DE2026926A1 - Process for the production of aldehydes - Google Patents
Process for the production of aldehydesInfo
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Description
1. Juni 197οJune 1, 197ο
Britannic House, Moor Lane, London, E.C.2 (England)Britannic House, Moor Lane, London, E.C.2 (England)
Verfahren zur Herstellung von Aldehyden. Process for the production of aldehydes.
Die Erfindung "betrifft ein neues Verfahren zur Herstellung von Aldehyden durch Hydroformylierung von Olefinen,The invention "relates to a new method of manufacture of aldehydes by hydroformylation of olefins,
Die Hydroformylierung von Olefinen mit Kohlenoxyd und Wasserstoff bei erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck zur Herstellung von Aldehyden ist bekannt. Kobaltverbindungen, insbesondere das Octacarbonyl, sind die am häufigsten verwendeten Katalysatoren, jedoch ist auch eine Anzahl anderer Übergangsraetallverbindungen geeignet. Beispielsweise wurde von Evans und Mitarbeitern in "Nature" 1965, Seite 1203 bis 1204, gezeigt, daß ein koordinativ ungesättigter Komplex von Ruthenium (O), der Arylphosphinliganden enthält, Ru(Ph,P)2(C0)x, als HydroformyHerungskatalysator aktiv war..The hydroformylation of olefins with carbon monoxide and hydrogen at elevated temperature and pressure for the production of aldehydes is known. Cobalt compounds, especially octacarbonyl, are the most commonly used catalysts, but a number of other transition metal compounds are also suitable. For example, Evans and co-workers in "Nature" 1965, pages 1203 to 1204, showed that a coordinatively unsaturated complex of ruthenium (O) containing arylphosphine ligands, Ru (Ph, P) 2 (C0) x, was active as a hydroformylation catalyst ..
Beim großtechnischen Oxoverfahren ist das Verhältnis von normalen Produkten zu verzweigten Produkten von großer Bedeutung, da der Markt für verzweigte Aldehyde und Alkohole im Vergleich zu dem für geradkettige Produkte eng begrenzt ist. Da der Katalysator teuer und schwie-" rig zurückzugewinnen ist, ist es ferner erwünscht, eine möglichst niedrige Konzentration im Einklang mit einer annehmbaren Ausbeute eu verwenden. Demgemäß sollte einIn the large-scale oxo process, the ratio of normal products to branched products is large Significant as the market for branched aldehydes and alcohols compared to that for straight-chain products is tightly limited. Since the catalyst is expensive and difficult to recover, it is also desirable to have a Use the lowest possible concentration consistent with an acceptable yield. Accordingly, one should
108.8 11/2220108.8 11/2220
guter Hydroformylierungskatalysator ein gutes Verhältnis von Normalverbindungen zu verzweigten Verbindungen bei niedriger Konzentration ergeben. Der bisher bekannte Katalysator Ru(Ph-ZP)2(CO), führt jedoch zu einem Produkt, dessen Verhältnis von Normalverbindungen zu verzweigten Verbindungen mit kleiner werdender ICatalysatorkonzentra*- tion niedriger wird.good hydroformylation catalyst give a good ratio of normal compounds to branched compounds at a low concentration. The previously known catalyst Ru (Ph-ZP) 2 (CO), however, leads to a product whose ratio of normal compounds to branched compounds becomes lower as the catalyst concentration decreases.
Ea wurde nun eine Klasse *von Komplexkatälysatoren gefunden, die Produkte ergeben, in denen das Verhältnis von normalen Aldehyden zu verzweigten Aldehyden mit abnehmender Katalysatorkonzentration steigt.A class of complex catalysts has now been found give the products in which the ratio of normal aldehydes to branched aldehydes with decreasing catalyst concentration increases.
Gegenstand der Erfindung ist demgemäß die Herstellung von Aldehyden durch Hydroformylierung von Olefinen nach einem Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man Olefine mit Kohlenoxyd und Wasserstoff bei erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck in Gegenwart eines Komplexes der Form MLL1(CO)-I worin Mfür Ru oder Os, L für CO oder R1R2R5P oder RgNC, L' für RR4R5P oäer R7NC5 R für einen Alkylrest, Alkoxyrest, Aryloxyrest oder Alkaryloxyrest steht, R1, Rp, R·*, R* und R,- für Alkylreste, Alkoxyreste, Arylreste, Aryloxyreste, Alkarylreste oder Alkaryloxy- - reste stehen und Rg und R^ Alkylrestes Arylreste oder Uk Alkarylreste sind, oder in Gegenn/art eines Komplexes umsetzt, der aus dem vorstehenden Komplex durch Anlagerung von·Wasserstoff mit oder oline Entfernung eines der anderen Liganden gebildet worden istoThe invention accordingly relates to the preparation of aldehydes by hydroformylation of olefins by a process which is characterized in that olefins are mixed with carbon monoxide and hydrogen at elevated temperature and pressure in the presence of a complex of the form MLL 1 (CO) -I in which Mfor Ru or Os, L for CO or R 1 R 2 R 5 P or RgNC, L 'for RR 4 R 5 P oäer R 7 NC 5 R stands for an alkyl radical, alkoxy radical, aryloxy radical or alkaryloxy radical, R 1 , Rp, R · *, R * and R, -, aryl, aryloxy, alkaryl, alkaryloxy or alkoxy alkyl radicals - are radicals and Rg and R ^ s alkyl radicals or aryl radicals Uk alkaryl groups, or in Gegenn / art converts a complex composed of the above Complex has been formed by the addition of hydrogen with or oline removal of one of the other ligands
Vorzugsweise enthält der Komplex Ruthenium«,The complex preferably contains ruthenium «,
Die substituierten Phosphine enthalten vorzugsweise eines oder mehrere Alkylreste» die zweckmäßig weniger als 20 C-Atome enthalten.The substituted phosphines preferably contain one or more alkyl radicals, which are advantageously less than Contains 20 carbon atoms.
Für die Herstellung des Katalysators ist ein© Anzahl-iron Verfahren bekannt. Beispielsweise kann Rutheniurapentacarbonyl mit dem entsprechenden Phosphin uoagesetst wsröeaA © number iron is required for the production of the catalytic converter Procedure known. For example, rutheniurapentacarbonyl with the corresponding phosphine uoagesetst wsröea
1090 Tl/22201090 Tl / 2220
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(L'Eplatenier und Calderazzo, Inorganic Chemistry 1968, 2» 1290-3). Es ist auch möglich, die Katalysatoren aus dem stabileren Trirutheniumdodecarbonyl über das Cyclooctatetraenderivat (COT), Ru(COT)(CO)5, durch Umsetzung mit einem Phosphin herzustellen (Bruce, Cook und Green, Journal of Organometallic Chemistry, 1968, J_3, 227-34). Die Komplexe können auch durch Umsetzung von /Ru(CO)5 (R5Pj[Z5 mit überschüssigem Phosphin oder Kohlenoxyd unter Druck hergestellt werden, wobei Ru(CO)^(R5P) gebildet wird, das als solches aktiv ist und mit überschüssigem Phosphin in Ru(CO)5(R5P)2 umgewandelt wird. Weitere Herstellungsverfahren werden von Piacenti und Mitarbeitern in Inorganic Chemistry. 1968, "]_, V 15-7, beschrieben.(L'Eplatenier and Calderazzo, Inorganic Chemistry 1968, 2 »1290-3). It is also possible to prepare the catalysts from the more stable triruthenium dodecarbonyl via the cyclooctatetraene derivative (COT), Ru (COT) (CO) 5 , by reaction with a phosphine (Bruce, Cook and Green, Journal of Organometallic Chemistry, 1968, J_3, 227 -34). The complexes can also be prepared by reacting / Ru (CO) 5 (R 5 Pj [Z 5 with excess phosphine or carbon oxide under pressure, wherein Ru (CO) ^ (R 5 P) is formed, which is active as such and is converted with excess phosphine into Ru (CO) 5 (R 5 P) 2. Further production processes are described by Piacenti and colleagues in Inorganic Chemistry. 1968, "] _, V 15-7.
Der Katalysator kann vorher oder in situ gebildet werden. Während des Verlaufs der Reaktion werden normalerweise aktive Hydridverbindungen gebildet. Diese Hydride sind katalytisch aktiv und können auch vorher zugesetzt werden.The catalyst can be formed beforehand or in situ. Active hydride compounds are normally formed during the course of the reaction. These are hydrides catalytically active and can also be added beforehand.
Der Katalysator kann als Lösung in einem Lösungsmittel oder im Einsatz oder im Kreislaufprodukt eingeführt werden. Als Lösungsmittel eignen sich gesättigte oder aromatische Kohlenwasserstoffe und Alkohole, Geeignet sind η-Paraffine wie η-Hexan, n-Heptan und n-0ctan. Toluol ist ebenfalls geeignet. Die Katalysatorkonzentrationen liegen im Bereich von 1000 bis 5000 000 Mol Olefin pro Gramm-Atom Katalysatormetall.The catalyst can be introduced as a solution in a solvent or in the feed or in the recycle product will. Suitable solvents are saturated or aromatic hydrocarbons and alcohols, suitable are η-paraffins such as η-hexane, n-heptane and n-octane. Toluene is also suitable. The catalyst concentrations range from 1,000 to 5,000,000 moles of olefin per gram atom of catalyst metal.
Als Einsatzmaterialien kommen Olefine mit 2 bis 20 C-Atomen im Molekül, insbesondere Propylen, Hexene und Heptene, insbesondere 3-Äthylpenten-1 und 3-Äthylpenten-2, in Frage,The starting materials are olefins with 2 to 20 carbon atoms in the molecule, in particular propylene, hexene and heptene, in particular 3-ethylpentene-1 and 3-ethylpentene-2, in Question,
Das Molverhältnis von Wasserstoff zu Kohlenoxyd liegt zweckmäßig im Bereich von 1:10 bis 10:1, vorzugsweise im Bereich von 1:1 bip 4:1.The molar ratio of hydrogen to carbon oxide is expediently in the range from 1:10 to 10: 1, preferably in the range of 1: 1 bip 4: 1.
10S811/222010S811 / 2220
BAD ORIGINALBATH ORIGINAL
Der Gesamtarbeitsdruck: liegt vorzugsweise im Bereich von 30 bis 1000 Atmosphären und die Reaktion stemperatur zweck-, mäßig im Bereich von 20-25O0C1 vorzugsweise von 60-18O0C.The total working pressure: is preferably in the range from 30 to 1000 atmospheres and the reaction temperature is expedient, moderately in the range from 20-25O 0 C 1, preferably from 60-18O 0 C.
Tricarbonyl-bis-dimethylphenylphosphinruthenium wurde zusammen mit 20 ml Heptan, das über Natrium getrocknet worden war, in einen Auto.klaven aus nichtrostendem Stahl gegeben. Der Rutheniumkomplex wurde unmittelbar vor der Einführung in den Autoklaven durch Umsetzung des Phosphine. (0,07 ml) mit Cyclooctatetraentricarbonylruthenium (0,0691 g) unter Stickstoff hergestellt. Die Luft wurde in allen Stufen sorgfältig ausgeschlossen. In.das Gefäß wurden dann 100 ml Propylen gegeben, worauf es gespült, mit einem äquimolaren Gemisch von Wasserstoff und Kohlenoxyd gefüllt und auf etwa 1200C erhitzt wurde. Bei dieser Temperatur wurde der Gasdruck 10 Stunden zwischen 103 und 92 atü gehalten. Der Autoklav wurde dann der Abkühlung überlassen und abgeblasen. Propylen und Butyraldehyde wurden aus dem Gasstrom kondensiert und die Produkte isoliert und analysiert. Die Reaktionsbedingungen und Ergebnisse sind nachstehend in Tabelle 1 genannt«Tricarbonyl-bis-dimethylphenylphosphine ruthenium was placed in a stainless steel auto.clave along with 20 ml of heptane which had been dried over sodium. The ruthenium complex was immediately before being introduced into the autoclave by converting the phosphine. (0.07 ml) made with cyclooctatetraentricarbonylruthenium (0.0691 g) under nitrogen. The air was carefully excluded at all stages. In.das vessel then 100 ml of propylene were added, followed by rinsing it, filled with an equimolar mixture of hydrogen and carbon monoxide, and heated to about 120 0 C. At this temperature, the gas pressure was kept between 103 and 92 atmospheres for 10 hours. The autoclave was then left to cool and vented. Propylene and butyraldehyde were condensed from the gas stream and the products isolated and analyzed. The reaction conditions and results are given in Table 1 below «
Der in Beispiel 1 beschriebene Versuch wurde wiederholt mit dem Unterschied, daß das Verhältnis von Olefin zu Katalysator 5000Oi1 betrug.The experiment described in Example 1 was repeated with the difference that the ratio of olefin to Catalyst was 5000Oi1.
Der in Beispiel 1 beschriebene Versuch wurde wiederholt mit dem Unterschied, daß ein Gemisch von Wasserstoff und Kohlenoxyd im Molverhältnis von. 2:1 und als Katalysator Tricarbonylbis(dimethylphenylphosphin)ruthenium verwendet wurde, das durch Umsetzung von Dimethylphenylphosphin und Cyclooctatetraentricarbonylruthenium gebildet wordenThe experiment described in Example 1 was repeated with the difference that a mixture of hydrogen and Carbon dioxide in the molar ratio of. 2: 1 and used as a catalyst tricarbonylbis (dimethylphenylphosphine) ruthenium which was formed by the reaction of dimethylphenylphosphine and cyclooctatetraentricarbonylruthenium
war.was.
1 0 C 0 1 1 / 2 2 2 01 0 C 0 1 1/2 2 2 0
. - ■■ 5 ■ — ■ . ■■■■ .■■,-.-.■■. - ■■ 5 ■ - ■. ■■■■. ■■, -.-. ■■
Drei Versuche, bei denen nicht gemäß der Erfindung gearbeitet wurde, wurden unter Verwendung des Tricarbonylbis(triphenylphosphin)rutheniumkomplexes durchgeführt, der von Evans und Mitarbeitern in Nature 1965, Seite 1203 bis 1204 genannt ist. Die Reaktionsbedingungen und Ergebnisse dieser Versuche, die als Versuche A bis C bezeichnet sind, sind in Tabelle 1 genannt. Three experiments that did not work according to the invention were made using the tricarbonylbis (triphenylphosphine) ruthenium complex carried out, which is mentioned by Evans et al in Nature 1965, pages 1203-1204. The reaction conditions and results of these tests, which are designated as tests A to C, are listed in Table 1.
Die Beispiele 1 und 2 lassen das erhöhte Verhältnis von als Produkt gebildeten normalen zu verzweigten Aldehyden erkennen, das mit den Katalysatoren gemäß der Erfindung bei Verringerung der Katalysatorkonzentration erzielt wird. Die Versuche A, B und C, bei denen bekannte Katalysatoren verwendet wurden, zeigen, daß das Verhältnis von normalem Aldehyd zu verzweigtem Aldehyd im Produkt mit sinkender Katalysatorkonzentration kleiner wird.Examples 1 and 2 leave the increased ratio of Recognize normal to branched aldehydes formed as a product with the catalysts according to the invention is achieved by reducing the catalyst concentration. Experiments A, B and C, in which known catalysts show that the ratio of normal aldehyde to branched aldehyde in the product becomes smaller with decreasing catalyst concentration.
1/22201/2220
tur,0Ctempera
tur, 0 C
■92,4
102103.3-
■ 92.4
102
hältnis
Olefin
zu Kata
lysatorMolver
ratio
Olefin
to kata
lyser
von norma
lem zu ver
zweigtem
Aldehydrelationship
by norma
lem to ver
branched
aldehyde
Ru(CO)3(Me2PhP)2 Ru (CO) 3 (Me 2 PhP) 2
Ru (CO) 3 (Me 2 PhP) 2
120120
120
nis H9:CO atü
(Max.-
Min.)Ratio pressure,
nis H 9 : CO atü
(Max.-
Min.)
92,899.8-
92.8
50000:15000: 1
50000: 1
519th
5
1,79
11.12
1.79
1
Nr.example
No.
Std.Time
Hours.
2
*1
2
*
9,09.7
9.0
82,398.4-
82.3
76,6104.8-
76.6
Eine Reihe von ^ersuchen, bei denen Hexen-1 in Gegenwart verschiedener Katalysatoren gemäß der Erfindung hydroformyliert wurde, wurde in einem emaillierten Autoklaven aus nichtrostendem Stahl durchgeführt. Die Katalysatoren wurden auf die in Beispiel 1 beschriebene Weise hergestellt. Jeweils 4 mg Katalysator, 10 ml Hexen-1 und 10 ml Benzol wurden in den Autoklaven gegeben. Die Reaktionszeit betrug 3 Stunden, die Reaktionstemperatur 1200C. In jedem Fall war die Reaktion unter den angegebenen Bedingungen absolut vollständig. Die einzelnen Katalysatoren und die Ergebnisse sind in Tabelle 2 genannt.A series of requests in which hexene-1 was hydroformylated in the presence of various catalysts in accordance with the invention were carried out in a stainless steel enameled autoclave. The catalysts were prepared in the manner described in Example 1. In each case 4 mg of catalyst, 10 ml of hexene-1 and 10 ml of benzene were added to the autoclave. The reaction time was 3 hours and the reaction temperature was 120 ° C. In each case, the reaction was absolutely complete under the stated conditions. The individual catalysts and the results are given in Table 2.
ver-
hält-
nis
H2: CO• gas
ver
holds-
nis
H 2 : CO
Kataly-
sator-
Molver-
hältnisOlefin /
Catalysis
sator
Molver
ratio
nis von
norma
lem zu
verzweig
tem Al
dehydRelationship
nis from
norma
lem too
branch
tem Al
dehyd
1:1
1:11: 1
1: 1
1: 1
atmpressure
atm
7090:1
9312:19595: 1
7090: 1
9312: 1
2,57
3,553.17
2.57
3.55
spiel
Nr.at
game
No.
1:1
1:11: 1
1: 1
1: 1
200
200200
200
200
8747:1
10443:110847: 1
8747: 1
10443: 1
1,00
1,943.55
1.00
1.94
5
64th
5
6th
Ru(CO)4(PhMe2P)
Ru(CO)3(PhMe2P)2 Ru (CO) 4 (Ph 3 P)
Ru (CO) 4 (PhMe 2 P)
Ru (CO) 3 (PhMe 2 P) 2
200
200-200
200
200-
8
97th
8th
9
Ru(CO)3ZTMeO)3Pj2 Ru (CO) 3 (Ph 2 MeP) 2
Ru (CO) 3 ZTMeO) 3 Pj 2
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