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改进的金属-配体络合物催化方法

阅读:970发布:2021-03-03

IPRDB可以提供改进的金属-配体络合物催化方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本发明涉及从含有一种或多种亚磷酸化合物、金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂和可选的游离有机亚磷酸酯配体的反应产物流体中分离一种或多种亚磷酸化合物的方法,该方法包括用足以从所述反应产物流体中除去至少一定量的所述一种或多种亚磷酸化合物的水处理所述反应产物流体。,下面是改进的金属-配体络合物催化方法专利的具体信息内容。

1.从反应产物流体中分离一种或多种亚磷酸化合物,稳定有机 亚磷酸酯配体耐水解降解和/或金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化 剂减活化,或防止和/或减轻有机亚磷酸酯配体的水解降解和/或金属 -有机亚磷酸酯配体络合物催化剂的减活化的方法,该方法包括用 足以从所述的反应产物流体中除去至少一定量的所述的一种或多种 亚磷酸化合物的水处理所述的反应产物流体,而反应产物流体是在 加氢甲酰化、分子内和分子间氢化酰化、氢氰化、氢化酰胺化、氢 化酯化、氨解、醇解、羰基化、烯异构化或转移氢化方法中形成的, 包含有金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂、一种或多种亚磷酸 化合物和可选的游离有机亚磷酸酯配体。

2.根据权利要求1的方法,它包括经用足以从所述的反应产物 流体中除去至少一定量的所述的亚磷酸化合物的水处理至少一部分 所述的反应产物流体,所述反应产物流体衍生自一种或多种反应物 在金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂和可选的游离有机亚磷酸 酯配体及也含有所述方法中形成的亚磷酸化合物的存在下进行的反 应。

3.根据权利要求2的方法,其中包括(i)在金属-有机亚磷酸酯 配体络合物催化剂和可选的游离有机亚磷酸酯配体存在下在至少一 个反应区中使一种或多种反应物反应产生含有一种或多种产物的反 应产物流体和(ii)在至少一个分离区内或在所述的至少一个反应区内 从所述的反应产物流体中分离一种或多种产物,改进包括经(a)从所 述的至少一个反应区或所述的至少一个分离区中提取至少一部分的 衍生于所述的方法的所述反应产物流体和也包括在所述方法中形成的 亚磷酸化合物,(b)用足以从所述的反应产物流体中除去至少一定量的 所述的亚磷酸化合物的水在至少一个洗涤器区内处理至少一部分从所 述方法中衍生的提取的反应产物流体和也包括在所述的方法中形成 的亚磷酸化合物,和(c)将处理的反应产物流体返回所述的至少一个 反应区或所述的至少一个分离区的防止和/或减轻任何所述的有机亚 磷酸酯配体的水解降解和所述的金属-有机亚磷酸酯配体络合物催 化剂的减活化。    

4.根据权利要求2的方法,它包括(i)在金属-有机亚磷酸酯配 体络合物催化剂和可选的游离有机亚磷酸酯配体存在下在至少一个 反应区中使一种或多种反应物反应产生含有一种或多种产物的反应 产物流体和(ii)在至少一个分离区内或在所述的至少一个反应区内从 所述的反应产物流体中分离一种或多种产物,改进之处包括经通过 引进足以从所述的反应产物流体中除去至少一定量的所述的亚磷酸 化合物的水到所述的至少一个反应区和/或所述的至少一个分离区内 处理至少一部分从所述的方法衍生的所述的反应产物流体和也包含 在所述的方法中形成的亚磷酸化合物,防止和/或减轻任何所述的有 机亚磷酸酯配体的水解降解和所述的金属-有机亚磷酸酯配体络合 物催化剂的减活化。

5.根据权利要求4的方法,其中引进到所述的至少一个反应区 和/或所述的至少一个分离区的水的量是足以在有机相外产生分离水 溶液或水相的用量。

6.根据权利要求4的方法,进一步包括从反应产物流体中分离 水。

7.根据权利要求上述权利要求任一项的方法,其中所接触的水 具有从2-7.5的pH值。

8.根据权利要求3的方法,其中在步骤(b)处理之后的水含有一 种或多种醛。

9.根据权利要求8的方法,进一步包括从步骤(b)处理之后的水 中回收所述的一种或多种醛并将回收的一种或多种醛返回到所述的 至少一个反应区或所述的至少一个分离区。

10.根据权利要求1-4之任一项的方法,其中所述的金属-有机 亚磷酸配体络合物催化剂是均相或多相的。

11.根据权利要求1-4之任一项的方法,其中在所述的方法中, 所述的反应产物流体含有均相或多相的金属-有机亚磷酸酯配体络 合物催化剂或至少一部分所述的反应产物流体接触固定的多相金属 -有机亚磷酸酯配体络合物催化剂。

12.根据权利要求3或4的方法,其中从反应产物流体中分离一 种或多种产物的所述的分离在用水处理至少一部分从所述的方法中 衍生的反应产物流体和也含有在所述的方法中形成的亚磷酸化合物 之前或之后发生。

13.根据权利要求1-4之任一项的方法,进一步包括用足以中和 至少一定量的亚磷酸化合物的强碱处理含有亚磷酸化合物的接触 水。

14.根据权利要求1-4之任一项的方法,其中所述金属-有机亚 磷酸酯配体络合物催化剂包含与选自以下结构式的一种有机亚磷酸 酯配体络合的铑:(i)由下式表示的单有机亚磷酸酯: 其中R1表示含有4-40个或更多碳原子的取代或未取代的三价烃基;

(ii)由下式表示的二有机亚磷酸酯: 其中R2表示含有4-40个或更多碳原子的取代或未取代的二价烃基, 而W表示含有1-18个或更多碳原子的取代和未取代单价烃基;

(iii)由下式表示的三有机亚磷酸酯: 其中每个R6相同或不同,表示一个取代或未取代的单价烃基;以及

(iv)由下式表示的含有两个或多个叔磷原子的有机多亚磷酸酯: 其中X表示一个含有2-40个碳原子的取代或未取代的n价有机桥连 基团,每个R7相同或不同,表示一个含有4-40个碳原子的二价有机 烃基,每个R8相同或不同,表示一个含有1-24个碳原子的取代或未 取代的单价烃基,a和b可以相同或不同,每个的值为0-6,只要a +b的和为2-6,而n等于a+b即可。

15.权利要求1-4之任一项的方法,其中用也存在于所述反应产 物流体中的一种有机氮化合物清除存在于反应产物流体中的亚磷酸 化合物,并且通过水处理也除去至少一定量的所述亚磷酸化合物和 所述有机氮化合物的反应转化产物的亚磷酸化合物。

16.权利要求15的方法,其中有机氮化合物选自二唑、三唑、二 嗪和三嗪。

17.权利要求15的方法,其中有机氮化合物为苯并咪唑或苯并三 唑。

说明书全文

技术范围

本发明涉及改进的金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化方法。更准 确地说,本发明涉及使用水防止和/或减轻有机亚磷酸酯配体的水解降 解和该方法的金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂的减活化作用。

本发明的背景

在本领域熟知在金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂存在下通 过使一种或多种反应物反应可以生产各类产物。可是,催化剂的稳定 性和有机亚磷酸酯仍是本领域的主要科题。很显然,在使用任何催化 剂中,催化剂的稳定是关键问题。由于昂贵的金属催化剂的不合乎需 要的反应使催化剂或催化活性的损失对生产所需要的产物是不利的。 同样,在所述方法中使用的有机亚磷酸酯配体降解也能产生中毒的有 机亚磷酸酯化合物或抑制剂或能降低金属催化剂的催化活性的酸性副 产物。此外,当催化生产能力降低时,产品的生产成本显然增加。

例如,有机亚磷酸酯配体降解和金属-有机亚磷酸酯配体络合物催 化加氢甲酰化过程的催化剂减活化的主要原因是由于有机亚磷酸酯配 体的水解不稳定性。所有的有机亚磷酸酯或多或少均对水解敏感,有 机亚磷酸酯的水解速率一般取决于有机亚磷酸酯的立体化学性质。一 般讲,磷原子周围立体环境越庞大,水解速率越低。例如,三级三有 机亚磷酸酯如三苯基亚磷酸酯比二有机亚磷酸酯(如美国专利4737588 公开)和有机多亚磷酸酯(如美国专利4748261和4769498公开)对水解 更敏感。此外,所有这样的水解反应都产生催化水解反应的亚磷酸化 合物。例如,三级有机亚磷酸酯的水解产生膦酸二酯,右水解成膦酸 单酯,依次可水解成H3PO3酸。此外,如膦酸二酯和醛之间或某些有 机亚磷酸酯配体和醛之间的付反应的水解辅助产物能导致不希望有的 强醛酸的产生,如n-C3H7CH(OH)P(O)(OH)2。

即使有很理想的空间位阻且很不易水解的有机双亚磷酸酯也能 与醛产物反应生成中毒的有机亚磷酸酯,如有机单亚磷酸酯,不仅是 催化抑制剂,而且对水解更加敏感并生成像醛酸副产物,如膦酸羟烷 基酯,例如美国专利5288918和5364950所述的。进一步讲,由于产 生如H3PO3这样的亚磷酸化合物,如羟基烷基膦酸的醛酸,H3PO4等 可以认为有机亚磷酸酯的水解是自动催化的和如果不检测连续体循环 催化系统,加氢甲酰化的过程最终变成越来越酸性的。这样最终由磷 酸性物质遂渐增加的最后不可接受的量能引起有机亚磷酸酯的完全破 坏,因此,提供加氢甲酰化催化剂完全失效(减活化)和例如由于沉淀 和或沉积在反应器壁上使贵重的铑金属易于损失。因此,对本领域而 言很希望有一种防止和/或减轻有机亚磷酸酯配体的水解降解和催化 剂减活化的成功方法。

本发明的公开内容

现已发现使用水可以有效地除去这样的亚磷酸化合物,从而防止 和/或减轻在使用金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂过程期间可能 发生的有机亚磷酸酯配体的水解降解和金属-有机亚磷酸酯配体络合 物催化剂的减活化作用。虽然在有机亚磷酸酯配体水解中水和酸是两 个因素,但惊奇的发现反应系统(如加氢甲酰化)与酸的较高量比较更 耐受水的较高量。这样,可以使用水除去酸和减小水解有机亚磷酸酯 配体的损失速率。也惊奇地发现当含有金属-有机亚磷酸酯配体络合物 催化剂的反应产物流体甚至在提高的温度下与水接触时有机亚磷酸酯 配体会有最小损失。

本发明部分地涉及从含有所述的一种或多种亚磷酸化合物、金属 -有机亚磷酸酯配体络合物催化剂和可选的游离有机亚磷酸酯配体的 反应产物流体中分离一种或多种亚磷酸化合物的方法,其中包括用足 以从所述的反应产物流体中除去至少一定量的所述的一种或多种亚磷 酸化合物的水处理所述的反应产物流体。

本发明也部分地涉及稳定有机亚磷酸酯配体耐水解降解和/或金 属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂耐减活化的方法,其中包括用足以 从所述的反应产物流体中除去至少一定量的所述的一种或多种亚磷酸 化合物的水处理含有金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂和可选的 游离有机亚磷酸酯配体和也包括一种或多种亚磷酸化合物的反应产物 流体。

本发明进一步部分地涉及防止和/或减轻有机亚磷酸酯配体的水 解降解和/或金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂的减活化作用的方 法,其中包括用足以从所述的反应产物流体中除去至少一定量的所述 的一种或多种亚磷酸化合物的水处理含有金属-有机亚磷酸酯配体络 合物催化剂和可选的游离有机亚磷酸酯配体和也包括一种或多种亚磷 酸化合物的反应产物流体。

本发明还进一步部分地涉及包括在金属-有机亚磷酸酯配体络合 物催化剂和可选的游离有机亚磷酸酯配体存在下使一种或多种反应物 反应产生含有一种或多种产物产物的反应产物流体的改进的方法,改 进之处包括用足以从所述的反应产物流体中除去至少一定量的亚磷酸 化合物的水处理从所述的方法中衍生的至少一部分所述的反应产物流 体和也包括在所述的方法中形成的亚磷酸化合物,防止和/或减轻任何 所述的有机亚磷酸酯配体的水解降解和所述的金属-有机亚磷酸酯配 体络合物催化剂的减活化。

本发明也部分地涉及生产一种或多种产物的改进的方法,其中包 括(i)在金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂和可选的游离有机亚磷 酸酯配体存在下在至少一个反应区中使一种或多种反应物反应产生含 有一种或多种产物的反应产物流体和(ii)在至少一个分离区内或在所 述的至少一个反应区内从所述的反应产物流体中分离一种或多种产 物,改进之处包括经(a)从所述的至少一个反应区或所述的至少一个分 离区中提取至少一部分的衍生于所述方法的所述反应产物流体和也包 括在所述方法中形成的亚磷酸化合物,(b)用足以从所述的反应产物流 体中除去至少一定量的亚磷酸化合物的水在至少一个洗涤器区内处理 至少一部分从所述方法中衍生的提取的反应产物流体和也包括在所述 的方法中形成的亚磷酸化合物,和(c)将处理的反应产物流体返回所述 的至少一个反应区或所述的至少一个分离区,防止和/或减轻任何所述 有机亚磷酸酯配体的水解降解和所述的金属-有机亚磷酸酯配体络合 物催化剂的减活化作用。

本发明进一步部分地涉及生产一种或多种产物的改进方法,其中 包括(i)在金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂和可选的游离有机亚 磷酸酯配体的存在下在至少一个反应区内使一种或多种反应物反应产 生包括一种或多种产物的反应产物流体和(ii)在至少一个分离区内或 在所述的至少一个反应区内从所述的反应产物流体中分离一种或多种 产物,改进之处包括经通过引进足以从所述的反应产物流体中除去至 少一定量的亚磷酸化合物的水到所述的至少一个反应区和/或所述的 至少一个分离区内处理至少一部分从所述的方法衍生的所述的反应产 物流体和也包括在所述的方法中形成的亚磷酸化合物,防止和/或减轻 任何所述的有机亚磷酸酯配体的水解降解和所述的金属-有机亚磷酸 酯配体的水解降解和所述的金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂的 减活化作用。

本发明部分地涉及从含有所述的一种或多种亚磷酸化合物、金属 -有机亚磷酸酯配体络合物催化剂和可选的游离有机亚磷酸酯配体的 加氢甲酰化反应产物流体中分离一种或多种亚磷酸化合物的方法,其 中包括用足以从所述的加氢甲酰化反应产物流体中除去至少一定量的 所述的一种或多种亚磷酸化合物的水处理所述的加氢甲酰化反应产物 流体。

本发明也部分地涉及稳定有机亚磷酸酯配体耐水解降解和/或金 属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂耐减活化的方法,其中包括用足以 从所述的加氢甲酰化反应产物流体中除去至少一定量的一种或多种亚 磷酸化合物的水处理含有金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂和可 选的游离有机亚磷酸酯配体和也含有一种或多种亚磷酸化合物的加氢 甲酰化反应产物流体。

本发明进一步部分地涉及防止和/或减轻有机亚磷酸酯配体的水 解降解和/或金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂的减活化作用的方 法,其中包括用足以从所述的加氢甲酰化反应产物流体中除去至少一 定量的所述的一种或多种亚磷酸化合物的水处理含有金属-有机亚磷 酸酯配体络合物催化剂和可选的游离有机亚磷酸酯配体和也含有一种 或多种亚磷酸化合物的加氢甲酰化反应产物流体。

本发明还进一步部分地涉及包括在金属-有机亚磷酸酯配体络合 物催化剂和可选的游离有机亚磷酸酯配体的存在下使一种或多种烯不 饱和化合物与一氧化碳和氢反应产生含有一种或多种醛的反应产物流 体的改进的加氢甲酰化方法,改进之处包括经用足以从所述的反应产 物流体中除去至少一定量的亚磷酸化合物的水处理从所述的加氢甲酰 化方法中衍生的至少一部分所述的反应产物流体和也含有在所述的加 氢甲酰化方法中形成的亚磷酸化合物,防止和/或减轻任何所述的有机 亚磷酸酯配体的水解降解和所述的金属-有机亚磷酸酯配体络合物催 化剂的减活化。

本发明也部分地涉及改进的生产醛的加氢甲酰化方法,其中包括 (i)在金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂和可选的游离有机亚磷酸 酯配体存在下使在至少一个反应区内的一种或多种烯不饱和化合物与 一氧化碳和氢反应产生包括一种或多种醛的反应产物流体和(ii)在至 少一个分离区或在所述的至少一个反应区内从所述的反应产物流体分 离一种或多种醛,包括经(a)从所述的至少一个反应区或泵的至少一个 分离中提取至少一部分的衍生于所述的加氢甲酰化方法的反应产物流 体和也含有在所述的加氢甲酰化方法中形成的亚磷酸化合物,(b)用足 以从所述的反应产物流体中除去至少一定量的亚磷酸化合物的水在至 少一个洗涤器区内处理至少一部分从所述的加氢甲酰化方法中衍生的 提取反应产物流体和也含有在所述的加氢甲酰化方法中形成的亚磷酸 化合物,和(c)将处理的反应产物流体送回所述的至少一个反应区或所 述的一个分离区的防止和/或减轻任何所述有机亚磷酸酯配体的水解 降解和所述的金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂的减活化作用。

本发明进一步部分地涉及生产醛的加氢甲酰化改进的方法,其中 包括(i)在金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂和可选的游离有机亚 磷酸酯配体的存在下,在至少一个反应区内使一种或多种烯不饱和化 合物与一氧化碳和反应产生包括一种或多种醛的反应产物流体和(ii) 在至少一个分离区内或在所述的至少一个反应区内从所述的反应产物 流体中分离一种或多种醛,包括经引进足以从所述的反应产物流体中 除去至少一定量的亚磷酸化合物的水到所述的至少一个反应和/或所 述的至少一个分离区内处理至少一部分从所述的加氢甲酰化方法中衍 生的所述的反应产物流体和也包括在所述的加氢甲酰化方法中形成的 亚磷酸化合物,防止和/或减轻任何所述的有机亚磷酸酯配体的水解降 解和所述的金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂的减活化作用。

以上方法中所接触的水优优选具有2-7.5的pH值。

附图简述

图1是根据本发明对加氢甲酰化方法经水提取使回收和送回一种 或多种醛的操作方法的简单工艺流程图。

详细说明书 通用方法

本发明的方法可以是不对称的或非不对称的,优选非不对称的, 和以任何连续或半连续方式进行和可包括任何催化剂液体和/或所要 求的气体循环操作。从一种或多种反应物中生产产物的特殊方法,以 及反应条件和本方法的成分不是本发明的主要特点。本发明的工艺技 术与在常规方法中使用的至此任何已知的工艺技术相对应。例如,本 方法可以液态或以气态和以连续,半连续或分批方式进行并包括液体 循环和/或气体循环操作或所要求的该系统的联合方式。同样,反应成 分,催化剂和溶剂的加料方式或顺序也不是关键的和可以任何常规方 式来完成。在此使用的术语“反应产物流体”所指包括(但不限于)含 下列任何一种或多种的反应混合物:(a)金属-有机亚磷酸酯配体络合物 催化剂,(b)游离的有机亚磷酸酯配体,(c)在反应中形成的一种或多种 亚磷酸化合物,(d)在反应中形成的产物,(e)未反应的反应物,和(f)对 所述的金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂和所述的游离的有机亚 磷酸酯配体的有机加溶剂。该反应产物流体包括(但不限于),(a)在反 应区里的反应介质,(b)到分离区通道上的反应介质流,(c)在分离区里 的反应介质,(d)在分离区和反应区之间的循环流,(e)用水处理从反应 区或分离区提取的反应介质,(f)用水处理过提取的反应介质,(g)处理 过的反应介质返回反应区或分离区,和(h)外部冷凝器中的反应介质。

本发明包括以常规方式使用金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化 剂完成熟知的常规合成,其中含有从所述的方法中衍生的反应产物流 体和也含有在所述的方法中形成的亚磷酸化合物的金属-有机亚磷酸 酯配体络合物催化剂用水处理为了中和和从含有反应产物流体的所述 的金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂中除去至少一定量的亚磷酸 化合物,防止和/或减轻有机亚磷酸酯配体的水解降解和金属-有机亚磷 酸酯配体络合物催化剂的减活化作用。

说明性的方法包括例如加氢甲酰化、加氢酰化(分子内和分子 间)、氢氰化、加氢酰胺化、加氢酯化、氨解、醇解、羰基化、烯烃异 构化、转移氢化等。推荐方法包括在催化量的一种金属-有机亚磷酸酯 配体络合物催化剂存在下,使有机化合物与一氧化碳的反应、或与一 氧化碳和一种第三反应物(例如氢气)的反应,或与氰化氢的反应。最 优选的方法包括加氢甲酰化、氢氰化和羰基化。

可以按照本领域已知的常规步骤进行加氢甲酰化。例如,可以通 过在本文所述的一种金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂存在下,在 加氢甲酰化条件下使一种烯烃化合物、一氧化碳和氢气反应,制备醛。 另一种方法是,可以通过在本文所述的一种金属-有机亚磷酸酯配体络 合物催化剂存在下,在加氢甲酰化条件下将一种环氧化物、一氧化碳 和氢气反应,制备羟醛。羟醛可以氢化为二醇,例如羟丙醛可以氢化 为丙二醇。下文更全面地描述加氢甲酰化方法。

可以按照本领域已知的常规步骤进行分子内加氢酰化。例如,在 本文所述的一种金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂存在下,在加氢 酰化条件下,可以将含有3-7个碳原子烯烃基的醛转化为环酮。

可以按照本领域已知的常规步骤进行分子间加氢酰化。例如,在 本文所述的一种金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂存在下,在加氢 酰化条件下,通过将一种烯烃和一种醛反应可以制备酮。

可以按照本领域已知的常规步骤进行氢氰化。例如,在本文所述 的一种金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂存在下,在氢氰化条件 下,通过将一种烯烃化合物和氰化氢反应可以制备腈化合物。推荐的 氢氰化方法包括在包含0价镍和一种双配价基亚磷酸酯配体的一种催 化剂前体组合物存在下,使一种非共轭开链脂族单烯烃、一种与酯基 共轭的单烯烃(例如戊-2-烯酸甲酯)、或与腈基共轭的单烯烃(例如3-戊 烯腈)与一种氰化氢源反应,产生末端有机腈,例如己二腈、5-氰基戊 酸烷基酯或3-(过氟烷基)丙腈。最好在Lewis酸促进剂存在下进行该反 应。在美国专利5,523,453和WO 95/14659中描述了说明性氢氰化方 法,这些专利的说明书通过引用结合到本文中。

可以按照本领域已知的常规步骤进行加氢酰胺化。例如,在本文 所述的一种金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂存在下,在加氢酰胺 化条件下,通过将一种烯烃、一氧化碳和一种伯胺、仲胺或氨气反应 可以制备酰胺。

可以按照本领域已知的常规步骤进行加氢酯化。例如,在本文所 述的一种金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂存在下,在加氢酯化条 件下,通过将一种烯烃、一氧化碳和一种醇反应可以制备酯。

可以按照本领域已知的常规步骤进行氨解。例如,在本文所述的 一种金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂存在下,在氨解条件下,通 过将一种烯烃与一种伯胺或仲胺反应可以制备胺。

可以按照本领域已知的常规步骤进行醇解。例如,在本文所述的 一种金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂存在下,在醇解条件下,通 过将一种烯烃与一种醇反应可以制备酯。

可以按照本领域已知的常规步骤进行羰基化。例如,在本文所述 的一种金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂存在下,在羰基化条件 下,通过用一氧化碳处理烯丙醇可以制备内酯。

可以按照本领域已知的常规步骤进行异构化。例如,在本文所述 的一种金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂存在下,在异构化条件 下,可以将烯丙醇异构化,产生醛。

可以按照本领域已知的常规步骤进行转移氢化。例如,在本文所 述的一种金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂存在下,在转移氢化条 件下,通过将一种酮与一种醇反应可以制备醇。

本发明方法包括的允许原材料反应物的选择当然取决于所需的 特定方法。这类原材料是本领域众所周知的,并且可以按照常规方法 以常规量使用。说明的原材料反应物包括例如取代和未取代醛(分子内 加氢酰化)、烯烃(加氢甲酰化、羰基化、分子间加氢酰化、氢氰化、 加氢酰胺化、加氢酯化、氨解、醇解)、酮(转移氢化)、环氧化物(加氢 甲酰化、氢氰化)、醇(羰基化)等。在Kirk-Othmer,Encyclopedia of Chemical Technology,第四版,1996(其相关部分通过引用结合到本文 中)中提出了用来进行本发明方法的说明的适宜反应物。

可用于本发明包括方法的说明的金属-有机亚磷酸酯配体络合物 催化剂及其制备方法是本领域众所周知的,包括在下述专利中公开的 那些催化剂。一般来说,这类催化剂可以如这类文献中描述的预生成, 或现场生成,这类催化剂基本上由与一种有机亚磷酸酯配体络合组合 的金属组成。这些活性物质也含有直接与该金属结合的一氧化碳和/或 氢气。

可用于这些方法中的催化剂包括一种可以具有光学活性或不具 有光学活性的金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂。构成该金属-有 机亚磷酸酯配体络合物的允许金属包括第8、9和10族金属,选自铑 (Rh)、钴(Co)、铱(Ir)、钌(Ru)、铁(Fe)、镍(Ni)、钯(Pd)、铂(Pt)、锇(Os) 和它们的混合物,优选金属是铑、钴、铱和钌,更优选铑、钴和钌, 特别是铑。其它允许金属包括第11族金属和第6族金属,第11族金 属选自铜(Cu)、银(Ag)、金(Au)和它们的混合物,第6族金属选自铬 (Cr)、钼(Mo)、钨(W)和它们的混合物。第6、8、9、10和11族金 属的混合物也可以用于本发明。构成该金属-有机亚磷酸酯配体络合物 和游离有机亚磷酸酯配体的允许有机亚磷酸酯配体包括单、二、三和 高级多有机亚磷酸酯。这类配体的混合物需要时可以用于该金属-有机 亚磷酸酯配体络合物催化剂和/或游离配体中,这类混合物可以相同或 不同。本发明不会以任何方式受允许有机亚磷酸酯配体或其混合物的 限制。应该注意,成功地实施本发明不取决于该金属-有机亚磷酸酯配 体络合物物质的精确结构,也不能据此预测,该结构可能以单核、双 核和/或高级核形式存在。实际上,精确的结构是未知的。尽管本文不 打算结合任何理论或机制论文,但显然催化物质使用时可能以其最简 单的形式,基本上由与该有机亚磷酸酯配体和一氧化碳和/或氢络合组 合的金属构成。

本文和权利要求书中所用的术语“络合物”是指,通过能够独立 存在的一种或多种富含电子的分子或原子与一种或多种也能够独立存 在的少电子分子或原子联合,形成的一种配位化合物。例如,用于本 文的有机亚磷酸酯配体可以具有一个或多个磷供体原子,每个供体原 子具有一个可利用或未分享的电子对,它们每个都能够独立或可能与 该金属协同(例如通过螯合)形成一个配位共价键。一氧化碳(也适当地 将它分类为一个配体)也可以存在并与该金属络合。该络合物催化剂的 最终组合物也可以含有其它配体,例如氢或满足该金属配价位点或核 电荷的一个阴离子。代表性的其它配体包括例如卤素(Cl、Br、I)、 烷基、芳基、取代芳基、酰基、CF3、C2F5、CN、(R)2PO和 RP(O)(OH)O(其中每个R相同或不同,为取代或未取代的烃基,例如 烷基或芳基)、乙酸酯、乙酰丙酮化物、SO4、PF4、PF6、NO2、 NO3、CH3O、CH2=CHCH2、CH3CH=CHCH2、C6O5CN、CH3CN、 NH3、吡啶、(C2H5)3N、单烯烃、二烯烃和三烯烃、四氢呋喃等。当 然应该理解,这些络合物物质最好不含可能毒害该催化剂或对催化剂 性能具有不当不利影响的任何其它有机配体或阴离子。在该金属-有机 亚磷酸酯配体络合物催化的方法(例如加氢甲酰化)中,活性催化剂最 好不含直接连接该金属的卤素或硫,尽管这样可能不是绝对必要的。

这类金属上可利用的配位位点数是本领域众所周知的。因此,催 化物质可以包括单体核、双体核或高级核形式的一种络合物催化剂混 合物,其特征最好为每个金属(例如铑)分子络合至少一个含有机亚磷 酸酯的分子。例如,鉴于加氢甲酰化反应使用一氧化碳和氢气,有人 认为除有机亚磷酸酯配体外,用于加氢甲酰化反应中的推荐催化剂的 催化物质可以与一氧化碳和氢气络合。

可以用作本发明方法和反应产物流体的金属-有机亚磷酸酯配体 络合物催化剂的配体和/游离配体的有机亚磷酸酯可以为非手性(无光 学活性)或手性(光学活性)类型,并且是本领域众所周知的。“游离配 体”是指不与该络合物催化剂的金属(例如金属原子)络合(连接或结合) 的配体。如本文所述,本发明方法以及特别是加氢甲酰化方法可以在 游离有机亚磷酸酯配体存在下进行。最好是非手性有机亚磷酸酯。

可以用作本发明含有该金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂的 反应产物流体的配体和/也可能存在于所述反应产物流体中的任何游 离有机亚磷酸酯配体的有机亚磷酸酯中有单有机亚磷酸酯、双有机亚 磷酸酯、三有机亚磷酸酯和有机多亚磷酸酯。用于本发明的这类有机 亚磷酸酯配体和/或它们的制备方法是本领域众所周知。

代表性的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: 其中R1表示含有4-40个或更多碳原子的取代或未取代的三价烃基, 诸如三价无环基和三价环基,例如三价亚烷基(诸如由1,2,2-三羟甲基 丙烷等衍生的那些亚烷基)或三价环亚烷基(诸如由1,3,5-三羟基环己烷 等衍生的那些环亚烷基)。可以发现在例如美国专利4,567,306中详细 描述了这类单有机亚磷酸酯,该专利的说明书通过引用结合到本文 中。

代表性的二有机亚磷酸酯可以包括具有下式的那些二有机亚磷 酸酯: 其中R2表示含有4-40个或更多碳原子的取代或未取代的二价烃基, 而W表示含有1-18个或更多碳原子的取代和未取代单价烃基。

上式(II)中W表示的说明性取代和未取代单价烃基包括烷基和芳 基,而R2表示的说明性取代和未取代二价烃基包括二价无环基和二价 芳基。代表性的二价无环基包括例如亚烷基、亚烷基-氧基-亚烷基、 亚烷基-NR4-亚烷基(其中R4为氢或一个取代或未取代的单价烃基,例 如具有1-4个碳原子的烷基)、亚烷基-S-亚烷基和环亚烷基等。更优选 0的二价无环基是二价亚烷基,诸如在美国专利3,415,906和4,567,302 等(这些专利的说明书通过引用结合到本文中)中更详细公开的二价亚 烷基。说明性二价芳基包括例如亚芳基、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-NR4-亚芳基(其 中R4为上面限定的)、亚芳基-S-亚芳基、亚芳基-S-亚烷基等。更优选 R2为二价芳基,诸如在美国专利4,599,206、4,717,775、4,835,299 等(这些专利的说明书通过引用结合到本文中)中更详细公开的二价芳 基。

更优选类的二有机亚磷酸酯的代表为下式的那些二有机亚磷酸 酯: 其中W如上面限定的,每个Ar相同或不同,表示一个取代或未取代 的芳基,每个y相同或不同,其值为0或1;Q表示一个二价桥连基 团,选自-C(R3)2-、-O-、-S-、-NR4、Si(R5)2-和-CO-,其中每个R3相 同或不同,表示氢、具有1-12个碳原子的烷基、苯基、甲苯基、茴香 基,R4如上面限定的,每个R5相同或不同,表示氢或一个甲基,而 m值为0或1。例如在美国专利4,599,206、4,717,775和4,835,299(这 些专利的说明书通过引用结合到本文中)中更详细地描述了这类二有 机亚磷酸酯。

典型的三有机亚磷酸酯可以包括具有下式的那些三有机亚磷酸 酯: 其中每个R6相同或不同,表示一个取代或未取代的一价烃基,例如含 有1-24个碳原子的烷基、环烷基、芳基、烷芳基和芳烷基。说明性的 三有机亚磷酸酯包括例如亚磷酸三烷基酯、亚磷酸二烷基酯芳基酯、 亚磷酸烷基酯二芳基酯、亚磷酸三芳基酯等,诸如亚磷酸三甲酯、亚 磷酸三乙酯、亚磷酸丁酯二乙酯、亚磷酸三正丙酯、亚磷酸三正丁酯、 亚磷酸三-2-乙基己酯、亚磷酸三正辛酯、亚磷酸三正癸酯、亚磷酸二 甲酯苯酯、亚磷酸二乙酯苯酯、亚磷酸甲酯二苯酯、亚磷酸乙酯二苯 酯、亚磷酸三苯酯、亚磷酸三萘酯、亚磷酸双(3,6,8-三叔丁基-2-萘基) 酯甲酯、双(3,6,8-三叔丁基-2-萘基)酯环己酯、亚磷酸三双(3,6-二叔丁 基-2-萘基)酯、亚磷酸双(3,6,8-三叔丁基-2-萘基)酯(4-联苯基)酯、亚磷 酸双(3,6,8-三叔丁基-2-萘基)酯苯酯、亚磷酸双(3,6,8-三叔丁基-2-萘基) 酯(4-苯甲酰基苯基)酯、亚磷酸双(3,6,8-三叔丁基-2-萘基)酯(4-磺酰苯 基)酯等。最优选的三有机亚磷酸酯是亚磷酸三苯酯。例如在美国专利 3,527,809和5,277,532中更详细地描述了这类三有机亚磷酸酯,这些 专利的说明书通过引用结合到本文中。

典型的有机多亚磷酸酯含有两个或多个叔(三价)磷原子,可以包 括具有下式的那些有机多亚磷酸酯: 其中X表示一个含有2-40个碳原子的取代或未取代的n价有机桥连基 团,每个R7相同或不同,表示一个含有4-40个碳原子的二价有机基 团,每个R8相同或不同,表示一个含有1-24个碳原子的取代或未取 代的单价烃基,a和b可以相同或不同,每个的值为0-6,只要a+b 的和为2-6,而n等于a+b即可。当然应该理解,当a值为2或2以 上时,每个R7基团可以相同或不同。每个R8基团也可以是相同或不 同的给定化合物。

由X表示的说明性n价(最好为二价)有机桥连烃基和由以上R7表 示的说明性的二价有机基团包括酰基和芳基,诸如亚烷基、亚烷基-Qm- 亚烷基、亚环烷基、亚芳基、双亚芳基、亚芳基-亚烷基和亚芳基- (CH2)y-Qm-(CH2)y-亚芳基等,其中每个Q、y和m如式(III)中定义的。 由上述X和R7表示的更优选的无环基为二价亚芳基,而由上述X和 R7表示的更优选的芳基为二价亚芳基和双亚芳基,诸如在例如美国专 利4,769,498、4,774,361、4,885,401、5,179,055、5,113,022、 5,202,297、5,235,113、5,264,616和5,364,950以及欧洲专利申请公 开662,468等中更全面公开的,这些专利的说明书通过引用结合到本 文中。推荐的由上面每个R8基团表示的说明性的单价烃基包括烷基和 芳基。

推荐的典型有机多亚磷酸酯可以包括双亚磷酸酯,诸如下式 (VI)-(VIII)的那些双亚磷酸酯: 其中,式(VI)-(VIII)中的每个R7、R8和X与上式(V)限定的相同。最 好每个R7和X表示一个二价烃基,选自亚烷基、亚芳基、亚芳基-亚 烷基-亚芳基和双亚芳基,而每个R8基团表示一个单价烃基,选自烷 基和芳基。这类式(VI)-(VIII)的有机多亚磷酸酯配体可以发现公开于例 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和5,391,801中,这些 专利的说明书通过引用结合到本文中。

更优选的典型有机双亚磷酸酯类为以下式(IX)-(XI)的有机双亚磷 酸酯: 其中Ar、Q、R7、R8、X、m和y如上面限定的。最优选X表示 二价芳基-(CH2)y-(Q)m-(CH2)y-芳基,其中每个y值分别为0或1;m 值为0或1,而Q为-O-、-S-或-C(R3)2,在此每个R3相同或不同,表 示氢或甲基。更优选上述限定的R8基团的每个烷基可以含有1-24个 碳原子,而上式(IX)-(XI)的上面限定的Ar、X、R7和R8基团中的每 个芳基可以含有6-18个碳原子,所述基团可以相同或不同,而X的推 荐亚烷基可以含有2-18个碳原子,R7的推荐亚烷基可以含有5-18个 碳原子。此外,上式的二价Ar基团和X的二价芳基最好为亚苯基, 其中由-(CH2)y-(Q)m-(CH2)y-表示的桥连基团与结构式中氧原子邻位的 亚苯基连接,该桥连基团将亚苯基与这些结构式的磷原子连接。当任 何取代基存在于在这类亚苯基上时,它们最好也在与氧原子相连的亚 苯基的对位和/或邻位进行连接,该桥连基团将给定的取代亚苯基与其 磷原子连接。

当然,上述式(I)-(XI)的这类有机亚磷酸酯的任一R1、R2、R6、 R7、R8、W、X、Q和Ar基团需要时可以用含有1-30个碳原子的 任何适宜的取代基取代,这些取代基不会不当地不利影响本发明方法 的所需结果。当然可以在所述基团上的取代基除相应的烃基(诸如烷 基、芳基、芳烷基、烷芳基和环己基取代基)外,可以包括甲硅烷基, 诸如-Si(R10)3;氨基,诸如-N(R10)2;膦基,诸如-芳基-P(R10)2;酰基, 诸如-C(O)R10;酸基,诸如-OC(O)R10;酰氨基,诸如-CON(R10)2和-N(R10)COR10;磺酰基,诸如-SO2R10;烷氧基,诸如-OR10;亚磺酰基, 诸如-SOR10;硫基,诸如-SR10;磷酰基,诸如-P(O)(R10)2以及卤素、 硝基、氰基、三氟甲基、羟基等,其中每个R10基团分别表示相同或 不同的具有1-18个碳原子的单价烃基(例如烷基、芳基、芳烷基、烷芳 基和环己基),只要在诸如-N(R10)2的氨基取代基中,每个在一起的R10 也可以表示一个与氮原子一起形成一个杂环基的二价桥连基团,而在 诸如-CON(R10)2和-N(R10)COR10的酰氨基取代基中,每个连接N的R10 也可以是氢。当然应该理解,构成一个特殊给定有机亚磷酸酯的任一 取代或未取代的烃基可以相同或不同。

更具体地讲,说明性的取代基包括伯、仲和叔烷基,诸如甲基、 乙基、正丙基、异丙基、丁基、仲丁基、叔丁基、新戊基、正己基、 戊基、仲戊基、叔烷基、异辛基、癸基、十八基等;芳基,诸如苯基、 萘基等;芳烷基,诸如苄基、苯乙基、三苯基甲基等;烷芳基,诸如 甲苯基、二甲苯基等;脂环基,诸如环戊基、环己基、1-甲基环己基、 环辛基、环己基乙基等;烷氧基,诸如甲氧基、乙氧基、丙氧基、叔 丁氧基、-OCH2CH2OCH3、-O(CH2CH2)2OH3、-O(CH2CH2)3OCH3等; 芳氧基,诸如苯氧基等;以及甲硅烷基,诸如-Si(CH3)3、-Si(OCH3)3、 -Si(C3H7)3等;氨基,诸如-NH2、-N(CH3)2、-NHCH3、-NH(C2H5)等; 芳膦基,诸如-P(C6H5)2等;酰基,诸如-C(O)CH3、-C(O)C2H5、-C(O)C6H5等;酯基,诸如-C(O)OCH3等;氧羰基,诸如-O(CO)C6H5等;酰氨基, 诸如-CONH2、-CON(CH3)2、-NHC(O)CH3等;磺酰基,诸如-S(O)2C2H5等;亚磺酰基,诸如-S(O)CH3等;硫基,诸如-SCH3、-SC2H5、-SC6H5等;磷酰基,诸如-P(O)(C6H5)2、-P(O)(CH3)2、-P(O)(C2H5)2、-P(O)(C3H7)2、-P(O)(C4H9)2、-P(O)(C6H13)2、-P(O)CH3(C6H5)、 -P(O)(H)(C6H5)等。

这类有机亚磷酸酯配体的具体说明性的实例包括以下配体:

具有下式的亚磷酸2-叔丁基-4-甲氧基苯酯(3,3’-二叔丁基-5,5’-二 甲氧基-1,1’-联苯基-2,2’-二基)酯 配体A

具有下式的亚磷酸甲酯(3,3’-二叔丁基-5,5’-二甲氧基-1,1’-联苯基 -2,2’-二基)酯

                             配体B

具有下式的6,6’-[[4,4’-双(1,1-二甲基乙基)-[1,1’-联萘基]-2,2’-二 基]双(氧基)]双-二苯并[d,f][1,3,2]二氧杂磷庚英,

                             配体C

具有下式的6,6’-[[3,3’-双(1,1-二甲基乙基)-5,5’-二甲氧基-[1,1’-联 苯基]-2,2’-二基]双(氧基)]双-二苯并[d,f][1,3,2]二氧杂磷庚英,

                                  配体D

具有下式的6,6’-[[3,3’,5,5’-四(1,1-二甲基丙基)-[1,1’-联苯基]-2,2’- 二基]双(氧基)]双-二苯并[d,f][1,3,2]二氧杂磷庚英,

                                  配体E

具有下式的6,6’-[[3,3’,5,5’-四(1,1-二甲基乙基)-[1,1’-联苯基]-2,2’- 二基]双(氧基)]双-二苯并[d,f][1,3,2]二氧杂磷庚英,

                         配体F

具有下式的二亚磷酸(2R,4R)-二[2,2’-[3,3’,5,5’-四叔戊基-1,1’-联 苯基)]-2,4-戊酯,

                         配体G

具有下式的二亚磷酸(2R,4R)-二[2,2’-[3,3’,5,5’-四叔丁基-1,1’-联 苯基)]-2,4-戊酯,

                          配体H

具有下式的二亚磷酸(2R,4R)-二[2,2’-[3,3’-二戊基-5,5’-二甲氧基- 1,1’-联苯基)]-2,4-戊酯,

                          配体I

具有下式的二亚磷酸(2R,4R)-二[2,2’-[3,3’-二叔丁基-5,5’-二甲基- 1,1’-联苯基)]-2,4-戊酯,

                          配体J

具有下式的二亚磷酸(2R,4R)-二[2,2’-[3,3’-二叔丁基-5,5’-二乙氧 基-1,1’-联苯基)]-2,4-戊酯,

                          配体K

具有下式的二亚磷酸(2R,4R)-二[2,2’-[3,3’-二叔丁基-5,5’-二乙基- 1,1’-联苯基)]-2,4-戊酯,

                         配体L

具有下式的二亚磷酸(2R,4R)-二[2,2’-[3,3’-二叔丁基-5,5’-二甲氧 基-1,1’-联苯基)]-2,4-戊酯,

                         配体M

具有下式的6-[[2’-[(4,6-双(1,1-二甲基乙基)-1,3,2-苯并二氧杂磷茂 -2-基)氧基]-3,3’-双(1,1-二甲基乙基)-5,5’-二甲氧基[1,1’-联苯基]-2-基] 氧基]-4,8-双(1,1-二甲基乙基)-2,10-二甲氧基二苯并[d,f][1,3,2]二氧杂 磷庚英,

                             配体N

具有下式的6-[[2’-[1,3,2-苯并二氧杂磷茂-2-基)氧基]-3,3’-双(1,1- 二甲基乙基)-5,5’-二甲氧基[1,1’-联苯基]-2-基]氧基]-4,8-双(1,1-二甲基 乙基)-2,10-二甲氧基二苯并[d,f][1,3,2]二氧杂磷庚英,

                             配体O

具有下式的6-[[2’-[5,5-二甲基-1,3,2-二氧杂磷庚环-2-基)氧基]- 3,3’-双(1,1-二甲基乙基)-5,5’-二甲氧基[1,1’-联苯基]-2-基]氧基]-4,8-双 (1,1-二甲基乙基)-2,10-二甲氧基二苯并[d,f][1,3,2]二氧杂磷庚英,

                          配体P

具有下式的磷酸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]二氧杂磷庚英-6-基]氧基]-3,3’-双(1,1-二甲基乙基)-5,5’-二 甲氧基[1,1’-联苯基]-2-酯双(4-己基苯基)酯,

                          配体Q

具有下式的磷酸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]二氧杂磷庚英-6-基]氧基]-3-(1,1-二甲基乙基)-5-甲氧基 苯基]甲基]-4-甲氧基,6-(1,1-二甲基乙基)苯基联苯酯,

                       配体R

具有下式的磷酸3-甲氧基-1,3-环六亚甲基四[3,6-双(1,1-二甲基乙 基)-2-萘基)酯,

                       配体S

具有下式的磷酸2,5-双(1,1-二甲基乙基)-1,4-亚苯基四[2,4-双(1,1- 二甲基乙基)苯基]酯,

                       配体T

具有下式的磷酸亚甲基二-2,1-亚苯基四[2,4-双(1,1-二甲基乙基) 苯基]酯,

                             配体U

具有下式的磷酸[1,1’-联苯基]-2,2’-二基四[2-(1,1-二甲基乙基)-4- 甲氧基苯基]酯,

                             配体V

如上所述,用于本发明的金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂可 以用本领域众所周知的方法生成。该金属-有机亚磷酸酯配体络合物催 化剂可以为均相形式或多相形式。例如可以制备预生成的铑氢化-羰基 -有机亚磷酸酯配体催化剂并将其导入特定方法的反应混合物中。更优 选由可以导入反应介质中用于现场生成活性催化剂的铑催化剂前体, 可以衍生该金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂。例如,诸如二羰基 乙酰丙酮化铑、Rh2O3、Rh4(CO)12、Rh6(CO)16、Rh(NO3)3等的铑催 化剂前体可以与用于现场生成活性催化剂的有机亚磷酸酯配体一起导 入反应混合物中。在本发明的推荐实施方案中,二羰基乙酰丙酮化铑 用作铑前体,在一种溶剂存在下与该有机亚磷酸酯配体反应,生成催 化的铑-有机亚磷酸酯配体络合物前体,后者与过量的(游离)有机亚磷 酸酯配体一起导入反应器中,以现场生成活性催化剂。在任何情况下, 一氧化碳、氢气和有机亚磷酸酯化合物都是配体,它们能够与该金属 络合,在用于加氢甲酰化反应的条件下,在该反应混合物中存在一种 活性金属-有机亚磷酸酯配体催化剂,这对于本发明的目的是足够。

更具体地讲,可以生成一种催化剂前体组合物,它基本上由一种 增溶的金属-有机亚磷酸酯配体络合物前体催化剂、一种有机溶剂和游 离有机亚磷酸酯配体组成。可以通过生成铑原材料的溶液,制备这类 前体组合物,其中铑原材料诸如为氧化铑、氢化铑、羰基铑或铑盐(例 如硝酸盐),它们可以或不可以与本文限定的有机亚磷酸酯配体络合组 合。可以使用任何适宜的铑原材料,例如二羰基乙酰丙酮化铑、 Rh2O3、Rh4(CO)12、Rh6(CO)16、Rh(NO3)3和有机亚磷酸酯配体氢化 羰基铑。羰基和有机亚磷酸酯配体如果不是已经与起始铑络合,那么 可以或者在加氢甲酰化过程之前与铑络合,或在加氢甲酰化过程中现 场与铑络合。

作为说明,本发明的推荐催化剂前体组合物基本上由通过生成二 羰基乙酰丙酮化铑、一种有机溶剂和一种本文限定的有机亚磷酸酯配 体的溶液制备的一种增溶的羰基铑有机亚磷酸酯配体络合物前体催化 剂、一种溶剂和可选的游离有机亚磷酸酯配体组成。通过一氧化碳气 体的放出证实,在室温下有机亚磷酸酯配体容易取代乙酰丙酮化铑络 合物前体中的一个羰基配体。需要时通过加热该溶液,可以促进该取 代反应。可以使用可加溶二羰基乙酰丙酮化铑络合物前体和铑有机亚 磷酸酯配体络合物前体的任何适宜的有机溶剂。铑络合物催化剂前 体、有机溶剂和有机亚磷酸酯配体的量以及它们存在于这类催化剂前 体组合物中的推荐实施方案明显地可以相当于在本发明方法中的用 量。经验表明,在用不同的配体(例如氢气、一氧化碳或有机亚磷酸酯 配体)开始该方法(例如加氢甲酰化),生成上述活性络合物催化剂之 后,该前体催化剂的乙酰丙酮化物配体被取代。从具有产物醛的反应 介质中除去在加氢甲酰化过程条件下从该前体催化剂游离出的乙酰丙 酮,因此,乙酰丙酮决不会对加氢甲酰化方法有害。利用这类推荐的 铑络合物催化前体组合物,提供一种简单经济并有效的方法,以处理 铑前体铑和加氢甲酰化的启动。

因此,用于本发明方法的金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂基 本上由与一氧化碳(即加氢甲酰化)和一种有机亚磷酸酯配体络合的金 属组成,所述配体以螯合和/或非螯合方式与该金属结合(络合)。此外, 本文所用的术语“基本上由…组成”除一氧化碳和该有机亚磷酸酯配 体外,不排除(而是包括)与该金属络合的氢。此外,这种术语不排除 也可以与该金属络合的其它有机配体和/或阴离子的可能性。不希望材 料的量不当的不利毒害或不当地减活化该催化剂,因此最希望该催化 剂不含诸如连接金属的卤素(例如氯等)等的污染物,尽管这样可能不 是绝对必需的。可能存在活性金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂的 氢和/或羰基配体,因为它们是与前体催化剂结合的配体和/或因为例如 由于用于本发明加氢甲酰化过程的氢气和一氧化碳而现场生成。

如上所述,该有机亚磷酸酯配体既可以用作该金属-有机亚磷酸酯 配体络合物催化剂的配体,也可以用作可以存在于本发明方法的反应 介质中的游离有机亚磷酸酯配体。此外,应该理解,尽管该金属-有机 亚磷酸酯配体络合物催化剂的有机亚磷酸酯配体和最好存在于本发明 给定方法中的任何过量的游离有机亚磷酸酯配体通常是同一类型的配 体,但需要时,为了任一给定方法的目的也可以使用不同类型的有机 亚磷酸酯配体以及两种或多种不同的有机亚磷酸酯配体的混合物。

在本发明给定方法的反应介质中金属-有机多亚磷酸酯配体络合 物催化剂的存在量,只需要为提供希望使用的给定金属浓度所需的最 小量,该量提供的基础至少为催化所需特定过程所需的金属催化量。 一般来说,在加氢甲酰化反应介质中,1-10,000ppm的金属浓度范围 (按游离金属计算)以及不高于1∶1至不低于200∶1的催化剂溶液中配体 与金属的摩尔比,对大多数方法应该是足够的。

如上所述,除该金属-有机多亚磷酸酯配体络合物催化剂外,可以 在游离有机亚磷酸酯配体存在下,进行本发明方法,特别是加氢甲酰 化方法。尽管本发明方法可以用任何过量的所需游离有机亚磷酸酯配 体进行,但游离有机亚磷酸酯配体的使用可能不是绝对必需的。因此 一般来讲,每摩尔存在于该反应介质中的金属(例如铑)不高于1.1-100 摩尔或需要时更高的配体量对于大多数目的,特别是对于铑催化的加 氢甲酰化应该是合适的;所用配体的所述量为与存在金属结合(络合) 的配体量和存在的游离(未络合)配体量的总和。当然,需要时可以将 构成配体于任何时间下并以任何适宜的方式,供给该方法的反应介 质,以在该反应介质中维持预定水平的游离配体。

如上所述,该催化剂在反应期间和/或在产物分离期间可以为多相 形式。这类催化剂在生产高沸点醛或热敏醛的烯烃加氢甲酰化中特别 有利,使得通过于低温下过滤或倾析,可以从产物分离该催化剂。例 如,铑催化剂可以连接于一个载体上,使得该催化剂在加氢甲酰化阶 段和分离阶段期间都保持其固体形式,或于高温下可溶于一种液体反 应介质中,然后冷却时沉淀。

作为说明,该铑催化剂可以浸渍在任何固体载体上,诸如无机氧 化物(即氧化铝、氧化硅、二氧化钛或二氧化锆)、碳或离子交换树脂。 该催化剂可以支持在沸石、玻璃或粘土的孔隙上或嵌入沸石、玻璃或 粘土的孔隙中;该催化剂也可以溶于一种覆盖所述沸石或玻璃孔隙的 液体膜中。如通过该该沸石孔隙大小进行测定的,这类沸石载体上的 催化剂对于高选择性地生产一种或多种区域异构醛特别有利。在固体 上支持催化剂的技术(诸如早期润湿)是本领域技术人员众所周知的。 由此生成的固体催化剂仍可以与一种或多种上面限定的配体络合。在 例如J.Mol Cat.1991,70,363-368;Catal.Lett.1991,8,209-214;J. Organomet.Chem,1991,403,221-227;Nature,1989,339,454-455; J.Catal.1985,96,563-573;J.Mol.Cat.1987,39,243-259中可以发现这 类固体催化剂的描述。

该金属(例如铑)催化剂可以粘附于一种薄膜或膜载体上,诸如醋 酸纤维素酯或聚苯砜,如在例如J.Mol.Cat.1990,63,213-221中描述 的。

通过掺入聚合物中的含有机磷的配体(诸如亚磷酸酯),该金属(例 如铑)催化剂可以粘附于一种不溶性聚合载体上。该载体上的催化剂不 受聚合物或掺入其中的含磷物质选择的限制。在例如J.Mol.Cat.1993, 83,17-35;Chemtech 1983,46;J.Am.Chem.Soc.1987,109,7122-7127 中可以发现聚合物载体上的催化剂的描述。

在上述多相催化剂中,在整个过程和催化剂分离过程中该催化剂 可以保持其多相形式。在本发明的另一实施方案中,该催化剂可以支 持在一种聚合物上,后者由于其分子量的性质,于高温下可溶于该反 应介质中,但冷却时沉淀,因此促进催化剂从该反应混合物中分离。 在例如Polymer,1992,33,161;J.Org.Chem.1989,54,2726-2730中描 述了这类“可溶”聚合物载体上的催化剂。

由于产物的沸点高,并且为了避免醛产物的分解,加氢甲酰化反 应更优选在淤浆相中进行。然后可以例如通过过滤或倾析,从产物混 合物中分离该催化剂。该反应产物流体可以含有一种多相金属-有机亚 磷酸酯配体络合物催化剂,例如淤浆,或在该特定过程中至少一部分 反应产物流体可以接触固定的多相金属-有机亚磷酸酯配体络合物催 化剂。在本发明的一个实施方案中,该金属-有机亚磷酸酯配体络合物 催化剂可以在该反应产物流体中制成淤浆。

当然,用于本发明方法的允许反应条件的选择取决于所需的特定 合成。这类方法的条件是本领域众所周知的。所有本发明方法都可以 按照本领域已知的常规步骤进行。例如在Kirk-Othmer,Encyclopedia of Chemical Technology,第四版,1996(其相关部分通过引用结合到本文 中)中描述了进行本发明方法的说明性反应条件。根据特定方法,操作 温度可以为大约不高于-80℃至大约不低于500℃,操作压力可以为不 高于1psig(磅/平方英寸(表压))至不低于10,000psig。

本发明方法进行的时间足以产生所需产物。所用的准确反应时间 部分取决于诸如温度、压力、性质和原材料比例等的因素。反应时间 通常为大约0.5-200小时或200小时以上,最好为少于1小时至大约 10小时。

本发明方法以及最好是加氢甲酰化方法可以在一种该金属-有机 多亚磷酸酯配体络合物催化剂的有机溶剂存在下进行。该溶剂也可以 含有溶解至饱和极限的水。根据所用的特殊催化剂和反应物,适宜的 有机溶剂包括例如醇、链烷烃、链烯烃、链炔烃、醚、醛、酮、酯、 酰胺、胺、芳族化合物等。可以使用不会不当不利干扰要进行方法的 任何适宜的溶剂,这类溶剂可以包括迄今通常用于已知的金属催化方 法中的那些溶剂。提高溶剂的介电常数或极性通常可以倾向于促进反 应速率的提高。当然需要时,可以使用一种或多种不同溶剂的混合物。 显然,溶剂的用量不是本发明的关键,仅需要为足以提供给给定方法 的反应介质以所需特定金属浓度的量。一般来说,使用时溶剂的量可 以为该反应混合物原材料总重量的大约5-99%(重量)。

本发明方法可用来制备取代和未取代光学活性和非光学活性的 化合物。用本发明方法制备的说明性化合物包括例如取代和未取代的 醇或酚;胺;酰胺;醚或环氧化物;酯;酮;醛;和腈。可以用本发 明方法制备的说明的适宜光学活性和非光学活性化合物(包括上述原 材料化合物)包括在Kirk-Othmer,Encyclopedia of Chemical Technology, 第四版,1996(其相关部分通过引用结合到本文中)和The Merck Index, An Encyclopedia of Chemicals,Drugs and Biologicals,第11版,1989(其 相关部分通过引用结合到本文中)中描述的那些允许化合物。

可以用任何常规方法回收本发明的所需产物,在任一给定方法中 可以使用一个或多个分离器或分离区从其粗反应产物流体中回收所需 反应产物。适宜的分离方法包括例如溶剂萃取、结晶、蒸馏、蒸发、 转膜蒸发、降膜蒸发等。当通过利用公开PCT申请WO 88/08835中描 述的捕集剂生成产物时,可能需要从该粗反应混合物取出产物。从粗 反应混合物的其它组分分离产物混合物的推荐方法为膜分离。按上面 提到的美国专利5,430,194和1995年5月5日申请的共同未决美国专 利申请08/430,790中提出的方法,可以达到这种膜分离。

可以采用例如固定床反应器、流体床反应器、连续搅拌釜式反应 器(CSTR)或淤浆反应器进行本发明方法。催化剂的最适大小和形状取 决于所用反应器的类型。一般来说,对于流体床反应器而言,最好用 球形小催化剂颗粒,以易于流化。对于固定床反应器,最好用较大的 催化剂颗粒,因此反应器内的反压保持相当低。至少一个用于本发明 的分离区可以是单一容器,或可以包括两个或多个单独的容器。至少 一个用于本发明的洗涤区可以是单一容器或可以包括两个或多个单独 的容器。至少一个用于本发明的酸去除区可以是单一容器或可以包括 两个或多个单独的容器。应该理解,用于本文的反应区和分离区可以 存在于同一容器中,或存在于不同容器中。例如,在反应区中可以采 用诸如反应蒸馏、反应膜分离等的反应分离技术。

本发明方法可以以分批或连续方式进行,需要时再循环未消耗的 原材料。可以在单一反应区中或在串联或平行的多个反应区中进行该 反应,或可以在伸长的管状区和系列这类区中分批或连续进行。在反 应期间,所用的建筑材料对原材料应该是惰性的,设备的制造应该能 够经得起反应温度和压力。在这些方法中,可以便利地利用在反应期 间将原材料或组分分批或连续导入反应区中和/或调整导入量的方 法,以特别保持所需的原材料摩尔比。通过逐渐将一种原材料加入另 一原材料,可以进行这些反应步骤。此外,可以通过联合加入原材料, 合并这些反应步骤。当不需要或不能获得完全转化时,可以例如通过 蒸馏从该产物分离原材料,然后将原材料再循环回该反应区。

可以或者在搪玻璃的不锈钢反应设备或相似类型的反应设备中 进行这些方法。该反应区可以备有一个或多个内部和/或外部热交换 器,以便控制不当的温度波动,或防止任何可能的“失控”反应温度。

可以以一个或多个步骤或阶段进行本发明方法。通过在基本投资 和达到高催化剂选择性、活性、寿命和易于操作性之间、以及讨论的 原材料的固有反应性和原材料的稳定性和反应条件下的所需反应产物 之间进行最佳综合平衡,决定反应步骤或反应阶段的实际数字。

在一个实施方案中,在本发明中有用的加氢甲酰化方法可以在多 级反应器中进行,诸如在同一日期申请的共同未决美国专利申请(D- 17425-1)中描述的反应器,该专利的说明书通过引用结合到本文中。 这类多级反应器可以设计具有内部物理屏障,产生每个容器一个以上 的理论反应阶段。实际上,它类似在单一连续搅拌釜式反应器容器中 具有多个反应器。在单一容器中的多个反应阶段是一种利用该反应器 容器体积的成本有效的方法。它使在其它情况下达到同样结果需要的 容器数显著减少。少数容器减少所需的整个基本投资,并且保持对单 个容器和搅拌器的关注。 加氢甲酰化方法 加氢甲酰化方法

推荐用于本发明的方法是加氢甲酰化。可能经历这类有机亚磷酸 酯配体水解降解和催化减活化的说明性金属-有机亚磷酸酯配体络合 物催化的加氢甲酰化方法包括例如在美国专利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和5,491,266中描述的 这类方法,这些专利的说明书通过引用结合到本文中。因此,本发明 的加氢甲酰化加工技术可以相当于任何已知的加工技术。推荐的方法 是涉及催化剂液体再循环加氢甲酰化方法的那些方法。

一般来说,这类催化剂液体再循环加氢甲酰化方法涉及,通过在 也含有催化剂和配体的有机溶剂的液体介质中的金属-有机亚磷酸酯 配体络合物催化剂存在下,将一种烯烃不饱和化合物与一氧化碳和氢 化反应,而生产醛。在该液体加氢甲酰化反应介质中最好也存在游离 有机亚磷酸酯配体。该再循环方法一般包括从该加氢甲酰化反应器(即 反应区)中或者连续或者间断地取出一部分含有该催化剂和醛产物的 液体反应介质,并且利用诸如美国专利5,430,194和1995年5月5日 申请的共同未决美国专利申请08/430,790中公开的复合材料膜(这些专 利的说明书通过引用结合到本文中),在常压、减压或加压下,在一个 或多个阶段中,合适时在一个单独的蒸馏区中通过更常规和更优选的 蒸馏方法(即汽化分离)从中回收该醛产物,含有非挥发金属催化剂的 残余物再循环至例如在美国专利5,288,918中公开的反应区中。可以以 任何常规方式进行挥发物质的冷凝以及例如通过进一步蒸馏进行分离 和进一步回收,该醛粗产物需要时可以通过进一步纯化和异构体分 离,并且任何回收的反应物(例如烯烃原材料和合成气体)可以以所需 方式再循环至加氢甲酰化区(反应器)。含有回收金属催化剂的这种膜 分离残液或含有回收非挥发金属催化剂的这种汽化分离残留物可以以 任何所需常规方式再循环至加氢甲酰化区(反应器)。

在一个推荐实施方案中,可用于本文的加氢甲酰化反应产物流体 包括由任何相应加氢甲酰化方法衍生的任何流体,它含有至少一定量 的四种不同主要组分,即该醛产物、一种金属-有机亚磷酸酯配体络合 物催化剂、游离有机亚磷酸酯配体和一种所述催化剂和所述游离配体 的有机增溶剂;所述组分相当于所用的和/或通过加氢甲酰化方法生产 的、由其可以衍生加氢甲酰化反应混合物原材料的那些配体和组分。 应该理解,可用于本文的加氢甲酰化反应混合组合物可以并且通常含 有少量其它组分,诸如或者有意用于加氢甲酰化过程或在所述过程中 现场生成的那些组分。也可以存在的这类组分的实例包括未反应烯烃 原材料、一氧化碳和氢气以及现场生成类型的产物,诸如饱和烃类和/ 或相应于烯烃原材料的未反应异构化烯烃和高沸点液态醛缩合副产物 以及其它惰性助溶剂型物质或烃类添加剂(如果使用)。

可以用于本发明加氢甲酰化方法(和其它适宜的方法)的取代或未 取代的烯烃反应物包括具有光学活性(前手性或手性)和非光学活性(非 手性)的烯烃不饱和化合物,它们含有2-40个碳原子,最好含有4-20 的碳原子。这类烯烃不饱和化合物可以为末端不饱和或内部不饱和, 可以是直链、支链或环形结构,以及可以是诸如通过丙烯、丁烯、异 丁烯等的低聚获得的烯烃混合物(诸如所谓的二聚、三聚或四聚丙烯 等,如例如在美国专利4,518,809和4,528,403中公开的)。此外,这类 烯烃化合物还可以含有一个或多个烯不饱和基团,当然,需要时可以 使用两种或多种不同的烯烃不饱和化合物的混合物作为原材料。例如 含有4个或4个以上碳原子的工业α-烯烃可以含有少量相应的内烯烃 和/或其相应的饱和烃类,在反应之前,这类工业烯烃不需要必需从中 纯化。可以用于该加氢甲酰化反应中的说明性烯烃原材料混合物包括 例如混合丁烯,例如残夜I和II。其它这类烯烃不饱和化合物和由其 衍生的相应产物也可以含有一个或多个不会不当地不利影响本发明方 法的基团或取代基,例如在美国专利3,527,809、4,769,498等中描述 的。

最优选的是,本发明可特别用于通过使含有2-30个(最好为4-20 个)碳原子的非手性α-烯烃和含有4-20个碳原子的非手性内烯烃以及 这类α-烯烃和内烯烃的原材料混合物加氢甲酰化,生产非光学活性 醛。

说明性α-烯烃和内烯烃包括例如乙烯、丙烯、1-丁烯、1-戊烯、 1-己烯、1-辛烯、1-壬烯、1-癸烯、1-十一烯、1-十二烯、1-十三 烯、1-十四烯、1-十五烯、1-十六烯、1-十七烯、1-十八烯、1-十九 烯、1-二十烯、2-丁烯、2-甲基丙烯(异丁烯)、2-甲基丁烯、2-戊 烯、2-己烯、3-己烷、2-庚烯、2-辛烯、环己烯、丙烯二聚体、丙烯 三聚体、丙烯四聚体、丁二烯、戊间二烯、异佛尔酮、2-乙基-1-己烯、 苯乙烯、4-甲基苯乙烯、4-异丙基苯乙烯、4-叔丁基苯乙烯、α-甲基 苯乙烯、4-叔丁基-α-甲基苯乙烯、1,3-二异丙烯基苯、3-苯基-1-丙 烯、1,4-己二烯、1,7-辛二烯、3-环己基-1-丁烯等;以及1,3-二烯、 丁二烯、链烯酸烷基酯(例如戊烯酸甲酯)、链烷酸链烯基酯、链烯基· 烷基醚、链烯醇(例如戊烯醇)、链烯醛(例如戊烯醛)等,诸如烯丙醇、 丁酸烯丙酯、己-1-烯-4-醇、辛-1-烯-4-醇、乙酸乙烯酯、乙酸烯丙酯、 乙酸3-丁烯酯、丙酸乙烯酯、丙酸烯丙酯、甲基丙烯酸甲酯、乙烯基· 乙基醚、乙烯基·甲基醚、烯丙基·乙基醚、正丙基-7-辛酸酯、3-丁烯 腈、5-己烯酰胺、丁子香酚、异丁子香酚、黄樟脑、异黄樟脑、茴香 脑(anethol)、4-丙烯基茴香醚、茚、苎烯、β-蒎烯、二环戊二烯、环辛 二烯、莰烯、里哪醇等。

非对称加氢甲酰化方法(和其它非对称方法)可以用来生产本发明 可以包括的对映体产物混合物,用于非对称加氢甲酰化方法(和其它非 对称方法)的说明性前手性和手性烯烃包括由下式表示的那些烯烃: 其中R1、R2、R3和R4相同或不同(只要R1不同于R2,或R3不同于 R4),选自氢;烷基;取代烷基,所述取代选自二烷氨基(诸如苄氨基 和二苄氨基)、烷氧基(诸如甲氧基和乙氧基)、酸基(诸如乙酸基)、卤代、 硝基、腈、硫基、羰基、羰酰胺、羰基醛、羧基、羧酸酯;芳基,包 括苯基;取代芳基(包括苯基),所述取代选自烷基、包括烷氨基和二 烷氨基(诸如苄氨基和二苄氨基)在内的氨基、羟基、烷氧基(诸如甲氧 基和乙氧基)、酸基(诸如乙酸基)、卤代、腈、硝基、羧基、羰基醛、 羧酸酯、羰基和硫基;酸基,诸如乙酸基;烷氧基,诸如甲氧基和乙 氧基;氨基,包括烷氨基和二烷氨基,诸如苄氨基和二苄氨基;酰氨 基和二酰氨基,诸如乙酰基苄氨基和二乙酰基氨基;硝基;羰基;腈; 羧基;羰酰胺;羰基醛;羧酸酯;和烷巯基,诸如甲巯基。应该理解, 本发明的前手性和手性烯烃也包括以上通式的分子,这里R基团连接 形成环化合物,例如3-甲基-1-环己烯等。

用于本发明非对称加氢甲酰化方法(和其它非对称方法)的说明性 光学活性或前手性烯烃化合物包括例如对异丁基苯乙烯、2-乙烯基-6- 甲氧基-2-亚萘基、3-乙烯基苯基·苯基酮、4-乙烯基苯基-2-噻吩基 酮、4-乙烯基-2-氟联苯基、4-(1,3-二氢-1-氧代-2H-异吲哚-2-基)苯乙 烯、2-乙烯基-5-苯甲酰基噻吩、3-乙烯基苯基·苯基醚、丙烯苯、异丁 基-4-丙烯苯、苯基·乙烯基醚等。其它烯烃化合物包括取代芳基烯,例 如在美国专利4,329,507、5,360,938和5,491,266中描述的,这些专利 的说明书通过引用结合到本文中。

说明的适宜取代或未取代的烯烃原材料包括Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chemical Technology,第四版,1996(其相关部分通过引 用结合到本文中)中描述的那些允许取代和未取代烯烃化合物。

如上所述,本发明的加氢甲酰化方法包括使用一种本文所述的金 属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂。在反应期间和/或在产物分离期 间,加氢甲酰化催化剂可以为均相或多相形式。当然需要时也可以使 用这类催化剂的混合物。在本发明包括的给定加氢甲酰化过程中的反 应介质中金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂的存在量,只需要为提 供希望使用的给定金属浓度所需的最小量,该量提供的基础至少为催 化涉及的特殊加氢甲酰化方法(诸如例如在上述专利中公开的方法)所 需的金属催化量。一般来说,在加氢甲酰化反应介质中,10-1000ppm 的金属(例如铑)浓度范围(按游离铑计算)对大多数方法应该是足够 的,一般的用量最好为大约10-500ppm的金属(例如铑),更优选为 25-350ppm的金属(例如铑)。

除该金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂外,在该加氢甲酰化反 应介质中也可以存在游离有机亚磷酸酯配体(即不与该金属络合的配 体)。该游离有机亚磷酸酯配体可以相当于任何上面限定的用于本文的 有机亚磷酸酯配体。该游离亚磷酸酯配体最好与所用的金属-有机亚磷 酸酯配体络合物催化剂的有机亚磷酸酯配体相同。然而在任一给定方 法中,这类配体不需要相同。在加氢甲酰化反应介质中,本发明的加 氢甲酰化方法可以包括每摩尔金属大约不高于0.1摩尔至大约不低于 100摩尔的游离有机亚磷酸酯。本发明的加氢甲酰化方法最好在每摩 尔存在于反应介质中的金属大约1-50摩尔有机亚磷酸酯配体的存在下 进行,在该反应介质中有机亚磷酸酯更优选为每摩尔存在的金属大约 1.1-4摩尔有机亚磷酸酯配体,有机亚磷酸酯配体的所述量为与存在金 属结合(络合)的有机亚磷酸酯配体的量和存在的游离(未络合)有机亚 磷酸酯配体量的总和。由于更优选通过使非手性烯烃加氢甲酰化生产 非光学活性的醛,更优选的有机亚磷酸酯配体为非手性型有机亚磷酸 酯配体,特别是由上式(V)包括的那些有机亚磷酸酯配体,更优选为上 式(VI)和(IX)的那些有机亚磷酸酯配体。当然,需要时可以将构成机亚 磷酸酯配体或其它有机亚磷酸酯配体于任何时间下并以任何适宜的方 式,供给该加氢甲酰化方法的反应介质,例如以在该反应介质中维持 预定水平的游离配体。

本发明包括的加氢甲酰化方法的反应条件可以包括用来生产光 学活性和/或非光学活性醛的任何适宜类型的加氢甲酰化条件。例如, 氢气、一氧化碳和加氢甲酰化方法的烯烃起始化合物的总气压范围可 以为大约1-10,000psia(磅/平方英寸(绝对压))。然而一般来说,该方法 操作的氢气、一氧化碳和烯烃起始化合物的总气压最好为低于大约 2000psia,更优选低于大约500psia。最小总气压主要受获得所需反 应速率必需的反应物量的限制。更具体地讲,本发明加氢甲酰化方法 的一氧化碳分压优选为大约1-1000psia,更优选为大约3-800psia, 而氢气分压优选为大约5-500psia,更优选为大约10-300psia。一般 来说,氢气与一氧化碳的H2∶CO摩尔比可以为大约1∶10-100∶1或更高, 氢气与一氧化碳的摩尔比更优选为1∶10-10∶1。此外,进行该加氢甲酰 化方法的反应温度可以为大约-25℃至大约200℃。对于所有类型的烯 烃原材料而言,一般的加氢甲酰化反应温度最好为大约50-120℃。当 然,应该理解,当需要非光学活性醛产物时,使用非手性类型的烯烃 原材料和有机亚磷酸酯配体,而当需要光学活性醛产物时,使用前手 性或手性类型的烯烃原材料和有机亚磷酸酯配体。当然,也应该理解, 所用的加氢甲酰化反应条件将由所需醛产物类型决定。

本发明包括的加氢甲酰化方法也在一种该金属-有机亚磷酸酯配 体络合物催化剂和游离有机亚磷酸酯配体的有机溶剂存在下进行。该 溶剂也可以含有溶解至饱和极限的水。根据所用的特殊催化剂和反应 物,适宜的有机溶剂包括例如醇、链烷烃、链烯烃、链炔烃、醚、醛、 高沸点醛缩合副产物、酮、酯、酰胺、叔胺、芳族化合物等。可以使 用不会不当不利干扰要进行的加氢甲酰化反应的任何适宜的溶剂,这 类溶剂可以包括迄今通常用于已知金属催化的加氢甲酰化反应的公开 的溶剂。需要时,可以使用一种或多种不同溶剂的混合物。一般来说, 关于非手性(非光学活性)醛的生产,最好使用相应于所需生产醛产物 和/或作为本领域通常的主要有机溶剂的高沸点醛液体缩合副产物的 醛化合物。需要时也可以预生成并因此使用这类醛缩合副产物。可用 于生产醛的说明性推荐溶剂包括酮(例如丙酮和甲基·乙基酮)、酯(例如 乙酸甲酯)、烃类(例如甲苯)、硝基烃(例如硝基苯)、醚(例如四氢呋喃 (THE))和黄樟脑。在美国专利5,312,996中公开了适宜的溶剂。溶剂的 用量不是本发明的关键,仅需要为足以增溶待处理加氢甲酰化反应混 合物的催化剂和游离配体的量。一般来说,溶剂的量可以为该加氢甲 酰化反应混合物原材料总重量的大约5-99%(重量)或更高。

因此,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-甲基戊醛、庚醛、2- 甲基-1-己醛、辛醛、2-甲基-1-庚醛、壬醛、2-甲基-1-辛醛、2-乙基- 1-庚醛、3-丙基-1-己醛、癸醛、己二醛、2-甲基戊二醛、2-甲基己二 醛、3-甲基己二醛、3-羟基丙醛、6-羟基己醛、链烯醛(例如2-、3- 和4-戊烯醛)、5-甲酰基戊酸烷基酯、2-甲基-1-壬醛、十一醛、2-甲 基-1-癸醛、十二醛、2-甲基-1-十一醛、十三醛、2-甲基-1-十三醛、2- 乙基-1-十二醛、3-丙基-1-十一醛、十五醛、2-甲基-1-十四醛、十六 醛、2-甲基-1-十五醛、十七醛、2-甲基-1-十六醛、十八醛、2-甲基- 1-十七醛、十九醛、2-甲基-1-十八醛、2-乙基-1-十七醛、3-丙基-1- 十六醛、二十醛、2-甲基-1-十九醛、二十一醛、2-甲基-1-二十醛、二 十三醛、2-甲基-1-二十二醛、二十四醛、2-甲基-1-二十三醛、二十五 醛、2-甲基-1-二十四醛、2-乙基-1-二十三醛、3-丙基-1-二十二醛、 二十七醛、2-甲基-1-二十八醛、二十九醛、2-甲基-1-二十八醛、三十 一醛、2-甲基-1-三十醛等。

说明性光学活性醛产物包括通过本发明非对称加氢甲酰化方法 制备的(对映体)醛化合物,诸如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-(对噻吩甲酰基 苯基)-丙醛、S-2-(3-氟-4-苯基)苯丙醛、S-2-[4-(1,3-二氢-1-氧代-2H-异 吲哚-2-基)苯基]-丙醛、S-2-(2-甲基乙醛)-5-苯甲酰基噻吩等。

说明的适宜取代和未取代醛产物包括Kirk-Othmer,Encyclopedia of Chemical Technology,第四版,1996(其相关部分通过引用结合到本 文中)中描述的那些允许取代和未取代醛化合物。

如上所述,本发明的加氢甲酰化方法一般最好以连续方式进行。 一般来说,连续加氢甲酰化方法是本领域众所周知的,可以包括:(a)在 包含一种溶剂、该金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂和游离有机亚 磷酸酯配体的液体均相反应混合物中,用一氧化碳和氢气将原材料加 氢甲酰化;(b)保持适于烯烃原材料加氢甲酰化的反应温度和压力条 件;(c)当那些反应物耗尽时,将构成量的烯烃原材料、一氧化碳和氢 气供给反应介质;以及(d)以任何所需方式回收所需醛加氢甲酰化产 物。该连续方法可以以单程模式进行,即其中从该液体反应混合物中 取出包含未反应烯烃原材料和汽化醛产物的蒸汽混合物,然后回收醛 产物,将构成烯烃原材料、一氧化碳和氢气供给下一个单程的液体反 应混合物,不用再循环该未反应烯烃原材料。这种类型的再循环步骤 是本领域众所周知的,可以包括从所需醛反应产物中分离的该金属- 有机亚磷酸酯配体络合物催化剂流体的液体再循环(诸如在美国专利 4,148,830中公开的)或气体再循环步骤(诸如在例如美国专利4,247,486 中公开的),以及需要时为液体再循环和气体再循环的组合。所述美国 专利4,148,830和4,247,486的说明书通过引用结合到本文中。本发明 最优选的加氢甲酰化方法包括一种连续液体催化剂再循环方法。例如 在美国专利4,668,651、4,774,361、5,102,505和5,110,990中公开了 适宜的液体催化剂再循环步骤。

在本发明的一个实施方案中,可以从粗反应混合物的其它组分分 离醛产物混合物,其中通过任何适宜的方法生产醛混合物。适宜的分 离方法包括例如溶剂萃取、相分离、结晶、蒸馏、蒸发、转膜蒸发、 降膜蒸发等。当通过利用公开PCT申请WO 88/08835中描述的捕集剂 生成醛产物时,可能需要从该粗反应混合物取出醛产物。从粗反应混 合物的其它组分分离醛混合物的推荐方法为膜分离。按上面提到的美 国专利5,430,194和1995年5月5日申请的共同未决美国专利申请 08/430,790中提出的方法,可以达到这种膜分离。

如上所述,本发明方法(或期间)的最后结果是,可以从用于本发 明方法的反应混合物中回收所需醛。可以采用例如美国专利4,148,830 和4,247,486中公开的回收技术。例如,在一种连续液体催化剂再循环 方法中,可以将部分液体反应混合物(含有醛产物、催化剂等),即从 反应区取出的反应产物流体送至一个分离区,例如蒸发器/分离器,其 中可以在一个或多个阶段中,在常压、减压或加压下,从液体反应流 体中通过蒸馏分离所需醛产物,然后进行冷凝,将其收集在一个产物 接收器中,需要时进一步纯化。然后,留下的含有非挥发催化剂的液 态反应混合物再循环回反应器中,需要时,任何其它挥发性物质(例如 未反应烯烃)可以与通过从冷却醛产物以常规方式蒸馏分离后溶于该 液体反应中的氢气和一氧化碳一起,再循环回反应器中。一般来说, 最好在减压和低温下,从含催化剂的反应混合物中分离所需醛,以便 避免有机亚磷酸酯配体和反应产物的可能降解。当也使用α-单烯烃反 应物时,其醛衍生物也可以用上述方法分离。

更具体地讲,可以在任何适宜的所需温度下,从含该金属-有机亚 磷酸酯络合物催化剂的反应产物流体中蒸馏和分离所需醛产物。一般 来说,建议这种蒸馏在相对低温下进行,诸如低于150℃,更优选的 温度范围为大约50-140℃。一般也建议当涉及低沸点醛(例如C4-C6) 时,这种醛蒸馏在减压下(例如基本上低于加氢甲酰化期间所用的总气 压)进行,或当涉及高沸点醛(例如C7或更高级的醛)时,在真空下进 行。例如,通常的实施是使由加氢甲酰化反应器中取出的液体反应产 物介质经受一次减压,以便将溶于液体反应介质中未反应气体的基本 部分挥发至蒸馏区(例如蒸发器/分离器),在该液体反应介质中现在含 有的合成气体浓度比存在于加氢甲酰化反应介质中的浓度低得多,其 中蒸馏所需醛产物。一般来说,从真空压力高至总气压为大约50psig 的蒸馏压力范围应该足以满足大多数目的。

水处理

如上所述,在发现中本主题发明用足以从产物流体中除去至少一 定量的亚磷酸化合物的水处理由本发明方法衍生的至少一部分反应产 物流体和也包括在本方法中形成的磷酸性化合,防止和减少此处讨 论的水解分解和金属催化剂的减活化。虽然水和酸是有机亚磷酸酯配 体水解中的两个因素,但惊奇的发现反应系统如加氢甲酰化与较高量 的酸相比更耐受较高量的水。这样,惊奇地使用水除去酸和降低由于 水解使有机亚磷酸酯配体损失的速率。使用水防止和/或减轻有机亚磷 酸醌配体的水解降解和在加氢甲酰化方法的金属有机亚磷酸醌配体络 合物催化剂的减活化在共同未决的美国专利申请(D-17648)(同 日期申请)中被公开,在此该公开结合本发明作具体参考。

从加氢甲酰化系统中除去至少一定量的亚磷酸化合物如H3PO3, 醛酸例如膦酸羟烷基酯、H3PO4等,可容许控制加氢甲酰化反应介质 的酸度,通过防止或减少其水解分解稳定有用的有机亚磷酸酯配体。 上述解释了需要控制有机亚磷酸酯的酸度促进金属催化加氢甲酰化。 这样,本主题发明的目的是除去或减少催化剂系统的过量酸,以在反 应产物流体中维持适当酸度水平,使有用的有机亚磷酸酯配体的消耗 不至于在不可接受的速率下水解降解,而同时保持生产水平的催化剂 的活性。本主题发明提出调节这样的酸度的最佳方法是使用水从反应 产物中提取(除去)亚磷酸物质。在本方法中,如在此公开的使酸性 物质提取到水中仅仅与净化和/或中和相对立并容许留在反应介质 中,因此避免这样的净化和/或中和副产物积累,和阻止可能进一步的 必要二次化学或在反应区、分离区和/或洗涤区中建立盐沉积。

用合适的任何方法或并非过度对衍生所述的反应产物流体的基 本加氢甲酰化方法起付作用的所希望的方式可实施处理含有带水的反 应产物流体的金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂。例如,可以对 所要求要处理的反应产物流体的全部或任何部分实施水处理和从至少 一个反应区或一个分离区移进至少一个洗涤区。然后,处理过的反应 产物流体可返回到至少一个反应区或至少一个分离区中。此外,水可 以喷射或其它方式加进至派一个反应区或至少一个分离区以获得酸度 控制。然后从反应产物流体分离形成的水层如倾析。

本发明涉及到水的应用尤其适合于使用美国专利5288918的发明 的连续液体催化剂循环加氢甲酰化方法中应用,其中包括在催化活性 增强添加剂(所述添加剂选自加水、弱酸性化合物(如联苯酚)或加 水和弱酸性化合物两者组成)的存在下完成本方法。使用增强添加剂 有助于选择性水解和防止在某些工艺过程中形成不需要的单亚磷酸酯 副产物的生成和在此所解释的使金属催化剂中毒。尽管如此,可理解 的是优选本发明的加氢甲酰化方法,即包括由(a)从所述的至少一个反 应区所述的至少一个分离中提取至少一部分的衍生于所述方法的所述 反应产物流体和也包括在所述方法中形成的亚磷酸化合物,(b)用足 以从所述的反应产物流体中除去至少一定量的亚磷酸化合物的水在至 少一个洗涤器区内处理至少一部分从所述方法中衍生的提取反应产物 流体和也包括在所述的方法中形成的亚磷酸化合物,和(c)将处理的 反应产物流体返回所述的至少一个反应区或所述的一个分离区的防止 和/或减轻有机亚磷酸配体的水解降解和金属-有机亚磷酸酯配体络 合物催化剂减活化的实施例,仍然考虑其基本上是“无水”方法,就 是说在加氢甲酰化反应介质中具有的任何水在数量上均不具有足以影 响加氢甲酰化反应或所述的介质,可认为在除有机相外的分离的水溶 液或水相或层的范围内。

也可理解的是本发明的另一个优选方法被认为是除有机相以外 的分离水溶液或水相或层,即,包括引入水到所述的至少一个反应区 和/或所述的至少一个分离区中处理至少一部分从所述的方法中衍生 的所述反应产物流体从所述的反应产物液本中足以除去至少一定量的 亚磷酸化合物的防止和/或减轻有机亚磷酸酯配体的水解降解和金属 -有机亚磷酸酯配体络合物催化剂的实施例。

因此,例如水可以用来处理连续液体催化剂再循环加氢甲酰化方 法的所有或部分反应产物流体,该反应产物流体已经在分离该醛产物 前后的任何时间从反应区取出。更优选所述水处理包括例如在将所述 反应产物流体再循环至反应区之前或期间,处理在蒸馏同样的所需醛 产物之后获得的所有或部分反应产物流体。例如,推荐模式可以是将 再循环至反应区的所有或部分(例如滑流)再循环反应产物流体,恰好 在含所述催化剂的残留物再进入反应区之前,连续通过含水的液体提 取器。

因此应该理解,待用水处理的含该金属-有机亚磷酸酯配体络合物 催化剂的反应产物流体,除含有该催化剂络合物及其有机溶剂外,可 以含有产物、游离有机亚磷酸酯配体、未反应烯烃以及与衍生所述反 应产物流体的加氢甲酰化方法的反应产物介质一致的任何其它组分或 添加剂。

此外,除去所需产物可以使反应产物流体中其它组分的浓度按比 例增加。因此,例如在按照本发明方法用水处理的含该金属-有机亚磷 酸酯配体络合物催化剂的反应产物流体中,该有机亚磷酸酯配体的浓 度范围可以为反应产物流体总重量的0.005-15%(重量)。该配体的浓度 最好为反应产物流体总重量的0.01-10%(重量),更优选为大约0.05- 5%(重量)。同样地,在按照本发明方法用水处理的含该金属-有机亚磷 酸酯配体络合物催化剂的反应产物流体中,该金属的浓度范围可以高 至反应产物流体重量的5000ppm。该金属的浓度最好为反应产物流体 重量的50-2500ppm,更优选为大约70-2000ppm。

含有该金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂的反应产物流体和 水接触的方法以及这类处理条件(如水量、温度、压力和接触时间)不 是非常关键,显然仅仅需要足以获得所需结果。例如,可以在任何适 宜的容器中进行所述处理,例如在此可以使用提供适宜工具以使有机 反应产物流体和水完全接触的任何常规液体提取器。一般来说,最好 在筛板提取塔中使有机反应产物流体逆流通过水。本发明的水用量和 与反应产物流体接触的时间仅仅需要足以除去至少一定量引起所需有 机亚磷酸酯配体水解降解的亚磷酸化合物的用量和时间。水的用量最 好足以至少将这类酸性化合物的浓度保持在引起该有机亚磷酸酯配体 迅速降解的阈值之下。

例如,推荐的水量是确保由“非催化机制”、而不是由“催化机 制”进行的有机亚磷酸酯配体降解的量,在Mata-Perez等的“自动催化 反应的动力学速率定律”,Journal ofChemical Education,第64卷,第11 期,1987年11月,第925-927页中描述了这两种机制。最大水浓度通 常由实际考虑决定。如上所述,诸如温度、压力和接触时间的处理条 件也可以大大改变,本文可以使用这类条件的任何适宜的组合。例如, 其中一种这类条件的降低可以由一种或两种其它条件的增加而补偿, 反之亦然。大约10-120℃、优选为大约20-80℃、更优选为25-60℃ 的液体温度对于大多数情况一般应该是适宜的,尽管需要时可以使用 较低或较高温度。如上所述,已经惊奇地发现,当含金属-有机亚磷酸 酯配体络合物催化剂的反应产物流体与水接触,甚至在高温下处理 时,有机亚磷酸酯配体的损失最小。进行该处理的压力通常为周围压 力至反应压力,而接触时间可以改变,为几秒或几分钟至几小时或更 长时间。

此外,通过测定存在于加氢甲酰化反应介质中的有机多亚磷酸酯 配体的降解(消耗)速率,可以确定按照本发明从反应产物流体除去亚 磷酸化合物的成功性。消耗速率的变化范围可以很宽,例如为大约每 升每天≤0.6至大约5克,由配体成本和保持水解低于自动催化水平的 处理频率之间的最佳综合平衡决定。本发明的酸去除和水处理最好以 这样一种方式进行,使得存在于该方法反应产物流体中的所需有机亚 磷酸酯配体的消耗保持在可接收速率,例如每升每天≤0.5克配体,更 优选为每升每天≤0.1克配体,最优选为每升每天≤0.06克配体。当中 和亚磷酸化合物并将亚磷酸化合物提取到水中时,水的pH将降低, 并且变得酸性越来越强。当水达到不可接收的酸度时,可以简单地用 新水取代。

本发明操作的推荐方法是,使取出醛之前的所有或部分反应产物 流体或使去除醛之后的反应产物流体浓缩物通过水,并使接触水通过 一个或多个酸去除物质床。或者,可以将水喷淋或加入至少一个反应 区或至少一个分离区中,以得到酸性控制。然后,可以从反应产物流 体倾析形成的水层,并将水层送至一个或多个酸去除床中。该流程的 一个优点是,如果在反应产物流体中形成酸性,那么可立刻获得提取 能力。用于使反应产物流体与水接触或水与酸去除物质接触(或者在反 应区、分离区、洗涤区或酸去除区内或者在其外)的允许方法将不以任 何方式限制本发明。

为了本发明的目的,“非接触水”将包括尚未与反应产物流体接 触的水,而“接触水”将包括已经与反应产物流体接触的水。

可以使用制备用于本发明方法非接触水的任何方法,只要该水基 本上不含催化剂毒物、抑制剂或可能促进该催化剂溶液中不希望有的 副反应的化合物。在Kirk-Othmer,Encyclopedia of Chemical Technology, 第四版,1996中可以发现水处理技术的概述。

水处理应该由该方法水质量需要的评价开始。为了由含金属-有机 亚磷酸酯配体络合物催化剂的反应产物流体进行酸提取,所需的水质 量一般为锅炉质量或更好的质量。用于纯化的水源在纯度上可以大大 改变,由含有圆木、淤泥和碎片的河水至相对纯的蒸汽冷凝水。如果 使用河水,那么由过滤最大碎片开始纯化。该第一个过滤步骤可以使 用炉篦或筛网。可以采用多种技术除去可能存在于水中的其它固体, 这些技术包括例如沉淀、离心分离、过滤、凝聚、絮凝、磁分离或这 些技术的组合。获得澄清水后,也可以以多种方式处理留下的溶解固 体。仍是通常进行蒸馏。溶解的盐可以用其它酸或碱处理,以沉淀某 些化合物。加入的酸或碱的选择基于将产生的化合物的溶解度。离子 交换是除去溶解盐的另一常用方法。最常用的离子交换方法使用钠作 为阳离子。也可以使用用质子或氢氧根离子的其它离子交换技术。可 以采用吸附除去某些金属盐或可能存在的有机化合物。活性炭通常用 作吸附剂。膜仍是可以用来除去溶解盐或其它胶体颗粒的另一技术。 膜分离基于大小、电荷、疏水性或其它物理化学性质的差异。反渗透 是使用膜纯化水的一个实例。如果存在溶解的气体,诸如氧气,那么 可以用蒸汽或氮气汽提该水,或使该水经过真空,以除去或取代溶解 的气体。纯化用于酸除去所需的非接触水的一个推荐方法是某些上述 技术的组合。

也可以采用使用添加剂抵消杂质有害作用的内部技术,制备用于 提取的非接触水,但更优选前一段描述的外部技术。

用于本发明的接触水可以包括任何适宜的水,使得该接触水的pH 范围可以为2-12,优选为大约2.5-11,更优选为3-10。水通过该提 取器的流速和/或将水加入至少一个反应区和/或至少一个分离区的流 速,应该足以将水的pH控制在所需水平。水通过提取器的较高流速 可能引起从所述过程中除去(即通过水流出物)一定量的一种或多种醛 产物。

在本发明的推荐实施方案中,可以回收通过水提取取出的一种或 多种醛产物,并将其返回图1方法流程图中描述的过程。例如,通过 蒸汽汽提提取器的水流出物,并将冷凝汽提塔塔头的有机相返回加氢 甲酰化过程,可以将一种或多种醛产物返回加氢甲酰化过程。汽提塔 塔头的水相可以返回汽提塔进料中。汽提塔的塔尾可能含有该催化剂 的酸性分解产物。

在另一个实施方案中,本发明涉及处理至少一部的接触水,其中 含有在工艺过程中通过引进一个或多个强碱到至少一个洗涤区充分中 和至少一定量的在所述水中含有的亚磷酸化合物所形成的亚磷酸化合 物,假如接触水pH不超过7.5。强碱处理的接触水具有下列特征:(i) 不与产物反应;(ii)不是促成醛醇缩合的碱;和(iii)碱盐溶于水易于从 反应区中移出。优选如果中和亚磷酸化合物可循环接触水和回收产 物。如果未中和亚磷酸化合物,则不可循环接触水并最理想是使流出 废液易于处理。所说明的合适的强碱包括,例如碱金属和碱土金属氢 氧化物如氢氧化钠,碱金属磷酸盐如磷酸三钠、磷酸氢二钠等。相对 接触水的强碱数量将取决于接触水中亚磷酸化合物的数量。强碱的数 量仅需要充分减少亚磷酸化合物浓度到所希望的值,假如接触水的pH 不超过7.5。

可以可选地将有机氮化合物反应产物流体(例如加氢甲酰化反应 产物流体)中,以清除该有机亚磷酸酯配体水解时生成的酸性水解副产 物,例如在美国专利4,567,306中指出的。这类有机氮化合物可以用来 与酸性化合物反应,并通过形成转化产物盐将其中和,由此防止金属 (例如铑)与酸性水解副产物络合,因此当它在反应(例如加氢甲酰化) 条件下存在于反应区时,有助于保护该金属(例如铑)催化剂的活性。 用于该功能的有机氮化合物的选择部分由使用基本原料的客观需要决 定,该基本原料可溶于反应介质中,并且不以显著速率催化生成羟醛 和其它缩合产物,或不当地与产物(例如醛)反应。

这类有机氮化合物可以含有2-30个碳原子,最好含有2-24个碳 原子。应该排除使用伯胺作为所述有机氮化合物。推荐的有机氮化合 物的分配系数应该更优选溶于有机相。更优选的用来清除存在于本发 明反应产物流体的亚磷酸化合物的有机氮化合物,一般包括pKa值在 所用接触水的pH±3之内的那些有机氮化合物。该有机氮化合物的 pKa值最优选基本上与所用水的pH相同。当然应该理解,尽管在任一 定过程中,可能最好一次仅使用一种这种有机氮化合物,但需要时也 可以在任一给定过程中使用两种或两种以上的不同有机氮化合物的混 合物。

说明性的有机氮化合物包括例如三烷胺,诸如三乙胺、三正丙 胺、三正丁胺、三异丁胺、三异丙胺、三正己胺、三正辛胺、二甲基 异丙胺、二甲基十六胺、甲基二正辛胺等;及其含有一个或多个不干 扰取代基(诸如羟基)的取代衍生物,例如三乙醇胺、N-甲基-二乙醇 胺、三(3-羟丙基)-胺等。也可以使用杂环胺,诸如吡啶、甲基吡啶、 二甲基吡啶、三甲吡啶、N-甲基哌啶、N-甲基吗啉、N-2’-羟乙基吗 啉、喹啉、异喹啉、喹喔啉、吖啶、奎宁环、以及二唑、三唑、二嗪 和三嗪化合物等。也可能适于使用的是芳族叔胺,诸如N,N-二甲基苯 胺、N,N-二乙基苯胺、N,N-二甲基对甲苯胺、N-甲基二苯胺、N,N- 二甲基苄胺、N,N-二甲基-1-萘胺等。也可以提到含有两个或多个氨基 的化合物,诸如N,N,N’N’-四甲基乙二胺和三亚乙基二胺(即1,4-二氮 杂双环-[2,2,2]-辛烷)。

用来清除存在于本发明反应产物流体的亚磷酸化合物的推荐有 机氮化合物是杂环化合物,选自二唑、三唑、二嗪和三嗪,诸如在同 一日期申请的共同未决美国专利申请(D-17423-1)(其说明书通过引用 结合到本文中)公开并使用的那些化合物。例如推荐苯并咪唑和苯并三 唑用于这种用途。

适宜有机氮化合物的代表包括Kirh-Othmer,Encyclopedia of Chemical Technology,第四版,1996(其相关部分通过引用结合到本文 中)中描述的那些允许有机氮化合物。

可以存在于反应产物流体中、用来清除存在于本发明反应产物流 体的亚磷酸化合物的适宜有机氮化合物的量,通常足以提供的浓度至 少为每升反应产物流大约0.0001摩尔游离有机氮化合物。有机氮化合 物与总有机多亚磷酸酯配体(无论与铑结合还是作为游离有机亚磷酸 酯存在)的比率通常至少为大约0.1∶1,甚至更优选至少为大约0.5∶1。 有机氮化合物的用量上限大抵仅由经济考虑决定。有机氮化合物∶有机 多亚磷酸酯的摩尔比至少为大约1∶1-5∶1,对于大多数目的应该是足够 的。

应该理解,用来清除所述亚磷酸化合物的有机氮化合物不需要与 用来在严酷条件(诸如存在于产物(例如醛)蒸发器-分离器的条件)下保 护该金属催化剂的杂环氮化合物相同,如本文引用的共同未决美国专 利申请(D-17423-1)中指出的。然而,如果在给定方法中,需要所述有 机氮化合物和所述杂环氮化合物相同,并且执行两种所述功能,那么 应该注意查看,反应介质中存在的杂环氮化合物的量,足以也提供该 方法(例如加氢甲酰化蒸发器-分离器)中的游离杂环氮化合物的量,这 允许得到两种所需功能。

因此,该水不仅从含该金属-有机多亚磷酸酯配体络合物催化剂的 反应产物流体中除去游离亚磷酸化合物,而且使用时,该水也惊奇地 除去通过使用有机氮化合物清除剂生成的转化产物盐的磷酸物质,即 所述转化产物盐的磷酸保留在该水中,而处理的反应产物流体与再活 化(游离)有机氮化合物返回加氢甲酰化反应区。

当在这些涉及诸如通过蒸发器-分离器回收醛的严酷条件的方法 (例如连续液体催化剂再循环加氢甲酰化方法)中使用有机多亚磷酸酯 配体促进的金属催化剂时,观察到的另一个问题是,相信催化剂催化 活性的缓慢丧失至少部分是由于用来从反应产物流体分离和回收醛产 物的蒸发器中存在的严酷条件引起的。例如已经发现,当将有机多亚 磷酸酯促进的铑催化剂置于诸如高温和低一氧化碳分压的严酷条件下 时,该催化剂随时间以加快的速率减活化,可能主要是由于生成一种 钝性或活性较低的铑物质,该催化剂在较长时间暴露于这类严酷条件 下也可能对沉淀敏感。这种证据也与以下观点一致:在加氢甲酰化条 件下相信包含一种铑、有机多亚磷酸酯、一氧化碳和氢气的络合物的 活性催化剂,在暴露于诸如在蒸发中遇到的严酷条件期间,至少损失 某些配价的一氧化碳配体,这提供一种途径,生成催化钝性或活性较 低的铑物质。防止或减小这种催化剂减活化和/或沉淀的方法包括,进 行上面提到的共同未决美国专利申请(D-17423-1)中公开和指出的发 明,包括在一种或多种本文公开的游离杂环氮化合物存在下,在低一 氧化碳分压的条件下进行加氢甲酰化方法。

作为进一步的解释,相信游离杂环氮化合物用作损失的一氧化碳 配体的一种取代配体,由此在这类严酷条件(例如蒸发分离)期间,形 成一种中性中间金属物质,它包含金属、有机多亚磷酸酯、该杂环氮 化合物和氢气的络合物,由此防止或减少任何这类上述催化钝性或活 性较低的铑物质。还有一种理论是,在整个这种连续液体再循环加氢 甲酰化过程中,催化活性的维持或其减活化的减小是由于在所涉及的 特定加氢甲酰化过程的反应器中(即加氢甲酰化反应区)由所述中性中 间铑物质再生该活性催化剂引起的。相信在该反应器中的较高合成气 体压力的加氢甲酰化条件下,由于反应物合成气体中的某些一氧化碳 取代再循环的中性中间铑物质的杂环氮配体,再生包含金属(例如 铑)、有机多亚磷酸酯、一氧化碳和氢气的活性催化剂络合物。也就是 说,对铑具有较强配体亲和力的一氧化碳取代再循环中性中间铑物质 (在上述蒸发分离期间生成的)中结合较弱的杂环氮配体,由此在该加 氢甲酰化反应器中再形成该活性催化剂。

因此,我们说通过在增加的一种游离杂环氮化合物的存在下,从 含金属-有机多亚磷酸酯配体催化剂的反应产物流体中蒸馏所需产 物,减小或防止由这类严酷条件引起的催化剂减活化的可能性,其中 游离杂环氮化合物具有5或6员杂环,后者含有2-5个碳原子和2-3 个氮原子,至少其中一种所述氮原子含有一个双键。这类杂环氮化合 物可以选自二唑、三唑、二嗪和三嗪化合物,例如苯并咪唑或苯并三 唑等。用于所述杂环氮化合物的术语“游离”用来排除这类杂环氮化 合物的任何酸的盐,即通过存在于反应产物流体中的亚磷酸化合物与 这类上述游离杂环氮化合物的反应生成的盐化合物。

应该理解,尽管可能最好在任何给定方法中一次只使用一种游离 杂环氮化合物,但需要时在任一给定方法中也可以使用两种或两种以 上不同游离杂环氮化合物的混合物。此外,在诸如蒸发步骤的严酷条 件期间这类游离杂环氮化合物的存在量,仅需要为供给至少减少一些 这类催化剂减活化基础所需的最小量,这类催化剂减活化可能发现是 由于在蒸发分离该醛产物期间,在缺乏任何游离杂环氮化合物的情况 下,在基本相同的条件下进行同一金属催化的液体再循环加氢甲酰化 方法而发生的。这类游离杂环氮化合物的量的范围为大约待蒸馏反应 产物流体总重量的0.01-10%(重量),或需要时更高,这对于大多数目 的而言应该足够的。

将酸性从反应产物流体转移至含水部分的一个替代方法是通过 中间使用一种杂环胺,该杂环胺具有一个足够大小的氟碳或硅氧烷侧 链,可混溶于反应产物流体和含水部分两者中。杂环胺可以首先与反 应产物流体接触,存在于反应产物流体的酸性将转移至杂环胺的氮 上。然后可以倾析该杂环胺层,或者在与含水部分接触前将其由反应 产物流体中分离,在此它再作为分离相存在。然后将该杂环胺层返回, 以接触加氢甲酰化反应产物流体。

对于本发明的目的,术语“烃类”将包括具有至少一个氢原子和 一个碳原子的所有允许化合物。这类允许化合物也可以具有一个或多 个杂原子。广义来讲,允许烃类包括可以取代或未取代的开链(具有和 不具有杂原子)和环状、支链和非支链、碳环或杂环、芳族和非芳族有 机化合物。

本文所用的术语“取代”将包括有机化合物的所有允许取代基, 除非另外陈述。广义来讲,允许取代基包括无环和环状、支链和非支 链、碳环或杂环、芳族和非芳族有机化合物的取代基。说明性取代基 包括例如烷基、烷氧基、芳基、芳氧基、羟基、羟烷基、氨基、氨烷 基、卤素等,其中碳数可以为1-20或20以上,最好为1-12。对于适 当的有机化合物,允许取代基可以是一种或多种,可以相同或不同。 本发明不以任何方式受有机化合物的允许取代基的限制。

提供一些以下实施例,以进一步说明本发明。

实施例1

将536ppm的丁醛中的膦酸羟丁酯的储备溶液加入到玻璃容器 中。该溶液以1.18∶1的水克数对醛/酸储备溶液克数的重量比与水接 触。使醛和水相充分地接触,使酸的分离在有机和水层之间达到平衡。 与水接触后经离子层析分析醛相膦酸羟丁酯给出每百万52.3份的膦酸 羟丁酯。也用离子层析分析水相的酸。水相含每百万4.14份膦酸羟丁 酯。水和丁醛相之间的分配系数是414/52.3或7.92。

实施例2

该对照实施例说明,在缺乏加入的酸或苯并咪唑的情况下,配体 F(如本文鉴定的)在含有200ppm铑和0.39%(重量)配体F的含醛二聚体 和三聚体的丁醛溶液中的稳定性。

将12克上述丁醛溶液加入干净干燥的25毫升小瓶中。在24小时 和72小时后,采用高效液相色谱分析试样的配体F。用高效液相色谱 相对于校正曲线测定配体F的重量百分比。在24小时或72小时后, 都没有观察到配体F浓度的变化。

实施例3

该实施例与实施例2相似,只是加入亚磷酸,以模拟在有机亚磷 酸酯水解期间可能形成的酸类型。

重复实施例2的步骤,修改是将0.017克亚磷酸(H3PO3)加入12 克溶液中。24小时后,配体F的浓度已经从0.39%(重量)降至0.12%(重 量);72小时后,配体F的浓度已经降至0.04%(重量)。该数据表明, 强酸催化配体F的分解。    

实施例4

该实施例与实施例2相似,只是加入亚磷酸和苯并咪唑。

重复实施例2的步骤,修改是将0.018克亚磷酸(H3PO3)和0.0337 克苯并咪唑加入该溶液中。在24小时或72小时后,都没有观察到配 体F的分解。这表明,加入苯并咪唑有效地缓冲强酸的作用,并由此 防止配体F的快速分解。 实施例5

进行以下系列实验,以测定在与等克分子含水酸性溶液接触时, 碱的pKa与该碱保留在有机相的效率的关系。在所有情况下,实验都 在氮气下进行,除非另外具体说明。

将一定量的酸或碱溶于溶剂中制备溶液,使得其最终浓度等于0.1 摩尔/升。取1等份0.1摩尔/升的溶液,稀释为特定浓度,制备1×10-3 摩尔/升溶液。以制备1×10-3摩尔/升溶液的相同方式制备1×10-5摩尔 /升溶液,修改是使用1等份1×10-3摩尔/升的溶液取代0.1摩尔/升的 溶液。

在每个提取实验中,将5毫升含碱的丁醛溶液加入干净干燥的小 瓶中。将5毫升等克分子的H3PO3溶液加入该小瓶中。将所得的混合 物快速振荡几分钟,然后让其相分离。然后将1毫升等份的含水层转 移至一个干净干燥的小瓶中。将1毫升pH7的磷酸钠/磷酸钾缓冲液 和0.1毫升Tergitol15-S-9表面活性剂加入该小瓶中。然后剧烈振荡 该溶液,用高效液相色谱分析1等份溶液的碱含量。然后将碱量与起 始浓度的二氯甲烷溶液比较。计算将该碱由有机相分配到水相中的分 配系数,定义为K=水相中的碱量/有机相中的碱量。提取实验的结果 总结于表A中。 表A 实验 碱 碱的 pKa 浓度 (摩尔/升) 酸 浓度 (摩尔/升) K 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 2-苄基吡啶 2-苄基吡啶 喹啉 喹啉 3-乙酰基吡啶 3-乙酰基吡啶 苯并三唑 苯并三唑 1-苄基-2-吡咯烷酮 1-苄基-2-吡咯烷酮 5.1 5.1 4.8 4.8 3.3 3.3 1.6 1.6 -0.7 -0.7 1×10-3 1×10-5 1×10-3 1×10-5 1×10-3 1×10-5 1×10-3 1×10-5 1×10-3 1×10-5 H3PO3 H3PO3 H3PO3 H3PO3 H3PO3 H3PO3 H3PO3 H3PO3 H3PO3 H3PO3 1×10-3 1×10-5 1×10-3 1×10-5 1×10-3 1×10-5 1×10-3 1×10-5 1×10-3 1×10-5 0.22 0.30 0.43 1.20 0.93 0.00 0.08 0.00 0.02 0.00

结果表明,碱的pKa越小,碱越能保留在有机相中。

尽管已经通过某些前述实施例说明了本发明,但不应该解释为本 发明受其限制,相反,本发明包括上文公开的一般领域。不脱离本发 明的精神和范围,可以作出各种修改和制订各种实施方案。

本发明的简述

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