JP2002509127A - アルデヒドの製造方法 - Google Patents

アルデヒドの製造方法

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Abstract

(57)【要約】 元素の周期律表のVIIIa属の金属とリガンドとしてリン不含の多座の錯形成することができる窒素化合物とを含有する、反応混合物中に均質に溶解する錯体触媒の存在で、50〜100℃の温度で20〜1000barの圧力でオレフィンをヒドロホルミル化し、ヒドロホルミル化反応中へ錯体触媒を返送することによるアルデヒド又はアルデヒド及びアルコールの製造方法において、a)リガンドとして、1000ダルトンより大きい平均分子量及び少なくとも10個の窒素原子を有する、誘導化された、主に非水溶性でかつ錯形成することができるポリアミンを使用し、b)ヒドロホルミル化反応が完了し、かつアルデヒド及びアルコールを蒸留分離又は部分的に蒸留分離した後、反応混合物から蒸留塔底液中に残留する錯体触媒及び過剰量のリガンドを完全に又は部分的にヒドロホルミル化反応中へ返送し、かつc)連続的に又は少なくとも断続的に、反応混合物の蒸留の塔底液から高沸点物の一部を搬出することを特徴とするアルデヒド又はアルデヒド及びアルコールの製造方法

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 本発明は、元素の周期律表のVIII属の金属及びリガンドとしてリン不含の
、誘導化された、主に水溶性でない高分子量のポリアミンを含有する錯体触媒の
存在でオレフィンをヒドロホルミル化し、反応混合物の蒸留塔底液中に残留する
錯体触媒をヒドロホルミル化反応中へ返送することによるアルデヒド及びアルコ
ールの製造方法に関する。
【0002】 オレフィンを一酸化炭素及び水素と遷移金属触媒の存在でヒドロホルミル化す
ることはすでにきわめて良好に試みられている。α−オレフィンはロジウム含有
のホスフィン変性された触媒を用いてきわめて良好にヒドロホルミル化可能であ
る(J. Falbe, Ed.: New Synthese With Carbon Monoxide, Springer, Perlin 1
980, p. 55 ff参照)が、この触媒系は内部オレフィン及び内部分枝オレフィン について並びに7個よりも多い炭素原子を有するオレフィンにとってはあまり適
していない(Falbe, p. 95ff参照)。内部炭素−炭素二重結合はこの種の触媒の
存在で著しく緩慢にヒドロホルミル化されるにすぎない。ヒドロホルミル化生成
物から反応系中に溶解した均一触媒を分離することは一般に蒸留により行われ、
ヒドロホルミル化の際に生成した増大する炭素数及び鎖長を有するアルデヒドの
沸点は、ロジウム−ホスフィン−含有触媒を分解させる温度にまで高まるため、
このヒドロホルミル化法は7個より多い炭素原子を有するオレフィンのヒドロホ
ルミル化のために経済的ではない。
【0003】 それに対して、内部オレフィン及び内部分枝オレフィンは有利にいわゆる「裸
の」ロジウムを用いてヒドロホルミル化される、つまりリン含有のリガンド、例
えばホスフィン又はホスフィットで変性されていない、ヒドロホルミル化媒体中
に溶解した均質なロジウム化合物を用いてヒドロホルミル化される。このような
ホスフィン又はホスフィットで変性されていないロジウム触媒及び前記の種類の
オレフィンのヒドロホルミル化用の触媒としてのこの触媒の適性は公知である(
Falbe e. c., p. 38ff参照)。この「裸のロジウム」又は「裸の」ロジウム−触
媒の概念は、本願明細書において、慣用のロジウム−ヒドロホルミル化触媒とは
反対にヒドロホルミル化条件下でリン含有リガンド、例えばホスフィンリガンド
又はホスフィットリガンドで変性されていないロジウム−ヒドロホルミル化触媒
に対して使用する。カルボニルリガンド又はヒドリドリガンドは、この意味での
リガンドとは解釈されない。専門文献(Falbe l. c., p. 38ff参照)中には、ロ
ジウム化合物HRh(CO)4が、「裸のロジウム触媒」を用いたヒドロホルミ ル化の際に触媒活性ロジウム種であると考えられる、しかしながら、これは多様
なヒドロホルミル化帯域中で相互に進行する化学機構に基づいて明らかには証明
されていない。単に簡素化するために、本願明細書ではこの想定を使用する。「
裸の」ロジウム触媒はヒドロホルミル化反応の条件下でロジウム化合物、例えば
ロジウム塩、例えば塩化ロジウム(III)、硝酸ロジウム(III)、酢酸ロ
ジウム(II)、ロジウム(III)アセチルアセトネート、硫酸ロジウム(I
II)又はロジウム(III)アンモニウムクロリド、ロジウムカルコゲニド、
例えば酸化ロジウム(III)又は硫化ロジウム(III)、ロジウム酸素酸の
塩、例えばロジウム酸塩、ロジウム−カルボニル−化合物、例えばロジウムジカ
ルボニルアセチルアセトネート、シクロオクタジエン−ロジウム−アセテート又
は−クロリドから、一般に合成ガスと称されるCO/H2−混合物の存在で形成 される。「裸の」ロジウムを用いたヒドロホルミル化の実施のために、ここでは
、例えば次の文献を参照する:米国特許(US−A)第4400547号明細書
、ドイツ国特許出願公開(DE−A)第3338340号明細書、ドイツ国特許
出願公開(DE−A)第2604545号明細書、WO82/03856、Chem
. Ber. 102, 2238 (1969)、Tetrahedron Lett. 29, 3261 (1968)、Hydrocarbon
Process. 85 - 86 (1975)、欧州特許出願公開(EP−A)第588225号明 細書、WO95/25080、欧州特許出願公開(EP−A)第695734号
明細書、WO96/16012、WO97/30016、ドイツ国特許出願公開
(DE−A)第19608559号明細書、欧州特許出願公開(EP−A)第8
85183号明細書。
【0004】 もちろん、「裸の」ロジウムを用いたヒドロホルミル化も、熱安定性ロジウム
−触媒(米国特許(US)第4400547号明細書参照)がヒドロホルミル化
生成物の蒸留による後処理の際の熱負荷の結果、部分的に金属ロジウムに分解し
、この金属ロジウムが反応器の壁部及び導管に析出するという欠点を有する。析
出したロジウム金属はもはやヒドロホルミル化反応中へ返送できない、それとい
うのもヒドロホルミル化条件下で触媒活性ロジウム化合物へ変換されえないため
である。「裸の」ロジウム−触媒の化学的挙動から生じるロジウムの損失は、今
までこの方法を大規模工業的に適用することを妨げていた。
【0005】 ドイツ国特許出願公開(DE−A)第3338340号明細書及び米国特許(
US)第4400547号明細書には「裸のロジウム−触媒」を用いたヒドロホ
ルミル化法が記載されており、この場合、ロジウム析出を阻止するためにヒドロ
ホルミル化の反応搬出液にホスフィン又はホスフィットを添加し、これらがロジ
ウム触媒をホスフィン錯体又はホスフィット錯体を形成させることによりヒドロ
ホルミル化搬出液の蒸留による後処理の過程での熱分解から保護する。蒸留の完
了の後にロジウム含有の蒸留塔底液は酸化剤で処理され、その際、ロジウムは触
媒活性形で前記ホスフィン錯体又はホスフィット錯体から遊離され、ホスフィン
リガンド又はホスフィットリガンドは酸化して、ヒドロホルミル化条件下でロジ
ウム錯体を形成しない相応するホスフィンオキシド又はホスフェートになる。次
いで、この酸化された蒸留塔底液は新たに触媒としてヒドロホルミル化のために
使用される。酸化の際に生じた酸化されたリン化合物はヒドロホルミル化の際に
一般に害はないが、方法によってはこの酸化されたリン化合物はこのヒドロホル
ミル化循環路中で濃縮される。この酸化されたリン化合物の他に、方法によって
は生じた高沸点成分(例えばアルデヒドのアルドール縮合生成物)が触媒循環路
中で濃縮される、それというのも、これは生成物と一緒には留去できず、従って
触媒循環路から取り出す必要がある。
【0006】 米国特許(US−A)第42525678号明細書によると、ポリマーに結合
しているロジウム、ルテニウム、オスミウム及びイリジウムの元素の均質なコロ
イド状の金属クラスタ−がヒドロホルミル化のための触媒として使用されている
。このために使用可能なポリマーとして、アルケニル基、ホスフィン基、ホスフ
ィンオキシド基、アルシン基、イソニトリル基及びイソシアネート基を含有する
ビニルポリマーが挙げられており、特にスチレン、エチレン及びその誘導体とブ
タジエン、イソプレン、シクロペンタジエン、p−スチリルジフェニルホスフィ
ン及びp−スチロールジフェニルホスフィンオキシドとのコポリマーが挙げられ
ている。該当する金属のカルボニルクラスタ−の熱分解によるこの金属クラスタ
ーの製造は著しく費用がかかるため、この方法は定着されなかった。
【0007】 Liu et al (Macromol. Symp. 105, 179 (1996))は水中でコロイド状に分散し た、ポリビニルピロリドンと結合したロジウムクラスターを用いたプロピレンの
ヒドロホルミル化を記載している。ポリビニルピロリドンはヒドロホルミル化媒
体中では可溶性でないため、この触媒の適用の場合には二相系の水/有機ヒドロ
ホルミル化媒体中で作業しなければならず、それにより反応器中の高価な高圧反
応室が水により占められ、全体の反応器容量に対する不十分な空時収率が生じる
。さらにこの触媒は著しく空気に敏感であり、触媒の返送の過程で空気と接触し
た場合に不可逆的に失活してしまう。
【0008】 最後に、米国特許(US−A)第3594425号明細書から、リガンドとし
てリン不含の低分子量のポリアミン、同様にアルキレンオキシドで誘導化された
低分子量のポリアミンを使用するヒドロホルミル化法が公知である。詳細に記載
されたポリアミンは全て分子量は300より少ない。このポリアミン−リガンド
がヒドロホルミル化反応中へ蒸留塔底液と共に錯体触媒を返送する可能性を生じ
させると記載しているが、前記明細書中に記載されたポリアミンの使用は、これ
が比較的揮発性で、特により高級なオレフィンのヒドロホルミル化の際に少なく
とも部分的に反応生成物の留出物フラクション内へ達してしまうという欠点があ
る。このことを度外視しても、この低分子量のポリアミンリガンドを有する錯体
触媒はヒドロホルミル化搬出液の蒸留による後処理の経過での著しい熱的負荷の
際に安定ではなく、触媒金属の一部が析出してしまう。従って、この方法は大規
模工業において経済的に実施できない。
【0009】 従って、全般的に適用可能でかつ特に高級オレフィンのヒドロホルミル化の際
に完全に分離が行われ、それにより実際に損失のない触媒及びリガンドの返送が
行われる、触媒返送を行うオレフィンのヒドロホルミル化のための工業的に適用
可能な方法を可能にするリガンドを見出すことであった。
【0010】 従って、周期律表のVIIIa属の金属及びリガンドとしてリン不含の、多座
の、錯形成可能な窒素化合物を含有する反応混合物中で均質に溶解する錯体触媒
の存在で、50〜100℃の温度で、20〜1000barの圧力で、オレフィ
ンをヒドロホルミル化し、触媒をヒドロホルミル化反応へ返送することによりア
ルデヒド又はアルデヒド及びアルコールを製造するにあたり、 a) リガンドとして、1000ダルトンより大きい平均分子量及び少なくとも
10個の窒素原子を有する、誘導化された、主に非水溶性でかつ錯形成可能なポ
リマーを使用し、 b) この反応混合物から、ヒドロホルミル化反応及びアルデヒド及びアルコー
ルの蒸留による分離又は部分的な蒸留による分離の後に、蒸留塔底液中に残留す
る錯体触媒及び過剰のリガンドを完全に又は部分的にヒドロホルミル化反応に返
送し、及び c) 連続的に又は少なくとも断続的に、反応混合物の蒸留の塔底液から高沸点
物の一部を搬出する ことを特徴とするアルデヒド又はアルデヒド及びアルコールの製造方法が見出さ
れた。
【0011】 特に、前記課題は、元素の周期律表のVIIIa属の金属及びリガンドとして
リン不含の、多座の、錯形成可能な窒素化合物を含有する反応混合物中で均質に
溶解する錯体触媒の存在で、50〜100℃の温度で、20〜1000barの
圧力で、オレフィンをヒドロホルミル化し、触媒をヒドロホルミル化反応へ返送
することによりアルデヒド又はアルデヒド及びアルコールを製造するにあたり、
a) ポリアミンリガンドとして、式I:
【0012】
【化3】
【0013】 [式中、m+nの合計は少なくとも10であり、m/m+nの割合は0.01〜
1であり、Rは同じ又は異なり、30個までのC原子を有するアルキル基、シク
ロアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルカノイル基又は500個までの
アルキレンオキシ単位を有するヒドロキシアルキル(ポリ)オキシアルキレン基
を表す]の単位からなるポリエチレンイミンを使用し、 b) この反応混合物から、ヒドロホルミル化反応及びアルデヒド及びアルコー
ルの蒸留による分離又は部分的な蒸留による分離の後に、蒸留塔底液中に残留す
る錯体触媒及び過剰のリガンドを完全に又は部分的にヒドロホルミル化反応に返
送し、及び c) 連続的に又は少なくとも断続的に、反応混合物の蒸留の塔底液から高沸点
物の一部を搬出する ことを特徴とするアルデヒド又はアルデヒド及びアルコールの製造方法により解
決された。
【0014】 本願明細書中の意味において「誘導化された、主に非水溶性でかつ錯形成可能
なポリアミン」の概念は、このポリマーのポリアミンが主に非水溶性であるが、
ヒドロホルミル化反応の反応混合物中で可溶性でありかつアミノ基の窒素原子の
少なくともなお一部がVIIIa属の金属と錯形成できる程度に、ポリアミンの
アミノ基が、例えばアルキル化剤、アリール化剤、アミド化剤又はアルコキシル
化剤との反応により、アルキル化、アリール化、アミド化又はアルコキシル化さ
れているか又はポリアミンのアミノ基に関して完全にアルキル化、アリール化、
アミド化又はアルコキシル化されたポリマーの出発ポリアミンからの化学的分解
反応、例えば加水分解又は水素化分解により、アルキル基、アリール基、アルカ
ノイル基により置換されているようなポリマーのポリアミンに関する。このよう
な誘導化されたポリアミンは、例えばポリエチレンイミン又はポリビニルアミン
又はポリビニルアミンの前駆化合物、例えばポリビニルホルムアミドから、前記
の反応によって製造することができる。本発明による方法においてポリエチレン
イミンをベースとする誘導化されたポリアミン、特にアルキル化、アリール化、
アミド化又はアルコキシルかされたポリエチレンイミン誘導体をベースとするポ
リアミンを使用するのが有利である。
【0015】 本発明により使用すべきリガンドとして、特に主に式III:
【0016】
【化4】
【0017】 [式中、基R′は1〜30個のC原子を有する、有利に1〜21個のC原子を有
するアルキルを表し、n及びmの合計は少なくとも10であり、m/m+nの割
合は0.01〜1である]の単位からなるポリエチレンイミンが挙げられる。
【0018】 さらに挙げられるリガンドは、主に式IV:
【0019】
【化5】
【0020】 [式中、R″は水素又は低分子量のアルキル、つまりC1〜C12、有利にC1〜C 4 アルキルを表し、n及びmの合計は少なくとも10であり、m/m+nの割合 は0.01〜1であり、oは0〜500の値である]の単位からなるポリエチレ
ンイミンである。この化合物はアルコキシル化されたポリエチレンイミンとして
表され、ドイツ国特許出願公開(DE−A)第4435688号明細書及びドイ
ツ国特許出願公開(DE−A)第2227546号明細書に記載されている。こ
の先行文献の記載に関して、特にポリアミンの製造方法に関しては明確に引用さ
れ、その記載も本願明細書に組み込まれるものとする。
【0021】 本発明の場合に適したリガンドとして、さらに、主に式V:
【0022】
【化6】
【0023】 [その際、R″′は、場合により置換されたC1〜C30、有利にC1〜C20、特に
1〜C10アルキル基、C3〜C8シクロアルキル基、C6〜C12アリール基、有利
にフェニル基又はC7〜C12アラルキル基、特にベンジル基又はフェニルエチル 基から選択される同じ又は異なる基を表し、m+nの合計は少なくとも10であ
り、m/m+nの割合は0.01〜1である]の単位から構成されているポリエ
チレンイミンが挙げられる。式Vのポリエチレンアミンリガンドの中で、R″′
が直鎖又は分枝鎖のアルキル基であるようなものが有利である。式Vのポリエチ
レンイミンリガンドは、通常の方法で、R″′が相応するアルデヒド又はアルコ
ールを有するポリエチレンイミンから還元アミノ化することにより、又はポリエ
チレンイミンをR″′に相応するアルキルハロゲン化物、シクロアルキルハロゲ
ン化物、アリールハロゲン化物又はアラルキルハロゲン化物と塩基の存在で反応
させることにより製造することができる。
【0024】 本発明の式I、III、IV及びVによる使用すべき誘導化されたポリアミン
リガンドの分子量は、少なくとも1000ダルトン、有利に10000ダルトン
である。ポリアミンの製造及び更なる反応の際に通常更なる分子量分布が生じる
ため、これは平均分子量(重量平均Mw)である。
【0025】 本発明により使用すべきポリアミンリガンドは、ヒドロホルミル化媒体中で完
全に可溶性であるが、主に非水溶性である。これは、室温で水中に1g/lより
も多く溶解せず、反応混合物から水で抽出できないことを意味する。
【0026】 特に、主に式IIIもしくはIV:
【0027】
【化7】
【0028】
【化8】
【0029】 [式中、n+mの合計は少なくとも10であり、m/m+nの割合は0.01〜
1であり、oは500までの値であり、R′は5〜30個のC原子を有するアル
キル基を表し、R″は水素又はメチル基を表す]の単位からなる化合物が挙げら
れる。
【0030】 詳細には例えば次のものが挙げられる: 200〜2百万ダルトンの平均分子量を有するポリエチレンイミン(アジリジ
ンの重合により製造)と、C1〜C30カルボン酸、有利にC5〜C30カルボン酸、
特にその有利な価格に基づき特に天然の供給源から提供されるカルボン酸、例え
ば天然由来の脂肪酸又はそれらの混合物又はナフテン酸、例えばギ酸、酢酸、プ
ロピオン酸、酪酸、吉草酸、カプロン酸、カプリル酸、カプリン酸、ラウリン酸
、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、アラキン酸、ベヘン酸、油酸、
リノール酸、リノレン酸、エルカ酸など、さらに、安価な工業的な供給源から提
供可能なカルボン酸、例えば2−エチルヘキサン酸並びに2−プロピルヘプタン
酸との反応生成物、その際アミド化度はアミド化可能なアミノ基に対して30〜
ほぼ100%である。このようなポリエチレンイミンアミドは、例えばドイツ国
特許出願公開(DE−A)第3727704号明細書の方法により、ポリエチレ
ンイミンを該当するカルボン酸無水物又はエステルと反応させることにより製造
することができる。
【0031】 さらに、ドイツ国特許出願公開(DE−A)第4435688号明細書に記載
されたような、ポリエチレンイミンのモノマー単位あたりエチレンオキシド及び
/又はプロピレンオキシド及び/又は1,2−ブチレンオキシド1〜500モル
を有する前記ポリエチレンイミンの反応生成物。
【0032】 ヒドロホルミル化条件下で金属化合物、特に元素の周期律表のVIIIa属の
金属塩及び本発明により使用すべきリガンドからインサイトゥで、式II: L(M(CO)yz) II [式中、Lは、誘導化された、主に非水溶性で、少なくとも10個の窒素原子を
有しかつ1000ダルトンより大きい、有利に10000ダルトンより大きい平
均分子量を有する錯形成可能なポリアミンの形であり、特に前記リガンドは主に
式I:
【0033】
【化9】
【0034】 (式中、m+nの合計は少なくとも10であり、m/m+nの割合は0.01〜
1であり、Rは同じ又は異なる30個までのC原子を有するアルキル基、シクロ
アルキル基、アリール基、アラルキル基、アルカノイル基又は1〜500アルキ
レンオキシ−単位を有するヒドロキシアルキル(ポリ)オキシアルキレン基を表
す)の単位からなり、Mは元素の周期律表のVIIIa属の元素、特にロジウム
又はルテニウム、特に有利にロジウムを表し、yは1〜4の数を表し、zは0〜
2の数を表す]の新規ヒドロホルミル化錯体触媒が生成される。
【0035】 ヒドロホルミル化すべきオレフィンとして、任意のオレフィン、例えば4〜2
4個のC原子を有するオレフィン、特に4〜14個のC原子を有するオレフィン
が挙げられる。
【0036】 このオレフィンは直鎖又は分枝鎖であってもよく、α−オレフィン性及び/又
は内部二重結合を含有することができる。詳細には、例えばオクテン−1、ドデ
セン−1、テトラデセン−1,トリマープロピレン及びテトラマープロピレン、
又はダイマーブチレン、トリマーブチレン及びテトラマーブチレンが本発明によ
る方法において使用することができる。同様に、他のオレフィンの不飽和オリゴ
マー、たとえはヘキセンオリゴマー、同様に異なるオレフィンのコオリゴマーを
ヒドロホルミル化できる。このオレフィンから生成されるアルデヒドは、可塑剤
アルコール及び界面活性剤の製造のための前駆体として利用され、前記可塑剤及
び界面活性剤はこのアルデヒドから公知の方法で水素化により製造できる。ヒド
ロホルミル化のために使用されたオレフィンは、多数の工業的方法、例えばWeis
sermel, Arpe: Industrielle Organische Chemie, p. 67 - 86, Verlag Chemie,
Weinheim, 1994に記載されたような方法により製造することができる。
【0037】 ヒドロホルミル化は公知の方法で50〜200℃、有利に70〜180℃、特
に80〜170℃の温度で、5〜600bar、有利に10〜400bar、特
に20〜300barの圧力で行われる。この触媒は、一般に元素の周期律表の
VIIIa属の金属を含有する化合物及び過剰量の、例えばポリアミンのモノマ
ー単位をベースとして計算して、2〜1000モルの過剰量、有利に4〜500
倍、特に10〜100倍のモル過剰量のリガンド、有利に式Iのリガンドを添加
することによりインサイトゥ(in situ)で生成され、その結果反応条件下で式 IIの錯体触媒が形成される。本発明により使用される触媒はそのヒドロホルミ
ル化活性の他に一定の水素化活性をも有するため、有価生成物としてアルデヒド
に加えてこのアルデヒドに相応するアルコールも生じる。
【0038】 その他の点は、ヒドロホルミル化についての関連文献、例えば上記のFalbeを 参照されたい。
【0039】 ヒドロホルミル化工程からの搬出液はその蒸留による後処理の前に放圧される
。この場合、未反応の合成ガスが遊離し、このガスはヒドロホルミル化に返送す
ることができる。同様のことが放圧の際に気相に移行する未反応オレフィンにつ
いても通用し、このオレフィンは場合によりその中に含まれる不活性炭化水素を
蒸留により分離した後に、同様にヒドロホルミル化に返送することができる。放
圧されたヒドロホルミル化搬出液の蒸留は一般に0.1〜1000mbar絶対
の圧力で、有利に1〜500mbar、特に有利に10〜200mbarの圧力
で実施される。
【0040】 蒸留において調節しなければならない温度は、ヒドロホルミル化生成物の種類
及び使用した蒸留装置の種類に依存する。本発明による方法のために一般に任意
の蒸留装置を使用することができる。しかしながら、有利に低い投資コストで済
み、かつできる限り低い蒸留温度で実施される装置、例えば薄層蒸発器、掻き取
り板型蒸発器又は流下薄膜型蒸発器を使用するのが有利である、それというのも
高い温度を用いると生成したアルデヒドが反応搬出液中で副反応、例えばアルド
ール縮合を起こすことがあるためである。この蒸留は主にヒドロホルミル化生成
物のアルデヒド及びアルコール及び場合によりなお存在する他の低沸点物、例え
ば未反応のオレフィン及び不活性物と、アルデヒドの高沸点縮合生成物、いわゆ
る高沸点物、及び触媒及び過剰量のリガンドと分離のために用いるため、こうし
て分離したヒドロホルミル化生成物及び場合によるオレフィン及び不活性物をさ
らに通常の方法で実施できる蒸留により精製することも有利である。
【0041】 本発明による方法の本質的な特徴は、反応混合物の蒸留残留物からの錯体触媒
及び過剰量のリガンドの返送である。その際、 a) 触媒及び過剰量のリガンドを含有する蒸留塔底液を全部併せて返送するか
、又は b) 触媒及び過剰量のリガンドが不溶性であるか又はほとんど不溶性である溶
剤を用いて触媒及び過剰量のリガンドを沈殿させ、沈殿生成物だけを返送するか
、又は c) 触媒及び過剰量のリガンドを蒸留塔底液の限外濾過により得て、濃縮液を
返送するか、又は d) 蒸留塔底液中に含まれる高沸点物を水蒸気蒸留を用いて触媒及び過剰量の
リガンドと分離し、水蒸気蒸留の後に得られた触媒及び過剰量のリガンドを含む
蒸留塔底液をヒドロホルミル化反応へ返送することができ、その際、(a)の場
合には循環系中での高沸点物の濃度上昇を、方法b)及び/又はc)及び/又は
d)と組み合わせることで回避するのが有利である。
【0042】 当業者にとって、方法b)、c)及びd)とは別に、ヒドロホルミル化の反応
混合物中での高沸点物の濃度上昇を避ける目的で、蒸留塔底液の一部をこの方法
から時々取り出し、VIIIa族金属及び所望の場合に使用したリガンドの回収
のための他の後処理に供給することもできることは自明である。このような手法
の場合、もちろん、取り出したVIIIa族金属及びリガンドの量に相当する量
のこれらの化合物をヒドロホルミル化反応に供給することにより補充しなければ
ならない。
【0043】 方法a) 有利に、25℃で10-5より低い、有利に10-6より低い蒸気圧を有する本発
明によるリガンドが使用される。このことは、反応搬出液の蒸留の際に全体のリ
ガンド−VIIIa族金属錯体及び全体の錯生成のために必要とされないリガン
ドが蒸留の塔底液中に残留し、この蒸留からの塔底液を新たなオレフィンと共に
反応へ返送できる程度に高い沸点をポリアミン−リガンドが有することを意味す
る。
【0044】 この方法は意想外に、反応搬出液の蒸留による後処理を行うヒドロホルミル化
の際に優れた結果を生じる。それというのも、僅かな数の理論段での著しく安価
な蒸留、例えば薄層蒸発又は流下膜蒸発を使用した場合であっても使用すべきリ
ガンドが熱不安定性の触媒に対して著しく良好な安定剤であり、その低い蒸気圧
に基づき定量的に蒸留塔底液中に残留し、ひいてはリガンドの損失並びに触媒の
金属成分の損失を十分に回避できるためである。
【0045】 この方法の変法の場合、全体の高沸点副生成物が再度反応中に達するために、
高沸点物の一定の濃度上昇が生じ、連続的又は断続的に高沸点物の取り出しを行
う。これは、例えば後記する変法b)、c)及びd)により少なくとも一時的に
錯体触媒及び過剰量のリガンドの蒸留塔底液からの分離を行い、過剰量の高沸点
物を含む残留物を排出することにより行うことができる。
【0046】 方法b) 錯体触媒及び過剰量のリガンドを沈殿させるこの方法について重要なのは溶剤
であり、この溶剤は反応搬出液の蒸留塔底液の有機成分と広範囲に混合可能であ
るが、この溶剤中では錯体触媒及びリガンドは不溶性であるか又はほとんど溶解
せず、その結果溶剤の種類及び量の選択によって錯体触媒及びリガンドを沈殿さ
せることが可能であり、この錯体触媒及びリガンドはデカント又は濾過による分
離の後にヒドロホルミル化に返送することができ、その際、有利に溶液の形で、
例えば反応に供給すべきオレフィン中に溶かして返送される。
【0047】 溶剤としては、特に
【0048】
【化10】
【0049】 を有する大多数の極性溶剤、例えばアルコール、ケトン、アミド又はエーテル、
有利にアセトン、テトラヒドロフラン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセト
アミド、N−アルキルピロリドン、グリコール、メタノール、エタノール、n−
プロパノール、イソプロパノール並びにこれらの溶剤の任意の混合物又はこれら
の溶剤と水との混合物が挙げられる。
【0050】 使用すべき溶剤の種類及び量は、当業者には僅かな試験で詳細に調査すること
ができる。一般に溶剤の量は回収費用をできる限り少なくするために、できる限
り少なく保たれる。従って、一般に蒸留塔底液の容量に対して1〜50倍、有利
に3〜15倍の量が必要である。
【0051】 方法c) 一方の錯体触媒及び過剰量のリガンドの分子量と、他方の蒸留塔底液中に残留
する高沸点物との分子量は大きく異なるため、錯体触媒及びリガンドを限外濾過
により高沸点物と分離することも可能である。このために、リガンドの平均分子
量は1000ダルトンより大きい、有利に10000ダルトンよりも大きい。
【0052】 この方法は連続的に又は不連続的に行うことができる。
【0053】 連続的な作業方法(図1)の場合、出発物質1を触媒及びリガンドの存在で反
応器R中で反応させる。反応搬出液2は蒸留装置K中で、オキソ生成物を含有す
る留出物流3と残留物流4とに分けられる。触媒を含有する塔底液4は連続的に
膜濾過装置Mに供給される。この膜装置中で高沸点物(又は高沸点物、出発物質
及びオキソ生成物の混合物)、触媒及びリガンドを含有する塔底液が後処理され
る。高沸点物(及び場合により出発物質及びオキソ生成物)は膜を透過する。高
沸点物(及び場合により出発材料及びオキソ生成物)の濃度が低くなりかつ触媒
及びリガンドの濃度が高くなった濃縮液流5をヒドロホルミル化へ返送する。
【0054】 不連続的な操作方法(図2)の場合、同様に出発材料1を触媒及びリガンドの
存在で反応器R中で反応させる。反応の完了時に反応搬出液を蒸留装置K中で、
オキソ生成物を含有する留出物流3と残留物流4とに分ける。蒸留からのこの触
媒含有塔底液を容器B中に捕集する。蒸留の完了時に容器内容物をバッチとして
膜濾過装置M中で後処理することができる。高沸点物(及び場合により出発物質
及びオキシ生成物)の濃度が低下しかつ触媒及びリガンドの濃度が上昇した蒸留
塔底液を限外濾過の終了時に、ヒドロホルミル化の次のバッチのために反応器中
へ返送する。
【0055】 限外濾過は1段(図3)又は多段(有利に図4による2段)で運転することが
できる。各段において、供給液は圧縮ポンプHP中で濾過圧にもたらされ;第2
のポンプKP中で次いで濃縮液流の一部を返送することによりオーバーフロー、
つまり膜の濡れを保証する。多段の方法において1段の透過流を後接された段に
供給し、この後接された段の濃縮液流を前節された段に供給する。透過液の後処
理により、触媒及びリガンドのより良好な回収が達成できる。
【0056】 多段の装置の場合には、異なる段に同じ膜を取り付けるか又は異なる膜を取り
付けることができる。
【0057】 限外濾過は膜材料に応じて0.5〜20bar、有利に2〜12barの膜透
過圧で、200℃の温度で運転される。モジュール中でのオーバーフロー速度は
1〜10、有利に1〜4m/sである。膜への供給流中の触媒濃度は、5〜20
00ppmであり、ポリマー濃度、つまり有利ポリアミドリガンドの濃度は1〜
12質量%である。
【0058】 限外濾過のために、この系において安定である全ての膜が考慮される。膜の分
離限度は500〜200000ダルトンである。膜材料についてはポリマー(1
)、セラミック材料(2)、ガラス、金属又は金属上のセラミック(3)が挙げ
られる。次の表にはこのような膜の例がまとめられている。
【0059】
【表1】
【0060】 方法d) アルデヒドの高沸点縮合生成物の排出のためのもう一つの方法は、蒸留の塔底
液から水蒸気蒸留を用いた分離である。蒸留塔底液の水蒸気蒸留は不連続的、つ
まり断続的又は連続的に行うことができ、この場合、水蒸気蒸留は蒸留装置中自
体で又は別の水蒸気蒸留のための装置中で行うことができる。例えば、方法の不
連続的な実施態様の場合、蒸留塔底液はヒドロホルミル化へ返送する前に水蒸気
の導通により完全に又は部分的に高沸点縮合生成物を除去するか又は蒸留塔底液
は高沸点物の発生に応じて時々別の水蒸気蒸留装置中で行うことができる。この
方法の連続的実施態様は、例えば、蒸留塔底液又は蒸留塔底液の一部をヒドロホ
ルミル化へ返送する前に連続的に水蒸気蒸留装置中へ供給し、そこで完全に又は
部分的に高沸点物を除去するように行うことができる。同様にヒドロホルミル化
搬出液の蒸留による後処理は、アルデヒド及びアルコールと同時に高沸点物を触
媒及びリガンドから除去するために、最初から連続的に水蒸気の存在で運転する
ことも可能である。
【0061】 このような方法の場合、次の分別装置又は蒸留装置中で有価生成物と高沸点物
及び水とを分離しなければならないのは自明である。
【0062】 水蒸気蒸留は、一般に、慣用の方法で、高沸点物を包含する蒸留塔底液中へ水
蒸気を導通し、引き続き水蒸気蒸留物を凝縮させることにより行われる。有利に
この場合水蒸気は蒸留塔底中では水蒸気が凝縮しないように蒸留塔底液に導通さ
れる。この凝縮は、水蒸気蒸留を実施する圧力及び/又は温度条件の選択により
生じることがある。この場合、減圧を適用するか又は過熱した水蒸気を使用する
場合、より高い圧力を適用することができる。一般に、水蒸気蒸留は80〜20
0℃の温度で、1mbar〜10bar、有利に5mbarから5barの圧力
で実施される。この場合、水蒸気は塔底液中に含まれるアルデヒドの高沸点縮合
生成物(高沸点物)に対して一般に、10:1〜1:10の水蒸気:高沸点物の
質量割合で蒸留塔底液へ導通される。水蒸気蒸留の完了後に、高沸点物は完全に
又は部分的に除去され、触媒及び過剰量のリガンドを含有する蒸留塔底液をヒド
ロホルミル化中へ返送することができる。
【0063】 方法(a)の場合に既に述べたように、方法a)とb)もしくはa)とc)も
しくはa)とd)を組み合わせることが有利である。
【0064】 全ての場合において、本発明の方法は先行技術と比較して改善された結果を生
じる、それというのも本発明により使用すべきリガンドを用いて、著しく分解し
やすい「裸の」ロジウムを安定化させ、並びに錯体触媒及び過剰量のリガンドは
大規模工業で使用可能にヒドロホルミル化反応中へ返送できるためである。
【0065】 実施例 (A) 誘導化されたポリアミンリガンドの製造 例1 ポリアミンのエトキシル化についての一般的例は、ここでは平均分子量500
0のポリエチレンイミンについて記載する。
【0066】 例1a) 水中でのポリエチレンイミンのモノアルコキシル化(第1工程) オートクレーブ中に平均分子量約5000のポリエチレンイミン43gを水4
3gと一緒に装入した。次いで、攪拌しながら90〜100℃の温度で、最大4
barの圧力で酸化エチレン44gを30分間で添加した。この温度で1時間後
攪拌し、50重量%のKOH水溶液20gを添加した。減圧で(約10mbar
まで)、水を完全に留去し、その際、5時間で温度を120℃まで高めた。
【0067】 例1b さらなるオキシアルキル化(第2工程) オートクレーブ中で例1aからの前駆体を130〜140℃の温度で、約4.
5barまでの圧力で酸化エチレン約480gと反応させた。
【0068】 例2 ポリアミンのプロポキシル化についての一般的例は、ここでは平均分子量20
000(重量平均)のポリエチレンイミンについて記載する。
【0069】 例2a 水中でのポリエチレンイミンのモノアルコキシル化(第1工程)及びキシレン
の添加による水の共沸蒸留 オートクレーブ中に重量平均分子量約20000のポリエチレンイミン43g
を水43gと一緒に装入した。次いで、攪拌しながら90〜100℃の温度で、
最大4barの圧力で酸化プロピレン58gを30分間で添加した。この温度で
1時間後攪拌し、約80℃に冷却し、50重量%のKOH溶液20g及びキシレ
ン100gを添加し、全ての水を共沸蒸留により分離した。
【0070】 例2b キシレンの存在でのさらなるオキシアルキル化(第2工程) オートクレーブ中で例2bからの前駆体を130〜140℃の温度で、約4.
5barまでの圧力で酸化プロピレン4234gと反応させた。
【0071】 例3 ステアリン酸で(アミド化可能なアミノ基に対して)50mol%までアミド
化したポリエチレンイミンの合成 撹拌機、温度計及び窒素下で作業するための装置が取り付けられている4リッ
トル容量のフラスコ中に、平均分子量(Mw)約25000g/molのポリエ チレンイミン258gを、窒素を流しながら140℃の温度に加熱した。30分
間内でステアリン酸853.5gを少しずつ添加した。この反応温度を180℃
に高め、その際、この混合物は黄色に呈色し、泡立った。生じた水を連続的に留
去した。18時間後に冷却し、淡黄色の固体1059gが得られた。この反応生
成物はキシレン中では明らかに可溶性であったが、水中では不溶性であった。キ
シレン中のテトラブチルアンモニウムヒドロキシドを用いた滴定により、残留す
る酸の含有量は測定されなかった。
【0072】 例4 ラウリン酸で(アミド化可能なアミノ基に対して)60mol%アミド化され
たポリエチレンイミンの合成 撹拌機、滴下漏斗、温度計及び蒸留装置を備えた2リットル容量の四ツ口フラ
スコ中でラウリン酸297g(1.48モル)を軽度の窒素を流しながら100
℃で溶融させた。この溶融物を150℃に加熱し、滴下漏斗を介して平均分子量
(Mw)460000のポリエチレンイミン(2.47モル)の50%溶液21 2.5gを添加した。この場合、滴加速度は温度が150〜155℃に維持され
るように選択し、供給した水を留去した。引き続き15時間180℃に加熱し、
その際アミド化の反応水を留去した。この溶融物を100℃に冷却し、反応器か
ら取り出し、室温で粉砕した。黄色の固体364gが得られた。この反応生成物
はキシレン及びテトラヒドロフラン中では明らかに可溶性であったが、水中では
不溶性であった。キシレン中でテトラブチルアンモニウムヒドロキシドを用いた
滴定により、残留する酸の含有量は測定されなかった。
【0073】 (B) ヒドロホルミル化 例5 アミド化されたポリエチレンイミン(例3から)を含有するRh−触媒を用い
たダイマーブテンのヒドロホルミル化 ロジウムビスカルボニルアセチルアセトネート5.01mg(0.0194m
mol)、例3からのアミド化されたポリエチレンイミン1.0g、ダイマーブ
テン100g(0.891mmol)及びCO/H2を150℃に加熱した。1 :1のCO/H2を用いて280barの所望の圧力を調節した。3.5時間後 にオートクレーブを冷却し、放圧し、取り出した。内部標準及び補正率を用いた
ガスクロマトグラフィーでの反応混合物の分析は、98%のダイマーブテンの転
化率を示し、ノナナールの収率85.6%及びノナノールの収率9.5%を示し
た。
【0074】 例6 アミド化されたポリエチレンイミン(例3から)を有するRh−触媒を用いた
オクテン−1のヒドロホルミル化 ロジウムビスカルボニルアセチルアセトネート12.53mg(0.0485
mmol)、アミド化されたポリエチレンイミン1.0g、オクテン−1 99
g(0.882モル)及びCO/H2を100℃に加熱した。1:1のCO/H2 を用いて280barの圧力に調節した。5時間後にオートクレーブを冷却し、
放圧し、取り出した。内部標準及び補正率を用いたGCでの反応混合物の分析は
、99.7%のオクテン−1の転化率を示し、ノナナールの収率99.3%(n
−成分53.6%)及び内部オレフィンの形成に対する選択率0.18%を示し
た。
【0075】 例7 アミド化されたポリエチレンイミン(例3から)を有するRh−触媒を用いた
ドデセン−1のヒドロホルミル化 ロジウムビスカルボニルアセチルアセトネート12.53mg(0.0485
mmol)、アミド化されたポリエチレンイミン1.0g、ドデセン−1 99
g(0.588モル)及びCO/H2を100℃に加熱した。1:1のCO/H2 を用いて280barの圧力に調節した。5時間後にオートクレーブを冷却し、
放圧し、取り出した。内部標準及び補正率を用いたGCでの反応混合物の分析は
、98.4%のドデセン−1の転化率を示し、トリデカナールの収率97.1%
、トリデカノールの収率0.5%、トリデカナールの選択率98.6%(n−成
分52.7%)及びトリデカノールに対する選択率0.5%を示した。
【0076】 例8 アミド化されたポリエチレンイミン(例4から)を有するRh−触媒を用いた
ドデセン−1及びテトラデセン−1からなる混合物のヒドロホルミル化 ロジウムビスカルボニルアセチルアセトネート5.01mg(0.0194m
mol)、アミド化されたポリエチレンイミン1.0g、ドデセン−1及びテト
ラデセン−1からの混合物100g(混合比2/1)及びCO/H2を100℃ に加熱した。1:1のCO/H2を用いて90barの圧力に調節した。5時間 後にオートクレーブを冷却し、放圧し、取り出した。GC(面積%評価)での反
応混合物の分析は、99%のドデセン−1の転化率及び99%のテトラデセン−
1の転化率を示し、アルコール及びアルデヒドについての総収率97.5%を示
した。
【0077】 例9 アミド化されたポリエチレンイミン(例3から)を有するRh−触媒を用いた
ドデセン−N(トリマーブテン)のヒドロホルミル化 ロジウムビスカルボニルアセチルアセトネート12.53mg(0.0485
mmol)、アミド化されたポリエチレンイミン1.0g、ドデセン−N 99
g(0.588モル)及びCO/H2を150℃に加熱した。1:1のCO/H2 を用いて280barの圧力に調節した。5時間後にオートクレーブを冷却し、
放圧し、取り出した。GC(面積%測定)での反応混合物の分析は、93.8%
のドデセン−Nの転化率を示し、トリデカナールの収率92.4%及びトリデカ
ノールの収率0.7%を示した。
【0078】 例10 アミド化されたポリエチレンイミン(例3から)を有するRh−触媒を用いた
内部n−ドデセンのヒドロホルミル化 ロジウムビスカルボニルアセチルアセトネート12.53mg(0.0485
mmol)、アミド化されたポリエチレンイミン1.0g、内部二重結合を有す
るドデセン 99g(0.588モル)及びCO/H2を150℃に加熱した。 1:1のCO/H2を用いて280barの圧力に調節した。5時間後にオート クレーブを冷却し、放圧し、取り出した。内部標準及び補正率を用いたGCでの
反応混合物の分析は、98.2%の内部ドデセンの転化率を示し、トリデカナー
ルの収率93.9%及びトリデカノールの収率2.7%を示した。
【0079】 例11 プロポキシル化されたポリエチレンイミン(例2から)を有するRh−触媒を
用いたダイマーブテンのヒドロホルミル化 ロジウムビスカルボニルアセチルアセトネート5mg(0.0194mmol
)、プロポキシル化されたポリエチレンイミン9.7g、ダイマーブテン95g
(0.85モル)及びCO/H2を150℃に加熱した。1:1のCO/H2を用
いて280barの圧力に調節した。5時間後にオートクレーブを冷却し、放圧
し、取り出した。内部標準及び補正率を用いたGCでの反応混合物の分析は、8
7.7%の転化率を示し、ノナナールの収率78.1%及びノナノールの収率4
.1%を示した。
【0080】 例12 プロポキシル化されたポリエチレンイミン(例2から)を有するRh−触媒を
用いたダイマーブテンのヒドロホルミル化 ロジウムビスカルボニルアセチルアセトネート5mg(0.0194mmol
)、プロポキシル化されたポリエチレンイミン9.7g、ダイマーブテン95g
(0.85モル)、Palatinol(R) C(ブチルフタレート)5g及びCO/H2を 130℃に加熱した。1:1のCO/H2を用いて280barの圧力に調節し た。5時間後にオートクレーブを冷却し、放圧し、取り出した。内部標準及び補
正率を用いたGCでの反応混合物の分析は、78.1%の転化率を示し、ノナナ
ールの収率72.0%及びノナノールの収率0.9%を示した。
【0081】 例13 アミド化されたポリエチレンイミン(例3から)を有するRh−触媒を用いた
イソブテンのヒドロホルミル化 ロジウムビスカルボニルアセチルアセトネート7.1mg(0.074mmo
l)、アミド化されたポリエチレンイミン0.385g、Texanol(R) 47.5
g、イソブテン31.5g(0.56モル)及びCO/H2を130℃に加熱し た。1:1のCO/H2を用いて280barの圧力に調節した。3時間後にオ ートクレーブを冷却し、放圧し、取り出した。内部標準及び補正率を用いたGC
での反応混合物の分析は、100%のイソブテンの転化率を示し、3−メチルブ
タノールの収率96%及びピバルアルデヒドの収率0.2%を示した。
【0082】 (C) 触媒の分離及び返送 例14 不連続的ヒドロホルミル化、蒸留及び触媒並びに過剰量のリガンドの沈殿及び
ヒドロホルミル化への返送 例5を10倍の使用量で繰り返した。反応が完了した後、反応搬出液を150
℃で10mbarで蒸留した。100gの残留物量で蒸留を中断した。アミド化
されたポリエチレンイミンに関する蒸留残留物の濃度は12.7%であり、Rh
−濃度は249ppmであった。
【0083】 蒸留塔底液に10倍量のアセトン及び0.2倍量の水を添加した。この混合物
を30分間攪拌し7℃で10時間維持した。生じた沈殿物を濾過した。濾液は蒸
留により水及びアセトンを除去し、蒸留残留物を分析した: ロジウム含有量 2.5ppm 窒素含有量 200ppm 析出からの沈殿物に再度同量のダイマーブテンを添加し、例5の条件下でヒド
ロホルミル化を繰り返した。ダイマーブテンの転化率は96.3%、ノナナール
の転化率84.4%及びノナノールの転化率9.4%であった。
【0084】 例15 ダイマーブテンの連続的ヒドロホルミル化、蒸留、触媒並びに過剰量のリガン
ドの沈殿及びヒドロホルミル化への返送。
【0085】 ダイマーブテンを触媒系ロジウム/ポリエチレンイミン(例3に従ってステア
リン酸を用いて50%アミド化)を用いて連続的にヒドロホルミル化した。反応
搬出液を掻き取り板型蒸発器中で分離し、留出液及び蒸留塔底液を分析し、蒸留
塔底液をダイマーブテンと共にヒドロホルミル化に返送した。
【0086】 供給物 オレフィン/返送物 蒸留塔底液(質量割合):3/1;ヒドロホル
ミル化温度150℃;圧力280bar CO/H2 1:1;掻き取り板型蒸 発器の温度130℃;掻き取り板型蒸発器の圧力10mbar。
【0087】 蒸留塔底液のロジウム含有量 185ppm Rh 蒸留塔底液の窒素含有量 0.36% 蒸留塔底液中の高沸点物の含有量 90% 蒸留塔底液の総量の10%を取り出し、9倍の質量のアセトン及び0.2倍の
質量の水を添加した。混合物を30分間攪拌し10時間7℃に保持した。得られ
た沈殿物を濾別し、濾液から蒸留により水及びアセトンを除去した。蒸留残留物
の分析は3.1ppmのロジウム含有量及び280ppmの窒素含有量を示した
【0088】 濾過残留物を連続的ヒドロホルミル化の蒸留塔底液の他の部分中に溶かし、再
度反応に使用した。この沈殿を24時間毎に繰り返した。ロジウム及びリガンド
をさらに添加することなく17日間の連続的ヒドロホルミル化の後に、蒸留塔底
液の処理の開始前にダイマーブテンの転化率91.1%、アルデヒドの選択率8
8.7%及びアルコールに対する選択率8.7%であった。
【0089】 17日間の連続的方法の実施の後に、ダイマーブテンの転化率89.5%、ア
ルデヒドに対する選択率91.3%及びアルコールに対する選択率6.7%が確
認された。
【0090】 例16 2工程の沈殿 例14により得られた蒸留残留物を用いて2工程の沈殿を実施し、触媒及び過
剰量のリガンドをできる限り完全に蒸留塔底液から分離した: 例14と同様に製造した沈殿の濾液を濃縮せずに、さらにそれに2質量%の水
を添加した。この溶液を−30℃に冷却し、攪拌した。1時間後に少量の沈殿物
を濾別した。濾液から蒸留により水及びアセトンを分離し、蒸留残留物を分析し
た。ロジウム含有量は0.7ppmであり、窒素含有量は60ppmであった。
【0091】 他のヒドロホルミル化の実施例に従った他のオレフィンのヒドロホルミル化か
らの蒸留残留物を沈殿により処理し、返送した場合に同様の結果が得られた。
【0092】 例17 蒸留塔底液の連続的限外濾過を伴うダイマーブテンの連続的ヒドロホルミル化
及び触媒及び過剰量のリガンドの濃縮液のヒドロホルミル化への返送 例3による変性されたポリエチレンイミンを用いたダイマーブテンの連続的ヒ
ドロホルミル化。
【0093】 図1による反応器R中にダイマーブテンを触媒系 ロジウム/アミド化された
ポリエチレンイミンと一緒に連続的にヒドロホルミル化した。この反応搬出液2
を掻き取り板型蒸発器K中で分離した。塔頂を介して生成物流3を取り出し、蒸
留塔底液4を連続的に膜濾過装置M中で後処理した。限外濾過5からの濃縮液を
反応中へ返送した。高沸点物と一緒に少量が透化する触媒及びリガンドの損失量
を相応する少量の触媒及びリガンドを反応器中へ供給することにより補償した。
【0094】 ヒドロホルミル化温度 150℃ 圧力 280bar CO/H2 1:1 掻き取り板型蒸発器の温度 130℃ 拭い板蒸発機中の圧力 10mbar 蒸留塔底液4はRh200ppm及びアミド化されたポリエチレンイミン5質
量%を含有していた。この溶液を、TechStep社の膜(ZrO2、15000ダル トン)が取り付けられたメンブランモジュール中で100℃で、膜内外圧力10
bar及び流出速度2m/sで限外濾過にかけた。
【0095】 膜濾過の結果を次の表にまとめた:
【0096】
【表2】
【0097】 試験条件下で比透過流20kg/m2hであった。ロジウムの回収率は95. 9%であった。
【0098】 この運転方法を数回繰り返し、平均でダイマーブテン転化率89.5%、アル
デヒド選択率89.3%及びアルコール選択率8%が得られた。
【0099】 他のオレフィンのヒドロホルミル化からの蒸留残留物を限外濾過により処理し
、返送した場合、同様の結果が得られた。
【0100】 例18 不連続的ヒドロホルミル化、引き続く蒸留塔底液の限外濾過及び触媒並びにリ
ガンドを含有する濃縮液のヒドロホルミル化への返送 例3によるアミド化されたポリエチレンイミンを用いたダイマーブテンの不連
続的ヒドロホルミル化 例5を10倍の使用量で繰り返し、反応の完了後に反応搬出液を150℃で1
0mbarで蒸留した。200gの残留物量で蒸留を中断した。残留物のロジウ
ム濃度は125ppmでありアミド化されたポリエチレンイミンの濃度は6.3
質量%であった。
【0101】 蒸留残留物を次いで、Membran Products Kiryat Weizmar社の膜MPF−U2 0−Sが取り付けられた1工程の膜濾過装置中で後処理した。
【0102】 濾過を40℃で、9barで2m/sの流出速度で行った。膜濾過の結果は次
の表にまとめた。
【0103】
【表3】
【0104】 同様の条件下で、比透過流は1kg/m2hであった。ロジウムの回収率は9 6.7%であった。
【0105】 濃縮液(100g)に同量のダイマーブテンを添加し、ヒドロホルミル化を例
5の条件下で繰り返した。ダイマーブテンの転化率は97.8%、ノナナールの
収率84.5%及びノナノールの収率9.3%であった。
【図面の簡単な説明】
【図1】 連続的作業方法のフローシート
【図2】 不連続的作業方法のフローシート
【図3】 1段の限外濾過のフローシート
【図4】 2段の限外濾過のフローシート
【手続補正書】特許協力条約第34条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成12年3月18日(2000.3.18)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【化1】 [式中、m+nの合計は少なくとも10であり、m/m+nの割合は0.01〜
1であり、Rは同じ又は異なり、30個までのC原子を有するアルキル基、シク
ロアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルカノイル基又は500個までの
アルキレンオキシ単位を有するヒドロキシアルキル(ポリ)オキシアルキレン基
を表す]の単位からなるポリエチレンイミンを使用する、請求項1記載の方法。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C07C 47/02 C07C 47/02 // C07B 61/00 300 C07B 61/00 300 (72)発明者 エドガー ツェラー ドイツ連邦共和国 マンハイム クニービ スシュトラーセ 18 (72)発明者 ロッコ パシエッロ ドイツ連邦共和国 バート デュルクハイ ム ロベルト−シュトルツ−シュトラーセ 8 (72)発明者 ユルゲン デッカー ドイツ連邦共和国 トリアー ツアマイエ ナーシュトラーセ 105 (72)発明者 ハルトヴィヒ フォス ドイツ連邦共和国 フランケンタール ヴ ァインビートリング 19 (72)発明者 ノルベルト マール ドイツ連邦共和国 リンブルガーホーフ ツェッペリンヴェーク 2 Fターム(参考) 4G069 AA06 BA27A BA27B BC69A BC71A BC71B BE11A BE11B BE14A BE14B BE42A BE42B CB51 CB52 4H006 AA02 AC41 AC45 AD11 AD14 BA22 BA24 BA46 BB14 BB16 BB20 BB24 BB25 BC10 BC11 BD36 BD40 BD52 BE40 BE60 FE11 4H039 CA62 CF10

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 元素の周期律表のVIIIa属の金属とリガンドとしてリン
    不含の多座の錯形成することができる窒素化合物とを含有する、反応混合物中に
    均質に溶解した錯体触媒の存在で、50〜100℃の温度で20〜1000ba
    rの圧力でオレフィンをヒドロホルミル化し、錯体触媒をヒドロホルミル化反応
    中へ返送することによるアルデヒド又はアルデヒド及びアルコールの製造方法に
    おいて、 a) リガンドとして、1000ダルトンより大きい平均分子量及び少なくとも
    10個の窒素原子を有する、誘導化された、主に非水溶性でかつ錯形成すること
    ができるポリアミンを使用し、 b) 反応混合物から、ヒドロホルミル化反応が完了し、かつアルデヒド及びア
    ルコールを蒸留により分離又は部分的に蒸留により分離した後、蒸留塔底液中に
    残留する錯体触媒及び過剰量のリガンドを完全に又は部分的にヒドロホルミル化
    反応中へ返送し、かつ c) 連続的に又は少なくとも断続的に、反応混合物の蒸留塔底液から高沸点物
    の少なくとも一部を搬出する ことを特徴とするアルデヒド又はアルデヒド及びアルコールの製造方法。
  2. 【請求項2】 ポリアミンとして、主に式I: 【化1】 [式中、m+nの合計は少なくとも10であり、m/m+nの割合は0.01〜
    1であり、Rは同じ又は異なり、30個までのC原子を有するアルキル基、シク
    ロアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルカノイル基又は500個までの
    アルキレンオキシ単位を有するヒドロキシアルキル(ポリ)オキシアルキレン基
    を表す]の単位からなるポリエチレンイミンを使用する、請求項1記載の方法。
  3. 【請求項3】 リガンドとして1000ダルトンより大きい平均分子量を有
    する誘導化されたポリアミンを使用する、請求項1記載の方法。
  4. 【請求項4】 リガンドとして25℃で10-5mbarより小さい蒸気圧を
    有する誘導化されたポリアミンを使用する、請求項1記載の方法。
  5. 【請求項5】 遊離したリガンドとして及びVIIIa属の金属との錯体の
    形でヒドロホルミル化の反応混合物中に完全に可溶性であるが、ヒドロホルミル
    化の反応混合物と混合可能な、極性溶剤又は数種のこのような溶剤からなる混合
    物中では不溶性であるか又はわずかに可溶性であるような誘導化されたポリアミ
    ンをリガンドとして使用し、リガンド及びVIIIa属の金属とリガンドとの錯
    体を、ヒドロホルミル化からの反応混合物の蒸留の塔底液又は塔底液の一部から
    前記溶剤の添加により沈殿させ、こうして沈殿したリガンド及びリガンドとVI
    IIa属の金属との錯体をヒドロホルミル化反応中へ返送する、請求項1記載の
    方法。
  6. 【請求項6】 アセトン、テトラヒドロフラン、ジメチルホルムアミド、ジ
    メチルアセトアミド、N−アルキルピロリドン、グリコール、メタノール、エタ
    ノール、n−プロパノール、イソプロパノール及びこれらの溶剤の混合物又はこ
    れらの溶剤と水との混合物からなるグループから選択した極性溶剤を使用する、
    請求項5記載の方法。
  7. 【請求項7】 アルデヒド及びアルコールを留去又は部分的に留去した後、
    錯体触媒及び過剰量のリガンドを限外濾過により単離し、ヒドロホルミル化反応
    中へ返送する、請求項1記載の方法。
  8. 【請求項8】 アルデヒド及びアルコールの留去又は部分的留去の間又はそ
    の後に、錯体触媒及び過剰量のリガンドを含有する蒸留塔底液を水蒸気蒸留にか
    け、その後、錯体触媒及び過剰量のリガンドを含有する蒸留塔底液を完全に又は
    部分的にヒドロホルミル化反応へ返送する、請求項1記載の方法。
  9. 【請求項9】 3個より多いC原子を有するオレフィンをヒドロホルミル化
    する、請求項1記載の方法。
  10. 【請求項10】 4〜24個のC原子を有するオレフィンをヒドロホルミル
    化する、請求項1記載の方法。
  11. 【請求項11】 ヒドロホルミル化及び引き続くアルデヒド及びアルコール
    の蒸留による分離を連続的に実施し、触媒、過剰量のリガンド及び高沸点物を含
    有する塔底液の大部分をヒドロホルミル化反応中へ返送し、わずかな部分の塔底
    液を搬出し、前記の搬出した塔底液から請求項5、7又は8の方法により触媒及
    び過剰量のリガンドを回収するか又は濃縮した形で回収し、同様にヒドロホルミ
    ル化反応へ返送する、請求項1記載の方法。
  12. 【請求項12】 中心原子として元素の周期律表のVIIIa属の金属を含
    有し、リガンドとして少なくとも1個のカルボニル基及びリン不含で多座の水中
    に主に不溶性で、誘導化されかつ錯形成可能な、1000ダルトンより大きい分
    子量を有し、少なくとも10個の窒素原子を有する少なくとも1種のポリアミン
    を含有する、ヒドロホルミル化錯体触媒。
  13. 【請求項13】 式II: L(M(CO)yz) II [式中、Lは、主に式I: 【化2】 (式中、m+nの合計は少なくとも10であり、m/m+nの割合は0.01〜
    1であり、Rは同じ又は異なる30個までのC原子を有するアルキル基、シクロ
    アルキル基、アリール基、アラルキル基、アルカノイル基又は500個までのア
    ルキレンオキシ単位を有するヒドロキシアルキル(ポリ)オキシアルキレン単位
    を表す)の単位からなる1000ダルトンより大きい平均分子量を有する、誘導
    化された、主に非水溶性のポリエチレンイミンの形のリガンドを表し、 Mは元素の周期律表のVIIIa属の金属を表し、 yは1〜4の数を表し、 zは0〜2の数を表す]の請求項11記載のヒドロホルミル化錯体触媒。
  14. 【請求項14】 Mがロジウムである、請求項12記載のヒドロホルミル化
    錯体触媒。
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