EA023307B1 - Способ карбонилирования этиленненасыщенных соединений, новые лиганды для карбонилирования и каталитические системы, содержащие такие лиганды - Google Patents

Abstract

Описывается новый бидентатный каталитический лиганд общей формулы (I). R представляет собой гидрокарбильную ароматическую структуру, имеющую по меньшей мере одно ароматическое кольцо, к которому каждый из Qи Qприсоединен через соответствующую связывающую группу, на доступных соседних атомах по меньшей мере одного ароматического кольца. Группы Xи Xпредставляют собой радикалы, соединенные через третичные атомы углерода с соответствующим атомом Q, и группы Xи Xпредставляют собой радикалы, соединенные через первичный атом (атомы) углерода или замещенный атом (атомы) углерода ароматического кольца с соответствующим атомом Q, А и В, каждый независимо, представляют собой Салкиленовую связывающую группу. Qи Q, каждый независимо, представляют собой атом фосфора. Также описывается способ карбонилирования этиленненасыщенных соединений, включающий взаимодействие соединения с моноксидом углерода в присутствии источника гидроксильных групп, необязательно, источника анионов и каталитической системы, которая может быть получена посредством объединения соединения металла группы 8, 9 или 10 и бидентатного лиганда общей формулы (I)

Description

Изобретение относится к способу карбонилирования выбранных этиленненасыщенных соединений, в частности к их алкокси- и гидроксикарбонилированию, к новым бидентатным лигандам и к новым каталитическим системам, содержащим такие лиганды. Карбонилирование этиленненасыщенных соединений с использованием моноксида углерода в присутствии спирта или воды и каталитической системы, содержащей металл группы 6, 8, 9 или 10, например палладий, и фосфиновый лиганд, например алкилфосфин, циклоалкилфосфин, арилфосфин, пиридилфосфин или бидентатный фосфин, описано в многочисленных Европейских патентах и заявках на патент, например ЕР-А-0055875, ЕР-А-04489472, ЕР-А-0106379, ЕР-А0235864, ЕР-А-0274795, ЕР-А-0499329, ЕР-А-0386833, ЕР-А-0441447, ЕР-А-0489472, ЕР-А-0282142, ЕР-А0227160, ЕР-А-0495547 и ЕР-А-0495548. В частности, в ЕР-А-0227160, ЕР-А-0495547 и ЕР-А-0495548 раскрыто, что бидентатные фосфиновые лиганды дают каталитические системы, которые обеспечивают достижение высоких скоростей реакций. С₃ алкильные мостики между атомами фосфора приводятся в качестве примеров в ЕР 0495548 вместе с третичными бутильными заместителями на фосфоре.

В \νϋ 96/19434 далее описано, что конкретная группа бидентатных фосфиновых соединений с группами третичных атомов углерода, но имеющих арильный мостик, может давать замечательно стабильные катализаторы, которые требуют только малого восполнения или вообще его не требуют; что использование таких бидентатных катализаторов приводит к получению скоростей реакции, которые значительно выше, чем те, которые описаны ранее в ЕР 0495548; что образуется малое количество примесей, или они вообще не образуются, при высоких степенях преобразования; и что продукт имеет высокую селективность по отношению к продукту кислоты или сложного эфира и не дает полимера.

В νθ 01/68583 описаны скорости для такого же способа и лигандов, замещенных третичным атомом углерода, как и νθ 96/19434, при использовании высших алкенов и в присутствии добавляемого извне апротонного растворителя.

В νθ 98/42717 описана модификация бидентатных фосфинов, используемых в ЕР 0495548, где группы третичного углерода используются одним или обоими атомами фосфора, которые включены в необязательно замещенную 2-фосфатрицикло[3.3.1.1{3,7}]децильную группу или ее производное, в котором один или несколько атомов углерода заменены гетероатомами (группа 2-РА). Асимметричные лиганды рассматриваются, но не иллюстрируются. Примеры включают алкоксикарбонилирование этена, пропена и некоторых высших концевых и внутренних олефинов с использованием симметричных групп РА, каждая из которых содержит атом фосфора и заместитель при каждом соседнем атоме углерода в группах РА так, что атомы углерода, соединенные с атомами фосфора, являются третичными. Примеров использования вторичных или первичных атомов углерода, соединенных с атом фосфора, нет. Обнаруживается улучшение скорости и улучшение выходов карбонилирования внутренне ненасыщенных олефинов, по сравнению с 1,3-бис(ди-трет-бутилфосфино)пропаном.

νθ 03/070370 распространяет конкретные лиганды с атомом фосфора с заместителем, третичным атомом углерода, рассмотренные в νθ 98/42717, на бидентатные фосфины, имеющие 1, 2 замещенных арильных мостика, того типа, который описан в νθ 96/19434.

В νθ 04/103948 описаны оба указанных выше типа лигандных мостиков в качестве пригодных для использования при карбонилировании бутадиена, и в νθ 05/082830 описано селективное изобретение νθ 04/103948, где заместители третичных атомов углерода при соответствующих атомах фосфора являются различными, что проводит к улучшению скорости реакции.

Известно, что использование первичных, вторичных и ароматических атомов углерода, как заместителей на бидентатных фосфорных лигандах, приводит к отсутствию полимерных продуктов при карбонилировании определенных этиленненасыщенных соединений. Общий способ получения поликетоновых полимеров известен в течение многих лет. ЕР 121965, ЕР 181014 и ЕР 213671 описывают способы, которые включают использование бидентатного фосфинового лиганда с металлом группы VIII, таким как палладий, и кислоты, имеющей рКа меньше чем 6. В патенте США № 4950703 указано, что предпочтительная композиция катализатора для получения поликетонового полимера использует палладий, соответствующую кислоту и 1,3-бис(дифенилфосфин)пропан или 1,3-бис[ди(2-метоксифенил)фосфино]пропан.

Например, в патенте США № И8 5369074 указано, что такие лиганды, замещенные ароматической группой, как 1,2-бис-(дифенилфосфино)пропан, и алкилзамещенные бидентатные лиганды, соединенные с атомом фосфора через группу -СН₂, дают набор продуктов поликетоновых полимеров с различными молекулярными массами с хорошим выходом при карбонилировании этилена с использованием моноксида углерода.

Из νθ 01/87899 известно, что лиганды с циклическими группами, известные как фобаны, например, 9-фосфабициклононан, соединенные с атомом фосфора через вторичный атом углерода и через алкиленовый мостик, могут давать хорошую селективность и неполимерный продукт при таких реакциях карбонилирования. В νθ 05/082830 описан асимметричный бидентатный фосфиновый лиганд, имеющий третичные атомы углерода на фосфоре и вторичные атомы углерода фобана на другом атоме фосфора. Как и ожидалось, реакция по-прежнему дает хорошую селективность по отношению к сложноэфирному продукту.

При получении кислотных или сложоэфирных продуктов или других продуктов вместе с другими

- 1 023307 реагентами нежелательно получение полимерных или олигомерных продуктов, поскольку они будут понижать выход и вмешиваться в реакционный процесс. Соответственно, важно выбирать лиганды, о которых известно, что они способствуют образованию не полимерных/не олигомерных продуктов в таких реакциях, в особенности, при карбонилировании этиленненасыщенных соединений с тенденцией к полимеризации до поликетонов в присутствии моноксида углерода. Неожиданно, теперь обнаружено, что определенная группа асимметричных бидентатных лигандов с ароматическими мостиками не дает полимерного продукта при использовании указанных выше типов бидентатных лигандов, замещенных алкильными и ароматическими группами, в сочетании с заместителями с третичными атомами углерода и что эти лиганды также проявляют улучшенную стабильность при таких реакциях.

В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения предусматривается новый бидентатный лиганд по п.1.

В соответствии с другим аспектом настоящего изобретения предусматривается каталитическая система, способная катализировать карбонилирование этиленненасыщенного соединения, которая может быть получена посредством объединения:

a) соединения металла группы 8, 9 или 10 или его соединения и

b) бидентатного лиганда формулы I, и необязательно содержащая кислоту, где указанный лиганд присутствует, по меньшей мере, в молярном избытке 2:1 по сравнению с указанным металлом или указанным металлом в указанном соединении металла, и указанная кислота присутствует, по меньшей мере, в молярном избытке 2:1 по сравнению с указанным лигандом

где А и В каждый независимо представляет собой С₁-₁₀ алкиленовую связывающую группу;

К представляет собой гидрокарбильную ароматическую структуру, имеющую по меньшей мере одно ароматическое кольцо, к которому каждый из р¹ и р² присоединен через соответствующую связывающую группу, на доступных соседних атомах по меньшей мере одного ароматического кольца;

группы X³ и X⁴ независимо представляют собой одновалентные алкильные радикалы, содержащие не более 20 атомов углерода, имеющие по меньшей мере один третичный атом углерода, или X³ и X⁴ вместе образуют двухвалентный радикал, содержащий не более 40 атомов, имеющий по меньшей мере два третичных атома углерода, где каждый из указанных одновалентного или двухвалентного радикала соединяется через указанные по меньшей мере один или два третичных атома углерода соответственно, с соответствующим атомом р¹;

группы X¹ и X² независимо представляют собой одновалентные радикалы, содержащие не более 10 атомов углерода или одновалентные арильные радикалы, содержащие от 5 до 10 атомов углерода, необязательно замещенные Сщалкильной группой, имеющие по меньшей мере один первичный или принадлежащий ароматическому кольцу атом углерода, где в последнем случае атом углерода, соединенный с атомом р², представляет собой ароматический атом углерода, который образует часть ароматического кольца, замещенный в соответствующем положении на кольце, или X¹ и X² вместе образуют двухвалентный радикал, содержащий не более 40 атомов, имеющий по меньшей мере два первичных или принадлежащих ароматическому кольцу атома углерода, где в последнем случае атомы углерода, соединенные с атомом р², представляют собой ароматические атомы углерода, каждый из которых образует часть ароматического кольца, замещенного в соответствующем положении на кольце, и где каждый из указанных одновалентного или двухвалентного радикала соединяется через указанные по меньшей мере один или два первичных или принадлежащих ароматическому кольцу атома углерода соответственно, с соответствующим атомом р²; и р¹ и р² каждый независимо представляет собой атом фосфора.

Преимущественно, посредством присоединения групп X¹ и X² к атому р² через нетретичные атомы углерода, как обнаружено, каталитическая система, использующая такие лиганды в реакциях карбонилирования, имеет неожиданно улучшенную стабильность по сравнению с эквивалентной системой, использующей третичные атомы углерода, соединенные как с р¹, так и с р² Как правило, число оборотов (ΤΟΝ) (моль металла/моль продукта) для реакции карбонилирования, в частности гидрокси- или алкоксикарбонилирования, улучшается. В частности, ΤΟΝ улучшается в реакции с использованием рециклированного лиганда по сравнению с лигандами, где X¹ и X² соединяются с атомом р² через третичные атомы углерода. Предпочтительно лиганды по настоящему изобретению используются при непрерывных реакциях карбонилирования, но загрузочные реакции, в частности реакции с периодической загрузкой, также выиграют от этого.

По этой причине в соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения предусматривается способ карбонилирования этиленненасыщенных соединений.

Предпочтительно, группа X¹ представляет собой С5-30 арильную группу и/или группа X² представляет собой С5_ю арильную группу.

Является особенно предпочтительным, чтобы по меньшей мере одна из групп X¹ или X² содержала

- 2 023307 заместитель. Предпочтительно заместитель находится либо на атоме углерода, непосредственно соединенном с атомом р². либо на атоме углерода, соседнем с ним. Однако заместитель может быть и более удаленным от атома р². Например, он может быть удален от атома р² на целых 5 атомов углерода. Соответственно, является предпочтительным, чтобы атом углерода, соединенный с атомом р², представлял собой алифатический вторичный атом углерода, или альфа атом углерода на нем представлял собой алифатический вторичный или третичный атом углерода, или чтобы атом углерода, соединенный с атомом р², представлял собой ароматический атом углерода, который образует часть ароматического кольца, замещенный в соответствующем положении на кольце.

Предпочтительно, в этом случае, заместитель находится при атоме, соседнем с атомом в кольце, соединенным с атомом р².

Предпочтительно другой заместитель представляет собой С₁-С₇ алкильную группу, такую как метильная, этильная, н-пропильная, изобутильная, трет-бутильная группа. Особенно предпочтительные заместители представляют собой метильную, этильную и пропильную группы, в особенности, метил или этил, более конкретно, метил. Предпочтительный набор групп представляет собой С₁-С₇ алкил, в особенности метильные группы.

Соответствующие группы X¹ или X² представляют собой метил, этил, пропил, 2-метилфен-1-ил, 4метилфен-1-ил, 3-метилфен-1-ил, бутил, пентил, неопентил, 2-этилфен-1-ил, 2-пропилфен-1-ил или 2проп-2'-илфен-1 -ил.

Предпочтительно, в способе по настоящему изобретению каталитическая система также содержит кислоту, и указанный лиганд присутствует в молярном избытке по меньшей мере 2:1 по сравнению с указанным металлом или указанным металлом в указанном соединении металла, и указанная кислота присутствует в молярном избытке, большем чем 2:1, по сравнению с указанным лигандом.

Соответственно, в соответствии с третьим аспектом настоящего изобретения предусматривается каталитическая система, способная катализировать карбонилирование этиленненасыщенного соединения, причем эта система может быть получена посредством объединения:

a) соединения металла группы 8, 9 или 10 или его соединения и

b) бидентатного фосфинового лиганда формулы I, как заявляется в настоящем документе.

Каталитическая система может дополнительно содержать кислоту.

Предпочтительно, в третьем аспекте указанный лиганд присутствует в молярном избытке по меньшей мере 2:1 по сравнению с указанным металлом или указанным металлом в указанном соединении металла, и указанная кислота присутствует в молярном избытке по меньшей мере 2:1 по сравнению с указанным лигандом.

Соответственно, все компоненты а)-с) каталитической системы по настоящему изобретению могут добавляться ίη кйи в реакционную емкость, где должно иметь место карбонилирование. Альтернативно компоненты а) -с) могут добавляться последовательно, в любом порядке, с формированием каталитической системы, или в некотором указанном порядке, либо непосредственно в емкость, либо вне емкости, а затем добавляться в емкость. Например, компонент кислоты с) может сначала добавляться к компоненту бидентатного лиганда Ь) с образованием протонированного лиганда, а затем протонированный лиганд может добавляться к металлу или его соединению (компонент а)) с образованием каталитической системы. Альтернативно компонент лиганда Ь) и металл или его соединение (компонент а)) могут смешиваться с образованием соединения хелатированного металла, а затем добавляется кислота (компонент с)). Альтернативно любые два компонента могут взаимодействовать вместе с образованием промежуточного остатка, который затем либо добавляется в реакционную емкость, и добавляют третий компонент, либо сначала взаимодействует с третьим компонентом, а затем добавляется в реакционную емкость.

Как таковое, настоящее изобретение направлено на способ и каталитическую систему, где относительные молярные концентрации как бидентатного лиганда, так и кислоты находятся на уровнях, превышающих те, которые рассматривались ранее, что приводит к неожиданным и непредвиденным преимуществам при использовании каталитической системы при карбонилировании этиленненасыщенных соединений, в сочетании с лигандами, определенными в настоящем документе, и к ослаблению или, по меньшей мере, уменьшению, по меньшей мере, некоторых из недостатков систем, известных из литературы. В частности, использование каталитической системы по настоящему изобретению приводит, по меньшей мере, к получению более стабильной системы, к увеличению скоростей реакций, к увеличению чисел оборотов реакций карбонилирования этиленненасыщенных соединений, к улучшению селективности, к улучшению преобразования и к исключению полимеризации.

Как указано выше, лиганд присутствует в каталитической системе или в ее предшественнике в таком количестве, что отношение указанного лиганда к указанному металлу (т.е. компонента Ь) к компоненту а)) составляет, по меньшей мере, молярное отношение 2:1. Предпочтительно отношение указанного лиганда к указанному металлу больше, чем молярное отношение 2:1, более предпочтительно находится в пределах от 2:1 до 1000:1, еще более предпочтительно в пределах от 2,5:1 до 1000:1, еще более предпочтительно в пределах от 3:1 до 1000:1, еще более предпочтительно в пределах от 5:1 до 750:1, еще более предпочтительно в пределах, больших чем от 5:1 до 750:1, еще более предпочтительно в пределах, больших чем от 5:1 до 500:1, еще более предпочтительно в пределах от 10:1 до 500:1, еще более пред- 3 023307 почтительно в пределах от 20:1 до 400:1, еще более предпочтительно в пределах от 50:1 до 250:1, наиболее предпочтительно находится в диапазоне, превышающем 50:1, например составляет 51:1 и выше, более конкретно от 51:1 до 250:1 или даже до 1000:1. Альтернативно указанное отношение может находиться в пределах от 15:1 до 45:1, предпочтительно от 20:1 до 40:1, более предпочтительно от 25:1 до 35:1.

Как указано выше, кислота присутствует в каталитической системе, или ее предшественнике, в таком количестве, что отношение указанной кислоты к указанному лиганду (т.е. компонента с) к компоненту Ь)) составляет, по меньшей мере, молярное отношение 2:1. Предпочтительно отношение указанной кислоты к указанному лиганду составляет молярное отношение больше, чем 2:1, более предпочтительно находится в пределах от 2:1 до 100:1, еще более предпочтительно в пределах от 4:1 до 100:1, еще более предпочтительно в пределах от 5:1 до 95:1, еще более предпочтительно в пределах, больших чем от 5:1 до 95:1, еще более предпочтительно в пределах, больших чем от 5:1 до 75:1, более предпочтительно в пределах от 10:1 до 50:1, еще более предпочтительно в пределах от 20:1 до 40:1, еще более предпочтительно в пределах, больших чем от 20:1 до 40:1 (например, от 25:1 до 40:1 или от 25:1 до менее чем 30:1), наиболее предпочтительно превышает 30:1, соответственно, с одним из верхних пределов, предусмотренных выше (например, от 30:1 до 40:1).

Под кислотой, авторы подразумевают кислоту или ее соль, и ссылки на кислоту должны восприниматься соответствующим образом.

Преимущества работы в пределах отношений лиганда к металлу и кислоты к лиганду, приведенных выше, проявляются в том, что дополнительно улучшается стабильность каталитической системы, как показывает увеличение числа оборотов (ΤΟΝ) металла. Посредством улучшения стабильности каталитической системы использование металла в схеме реакции карбонилирования поддерживается на минимальном уровне.

Не имея желания ограничиваться теорией, предполагается, что при работе в конкретных диапазонах отношений, отмеченных в настоящем документе, неожиданно обнаружено, что компонент лиганда каталитической системы защищен против неизбежного окисления на воздухе (в случаях, где имеется какоелибо поступление воздуха в систему реакций), и общая стабильность каталитической системы улучшается, таким образом, применение компонента металла в каталитической системе поддерживается на минимальном уровне. Кроме того, неожиданно улучшается скорость прямой реакции.

В результате, уровень кислоты должен быть таким, чтобы для конкретного используемого бидентатного лиганда фосфин был полностью протонированным. Следовательно, для демонстрации улучшенного воздействия уровень лиганда должен превышать некоторый минимальный уровень, как задается молярным отношением лиганд:металл, и уровень кислоты должен превышать некоторый минимальный уровень по отношению к уровню лиганда, присутствующего для облегчения протонирования, как задается молярным отношением кислота:лиганд.

Предпочтительно кислота присутствует в каталитической системе или в ее предшественнике в таком количестве, что молярное отношение указанной кислоты к указанному металлу (т.е. компонента с) к компоненту а)) составляет по меньшей мере 4:1, более предпочтительно от 4:1 до 100000:1, еще более предпочтительно от 10:1 до 75000:1, еще более предпочтительно от 20:1 до 50000:1, еще более предпочтительно от 25:1 до 50000:1, еще более предпочтительно от 30:1 до 50000:1, еще более предпочтительно от 40:1 до 40000:1, еще более предпочтительно от 100:1 до 25000:1, еще более предпочтительно от 200:1 до 25000:1, наиболее предпочтительно от 550:1 до 20000:1 или от более чем 2000:1 до 20000:1. Альтернативно указанное отношение может находиться в пределах от 125:1 до 485:1, более предпочтительно от 150:1 до 450:1, еще более предпочтительно от 175:1 до, 425:1, еще более предпочтительно от 200:1 до 400:1, наиболее предпочтительно от 225:1 до 375:1.

Во избежание сомнений, все упомянутые выше отношения и диапазоны отношений применимы ко всем вариантам осуществления лигандов, приведенным более подробно далее.

Кроме того, с помощью лигандов по настоящему изобретению посредством оптимизации ΤΟΝ, с использованием системы, описанной выше, неожиданная рециклируемость и низкая степень полимеризации, обнаруженная для лигандов по настоящему изобретению, становится более очевидной.

Мостиковая группа К.

Как указано выше, К представляет собой гидрокарбильную ароматическую структуру, имеющую по меньшей мере одно ароматическое кольцо, к которому каждый из 0' и О² присоединен через соответствующую связывающую группу, на доступных соседних атомах по меньшей мере одного ароматического кольца. Предпочтительно гидрокарбильная ароматическая структура может быть моноциклической или полициклической. Циклические ароматические атомы могут представлять собой атом углерода. Однако является предпочтительным, чтобы атомы Ц¹ и О² были связаны с доступными соседними циклическими атомами углерода по меньшей мере одного ароматического кольца. Как правило, когда циклическая гидрокарбильная структура является полициклической, она предпочтительно является бициклической или трициклической. Дополнительные циклы в ароматической структуре могут или не могут сами по себе быть ароматическими, и ароматическая структура должна пониматься соответствующим образом. Неароматическое циклическое кольцо (кольца), как определено в настоящем документе, может содержать

- 4 023307 ненасыщенные связи. Под циклическим атомом подразумевается атом, который образует часть циклического скелета.

Под термином один дополнительный ароматический циклический атом ароматической структуры подразумевается любой дополнительный ароматический циклический атом в ароматической структуре, который не представляет собой доступный соседний циклический атом по меньшей мере одного ароматического кольца, с которым связываются атомы р¹ или р² через связывающую группу.

Предпочтительно расположенные непосредственно рядом циклические атомы по любую сторону от указанных доступных соседних циклических атомов предпочтительно не являются замещенными. В качестве примера ароматическое фенильное кольцо, соединенное с атомом р¹ через положение 1 на кольце и соединенное с атомом р² через положение 2 на кольце, предпочтительно имеет один или несколько указанных дополнительных ароматических циклических атомов, замещенных в положении кольца 4 и/или 5, и два циклических атома, расположенных непосредственно рядом с указанными доступными соседними циклическими атомами, не замещенных в положениях 3 и 6. Однако это является только предпочтительным расположением заместителей, и возможным является, например, замещение в положениях кольца 3 и 6.

Термин ароматическое кольцо означает, что по меньшей мере одно кольцо, с которым связываются атомы р' и р² через В и А, соответственно, является ароматическим.

Предпочтительные ароматические кольца имеют 5 или 6 атомов в кольце, но являются также возможными кольца с 4п+2 пи-электронами, такие как [14] аннулен, [18] аннулен и тому подобное.

В структурах в настоящем документе, где имеется более одной возможной стереоизомерной формы, рассматриваются все такие стереоизомеры.

Конкретные, но неограничивающие примеры незамещенных и замещенных ароматических мостиковых бидентатных лигандов в рамках настоящего изобретения приведены в формуле изобретения.

Альтернативно, дополнительные примеры незамещенных и замещенных ароматических мостиковых бидентатных лигандов включают фенильные, изопропильные, о-этилфенильные и ометоксифенильные аналоги рассмотренных выше о-толильных лигандов, т.е. 1-(ди-трет-бутилфосфинометил)-2-(дифенилфосфинометил)бензол.

Выбранные структуры лигандов по настоящему изобретению включают

1-(ди-трет-бутилфосфинометил)-2-(ди-о-толилфосфинометил)бензол.

Заместители X^1-4.

В соответствии с ограничениями, определенными в формуле изобретения, заместители X^1-4 могут представлять собой различные группы. Например, группа X¹ может представлять собой СН(К²)(К³), X² может представлять собой СН(К⁴)(К⁵), X³ может представлять собой СК⁷(К⁸)(К⁹), и X⁴ может представлять собой СК (К )(К ), где К и К представляют собой водород и К , К и К -К представляют собой С_1-5 алкил.

1012

Особенно предпочтительным является, когда органические группы К -К и/или К -К или, альтернативно, К⁷-К¹², когда ассоциированы с их соответствующим третичным атомом (атомами) углерода, образуют композитные группы, которые являются, по меньшей мере, настолько же стерически затрудняющими, насколько и трет-бутил (бутилы).

Особенно предпочтительным является, когда X³ и X⁴ являются одинаковыми и X¹ и X² являются одинаковыми.

Термин низший алкилен, который представляют собой А и В в соединении формулы I, когда используется в настоящем документе, включает в себя С₁-С₁₀ группы, которые могут соединяться в двух местах на группе, чтобы тем самым соединять группу О¹ или О² с группой К, и иначе определяется таким же путем как алкил ниже. Тем не менее, метилен является наиболее предпочтительным. Под необязательным случаем для А и В подразумевается, что группа О¹ или О² может соединяться непосредственно с группой К и имеется возможность непромежуточной С1-С10 низшей алкиленовой группы. Однако в этом случае является предпочтительным, чтобы по меньшей мере одна группа из А и В не отсутствовала необязательно и представляла собой С1-С10 низший алкилен. В любом случае, когда одна из групп А или В необязательно не присутствует, тогда другая группа предпочтительно присутствует и может представлять собой С1-С10 группу, как определено в настоящем документе, и по этой причине является предпочтительным, чтобы по меньшей мере одна группа из А и В представляла собой С₁-С₁₀ низшую алкиленовую группу.

Термин алкил, когда используется в настоящем документе, означает, если не указано иного, С₁С₁₀ алкил и включает метильную, этильную, пропильную, бутильную, пентильную, гексильную и гептильную группы. Если не указано иного, алкильные группы могут, когда имеется достаточное количество атомов углерода, быть линейными или разветвленными (особенно предпочтительные разветвленные

- 5 023307 группы включают трет-бутил и изопропил), быть циклическими, ациклическими или частично циклическими/ациклическими.

Термин Аг или арил, когда используется в настоящем документе, включает пятидесятичленные, предпочтительно, пяти-восьмичленные, карбоциклические ароматические группы, такие как фенильный анион и нафтил.

Термин алкенил, когда используется в настоящем документе, означает С₂-С₁₀ алкенил и включает этенильные, пропенильные, бутенильные, пентенильные и гексинильные группы. Если не указано иного, алкенильные группы могут, когда имеется достаточное количество атомов углерода, быть линейными или разветвленными, быть насыщенными или ненасыщенными, быть циклическими, ациклическими или частично циклическими/ациклическими.

Термин алкинил, когда используется в настоящем документе, означает С₂-С₁₀ алкинил и включает этинильные, пропинильные, бутинильные, пентинильные и гексинильные группы. Если не указано иного, алкинильные группы могут, когда имеется достаточное количество атомов углерода, быть линейными или разветвленными, быть насыщенными или ненасыщенными, быть циклическими, ациклическими или частично циклическими/ациклическими.

Термины алкил, аралкил, алкарил, ариленалкил или что-либо подобное должны, в отсутствие информации о противоположном, считаться соответствующими приведенному выше определению алкила, поскольку рассматривается алкильная или алкильная часть группы.

Указанные выше Аг или арильные группы могут присоединяться с помощью одной или нескольких ковалентных связей, но ссылки на арилен или ариленалкил или что-либо подобное в настоящем документе должны пониматься как соединение с помощью двух ковалентных связей, но в ином случае определяться как Аг или арил, выше, поскольку рассматривается ариленовая часть группы. Ссылки на алкарил, аралкил или что-либо подобное должны восприниматься как ссылки на Аг или арил, выше, поскольку рассматривается Аг или арильная часть группы.

В соответствии с ограничениями формулы изобретения, предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения включают в себя такие, где

X³ представляет собой СК⁷(К⁸)(К⁹), X⁴ представляет собой СК¹⁰(К¹¹)(К¹²), X¹ представляет собой СН(К )(К ), и X представляет собой СК (К ), где К -К представляет собой водород, С1-5 алкил, С5-10 арил и К⁷-К¹² представляет собой С1-₃ алкил.

Предпочтительно, в соединении формулы I, X³ является идентичным X⁴, и/или X¹ является идентичным X².

Особенно предпочтительные сочетания по настоящему изобретению включают такие, где (1) X³ представляет собой СК⁷(К⁸)(К⁹), X⁴ представляет собой СК¹⁰(К¹¹)(К¹²), и X¹ и X² представляют собой

А и В являются одинаковыми и представляют собой -СН₂-;

как р¹, так и О² представляет собой фосфор, связанный с группой К в положениях кольца 1 и 2.

(2) X³ представляет собой СК⁷(К⁸)(К⁹), X⁴ представляет собой СК¹⁰(К¹¹)(К¹²), X¹ представляет собой СН(К²)(К³), и X² представляет собой СН(К⁴)(К⁵);

А и В являются одинаковыми и представляют собой -СН₂-;

как р¹, так и О² представляют собой фосфор, связанный с группой К в положениях кольца 1 и 2.

В указанных выше вариантах осуществления К²-К⁵ представляют собой водород.

Предпочтительно, в соединении формулы I, А и В каждый независимо представляет незамещенный собой С₁-С₆ алкилен. Особенно предпочтительные алкилены, которые могут независимо представлять собой А и В, представляют собой -СН2- или -С2Н4-. Наиболее предпочтительно каждый из А и В представляет собой такой алкилен, как определено в настоящем документе, в частности, -СН2-.

Особенно предпочтительные конкретные соединения формулы I включают такие соединения, где все К⁷-К¹² являются одинаковыми и представляют собой метил;

А и В являются одинаковыми и представляют собой -СН₂-;

К представляет собой бензол-1,2-диил.

Во избежание сомнений, ссылки на металлы группы 8, 9 или 10 в настоящем документе должны восприниматься как включающие группы 8, 9 и 10 в новой номенклатуре периодической таблицы. Под термином группа 8, 9 или 10 авторы предпочтительно выбирают металлы, такие как Ки, КЬ, Οδ, 1г, Ρΐ и Ρ6. Предпочтительно металлы выбираются из Ки, Ρΐ и Ρ6. Более предпочтительно металл представляет собой Ρ6.

Соответствующие соединения таких металлов группы 8, 9 или 10 включают соли таких металлов со слабо координированными анионами, полученными из азотной кислоты; серной кислоты; низших алкановых (не более С₁₂) кислот, таких как уксусная кислота и пропионовая кислота; сульфоновых кислот,

- 6 023307 таких как метансульфоновая кислота, хлорсульфоновая кислота, фторсульфоновая кислота, трифторметансульфоновая кислота, бензолсульфоновая кислота, нафталинсульфоновая кислота, толуолсульфоновая кислота, например, п-толуолсульфоновая кислота, трет-бутилсульфоновая кислота и 2-гидроксипропансульфоновая кислота, или соединения, содержащие их; сульфонированные ионообменные смолы (включая сульфоновые смолы с низким уровнем кислотности); пергалогеновую кислоту, такую как перхлорная кислота; галогенированные карбоновые кислоты, такие как трихлоруксусная кислота и трифторуксусная кислота; ортофосфорную кислоту; фосфоновые кислоты, такие как бензолфосфоновая кислота; и кислоты, полученные от взаимодействия между кислотами Льюиса и кислотами Бренстеда. Другие источники, которые могут обеспечить соответствующие анионы, включают необязательно галогенированные тетрафенилборатные производные, например, перфтортетрафенилборат. В дополнение к этому могут использоваться комплексы палладия с нулевой валентностью, в частности комплексы с лабильными лигандами, например с трифенилфосфином или алкенами, такими как дибензилиденацетон или стирол, или три(дибензилиденацетон)дипалладий. Указанные выше анионы могут вводиться непосредственно как соединение металла, но предпочтительно должны вводиться в систему катализаторов независимо от металла или соединения металла.

Анион может быть получен из одного или нескольких соединений из кислоты, имеющей рКа, измеренный в разбавленном водном растворе при 18°С, который меньше чем 6, более предпочтительно меньше чем 5, наиболее предпочтительно меньше чем 4, из соли с катионом, который не влияет отрицательно на реакцию, например, из солей металлов или в основном органических солей, таких как соли алкиламмония, и предшественника, такого как сложный эфир, который может разрушаться при условиях реакции, генерируя анион ίη 5ίΙιι, или вводиться как такое соединение. Соответствующие кислоты и соли включают кислоты и соли, перечисленные выше.

Особенно предпочтительные кислотные промоторы для алкоксикарбонилирования представляют собой сульфоновые кислоты, включая сульфонированные ионообменные смолы, и карбоновые кислоты, перечисленные выше. Ионообменные смолы с низким уровнем кислотности, которые могут использоваться, предпочтительно обеспечивают уровень отношения §О₃Н/РФ при взаимодействии менее 35 моль/моль, более предпочтительно менее 25 моль/моль, наиболее предпочтительно менее 15 моль/моль. Типичные диапазоны концентраций §О₃Н, обеспечиваемые смолой, находятся в диапазоне 1-40 моль/моль РФ, часто 2-30 моль/моль РФ, наиболее часто 3-20 моль/моль РФ.

Как правило, может выбираться анион (анионы), который соответствует реакции. Определенные этиленненасыщенные соединения могут быть более чувствительными к рК_а кислоты аниона, чем другие, и условия и растворитель могут изменяться соответствующим образом в пределах знаний специалиста в данной области. Например, при карбонилировании бутадиена рК_а кислоты аниона должен быть больше, чем 2 в разбавленном водном растворе при 18°С, более предпочтительно он имеет рК_а в пределах между 2 и 5.

В реакции карбонилирования количество присутствующего аниона не является критичным для каталитического поведения каталитической системы. Молярное отношение аниона к металлу или соединению группы 8, 9 или 10 может составлять от 1:1 до 10000:1, предпочтительно от 10:1 до 2000:1 и, в частности, от 100:1 до 1000:1. Когда анион обеспечивается кислотой и солью, относительная пропорция кислоты и соли не является критичной. Однако, когда анион обеспечивается кислотой или частично обеспечивается кислотой, отношение кислоты к металлу группы 8, 9 или 10 предпочтительно находится среди таких же отношений, как для аниона к металлу или соединению, выше. Под Н+ подразумевается количество активных кислотных центров, так что моль моноосновной кислоты имел бы 1 моль Н+, в то время как моль двухосновной кислоты имел бы 2 моль Н+, и трехосновные кислоты и тому подобное должны интерпретироваться соответствующим образом. Подобным же образом, под С²+ подразумеваются моли металла, имеющие катионный заряд 2+, так что для ионов М+ отношение катионов металла должно регулироваться соответствующим образом. Например, катион М+ должен приниматься как имеющий 0,5 моль С²+ на моль М+.

При реакции алкоксикарбонилирования отношение бидентатного лиганда к кислоте предпочтительно составляет по меньшей мере 1:2 моль/моль (Н+), а предпочтительно отношение бидентатного лиганда к металлу группы 8, 9 или 10 составляет по меньшей мере 1:1 моль/моль (С²¹). Предпочтительно лиганд находится в избытке к отношению моль металла/моль (С²+), а предпочтительно в избытке к отношению 1:2 моль кислоты/моль (Н+). Избыток лиганда является преимущественным, поскольку лиганд сам по себе может действовать как основание, буфер для поддержания уровней кислоты в реакции и предотвращения деградации носителя. С другой стороны, присутствие кислоты активирует реакционную смесь и улучшает общую скорость реакции.

При реакции гидроксикарбонилирования отношение бидентатного лиганда к кислоте предпочтительно составляет по меньшей мере 1:2 моль/моль (Н+), а предпочтительно отношение бидентатного лиганда к металлу группы 8, 9 или 10 составляет по меньшей мере 1:1 моль/моль (С²¹). Предпочтительно лиганд находится в избытке к отношению моль металла/моль (С²¹). Избыток лиганда может быть преимущественным, поскольку лиганд сам по себе может действовать как основание, буфер, для поддержания уровней кислоты в реакции и предотвращения деградации носителя. С другой стороны, присутствие

- 7 023307 кислоты активирует реакционную смесь и улучшает общую скорость реакции.

Как рассмотрено, каталитическая система по настоящему изобретению может использоваться в гомогенном или гетерогенном процессе. Предпочтительно каталитическая система используется в гомогенном процессе.

Соответственно, способ по настоящему изобретению может использоваться для катализа карбонилирования этиленненасыщенных соединений в присутствии моноксида углерода и соединения, содержащего гидроксильную группу, и, необязательно, источника анионов. Лиганды по настоящему изобретению дают неожиданно высокое ΤΟΝ при реакциях карбонилирования, таких как карбонилирование этилена, пропилена, 1,3-бутадиена, пентеннитрила и октена. Вследствие этого, коммерческая жизнеспособность способа карбонилирования будет увеличиваться при использовании способа по настоящему изобретению.

Преимущественно использование каталитической системы по настоящему изобретению при карбонилировании этиленненасыщенных соединений и тому подобное также дает хорошие скорости реакции, в особенности, для алкокси- и гидроксикарбонилирования.

Способ по настоящему изобретению может представлять собой периодический или непрерывный способ. Однако при исследовании старения на лигандах по настоящему изобретению лиганды, как обнаружено, являются неожиданно стойкими к затуханию активности и поддерживают активность после нескольких рециклирований. Соответственно, способ по настоящему изобретению является особенно пригодным для использования в непрерывном способе.

В соответствии с формулой изобретения ссылки на этиленненасыщенные соединения в настоящем документе должны восприниматься как включающие одну или несколько ненасыщенных С-С связей в соединении, таких как те, которые находятся в алкенах, алкинах, сопряженных и несопряженных диенах, функциональных алкенах и тому подобном.

Этиленненасыщенные соединения, пригодные для использования по настоящему изобретению, представляют собой этиленненасыщенные соединения, имеющие от 2 до 50 атомов углерода на молекулу, или их смеси. Соответствующие этиленненасыщенные соединения могут иметь одну или несколько изолированных или конъюгированных ненасыщенных связей на молекулу. Предпочтительными являются соединения, имеющие от 2 до 20 атомов углерода, или их смеси, еще более предпочтительными являются соединения, имеющие самое большее 18 атомов углерода, еще более, самое большее 16 атомов углерода, еще более предпочтительные соединения имеют самое большее 10 атомов углерода. В предпочтительной группе способов этиленненасыщенное соединение представляет собой олефин или смесь олефинов. Соответствующие этиленненасыщенные соединения включают ацетилен, метилацетилен, пропилацетилен, 1,3-бутадиен, этилен, пропилен, бутилен, изобутилен, пентены, пентеннитрилы. алкилпентеноаты, такие как метил-3-пентеноаты, пентеновые кислоты (такие как 2- и 3-пентеновая кислота), гептены, октены, додецены.

Особенно предпочтительные этиленненасыщенные соединения представляют собой этилен, 1,3бутадиен, алкилпентеноаты, пентеннитрилы, пентеновые кислоты (такие как 3-пентеновая кислота), ацетилен, гептены, бутилен, октены, додецены и пропилен.

В особенности предпочтительные этиленненасыщенные соединения представляют собой этилен, пропилен, гептены, октены, додецены, 1,3-бутадиен и пентеннитрилы.

Кроме того, можно карбонилировать смеси алкенов, содержащих внутренние двойные связи, и/или смеси разветвленных алкенов с насыщенными углеводородами. Примеры представляют собой рафинат 1, рафинат 2 и другие смешанные потоки, полученные из крекинг-установки, или смешанные потоки, полученные из димеризации алкенов (димеризация бутена представляет собой один из конкретных примеров) и реакции Фишера-Тропша.

Ссылки на этиленненасыщенные соединения в настоящем документе исключают сложные виниловые эфиры, включая винилацетат и другие функционализованные алкены.

Когда соединение некоторой формулы в настоящем документе (например, формулы I) содержит алкенильную группу или циклоалкильный остаток, как определено, может также возникнуть цис (Е) и транс (Ζ) изомерия. Настоящее изобретение включает индивидуальные стереоизомеры соединений из любой формул, определенных в настоящем документе и, где это возможно, их индивидуальные таутомерные формы, вместе с их смесями. Разделение диастереоизомеров или цис и транс изомеров может достигаться с помощью обычных технологий, например, с помощью фракционной кристаллизации, хроматографии или ВЭЖХ стереоизомерной смеси соединения одной из формул или ее соответствующей соли или производного. Индивидуальный энантиомер соединения одной из формул может также быть получен из соответствующего оптически чистого промежуточного соединения или посредством разрешения, например, с помощью ВЭЖХ, соответствующего рацемата с использованием соответствующей хиральной набивки или с помощью фракционной кристаллизации диастереоизомерных солей, образованных посредством реакции соответствующего рацемата с соответствующей оптически активной кислотой или основанием, по возможности.

Все стереоизомеры включаются в рамки способа по настоящему изобретению.

Специалистам в данной области будет понятно, что соединения формулы (I) могут функциониро- 8 023307 вать как лиганды, которые координируются с металлом группы 8, 9 или 10 или его соединением, с образованием соединений для использования в настоящем изобретении. Как правило, металл группы 8, 9 или 10 или его соединение координируется с одним или несколькими атомами фосфора, мышьяка и/или сурьмы соединения формулы (I).

Как рассмотрено выше, настоящее изобретение предусматривает способ карбонилирования этиленненасыщенного соединения, такого как те, которые перечислены выше, включающий приведение в контакт этиленненасыщенного соединения с моноксидом углерода и источником гидроксильных групп, таким как вода или алканол, в присутствии соединения катализатора, как определено в настоящем изобретении.

Соответственно, источник гидроксильных групп включает органическую молекулу, имеющую гидроксильную функциональную группу. Предпочтительно органическая молекула, имеющая гидроксильную функциональную группу, может быть разветвленной или линейной и содержит алканол, в частности, С₁-С₃₀ алканол, включая арильные алканолы, которые могут быть необязательно замещенными одним или несколькими заместителями, выбранными из алкила, арила, Не!, галогена, циано, нитро, ОН¹⁹, ОС(О)Н²⁰, С(О)Н²¹, С(О)ОН²², ΝΗ²³Η²⁴, (ι()ίΝΚΊΓ ('(δ)ΝΙΗ ΙΗ\ 8К²⁹ или С(О)8К³⁰, как определено в настоящем документе. В высшей степени предпочтительные алканолы представляют собой С₁-С₈ алканолы, такие как метанол, этанол, пропанол, изопропанол, изобутанол, трет-бутиловый спирт, н-бутанол, фенол и хлоркаприловый спирт. Хотя моноалканолы являются наиболее предпочтительными, могут также использоваться полиалканольг предпочтительно выбранные из ди-октаолов, таких как диолы, триолы, тетраолы и сахара. Как правило, такие полиалканолы выбираются из 1,2-этандиола, 1,3-пропандиола, глицерина, 1,2,4-бутантриола, 2-(гидроксиметил)-1,3-пропандиола, 1,2,6-тригидроксигексана, пентаэритритола, 1,1,1-три-(гидроксиметил)этана, маннозы, сорбазы, галактозы и других сахаров. Предпочтительные сахара включают сахарозу, фруктозу и глюкозу. Особенно предпочтительные алканолы представляют собой метанол и этанол. Наиболее предпочтительный алканол представляет собой метанол.

Количество спирта не является критичным. Как правило, используются количества, находящиеся в избытке к тому количеству субстрата, которое должно карбонилироваться. Таким образом, спирт может служить также и в качестве реакционного растворителя, хотя, если это желательно, могут также использоваться отдельные растворители.

Будет понятно, что конечный продукт реакции определяется, по меньшей мере частично, используемым источником алканола. Например, использование метанола дает соответствующий сложный метиловый эфир. Наоборот, использование воды дает соответствующие кислоты. Соответственно, настоящее изобретение предусматривает удобный способ добавления группы -С(О)О, С₃-С₃₀ алкила или арила или

-С(О)В)Нпис обигЕмаотястацвииай наавиящим изобретением моноксид углерода может использоваться в чистой форме или разбавляться инертным газом, таким как азот, диоксид углерода, или благородным газом, таким как аргон. Малые количества водорода, как правило, меньше чем 5 об.%, также могут присутствовать.

Отношение (об./об.) этиленненасыщенных соединений к источнику гидроксильных групп в жидкофазной реакционной среде может изменяться в широких пределах и, соответственно, лежит в пределах от 1:0,1 до 1:10, предпочтительно от 2:1 до 1:2 и не более большого избытка алканола или воды, когда последняя также представляет собой реакционный растворитель, например не более избытка алканола или воды, равного 100:1. Однако, если этиленненасыщенное соединение при температуре реакции представляет собой газ, оно может присутствовать при низких уровнях в жидкофазной реакционной среде, например при отношении к источнику гидроксильной группы от 1:20000 до 1:10, более предпочтительно от 1:10000 до 1:50, наиболее предпочтительно от 1:5000 до 1:500.

Количество катализатора по настоящему изобретению, используемое в способе карбонилирования, не является критичным. Хорошие результаты могут быть получены, когда количество соединения металла группы 8, 9 или 10 предпочтительно находится в пределах от 10^-7 до 10^-1, более предпочтительно от 10^-6 до 10^-2, наиболее предпочтительно от 10^-5 до 10^-2 моль на моль этиленненасыщенного соединения в жидкофазной реакционной среде карбонилирования.

Соответственно, хотя это и не является главным для настоящего изобретения, карбонилирование этиленненасыщенного соединения, как определено в настоящем документе, может осуществляться в одном или нескольких апротонных растворителях. Соответствующие растворители включают кетоны, такие, например, как метилбутилкетон; простые эфиры, такие, например, как анизол (метилфениловый эфир), 2,5,8-триоксанонан (диглим), диэтиловый эфир, диметиловый эфир, тетрагидрофуран, дифениловый эфир, диизопропиловый эфир и диметиловый эфир диэтиленгликоля; сложные эфиры, такие, например, как метилацетат, диметиладипат метилбензоат, диметилфталат и бутиролактон; амиды, такие, например, как диметилацетамид, Ν-метилпирролидон и диметилформамид; сульфоксиды и сульфоны, такие, например, как диметилсульфоксид, диизопропилсульфон, сульфолан (тетрагидротиофен-2,2диоксид), 2-метилсульфолан, диэтилсульфон, тетрагидротиофен-1,1-диоксид и 2-метил-4-этилсульфолан; ароматические соединения, включая галогенированные варианты таких соединений, например бензол, толуол, этилбензол, о-ксилол, м-ксилол, п-ксилол, хлорбензол, о-дихлорбензол, м-дихлорбензол; алканы, включая галогенированные варианты таких соединений, например гексан, гептан, 2,2,3-триметилпентан,

- 9 023307 метиленхлорид и четыреххлористый углерод; нитрилы, например бензонитрил и ацетонитрил.

Очень пригодными для использования являются апротонные растворители, имеющие диэлектрическую постоянную, которая ниже значения 50, более предпочтительно находится в пределах от 3 до 8, при 298,15 К и при 1 χ 10⁵ Н-м^-2. В настоящем контексте диэлектрическая постоянная для данного растворителя используется в ее обычном значении, представляя собой отношение емкости конденсатора с таким веществом в качестве диэлектрика к емкости этого же конденсатора с вакуумом в качестве диэлектрика. Значения диэлектрических постоянных обычных органических жидкостей можно найти в общих справочниках, таких как НапФЬоок οί СЬеш181гу апФ РЬу81С8, 76'¹' еФФюп, еФйеФ Ьу ΌανίΦ К. ПФе с1 а1., СКС рге88, 1995, и они обычно приводятся для температуры примерно 20 или 25°С, т.е. примерно 293,15 или 298,15 К, и для атмосферного давления, т.е. примерно для 1χ10⁵ Н-м^-2, или легко могут быть преобразованы для этих температуры и давления с использованием приводимых коэффициентов преобразования. Если литературные данные для конкретного соединения недоступны, диэлектрическая постоянная может легко быть измерена с использованием установленных физико-химических способов.

Например, диэлектрическая постоянная анизола равна 4,3 (при 294,2 К), диэтилового эфира равна 4,3 (при 293,2 К), сульфолана равна 43,4 (при 303,2 К), метилпентаноата равна 5,0 (при 293,2 К), дифенилового эфира равна 3,7 (при 283,2 К), диметиладипата равна 6,8 (при 293,2 К), тетрагидрофурана равна 7,5 (при 295,2 К), метилнонаноата равна 3,9 (при 293,2 К). Предпочтительный апротонный растворитель представляет собой анизол.

В присутствии алканола апротонный растворитель будет генерироваться посредством реакции как сложноэфирный продукт карбонилирования этиленненасыщенного соединения, моноксида углерода и алканола в качестве апротонного растворителя.

Способ может осуществляться при избытке апротонного растворителя, т.е. при отношении (об./об.) апротонного растворителя к алканолу по меньшей мере 1:1. Предпочтительно это отношение находится в пределах от 1:1 до 10:1, а более предпочтительно от 1:1 до 5:1. Наиболее предпочтительно, отношение (об./об.) находится в пределах от 1,5:1 до 3:1.

Несмотря на все указанное выше, является предпочтительным, чтобы реакция осуществлялась в отсутствие любого внешнего добавленного апротонного растворителя, т.е. в отсутствие апротонного растворителя, не генерируемого в самой реакции.

Во время гидроксикарбонилирования присутствие протонного растворителя также является предпочтительным. Протонный растворитель может содержать карбоновую кислоту или спирт. Смеси апротонных и протонных растворителей также могут использоваться.

Водород может добавляться в реакцию карбонилирования для улучшения скорости реакции. Соответствующие уровни водорода, когда он используется, могут соответствовать отношению в пределах между 0,1 и 20% об./об. к моноксиду углерода, более предпочтительно 1-20% об./об. к моноксиду углерода, более предпочтительно 2-15% об./об. к моноксиду углерода, наиболее предпочтительно 3-10% об./об. к моноксиду углерода.

Соединения катализаторов по настоящему изобретению могут действовать в качестве гетерогенного катализатора или гомогенного катализатора, предпочтительно в качестве гомогенного катализатора.

Под термином гомогенный катализатор авторы подразумевают катализатор, т.е. соединение по настоящему изобретению, который не наносится на носитель, но просто подмешивается или образуется ίη 811и вместе с реагентами реакции карбонилирования (например, вместе с этиленненасыщенным соединением, соединением, содержащим гидроксил, и моноксидом углерода), предпочтительно в соответствующем растворителе, как описано в настоящем документе.

Под термином гетерогенный катализатор авторы подразумевают катализатор, т.е. соединение по настоящему изобретению, который наносится на носитель.

Таким образом, в соответствии с другим аспектом, настоящее изобретение предусматривает способ карбонилирования этиленненасыщенных соединений, как определено в настоящем документе, где способ осуществляют с помощью катализатора, содержащего носитель, предпочтительно нерастворимый носитель.

Предпочтительно носитель содержит полимер, такой как полиолефин, полистирол, или сополимер полистирола, такой как сополимер с дивинилбензолом, или другие соответствующие полимеры или сополимеры, известные специалистам в данной области; производное кремния, такое как функционализованный оксид кремния, силикон или силиконовый каучук; или другой материал в виде пористых частиц, такой, например, как неорганические оксиды и неорганические хлориды.

Предпочтительно материал носителя представляет собой пористый оксид кремния, который имеет площадь поверхности в пределах от 10 до 700 м²/г, общий объем пор в пределах от 0,1 до 4,0 см³/г и средний размер частиц в пределах от 10 до 500 мкм. Более предпочтительно площадь поверхности находится в пределах от 50 до 500 м²/г, объем пор находится в пределах от 0,5 до 2,5 см³/г и средний размер частиц находится в пределах от 20 до 200 мкм. Наиболее желательно площадь поверхности находится в пределах от 100 до 400 м²/г, объем пор находится в пределах от 0,8 до 3,0 см³/г и средний размер частиц находится в пределах от 30 до 100 мкм. Средний размер пор типичных пористых материалов носителей находится в

- 10 023307 пределах от 10 до 1000 А. Предпочтительно используют материал носителя, который имеет средний диаметр пор от 50 до 500 А и наиболее желательно от 75 до 350 А. Может быть особенно желательным дегидратировать оксид кремния при температуре от 100 до 800°С примерно в течение от 3 до 24 ч.

Соответственно, носитель может представлять собой гибкий или жесткий носитель, нерастворимый носитель покрывают и/или пропитывают соединениями способа по настоящему изобретению с помощью технологий, хорошо известных специалистам в данной области.

Альтернативно соединения способа по настоящему изобретению фиксируют на поверхности нерастворимого носителя, необязательно с помощью ковалентной связи, и система необязательно содержит бифункциональную молекулу-спейсер для пространственного отделения соединения от нерастворимого носителя.

Соединения по настоящему изобретению могут фиксироваться на поверхности нерастворимого носителя посредством ускорения реакции функциональной группы, присутствующей в соединении формулы I, например заместителя ароматической структуры, с комплементарной реакционноспособной группой, присутствующей на носителе или предварительно введенной в него. Объединение реакционноспособной группы носителя с комплементарным заместителем соединения по настоящему изобретению обеспечивает гетерогенный катализатор, где соединение по настоящему изобретению и носитель связываются с помощью связывающей группы, такой как группа простого эфира, сложного эфира, амида, амина, мочевины, кетогруппы.

Выбор условий реакции для связывания соединения с носителем в способе по настоящему изобретению зависит от этиленненасыщенного соединения и групп носителя. Например, могут использоваться реагенты, такие как карбодиимиды, 1,1'-карбонилдиимидазол, и способы, такие как использование смешанных ангидридов, восстановительное аминирование.

В соответствии с другим аспектом настоящее изобретение предусматривает использование способа или композиции лиганда катализатора по любому аспекту настоящего изобретения, где катализатор соединен с носителем.

В дополнение к этому бидентатный фосфин может связываться с соответствующим полимерным носителем по меньшей мере через один из мостиковых заместителей, мостиковая группа К, связывающая группа А или связывающая группа В могут связываться предпочтительно через 3, 5 или 6 циклических атомов углерода бензольной группы с полистиролом, с получением иммобилизованного гетерогенного катализатора.

Количество используемого бидентатного лиганда может изменяться в широких пределах. Предпочтительно бидентатный лиганд присутствует в таком количестве, что отношение количества молей присутствующего бидентатного лиганда к количеству молей присутствующего соединения металла группы 8, 9 или 10 составляет от 1 до 50, например от 1 до 15 и, в частности, от 1 до 10 молей на моль металла. Более предпочтительно диапазон отношений соединений формулы I к металлу группы 8, 9 или 10 находится в пределах от 1:1 до 20:1, наиболее предпочтительно в пределах от 1:1 до 10:1 или даже от 1:1 до 1,5:1 моль:моль. Соответственно, возможность применения этих низких молярных отношений является преимущественной, поскольку это устраняет использование избытка соединения формулы I, и, следовательно, сводит к минимуму потребление этих обычно дорогостоящих соединений. Удобно, чтобы катализаторы по настоящему изобретению приготавливались на отдельной стадии, предшествующей их использованию ίη δίΐιι в реакции карбонилирования.

Удобно, чтобы способ по настоящему изобретению мог осуществляться с помощью растворения соединения металла группы 8, 9 или 10 или его соединения, как определено в настоящем документе, в соответствующем растворителе, таком как один из алканолов или апротонных растворителей, описанных ранее (особенно предпочтительный растворитель представлял бы собой продукт сложного эфира или кислоты конкретной реакции карбонилирования, например, метилпропионат, для карбонилирования этилена), а затем смешивался бы с соединением формулы I, как определено в настоящем документе.

Моноксид углерода может использоваться в присутствии других газов, которые являются инертными при реакции. Примеры таких газов включают водород, азот, диоксид углерода и благородные газы, такие как аргон.

Продукт реакции может отделяться от других компонентов с помощью любых соответствующих средств. Однако преимуществом настоящего способа является то, что образуется значительно меньшее количество побочных продуктов, тем самым уменьшается необходимость в дополнительной очистке после начального разделения продукта, что может быть показано с помощью, в целом, значительно более высокой селективности. Дополнительное преимущество заключается в том, что другие компоненты, которые содержит каталитическая система, могут рециклироваться и/или повторно использоваться в дальнейших реакциях с минимальным добавлением свежего катализатора.

Предпочтительно карбонилирование осуществляют при температурах в пределах между -30 и 170°С, более предпочтительно от -10 до 160°С, наиболее предпочтительно от 20 до 150°С. Особенно предпочтительная температура представляет собой температуру, выбранную в пределах от 40 до 150°С. Преимущественно карбонилирование может осуществляться при умеренных температурах, особенно преимущественным является существование возможности для осуществления реакции при комнатной

- 11 023307 температуре (20°С).

Предпочтительно, когда осуществляется низкотемпературное карбонилирование, карбонилирование осуществляют в пределах между -30С и 49°С, более предпочтительно между -10 и 45°С, еще более предпочтительно между 0 и 45°С, наиболее предпочтительно между 10 и 45°С. Особенно предпочтительным является диапазон от 10 до 35°С.

Предпочтительно карбонилирование осуществляют при парциальном давлении СО в пределах от 0,80x10 Н-м^- до 90x10 Н-м^-, более предпочтительно в пределах от 1x10 Н-м^- до 65x10 Н-м^-, наиболее предпочтительно в пределах 1-50х10⁵ Н-м^-2. Особенно предпочтительным является парциальное давление СО от 5 до 45х 10⁵ Н-м^-2.

Предпочтительно предусматривается также карбонилирование при низком давлении. Предпочтительно, когда осуществляется карбонилирование при низком давлении, карбонилирование осуществляется при парциальном давлении СО в пределах от 0,1 до 5х 10⁵ Н-м^-2, более предпочтительно от 0,2 до 2х 10⁵ Н-м^-2, наиболее предпочтительно от 0,5 до 1,5х10⁵ Н-м^-2.

Нет какого-либо ограничения на продолжительность карбонилирования, за исключением того, что карбонилирование во временном масштабе, который является коммерчески приемлемым, является, разумеется, предпочтительным. Карбонилирование в загрузочной реакции может иметь место в течение не более 48 ч, чаще в течение не более 24 ч, а чаще всего в течение не более 12 ч. Как правило, карбонилирование происходит в течение по меньшей мере 5 мин, чаще по меньшей мере 30 мин, чаще всего в течение по меньшей мере 1 ч. При непрерывной реакции такие временные масштабы, разумеется, к делу не относятся, и непрерывная реакция может продолжаться до тех пор, пока ΤΟΝ является коммерчески приемлемым, до того как катализатор потребует восполнения.

Каталитическая система по настоящему изобретению предпочтительно образуется в жидкой фазе, которая может образовываться с помощью одного или нескольких реагентов или посредством использования соответствующего растворителя.

Использование стабилизирующих соединений вместе с каталитической системой может также быть выгодным при улучшении извлечения металла, который теряется из каталитической системы. Когда каталитическая система используется в жидкой реакционной среде, такие стабилизирующие соединения могут способствовать извлечению соединения металла группы 8, 9 или 10.

Предпочтительно, следовательно, каталитическая система содержит в жидкой реакционной среде полимерный диспергатор, растворенный в жидком носителе, указанный полимерный диспергатор способен стабилизировать коллоидную суспензию частиц соединения металла группы 8, 9 или 10 или соединения металла из системы каталитической системы в жидком носителе.

Жидкая реакционная среда может представлять собой растворитель для реакции или может содержать один или несколько из реагентов или самих продуктов реакции. Реагенты и продукты реакции в жидкой форме могут смешиваться в растворителе или в жидком разбавителе или растворятся в нем.

Полимерный диспергатор растворим в жидкой реакционной среде, но не должен значительно увеличивать вязкость реакционной среды таким образом, который был бы вреден для кинетики реакции или теплопереноса. Растворимость диспергатора в жидкой среде при условиях температуры и давления реакции не должна быть настолько большой, чтобы значительно повредить адсорбции молекул диспергатора на частицах металла.

Полимерный диспергатор способен стабилизировать коллоидную суспензию частиц указанного соединения металла группы 8, 9 или 10 или соединения металла в жидкой реакционной среде, так что частицы металла, образовавшиеся в результате деградации катализатора, удерживаются в суспензии в жидкой реакционной среде и высвобождаются из реактора вместе с жидкостью для утилизации и для необязательного повторного использования при получении дополнительных количеств катализатора. Частицы металла обычно имеют коллоидные размеры, т.е. средний размер частиц в пределах 5-100 нм, хотя в некоторых случаях могут образовываться и частицы больших размеров. Порции полимерного диспергатора адсорбируются на поверхности частиц металла, в то время как остальная часть молекул диспергатора остается, по меньшей мере частично, сольватированной посредством жидкой реакционной среды, и таким путем диспергированные частицы соединения металла группы 8, 9 или 10 стабилизируются против оседания на стенках реактора или в мертвых пространствах реактора и против образования агломератов частиц металла, которые могут расти в результате столкновений частиц и, при возможности, коагулировать. Некоторая агломерация частиц может происходить даже в присутствии соответствующего диспергатора, но когда тип и концентрация диспергатора оптимизируются, тогда такая агломерация должна происходить при относительно низком уровне, и могут образовываться только рыхлые агломераты, так что они могут разрушаться, и частицы повторно диспергируются при перемешивании.

Полимерный диспергатор может содержать гомополимеры или сополимеры, содержащие полимеры, такие как привитые сополимеры и звездообразные полимеры.

Предпочтительно полимерный диспергатор имеет достаточную кислотную или основную функциональность, чтобы, по существу, стабилизировать коллоидную суспензию указанного соединения металла группы 8, 9 или 10 или соединения металла.

- 12 023307

Под стабилизацией, по существу, подразумевается, что преципитация соединения металла группы 8, 9 или 10 из фазы раствора, по существу, предотвращается.

Особенно предпочтительные диспергаторы для этой цели включают кислотные или основные полимеры, включая карбоновые кислоты, сульфоновые кислоты, амины и амиды, такие как полиакрилаты, или гетероцикл, в частности, азотный гетероцикл, замещенные поливиниловые полимеры, такие как поливинилпирролидон, или их сополимеры.

Примеры таких полимерных диспергаторов могут выбираться из поливинилпирролидона, полиакриламида, полиакрилонитрила, полиэтиленимина, полиглицина, полиакриловой кислоты, полиметакриловой кислоты, поли(3-гидроксимасляной кислоты), поли-Ь-лейцина, поли-Ь-метионина, поли-Ьпролина, поли-Ь-серина, поли-Ь-тирозина, поли(винилбензолсульфоновой кислоты) и поли(винилсульфоновой кислоты), ацилированного полиэтиленимина. Соответствующие ацилированные полиэтиленимины описываются в публикации патента ЕР 1330309 А1 и патента США №6723882, ΒΑδΡ.

Предпочтительно полимерный диспергатор содержит кислотные или основные остатки либо в виде боковых групп, либо в полимерной цепи. Предпочтительно кислотные остатки имеют константу диссоциации (рК_а), меньшую чем 6,0, более предпочтительно меньшую чем 5,0, наиболее предпочтительно меньшую чем 4,5. Предпочтительно основные остатки имеют константу основной диссоциации (рК_ь), меньшую чем 6,0, более предпочтительно меньшую чем 5,0 и наиболее предпочтительно меньшую чем 4,5, рК_а и рК_ь измеряют в разбавленном водном растворе при 25°С.

Соответствующие полимерные диспергаторы, в дополнение к тому, что они растворимы в реакционной среде при условиях реакции, содержат по меньшей мере один кислотный или основной остаток, либо в полимерной цепи, либо как боковую группу. Авторы обнаружили, что полимеры, содержащие кислотные и амидные остатки, такие как поливинилпирролидон (РУР), и полиакрилаты, такие как полиакриловая кислота (РАА), являются особенно пригодными для использования. Молекулярная масса полимера, который является пригодным для использования в настоящем изобретении, зависит от природы реакционной среды и от растворимости полимера в ней. Авторы обнаружили, что обычно средняя молекулярная масса меньше чем 100000. Предпочтительно средняя молекулярная масса находится в пределах от 1000 до 200000, более предпочтительно от 5000 до 100000, наиболее предпочтительно от 10000 до 40000, например Мп предпочтительно находится в пределах от 10000 от 80000, более предпочтительно в пределах от 20000 до 60000, когда используют РУР, и составляет порядка от 1000 до 10000 в случае РАА.

Эффективная концентрация диспергатора в реакционной среде должна определяться для каждой реакции/каталитической системы, которая должна использоваться.

Диспергированный металл группы 8, 9 или 10 может извлекаться из потока жидкости, удаляемого из реактора, например, посредством фильтрования, а затем либо утилизироваться, либо перерабатываться для повторного использования в качестве катализатора или для других применений. В непрерывном способе поток жидкости может циркулировать через внешний теплообменник, и в таких случаях может быть удобным размещать фильтры для частиц палладия в этих циркуляционных устройствах.

Предпочтительно массовое отношение полимер:металл в г/г находится в пределах между 1:1 и 1000:1, более предпочтительно между 1:1 и 400:1, наиболее предпочтительно между 1:1 и 200:1. Предпочтительно массовое отношение полимер:металл в г/г составляет не более 1000, более предпочтительно не более 400, наиболее предпочтительно не более 200.

Будет понятно, что любая из особенностей, приведенных в первом аспекте настоящего изобретения, может рассматриваться как предпочтительные особенности второго, третьего, четвертого, пятого или других аспектов настоящего изобретения, и наоборот.

Изобретение не только распространяется на новые бидентатные лиганды формулы (I), но также и на новые комплексы таких лигандов с металлом группы 8, 9 или 10 или с его соединением.

Изобретение теперь будет описываться и иллюстрироваться с помощью следующих далее неограничивающих примеров и сравнительных примеров.

Примеры получения

Получение циклического сульфата 1,2-бензолдиметанола (3).

Способ, используемый для синтеза производных фосфиновых лигандов в примерах, начинается с синтеза циклического сульфата (3). Соединение (3) циклического сульфата образуется при двухстадийном синтезе. Коммерчески доступный двухатомный спирт 1,2-бензолдиметанол (1) (который может также быть получен посредством восстановления фталевой кислоты с помощью литий-алюминий гидрида) взаимодействует с тионилхлоридом (Б0С1₂) в дихлорметане с получением комплекса (2) циклического сульфита. Затем комплекс циклического сульфита окисляют с помощью периодата натрия и рутения трихлорида с получением комплекса (3) циклического сульфата.

- 13 023307

Получение 1 -(ди-трет-бутилфосфинометан)-2-(дифенилфосфинометан)бензола (7).

Смешанный фосфин (7) получают в двухстадийном способе; циклический сульфат последовательно взаимодействует с литиевой солью Ви¹2РН-ВН₃ (4), а затем с литиевой солью РЬ₂РИ (5). Затем с защищенного бором фосфина (6) удаляют бор посредством добавления тетрафторборной кислоты, затем полученная ίη зйи бис-фосфониевая соль восстанавливается до свободного фосфина (7) посредством добавления гидроксида калия. Другие три смешанных фосфина получают способом, сходным с (7).

Экспериментальная часть

Общая часть.

Если не утверждается противоположного, все манипуляции осуществляют в атмосфере азота с использованием стандартных технологий линии Шленка, пипетки и перчаточного бокса. Все эксперименты ЯМР осуществляют с использованием СЭС1₃ в качестве растворителя.

Получение циклического сульфата (3).

Двухатомный спирт (1) (21,2 г, 153 ммоль) частично растворяют в дихлорметане (250 мл). К ним медленно добавляют тионилхлорид (13,8 мл, 189 ммоль). При этом получают большой объем выделяемого газа. Затем полученный раствор нагревают с обратным холодильником (50°С) в течение 90 мин. Затем полученный раствор охлаждают до комнатной температуры и перемешивают в течение ночи. В этот момент образуется комплекс (2) циклического сульфита. Затем растворитель удаляют в вакууме с получением бледно-коричневого масла. Затем циклический сульфит разбавляют дихлорметаном (100 мл), ацетонитрилом (100 мл) и водой (150 мл). К полученному двухфазному раствору добавляют периодат натрия (65,3 г, 306 ммоль) и рутений трихлорид гидрат (300 мг). Затем полученную суспензию перемешивают при комнатной температуре в течение одного часа, в течение этого времени образуется большой объем белого преципитата. Конечную суспензию разбавляют водой (100 мл) и добавляют эфир (100 мл). Органический слой собирают посредством разделения и водные остатки промывают простым эфиром (2x100 мл). Затем объединенные органические экстракты промывают водой (2x200 мл) перед сушкой над сульфатом натрия. Затем органические экстракты фильтруют через фильтровальную бумагу, содержащую целит. При этом получают практически бесцветный раствор. Затем растворитель удаляют в вакууме с получением беловатого твердого продукта. Твердый продукт хранят в морозилке при -20°С. Выход=24,6 г, 80%. ¹Н ЯМР (500 МГц, СОС1₃, 6), 7,46 (м, 2Н, РЬ), 7,38 (м, 2Н, РЬ), 5,44 (с, 4Н, СН₂) м.д.

Получение ди-трет-бутилфосфинборана (4).

Ди-трет-бутилфосфинхлорид (34 г, 188,41 ммоль), а затем диэтиловый эфир (200 мл) добавляют в колбу Шленка. Раствор в диэтиловом эфире охлаждают на холодной водяной бане и медленно добавляют ЫЛГИ (1М в диэтиловом эфире, 100 мл, 100 ммоль). При этом получают желтую суспензию, которую оставляют перемешиваться при комнатной температуре в течение ночи. Суспензию гасят с помощью добавления воды (50 мл, дегазированной азотом в течение 20 мин). При этом получают двухфазный раствор. Верхний (органический слой) переносят с помощью пипетки в чистую колбу Шленка и водные остатки промывают дополнительными 100 мл эфира. Эфирные экстракты объединяют и сушат с помощью сульфата натрия. Затем эфирные экстракты переносят с помощью пипетки в чистую колбу Шленка, и эфир удаляют посредством дистилляции. При этом получают бесцветное масло. Затем бесцветное масло

- 14 023307 разбавляют ТГФ (200 мл) и охлаждают до 0°С, к нему добавляют ВН₃ в ТГФ (1М раствор, 250 мл, 250 ммоль). Затем полученный раствор перемешивают при комнатной температуре в течение ночи. Затем растворитель удаляют в вакууме с получением белого кристаллического твердого продукта, который затем выделяют в перчаточном боксе. Выход=22,1 г, выход 73%. ³¹Р |'Н| ЯМР (80 МГц, СЭС1₃, δ): δ 49,23 м.д. (мультиплет).

Получение дифенилфосфина (5).

Дифенилхлорфосфин (34,8 мл, 188,41 ммоль), а затем диэтиловый эфир (200 мл) добавляют в колбу Шленка. Раствор в диэтиловом эфире охлаждают на холодной водяной бане и медленно добавляют ЫА1Н₄ (1М в диэтиловом эфире, 100 мл, 100 ммоль). При этом получают желтую суспензию, которую оставляют перемешиваться при комнатной температуре в течение ночи. Суспензию гасят посредством добавления НС1 (концентр. 20 мл) в воде (40 мл, дегазированной азотом в течение 20 мин). При этом получают двухфазный раствор. Верхний (органический слой) переносят с помощью пипетки в чистую колбу Шленка и водные остатки промывают дополнительными 100 мл эфира. Эфирные экстракты объединяют и сушат с помощью сульфата натрия. Затем эфирные экстракты сушат в вакууме. При этом получают бледно-желтое масло, выход=36 г. Фосфин хранят в морозилке. ³¹Р-{^!Н} ЯМР (161,9 МГц, СЭС1₃, δ): 37,9 м.д.

Примечание. Дифенилфосфин является легким и термически чувствительным и должен храниться в морозилке. В качестве модификации этой процедуры, эфир должен удаляться в вакууме вместо дистилляции, из-за высокой температуры кипения фосфина.

Получение ди-трет-бутилфосфина (5Ь).

Ди-трет-бутилфосфинхлорид (34 г, 188,41 ммоль), а затем диэтиловый эфир (200 мл) добавляют в колбу Шленка. Раствор в диэтиловом эфире охлаждают на холодной водяной бане и медленно добавляют ЫА1Н₄ (1М в диэтиловом эфире, 100 мл, 100 ммоль). При этом получают желтую суспензию, которую оставляют перемешиваться при комнатной температуре в течение ночи. Суспензию гасят водой (50 мл, дегазированной азотом в течение 20 мин). При этом получают двухфазный раствор. Верхний (органический слой) переносят с помощью пипетки в чистую колбу Шленка и водные остатки промывают дополнительными 100 мл эфира. Эфирные экстракты объединяют и сушат с помощью сульфата натрия. Затем эфирные экстракты переносят с помощью пипетки в чистую колбу Шленка, и эфир удаляют посредством дистилляции. При этом получают бесцветное масло. Выход=22,0 г, 80%. ³¹Р {Ή} ЯМР (161,9 МГц, СЭС1₃) : δ 21,0 м.д.

Получение 1-(ди-трет-бутилфосфино{боран}метил)-2-(дифенилфосфинометил)бензола (6).

Ви‘₂РН-ВН₃ (4)(9,68 г, 60,50 ммоль) растворяют в ТГФ (70 мл), к нему добавляют Ви^пЫ (2,5М в гексане, 28,6 мл, 71,39 ммоль). Полученный желтый раствор перемешивают в течение одного часа. Циклический сульфат (3) (11,0 г, 55,0 ммоль) растворяют в ТГФ (100 мл) и охлаждают до -78°С. Затем раствор фосфида лития добавляют по каплям к раствору циклического сульфата. После завершения добавления полученный раствор перемешивают при -78°С в течение 30 мин перед тем, как ему позволяют нагреваться до комнатной температуры. Затем раствор перемешивают в течение трех часов при комнатной температуре. Затем раствор охлаждают до -78°С.

Дифенилфосфин (5) (чистота 85%, из-за разложения, 11,05 мл, 60,0 ммоль) разбавляют ТГФ (70 мл). К нему добавляют Ви^пЫ (2,5М в гексане, 26,4 мл, 65,95 ммоль). Затем полученный красный раствор добавляют по каплям к раствору циклического сульфата при -78°С. После завершения добавления раствор перемешивают при -78°С в течение 30 мин перед тем, как ему позволяют нагреваться до комнатной температуры, а затем перемешивают в течение ночи. Затем растворитель удаляют в вакууме с получением желтого твердого продукта/геля. Затем добавляют эфир (250 мл), а затем воду (100 мл, дегазированную в течение 30 мин азотом). При этом получают двухфазный раствор. Органическую (верхнюю) фазу переносят с помощью пипетки в чистую колбу Шленка и водные остатки промывают эфиром (2x100 мл). Затем эфирные экстракты объединяют и сушат над сульфатом натрия. Затем высушенные эфирные экстракты переносят с помощью пипетки в чистую колбу Шленка и сушат в вакууме. При этом получают бледно-желтое масло, выход=27,9 г.

Получение 1-(ди-трет-бутилфосфинометил)-2-(дифенилфосфинометил)бензола (7).

Комплекс (6) 1-(ди-трет-бутилфосфино{боран}метил)-2-(дифенилфосфинометил)бензола (27,9 г, максимальный выход=55 ммоль) растворяют в МТВЕ (250 мл). К нему добавляют тетрафторборную кислоту (45,2 мл, 330 ммоль). При этом получают выделение газа и образование белого преципитата. Затем полученную суспензию нагревают до 63°С в течение 16 ч. Растворитель удаляют в вакууме с получением бледно-желтого раствора. К нему добавляют КОН (30 г, 455 ммоль) в воде (75 мл, дегазированной азотом в течение 30 мин). При этом происходит образование беловатого преципитата. Добавляют диэтиловый эфир (300 мл) и растворимый в эфире материал переносят с помощью пипетки в чистую колбу Шленка. Затем водные остатки промывают диэтиловым эфиром (2x100 мл). Затем эфирные экстракты объединяют и сушат над сульфатом натрия. Затем эфирный экстракт переносят с помощью пипетки в чистую колбу Шленка и сушат в вакууме. При этом получают бледно-желтый липкий твердый продукт. Выход=8,0 г. Твердый продукт суспендируют в метаноле (50 мл) и нагревают с обратным холодильни- 15 023307 ком, затем полученный раствор охлаждают до комнатной температуры и оставляют в морозилке в течение ночи. При этом получают большой объем беловатого твердого продукта. Твердый продукт выделяют посредством фильтрования и сушат в вакууме. При этом получают сыпучий беловатый твердый продукт. Выход=5,6 г, 23%. 95% чистота. ³¹Р {‘Н} ЯМР (СПС1₃, 161,9 МГц, δ); 28,4 (с), -13,1 (с) м. д.

Получение ди-изо-пропилфосфинборана (10).

Ди-изо-пропилфосфинхлорид (40 г, 262,1 ммоль), а затем диэтиловый эфир (200 мл) добавляют в колбу Шленка. Раствор в диэтиловом эфире охлаждают на холодной водной бане, и медленно добавляют ЫЛ1Н₄ (1М в диэтиловом эфире, 150 мл, 150 ммоль). При этом получают желтую суспензию, которую оставляют перемешиваться при комнатной температуре в течение ночи. Суспензию гасят посредством добавления воды (50 мл, дегазированной азотом в течение 20 мин). При этом получают двухфазный раствор. Верхний (органический слой) переносят с помощью пипетки в чистую колбу Шленка и водные остатки промывают дополнительными 100 мл эфира. Эфирные экстракты объединяют и сушат с помощью сульфата натрия. Затем эфирные экстракты переносят с помощью пипетки в чистую колбу Шленка, и эфир удаляют посредством дистилляции. При этом получают бесцветное масло. Затем бесцветное масло разбавляют ТГФ (200 мл) и охлаждают до 0°С, к нему добавляют ВН₃ в ТГФ (1М раствор, 300 мл, 300 ммоль). Затем полученный раствор перемешивают при комнатной температуре в течение ночи. Затем растворитель удаляют в вакууме с получением бесцветного масла. Выход=27,1 г, выход 79%. ³¹Р {‘Н} ЯМР (СПС1₃, 161,9 МГц, δ); 28,0 (м), м.д.

Получение 1-(ди-трет-бутилфосфино{боран}метил)-2-(ди-изопропилфосфино{боран}метил)бензола (11).

Ви‘₂РН-ВН₃ (4) (12,12 г, 75,75 ммоль) растворяют в ТГФ (100 мл), к нему добавляют Ви^пЫ (2,5М в гексане, 30,5 мл, 75,75 ммоль). Полученный желтый раствор перемешивают в течение одного часа. Циклический сульфат (3) (15,15 г, 75,7 5 ммоль) растворяют в ТГФ (100 мл) и охлаждают до -78°С. Затем к раствору циклического сульфата добавляют по каплям раствор фосфида лития. После завершения добавления полученный раствор перемешивают при -78°С в течение 30 мин перед тем, как его оставляют нагреваться до комнатной температуры. Затем раствор перемешивают в течение 30 мин при комнатной температуре. Затем раствор охлаждают до -78°С.

Ди-изопропилфосфинборан (10) (10 г, 75,75 ммоль) разбавляют ТГФ (70 мл) и охлаждают до 0°С. К нему добавляют Ви^пЫ (2,5М в гексане, 30,5 мл, 75,75 ммоль). Затем полученный желтый раствор оставляют нагреваться до комнатной температуры. Затем раствор перемешивают в течение 30 мин при комнатной температуре. Затем этот раствор добавляют по каплям к раствору циклического сульфата при -78°С. После завершения добавления раствор перемешивают при -78°С в течение 30 мин перед тем, как его оставляют нагреваться до комнатной температуры, а затем перемешивают в течение ночи. Затем растворитель удаляют в вакууме, с получением желтого твердого продукта/геля. Затем добавляют эфир (250 мл), а затем воду (100 мл, дегазированную в течение 30 мин азотом). При этом получают двухфазный раствор. Органическую (верхнюю) фазу переносят с помощью пипетки в чистую колбу Шленка и водные остатки промывают эфиром (250 мл). Затем эфирные экстракты объединяют и сушат над сульфатом натрия. Затем высушенные эфирные экстракты переносят с помощью пипетки в чистую колбу Шленка и сушат в вакууме. При этом получают бледно-желтый твердый продукт, выход=3 0,27 г.

Получение 1-(ди-трет-бутилфосфинометил)-2-(ди-изопропилфосфинометил)бензола (12).

Комплекс (11) 1-(ди-трет-бутилфосфино{боран}метил)-2-(ди-изопропилфосфино{боран}метил)бензола (30,27 г, максимальный выход=75,75 ммоль) растворяют в МТВЕ (300 мл). К нему добавляют тетрафторборную кислоту (63 мл, 454,5 ммоль). При этом получают выделение газа и образование белого преципитата. Затем полученную суспензию нагревают до 57°С в течение 16 ч. Растворитель удаляют в вакууме с получением бледно-желтого раствора. К нему добавляют КОН (40 г, 605 ммоль) в воде (50 мл, дегазированной азотом в течение 30 мин). При этом получают беловатый преципитат. Добавляют пентан (2x250), и растворимый в пентане материал переносят с помощью пипетки в чистую колбу Шленка. Затем пентановые экстракты сушат над сульфатом натрия. Затем пентановые экстракты переносят с помощью пипетки в чистую колбу Шленка и сушат в вакууме. При этом получают бледно-желтое масло. Выход=10,0 г. Затем водные остатки экстрагируют дополнительным количеством пентана (2x250 мл), растворимый в пентане материал переносят с помощью пипетки в чистую колбу Шленка. Затем пентановые экстракты сушат над сульфатом натрия. Затем пентановые экстракты переносят с помощью пипетки в чистую колбу Шленка и сушат в вакууме, выход=4,9 г. Объединенный выход=14,9 г, 54%. 95% чистота. ³¹Р {‘Н} ЯМР (СПС1₃, 202,3 МГц, δ); 28,3 (с) , 5,1 (с) м.д.

Получение 1-(ди-трет-бутилфосфинометан)-2-(ди-о-толилфосфинометан)бензола (6).

Фосфин (6) получают двухстадийным способом; циклический сульфат последовательно взаимодействует с литиевой солью Ви‘₂РН-ВН₃, а затем с литиевой солью (о-толил)₂РН-ВН₃ (4). Из промежуточного продукта, защищенного бором фосфина (5), затем удаляют бор посредством добавления тетрафторборной кислоты, затем полученную ίη δίΐιι бис-фосфониевую соль восстанавливают до свободного фосфина (7) посредством добавления гидроксида калия.

- 16 023307

Получение ди-о-толилфосфинборана (4).

Ди-о-толилфосфинхлорид (10 г, 40,2 ммоль), а затем диэтиловый эфир (200 мл) добавляют в колбу Шленка. Раствор в диэтиловом эфире охлаждают на холодной водяной бане и медленно добавляют ЫА1Н₄ (1М в диэтиловом эфире, 100 мл, 100 ммоль). При этом получают суспензию, которую затем оставляют перемешиваться при комнатной температуре в течение ночи. Суспензию гасят посредством добавления воды (50 мл, дегазированной азотом в течение 20 мин). При этом получают двухфазный раствор. Верхний (органический слой) переносят с помощью пипетки в чистую колбу Шленка и водные остатки промывают дополнительными 100 мл эфира. Эфирные экстракты объединяют и сушат с помощью сульфата натрия. Затем эфирные экстракты переносят с помощью пипетки в чистую колбу Шленка, а эфир удаляют в вакууме. При этом получают белый твердый продукт. Затем белый твердый продукт растворяют в ТГФ (200 мл) и охлаждают до 0°С, к нему добавляют ВН₃ в ТГФ (1М раствор, 100 мл, 100 ммоль). Затем полученный раствор перемешивают при комнатной температуре в течение ночи. Затем растворитель удаляют в вакууме с получением белого воскообразного твердого продукта. Выход=8,5 г, 93%, ³¹Р {¹Н} ЯМР (СЭС1₃, 161,9 МГц, δ); 18,9 (с), м. д.

Получение 1-(ди-трет-бутилфосфино{боран}метил)-2-(ди-о-толилфосфино{боран}метил)бензола (5).

Ви‘₂РН.ВН₃ (6,11 г, 37,3 ммоль) растворяют в ТГФ (70 мл), к нему добавляют Ви^пЫ (2,5М в гексане, 15,0 мл, 37,3 ммоль). Полученный желтый раствор перемешивают в течение одного часа. Циклический сульфат (3) (7,46 г, 37,3 ммоль) растворяют в ТГФ (100 мл) и охлаждают до -78°С. Затем к раствору циклического сульфата добавляют по каплям раствор фосфида лития. После завершения добавления полученный раствор перемешивают при -78°С в течение 30 мин перед тем, как его оставляют нагреваться до комнатной температуры. Затем раствор перемешивают в течение трех часов при комнатной температуре. Затем раствор охлаждают до -78°С.

Бис(о-толил)фосфинборан (4) (8,50 г, 37,3 ммоль) растворяют с помощью ТГФ (70 мл). К нему добавляют Βιί'Ι.ι (2,5М в гексане, 15,0 мл, 37,3 ммоль). Затем полученный оранжевый/красный раствор добавляют по каплям к раствору циклического сульфата при -78°С. После завершения добавления раствор перемешивают при -78°С в течение 30 мин перед тем, как его оставляют нагреваться до комнатной температуры, а затем перемешивают в течение ночи. Затем растворитель удаляют в вакууме с получением желтого твердого продукта/гель. Затем добавляют эфир (250 мл), а затем воду (100 мл, дегазированную в течение 30 мин азотом). При этом получают двухфазный раствор. Органическую (верхнюю) фазу переносят с помощью пипетки в чистую колбу Шленка и водные остатки промывают эфиром (2x100 мл). Затем эфирные экстракты объединяют и сушат над сульфатом натрия. Затем высушенные эфирные экстракты переносят с помощью пипетки в чистую колбу Шленка и сушат в вакууме. При этом получают бледно-желтое масло, выход=13,3 г.

Получение 1-(ди-трет-бутилфосфинометил)-2-(ди-о-толилфосфинометил)бензола (6).

Комплекс (5) 1-(ди-трет-бутилфосфино{боран}метил)-2-(ди-о-толилфосфино{боран}метил)бензола (13,3 г, максимальный выход = 37,3 ммоль) растворяют в МТВЕ (250 мл). К нему добавляют тетрафторборную кислоту (31,0 мл, 273,7 ммоль). При этом получают выделение газа и образование белого преципитата. Затем полученную суспензию нагревают до 63°С в течение 16 ч. Растворитель удаляют в вакууме с получением бледно-желтого раствора. К нему добавляют КОН (30 г, 300 ммоль) в воде (75 мл, дегазированной азотом в течение 30 мин). При этом получают образование беловатого преципитата. Добавляют пентан (300 мл) и растворимый в эфире материал переносят с помощью пипетки в чистую колбу Шленка. Затем водные остатки промывают пентаном (200 мл). Затем пентановые экстракты объединяют и сушат над сульфатом натрия. Затем эфирный экстракт переносят с помощью пипетки в чистую колбу Шленка и сушат в вакууме. При этом получают бледно-оранжевый твердый продукт. Выход=9,7 г. Твердый продукт суспендируют в метаноле (40 мл) и нагревают с обратным холодильником; затем полученную белую суспензию охлаждают до комнатной температуры и растворимый в метаноле материал удаляют с

- 17 023307 помощью пипетки. Затем нерастворимый белый материал сушат в вакууме и выделяют в перчаточном боксе. Выход=3,4 г, 24%. 95% чистота. ³¹Р {¹Н} ЯМР (СЭС1₃, 161,9 МГц, δ); 29,8 (с), -35,0 (с) м. д.

Получение 1,2-бис(1,3,5,7-тетраметил-2,4,8-триокса-6-фосфаадамантанметил)бензола (14).

Фосфин (14) получают посредством добавления литиевой соли 1,3,5,7-тетраметил-2,4,8-триокса-6фосфаадамантанборана (8) вместе с дихлор-о-ксилолом. С промежуточного соединения защищенного бором фосфина затем снимают защиту посредством добавления диэтиламина, с получением целевой молекулы.

Получение 1,3,5,7-тетраметил-2,4,8-триокса-6-фосфаадамантанборана (8).

Фосфин 1,3,5,7-тетраметил-2,4,8-триокса-6-фосфаадамантан (7,34 г, 34 ммоль) (7) добавляют в 500мл колбу Шленка. К нему добавляют ВН₃ (1М в ТГФ, 100 мл, 100 ммоль). Затем полученный раствор оставляют в течение ночи. Боранированный фосфин выдерживают как раствор, пока он не потребуется.

Получение 1,2-бис(1,3,5,7-тетраметил-2,4,8-триокса-6-фосфаадамантанметил)бензола (14).

Раствор 1,3,5,7-тетраметил-2,4,8-триокса-6-фосфаадамантанборана (8) (70 ммоль) сушат в вакууме, а затем повторно растворяют в ТГФ (100 мл). Затем раствор ТГФ охлаждают до -78°С и добавляют Ви^пЫ (2,5М в гексане, 28,0 мл, 70 ммоль), этот раствор затем непосредственно добавляют к раствору 1,2-бис (хлорметил) бензола (6,08 г, 35 ммоль) при -78°С. Затем полученный раствор перемешивают при -78°С в течение 30 мин перед нагреванием до комнатной температуры и перемешивают при комнатной температуре в течение ночи. Через 90 мин наблюдают белую суспензию. К суспензии добавляют диэтиламин (40 мл, дегазированный азотом в течение 20 мин) и суспензию нагревают с обратным холодильником в течение двух часов. Затем полученную суспензию охлаждают до комнатной температуры, а затем сушат в вакууме. Остаток суспендируют в толуоле (300 мл), затем добавляют воду (100 мл, дегазированную азотом в течение 20 мин). Верхнюю (органическую) фазу переносят с помощью пипетки в чистую колбу Шленка, и растворитель удаляют в вакууме. При этом получают белую пасту, которую затем суспендируют в метаноле (40 мл). Затем суспензию нагревают с обратным холодильником, а затем позволяют охлаждаться до комнатной температуры. Материал, растворимый в метаноле, удаляют с помощью пипетки, и белый твердый продукт сушат в вакууме. Затем белый твердый продукт выделяют в перчаточном боксе. Выход=10,5 г. 95% чистота. ³¹Р {^!Н} ЯМР (СЭС1₃, 161,9 МГц, δ); 28,4 (с), -13,1 (с) м.д.

Получение циклического сульфата (1).

1,2-бензолдиметанол (21,2 г, 153 ммоль) частично растворяют в дихлорметане (250 мл). К нему медленно добавляют тионилхлорид (13,8 мл, 18 9 ммоль). При этом получают большой объем выделяемого газа. Затем полученный раствор нагревают с обратным холодильником (50°С) в течение 90 мин. Затем полученный раствор охлаждают до комнатной температуры и перемешивают в течение ночи. Затем растворитель удаляют в вакууме с получением бледно-коричневого масла. Затем остаток разбавляют дихлорметаном (100 мл), ацетонитрилом (100 мл) и водой (150 мл). К полученному двухфазному раствору добавляют периодат натрия (65,3 г, 305,3 ммоль) и рутений трихлорид гидрат (300 мг). Затем полученную суспензию перемешивают при комнатной температуре в течение одного часа, за это время образуется большой объем белого преципитата. Конечную суспензию разбавляют водой (100 мл) и добавляют эфир (100 мл). Органический слой собирают посредством разделения и водные остатки промывают эфиром (2x100 мл). Затем объединенные органические экстракты промывают водой (2x200 мл) перед сушкой над сульфатом натрия. Затем органические экстракты фильтруют через фильтровальную бумагу, содержащую целит. При этом получают практически бесцветный раствор. Затем растворитель удаляют в вакууме, с получением беловатого твердого вещества. Твердое вещество хранят в морозилке при -20°С. Выход=24,6 г, 80%. Чистота 99% согласно ¹Н ЯМР.

Получение ди-трет-бутилфосфинборана (2).

Ди-трет-бутилфосфинхлорид (34 г, 188,41 ммоль), а затем диэтиловый эфир (200 мл) добавляют в колбу Шленка. Раствор в диэтиловом эфире охлаждают на холодной водяной бане и медленно добавляют ЫА1Н₄ (1М в диэтиловом эфире, 100 мл, 100 ммоль). При этом получают желтую суспензию, которую оставляют перемешиваться при комнатной температуре в течение ночи. Суспензию гасят посредством добавления воды (50 мл, дегазированной азотом в течение 20 мин). При этом получают двухфазный раствор. Верхний (органический слой) переносят с помощью пипетки в чистую колбу Шленка и водные остатки промывают дополнительными 100 мл эфира. Эфирные экстракты объединяют и сушат с помощью сульфата натрия. Затем эфирные экстракты переносят с помощью пипетки в чистую колбу Шленка, и эфир удаляют посредством дистилляции. При этом получают бесцветное масло. Затем бесцветное масло разбавляют ТГФ (200 мл) и охлаждают до 0°С, к нему добавляют ВН₃ в ТГФ (1М раствор, 250 мл, 250 ммоль). Затем полученный раствор перемешивают при комнатной температуре в течение ночи. Затем растворитель удаляют в вакууме, с получением белого кристаллического твердого вещества, который затем выделяют в перчаточном боксе. Выход=22,1 г, 73% выход. ³¹Р {^!Н} ЯМР (80 МГц, СЭС1₃. δ): δ 49,23 м.д. (мультиплет).

Получение бис (о-этилфенил)фосфиноксида (3а).

В 1-л колбу Шленка добавляют небольшие (4 см) куски магниевой ленты (7,23 г, 297,5 ммоль). К ним добавляют несколько кристаллов йода и ТГФ (400 мл). Затем раствор помещают на горячую водя- 18 023307 ную баню в течение 20 мин до тех пор, пока оранжевый цвет раствора не выцветет до бледно-желтого. Затем горячую водяную баню удаляют и добавляют по каплям бромид (50 г, 270,4 ммоль) в течение 90 мин. При этом получают коричневый раствор и малое количество непрореагировавшего магния. Затем раствор перемешивают при комнатной температуре в течение 30 мин, перед тем как по каплям добавляют диэтилфосфит (11,22 мл, 87,2 ммоль). Затем полученный раствор перемешивают в течение ночи. Реакцию гасят с помощью хлористоводородной кислоты (50 мл), которую медленно добавляют к реакционному раствору. За этим следует добавление воды (200 мл) и толуола (300 мл). При этом получают двухфазный раствор. Верхнюю органическую фазу собирают посредством разделения и промывают водой (200 мл), насыщенным раствором карбоната калия (200 мл) и водой (200 мл) . Затем органическую фазу сушат над сульфатом магния, а затем фильтруют. Затем фильтрат сушат в вакууме с получением бледно-желтого твердого вещества (3а). Выход=17,21 г, 76%.

Получение бис(о-этилфенил)фосфина (3Ь).

В 1-л колбу Шленка добавляют фосфиноксид (3а) (17,21 г, 66,7 ммоль). К нему добавляют ацетонитрил (400 мл) и триэтиламин (27,9 мл, 200,1 ммоль). Затем медленно добавляют трихлорсилан (20,2 мл, 200,1 ммоль). Добавление трихлорсилана дает образование некоторого количества белого преципитата. Затем полученную смесь нагревают с обратным холодильником в течение ночи. Затем полученную суспензию охлаждают до 0° на ледяной бане и медленно добавляют раствор гидроксида калия (40 г) в воде (200 мл), который дегазируют с помощью газообразного азота. При этом получают двухфазную смесь. Затем добавляют дополнительный ацетонитрил (100 мл). Затем верхнюю органическую фазу удаляют с помощью пипетки в чистую колбу Шленка и растворитель удаляют в вакууме. При этом получают беловатое твердое вещество (3Ь). Выход=13,б0 г, 84%.

Получение 1-(ди-трет-бутилфосфино{боран}метил)-2-(ди-о-этилфосфинометил)бензола (3с).

Ви’₂РН.ВН₃ (2) (9,27 г, 56,2 ммоль) растворяют в ТГФ (100 мл), к нему добавляют Ви^пЫ (2,5М в гексане, 22,5 мл, 56,2 ммоль). Полученный желтый раствор перемешивают в течение одного часа. Циклический сульфат (1) (11,24 г, 56,2 ммоль) растворяют в ТГФ (100 мл) и охлаждают до -78°С. Затем к раствору циклического сульфата добавляют по каплям раствор фосфида лития. После завершения добавления полученный раствор перемешивают при -78°С в течение 30 мин, перед тем как его оставляют нагреваться до комнатной температуры. Затем раствор перемешивают в течение 30 мин при комнатной температуре. Затем раствор охлаждают до -78°С.

Бис(о-этилфенил)фосфин (3Ь) (13,69 г, 56,2 ммоль) растворяют с ТГФ (100 мл). К нему добавляют Ви^пЫ (2,5М в гексане, 22,5 мл, 56,2 ммоль) при -78°С, при этом получают образование оранжевого/красного раствора. Затем полученный раствор перемешивают в течение 30 мин, перед тем как его удаляют с холодной бани, а затем медленно добавляют к раствору циклического сульфата при -78°С. После завершения добавления раствор перемешивают при -78°С в течение 30 мин, перед тем как его оставляют нагреваться до комнатной температуры, а затем перемешивают в течение ночи. Затем растворитель удаляют в вакууме с получением желтого твердого вещества/геля. Затем добавляют эфир (350 мл), а затем воду (100 мл, дегазированную в течение 30 мин азотом). При этом получают двухфазный раствор. Органическую (верхнюю) фазу переносят с помощью пипетки в чистую колбу Шленка, и водные остатки промывают эфиром (2x100 мл). Затем эфирные экстракты объединяют и сушат над сульфатом натрия. Затем высушенные эфирные экстракты переносят с помощью пипетки в чистую колбу Шленка и сушат в вакууме. При этом получают белое твердое вещество, выход=18,2 г.

Получение 1-(ди-трет-бутилфосфинометил)-2-(ди-о-этилфосфинометил)бензола (3й).

Комплекс 1-(ди-трет-бутилфосфинометил)-2-(ди-о-толилфосфинометил)бензола (3й) (18,2 г, максимальный выход=56,2 ммоль) растворяют в МТВЕ (400 мл). К нему добавляют тетрафторборную кислоту (46,3 мл, 337,2 ммоль). При этом получают выделение газа и образование белого преципитата. Затем полученную суспензию нагревают до 63°С в течение ночи. Затем растворитель удаляют в вакууме с получением бледно-желтого раствора. К нему добавляют КОН (40 г, 606 ммоль) в воде (200 мл, дегазированной азотом в течение 30 мин). При этом получают образование беловатого преципитата. Добавляют пентан (400 мл) и растворимый в пентане материал переносят с помощью пипетки в чистую колбу Шленка. Затем водные остатки промывают пентаном (100 мл). Затем пентановые экстракты объединяют и сушат в вакууме. При этом получают бледно-желтое твердое вещество. Затем твердое вещество суспендируют в метаноле (40 мл) и нагревают с обратным холодильником; затем полученную белую суспензию охлаждают до комнатной температуры, и растворимый в метаноле материал удаляют с помощью пипетки. Затем нерастворимый белый материал сушат в вакууме. Выход=9,2 г, образец является недостаточно чистым для использования при катализе, поэтому добавляют дополнительную стадию очистки.

Очистка 1-(ди-трет-бутилфосфинометил)-2-(ди-о-этилфосфинометил)бензола (3й).

Сырой фосфин (9,2 г, предположительно 18,78 ммоль при 100% чистоте) растворяют в диэтиловом эфире (400 мл). К нему добавляют метансульфоновую кислоту (1,22 мл, 18,78 ммоль), при этом получают немедленное образование белой суспензии, затем растворимый в эфире материал переносят с помощью пипетки в чистую колбу Шленка и остаток сушат в вакууме. К растворимому в эфире материалу добавляют дополнительный эквивалент метансульфоновой кислоты (1,22 мл, 18,78 ммоль), опять же, при этом получают немедленное образование белой суспензии. Затем растворимый в эфире материал перено- 19 023307 сят с помощью пипетки в чистую колбу Шленка, и остаток сушат в вакууме. Первый нерастворимый в эфире остаток взаимодействует с раствором гидроксида калия (2,48 г, 37,56 ммоль) в воде (50 мл, которую дегазируют газообразным азотом в течение 30 мин). При этом получают образование белой суспензии. Затем добавляют пентан (400 мл) и суспензию быстро перемешивают в течение двадцати мин. Затем верхнюю органическую фазу переносят с помощью пипетки в чистую колбу Шленка и растворитель удаляют в вакууме. При этом получают белое твердое вещество, выход=3,71 г, 13%, который имеет чистоту больше чем 95% согласно ³¹Р {’Н} и ’Н ЯМР. Его затем удаляют из колбы и хранят в перчаточном боксе.

Вторая нерастворимая в эфире фракция взаимодействует с раствором гидроксида калия (2,48 г, 37,56 ммоль) в воде (50 мл, которую дегазируют газообразным азотом в течение 30 мин). При этом получают образование белой суспензии. Затем добавляют пентан (400 мл) и суспензию быстро перемешивают в течение двадцати мин. Затем верхнюю органическую фазу переносят с помощью пипетки в чистую колбу Шленка и растворитель удаляют в вакууме. При этом получают белое твердое вещество, выход=1,90 г, который имеет чистоту примерно 80% согласно ЯМР.

Примеры карбонилирования

Общая часть.

Карбонилирование осуществляют, как приведено ниже, и результаты для лигандов из примеров 1-6 и сравнительных примеров 1 и 2 показаны в табл.1-7.

Примеры рециклирования

Экспериментальная часть.

С использованием стандартной технологии линии Шленка реакционные растворы получают посредством растворения 22 мг Рб(ОЛс)₂ (0,1 ммоль) и 0,5 ммоль лиганда (5 молярных эквивалентов) в 300 мл метанольного растворителя. Палладий и лиганд образуют комплексы перед добавлением 2,92 мл (45 ммоль) метансульфоновой кислоты (450 молярных эквивалентов), что завершает получение раствора катализатора.

Каталитический раствор добавляют в предварительно откачанный автоклав и нагревают до 100°С, в этот момент времени давление, генерируемое растворителем, составляет 2,3 бар. Затем давление в автоклаве повышают до 12,3 бар с помощью добавления СО:этена (газ, 1:1), загружаемого из 10-литрового резервуара при более высоком давлении. Регуляторный клапан обеспечивает, что давление автоклава поддерживается в течение реакции при 12,3 бар посредством постоянного введения газа из 10-литрового резервуара. Давление резервуара, а также температуру реактора поддерживают в течение периода реакции в 3 часа. Количество молей продукта, образующееся в любой момент времени в реакции, может быть вычислено по падению давления в резервуаре, предполагая поведение идеального газа и 100% селективность по отношению к метилпропионату, позволяющую получение ΤΟΝ реакции с помощью конкретного лиганда.

После прохождения периода реакции автоклав охлаждают и вентилируют. Реакционный раствор собирают с основания емкости и непосредственно помещают в инертную атмосферу. В примерах, где предпринимают рециклирование, количество раствора затем уменьшают под давлением приблизительно до 20 мл. Этот концентрированный раствор оставляют стоять в течение ночи в инертной атмосфере, а затем используют для образования основы следующего реакционного раствора с помощью добавления 300 мл метанола. Затем этот рециклированный материал добавляют в автоклав и осуществляют реакцию при таком же наборе условий, как и ранее. Катализатор рециклируют таким путем, пока не будет наблюдаться значительное падение ΤΟΝ реакции.

Селективность по отношению к продукту определяют с использованием ГХ, калиброванной с помощью соответствующих стандартов.

Пример 1.

Примеры 1 и 2 показывают неожиданно высокие числа оборотов и отсутствие полимеризации при карбонилировании этилена с использованием асимметричных лигандов, не имеющих третичных атомов углерода на одном из атомов фосфора. Сравнительный пример 1 иллюстрирует результаты для лиганда с третичными атомами углерода на обоих атомах фосфора (1,2-бис-(2-фосфаадамантил)о-ксилола). Можно увидеть, что система с асимметричными ароматическими, соединенными мостиками лигандами, имеющими нетретичные атомы углерода, превосходит по рабочим характеристикам лиганд, замещенный исключительно третичными атомами углерода.

- 20 023307

Пример 1

—рв* РН = орто-толил
22 мг Рс1(ОАс)2 СОгэтен 50:50, 300 мл МеОН 100°С, 3 час. Селективность по отношению к МЕР >99%
Опыт	Потребление газа (бар) (10 литров)
Опыт 1	20,0
Опыт 2	18,7

Таблица 1

Таблица 2

Пример 2

ос: РН = 2-этил-фен-1-ил
22 мг РсЦОАс), СО:Этен 50:50, 300 мл МеОН 100°С, 3 час >99%

Опыт	Потребление газа (бар) (10 литров)
Опыт 1	20,7

Таблица 3

Сравнительный пример 1

1,2-бис-(2- фосфаадамантил)о-ксилол
22 мг РЗ(ОДс)2 СО:стен 50:50, 300 мл МеОН ЮО’С, 3 час
	Потребление газа (бар) (10 литров)	Средняя скорость (моль МЕР/моль РД/час)
Пример 1 (сравн.)	15,7	14036

Пример 3.

Примеры 3 и 4 иллюстрируют, что лиганды являются исключительно стабильными и могут продолжать давать хорошие результаты после нескольких рециклирований.

- 21 023307

Пример 3

.ОС
22 мг Рй(ОАс)2 СО:зтен 50:50, 300 мл МеОН 100йС, 3 час

Опыт	Потребление газа (бар) {10 литр)	% от начальной активности
Начальный опыт	12,9	100
рецикл 1	8, Ί	67,4
рецикл 2	10,7	82, 9
рецикл 3	8.4	65,1
рецикл 4	9, 5	73,6
рецикл 5	5,9	45,7
рецикл 6	3,8	29,4
рецикл 7	4,8	37,2
рецикл 8	3,8	29,4
рецикл 9	2,1	16,3
Селективность по отношению к МЕР >99%

Таблица 4

Таблица 5

Пример 4

/%/—ΡΒυ'= \О\РР1,
22 мг Ρά(ΟΑθ}2 СО:ЭТен 50:50, 300 мл МеОН 100°С, 3 час
Опыт	Потребление газа (бар) (10 литров)	% от начальной активности
Опыт 1	10,9	100
рецикл 1	13,7	125,7
рецикл 2	11,4	104,5
рецикл 3	9,8	89,9
рецикл 4	7,8	71,6
рецикл 5	6,5	59,6
рецикл б	4,4	40,4

рецикл 7	3,5	32,1 -
рецикл 8	2,5	22,9
рецикл 9	1, 7	15,6

Примеры 5 и 6.

Следующие далее примеры иллюстрируют, что даже при высоких температурах не имеет места разложение или полимеризация, а также, что могут быть получены более высокие числа оборотов.

- 22 023307

Примеры 5 и 6

СС	Потребление газа (бар) (10 литров)
22 мг Рб(0Ас)2 СО:этен 50:50 300 мл МеОН Ю0°С + 120°С, 3 час
Пр»5 Опыт и 100°С	17,3
Пр.6 Опыт И 120°С	25,0

Таблица 6

Таблица 7

Сравнительный пример 2

22 мг Р£(ОАс)2 СО:этен 50:50, 300 мл МеОН 100°С, 3 час
Опыт	Потребление газа (бар) (10 литров)	% от начальной активности
Начальный опыт	27,3	100
рецикл 1	20,3	74,4
рецикл 2	4,0	14, б

рецикл 3

Внимание читателя направляется на все тексты и документы, которые подаются одновременно с настоящим описанием в связи с настоящей заявкой или раньше их и которые открыты для публичного ознакомления с настоящим описанием, и все содержание всех таких текстов и документов включается в настоящий документ в качестве ссылки.

Все особенности, описанные в настоящем описании (включая любые прилагаемые пункты формулы изобретения, реферат и чертежи), и/или все стадии любого способа или процесса, описанного таким образом, могут объединяться в любом сочетании, за исключением сочетаний, где, по меньшей мере, некоторые из таких особенностей и/или стадий являются взаимоисключающими.

Любая особенность, описанная в настоящем описании (включая любые прилагаемые пункты формулы изобретения, реферат и чертежи), может быть заменена альтернативными особенностями, служащими той же, эквивалентной или сходной цели, если только четко не сформулировано иного. Таким образом, если только четко не сформулировано иного, каждая описанная особенность представляет собой только один пример из общего ряда эквивалентных или сходных особенностей.

Изобретение не ограничивается деталями приведенного выше варианта (вариантов) осуществления. Изобретение распространяется на любую новую особенность или любое новое сочетание особенностей, описанных в настоящем описании (включая любые прилагаемые пункты формулы изобретения, реферат и чертежи), или на любую новую стадию или любое новое сочетание стадий любого способа или процесса, описанного таким образом.

Claims (26)

1. Бидентатный лиганд общей формулы (I)

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Х^2/ X⁴ где А и В, каждый независимо, представляют собой С_1-10 алкиленовую связывающую группу;

К представляет собой гидрокарбильную ароматическую структуру, имеющую по меньшей мере одно ароматическое кольцо, к которому каждый из 0' и Ц² присоединен через соответствующую связывающую группу, на доступных соседних атомах по меньшей мере одного ароматического кольца;

группы X³ и X⁴ независимо представляют собой одновалентные алкильные радикалы, содержащие не более 20 атомов углерода, имеющие по меньшей мере один третичный атом углерода, или X³ и X⁴ вместе образуют двухвалентный радикал, содержащий не более 40 атомов, имеющий по меньшей мере

- 23 023307 два третичных атома углерода, где каждый из указанных одновалентного или двухвалентного радикала соединяется через указанные по меньшей мере один или два третичных атома углерода, соответственно, с соответствующим атомом О¹;

группы X¹ и X² независимо представляют собой одновалентные радикалы, содержащие не более 10 атомов углерода или одновалентные арильные радикалы, содержащие от 5 до 10 атомов углерода, необязательно замещенные С_1-7 алкильной группой, имеющие по меньшей мере один первичный или принадлежащий ароматическому кольцу атом углерода, где в последнем случае атом углерода, соединенный с атомом О², представляет собой ароматический атом углерода, который образует часть ароматического кольца, замещенный в соответствующем положении на кольце, или X¹ и X² вместе образуют двухвалентный радикал, содержащий не более 40 атомов, имеющий по меньшей мере два первичных или принадлежащих ароматическому кольцу атома углерода, где в последнем случае атомы углерода, соединенные с атомом О², представляют собой ароматические атомы углерода, каждый из которых образует часть ароматического кольца, замещенного в соответствующем положении на кольце, и где каждый из указанных одновалентного или двухвалентного радикала соединяется через указанные по меньшей мере один или два первичных или принадлежащих ароматическому кольцу атома углерода, соответственно, с соответствующим атомом О²; и

О¹ и О², каждый независимо, представляют собой атом фосфора.

2. Бидентатный лиганд по п.1, где группа X¹ представляет собой С5-10 арильную группу и/или группа X² представляет собой С5-10 арильную группу.

3. Бидентатный лиганд по любому из пп.1 или 2, где по меньшей мере одна из групп X¹ или X² содержит один или несколько заместителей, выбранных из С_1-7 алкильной группы.

4. Бидентатный лиганд по п.3, где заместитель X¹ или X² находится на атоме углерода, расположенном рядом с атомом углерода, непосредственно соединенным с атомом О².

5. Бидентатный лиганд по любому из пп.1-4, где группа X¹ и/или X² имеет альфа атом углерода и альфа атом углерода группы X¹ и/или X² представляет собой алифатический вторичный или третичный атом углерода.

6. Бидентатный лиганд по любому из пп.1-5, где атом углерода, соединенный с атомом О², представляет собой ароматический атом углерода, который образует часть ароматического кольца, замещенного по атому, расположенному рядом с атомом в кольце, соединенным с атомом О².

7. Бидентатный лиганд по любому из пп.5, 6, где дополнительный заместитель представляет собой С₁-С₇ алкильную группу, такую как метильная, этильная, н-пропильная, изобутильная или третбутильная группа.

8. Бидентатный лиганд по п.1, где атом углерода, соединенный с атомом О², представляет собой ароматический атом углерода, который образует часть ароматического кольца, замещенного в орто- или мета-положении кольца по отношению к атому О².

9. Бидентатный лиганд по любому из пп.1-7, где группы X¹ или X² выбирают из группы, состоящей из метила, этила, пропила, 2-метилфен-1-ила, 4-метилфен-1-ила, 3-метилфен-1-ила, бутила, пентила, неопентила, 2-этилфен-1-ила, 2-пропилфен-1-ила и 2-проп-2'-ил-фен-1-ила.

10. Бидентатный лиганд по п.1, выбранный из группы, состоящей из 1-(ди-третбутилфосфинометил)-2-(ди-о-толилфосфинометил)бензола.

11. Бидентатный лиганд по любому из пп.1-5 или 7, где группа X¹ представляет собой СН(К²)(К³), X² представляет собой СН(К⁴)(К⁵), X³ представляет собой СК⁷(К⁸)(К⁹) и X⁴ представляет собой СК (К )(К ), где К и К представляют собой водород и К, К и К-К представляют собой С1.5алкил.

12. Бидентатный лиганд по любому из пп.1-11, где X³ представляет собой СК⁷(К⁸)(К⁹) и X⁴ представляет собой СК (К )(К ) и где органические группы К -К и/или К -К или, альтернативно, К -К , когда ассоциируются с их соответствующим третичным атомом (атомами) углерода, образуют композитные группы, которые являются, по меньшей мере, настолько же стерически затрудняющими, насколько и трет-бутил (бутилы).

13. Бидентатный лиганд по любому из пп.1-12, где А и В представляют собой метилен.

14. Способ карбонилирования этиленненасыщенных соединений, выбранных из ацетилена, метилацетилена, пропилацетилена, 1,3-бутадиена, этилена, пропилена, бутилена, изобутилена, пентенов, пентеннитрилов, алкилпентеноатов, пентеновых кислот, гептенов, октенов, додеценов и их смесей, включающий взаимодействие указанного соединения с моноксидом углерода в присутствии источника гидроксильных групп и каталитической системы, причем каталитическая система может быть получена посредством объединения:

(a) соединения металла группы 8, 9 или 10 и (b) бидентатного лиганда общей формулы (I) где А и В, каждый независимо, представляют собой С_3-30 алкиленовую связывающую группу;

К представляет собой гидрокарбильную ароматическую структуру, имеющую по меньшей мере од- 24 023307 но ароматическое кольцо, к которому присоединены каждый из 0' и р², через соответствующую связывающую группу на доступных соседних атомах по меньшей мере одного ароматического кольца;

группы X³ и X⁴ независимо представляют собой одновалентные алкильные радикалы, содержащие не более 20 атомов углерода, имеющие по меньшей мере один третичный атом углерода, или X³ и X⁴ вместе образуют двухвалентный радикал, содержащий не более 40 атомов углерода, имеющий по меньшей мере два третичных атома углерода, где каждый из указанных одновалентного или двухвалентного радикала соединяется через указанные по меньшей мере один или два третичных атома углерода, соответственно, с соответствующим атомом р¹;

группы X¹ и X² независимо представляют собой одновалентные радикалы, содержащие не более 10 атомов углерода или одновалентные арильные радикалы, содержащие от 5 до 10 атомов углерода, необязательно замещенные С_1-7 алкильными группами, имеющие по меньшей мере один первичный или принадлежащий ароматическому кольцу атом углерода, где в последнем случае атом углерода, соединенный с атомом р², представляет собой ароматический атом углерода, который образует часть ароматического кольца, замещенный в соответствующем положении на кольце, или X¹ и X² вместе образуют двухвалентный радикал, содержащий не более 40 атомов, имеющий по меньшей мере два первичных или принадлежащих ароматическому кольцу атома углерода, где в последнем случае атомы углерода, соединенные с атомом р², представляют собой ароматические атомы углерода, каждый из которых образует часть ароматического кольца, замещенного в соответствующем положении на кольце, и где каждый из указанных одновалентного или двухвалентного радикала соединяется через указанные по меньшей мере один или два первичных или принадлежащих ароматическому кольцу атома углерода, соответственно, с соответствующим атомом р²; и р¹ и р², каждый независимо, представляют собой атом фосфора.

15. Способ по п.14, в котором карбонилирование проводят в присутствии источника анионов.

16. Способ карбонилирования этиленненасыщенных соединений по любому из пп.14 или 15, в котором этиленненасыщенное соединение представляет собой этилен.

17. Способ по любому из пп. 14 или 15, где А и В представляют собой метилен.

18. Способ карбонилирования этиленненасыщенных соединений по пп.14-16, где система катализаторов также включает кислоту и указанный лиганд присутствует, по меньшей мере, в молярном избытке 2:1 по сравнению с указанным металлом в указанном соединении металла и где указанная кислота присутствует в молярном избытке, большем чем 2:1 по сравнению с указанным лигандом.

19. Способ карбонилирования этиленненасыщенных соединений по любому из пп.14-17, в котором заместитель X¹ или X² на бидентатном лиганде находится либо на атоме углерода, непосредственно соединенном с атомом р², либо на атоме углерода, соседнем с ним.

20. Способ по любому из пп.14-18, в котором атом углерода группы X¹ и/или X², соединенный с атомом р², представляет собой алифатический вторичный атом углерода, или альфа атом углерода группы X¹ и/или X² представляет собой алифатический вторичный или третичный атом углерода, или атом углерода, соединенный с атомом р², представляет собой ароматический атом углерода, который образует часть ароматического кольца, замещенного на соответствующем положении в кольце.

21. Способ по любому из пп.14-19, в котором группы X¹ или X² выбирают из группы, состоящей из проп-2-ила, фен-1-ила, 2-метилфен-1-ила, 4-метилфен-1-ила, 3-метилфен-1-ила, бут-2-ила, пент-2-ила, пент-3-ила, 2-этилфен-1-ила, 2-пропилфен-1-ила и 2-проп-2'-ил-фен-1-ила.

22. Способ по любому из пп.14-20, в котором бидентатный лиганд выбирают из группы по п.10 или из группы, состоящей из фенильного, изопропильного и о-этилфенильного аналогов рассмотренных выше о-толильных лигандов.

23. Способ по любому из пп.14-21, в котором группа X¹ представляет собой СН(К²)(К³), X² представляет собой СН(К⁴)(К⁵), X³ представляет собой СК⁷(К⁸)(К⁹) и X⁴ представляет собой СК¹⁰(К¹¹)(К¹²), где К²-К⁵ представляют собой водород, С1.5 алкил, С5.10 арил и К⁷-К¹² представляют собой С1.₃ алкил.

24. Каталитическая система, способная катализировать карбонилирование этиленненасыщенного соединения, которая получена посредством объединения:

a) соединения металла группы 8, 9 или 10 и

b) бидентатного фосфинового лиганда формулы (I) по любому из пп.1-13.

25. Каталитическая система по п.24, дополнительно содержащая кислоту.

26. Каталитическая система по любому из пп.24 или 25, в которой указанный лиганд присутствует в молярном избытке по меньшей мере 2:1 по сравнению с указанным металлом в указанном соединении металла и где указанная кислота присутствует, по меньшей мере, в молярном избытке 2:1 по сравнению с указанным лигандом.