C2F5、CN、(R)2PO和RP(O)(OH)O(其中每一R相同或不同且为经取代或未经取代的烃基，例如烷基或芳基)、乙酸酯、乙酰基丙酮酸盐、SO4、PF4、PF6、NO2、NO3、CH3、CH2＝CHCH2、CH3CH＝CHCH2、C6H5CN、CH3CN、NH3、吡啶、(C2H5)3N、单烯烃、二烯烃和三烯烃、四氢呋喃等。络合物物质优选地不含任何可能毒化催化剂或对催化剂性能具有不当不良影响的额外有机配体或阴离子。优选的在由金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化的氢甲酰化反应中，活性催化剂不含直接键结到金属的卤素和硫，尽管此类可不是绝对必要的。

[0032] 过渡金属上的可用配位位点的数目为本领域中熟知并且视所选择的特定过渡金属而定。催化物质可以包含单体、二聚或高核形式的络合物催化剂混合物，优选地，其形式的特征在于每一个分子金属(例如铑)络合的至少一个含有机磷分子。举例来说，认为除一或多种有机磷配体以外，氢甲酰化反应中所用的优选催化剂的催化物质可与一氧化碳和氢络合。

[0033] 应认识到，术语“pH”仅针对水性系统恰当地定义。当术语“有效pH”在本发明中使用时，其是指有机相的水萃取物的pH以表示存在于所述有机相中的酸度/碱度的量。

[0034] 缓冲剂为酸与碱的混合物。出于本发明的目的，缓冲剂为由弱酸与其共轭碱或弱碱与其共轭酸的混合物组成的水溶液。

[0035] 水溶性胺以足以将萃取区水性流出物流的pH维持在所要值下的量使用。有利地，胺以不超过0.075毫摩尔/升反应流体，优选地不超过0.05毫摩尔/升并且甚至更优选地不超过0.030毫摩尔/升的有效量使用，如在反应区中的反应流体中所测量。有利地，所用的胺量为至少0.005毫摩尔/升反应流体，优选地至少0.015毫摩尔/升，并且甚至更优选地至少0.025毫摩尔/升的量。有利地，胺以0.005到0.075毫摩尔/升反应流体，优选地0.015到0.05毫摩尔/升，并且甚至更优选地0.025到0.030毫摩尔/升的量使用。可以使用胺的混合物。在反应区中的反应流体中的胺的浓度可通过所属领域的技术人员众所周知的常规技术测量，包括例如气相色谱忽然液相色谱。

[0036] 有利地，水溶性胺具有以下两个特性：1)其呈弱碱性以便避免反应区中的重物质形成；和2)其为水溶性的以避免在反应流体中的积聚。水溶性胺的碱度(alkalinity)或碱度(basicity)通常以共轭酸的pKa形式报导，其在萃取区的温度下有利地为5到11。pKa优选地为6.0到9.5且最优选地为6.5到9.0。可通过在高温下加热具有胺的产物醛来测试胺候选物的重物质形成。可接受的胺将在氢甲酰化温度下展现每天每升测试溶液少于1克的重物质形成。重物质形成可通过气相或液相色谱容易地测定，如所属领域的技术人员所已知。胺宜选自以下类别中的一或多者。

[0037] 一类胺具有以下结构：

[0038]

[0039] 其中R32、R33和R34各自独立地表示H或烷基或芳基取代基以使得R32、R33和R34中的不超过一个为氢，优选地其均不为氢，且其中至少一个为拉电子取代基且优选地至少2个为拉电子取代基。拉电子烷基或芳基取代基包括经烷基取代或未经取代的芳基；卤化、烷氧基化、烷基烷氧基化或羧化芳基；β-烷氧基或β-烷氧基烷基(如β-羟乙基、β-羟基-α-甲基乙基、β-羟基-β-甲基乙基和其乙氧基化和/或丙氧基化加合物)。此类别的优选胺的实例包括三乙醇胺、甲基二乙醇胺、乙基二乙醇胺、二甲基乙醇胺和三(2-羟丙基)胺和其乙氧基化物。

[0040] 另一类别的胺具有式(X)中所示的结构：

[0041]

[0042] 其中每一R36独立地表示C1-C4烷基、羟基(和其乙氧基化和/或丙氧基化加合物)、烷基烷氧基或卤素，x为1-3且z为0-6。优选地，存在多个可不同的R36部分，最优选地，若干R36部分位于氮部分的每一侧上。优选实例为4-羟基-2,2,6,6-四甲基哌啶和其衍生物。

[0043] 另一类别的适合的胺为吡啶和相关环状结构，如式(XI)中所示，其中R36如上文所定义且q为0-5。

[0044]

[0045] 优选地，至少一个R36不为H，并且更优选地，非H取代基在邻位中。甚至更优选地，非H取代基在两个邻位中。

[0046] 另一类别的适合的弱碱性胺包括咪唑、吡唑、吲唑、1,2,3-三唑、1,2,4-三唑、2,1,3-三唑、4,1,2-三唑、1,2-二嗪、1,3-二嗪、1,4-二嗪、1,3,5-三嗪和苯并咪唑，其具有取代基，如针对R32所描述的那些取代基，所述取代基增加水溶性以满足下文所描述的水-催化剂溶液分离要求。这些胺的实例在US 7,351,339和同在申请中的2013年3月15日提交的美国临时专利申案第61/790642号中描述。

[0047] 出于本发明的目的，术语胺的“水溶性(water solubility)”以萃取区中的水相与萃取区中的有机催化剂溶液相之间的溶解度比率形式测定，且宜为至少2:1，优选地至少100:1，且最优选至少200:1。这可通过如下测定：向水与催化剂溶液的1:1混合物添加胺，混合，使两个相分离，随后通过所属领域的技术人员已知的常规方式(如气相色谱)分析两个层以测定在两个相中的浓度。这些胺为极性胺，其中极性部分(通常为拉电子部分)增强水溶性且减少胺官能的碱度。

[0048] 氢甲酰化方法和其操作条件是熟知的。进行氢甲酰化反应涉及使CO、H2与至少一种烯烃在反应区中在氢甲酰化催化剂存在下于足以形成至少一种醛产物的氢甲酰化条件下接触。催化剂包含(作为组分)过渡金属和可水解有机磷配体。任选的用于添加到反应区中的组分包括环氧化物和/或水。

[0049] 氢和一氧化碳可以自任何适合的源获得，包括石油裂解和精炼厂操作。合成气混合物是氢气和CO的优选来源。

[0050] 合成气(来自合成气体(synthesis gas))为给予含有不同量的CO和H2的气体混合物的名称。生产方法为熟知的。氢气和CO通常为合成气的主要组分，但合成气可以含有CO2和如N2CH4和Ar的惰性气体。H2与CO的比率变化极大但一般在1:100到100:1范围内且优选地在1:10与10:1之间。合成气为可商购的且通常用作燃料源或作为生产其它化学品的中间物。用于化学生产的最优选H2:CO比在3:1与1:3之间，且对于大部分氢甲酰化应用通常将目标定在约1:2与2:1之间。

[0051] 可在氢甲酰化方法中使用的经取代或未经取代烯烃不饱和反应物包括含有2到40个，优选地3到20个碳原子的光活性(前手性和手性)和非光活性(非手性)烯烃不饱和化合物两者。这些化合物详细描述于US 2010/006980中。此类烯烃不饱和化合物可以是末端或内部不饱和的并且具有直链、分支链或环状结构，以及烯烃混合物，如获自丙烯、丁烯、异丁烯等的寡聚(如所谓的二聚丙烯、三聚丙烯或四聚丙烯等，如例如US 4,518,809和US 4,528,403中所公开)。

[0052] 在氢甲酰化方法中宜采用溶剂。可以使用不过度干扰氢甲酰化方法的任何适合溶剂。借助于说明，用于铑催化的氢甲酰化方法的适合溶剂包括例如美国专利3,527,809、4,148,830、5,312,996以及5,929,289中所公开的那些溶剂。适合溶剂的非限制性实例包括饱和烃(烷烃)、芳族烃、水、醚、聚醚、醛、酮、腈、醇、酯以及醛缩合产物。溶剂的特定实例包括：
四乙二醇二甲醚、戊烷、环己烷、庚烷、苯、二甲苯、甲苯、乙醚、四氢呋喃、丁醛以及苯甲腈。
有机溶剂还可以含有高达饱和限度的溶解水。说明性优选溶剂包括酮(例如丙酮和甲基乙基酮)、酯(例如乙酸乙酯、邻苯二甲酸二-2-乙基己酯、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯)、烃(例如甲苯)、硝基烃(例如硝基苯)、醚(例如四氢呋喃(THF))和环丁砜。在铑催化的氢甲酰化方法中，可以优选采用对应于需要产生的醛产物和/或更高沸点的醛液态冷凝副产物(例如，如可能在如例如US 4,148,380和US 4,247,486中所描述的氢甲酰化方法期间原位产生)的醛化合物作为主要溶剂。归因于连续法的性质，主要溶剂将通常最终另外包含醛产物和重物质两者。溶剂的量并不尤其关键并且仅需要足以为反应介质提供所需量的过渡金属浓度。通常，溶剂的量在按反应流体的总重量计约5重量％到约95重量％范围内。可以使用溶剂的混合物。

[0053] 在此类氢甲酰化反应中可采用的说明性金属-有机磷配体络合物包括金属-有机磷配体络合物催化剂。这些催化剂以及其制备在所属领域中是熟知的并且包括本文所提及的专利中所公开的那些催化剂以及其制备。一般来说，此类催化剂可以预先形成或就地形成并且包含与有机磷配体、一氧化碳以及任选地氢气络合组合的金属。配体络合物物质可以单核、双核和/或高核形式存在。但是，催化剂的准确结构是未知的。

[0054] 金属-有机磷配体络合物催化剂可以是光学活性或非光学活性的。金属可以包括选自铑(Rh)、钴(Co)、铱(Ir)、钌(Ru)、铁(Fe)、镍(Ni)、钯(Pd)、铂(Pt)、锇(Os)以及其混合物的第8族、第9族和第10族金属，其中优选金属为铑、钴、铱和钌，更优选为铑、钴和钌，尤其为铑。可以使用这些金属的混合物。构成金属-有机磷配体络合物和自由有机磷配体的可容许有机磷配体包括单、二、三和更高聚有机磷配体。可以在金属-有机磷配体络合物催化剂和/或自由配体中使用配体的混合物，并且此类混合物可以相同或不同。

[0055] 可以用作金属-有机磷配体络合物催化剂的配体和/或自由配体的有机磷化合物可以是非手性(光学非活性)或手性(光学活性)类型并且在所属领域中是熟知的。非手性有机磷配体为优选的。

[0056] 在有机磷配体中，可以用作金属-有机磷配体络合物催化剂的配体是单有机亚磷酸酯、二有机亚磷酸酯、三有机亚磷酸酯以及有机聚亚磷酸酯化合物。此类有机磷配体和其制备方法在所属领域中是熟知的。

[0057] 代表性单有机亚磷酸酯可以包括具有下式的那些单有机亚磷酸酯：

[0058]

[0059] 其中R10表示经取代或未经取代的含有4到40个或更多个碳原子的三价烃基，如三价非环状和三价环状基团，例如三价亚烷基，如衍生自1,2,2-三羟甲基丙烷等的三价亚烷基，或三价亚环烷基，如衍生自1,3,5-三羟基环己烷等的三价亚环烷基。可以发现此类单有机亚磷酸酯更详细地描述于例如US 4,567,306中。

[0060] 代表性二有机亚磷酸酯可包括具有下式的那些二有机亚磷酸酯：

[0061]

[0062] 其中R20表示含有4到40个或更多个碳原子的经取代或未经取代的二价烃基，并且W表示含有1到18个或更多个碳原子的经取代或未经取代的单价烃基。

[0063] 在上式(II)中由W表示的代表性经取代和未经取代的单价烃基包括烷基和芳基，20
而由R 表示的代表性经取代和未经取代的二价烃基包括二价非环状基团和二价芳族基团。
示例性二价非环状基团包括例如亚烷基、亚烷基-氧基-亚烷基、亚烷基-S-亚烷基、亚环烷基以及亚烷基-NR24-亚烷基，其中R24是氢或经取代或未经取代的单价烃基，例如具有1到4个碳原子的烷基。更优选的二价非环状基团为如更充分地公开于例如美国专利3,415,906和4,567,302等中的二价亚烷基。说明性二价芳族基团包括例如亚芳基、双亚芳基、亚芳基-亚烷基、亚芳基-亚烷基-亚芳基、亚芳基-氧基-亚芳基、亚芳基-NR24-亚芳基(其中R24如上文所定义)、亚芳基-S-亚芳基、亚芳基-S-亚烷基等。更优选地，R20是如更彻底地公开于例如美国专利4,599,206、4,717,775和4,835,299等中的二价芳族基团。

[0064] 更优选类别的二有机亚磷酸酯的代表为下式的那些二有机亚磷酸酯：

[0065]

[0066] 其中W如上文所定义，每一Ar相同或不同且表示经取代或未经取代的芳基，每一y相同或不同且为0或1的值，Q表示选自以下的二价桥联基团：-C(R33)2-、-O-、-S-、-NR24-、Si(R35)2-和-CO-，其中每一R33相同或不同且表示氢、具有1到12个碳原子的烷基、苯基、甲苯基和茴香基，R24如上文所定义，每一R35相同或不同且表示氢或甲基，且m具有0或1的值。此类二有机亚磷酸酯更详细地描述于例如美国专利4,599,206；4,717,775；和4,835,299中。

[0067] 代表性三有机亚磷酸酯可包括具有下式的那些三有机亚磷酸酯：

[0068]

[0069] 其中每一R46相同或不同并且为经取代或未经取代的单价烃基，例如可含有1到24个碳原子的烷基、环烷基、芳基、烷芳基以及芳烷基。说明性三有机亚磷酸酯包括例如亚磷酸三烷基酯、亚磷酸二烷基芳基酯、亚磷酸烷基二芳基酯以及亚磷酸三芳基酯等，如亚磷酸三甲酯、亚磷酸三乙酯、亚磷酸丁基二乙酯、亚磷酸二甲基苯基酯、亚磷酸三苯基酯、亚磷酸三萘基酯、双(3,6,8-三-叔丁基-2-萘基)甲基亚磷酸酯、双(3,6,8-三-叔丁基-2-萘基)环己基亚磷酸酯、三(3,6-二-叔丁基-2-萘基)亚磷酸酯、双(3,6,8-三-叔丁基-2-萘基)苯基亚磷酸酯以及双(3,6,8-三-叔丁基-2-萘基)(4-磺酰基苯基)亚磷酸酯等。最优选的三有机亚磷酸酯是亚磷酸三苯酯。此类三有机亚磷酸酯更详细地描述于例如美国专利3,527,809和5,277,532中。

[0070] 代表性有机聚亚磷酸酯含有两个或更多个叔(三价)磷原子并且可以包括具有下式的那些有机聚亚磷酸酯：

[0071]

[0072] 其中X表示含有2到40个碳原子的经取代或未经取代的n价有机桥连基，每一R57相同或不同并且表示含有4到40个碳原子的二价有机基团，每一R58相同或不同并且表示含有1到24个碳原子的经取代或未经取代的单价烃基，a与b可相同或不同并且各自具有0到6的57
值，其条件是a+b的总和为2到6并且n等于a+b。应理解，当a具有2或更大的值时，每一R 基团可以相同或不同。每一R58基团在任何给定化合物中也可相同或不同。

[0073] 由X表示的代表性n价(优选二价)有机桥连基以及由以上述R57表示的代表性二价有机基团包括非环状基团和芳族基团两者，如亚烷基、亚烷基-Qm-亚烷基、亚伸烷基、亚芳基、双亚芳基、亚芳基-亚烷基以及亚芳基-(CH2)y-Qm-(CH2)y-亚芳基，其中每一Q、y以及m如上文在式(III)中所定义。由以上X和R57表示的更优选的非环状基团为二价亚烷基，而由以上X和R57表示的更优选的芳族基团为二价亚芳基和双亚芳基，如更彻底地公开于例如美国专利4,769,498；4,774,361；4,885,401；5,179,055；5,113,022；5,202,297；5,235,113；5,58
264,616和5,364,950以及5,527,950中。由以上每一R 基团表示的代表性优选的单价烃基包括烷基和芳族基团。

[0074] 说明性优选有机聚亚磷酸酯可以包括双亚磷酸酯，如具有以下式(VI)到式(VIII)的那些双亚磷酸酯：

[0075]

[0076] 其中式(VI)到式(VIII)的每一R57、R58以及X与上文式(V)所定义的相同。优选地，每一R57和X表示选自亚烷基、亚芳基、亚芳基-亚烷基-亚芳基以及双亚芳基的二价烃基，而每一R58基团表示选自烷基和芳基的单价烃基。可发现具有此类式(V)到式(VIII)的有机亚磷酸酯配体公开于例如美国专利4,668,651；4,748,261；4,769,498；4,774,361；4,885,401；5,113,022；5,179,055；5,202,297；5,235,113；5,254,741；5,264,616；5,312,996；5,
364,950；以及5,391,801中。

[0077] 此类有机亚磷酸酯配体的特定说明性实例包括以下：2-叔丁基-4-甲氧基苯基(3,3'-二-叔丁基-5,5'-二甲氧基-1,1'-联苯-2,2'-二基)亚磷酸酯、甲基(3,3'-二-叔丁基-
5,5'-二甲氧基-1,1'-联苯-2,2'-二基)亚磷酸酯、6,6'-[[3,3'-双(1,1-二甲基乙基)-5,
5'-二甲氧基-[1,1'-联苯]-2,2'-二基]双(氧基)]双-二苯并[d,f][1,3,2]二氧杂磷杂庚英、6,6'-[[3,3',5,5'-四(1,1-二甲基乙基)-[1,1'-联苯]-2,2'-二基]双(氧基)]双-二苯并[d,f][1,3,2]-二氧杂磷杂庚英、(2R,4R)-二[2,2'-(3,3',5,5'-四-叔丁基-1,1-联苯)]-2,4-戊基二亚磷酸酯、(2R,4R)二[2,2'-(3,3'-二-叔丁基-5,5'-二甲氧基-1,1'-联苯)]-2,4-戊基二亚磷酸酯、2-[[2-[[4,8,-双(1,1-二甲基乙基),2,10-二甲氧基二苯并-[d,f][1,3,2]二氧代基磷杂庚英-6-基]氧基]-3-(1,1-二甲基乙基)-5-甲氧基苯基]甲基]-4-甲氧基、亚磷酸的亚甲基二-2,1-亚苯基四[2,4-双(1,1-二甲基乙基)苯基]酯和亚磷酸的[1,1'-联苯]-2,2'-二基四[2-(1,1-二甲基乙基)-4-甲氧基苯基]酯。

[0078] 金属-有机磷配体络合物催化剂可以呈均相或非均相形式。举例来说，可以制备预先形成的铑氢-羰基-有机磷配体催化剂并且将其引入氢甲酰化反应混合物中。更优选地，铑-有机磷配体络合物催化剂可以衍生自铑催化剂前体，所述铑催化剂前体可以被引入反应介质中以就地形成活性催化剂。举例来说，可以将铑催化剂前驱物，例如二羰基乙酰基丙酮酸铑、Rh2O3、Rh4(CO)12、Rh6(CO)16、Rh(NO3)3等与有机磷配体一起引入反应混合物中以就地形成活性催化剂。在一个优选实施例中，二羰基乙酰基丙酮酸铑用作铑前体并且在溶剂存在下与有机磷配体反应以形成催化铑-有机磷配体络合物前体，所述前体与过量(自由)有机磷配体一起被引入反应器中以就地形成活性催化剂。在任何情况下，一氧化碳、氢气以及有机磷配体是能够与金属络合的所有配体并且活性金属-有机磷配体催化剂在用于氢甲酰化反应的条件下存在于反应混合物中是足够的。可以在氢甲酰化方法之前或其期间就地将羰基和有机磷配体与铑络合。

[0079] 借助于说明，优选催化剂前体组合物主要由溶解的铑羰基有机亚磷酸酯配体络合物前体、溶剂以及任选地自由有机亚磷酸酯配体组成。可以通过形成二羰基乙酰基丙酮酸铑、有机溶剂以及有机亚磷酸酯配体的溶液来制备优选的催化剂前体组合物。如一氧化碳气体的释放所证明，有机磷配体易于置换乙酰基丙酮酸铑络合物前体的羰基配体中的一者。

[0080] 因此，金属-有机磷配体络合物催化剂宜包含与一氧化碳络合的金属和有机磷配体，所述配体以螯合和/或非螯合方式与金属键结(络合)。

[0081] 可以采用催化剂的混合物。存在于反应流体中的金属-有机磷配体络合物催化剂的量仅需要为提供所需要采用的给定金属浓度的必需最低量并且将为至少催化所涉及的特定氢甲酰化方法(如例如上文所提及的专利中所公开)的金属的必需催化量提供基础。一般来说，以反应介质中游离金属形式计算在10ppmw到1000ppmw范围内的催化性金属(例如铑)浓度对于大多数方法来说将为足够的，同时通常优选使用10到500ppmw的金属，且更优选为25到350ppmw的金属。

[0082] 除金属-有机磷配体络合物催化剂之外，自由有机磷配体(即不与金属络合的配体)也可存在于反应介质中。自由有机磷配体可以对应于上文所论述的上文所定义的有机磷配体中的任一者。优选为自由有机磷配体与使用的金属-有机磷配体络合物催化剂的有机磷配体相同。然而，此类配体在任何给定方法中不必相同。本发明的氢甲酰化方法可涉及在反应介质中每摩尔金属0.1摩尔或更低到100摩尔或更高的自由有机磷配体。优选地，氢甲酰化方法在反应介质中存在的每摩尔金属1到50摩尔有机磷配体存在下进行。更优选地，对于有机聚亚磷酸酯，每摩尔金属使用1.1到4摩尔有机聚亚磷酸酯配体。有机磷配体的所述量是与存在的金属结合(络合)的有机磷配体的量与存在的自由有机磷配体的量的总和。必要时，可在任何时间并且以任何适合方式将额外有机磷配体供应到氢甲酰化方法的反应介质，例如以维持反应介质中的自由配体的预定含量。

[0083] 在一个实施例中，铑催化剂可浸渍到任何固体载体上，如无机氧化物(即氧化铝、二氧化硅、二氧化钛或氧化锆)、碳、膜、薄膜或离子交换树脂，其负载于沸石、玻璃或粘土、不溶聚合物载体上，或插入其孔隙内部，或也可溶解于涂布所述沸石或玻璃的孔隙的液膜中。

[0084] 可能经历水解降解的说明性金属-有机磷配体络合物催化的氢甲酰化方法包括如例如美国专利4,148,830；4,593,127；4,769,498；4,717,775；4,774,361；4,885,401；5,264,616；5,288,918；5,360,938；5,364,950；5,491,266以及7,196,230中所描述的那些方法。将可能经历水解降解的含P-Z部分的物质包括有机亚膦酸二酯、氨基磷酸酯和氟亚膦酸二酯，如WO 2008/071508、WO 2005/042458以及美国专利5,710,344、6,265,620、6,440,
891、7,009,068、7,145,042、7,586,010、7,674,937以及7,872,156中所描述。因此，宜使用的氢甲酰化加工技术可对应于任何已知加工技术，如气体再循环、液体再循环和其组合。优选的氢甲酰化方法是涉及催化剂液体再循环的那些方法。

[0085] 在本发明的一个实施例中，大体上无金属盐缓冲剂添加到方法中。在本发明的一个实施例中，大体上无基于钠的含氧酸缓冲剂添加到方法中。

[0086] 本发明方法连同添加低含量的水溶性但呈相对弱碱性的胺一起使用水萃取步骤。胺的一个功能为中和酸性杂质。经中和的酸为盐，例如铵盐。需要去除这些盐以防止其积聚，所述积聚可导致盐的积垢和副反应。去除过量胺添加剂和经中和的酸性物质的优选途径为经由使反应流体与水相汇集到一起的萃取器。在本发明的一个实施例中，如教示于US 
7,495,134；US 6,153,800；和US 8,110,709中的过滤和离子交换树脂也可用于去除盐的至少一部分。

[0087] 胺宜可提供以下两个功能中的至少一个:1)其可中和酸，例如在反应区中，以便减缓配体和催化剂降解；和2)其可控制萃取步骤中的pH。萃取步骤宜可提供以下三个功能中的至少一个：1)自系统去除经中和的酸性物质(以盐或酸的形式)，2)提供水用于毒化亚磷酸酯降解，和3)去除过量胺以防止胺积聚以便避免过量重物质形成。三个特征的组合提供自动平衡的系统，其中避免了有效pH的端值和重物质形成，同时仍允许受控的毒化亚磷酸酯水解。

[0088] 只要达成胺的所要浓度，可在基本上任一点将胺添加到方法中。举例来说，胺宜在反应区和/或萃取区中的至少一个中添加到方法中。在一个实施例中，水溶性胺在超过一个位置处添加到方法中。在本发明的一个实施例中，将胺添加到馈入萃取区的水进料中。在本发明的一个实施例中，将胺添加到第一反应器中。水溶性胺在两个添加点处可相同或不同。

[0089] 在本发明的一个实施例中，胺基本上或完全添加到反应区中，且使将水溶性胺添加到反应区中的反应流体的速率变化以控制萃取区水性流出物流的pH以便控制反应区的酸度。在本发明的另一实施例中，胺基本上添加到萃取区中，且使将水溶性胺添加到萃取区中的速率变化以控制萃取区水性流出物流的pH。在本发明的一个实施例中，胺以水性进料流的一部分的形式引入到萃取区中。胺/铵缓冲液在酸经由有机相，例如来自反应区的反应流体递送到萃取区时原位形成。

[0090] 胺宜与离开萃取区的水相一起自方法去除。因此，必须将额外胺添加到方法中以维持胺的所要浓度。添加的胺量可通过观测水萃取区中的pH，如通过测量离开萃取区的含水流(例如萃取器尾流)的pH来测定。有利地，所添加的胺量足以将此萃取区水性流出物流的pH维持于4.5到9.0，优选地5.6到8.0，更优选地6.0到7.5，且最优选地6.3到7.2。偶尔地，可在较短时段内使用在7.0与9.0之间的相对较高pH值以缓和高配体分解时段，如在观测到高配体水解时的方法失衡期间，但如果持续延长的时段，这将导致毒化亚磷酸酯的缓慢积聚。或者，可在较短时间内使用相对较低pH值(4.5到6.0)而以较高配体用量为代价达成最大反应性和烯烃转化率(归因于最小毒化亚磷酸酯浓度)。此情况可伴以较低质量进料或含有高含量次级或内部烯烃的进料而存在，所述次级或内部烯烃需要较高反应性催化剂以维持生产速率。归因于配体降解成本，此情形在较长时段内将不太可能为经济的，但仅通过增加胺添加速率即可快速返回到优选pH范围的能力显示本发明的灵活性。由于胺通过萃取器去除，通过改变向方法的胺添加速率而容易地控制升高和降低萃取器pH以实现此缓和程序而不干扰氢甲酰化生产。归因于低催化剂活性(来自高毒化亚磷酸酯含量)和过量重物质形成，应避免高于9的pH值。

[0091] pH的测量可使用所属领域的技术人员已知的任何方式进行，包括例如通过常规滴定法或具有恰当校准的可商购pH计。出于本发明的目的，假定有机相酸度或有机相的“有效pH”与萃取器尾部的所观测pH相关。

[0092] 在本发明方法中，水溶性胺的至少一部分与萃取区的水层或水相一起去除，且因此胺不在有机相中积聚。由于水溶性胺更喜欢处于水相中，其经持续去除且不在有机层或有机相中积聚。本发明方法的一个步骤涉及在萃取区中自反应流体至少部分地分离至少一种经中和的磷酸性化合物以形成萃取区水性流出物流和经处理氢甲酰化反应流体。所述分离涉及使反应流体与水溶液在萃取区中接触，在所述萃取区中发生萃取。在萃取区中的接触不仅自含有金属-有机磷配体络合物催化剂的反应流体去除游离磷酸性化合物，但其也去除经中和的磷酸性化合物。经处理反应流体可返回到反应区。大部分极性胺添加剂以游离胺或于溶液中的铵盐形式去除到水相中。

[0093] 馈入到萃取区中的水溶液宜包含大部分水，优选地为去离子或蒸馏水。水进料可含有不干扰氢甲酰化催化剂的痕量杂质、添加剂或防腐剂，例如防腐蚀添加剂。这些添加剂中的一些可具有一些固有缓冲作用，但在本发明的一个实施例中其将促成在萃取器中进行的总酸中和的低于10％。如上文所提及，在本发明的一个实施例中，可将所有或一部分胺添加到馈入萃取区中的水溶液进料中。

[0094] 来自反应区的含胺反应流体与水进料在萃取区中接触的方式，以及水溶液的量、温度、压力和接触时间严格来讲不为关键的且仅需要足以获得所要结果。此类条件中的一个的降低可以通过其它条件中的一或多个的增加来补偿，而推论也是如此。一般来说，10℃到120℃、优选地20℃到80℃并且更优选的25℃到60℃范围内的液体温度应适用于大多数情况，尽管必要时可以采用更低或更高的温度。有利地，在萃取区中的接触在介于环境压力到大体上高于反应器压力的压力范围内的压力下进行，且接触时间可在几秒或几分钟到若干小时或更久的范围内变化。一般来说，优选的是以逆流方式使反应流体穿过萃取器管柱中的水溶液。管柱可使用筛盘、往复式板、结构化或非结构化填料等。

[0095] 萃取区水性流出物流宜自方法去除且可根据所属领域的技术人员已知的方法处理或使用。

[0096] 从反应流体去除磷酸化合物的成功可通过测量存在于氢甲酰化反应介质中的有机磷配体的降解(消耗)速率确定。消耗速率可在宽范围(例如小于0.06达至5克/升/天)内变化，且将通过配体成本与保持水解低于自催化水平的处理频率之间的所要折衷支配。优选地，水萃取以使存在于氢甲酰化反应介质中的所要有机磷配体的消耗保持在可接受速率下的方式进行，例如小于0.5克配体/升/天，并且更优选为小于0.1克配体/升/天，并且最优选为小于0.06克配体/升/天。随着进行磷酸性化合物向萃取区的水溶液中的中和与萃取，离开萃取区的水相的pH将缓慢减小且可增加向反应区的水溶性胺的馈入速率以补偿。

[0097] 从氢甲酰化系统中去除至少一些量的磷酸化合物，举例来说，H3PO3、H3PO4、醛酸(如羟基烷基膦酸，如羟基丁基膦酸和羟基戊基膦酸等)允许控制氢甲酰化反应介质的酸性，从而通过防止或减少其水解分解来稳定有用的有机磷配体。不受理论束缚，认为将水溶性胺添加到方法中且允许其流动遍及方法使得其能够在酸形成时将所述酸中和。由于水溶性胺在方法中较早可用，与先前技术相比需要低得多含量的胺，但出人意料地在无重物质形成的可检测增加的情况下观测到极有效的pH控制和因此产生的活性和配体分解性能。如果将胺添加到萃取区，那么酸中和仍经由一些胺向有机相中的迁移和/或向碱性水相中的酸迁移而发生，且总分隔极大有利于酸性物质(以游离酸或中和盐形式)向水相中的去除。

[0098] 在本发明的一个实施例中，可使用环氧化物添加剂以缓和强酸性杂质，如在2013年9月9日提交的WO专利申请案申请号PCT/US13/058714中所教示。环氧化物添加剂可持续地或“按需要”添加。所得环氧化物加合物也将通过无缓冲萃取器去除，且此去除通过低含量的本发明水溶性胺的存在增强。优选环氧化物为水溶性或略微水溶性的(其溶解度在其与酸性物质反应时增加)以使得加合物例如经由萃取区水性流出物流有效地自系统去除。

[0099] 氢甲酰化方法可以任何分批、连续或半连续方式进行，并且可涉及任何所需的催化剂液体和/或气体再循环操作。用于自烯烃不饱和化合物产生醛的特定氢甲酰化方法，以及氢甲酰化方法的反应条件和成分并非本发明的关键特征。

[0100] 在一个优选实施例中，氢甲酰化反应流体包括任何衍生自任何对应氢甲酰化方法的流体，其含有至少一些量的四种不同主要成分或组分，即醛产物、金属-有机磷配体络合物催化剂、自由有机磷配体和用于所述催化剂和所述自由配体的溶剂。氢甲酰化反应混合物组合物可以并且通常将含有额外成分，如在氢甲酰化方法中有意使用或在所述方法期间就地形成的那些额外成分。此类额外成分的实例包括未反应的烯烃起始物质；一氧化碳和氢气；随进料进入系统的惰性杂质，如甲烷、二氧化碳等；和原位形成的副产物，如对应于烯烃起始物质的饱和烃和/或未反应的异构化烯烃、配体降解化合物和高沸点液体醛缩合副产物以及其它惰性共溶剂类物质或烃添加剂(如果使用)。

[0101] 氢甲酰化方法的反应条件可包括迄今为止用于产生光学活性和/或非光学活性醛的任何适合氢甲酰化条件。使用的氢甲酰化反应条件将由所需醛产物的类型决定。举例来说，氢甲酰化方法的氢气、一氧化碳以及烯烃起始化合物的总气体压力可以在1kPa到69,000kPa范围内。然而，一般来说，优选的是所述方法在小于14,000kPa并且更优选地小于3,
400kPa的氢气、一氧化碳以及烯烃起始化合物的总气压下操作。最小总压主要受获得所需反应速率必需的反应物的量限制。更具体来说，氢甲酰化方法的一氧化碳分压优选为1到6,
900kPa并且更优选为21到5,500kPa，同时氢分压优选为34到3,400kPa并且更优选为69到2,
100kPa。一般来说，气态H2:CO的摩尔比可以在1:10到100:1或更高范围内，更优选摩尔比为
1:10到10:1。一般来说，氢甲酰化方法可在任何可操作反应温度下进行。有利地，在-25℃到
200℃，优选地50℃到120℃的反应温度下进行氢甲酰化方法。

[0102] 氢甲酰化方法可使用一或多种适合的反应器来进行，如固定床反应器、流化床反应器、塞式流动反应器、连续搅拌槽反应器(CSTR)或浆料反应器。反应器的最佳尺寸和形状将取决于所用反应器的类型。所用的反应区可为单一容器或可包含两个或更多个串联或并联的分立容器。反应步骤可受将一种起始物质增量添加到其它起始物质中影响。此外，反应步骤可以通过联合添加起始材料来组合。当不需要或不可获得完全转化时，可以例如通过蒸馏将起始物质自产物分离，并且随后将其再循环回反应区中。

[0103] 本发明中所用的萃取区可为单一容器或可包含两个或更多个分立容器。在本发明的一个实施例中，反应容器可用作萃取器，例如当方法以分批模式操作时。

[0104] 再循环程序一般涉及含有催化剂和醛产物的液体反应介质的一部分连续地或间歇地从氢甲酰化反应器(即反应区)中退出；以及通过使用复合膜(如US 5,430,194和US 5,681,473中所公开)自其回收醛产物或按需要在一或多个阶段中，在常压、减压或高压下，在单独的蒸馏区中通过更常规和优选的方法将其蒸馏(即汽化分离)，含有残留物的未挥发的金属催化剂再循环到反应区中，如例如US 5,288,918中所公开。挥发物质的缩合，和其例如通过进一步蒸馏的分离和进一步回收可以任何常规方式进行，且必要时，粗醛产物可继续进行进一步纯化和异构体分离、氢化、氧化和/或缩合，且任何回收的反应物，例如烯烃起始物质和合成气可以任何所要方式再循环到氢甲酰化区(反应器)中。此类膜分离的经回收的含金属催化剂的萃余物或此类汽化分离的经回收的含未挥发金属催化剂的残余物可以任何所要常规方式再循环到氢甲酰化区(反应器)中。

[0105] 构建物质对本发明并非尤其关键的，且可由所属领域的一般技术人员容易地选择。氢甲酰化方法可在例如玻璃内衬的不锈钢或类似类型的反应设备中进行。反应区可以装配有一或多个内部和/或外部热交换器以便控制不当温度波动或防止任何可能的“失控”反应温度。

[0106] 一般优选以连续方式进行氢甲酰化方法。具有或不具有烯烃和/或催化剂再循环的连续氢甲酰化方法在所属领域中众所周知。

[0107] 所用的分离区可为单一容器或可包含两个或更多个分立容器。在一个实施例中，醛产物混合物可与粗反应混合物的其它组分分离，其中醛混合物通过任何适合的方法产生，所述方法为例如溶剂萃取、结晶、蒸馏、汽化、刮膜蒸发、降膜蒸发、相分离、过滤等或其任何组合。可能需要在醛产物形成时经由使用如WO 88/08835中所描述的捕获剂从粗反应混合物中去除醛产物。本文中所用的反应区和分离区可存在于相同容器或不同容器中。举例来说，反应性分离技术(如反应性蒸馏和反应性膜分离等)可以在反应区中进行。一种用于将醛混合物与粗反应混合物的其它组分分离的方法是通过膜分离，其例如描述在美国专利5,430,194和5,681,473中。

[0108] 更确切地说，所需醛产物与含有金属-有机磷络合物催化剂的反应流体的蒸馏和分离可以在任何适合的所需温度下进行。一般来说，优选地，此类蒸馏在相对较低温度，如低于150℃下并且更优选在50℃到140℃范围内的温度下进行。也一般优选的是此类醛蒸馏在减压，例如大体上低于当涉及低沸点醛(例如C4到C6)时在氢甲酰化期间或涉及高沸点醛(例如C7或更大)时于真空中所用的总气体压力的总气体压力下进行。举例来说，惯例为使从氢甲酰化反应器中去除的液体反应产物介质经受减压，以便使溶解于液体介质中、现含有与反应介质中所存在的相比低得多的合成气体浓度的未反应气体的相当大部分挥发到蒸馏所需醛产物的蒸馏区(例如汽化器/分离器)中。一般来说，对于大多数目的，在真空压力直到340kPa的总气体压力范围内的蒸馏压力应该是足够的。

[0109] 说明性非光学活性醛产物包括例如丙醛、正丁醛、异丁醛、正戊醛、2-甲基1-丁醛、己醛、羟基己醛、2-甲基1-庚醛、壬醛、2-甲基-1-辛醛、癸醛、己二醛、2-甲基戊二醛、2-甲基己二醛、3-羟基丙醛、6-羟基己醛、烯醛(例如2-戊烯醛、3-戊烯醛和4-戊烯醛)、5-甲酰基戊酸烷基酯、2-甲基-1-壬醛、2-甲基1-癸醛、3-丙基-1-十一醛、十五醛、3-丙基-1-十六醛、二十醛、2-甲基-1-二十三醛、二十五醛、2-甲基-1-二十四醛、二十九醛、2-甲基-1-二十八醛、三十一醛、2-甲基-1-三十醛等。

[0110] 说明性光学活性醛产物包括通过本发明的不对称氢甲酰化方法制备的(对映异构)醛化合物，例如S-2-(对异丁基苯基)-丙醛、S-2-(6-甲氧基-2-萘基)丙醛、S-2-(3-苯甲酰基苯基)-丙醛、S-2-(3-氟-4-苯基)苯丙醛和S-2-(2-甲基乙醛)-5-苯甲酰基噻吩。

[0111] 本发明的特定实施例

[0112] 在以下实例中，除非另外指明，否则所有份数和百分比都按重量计。除非另外指明，否则压力给定为绝对压力。

[0113] 一般程序

[0114] 使用由两个串联连接的1升不锈钢搅拌槽反应器组成的液体再循环反应器系统。每一反应器都装备有垂直安装的搅动器和位于接近反应器底部的环形管状喷布器。每一喷布器含有多个大小足以将所需气流提供到反应器中的液体主体中的孔。喷布器用于将烯烃和/或合成气馈入反应器中，并且还可以用于将未反应气体再循环到每一反应器中。每一反应器具有硅酮油壳层作为控制反应器温度的构件。反应器1经由管线另外连接到反应器2以转移任何未反应的气体和管线以允许一部分含有醛产物和催化剂的液体溶液从反应器1泵送到反应器2。因此，反应器1的未反应烯烃在反应器2中经进一步氢甲酰化。每一反应器还含有用于维持所需液位的气动液位控制器。反应器2具有用于去除未反应气体的排气孔。

[0115] 液体反应溶液的一部分连续地从反应器2泵吸到汽化器中，所述汽化器由在减压下加热的容器组成。来自汽化器的流出物流被传送到位于汽化器底部的气体-液体分离器中，其中汽化醛与液体反应溶液的非挥发性组分分离。使汽化醛产物冷凝并且在产物接收器中收集。气动液位控制器控制在分离器中的非挥发性组分的液位，包括欲再循环的催化剂溶液。将分离器的液体流出物传送到萃取器中，其中水进料流与分离器液体流出物接触以去除酸性物质。萃取器包含填充柱接触区域和相分离区(即倾析器)。在倾析器中，形成水层和单独的有机层。含有欲再循环的催化剂的有机层经由再循环管线自倾析器经泵送到反应器1中。

[0116]

[0117]

[0118] 比较实验A(并非本发明的实施例)

[0119] 使用上文所描述的一般程序进行氢甲酰化反应60天，除了用由0.04M水性磷酸钠缓冲剂溶液组成的pH为6.8的流替换水进料流。将包含以下各者的2升催化剂溶液馈入反应器系统中：(a)二羰基乙酰基丙酮酸铑(280ppm铑)，(b)配体A(0.68重量％；每摩尔铑3摩尔当量)，和(c)包含15重量％的可自陶氏化学公司(The Dow Chemical Company)购得的UCAR FILMER IBT(2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯)和85重量％混合C5醛(正戊醛与2-甲基丁醛的重量比为约30:1)的溶剂混合物。随后在流动一氧化碳和氢气下将反应器加热到75℃。反应器1和2压力分别维持在160psig和110psig下。以1.74克摩尔/升反应器体积/小时的速率将混合丁烯烯烃流(由大致18％1-丁烯、37％反2-丁烯、30％顺-2-丁烯、5％异丁烯和10％正丁烷组成)馈入到反应器1中。汽化器系统在11psia和102℃到104℃下操作。

[0120] 显著钠含量在20天内积聚在倾析器的有机层中(达至所测量的20ppm)。发生偶然的管线堵塞。

[0121] 实例1

[0122] 遵循比较试验A的程序42天，除了不使用磷酸钠缓冲剂溶液且通过经由注射泵将三乙醇胺(TEA)(以12重量％水溶液形式)直接馈入到反应器1中来将水萃取器尾流的pH控制在6.0的平均值下。TEA最初以0.002毫摩尔/升催化剂溶液的速率添加于反应器1中，所述速率等效于来自配体分解的酸产生的所估计摩尔速率。来自配体分解的实际酸产生通过离子色谱和高压液相色谱定期测量，且适当调节TEA添加速率。

[0123] 在42天的时段内，馈入到反应器1中的TEA的累计总和为20毫摩尔TEA/升催化剂溶液，其以摩尔计等效于来自配体分解的所测量总酸产生。

[0124] 基于水性倾析器流出物的观测结果，观测到TEA的极好质量平衡。对于完整42天，所测量的配体消耗与在相同条件下使用常规水性磷酸钠缓冲剂萃取器操作的对照系统的配体消耗相当。

[0125] 在42天期间，进行广泛分析型取样和方法测量，且进行与比较实验A的方法的比较。

[0126] 与比较实验A相比，在氢甲酰化速率、对正戊醛和异戊醛的选择性或配体降解产物的形成速率中未检测到有害作用。此外，与比较实验A相比，使用31P核磁共振(NMR)在氢甲酰化的时程内未检测到新的基于磷的化学中间物，且出人意料地，未观测到积垢(如由无管线堵塞所证明)。在氢甲酰化的时程内，在上述条件下馈入的TEA以游离TEA或以TEA盐形式完全穿过萃取器的水性流出物，从而去除由配体降解形成的酸性化合物。另外，不存在倾析器的有机层中的钠含量的增加。

[0127] 实例2

[0128] 在比较实验A的60天结束时，用仅有水的进料流替换磷酸钠缓冲剂溶液流，且起始用于实例1的TEA添加流程。有机相中的钠含量随时间推移下降，伴以周期性尖峰(由于固体盐溶解)。在40天的操作之后，系统基本上不含钠。这表明使用仅用水的萃取器和TEA将去除由比较系统沉积的盐，同时仍维持良好的催化剂性能而不需要停止方法以用于清洁。

[0129] 比较实验B(并非本发明的实施例)

[0130] 遵循实例1的程序，除了未将TEA馈入到反应器1中，且未使用萃取器。在190天之后，用两次水馈料萃取含有超过4,000ppm羟丁基膦酸(HBPA，可通过离子色谱容易地测量的酸性配体分解产物)的催化剂溶液，从而使HBPA的量降低到有机相中的1,000ppm。在停止进料且冷却到环境温度之后在反应器中进行萃取。未检测到水萃取层的乳液或铑损失。然而，残余HBPA的此量不可接受地高。

[0131] 比较实验C(并非本发明的实施例)

[0132] 用1％水性三乙醇胺(TEA)溶液(0.2重量％催化剂溶液，0.12mmol/L，pH>9.5)处理来自比较实验B的所得有机相，随后进行最终水洗涤提供HBPA自有机相的完全去除。然而，观测到显著乳液形成且在水洗涤中观测到1.5ppm铑损失。

[0133] 比较实验D(并非本发明的实施例)

[0134] 测试来自比较实验C的所得含TEA洗涤催化剂的有机相的反应性，且发现，归因于TEA水性洗液的极高pH(>9.5)，所得催化剂溶液快速积聚毒化亚磷酸酯，其导致与新制催化剂相比仅25％的活性。经洗涤催化剂溶液的有效pH过高而不准许毒化亚磷酸酯的水解。

[0135] 比较实验B到比较实验D表明应用先前技术给出不能令人满意的结果。比较实验B说明，简单水萃取对于将酸去除到可接受含量无效。比较实验C说明，尽管添加过量胺有效地去除酸，但观测到其它非所要后果，如铑损失和乳液形成，其在商业操作中不能容许。另外，比较实验D显示，比较实验C的经处理材料展现非所要的低氢甲酰化活性。

[0136] 实例3

[0137] 重复实例1的的方法，除了进行在不同平均pH值(如在萃取器水性流出物中所测量)下的一系列30天操作，且获得催化剂活性(基于在相同条件下对于新制催化剂所产生的配体动力学模型值)和配体使用率。通过改变向反应器1的TEA馈入速率来控制平均pH值。针对中心点(pH 6.8)按比例调整相对配体使用率，其给出1的值。催化剂活性与配体用量之间的关系在表1中显示。由于活性和使用比率直接影响醛生产的成本且与平均萃取器pH相关，可测定给定方法的所要反应速率和配体使用比率，且可随后选择平均pH以达成所要结果。

[0138]pH 催化剂活性(模型％) 相对配体用量
5.6 75 1.48
6.8 67 1
7.6 55 0.625

[0139] 表1

[0140] 实例4

[0141] 遵循比较实验A的程序，除了不使用磷酸钠缓冲液溶液且TEA(呈700ppmw水溶液形式；pH 9.3)以12.6g溶液/小时的恒定速率馈入到萃取器。在46天的时段内，通过离子色谱定期测量由配体分解产生的酸，且基于高压液相色谱分析计算配体用量。配体分解的速率波动；因此，酸浓度变化，产生1.7:1到2.8:1的TEA:酸的摩尔比和6.4到7.2的萃取器水性流出物pH。将累计总共66毫摩尔TEA馈入到萃取器中，其以摩尔计等效于产生自配体分解的所测量全部酸。

[0142] 相对于比较实例A的方法，未观测到对于配体使用比率、氢甲酰化速率、重物质形成或产物选择性的不利影响。重要的是，未观测到倾析器的有机层中的不溶物质的证据，如积垢或管线/过滤器堵塞。