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新型亚磷酸酯化合物和新型亚磷酸酯-金属配合物

申请号 CN02816056.8 申请日 2002-08-13 公开(公告)号 CN1543470A 公开(公告)日 2004-11-03
申请人 奥克森诺奥勒芬化学股份有限公司; 发明人 D·泽伦特; A·伯尔纳; C·博格曼; D·赫斯; K·-D·维泽;
摘要 本发明描述了式I的亚磷酸酯和亚磷酸酯-金属配合物,它们的制备方法和它们在催化反应,尤其烯烃的加氢甲酰化方法中的用途:
权利要求

1、式I的亚磷酸酯:

其中R′选自具有1-50个碳原子的单价取代或未取代的脂族,脂 环族,芳族,杂芳族,混合脂族-脂环族,混合脂族-芳族,杂环和混 合脂族-杂环烃基,R1、R2、R3和R4各自独立选自具有1-50个碳原子的单价取代或未 取代脂族、脂环族、芳族、杂芳族、混合脂族-脂环族、混合脂族-芳 族、杂环、混合脂族-杂环烃基,H,F,Cl,Br,I,-CF3,-CH2(CF2)jCF3, 其中j=0-9,-OR9,-COR9,-CO2R9,-CO2M,-SR9,-SO2R9,-SOR9,-SO3R9, -SO3M,-SO2NR9R10,-NR9R10,-N=CR9R10,其中R9和R10各自独立选自H, 具有1-25个碳原子的单价取代或未取代的脂族和芳族烃基,和M是 碱金属离子,形式上半碱土金属离子,铵离子或鏻离子,或相邻的R1-R4一起形成稠合取代或未取代的芳族,杂芳族,脂 族,混合芳族-脂族,或混合杂芳族-脂族环体系;

和k=0或1,

其特征在于R1、R2、R3和R4各自是H原子和k=0时,R′不是烷基, 芳基,芳烷基,链烯基或环烷基,和当R1、R2、R3和R4各自是H原子 和k=1时,R′不是烷基或芳基。

2、如权利要求1所要求的亚磷酸酯,其中亚磷酸酯的基团R′选自 芳族和杂芳族基团,它们是未取代的或被选自具有1-25个碳原子的 脂族,脂环族,芳族,杂芳族,混合脂族-脂环族,混合脂族-芳族, 杂环,混合脂族-杂环烃基,F,Cl,Br,I,-CF3,-CH2(CF2)jCF3,其 中j=0-9,-OR9,-COR9,-CO2R9,-CO2M,-SR9,-SO2R9,-SOR9,-SO3R9, -SO3M,-SO2NR9R10,-NR9R10,或-N=CR9R10中的至少一个基团取代,其中 R9,R10和M如权利要求1中所定义。

3、如权利要求1所要求的亚磷酸酯,其中亚磷酸酯的基团R′选自 具有稠合芳族、杂芳族和/或脂族环的芳族和杂芳族基团,所述环是未 取代的或被选自具有1-25个碳原子的脂族,脂环族,芳族,杂芳族, 混合脂族-脂环族,混合脂族-芳族,杂环,混合脂族-杂环烃基,F, Cl,Br,I,-CF3,-CH2(CF2)jCF3,其中j=0-9,-OR9,-COR9,-CO2R9, -CO2M,-SR9,-SO2R9,-SOR9,-SO3R9,-SO3M,-SO2NR9R10,-NR9R10或 -N=CR9R10中的至少一个基团取代,其中R9,R10和M如权利要求1所定义。

4、如权利要求1-3的任一项所要求的亚磷酸酯,其中亚磷酸酯 的相邻基团R1-R4一起形成稠合芳族,杂芳族,脂族,混合芳族-脂族 或混合杂芳族-脂族环体系,所述环体系是未取代的或被选自具有1- 50个碳原子的脂族,脂环族,芳族,杂芳族,混合脂族-脂环族,混合 脂族-芳族,杂环,混合脂族-杂环烃基,F,Cl,Br,I,-CF3, -CH2(CF2)jCF3,其中j=0-9,-OR9,-COR9,-CO2R9,-CO2M,-SR9,-SO2R9, -SOR9,-SO3R9,-SO3M,-SO2NR9R10,-NR9R10或-N=CR9R10中的至少一个 基团取代,其中R9,R10和M如权利要求1所定义。

5、包括元素周期表的第4、5、6、7、8、9或10族的金属和一种 或多种式I的亚磷酸酯的亚磷酸酯-金属配合物:

其中R′选自具有1-50个碳原子的单价取代或未取代的脂族,脂 环族,芳族,杂芳族,混合脂族-脂环族,混合脂族-芳族,杂环和混 合脂族-杂环烃基,R1、R2、R3和R4各自独立选自具有1-50个碳原子的单价取代或未 取代的脂族、脂环族、芳族、杂芳族、混合脂族-脂环族、混合脂族- 芳族、杂环、混合脂族-杂环烃基,H,F,Cl,Br,I,-CF3,-CH2(CF2)jCF3, 其中j=0-9,-OR9,-COR9,-CO2R9,-CO2M,-SR9,-SO2R9,-SOR9,-SO3R9, -SO3M,-SO2NR9R10,-NR9R10,-N=CR9R10,其中R9和R10各自独立选自H, 具有1-25个碳原子的单价取代或未取代的脂族和芳族烃基,和M是 碱金属离子,形式上半碱土金属离子,铵离子或鏻离子,或相邻的R1-R4一起形成稠合取代或未取代的芳族,杂芳族,脂 族,混合芳族-脂族,或混合杂芳族-脂族环体系;

和k=0或1。

6、如权利要求5所要求的亚磷酸酯-金属配合物,其中亚磷酸酯 的基团R′选自芳族或杂芳族基团,它们是未取代的或被选自具有1- 25个碳原子的脂族,脂环族,芳族,杂芳族,混合脂族-脂环族,混合 脂族-芳族,杂环,混合脂族-杂环烃基,F,Cl,Br,I,-CF3, -CH2(CF2)jCF3,其中j=0-9,-OR9,-COR9,-CO2R9,-CO2M,-SR9,-SO2R9, -SOR9,-SO3R9,-SO3M,-SO2NR9R10,-NR9R10,或-N=CR9R10中的至少一个 基团取代,其中R9,R10和M如权利要求1中所定义。

7、如权利要求5所要求的亚磷酸酯-金属配合物,其中亚磷酸酯 的基团R′选自具有稠合芳族、杂芳族和/或脂族环的芳族或杂芳族基 团,所述环是未取代的或被选自具有1-25个碳原子的脂族,脂环族, 芳族,杂芳族,混合脂族-脂环族,混合脂族-芳族,杂环,混合脂族- 杂环烃基,F,Cl,Br,I,-CF3,-CH2(CF2)jCF3,其中j=0-9,-OR9, -COR9,-CO2R9,-CO2M,-SR9,-SO2R9,-SOR9,-SO3R9,-SO3M,-SO2NR9R10, -NR9R10,或-N=CR9R10中的至少一个基团取代,其中R9,R10和M如权利 要求1所定义。

8、如权利要求5-7的任一项所要求的亚磷酸酯-金属配合物,其 中亚磷酸酯的相邻基团R1-R4一起形成稠合芳族,杂芳族,脂族,混 合芳族-脂族或混合杂芳族-脂族环体系,所述环体系是未取代的或被 选自具有1-50个碳原子的脂族,脂环族,芳族,杂芳族,混合脂族- 脂环族,混合脂族-芳族,杂环,混合脂族-杂环烃基,F,Cl,Br,I, -CF3,-CH2(CF2)jCF3,其中j=0-9,-OR9,-COR9,-CO2R9,-CO2M,-SR9, -SO2R9,-SOR9,-SO3R9,-SO3M,-SO2NR9R10,-NR9R10,或-N=CR9R10中的 至少一个基团取代,其中R9,R10和M如权利要求1所定义。

9、如权利要求5-8的任一项所要求的亚磷酸酯-金属配合物,其 中金属是铑,铂,钯,钴或钌。

10、如权利要求5-8的任一项所定义的亚磷酸酯或如权利要求5 -9的任一项所要求的亚磷酸酯-金属配合物在催化中的用途。

11、如权利要求5-8的任一项所定义的亚磷酸酯或如权利要求5 -9的任一项所要求的亚磷酸酯-金属配合物在均相催化中的用途。

12、如权利要求5-8的任一项所定义的亚磷酸酯或如权利要求5 -9的任一项所要求的亚磷酸酯-金属配合物在烯烃的加氢甲酰化方法 中的用途。

13、如权利要求12所要求的用途,其中存在其它含磷配体。

14、烯烃的加氢甲酰化方法,该方法包括让单烯烃或单烯烃混合 物与一氧化碳和氢的混合物在如权利要求5-8的任一项所定义的亚磷 酸酯或如权利要求5-9的任一项所要求的亚磷酸酯-金属配合物的存 在下反应。

15、制备如权利要求1-4的任一项所要求的亚磷酸酯的方法,该 方法包括;

(a)让式(1)的α-羟基芳基羧酸与PCl3,PBr3或PI3在碱的存在 下反应,形成式(2)的卤代二氧杂磷杂环己酮,其中Hal=Cl,Br或I, 和

(b)在碱的存在下让卤代二氧杂磷杂环己酮(2)与

(i)醇HO-R′反应,获得其中k=0的式(I)的亚磷酸酯,或与

(ii)羧酸HOOC-R′反应,获得其中k=1的式(I)的亚磷酸酯,

基团R′-R4和R′如权利要求1所定义。

16、制备如权利要求5-9的任一项所要求的亚磷酸酯-金属配合 物的方法,该方法包括让元素形式或化合物形式的元素周期表的第4、 5、6、7、8、9或10族金属与如权利要求5-8的任一项所定义的亚磷 酸酯反应。

说明书全文

本发明涉及新型亚磷酸酯化合物和新型亚磷酸酯-金属配合物,以 及它们在催化反应中的用途。

烯烃化合物,一氧化碳和氢在催化剂的存在下反应,形成增加一个 碳原子的醛的反应被称为加氢甲酰化(羰基合成法)。用于这些反应 的催化剂常常是元素周期表的8-10族过渡金属的化合物,尤其铑和 钴的化合物。与使用钴化合物的催化剂比较,使用铑化合物的加氢甲 酰化一般提供了更高选择性的优点,因此通常更经济。在铑催化的加 氢甲酰化的情况下,通常使用包括铑和优选作为配体的三价磷化合物 的配合物。已知的配体例如是来源于膦类、亚磷酸酯类和亚膦酸酯类 的化合物。烯烃的加氢甲酰化的概述可以在B.CORNILS,W.A. HERRMANN,“Applied Homogeneous Catalysts with Organometallic Compounds”,Vol.1&2,VCH,Weinheim,New York,1996中找到。

各催化剂体系(钴或铑)具有其特定优点。取决于起始原料和目标 产物,使用不同的催化剂体系。如果使用铑和三苯基膦,则α-烯烃能 够在低压下加氢甲酰化。作为含磷配体,通常使用过量的三苯基膦, 其中为了增加反应对商业上所希望的正醛产物的选择性,必需高配体/ 铑比率。

US-A-4,694,109和US-A-4,879,416涉及双膦配体及其用于烯烃 在低合成气压力下的加氢甲酰化的用途。使用这类配体获得了高活性 和高正/异-选择性,尤其在丙烯的加氢甲酰化中。

WO-A-95/30680描述了双齿膦配体和它们在催化,特别是在加氢 甲酰化反应中的用途。

例如在US-A-4,169,861,US-A-4,201,714和US-A-4,193,943 中公开了二茂铁桥连的双膦作为加氢甲酰化的配体。

双齿膦配体的缺点是它们的制备相对复杂。为此,在工业方法中使 用这些体系通常在经济上是不可行的。

铑-单亚磷酸酯配合物是用于具有内部双键的支化烯烃的加氢甲 酰化的适合催化剂,但对端部加氢甲酰化化合物的选择性是低的。 EP-A-0 155 508公开了双亚芳基-取代单亚磷酸酯在位阻烯烃,例如 异丁烯的铑催化加氢甲酰化中的用途。

铑-亚磷酸酯配合物催化具有端部和内部双键的线性烯烃的加氢 甲酰化,形成了主要端部加氢甲酰化产物,但具有内部双键的支化烯 烃仅少量反应。当配位于过渡金属中心时,这些亚磷酸酯获得了活性 增加的催化剂,但这些催化剂体系的使用寿命性能是不令人满意的, 特别是因为亚磷酸酯配体的水解敏感性。如在EP-A-0 214 622或 EP-A-0 472 071中所述,通过使用取代双芳基二醇作为亚磷酸酯配体 的起始原料而能够获得明显的改进。

根据文献,这些配体的铑配合物是α-烯烃的活性极高的加氢甲酰 化催化剂。US-A-4,668,651,US-A-4,748,261和US-A-4,885,401描 述了能够以高选择性将α-烯烃以及2-丁烯转化为端部加氢甲酰化产物 的多亚磷酸酯配体。在US-A-5,312,996中,这类双齿配体还用于丁二 烯的加氢甲酰化。

虽然所提到的亚磷酸酯是铑加氢甲酰化催化剂的良好配位配体,但 仍希望发现其它易于制备的亚磷酸酯,以获得它们例如在加氢甲酰化 中的效力的进一步改进。

具有式Δ的水杨酸结构单元的亚磷酸酯在专利JP 06025493,JP 2000038487和JP 10081801中作为塑料的稳定剂来描述:

其中R=烷基,芳基,芳烷基,链烯基,环烷基,酰基,COPh。

P.A.Kirpichnikov等人在the Russian Journal Vysokomol. Soedin.,Ser.B(1970),12(3),189-192中证明了具有水杨酸结构 单元的亚磷酸酯的稳定性能。

已经令人惊奇地发现,式I的亚磷酸酯或包括元素周期表的第4、 5、6、7、8、9或10族的金属和一种或多种式I的亚磷酸酯的亚磷酸 酯-金属配合物能够用于催化:

其中R′选自具有1-50个碳原子的单价取代或未取代脂族,脂环 族,芳族,杂芳族,混合脂族-脂环族,混合脂族-芳族,杂环和混合 脂族-杂环烃基,

R1、R2、R3和R4各自独立选自具有1-50个碳原子的单价取代或未 取代脂族、脂环族、芳族、杂芳族、混合脂族-脂环族、混合脂族-芳 族、杂环、混合脂族-杂环烃基,H,F,Cl,Br,I,-CF3,-CH2(CF2)jCF3, 其中j=0-9,-OR9,-COR9,-CO2R9,-CO2M,-SR9,-SO2R9,-SOR9,-SO3R9, -SO3M,-SO2NR9R10,-NR9R10,-N=CR9R10,其中R9和R10独立选自H,具 有1-25个碳原子的单价取代或未取代脂族和芳族烃基,和M是碱金 属离子,形式上半碱土金属离子,铵离子或鏻离子,

或相邻的R1-R4一起形成稠合取代或未取代芳族,杂芳族,脂族, 混合芳族-脂族,或混合杂芳族-脂族环体系;

和k=0或1。

本发明优选涉及该亚磷酸酯或亚磷酸酯-金属配合物在均相催化 中,尤其在烯烃的加氢甲酰化中的用途。本发明还提供了烯烃的加氢 甲酰化方法。

本发明的另一个方面是上述亚磷酸酯-金属配合物。本发明进一步 提供了式1的亚磷酸酯,前提是当R1、R2、R3和R4各自是H原子和k=0 时,R′不是烷基,芳基,芳烷基,链烯基或环烷基,和当R1、R2、R3 和R4各自是H原子和k=1时,R′不是烷基或芳基。

在优选的亚磷酸酯中,亚磷酸酯的基团R′选自芳族和杂芳族基 团,它们是未取代的或被选自具有1-25个碳原子的脂族,脂环族, 芳族,杂芳族,混合脂族-脂环族,混合脂族-芳族,杂环,混合脂族- 杂环烃基,F,Cl,Br,I,-CF3,-CH2(CF2)jCF3,其中j=0-9,-OR9, -COR9,-CO2R9,-CO2M,-SR9,-SO2R9,-SOR9,-SO3R9,-SO3M,-SO2NR9R10, -NR9R10,或-N=CR9R10中的至少一个基团取代,其中R9,R10和M如以上 所定义。

在同样优选的亚磷酸酯中,基团R′选自具有稠合芳族、杂芳族和/ 或脂族环的芳族和杂芳族基团,这些环是未取代的,或被选自具有1 -25个碳原子的脂族,脂环族,芳族,杂芳族,混合脂族-脂环族,混 合脂族-芳族,杂环,混合脂族-杂环烃基,F,Cl,Br,I,-CF3, -CH2(CF2)jCF3,其中j=0-9,-OR9,-COR9,-CO2R9,-CO2M,-SR9,-SO2R9, -SOR9,-SO3R9,-SO3M,-SO2NR9R10,-NR9R10,或-N=CR9R10中的至少一个 基团取代,其中R9,R10和M如以上所定义。

还优选使用其基团R1-R4一起形成稠合芳族,杂芳族,脂族,混合 芳族-脂族或混合杂芳族-脂族环体系的亚磷酸酯,所述环体系是未取 代的,或被选自具有1-50个碳原子的脂族,脂环族,芳族,杂芳族, 混合脂族-脂环族,混合脂族-芳族,杂环,混合脂族-杂环烃基,F, Cl,Br,I,-CF3,-CH2(CF2)jCF3,其中j=0-9,-OR9,-COR9,-CO2R9, -CO2M,-SR9,-SO2R9,-SOR9,-SO3R9,-SO3M,-SO2NR9R10,-NR9R10,或 -N=CR9R10中的至少一个基团取代,其中R9,R10和M如以上所定义。

根据本发明使用的结构式I的代表性亚磷酸酯配体是:

根据本发明使用的亚磷酸酯能够通过卤化磷与醇,羧酸和/或α-羟 基芳基羧酸的反应程序来制备,其中在磷上的卤素原子被氧基置换。 例如基本工序用式I化合物的合成路线来举例说明:

在第一步中,α-羟基芳基羧酸与三卤化磷PX3,例如PCl3,PBr3 或PI3,优选三氯化磷PCl3在优选以当量量或催化量使用的碱的存在下 反应,形成卤代二氧杂磷杂环己酮(Halogendioxaphosphorinon) (1)。

在第二反应步骤中,卤代二氧杂磷杂环己酮(1)与醇HO-R′或羧 酸HOOC-R′在优选以当量量或催化量使用的碱的存在下反应,获得所 需的式(I)的亚磷酸酯,其中R′=R″。在与醇反应器的情况下,在 式(I)中的亚磷酸酯中的k为0,而在与羧酸反应的情况下,k是1。

基团R1-R4和R′如以上所定义。

因为所使用的醇或羧酸和它们的下游产物常常是固体,所以反应一 般在溶剂中进行。所用溶剂是非质子溶剂,它既不与醇或羧酸反应, 也不与磷化合物反应。适合溶剂的实例是四氢呋喃,醚类,如乙醚或 MTBE(甲基叔丁基醚)和芳族烃,如甲苯。

卤化磷与醇的反应形成了被以当量量或催化量添加的碱所结合的 卤化氢。这些碱的实例是叔胺,如三乙胺,吡啶或N-甲基吡咯烷酮。 有时还可有效地在反应之前将醇转化为金属醇盐,例如通过与氢化钠 或丁基锂反应。

这些亚磷酸酯是用于配合元素周期表的第4、5、6、7、8、9和10 的金属的适合配体。该配合物可以含有一个或多个亚磷酸酯配体和任 选的其它配体,并适合作为催化剂,优选在均相催化中的催化剂。适 合金属的实例是铑,钴,铱,镍,钯,铂,铁,钌,锇,铬,钼和钨。 特别是以第8、9和10族金属所得配合物可用作加氢甲酰化,羰基化, 氢化和氢氰化反应的催化剂;特别优选的是铑,钴,镍,铂和钌。例 如,使用铑作为催化剂金属在加氢甲酰化反应中获得了高的催化活 性。催化剂金属以盐或配合物的形式使用,在铑的情况下,例如作为 羰基铑,硝酸铑,氯化铑,Rh(CO)2(acac)(acac=乙酰丙酮酸根),乙 酸铑,辛酸铑或壬酸铑使用。

均相催化的活性催化剂物质由亚磷酸酯配体和催化剂金属在反应 条件下形成,例如在加氢甲酰化的情况下,羰基氢化亚磷酸酯配合物 与合成气接触。亚磷酸酯和任选的其它配体能够以游离形式与催化剂 金属(盐或配合物)一起加入到反应混合物中,以就地产生活性催化 剂物质。还可以使用包括上述亚磷酸酯配体和催化剂金属作为实际催 化活性配合物的前体的亚磷酸酯-金属配合物。这些亚磷酸酯-金属配 合物通过让以元素形式或以化合物形式存在的适当的第4-10族催化 剂金属与亚磷酸酯配体反应来制备。

作为存在于反应混合物中的其它配体,可以使用含磷配体,优选 膦,双亚磷酸酯,亚膦酸酯或次膦酸酯。

这些配体的实例是:

膦:三苯基膦,三(对甲苯基)膦,三(间甲苯基)膦,三(邻甲苯基) 膦,三(对甲氧基苯基)膦,三(对二甲基胺基苯基)膦,三环己基膦, 三环戊基膦,三乙基膦,三-(1-萘基)膦,三苄基膦,三正丁基膦,三 叔丁基膦。

亚磷酸酯:亚磷酸三甲酯,亚磷酸三乙酯,亚磷酸三正丙酯,亚磷 酸三异丙酯,亚磷酸三正丁酯,亚磷酸三异丁酯,亚磷酸三叔丁酯, 亚磷酸三(2-乙基己基)酯,亚磷酸三苯酯,亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯 基)酯,亚磷酸三(2-叔丁基-4-甲氧基苯基)酯,亚磷酸三(2-叔丁基- 4-甲基苯基)酯,亚磷酸三(对甲酚基(kresyl))酯。另外,尤其如在 EP-A-155 508,US-A-4,668,651,US-A-4,748,261,US-A- 4,769,498,US-A-4,774,361,US-A-4,835,299,US-A-4,885,401, US-A-5,059,710,US-A-5,113,022,US-A-5,179,055,US-A- 5,260,491,US-A-5,264,616,US-A-5,288,918,US-A-5,360,938, EP-A-472 071,EP-A-518 241和WO-A-97/20795中所述的位阻亚磷 酸酯配体也是适合的配体。

亚膦酸酯:甲基二乙氧基膦,苯基二甲氧基膦,苯基二苯氧基膦, 2-苯氧基-2H-二苯并[c,e][1,2]氧磷杂环己烷(2-Phenoxy-2H- dibenz[c,e][1,2]oxaphosphorin)及其全部或部分氢原子被烷基和 /或芳基或卤素原子置换的衍生物,以及在WO-A-98/43935,JP-A- 09-268152和DE-A-198 10 794以及德国专利申请DE-A-199 54 721 和DE-A-199 54 510中所述的配体。

常用的次膦酸酯配体尤其描述在US-A-5,710,344,WO-A- 95/06627,US-A-5,360,938或JP-A-07-082281中。实例是二苯基(苯 氧基)膦及其所有或部分氢原子被烷基和/或芳基或卤素原子置换的衍 生物,二苯基(甲氧基)膦和二苯基(乙氧基)膦。

这些亚磷酸酯或亚磷酸酯-金属配合物能够在烯烃,优选具有2- 25个碳原子的烯烃的加氢甲酰化方法中使用,获得相应的醛。在这种 情况下优选使用具有第8过渡族金属作为催化剂前体的亚磷酸酯配合 物。

一般,使用1-500mol,优选1-200mol,更优选2-50mol的根 据本发明的亚磷酸酯/mol的第8过渡族金属。

新鲜的亚磷酸酯配体能够在任何时刻加入到反应中,以便保持游离 配体的浓度恒定。

金属在反应混合物中的浓度为1ppm-1000ppm,优选为5ppm- 300ppm,以反应混合物的总重量为基准计。

使用本发明的亚磷酸酯或相应的金属配合物进行的加氢甲酰化反 应通过已知方法,例如在J.FALBE,“New Syntheses with Carbon Monoxide”,Springer Verlag,Berlin,Heidelberg,New York, page 95ff.,(1980)中所述的方法来进行。烯烃化合物在催化剂的 存在下与CO和H2(合成气)的混合物反应,形成增加一个碳原子的醛。

使用本发明的亚磷酸酯或亚磷酸酯-金属配合物作为催化剂的加 氢甲酰化方法的反应温度优选为40℃-180℃,更优选75℃-140℃。 进行加氢甲酰化的压力优选为1-300巴,更优选10-64巴的合成气。 在合成气中的氢与一氧化碳(H2/CO)的摩尔比优选是10/1到1/10, 更优选1/1到2/1。

将催化剂或配体均匀溶解在包括起始原料(烯烃和合成气)和产物 (醛,醇,在该方法中形成的高沸点物质)的加氢甲酰化混合物中。 任选地,能够另外使用溶剂。

由于具有相对高的分子量,本发明的亚磷酸酯具有低挥发性。它们 因此能够容易地从高挥发性反应产物中分离出来。它们在常用有机溶 剂中具有足够好的溶解度。

加氢甲酰化的起始原料是具有2-25个碳原子和端部或内部C=C双键的烯烃或烯烃的混合物。它们能够是线性、支化或环状的结构, 还能够具有多个烯属不饱和基团。实例是丙烯;1-丁烯,顺-2-丁烯, 反-2-丁烯,异丁烯,丁二烯,C4-烯烃的混合物;C5-烯烃,如1-戊烯, 2-戊烯,2-甲基-1-丁烯,2-甲基-2-丁烯,3-甲基-1-丁烯;C6-烯烃, 如1-己烯,2-己烯,3-己烯,在丙烯二聚中形成的C6-烯烃混合物(聚 二丙烯);C7-烯烃,如1-庚烯,其它正庚烯,2-甲基-1-己烯,3-甲 基-1-己烯;C8-烯烃,如1-辛烯,其它正辛烯,2-甲基庚烯类,3-甲 基庚烯类,5-甲基-2-庚烯,6-甲基-2-庚烯,2-乙基-1-己烯,在丁烯 二聚中形成的异构C8-烯烃混合物(聚二丁烯);C9-烯烃,如1-壬烯, 其它正壬烯,2-甲基辛烯类,3-甲基辛烯类,在丙烯三聚中形成的C9- 烯烃混合物(聚三丙烯);C10-烯烃如正癸烯类,2-乙基-1-辛烯,C12- 烯烃,如正十二碳烯类;在丙烯的四聚或丁烯的三聚中形成的C12-烯烃 混合物(聚四丙烯或聚三丁烯),C14-烯烃,如正十四碳烯类,C16-烯 烃,如正十六碳烯类,在丁烯的四聚中形成的C16-烯烃混合物(聚四丁 烯),以及通过具有不同数目(优选2-4个)碳原子的烯烃的共低聚 制备的烯烃混合物,任选地,在通过蒸馏分离为具有相同或类似数目 碳原子的级分之后获得的烯烃混合物。同样可以使用通过Fischer- Tropsch合成生产的烯烃或烯烃混合物,以及通过乙烯的低聚获得或 可由易位反应(Methathesereaktionen)或调聚反应获得的烯烃。

优选的起始原料一般是α-烯烃,例如丙烯,1-丁烯,2-丁烯,1- 己烯,1-辛烯以及丁烯的二聚体和三聚体(聚二丁烯,聚二正丁烯, 聚二异丁烯,聚三丁烯)。

加氢甲酰化能够连续或间歇进行。能够使用的工业装置的实例是搅 拌容器,泡罩塔,喷嘴反应器,管式反应器和环路反应器,它们的- 些可以级联和/或配备内件。

反应能够以单程进行(durchgehend)或按多个阶段进行。所形成 的醛化合物和催化剂的分离能够通过普通方法如分馏来进行。这在工 业上能够例如通过蒸馏或使用降膜蒸发器或薄膜蒸发器来完成。当催 化剂溶解在高沸点溶剂中从低沸点产物中分离时,这些方法是特别有 效的。已被分离的催化剂溶液能够用于另外的加氢甲酰化。当使用低 级烯烃(例如丙烯,丁烯,戊烯)时,产物通过气相从反应器中排出 也是可行的。

以下实施例举例说明本发明。

在所有实施例中,反应使用标准Schlenk技术在保护气体下进行。 溶剂在使用之前用适宜的干燥剂干燥。

氯化合物A

氯化合物A(2-氯-4H-1,3,2-苯并二氧杂磷杂环己-4-酮)从 Aldrich,Taufkirchen公司购得,并按提供样使用。

氯化合物B

氯化合物B使用以BE 667036,Farbwerke Hoechst AG,1966;Chem. Abstr.65(1966)13741d的方法为基础的方法由2-羟基-1-萘甲酸制 备。以下的合成描述来举例说明该工序:

2-羟基-1-萘甲酸与三氯化磷的反应

将9.22g(0.049mol)的2-羟基-1-萘甲酸,200ml的干燥甲苯和 0.48g(0.005mol)的N-甲基-2-吡咯烷酮投入到保护的250ml Schlenk 管中。在搅拌的同时,将10.14g(0.073mol)的三氯化磷缓慢加入到该 混合物中。在将Schlenk管连接到装配气体流量计的废气管之后,将 反应混合物小心地加热到95℃和在该温度下保持5小时。为了后处 理,反应混合物过滤和在减压下从滤液中除去溶剂。产量:

11.01g(44.6mmol),相当于理论值的91.0%。

31P-NMR(D8-甲苯):δ150.9ppm

亚磷酸酯化合物(A)的合成

将4.5g的2,4-二叔丁基酚(21.81mmol)溶解在100ml的THF中。 在-20℃下将13.6ml的1.6mmol正丁基锂(21.81mmol)在己烷中的溶 液滴加到该溶液中。将所得酚锂溶液在0℃下缓慢加入到32.8ml的氯 化合物A(21.81mmol)在THF中的0.665M溶液中,随后将所得混合 物回流1小时。在减压下除去溶剂之后,添加100ml的己烷和过滤混 合物。在减压下除去溶剂,获得了油状产物。

产量:6.58g(17.669mmol),相当于理论值的81.2%

元素分析(C21H25O4P的计算值;M=372.39g/mol):C68.05(67.73);H 6.96(6.77);P 7.98(8.32)%

31P-NMR(D8-甲苯):δ119.8ppm.EI-MS(70eV):372(38%,M+), 357(100%)

亚磷酸酯化合物(J)的合成

将3.617g的2-苯基酚(21.25mmol)溶解在100ml的THF中。在- 20℃下将13.28ml的正丁基锂(21.25mmol)在己烷中的1.6M溶液滴加 到该溶液中。将所得酚锂溶液在0℃下缓慢加入到32.0ml的氯化合物 A(21.25mmol)在THF中的0.665M溶液中,随后将所得混合物回流1 小时。在减压下除去溶剂之后,添加80ml的己烷和过滤混合物。滤液 在减压下完全脱除溶剂,获得了油状产物。

产量:5.80g(17.24mmol),相当于理论值的81.7%

元素分析(C19H13O4P的计算值;M=336.28g/mol):C68.24(67.86);H 4.02(3.90);P 9.66(9.21)%

31P-NMR(CD2Cl2):δ118.4ppm.EI-MS(70eV):335(42%,M+), 167(100%,M+-OC6H4-o-C6H5)

亚磷酸酯化合物(D)的合成

将4.155g的薄菏醇(26.59mmol)溶解在THF(100ml)中,再在- 20℃下在氩气下与16.6ml的正丁基锂(26.59mmol)在正己烷中的 1.6M溶液混合。将薄菏醇锂溶液加热到室温,然后加入到5.385g氯 磷化合物A(26.59mmol)在已冷却到0℃的THF(30ml)中的溶液中。 随后将反应混合物加热回流1小时,在减压下蒸发到干燥和将残留物 溶解在100ml己烷中。过滤,在减压下除去溶剂,获得了呈浅黄色油 的产物。

产量:6.48g(20.1mmol),相当于理论值的75%。

31P-NMR(CD2Cl2):δ127.4ppm.EI-MS(70eV):m/e=323(2%,M++H), 167(33%);138(92%); 83(100%)。

1-辛烯和聚二正丁烯使用亚磷酸酯化合物(A)、(J)和(D)的 加氢甲酰化

加氢甲酰化实验在购自Buddeberg,Manheim的装有压力保持设 备,气体流量测量仪,鼓气搅拌器和压力移液管的200ml高压釜中进 行。在高压釜中,将10ml作为催化剂前体的[Rh(1,5-环辛二烯)acac] (acac=乙酰丙酮酸根阴离子)形式的铑的溶液(在1-辛烯的情况下为 0.604mM,或在聚二正丁烯的情况下为6.04mM)在氩气氛围下与相应 量的溶解在甲苯中的亚磷酸酯化合物混合,再用甲苯补充到41ml。将 15ml的1-辛烯或聚二正丁烯引入到压力移液管中。通过用合成气 (CO/H2=1∶1)吹扫来置换氩气氛围,之后,在搅拌(1500rpm)的同时, 在30-33巴(在1-辛烯的情况下)或11-13巴(在聚二正丁烯的情 况下)的合成气压力下将铑/配体混合物加热到100℃(在1-辛烯的情 况下)或120℃(在聚二正丁烯的情况下)。在已达到所需反应温度之 后,将合成气压力增加到50巴(在1-辛烯的情况下)或20巴(在聚 二正丁烯的情况下),再添加烯烃。反应在恒定压力(购自Bronkhorst (The Netherlands)的后压力调节器)下进行3小时(在1-辛烯的情 况下)或6小时(在聚二正丁烯的情况下)。在该实验时间过去之后, 将高压釜冷却到室温,减压和用氩气吹扫。将1ml(在1-辛烯的情况 下)或2ml(在聚二正丁烯的情况下)的高压釜溶液在各种情况下与 5ml的正戊烷混合,再通过气相色谱法分析。

1-辛烯的实验参数:

铑浓度=14ppm,Rh∶配体∶1-辛烯比率=1∶10∶15700;

T=100℃,p=50巴的合成气(CO/H2=1∶1),t=3h,溶剂:甲苯

聚二正丁烯的实验参数:

铑浓度=140ppm,Rh∶配体∶聚二正丁烯比率=1∶10∶1570;

T=130℃,p=20巴的合成气(CO/H2=1∶1),t=6h,溶剂:甲苯

表:1-辛烯和聚二正丁烯的加氢甲酰化 亚磷酸酯(A)   亚磷酸酯(J)   亚磷酸酯     (D) 1-辛烯 收率(mol%) 正-选择性(mol%)     91     67.5     43     76.4     85     69.0 聚二正丁烯 收率(mol%) 正-选择性(mol%)     42     49.8     8     43.8     26     38.5

收率是C9-醛的总收率。正-选择性是端部加氢甲酰化C9-醛与内部 加氢甲酰化C9-醛的比率。