JP7356419B2 - ヒドロホルミル化プロセス中に形成されるアルデヒド化合物を含む溶液中の重質形成を低減する方法 - Google Patents
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Description
本発明は、例えば、ヒドロホルミル化プロセスにおけるアルデヒド溶液中の重質物の低減を含む、アルデヒド溶液中の重質形成を低減するための方法に関する。
連続的なヒドロホルミル化プロセスは、経時的に、比較的高沸点のアルデヒド由来の副生成物をゆっくりと形成することがよく知られている（例えば、米国特許第４，１４８，８３０号および同第４，２４７，４８６号を参照されたい）。これらの「重質物」はしばしば反応溶媒として機能するため、それらは、最初は液体リサイクルプロセスで蓄積することができるが、生成物の分離条件（例えば、温度、圧力、ストリップガスの流量）を調整して、それらの濃度が実用の限界を超えて増加することを防止する必要がある。所望のアルデヒド生成率を維持しながら、反応ゾーン（尾部）に戻される不揮発性物質に対して分離ゾーンに導入される反応器流出物（供給）の比率を確立すると、システムが保ち得る重質物の最大濃度が最終的に決定される。重質物濃度の限界に達すると、所望のバランスを維持するために、それらの形成速度に匹敵する速度で除去する必要がある。重質物除去の現在好ましい方法は揮発であるが、問題の副生成物があまりに高沸点でオーバーヘッド蒸留できない場合（例えば、高級オレフィンに由来）、それらを液体パージストリームとしてシステムから除去して（例えば、分離ゾーンの液体流出物の除去）、触媒寿命を延ばす必要があり得る。コストは、含有されるロジウムの貴金属回収、配位子の損失、および生成物アルデヒドの潜在的な損失を含む、液体パージに関連している（例えば、米国特許第７，２３２，９３１号を参照されたい）。
不純物（例えば、金属、酸、塩基など）の存在は副反応を触媒し得るが、通常の状況では、重質形成の主な要因は、高温である。揮発により形成速度で重質物が除去され得る場合でも、それらは依然として生成物非効率の原因となる。したがって、より低い炭素数のオレフィンを用いるプロセスでさえ、許容可能な反応器温度を確立する場合、重質物の存在に起因する損失は考慮事項である。
したがって、ヒドロホルミル化プロセス、特に、高級オレフィンのヒドロホルミル化における重質物の低減のための代替手段が望ましい。
驚くべきことに、ある特定のクラスの有機窒素化合物の添加が、ヒドロホルミル化プロセスにおける反応流体などのアルデヒド溶液中のアルデヒド由来の重質副生成物の速度を遅くすることが発見された。通常、窒素含有種の添加は、塩基触媒化アルドール縮合による重質形成の増加を引き起こすと予想されるが、このクラスは、重質形成率を増加させないだけでなく、驚くべきことに、ヒドロホルミル化触媒の不在下でも重質形成率を低下させる。いくつかの実施形態では、本発明の方法は、配位子として有機モノホスファイトを利用する触媒溶液中のロジウムの損失を低減するというさらなる利点を有する。
一態様では、本発明は、１つ以上のアルデヒドを含む溶液中の重質形成を低減するための方法に関し、本プロセスは、アルデヒド溶液の総重量に基づいて、０．１～５重量パーセントの有機窒素化合物を提供することを含み、有機窒素化合物は、次式を含み、
式中、Ｒ１～Ｒ５の各々は独立して、水素、アルキル、またはアリールラジカルである。
別の態様では、本発明は、ヒドロホルミル化プロセスにおける重質形成を低減して、少なくとも１つのアルデヒドを生成する方法に関し、本プロセスは、反応ゾーンにおいて、オレフィンと、水素と、一酸化炭素とを含む反応物を、有機モノホスファイト配位子と、ロジウムおよびコバルトのうちの少なくとも１つとを含む触媒の存在下で、反応ゾーン内の流体の総重量に基づいて、０．１～５重量パーセントの有機窒素化合物と接触させることを含み、有機窒素化合物は、次式を含み、
式中、Ｒ１～Ｒ５の各々は独立して、水素、アルキル、またはアリールラジカルであり、ヒドロホルミル化プロセス中に複数の重質物が形成され、重質形成率は、本プロセスが有機窒素化合物の不在下で行われる場合の重質形成率より少なくとも１０パーセント低く、ヒドロホルミル化プロセスは、連続プロセスであり、重質形成率は、ガスクロマトグラフィーを使用して少なくとも７日間にわたって測定される。
これらおよび他の実施形態は、発明を実施するための形態でより詳細に議論される。
元素周期律表およびその中の様々な族への言及はすべて、ＣＲＣ Ｈａｎｄｂｏｏｋ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ、第７２版（１９９１－１９９２）ＣＲＣ Ｐｒｅｓｓ、Ｉ－１１頁に掲載されているバージョンに対するものである。
反対のことが記述されていない限り、または文脈から黙示的でない限り、全ての割合およびパーセンテージは、重量に基づくものであり、全ての試験方法は、本出願の出願日現在のものである。米国特許実務を目的として、参照される特許、特許出願、または刊行物の内容は必ず、それらの全体が、特に定義の開示、および当該技術分野における一般的な知識に関して（本開示において具体的に提供される定義に決して矛盾しない程度に）、参照により本明細書に組み込まれる（または、刊行物の相当する米国特許出願が同じように参照により組み込まれる）。
本明細書で使用される場合、「ａ」、「ａｎ」、「ｔｈｅ」、「少なくとも１つ」、および「１つ以上」は互換的に使用される。「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅ）」、およびそれらの変形は、これらの用語が明細書および特許請求の範囲に現れる場合に限定的な意味を有しない。したがって、例えば、「ａ」疎水性ポリマーの粒子を含む水性組成物は、組成物が「１つ以上の」疎水性ポリマーの粒子を含むことを意味すると解釈することができる。
また、本明細書において、端点による数値範囲の列挙は、その範囲に包含される全ての数を含む（例えば、１～５は、１、１．５、２、２．７５、３、３．８０、４、５などを含む）。本発明の目的のために、数値範囲は、その範囲に含まれる可能性のある全ての部分範囲を含み、サポートすることを意図すると当業者が理解することと一致して理解されるべきである。例えば、１～１００の範囲は、１．０１～１００、１～９９．９９まで、１．０１～９９．９９まで、４０～６０まで、１～５５までなどを伝達することを意図している。また、本明細書において、特許請求の範囲におけるそのような列挙を含む、数値範囲および／または数値の列挙は、「約」という用語を含むと読むことができる。そのような場合、「約」という用語は、本明細書に列挙されたものと実質的に同じである数値範囲および／または数値を指す。
本明細書で使用される場合、「ｐｐｍ」および「ｐｐｍｗ」という用語は互換的に使用され、重量百万分率を意味する。
本発明の目的のために、「炭化水素」という用語は、少なくとも１個の水素原子および１個の炭素原子を有する全ての許容される化合物を含むことが意図される。そのような許容される化合物はまた、１つ以上のヘテロ原子を有し得る。広義の態様において、許容される炭化水素は、非環式（ヘテロ原子を含むまたは含まない）および環式、分岐および非分岐、炭素環および複素環、置換または非置換であり得る芳香族および非芳香族有機化合物を含む。
本明細書で使用される場合、「置換された」という用語は、別段の指示がない限り、有機化合物の全ての許容される置換基を含むことが意図される。広範な態様では、許容される置換基には、非環式および環式、分岐状および非分岐状、炭素環式および複素環式、芳香族および非芳香族の有機化合物の置換基が含まれる。例示的な置換基には、例えば、アルキル、アルキルオキシ、アリール、アリールオキシ、ヒドロキシアルキル、アミノアルキル（炭素の数が１～２０以上、好ましくは１～１２の範囲であり得る）、ならびにヒドロキシ、ハロ、およびアミノが含まれる。許容される置換基は、適切な有機化合物について、１つ以上であり得、同じかまたは異なり得る。本発明は、有機化合物の許容される置換基によりいかなる方式でも限定されることは意図されていない。
本明細書で使用される場合、「ヒドロホルミル化」または「ヒドロホルミル化プロセス」という用語は、１つ以上の置換もしくは非置換オレフィン系化合物、または１つ以上の置換もしくは非置換オレフィン系化合物を含む反応混合物を、１つ以上の置換もしくは非置換アルデヒド、または１つ以上の置換もしくは非置換アルデヒドを含む反応混合物に転化することを伴う全てのヒドロホルミル化プロセスを含むが、これらに限定されないことが企図される。アルデヒドは、不斉または非不斉であってもよい。
本明細書において、「反応流体」、「反応媒体」、および「触媒溶液」という用語は互換的に使用され、（ａ）金属－有機リン配位子錯体触媒、（ｂ）遊離有機リン配位子、（ｃ）反応において形成されるアルデヒド生成物、（ｄ）未反応の反応物、（ｅ）該金属－有機リン配位子錯体触媒および該遊離有機リン配位子のための溶媒、ならびに、任意に、（ｆ）反応において形成される、溶解および／または懸濁され得る１つ以上のリン酸性化合物を含む混合物を含み得るが、これらに限定されない。反応流体は、（ａ）反応ゾーン内の流体、（ｂ）分離ゾーンに向かう途中の流体ストリーム、（ｃ）分離ゾーン内の流体、（ｄ）再循環ストリーム、（ｅ）反応ゾーンまたは分離ゾーンから抜き出された流体、（ｆ）抽出装置または他の非混和性流体接触システムなどの酸除去システムで処理されている抜き出された流体、（ｇ）反応ゾーンまたは分離ゾーンに戻された処理済みまたは未処理の流体、（ｈ）外部冷却器における流体、ならびに（ｉ）配位子分解生成物および酸化物、硫化物、塩、オリゴマーなどの、それらに由来する構成成分を包含し得るが、これらに限定されない。
「有機モノホスファイト配位子」は、３個の酸素原子に結合した単一のリン原子を含有する化合物であり、この３個の酸素原子は各々、炭素部分にさらに結合している。例示的な例には、モノ有機ホスファイト、ジ有機ホスファイト、トリ有機ホスファイト化合物が含まれるが、これらに限定されず、それらの例には、トリス（２，４－ジ－ｔ－ブチルフェニル）ホスファイト、４，８－ジ－ｔｅｒｔ－ブチル－６－（２－（ｔｅｒｔ－ブチル）－４－メトキシフェニル）－２，１０－ジメトキシジベンゾ［ｄ，ｆ］［１，３，２］ジオキサホスフェピンなどが含まれる。
本発明の目的のために、「嵩高い有機モノホスファイト」または「立体障害有機モノホスファイト」は、１３５～１９０°のトルマン立体パラメータを有する有機モノホスファイトである。トルマンの立体パラメータは、リン原子の中心から２．２８オングストローム離れた位置を中心とする円柱円錐の頂角として定義され、Ｔｏｌｍａｎ，ＣＨＥＭ．ＲＥＶ．，１７７，３１３（１９７７）に記載されているように、リン原子に結合している基の中で最も外側に存在する原子のファンデルワールス半径に直接接触する。
「加水分解性有機リン配位子」は、少なくとも１つのＰ－Ｚ結合を含有する三価のリン配位子であり、ここで、Ｚは、酸素、窒素、塩素、フッ素、または臭素である。例には、ホスファイト、ホスフィノ－ホスファイト、ホスホナイト、ホスフィナイト、ホスホラミダイト、ホスフィノ－ホスホラミダイト、フルオロホスファイトなどが含まれるが、これらに限定されない。
「遊離配位子」という用語は、錯体触媒の金属、例えば、金属原子と錯化していない（または結合していない）配位子を意味する。
本発明の目的のために、「重質副生成物」および「重質物」という用語は互換的に使用され、ヒドロホルミル化プロセスの所望の生成物の通常の沸点より少なくとも２５℃高い通常の沸点を有する液体副生成物を指す。そのような物質は、例えば、アルドール縮合を含む１つ以上の副反応を介して、通常の操作の下でヒドロホルミル化プロセスにおいて形成することが知られている。
本発明の目的のために、ヒドロホルミル化反応からの重質副生成物を指す場合、「二量体」という用語は、２分子のアルデヒドに由来する重質副生成物を指す。同様に、「三量体」という用語は、ヒドロホルミル化反応からの重質副生成物を指す場合、３分子のアルデヒドに由来する重質副生成物を指す。
本発明の目的のために、「分離ゾーン」および「気化器」という用語は互換的に使用され、生成物アルデヒドが、典型的には、オーバーヘッド揮発、凝縮、および収集され、均一化触媒を含有する非揮発性濃縮流出物（尾部、または気化器尾部）が、反応器のうちの１つ以上に戻される分離デバイスを指す。気化器の温度は、典型的には、反応器の温度よりも高く、任意に減圧下で操作され得る。一実施形態では、気化器は、生成物の除去を補助し、任意に、触媒の安定化を助ける様々な組成のガスを流動させることを特徴とする（「ストリップガス気化器」）。液体／液体抽出または膜濾過などの他の分離ゾーンプロセスも用いられ得る。
本発明の目的のために、「尾部に対する供給」および「尾部に対する供給比」という用語は互換的に使用され、分離ゾーンを出て、ヒドロホルミル化反応器に戻る気化器尾部の質量に対する、分離ゾーンに入る反応流体の質量を指す。「尾部に対する供給」は、アルデヒド生成物などの揮発性物質が反応流体から除去される割合の指標である。例えば、２の「尾部に対する供給比」は、分離ゾーンに入る反応流体の重量が、ヒドロホルミル化反応器に戻される濃縮流出物の重量の２倍であることを意味する。
本発明のいくつかの実施形態は、１つ以上のアルデヒドを含む溶液中の重質形成を低減するための方法に関する。いくつかの実施形態では、１つ以上のアルデヒドを含む溶液中の重質形成を低減するための方法は、アルデヒド溶液の総重量に基づいて、０．１～５重量パーセントの有機窒素化合物を提供することを含み、有機窒素化合物は次式を含み、
式中、Ｒ１～Ｒ５の各々は独立して、水素、アルキル、またはアリールラジカルである。いくつかの実施形態では、有機窒素化合物は、ベンズイミダゾールを含む。いくつかの実施形態では、溶液中のアルデヒドは、Ｃ３以上である。
いくつかの実施形態では、アルデヒド溶液は、オレフィンと、水素と、一酸化炭素と、ロジウムおよびコバルトのうちの少なくとも１つ、ならびに加水分解性有機リン配位子を含む触媒とを含むヒドロホルミル化プロセスにおける反応流体である。いくつかの実施形態では、加水分解性有機リン配位子は、嵩高い有機モノホスファイトである。いくつかの実施形態では、オレフィンは、Ｃ３以上である。いくつかの実施形態では、オレフィンは、Ｃ８以上である。いくつかの実施形態では、反応流体中の有機窒素化合物の量は、反応流体の総重量に基づいて、０．２５～２．５重量パーセントである。いくつかの実施形態では、重質形成率は、本プロセスが有機窒素化合物の不在下で行われる場合の重質形成率よりも少なくとも１０パーセント低く、ヒドロホルミル化プロセスは連続プロセスであり、重質形成率は、ガスクロマトグラフィーを使用して少なくとも７日間測定される。いくつかの実施形態では、触媒はロジウムを含み、ロジウム損失率は、有機窒素化合物の不在の場合のロジウム損失率よりも少なくとも２５％低い。
いくつかの実施形態では、本発明は、ヒドロホルミル化プロセスにおける重質形成を低減して、少なくとも１つのアルデヒドを生成する方法に関し、本プロセスは、反応ゾーンにおいて、オレフィンと、水素と、一酸化炭素とを含む反応物を、有機モノホスファイト配位子と、ロジウムおよびコバルトのうちの少なくとも１つとを含む触媒の存在下で、反応ゾーン内の流体の総重量に基づいて、０．１～５重量パーセントの有機窒素化合物と接触させることを含み、有機窒素化合物は、次式を含み、
式中、Ｒ１～Ｒ５の各々は独立して、水素、アルキル、またはアリールラジカルであり、ヒドロホルミル化プロセス中に複数の重質物が形成され、重質形成率は、本プロセスが有機窒素化合物の不在下で行われる場合の重質形成率より少なくとも１０パーセント低く、ヒドロホルミル化プロセスは、連続プロセスであり、重質形成率は、ガスクロマトグラフィーを使用して少なくとも７日間にわたって測定される。
水素および一酸化炭素は、ヒドロホルミル化プロセスに必要とされる。これらは、石油分解および精製操作を含む任意の好適な供給源から取得し得る。合成ガス混合物は、水素およびＣＯの供給源として好ましい。
合成ガス（ｓｙｎｇａｓ）（合成ガス（ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｇａｓ））は、様々な量のＣＯおよびＨ２を含有するガス混合物に与えられる名称である。生成方法はよく知られており、例えば、（１）天然ガスまたは液体炭化水素の水蒸気改質および部分酸化、ならびに（２）石炭および／またはバイオマスのガス化を含む。水素およびＣＯは、典型的には、合成ガスの主要構成成分であるが、合成ガスは、二酸化炭素、ならびにＣＨ４、Ｎ２、およびＡｒなどの不活性ガスを含有し得る。Ｈ２のＣＯに対するモル比は大きく変動し得るが、一般に１：１００～１００：１、好ましくは１：１０～１０：１の範囲である。合成ガスは、商業的に入手可能であり、しばしば、燃料源として、または他の化学物質の生成のための中間体として使用される。化学生成のための最も好ましいＨ２：ＣＯモル比は、３：１～１：３であり、通常、ほとんどのヒドロホルミル化用途のためには約１：２～２：１が目標とされる。
本発明のヒドロホルミル化プロセスに用いられ得るオレフィン出発物質反応物は、２～４０個、好ましくは３～２０個の炭素原子を含有する光学活性（プロキラルおよびキラル）および非光学活性（アキラル）オレフィン系不飽和化合物の両方を含む。そのようなオレフィン系不飽和化合物は、置換もしくは非置換、末端もしくは内部不飽和、直鎖、分岐鎖、または環状であり得る。プロペン、ブテン、イソブテンなどのオリゴマー化から得られるようなオレフィン混合物（例えば、米国特許第４，５１８，８０９号および同第４，５２８，４０３号に開示されているような、いわゆる二量体、三量体、または四量体プロピレンなど）が用いられ得る。さらに、そのようなオレフィン系化合物は、１つ以上の追加のエチレン性不飽和基をさらに含有し得、２つ以上の異なるオレフィン系不飽和化合物の混合物が、必要に応じて出発ヒドロホルミル化材料として用いられ得る。例えば、４つ以上の炭素原子を含有する市販のアルファオレフィンは、少量の対応する内部オレフィンおよび／またはそれらの対応する飽和炭化水素を含有し得、そのような市販のオレフィンは、ヒドロホルミル化される前に必ずしもそれらから精製される必要はない。ヒドロホルミル化反応において用いることができるオレフィン系出発物質の例示的な混合物には、例えば混合ブテン、例えばラフィネートＩおよびＩＩが含まれる。さらに、そのようなオレフィン系不飽和化合物およびそれに由来する対応するアルデヒド生成物は、例えば、米国特許第３，５２７，８０９号、同第４，７６９，４９８号などに記載されているような、ヒドロホルミル化プロセスまたは本発明の方法に過度に悪影響を及ぼさない１つ以上の基または置換基も含有し得る。
本発明は、２～３０個、好ましくは３～２０個の炭素原子を含有するアキラルアルファ－オレフィン、および４～２０個の炭素原子を含有するアキラル内部オレフィン、ならびにそのようなアルファオレフィンと内部オレフィンとの出発物質混合物をヒドロホルミル化することにより、非光学活性アルデヒドの生成において実施される場合に特に有用である。
例示的なアルファおよび内部オレフィンには、例えば、エチレン、プロピレン、１－ブテン、１－ペンテン、１－ヘキセン、１－オクテン、１－ノネン、１－デセン、１－ウンデセン、１－ドデセン、１－トリデセン、１－テトラデセン、１－ペンタデセン、１－ヘキサデセン、１－ヘプタデセン、１－オクタデセン、１－ノナデセン、１－エイコセン、２－ブテン、２－メチルプロペン（イソブチレン）、２－メチルブテン、２－ペンテン、２－ヘキセン、３－ヘキサン、２－ヘプテン、２－オクテン、シクロヘキセン、プロピレン二量体、プロピレン三量体、プロピレン四量体、ブタジエン、ピペリレン、イソプレン、２－エチル－１－ヘキセン、スチレン、４－メチルスチレン、４－イソプロピルスチレン、４－ｔｅｒｔ－ブチルスチレン、アルファ－メチルスチレン、４－ｔｅｒｔ－ブチル－アルファ－メチルスチレン、１，３－ジイソプロペニルベンゼン、３－フェニル－１－プロペン、１，４－ヘキサジエン、１，７－オクタジエン、３－シクロヘキシル－１－ブテン、ならびに１，３－ジエン、ブタジエン、アルキルアルケノエート、例えば、メチルペンテノエート、アルケニルアルカノエート、アルケニルアルキルエーテル、アルケノール、例えば、ペンテノール、アルケナール（例えば、ペンテナール）、アリルアルコール、酪酸アリル、ヘクス－１－エン－４－オル、オクタ－１－エン－４－オル、酢酸ビニル、酢酸アリル、３－酢酸ブテニル、プロピオン酸ビニル、プロピオン酸アリル、メタクリル酸メチル、ビニルエチルエーテル、ビニルメチルエーテル、アリルエチルエーテル、ｎ－プロピル－７－オクテノエート（ｏｃｔｅｎｏａｔｅ）、３－ブテンニトリル、５－ヘキセンアミド、オイゲノール、イソ－オイゲノール、サフロール、イソ－サフロール、アネトール、４－アリルアニソール、インデン、リモネン、ベータ－ピネン、ジシクロペンタジエン、シクロオクタジエン、カンフェン、リナロールなどが含まれる。
エナンチオマーアルデヒド混合物を生成するために用いることができる不斉ヒドロホルミル化に有用なプロキラルおよびキラルオレフィンには、次式で表されるものが含まれる。
式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、およびＲ４は、同じかまたは異なり（ただし、Ｒ１は、Ｒ２とは異なるか、またはＲ３は、Ｒ４とは異なることを条件とする）、水素、アルキル、置換アルキル（該置換は、ベンジルアミノおよびジベンジルアミノなどのジアルキルアミノ、メトキシおよびエトキシなどのアルコキシ、アセトキシなどのアシルオキシ、ハロ、ニトロ、ニトリル、チオ、カルボニル、カルボキサミド、カルボキシアルデヒド、カルボキシル、カルボン酸エステルから選択される）；フェニルを含むアリール；フェニルを含む置換アリール（該置換は、アルキル、ベンジルアミノおよびジベンジルアミノなどのアルキルアミノおよびジアルキルアミノを含むアミノ、ヒドロキシ、メトキシおよびエトキシなどのアルコキシ、アセトキシなどのアシルオキシ、ハロ、ニトリル、ニトロ、カルボキシル、カルボキシアルデヒド、カルボン酸エステル、カルボニル、ならびにチオから選択される）；アセトキシなどのアシルオキシ；エトキシおよびエトキシなどのアルコキシ；ベンジルアミノおよびジベンジルアミノなどのアルキルアミノおよびジアルキルアミノを含むアミノ；アセチルベンジルアミノおよびジアセチルアミノなどのアシルアミノおよびジアシルアミノ；ニトロ；カルボニル；ニトリル；カルボキシル；カルボキサミド；カルボキシアルデヒド；カルボン酸エステル；およびメチルメルカプトなどのアルキルメルカプトから選択される。この定義のプロキラルおよびキラルオレフィンはまた、上の一般式の分子も含み、式中、Ｒ基が結合して、環化合物、例えば、３－メチル－１－シクロヘキセンなどを形成する。
不斉ヒドロホルミル化に有用な例示的な光学活性またはプロキラルオレフィン系化合物には、例えば、ｐ－イソブチルスチレン、２－ビニル－６－メトキシ－２－ナフチレン、３－エテニルフェニルフェニルケトン、４－エテニルフェニル－２－チエニルケトン、４－エテニル－２－フルオロビフェニル、４－（１，３－ジヒドロ－１－オキソ－２Ｈ－イソインドール－２－イル）スチレン、２－エテニル－５－ベンゾイルチオフェン、３－エテニルフェニルフェニルエーテル、プロペニルベンゼン、イソブチル－４－プロペニルベンゼン、フェニルビニルエーテルなどが含まれる。他のオレフィン系化合物には、例えば、米国特許第４，３２９，５０７号、同第５，３６０，９３８号、および同第５，４９１，２６６号に記載されているような置換アリールエチレンが含まれる。
溶媒は、アルデヒド溶液のための溶媒として、またはヒドロホルミル化プロセスにおける溶媒として、本プロセスにおいて有利に用いられる。ヒドロホルミル化プロセスを過度に妨害しない任意の好適な溶媒が使用され得る。例として、ロジウムで触媒化ヒドロホルミル化に好適な溶媒には、例えば、米国特許第３，５２７，８０９号、同第４，１４８，８３０号、同第５，３１２，９９６号、および同第５，９２９，２８９号に開示されているものが含まれる。好適な溶媒の非限定的な例には、飽和炭化水素（アルカン）、芳香族炭化水素、水、エーテル、ポリエステル、アルキル化ポリエーテル、アルデヒド、ケトン、ニトリル、アルコール、エステル、およびアルデヒド縮合生成物が含まれる。溶媒の具体的な例には、テトラグライム、ペンタン、シクロヘキサン、ヘプタン、ベンゼン、キシレン、トルエン、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ブチルアルデヒド、およびベンゾニトリルが含まれる。有機溶媒はまた、飽和限界まで溶解水を含有してもよい。アルデヒドの生成に用いられ得る例示的な好ましい溶媒には、ケトン（例えば、アセトンおよびメチルエチルケトン）、エステル（例えば、酢酸エチル、フタル酸ジ－２－エチルヘキシル、２，２，４－トリメチル－１，３－ペンタンジオールモノイソブチレート）、炭化水素（例えば、トルエン）、ニトロ炭化水素（例えば、ニトロベンゼン）、エーテル（例えば、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ））、およびスルホランが含まれる。一般に、アキラル（非光学活性）アルデヒドの製造に関して、当技術分野で一般的であるように、製造されることが望まれるアルデヒド生成物および／または高沸点アルデヒド液体縮合副生成物に対応するアルデヒド化合物を主な有機溶媒として用いることが好ましい。このようなアルデヒド縮合副生成物は、必要に応じて予備成形し、それに応じて使用することもできる。ロジウム触媒化ヒドロホルミル化プロセスにおいて、一次溶媒として、生成が所望されるアルデヒド生成物に対応するアルデヒド化合物および／または、例えば、ＵＳ４，１４８，８３０およびＵＳ４，２４７，４８６に記載されているような、例えば、ヒドロホルミル化プロセス中にその場で生成することができるような高沸点アルデヒド液体縮合副生成物を用いることが好ましい場合がある。実際、連続プロセスの開始時に、所望であれば任意の適切な溶媒を用いることができるが、主溶媒は、通常は最終的に、連続式プロセスの性質に起因して、アルデヒド生成物および高沸点アルデヒド液体縮合副生成物（「重質物」）の両方を含む。溶媒の量は特に決定的ではなく、反応媒体に所望の量の遷移金属濃度を提供するのに十分であることのみ必要とされる。典型的には、溶媒の量は、反応流体の総重量を基準として、約５重量パーセント～約９５重量パーセントの範囲である。２つ以上の溶媒の混合物を用いることもできる。
ヒドロホルミル化プロセスにおいて有用な触媒は、触媒金属を含む。触媒金属には、ロジウム（Ｒｈ）、コバルト（Ｃｏ）、イリジウム（Ｉｒ）、ルテニウム（Ｒｕ）、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、オスミウム（Ｏｓ）、およびそれらの混合物から選択される８、９、および１０族金属が含まれ得、好ましい金属は、ロジウム、コバルト、イリジウム、およびルテニウムであり、より好ましくはロジウム、コバルト、およびルテニウム、特にロジウムである。
そのような金属上の利用可能な配位部位の数は、当技術分野でよく知られている。したがって、複雑な触媒混合物を含み得る触媒種は、単量体、二量体、またはより高い核形態を含み得、好ましくは、金属、例えば、ロジウムの１分子当たり錯化した少なくとも１つの有機リン含有分子により特徴づけられる。
本発明に包含されるそのようなヒドロホルミル化反応に用いられ得る例示的な金属－有機リン配位子錯体には、金属－有機リン配位子錯体触媒が含まれる。触媒、ならびにそれらの調製のための方法は、当技術分野でよく知られており、上記の特許に開示されているものを含む。一般に、このような触媒は、そのような参考文献に記載されているように予備形成されてもその場で形成されていてもよく、本質的に有機リン配位子と複合錯体の金属からなる。一酸化炭素も存在し、活性種中の金属と錯化していると考えられる。活性種はまた、金属に直接結合した水素を含んでいてもよい。一酸化炭素および／または水素は、ヒドロホルミル化反応により用いられる一酸化炭素および水素ガスを考慮して存在し得る。
金属－有機リン配位子錯体および遊離有機リン配位子を補給する許容可能な有機リン配位子には、有機モノホスファイトが含まれる。本発明の実施形態は、配位子が１つ以上の有機モノホスファイトであるヒドロホルミル化プロセスにおける重質形成を低減するのに特に有用であることが見出された。いくつかの実施形態では、配位子は、１つ以上の嵩高い有機モノホスファイト（または立体障害有機モノホスファイト）である。そのような配位子の混合物は、必要に応じて、金属－有機リン配位子錯体触媒および／または遊離配位子に用いられ得、そのような混合物は同じかまたは異なり得る。本発明の成功した実用は、単核、二核、および／またはより高い核形態で存在し得る金属－有機リン配位子錯体種の正確な構造に依存しないか、またそれに基づいていないことに留意されたい。実際、正確な構造は判明していない。一切の理論または機構論に拘束されるつもりはないが、触媒種は、その最も単純な形態では、有機リン配位子と、一酸化炭素および／または水素との複雑な組み合わせの金属から本質的になると思われる。
本明細書で使用される場合、「錯体」という用語は、各々が独立して存在できる１つ以上の電子的に乏しい分子または原子と独立して存在できる１つ以上の電子的に豊富な分子または原子の結合により形成される配位化合物を意味する。例えば、本明細書で用いられ得る有機リン配位子は、１つ以上のリンドナー原子を保有し得、各々が金属と独立して、またはおそらく（例えば、キレート化を介して）協調して配位結合を形成できる電子の１つの利用可能なまたは共有できない対を各々が有する。一酸化炭素は、配位子としても適切に分類されるが、存在して金属に配位し得る。錯体触媒の最終的な組成は、追加の配位子、例えば、金属の配位サイトまたは核電荷を満たす水素またはアニオンも含有し得る。例示的な追加の配位子には、例えば、アルキル、アリール、置換アリール、アシル、ＣＦ３、Ｃ２Ｆ５、ＣＮ、（Ｒ）２ＰＯ、およびＲＰ（Ｏ）（ＯＨ）Ｏ（式中、各Ｒは同じかまたは異なり、置換または非置換の炭化水素ラジカル、例えば、アルキルまたはアリールである）、アセテート、アセチルアセトネート、ＳＯ４、ＰＦ４、ＰＦ６、ＮＯ３、ＣＨ３、ＣＨ２＝ＣＨＣＨ２、ＣＨ３ＣＨ＝ＣＨＣＨ２、Ｃ６Ｈ５ＣＮ、ＣＨ３ＣＮ、ＮＨ３、ピリジン、（Ｃ２Ｈ５）３Ｎ、モノオレフィン、ジオレフィンおよびトリオレフィン、テトラヒドロフランなどが含まれる。錯体種は、好ましくは、触媒を被毒するか、または触媒性能に過度の悪影響を与え得る追加の有機配位子またはアニオンを含まない。金属－有機ホスファイト配位子錯体触媒化ヒドロホルミル化反応では、活性触媒が金属に直接結合しているハロゲンおよび硫黄を含まないことが好ましいが、これは絶対に必要なわけではない。
金属－有機リン配位子錯体触媒および／または遊離配位子の配位子として機能し得る有機リン化合物は、アキラル（光学不活性）またはキラル（光学活性）タイプのものであり得、当該技術分野でよく知られている。アキラル有機リン配位子が好ましい。
金属－有機リン配位子錯体触媒の配位子として機能し得る有機リン配位子の中には、モノ有機ホスファイト、ジ有機ホスファイト、およびトリ有機ホスファイト化合物がある。そのような有機リン配位子および／またはその調製のための方法は、当技術分野でよく知られている。
代表的なモノ有機ホスファイトには、次式を有するものが含まれ得、
式中、Ｒ１０は、４～４０個以上の炭素原子を含有する置換または非置換の三価炭化水素ラジカル、例えば、三価非環式および三価環状ラジカル、例えば、１，２，２－トリメチロールプロパンなどに由来するものなどの三価アルキレンラジカル、または１，３，５－トリヒドロキシシクロヘキサンなどに由来するものなどの三価シクロアルキレンラジカルを表す。そのようなモノ有機ホスファイトは、例えば、ＵＳ４，５６７，３０６により詳細に記載されていることが見出され得る。
代表的なジ有機ホスファイトには、次式を有するものが含まれ得、
式中、Ｒ２０は、４～４０個以上の炭素原子を含有する置換または非置換の二価炭化水素ラジカルを表し、Ｗは、１～２４個以上の炭素原子を含有する置換または非置換の一価炭化水素ラジカルを表す。
上記の式（ＩＩ）においてＷで表される代表的な置換および非置換の一価炭化水素ラジカルには、アルキルおよびアリールラジカルが含まれ、Ｒ２０で表される代表的な置換および非置換の二価炭化水素ラジカルには、二価非環式ラジカルおよび二価芳香族ラジカルが含まれる。例示的な二価非環式ラジカルには、例えば、アルキレン、アルキレン－オキシ－アルキレン、アルキレン－Ｓ－アルキレン、シクロアルキレンラジカル、およびアルキレン－ＮＲ２４－アルキレンが含まれ、式中、Ｒ２４は、水素、または置換もしくは非置換の一価炭化水素ラジカル、例えば、１～４個の炭素原子を有するアルキルラジカルである。より好ましい二価非環式ラジカルは、例えば、米国特許第３，４１５，９０６号および同第４，５６７，３０２号などにより完全に開示されているような二価アルキレンラジカルである。例示的な二価芳香族ラジカルには、例えば、アリーレン、ビスアリーレン、アリーレン－アルキレン、アリーレン－アルキレン－アリーレン、アリーレン－オキシ－アリーレン、アリーレン－ＮＲ２４－アリーレンが含まれ、式中、Ｒ２４は、上で定義されるように、アリーレン－Ｓ－アリーレン、およびアリーレン－Ｓ－アルキレンなどである。より好ましくは、Ｒ２０は、例えば、米国特許第４，５９９，２０６号、同第４，７１７，７７５号、および同第４，８３５，２９９号、ＰＣＴ公開第ＷＯ２０１６／０８７３０１号などにより完全に開示されているような二価芳香族ラジカルである。
ジ有機ホスファイトのより好ましいクラスの代表は、次式のものであり、
式中、Ｗは上で定義されたとおりであり、各Ａｒは同じかまたは異なり、置換または非置換アリールラジカルを表し、各ｙは同じかまたは異なり、０または１の値であり、Ｑは－Ｃ（Ｒ３３）２－、－Ｏ－、－Ｓ－、－ＮＲ２４－、Ｓｉ（Ｒ３５）２、および－ＣＯ－から選択される二価架橋基を表し、式中、各Ｒ３３は同じかまたは異なり、水素、１～１２個の炭素原子を有するアルキルラジカル、フェニル、トリル、およびアニシルを表し、Ｒ２４は上で定義されたとおりであり、各Ｒ３５は同じかまたは異なり、水素またはメチルラジカルを表し、ｍは０または１の値を有する。そのようなジ有機ホスファイトは、例えば、米国特許第４，５９９，２０６号、同第４，７１７，７７５号、および同第４，８３５，２９９号、ならびにＰＣＴ公開番号ＷＯ２０１６／０８７３０１号に、より詳細に記載されている。
代表的なトリ有機ホスファイトには、次式を有するものが含まれ得、
式中、各Ｒ４６は同じかまたは異なり、置換または非置換の一価炭化水素ラジカル、例えば、１～３６個の炭素原子を含有し得るアルキル、シクロアルキル、アリール、アルカリール、およびアラルキルラジカルである。例示的なトリ有機ホスファイトには、例えば、トリアルキルホスファイト、ジアルキルアリールホスファイト、アルキルジアリールホスファイト、トリアリールホスファイトなど、例えば、トリメチルホスファイト、トリエチルホスファイト、ブチルジエチルホスファイト、トリ－ｎ－プロピルホスファイト、トリ－ｎ－ブチルホスファイト、トリ－２－エチルヘキシルホスファイト、トリ－ｎ－オクチルホスファイト、トリ－ｎ－ドデシルホスファイト、ジメチルフェニルホスファイト、ジエチルフェニルホスファイト、メチルジフェニルホスファイト、エチルジフェニルホスファイト、トリフェニルホスファイト、トリナフチルホスファイト、ビス（３，６，８－トリ－ｔ－ブチル－２－ナフチル）メチルホスファイト、ビス（３，６，８－トリ－ｔ－ブチル－２－ナフチル）シクロヘキシルホスファイト、トリス（３，６－ジ－ｔ－ブチル－２－ナフチル）ホスファイト、ビス（３，６，８－トリ－ｔ－ブチル－２－ナフチル）（４－ビフェニル）ホスファイト、ビス（３，６，８－トリ－ｔ－ブチル－２－ナフチル）フェニルホスファイト、ビス（３，６，８－トリ－ｔ－ブチル－２－ナフチル）（４－ベンゾイルフェニル）ホスファイト、ビス（３，６，８－トリ－ｔ－ブチル－２－ナフチル）（４－スルホニルフェニル）ホスファイトなどが含まれる。最も好ましいトリ有機ホスファイトは、トリス（２，４－ジ－ｔ－ブチルフェニル）ホスファイトである。そのようなトリ有機ホスファイトは、例えば、米国特許第３，５２７，８０９号および同第４，７１７，７７５号、ならびに米国特許公開第２０１５／０３３６０９３号により詳細に記載されている。
上記のように、金属－有機リン配位子錯体触媒は、当技術分野で既知の方法により形成され得る。金属－有機リン配位子錯体触媒は、均一または不均一形態であり得る。例えば、予め形成されたロジウムヒドリド－カルボニル－有機リン配位子触媒が調製され、ヒドロホルミル化プロセスの反応混合物に導入され得る。より好ましくは、ロジウム－有機リン配位子錯体触媒は、その場で活性触媒を形成するために反応媒体に導入され得るロジウム触媒前駆体に由来し得る。例えば、ロジウムジカルボニルアセチルアセトネート、Ｒｈ２Ｏ３、Ｒｈ４（ＣＯ）１２、Ｒｈ６（ＣＯ）１６、Ｒｈ（ＮＯ３）３などのロジウム触媒前駆体は、その場で活性触媒を形成するために有機リン配位子とともに反応混合物に導入され得る。本発明の好ましい実施形態では、ロジウムジカルボニルアセチルアセトネートは、ロジウム前駆体として用いられ、溶媒の存在下で有機リン配位子と反応して、触媒ロジウム－有機リン配位子錯体前駆体が形成され、それは、その場で活性触媒を形成するために過剰の（遊離）有機リン配位子とともに反応器に導入される。いずれの場合でも、本発明の目的のために、一酸化炭素、水素、および有機リン配位子化合物は、全て金属と錯化することができる配位子であり、ヒドロホルミル化反応に使用される条件下で活性金属－有機リン配位子触媒が、反応混合物中に存在すれば十分である。カルボニルおよび有機リン配位子は、最初のロジウムとまだ錯化していない場合、ヒドロホルミル化プロセスの前またはヒドロホルミル化プロセス中にその場でロジウムと錯化することができる。
例として、いくつかの実施形態では、好ましい触媒前駆体組成物は、可溶化ロジウムカルボニル有機ホスファイト配位子錯体前駆体、溶媒、および任意に遊離有機ホスファイト配位子から本質的になる。触媒前駆体組成物は、ロジウムジカルボニルアセチルアセトネート、有機溶媒、および有機ホスファイト配位子の溶液を形成することにより調製され得る。有機ホスファイト配位子は、一酸化炭素ガスの発生により見られるように、室温でロジウムアセチルアセトネート錯体前駆体のカルボニル配位子のうちの少なくとも１つを、容易に置き換える。この置換反応は、必要に応じて、溶液を加熱することにより促進され得る。ロジウムジカルボニルアセチルアセトネート錯体前駆体およびロジウム有機ホスファイト配位子錯体前駆体の両方が可溶性である任意の好適な有機溶媒が用いられ得る。ロジウム錯体触媒前駆体、有機溶媒、および有機ホスファイト配位子の量、ならびにそのような触媒前駆体組成物中に存在するそれらの好ましい実施形態の量は、本発明のヒドロホルミル化プロセスで用いられ得るそれらの量に明らかに対応し得る。経験により、上に説明されるように、ヒドロホルミル化プロセスが異なる配位子、例えば、水素、一酸化炭素、または有機ホスファイト配位子で開始された後、前駆体触媒のアセチルアセトネート配位子が置き換えられて、活性錯体触媒が形成されることが示された。ヒドロホルミル化条件下で前駆体触媒から遊離されるアセチルアセトンは、生成物アルデヒドとともに反応媒体から除去され、したがって、ヒドロホルミル化プロセスに決して有害ではない。そのような好ましいロジウム錯体触媒前駆体組成物の使用は、ロジウム前駆体およびヒドロホルミル化の開始を取り扱うための単純で経済的かつ効率的な方法を提供する。
したがって、いくつかの実施形態では、本発明のヒドロホルミル化プロセスで使用される金属－有機ホスファイト配位子錯体触媒は、一酸化炭素と錯化した金属および有機ホスファイト配位子から本質的になり、該配位子は、キレート化および／または非キレート化様式で金属に結合（錯化）している。さらに、本明細書で使用される場合、「から本質的になる」という用語は、一酸化炭素および有機ホスファイト配位子に加えて、金属と錯化した水素を除外せず、むしろ含む。さらに、そのような用語は、金属と錯化する可能性もある他の有機配位子および／またはアニオンの可能性を排除するものではない。触媒を過度に害するかまたは過度に不活性化する量の材料は望ましくなく、したがって、触媒は、絶対的に必要ではない可能性があるが、金属結合ハロゲンなど（例えば、塩素など）の汚染物質を含まないことが最も望ましい。活性な金属－有機ホスファイト配位子錯体触媒の水素および／またはカルボニル配位子は、例えば、ヒドロホルミル化プロセスで用いられる水素および一酸化炭素ガスに起因して、配位子が前駆体触媒に結合した結果として、および／またはその場で形成された結果として存在し得る。
上記のように、本発明のいくつかの実施形態におけるヒドロホルミル化プロセスは、本明細書に記載されるような金属－有機リン配位子錯体触媒の使用を伴う。必要に応じて、そのような配位子の混合物も用いられ得る。本発明に包含される所定のヒドロホルミル化プロセスの反応流体中に存在する金属－有機リン配位子錯体触媒の量は、用いられることが所望される所定の金属濃度を提供するのに必要な最小量であり、例えば、上記の特許に開示されているような、関与する特定のヒドロホルミル化プロセスを触媒するのに必要な金属に少なくとも触媒量の塩基を供給する量だけ必要とする。一般に、反応媒体中の遊離金属として計算して１０ｐｐｍｗ～１０００ｐｐｍｗの範囲の触媒金属、例えば、ロジウムの濃度は、ほとんどのプロセスに対して十分であるが、一般には、１０～５００ｐｐｍｗの金属、より好ましくは２５～３５０ｐｐｍｗの金属を用いることが好ましい。触媒金属の濃度を測定するための分析技法は、当業者によく知られており、それには、原子吸光（ＡＡ）、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）、および蛍光Ｘ線（ＸＲＦ）が含まれ、ＡＡが、典型的には好ましい。
金属－有機リン配位子錯体触媒に加えて、遊離有機リン配位子（すなわち、金属と錯化していない配位子）も、反応媒体中に存在し得る。遊離有機リン配位子は、上で議論された本明細書で用いられ得るような上で定義された有機リン配位子のいずれかに対応し得る。遊離有機リン配位子は、用いられる金属－有機リン配位子錯体触媒の有機リン配位子と同じであることが好ましい。しかしながら、そのような配位子は、いかなる所与のプロセスにおいても同じである必要はない。ヒドロホルミル化プロセスは、反応媒体中の金属１モル当たり０．１モル以下～１００モル以上の遊離有機リン配位子を伴い得る。いくつかの実施形態では、ヒドロホルミル化プロセスは、反応媒体中に存在する金属１モル当たり１～５０モルの有機リン配位子の存在下で行われる。
アキラルオレフィンをヒドロホルミル化することにより非光学活性アルデヒドを生成することがより好ましいので、より好ましい有機リン配位子は、アキラルタイプの有機リン配位子、特に、上の式（Ｖ）に包含されるもの、より好ましくは上の式（ＶＩ）、（ＶＩＩ）、および（ＶＩＩＩ）のものである。必要に応じて、補給または追加の有機リン配位子は、ヒドロホルミル化プロセスの反応媒体にいつでも任意の好適な方式で供給されて、例えば、反応媒体中の遊離配位子の所定のレベルを維持し得る。
上記のように、ヒドロホルミル化触媒は、反応中および／または生成物分離中、不均一形態であり得る。そのような触媒は、オレフィンをヒドロホルミル化して、高沸点または熱感受性のアルデヒドを生成するのに特に有利であるため、触媒は、低温での濾過またはデカンテーションにより生成物から分離され得る。例えば、ロジウム触媒は、担持体に結合され得るため、触媒は、ヒドロホルミル化段階および分離段階の両方の間にその固体形態を保持するか、または高温で液体反応媒体に可溶性であり、次いで、冷却時に沈殿する。
例として、ロジウム触媒は、無機酸化物（すなわち、アルミナ、シリカ、チタニア、またはジルコニア）炭素、またはイオン交換樹脂などの任意の固体担持体上に含浸され得る。触媒は、ゼオライト、ガラス、または粘土上に担持されるか、またはそれらの細孔の内部に挿入され得、触媒は、該ゼオライトまたはガラスの細孔をコーティングする液体フィルムに溶解もし得る。そのようなゼオライト担持触媒は、ゼオライトの細孔径により決定されるように、高選択性で１つ以上の位置異性体アルデヒドを生成するのに特に有利である。当業者に知られているであろう、初期湿潤などの固体上に触媒を担持するための技法。このようにして形成された固体触媒は、上で定義した配位子のうちの１つ以上と依然として錯化し得る。そのような固体触媒の説明は、例えば、Ｊ．Ｍｏｌ．Ｃａｔ．，１９９１，７０，３６３－３６８、Ｃａｔａｌ．Ｌｅｔｔ．，１９９１，８，２０９－２１４、Ｊ．Ｏｒｇａｎｏｍｅｔ．Ｃｈｅｍ．，１９９１，４０３，２２１－２２７、Ｎａｔｕｒｅ，１９８９，３３９，４５４－４５５、Ｊ．Ｃａｔａｌ．，１９８５，９６，５６３－５７３、Ｊ．Ｍｏｌ．Ｃａｔ．，１９８７，３９，２４３－２５９に見つけることができる。
金属、例えば、ロジウム触媒は、例えば、Ｊ．Ｍｏｌ．Ｃａｔ．，１９９０，６３，２１３－２２１に記載されているように、酢酸セルロースまたはポリフェニレンスルホンなどの薄いフィルムまたは膜担持体に付着し得る。
金属、例えばロジウム触媒は、ポリマーに組み込まれたホスファイトなどの有機リン含有配位子を介して不溶性ポリマー担持体に付着し得る。担持触媒は、それに組み込まれたポリマーまたはリン含有種の選択により制限されない。ポリマー担持触媒の説明は、例えば、Ｊ．Ｍｏｌ．Ｃａｔ．，１９９３，８３，１７－３５、Ｃｈｅｍｔｅｃｈ １９８３，４６、Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，１９８７，１０９，７１２２－７１２７に見つけることができる。
上記の不均一な触媒では、触媒は、ヒドロホルミル化および触媒分離プロセス全体の間、その不均一形態のままであり得る。本発明の別の実施形態では、触媒は、その分子量の性質により、高温で反応媒体に可溶性であるが、冷却すると沈殿し、したがって、反応混合物からの触媒分離を容易にするポリマーに担持され得る。そのような「可溶性」ポリマー担持触媒は、例えば、Ｐｏｌｙｍｅｒ，１９９２，３３，１６１、Ｊ．Ｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．，１９８９，５４，２７２６－２７３０に記載されている。
より好ましくは、反応は、生成物の高沸点に起因して、かつ生成物アルデヒドの分解を回避するために、スラリー相で行われる。次いで、触媒は、例えば、濾過またはデカンテーションにより、生成物混合物から分離され得る。反応流体は、不均一な金属－有機リン配位子錯体触媒、例えば、スラリーを含有し得るか、または反応流体の少なくとも一部は、ヒドロホルミル化プロセス中に固定された不均一な金属－有機リン配位子錯体触媒と接触し得る。本発明の実施形態では、金属－有機ホスファイト配位子錯体触媒は、反応流体中でスラリー化され得る。
本発明の実施形態によれば、有機窒素化合物が、ヒドロホルミル化プロセスにおける反応流体であり得るアルデヒド溶液に添加される。ヒドロホルミル化プロセスとの関連で、有機窒素化合物は、本明細書でより詳細に議論されるように、反応流体中の重質形成率を有利に低減し得る。いくつかの実施形態では、有機窒素化合物はまた、反応流体中のロジウム損失率を有利に低減し得る。
好適な有機窒素化合物は、次式で定義され、
式中、Ｒ１～Ｒ５の各々は独立して、水素、アルキル、またはアリールラジカルである。１つの特に有用な実施形態では、有機窒素化合物は、ベンズイミダゾールである（すなわち、Ｒ１～Ｒ５の各々が水素である）。
ヒドロホルミル化プロセスからの反応流体などのアルデヒド溶液に添加される有機窒素化合物の量は、アルデヒド溶液の総重量に基づいて、少なくとも０．１０重量パーセントである。添加され得る有機窒素化合物の総量の上限は、主に、アルデヒド溶液（例えば、ヒドロホルミル化反応流体）中の有機窒素化合物の溶解限度により決定される。一実施形態では、濃度範囲は、それが添加される溶液／流体の総重量に基づいて、０．１０～５重量パーセントである。別の実施形態では、濃度範囲は、それが添加される溶液／流体の総重量に基づいて、０．１０～３重量パーセントである。いくつかの実施形態では、有機窒素化合物は、その濃度が、生成物／触媒分離プロセス中の揮発性または同伴物に起因して、経時的に低下し得るため、定期的に添加される。溶液中の有機窒素化合物の濃度は、アルデヒド溶液（例えば、ヒドロホルミル化反応流体）のガスクロマトグラフィーまたは高圧液体クロマトグラフィーなどの従来の手段により監視され得る。
アルデヒド溶液がヒドロホルミル化プロセスにおける反応流体である場合、ヒドロホルミル化プロセスの生成物は、不斉、非不斉、またはそれらの組み合わせであり得、好ましい生成物は非不斉である。本プロセスは、任意のバッチ式、連続式、または半連続式で実施することができ、所望の触媒液および／またはガス再循環操作を含むことができる。
再循環手順は、一般に、触媒およびアルデヒド生成物を含有する液体反応媒体の一部をヒドロホルミル化反応器、すなわち反応ゾーンから連続的もしくは断続的に抜き出すこと、ならびに必要に応じて、常圧、減圧、または高圧下の１つ以上の段階で、別個の蒸留ゾーンにおいて、ＵＳ５，４３０，１９４およびＵＳ５，６８１，４７３に開示されているような複合膜を用いて、またはアルデヒド生成物を蒸留するより従来型で好ましい方法、すなわち気化分離によりそこからアルデヒド生成物を回収することを伴い、非揮発性金属触媒含有残留物は、例えばＵＳ５，２８８，９１８に開示されるように反応ゾーンに再循環される。揮発性物質の縮合、ならびに例えばさらなる蒸留によるその分離およびさらなる回収は、任意の従来の方式で行うことができ、粗アルデヒド生成物は、所望であれば、さらなる精製および異性体分離のために通過させることができ、回収された任意の反応物、例えばオレフィン出発物質および合成ガスは、任意の所望の方式でヒドロホルミル化ゾーン（反応器）に再循環させることができる。そのような膜分離の抽残液を含有する回収された金属触媒またはそのような気化分離の残渣を含有する回収された非揮発化金属触媒は、所望の任意の従来の方式で、ヒドロホルミル化ゾーン（反応器）にリサイクルすることができる。
いくつかの実施形態では、本明細書で用いられ得るヒドロホルミル化反応流体は、添加される有機窒素化合物および少なくともいくらかの量の４つの異なる主成分または構成成分、すなわち、アルデヒド生成物、金属－有機リン配位子錯体触媒、遊離有機リン配位子、ならびに該触媒および該遊離配位子用の有機溶媒を含有する任意の対応するヒドロホルミル化プロセスに由来する任意の流体を含み、該成分は、ヒドロホルミル化反応混合物の出発物質が由来し得るヒドロホルミル化プロセスにより用いられ、かつ／または生成されたものに対応する。本明細書で用いられ得るヒドロホルミル化反応流体は、ヒドロホルミル化プロセスにおいて故意に用いられているか、または該プロセスの間にその場で形成されたものなどの追加の成分を少量含有し得、通常は含有するであろう。また存在し得るそのような成分の例には、未反応オレフィン出発物質、一酸化炭素および水素ガス、ならびにその場で形成されるタイプの生成物、例えば、飽和炭化水素および／またはオレフィン出発物質に対応する未反応異性化オレフィン、配位子分解化合物、ならびに高沸点液体アルデヒド縮合副生物、ならびに用いられる場合、他の不活性共溶媒タイプの物質または炭化水素添加剤が含まれる。
本発明により包含されるヒドロホルミル化プロセスの反応条件は、光学活性および／または非光学活性アルデヒドを生成するためにこれまで用いられてきた任意の好適なヒドロホルミル化条件を含み得る。例えば、ヒドロホルミル化プロセスの水素、一酸化炭素およびオレフィン出発化合物の全ガス圧は、１～６９，０００ｋＰａの範囲であり得る。しかしながら、一般に、本プロセスは、水素、一酸化炭素およびオレフィン出発化合物の全ガス圧１４，０００ｋＰａ未満、より好ましくは３，４００ｋＰａ未満で運転されることが好ましい。最小全圧は、所望の反応速度を得るのに必要な反応物の量により主に制限される。より具体的には、本発明のヒドロホルミル化プロセスの一酸化炭素分圧は、好ましくは１～６，９００ｋＰａ、より好ましくは２１～５，５００ｋＰａであり、水素分圧は、好ましくは３４～３，４００ｋＰａ、より好ましくは６９～２，１００ｋＰａである。一般に、反応ゾーン内の一酸化炭素に対するガス状水素のＨ２：ＣＯモル比は、１：１０～１００：１以上の範囲であり得、より好ましい水素：一酸化炭素のモル比は、１：１０～１０：１である。
一般に、ヒドロホルミル化プロセスは、任意の運転可能な反応温度で実施することができる。有利には、ヒドロホルミル化プロセスは、－２５℃～２００℃の反応温度で実施される。一般に、５０℃～１２０℃のヒドロホルミル化反応温度は、すべてのタイプのオレフィン系出発物質に対して好ましい。非光学活性アルデヒド生成物が所望される場合、アキラルタイプオレフィン出発物質および有機リン配位子が用いられ、光学活性アルデヒド生成物が所望される場合、プロキラルまたはキラルタイプオレフィン出発物質および有機リン配位子が用いられることを理解されたい。用いられるヒドロホルミル化反応条件は、所望のアルデヒド生成物のタイプにより左右される。
本発明のヒドロホルミル化プロセスは、例えば、固定床反応器、流動床反応器、管状反応器、ベンチュリ反応器、気泡塔反応器、連続撹拌タンク反応器（ＣＳＴＲ）、またはスラリー反応器などの１つ以上の好適な反応器の１つ以上の反応ゾーンで行われ得る。反応器の最適なサイズおよび形状は、使用される反応器のタイプに依存する。一般に、流動床反応器では、流動化を容易にするために、小さな球状の触媒粒子が好ましい。固定床反応器では、反応器内の背圧が適度に低く保たれるように、より大きな触媒粒子が好ましい。本発明で用いられる少なくとも１つの反応ゾーンは、単一の容器であり得るか、または２つ以上の別個の容器を備え得る。本発明で用いられる少なくとも１つの分離ゾーンは、単一の容器であり得るか、または２つ以上の別個の容器を備え得る。本明細書で用いられる反応ゾーン（複数可）および分離ゾーン（複数可）は、同じ容器内または異なる容器内に存在し得る。例えば、反応蒸留、反応性膜分離などの反応性分離技法は、反応ゾーン（複数可）で起こり得る。
本発明のヒドロホルミル化プロセスは、必要に応じて未消費の出発物質をリサイクルしながら、バッチ式または連続式で実施され得る。反応は、単一の反応ゾーンもしくは複数の反応ゾーンで、直列もしくは並列に実施され得るか、または細長い管状ゾーンもしくは一連のそのようなゾーンでバッチ式または連続的に実施され得る。用いられ得る構成の物質は、反応中、出発物質に対して実質的に不活性でなければならず、装置の製作は、反応温度および圧力に耐えることができるべきである。反応中、バッチ式または連続的に反応ゾーンへと導入される出発物質または成分を導入および／またはその量を調整する手段は、本プロセスにおいて、特に、出発物質の所望のモル比を維持するのに簡便に利用され得る。反応工程は、出発物質の一方を他方に漸増的に添加することにより行われ得る。また、反応ステップは、出発物質の同時添加により組み合わされ得る。出発物質は、各々またはすべての直列の反応ゾーンに添加され得る。完全な変換が所望されないか、または得られない場合、出発物質は、例えば、蒸留により生成物から分離され得、次いで、出発物質は反応ゾーンにリサイクルして戻される。
ヒドロホルミル化プロセスは、ガラスライニングされたステンレス鋼または類似のタイプの反応装置のいずれかで実施され得る。過度の温度変動を制御するために、または任意の可能性のある「暴走」反応温度を防止するために、反応ゾーンには、１つ以上の内部および／または外部熱交換器が取り付けてられ得る
本発明のヒドロホルミル化プロセスは、１つ以上のステップまたは段階で実施され得る。反応ステップまたは段階の正確な数は、資本コストと高い触媒選択性、活性、寿命、および操作性の容易さの達成との間の最良の妥協点、ならびに問題の出発物質の固有の反応性、ならびに出発物質および反応条件に対する所望の反応生成物の安定性により左右される。
一実施形態では、ヒドロホルミル化は、例えば、ＵＳ５，７２８，８９３に記載されているような、多段反応器中で行われ得る。多段階反応器は、容器１つ当たり１つを超える反応ゾーンまたは理論的反応段階を作り出す内部の物理的障壁を用いて設計され得る。実際には、それは、単一の連続撹拌タンク反応容器内に多数の反応器を有するようなものである。単一の容器内の複数の反応段階は、反応容器の容積を使用する費用効果の高い方法である。これにより、同じ結果を達成するのに必要とされるであろう容器の数が大幅に減少する。少数の容器は、別個の容器および攪拌器に伴う必要とされる全体的な資本および保守上の懸念を低減する。
上記のように、本発明のヒドロホルミル化プロセスを連続方式で行うことが一般に好ましい。一般に、連続ヒドロホルミル化プロセスは当技術分野でよく知られており、以下（ａ）溶媒と、金属－有機リン配位子錯体触媒と、遊離有機リン配位子とを含む液体均一反応混合物中でオレフィン系出発物質（複数可）を一酸化炭素および水素でヒドロホルミル化すること、（ｂ）オレフィン系出発物質（複数可）のヒドロホルミル化に有利な反応温度および圧力条件を維持すること、（ｃ）補給量のオレフィン系出発物質（複数可）、一酸化炭素、および水素を、これらの反応物が使い果たされたときに反応媒体に供給すること、ならびに（ｄ）任意の所望の方式で所望のアルデヒドヒドロホルミル化生成物（複数可）を回収することを伴い得る。連続プロセスは、単一パスモードで行うことができ、すなわち、蒸気混合物は、未反応オレフィン系出発物質を含み、気化したアルデヒド生成物を、液体反応混合物から除去し、そこからアルデヒド生成物を回収しそしてオレフィン系出発物質（複数可）を補給し、未反応オレフィン系出発物質（複数可））をリサイクルさせることなく、次の単一パススルーのために一酸化炭素および水素を、液体反応媒体に供給する。そのようなタイプのリサイクル手順は、当技術分野でよく知られており、例えばＵＳ４，１４８，８３０に開示されているような所望のアルデヒド反応生成物（複数可）から分離された金属－有機リン錯体触媒流体の液体リサイクル、または、例えば、ＵＳ４，２４７，４８６に開示されているようなガスリサイクル手順、ならびに必要に応じて、液体およびガスリサイクル手順の両方の組み合わせを伴い得る。本発明の最も好ましいヒドロホルミル化プロセスは、連続液体触媒リサイクルプロセスを含む。好適な液体触媒リサイクル手順の例は、米国特許第４，６６８，６５１号、同第４，７７４，３６１号、同第５，１０２，５０５号、および同第５，１１０，９９０号に開示される。
本発明の実施形態では、アルデヒド生成物混合物は、アルデヒド混合物が任意の好適な方法により生成される粗反応混合物の他の構成成分から分離され得る。好適な分離方法には、例えば、溶媒抽出、結晶化、蒸留、蒸発、ワイプフィルム蒸発、流下フィルム蒸発、相分離、濾過など、またはそれらの任意の組み合わせが含まれる。粗反応混合物からアルデヒド生成物を除去することが望ましい場合があるが、それは、ＰＣＴ公開第ＷＯ８８／０８８３５号に記載されているように、それらが捕捉剤の使用を通して形成されるためである。粗反応混合物の他の構成成分からアルデヒド混合物を分離するための１つの方法は、膜分離によるものである。そのような膜分離は、米国特許第５，４３０，１９４号および同第５，６８１，４７３号に記載されているように達成され得る。
上記のように、本発明の方法の終わりに（またはその間に）、所望のアルデヒドが、本発明の方法で使用される反応混合物から回収され得る。例えば、米国特許第４，１４８，８３０号および同第４，２４７，４８６号に開示されている回収技法を使用できる。例えば、連続液体触媒再循環プロセスでは、反応器から除去された液体反応混合物（アルデヒド生成物、触媒などを含有する）、すなわち、反応流体の一部は、分離ゾーン、例えば気化器／分離器に送ることができ、所望のアルデヒド生成物は、１つ以上の段階で、常圧、減圧、または高圧下で液体反応流体から蒸留により分離され、凝縮され、生成物受け器に集めることができ、所望であれば、さらに精製することができる。残りの液体反応混合物含有非揮発性触媒は、次いで、所望により任意の他の揮発性物質、例えば未反応オレフィンを、例えば従来の方式での蒸留により凝縮アルデヒド生成物から分離した後に液体反応に溶解した水素および一酸化炭素とともに反応器に戻してもよい。一般に、有機リン配位子および反応生成物の起こり得る分解を避けるために、減圧下および低温で、触媒含有反応混合物から所望のアルデヒドを分離することが好ましい。アルファ－モノ－オレフィン反応物も用いられる場合、そのアルデヒド誘導体も上の方法により分離され得る。
より具体的には、反応流体を含有する金属－有機リン錯体触媒からの所望のアルデヒド生成物の蒸留および分離は、任意の所望される好適な温度で起こり得る。一般に、そのような蒸留は、比較的低い温度、例えば、１５０℃未満、より好ましくは５０℃～１４０℃の範囲の温度で行われることが好ましい。そのようなアルデヒド蒸留が、低沸点アルデヒド（例えば、Ｃ４ ～Ｃ６）が伴われる場合は、例えば、ヒドロホルミル化中に用いられる全ガス圧力よりも実質的に低い全ガス圧力の減圧下で、または高沸点アルデヒド（例えば、Ｃ７以上）が伴われる場合は、真空下で起こることも一般に好ましい。例えば、一般的なやり方は、蒸留ゾーン、例えば気化器／分離器に対して反応媒体中に存在するよりもはるかに低い合成ガス濃度を含有する液体媒体中に溶解した未反応ガスの実質的な部分を気化させるため、ヒドロホルミル化反応器から取り出された液体反応生成物媒体を、減圧に供することであり、ここで、所望のアルデヒド生成物が、蒸留される。一般に、真空圧から最大で３４０ｋＰａの全ガス圧の範囲の蒸留圧が、ほとんどの目的に十分である。
本発明の方法は、アルデヒド溶液中で重質形成を有利に低減する。そのようなアルデヒド溶液は、アルデヒド生成物が生成されるヒドロホルミル化プロセスからの反応流体であり得る。したがって、例示的な非光学活性アルデヒド生成物には、例えば、プロピオンアルデヒド、ｎ－ブチルアルデヒド、イソブチルアルデヒド、ｎ－バレルアルデヒド、２－メチル１－ブチルアルデヒド、ヘキサナール、ヒドロキシヘキサナール、２－メチルバレルアルデヒド、ヘプタナール、２－メチル１－ヘキサナール、オクタナール、２－メチル１－ヘプタナール、ノナナール、２－メチル－１－オクタナール、２－エチル１－ヘプタナール、３－プロピル１－ヘキサナール、デカナール、アジプアルデヒド、２－メチルグルタルアルデヒド、２－メチルアジパアルデヒド、３－メチルアジパアルデヒド、３－ヒドロキシプロピオンアルデヒド、６－ヒドロキシヘキサナール、アルケナール、例えば、２－、３－、および４－ペンテナール、アルキル５－ホルミルバレラート、２－メチル－１－ノナナール、ウンデカナール、２－メチル１－デカナール、ドデカナール、２－メチル１－ウンデカナール、トリデカナール、２－メチル１－トリデカナール、２－エチル、１－ドデカナール、３－プロピル－１－ウンデカナール、ペンタデカナール、２－メチル－１－テトラデカナール、ヘキサデカナール、２－メチル－１－ペンタデカナール、ヘプタデカナール、２－メチル－１－ヘキサデカナール、オクタデカナール、２－メチル－１－ヘプタデカナール、ノノデカナール、２－メチル－１－オクタデカナール、２－エチル１－ヘプタデカナール、３－プロピル－１－ヘキサデカナール、エイコサナール、２－メチル－１－ノナデカナール、ヘネイコサナール、２－メチル－１－エイコサナール、トリコサナール、２－メチル－１－ドコサナール、テトラコサナール、２－メチル－１－トリコサナール、ペンタコサナール、２－メチル－１－テトラコサナール、２－エチル－１－トリコサナール、３－プロピル－１－ドコサナール、ヘプタコサナール、２－メチル－１－オクタコサナール、ノナコサナール、２－メチル－１－オクタコサナール、ヘントリアコンタナール、２－メチル－１－トリアコンタナールなどが含まれる。
例示的な光学活性アルデヒド生成物には、本発明の不斉ヒドロホルミル化プロセスにより調製される（エナンチオマー）アルデヒド化合物、例えば、Ｓ－２－（ｐ－イソブチルフェニル）－プロピオンアルデヒド、Ｓ－２－（６－メトキシ－２－ナフチル）プロピオンアルデヒド、Ｓ－２－（３－ベンゾイルフェニル）－プロピオンアルデヒド、Ｓ－２－（ｐ－チエノイルフェニル（ｔｈｉｅｎｏｙｌｐｈｅｎｙｌ））プロピオンアルデヒド、Ｓ－２－（３－フルオロ－４－フェニル）フェニルプロピオンアルデヒド、Ｓ－２－［４－（１，３－ジヒドロ－１－オキソ－２Ｈ－イソインドール－２－イル）フェニル］プロピオンアルデヒド、およびＳ－２－（２－メチルアセトアルデヒド）－５－ベンゾイルチオフェンなどが含まれる。
他で議論されているように、ヒドロホルミル化プロセスにおける重質物の過剰な形成（ヒドロホルミル化プロセスの所望の生成物の通常の沸点より少なくとも２５℃高い通常の沸点を有する液体副生成物）は、一般に望ましくないため、重質形成率を低減させるプロセスが望ましいであろう。本発明の目的のために、重質形成率は、経時的（例えば、連続ヒドロホルミル化プロセスについて少なくとも７日間）に重質物（例えば、二量体および三量体）の増加を測定することにより決定される。連続ヒドロホルミル化プロセスとの関連で、プロセス流体の試料を定期的に取り出し、ガスクロマトグラフィー（ＧＣ）で分析して、二量体および三量体の重量パーセントを決定し、次いで、結果を重質物の濃度（ｙ軸）対時間（ｘ軸）としてプロットする。得られたデータポイントに最適な線の傾きは、重質物増加率を定量化し、単位は重量パーセント／時間（例えば、重量パーセント／日）である。例えば、液体試料を少なくとも１つの反応器から定期的に取り出し、ＧＣで分析して、反応流体中の重質物の重量パーセントを決定することができ、好ましい実施形態では、液体試料は、各反応器から所望の間隔（複数可）で取り出され、結果は平均されて、プロセス全体を表す重質物濃度が得られる。別の実施形態では、ＧＣ分析および計算を上記のように実行して、バッチプロセスを、実行の最初および実行の期間全体にわたって間隔をおいてサンプリングして、重質形成率を決定することができる。上の分析は、ヒドロホルミル化反応システム内の他のプロセスパラメータ（例えば、反応流体体積、気化器供給対尾部比、単位温度、気化器圧力など）が本質的に一定のままであると仮定する。
重質副生成物の重量パーセントを決定する方法には、ＧＣ面積パーセント分析、ＧＣ外部標準分析（ＥＳＴＤ）、およびＧＣ内部標準分析（ＩＳＴＤ）が含まれるが、これらに限定されない。特定の分析物に対するＧＣ検出器の応答は、試料中の分析物の化学組成および濃度により決定される。類似の化学組成の分析物は、所定の検出器で類似の応答を示し、したがって、較正標準の一部として測定された量の既知の化合物を注入することにより決定される応答係数は、他の化学的に類似の構成成分にも適用され得る。例えば、１つのＣ８オレフィンに対して決定された応答係数は、他のＣ８オレフィン異性体に適用され得、二量体異性体、三量体異性体などについても同様である。個々の重質化合物の濃度を決定することは重要ではないため、重質形成率を定量化および計算するために、二量体ピークと三量体ピークとを一緒に組み合わせることが許容される。類似の化合物の集合濃度を報告するためにＧＣピークをグループ化する概念は、当業者にはよく知られている（例えば、“Ｇｕｉｄｅ ｔｏ ＡＳＴＭ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ ｔｈｅ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ ａｎｄ Ｌｕｂｒｉｃａｎｔｓ，ＡＳＴＭ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，２００７，ｐ．１３４を参照されたい）。一般に、類似の構造の化合物は、同等の揮発性および極性を有するため、ガスクロマトグラムでは類似した保持時間で溶出する。例えば、複数の二量体ピークは類似の保持時間を有し、一緒にグループ化され得、それらの集合濃度は、「重量パーセント二量体」として報告され、「重量パーセント三量体」などについても同様である。
ＧＣ法開発の一般的な原則は、当業者にはよく知られている（例えば、“Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｉｃ Ｓｅｌｅｃｔｉｖｉｔｙ：Ａ Ｇｕｉｄｅ ｔｏ Ｍｅｔｈｏｄ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ；Ｖｏｌｕｍｅ ３５ ｏｆ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ”Ｌｉｂｒａｒｙ，Ｅｌｓｅｖｉｅｒ，１９８６を参照されたい）。ＧＣ分析の正確な方法は重要ではないが、用いられる条件は、オレフィン、アルデヒド生成物、二量体、三量体、および追加の重質副生成物を区別するのに十分である必要がある。副生成物の一般的な識別は、ＧＣ－質量分析などの従来の手段、ならびに米国特許第４，１４８，８３０号に記載されているような独立した合成により決定され得る。一実施形態では、非極性結合固定相を有する少なくとも１つの溶融シリカ毛管カラムが、温度プログラミング機能および炎イオン化検出器を有するクロマトグラフで利用される。一般に、複数のピークの分離能は、用いられるカラムの長さとともに改善する。一実施形態では、３０メートルのカラムが用いられ、好ましい実施形態では、５０メートルのカラムが用いられ、最も好ましい実施形態では、１００メートルのカラムが用いられる。必要に応じて、２つ以上のカラムを直列に接続して、分解能を増加することができ、そのように用いられるカラムは、同じかまたは異なる固定相および寸法を有し得る。
本発明の目的のために、「重質形成率」という用語は、ヒドロホルミル化プロセスにおいてアルデヒド二量体および三量体が形成する率を意味する。重質形成率は、「重量パーセント／日」として表され、次のように計算される。
（二量体＋三量体の重量パーセンテージ）最終および（二量体＋三量体の重量パーセンテージ）初期は、上記のように測定され得る。例えば、本発明の方法が不在下での重質形成率が３重量％／日であり、本発明の方法が重質形成率を１．５重量％／日まで低減させる場合、重質形成率の５０％の減少が実現されるであろう。本明細書で特定されるような有機窒素化合物を利用することにより、本発明の方法は、反応流体中の重質形成率を有利に低減し得る。
本発明のいくつかの実施形態のさらなる利点は、ヒドロホルミル化プロセスにおいてしばしば起こるロジウム損失率の低減である。本明細書で使用される場合、「ロジウム損失率」という用語は、経時的なロジウム濃度の変化を意味する。ロジウムの濃度は、原子吸光（ＡＡ）などの従来の手段を使用して測定され得る。濃度の変化は、１日当たりの１００万分の１（ｐｐｍ）のロジウムの損失（ｐｐｍ／日）として表され、次のように計算する。
別の実施形態では、ロジウムの損失率は、ロジウムの濃度をｐｐｍ（ｙ軸）で数日（ｘ軸）にわたってプロットすることにより、複数のデータポイントに基づいて決定され得、そのように記載された線の傾きは、ロジウム損失率をｐｐｍ／日で決定する。本発明の目的のために、ロジウム損失率を１０ｐｐｍ／日から５ｐｐｍ／日まで減少させることは、ロジウム損失率の５０％の低減となる。
本発明のいくつかの実施形態を、以下の実施例においてより詳細に説明する。
以下の実施例における全ての部およびパーセンテージは、他に示されていない限り重量による。他に示されていない限り、圧力は絶対圧力として示されている。混合Ｃ９アルデヒドを、混合オクテンのヒドロホルミル化から得て、特に明記しない限り、使用前に蒸留した。実施例で使用する混合Ｃ９アルデヒドは、特に明記しない限り、９６．８重量％の混合Ｃ９アルデヒド、２．２重量％の二量体、および０．７重量％の三量体を含有する。実施例で使用するブチルアルデヒドを、プロピレンのヒドロホルミル化から得て、使用前に蒸留すると、総重質物濃度は約１重量％である。
Ｃ９アルデヒド実験の試料分析を、以下のパラメータを使用してガスクロマトグラフィー（ＧＣ）で実行する。
構成成分の定量化は、代表的な化合物を使用した外部標準較正に基づいており、複数の二量体ピークおよび三量体ピークは、レポート作成のためにグループ化される。
Ｃ４アルデヒド実験の試料分析は、以下のパラメータを使用してＧＣにより実行する。
構成成分の定量化は、外部標準較正に基づいており、重質物は、二量体および三量体としてグループ化される。
特に明記しない限り、重質形成率を「重量パーセント／日」として表し、次のように計算する。
ロジウム濃度を、空気／アセチレン炎を使用した原子吸収（ＡＡ）により決定する。この技法では、クラスター化ロジウムを確実に定量化できないため、この方法は、「ロジウム損失」を示すために使用され得ることが見出されている（例えば、検出できないロジウムがクラスター化されているか、そうでなければ溶液中に存在せず、したがってヒドロホルミル化に対して活性ではない）。ロジウム損失率を次のように計算する。
色の変化（無色または淡黄色の溶液から始まる）、例えば、黒化もしくは黒色フィルム、または固体の形成もロジウム触媒の分解を示す。
実施例で使用する配位子Ａは、トリス（２，４－ジ－ｔｅｒｔ－ブチルフェニル）ホスファイトである。
比較実験Ａ．フィッシャーポーターチューブに、窒素雰囲気下で混合Ｃ９アルデヒド（約１０ｍＬ）を投入する。アルデヒドを１１５℃の油浴で一晩撹拌した後、ＧＣ分析のために試料を取り出す。
本発明の実施例１．アルデヒドへのベンズイミダゾール（Ｂｚｉｍ、２．５重量％）の添加を除いて、比較実験Ａの手順に従う。
比較実験Ａおよび実施例１の結果を表１に示す。
比較実験Ｂ．フィッシャーポーターチューブに、混合Ｃ９アルデヒド（２０ｍＬ）、ロジウムジカルボニルアセチルアセトネート（約３００ｐｐｍロジウム）、および配位子Ａ（ロジウム当たり約１０等量）を投入する。溶液を１：１のＣＯ：Ｈ２で約１時間スパージし、その後、窒素で短時間パージし、１１５℃の油浴で１０ｐｓｉの全圧下で密閉する。溶液をＧＣ分析のために定期的にサンプリングする。
本発明の実施例２．ベンズイミダゾール（２．０重量％）の添加を除いて、比較実験Ｂの手順に従う。
本発明の実施例３．ベンズイミダゾール（１．０重量％）の添加を除いて、比較実験Ｂの手順に従う。
比較実験Ｂ、ならびに本発明の実施例２および３において５日間にわたって起こる重質形成の結果を表２に示す。
比較実験Ｂ、ならびに本発明の実施例２および３の経時的なロジウムの濃度を表３に要約する。
ロジウム損失率は≧９０％減少する。比較実験Ｂの溶液は非常に暗褐色であったが、本発明の実施例２および３の溶液は透明な黄色のままであり、ベンズイミダゾールがロジウムの嵩高い有機モノホスファイト触媒溶液におけるロジウムの安定性を高めることをさらに示す。
比較実験Ｃ．試料が異なる間隔で引き抜かれることを除いて、比較実験Ｂの手順に従う。
本発明の実施例４．添加したベンズイミダゾールの量（０．５重量％）を除いて、比較実験Ｃの手順に従う。
本発明の実施例５．添加したベンズイミダゾールの量（０．２５重量％）を除いて、比較実験Ｃの手順に従う。
１１５℃での６日後の比較実験Ｃ、ならびに本発明の実施例４および５の結果を表４に要約する。
比較実験Ｄ．試料が異なる間隔で引き抜かれることを除いて、比較実験Ｂの手順に従う。
比較実験Ｅ．添加したベンズイミダゾールの量（０．０７重量％）を除いて、比較実験Ｃの手順に従う。
比較実験Ｆ．添加したベンズイミダゾールの量（０．０３重量％）を除いて、比較実験Ｃの手順に従う。
１１５℃での４日後の比較実験Ｄ～Ｆの結果を表５に要約する。
比較実験Ｇロジウム（４００ｐｐｍ）、配位子Ａ（０．５重量％）、混合Ｃ９アルデヒド、および５０重量％Ｃ９アルデヒド由来の重質物（２０ｍＬ）からなる触媒をフィッシャーポーターチューブに投入する。チューブを１：１のＣＯ：Ｈ２で約１時間スパージし、１１５℃で１０ｐｓｉの全圧下で密閉する。溶液をＧＣ分析のために定期的にサンプリングする。
本発明の実施例６．ベンズイミダゾール（０．５０重量％）の添加を除いて、比較実験Ｄの手順に従う。
本発明の実施例７．ベンズイミダゾール（１．００重量％）の添加を除いて、比較実験Ｄの手順に従う。
９日後の比較実験Ｇ、ならびに本発明の実施例６および７の結果を表６に示す。
比較実験Ｈフィッシャーポーターチューブにブチルアルデヒド（１０ｍＬ）を投入し、１０ｐｓｉの窒素圧下で密閉する。アルデヒドを１１５℃の油浴で攪拌し、ＧＣ分析のために定期的にサンプリングする。
本発明の実施例８．ベンズイミダゾール（１．８重量％）の添加を除いて、比較実験Ｅの手順に従う。
２日後の比較実験Ｈおよび本発明の実施例８の結果を表７に示す。
比較実験Ｉ～Ｓ異なる有機窒素化合物の使用およびサンプリング間隔を除いて、比較例Ａの手順に従う。これらの有機窒素化合物は、本発明の範囲外である。結果を表８および９に要約する。
比較実験Ｉ～ＮおよびＯ～Ｒで試験した有機窒素化合物のいずれも、本発明の結果を提供しない。本発明の実験９の有機窒素化合物は、１２％の重質形成率の低減を提供する。
Claims (9)
- １つ以上のアルデヒドを含む溶液中の重質形成を低減するための方法であって、前記アルデヒド溶液の総重量に基づいて、０．１～５重量パーセントの有機窒素化合物を提供することであって、前記有機窒素化合物が、次式を含み、
- 前記有機窒素化合物が、ベンズイミダゾールを含む、請求項１に記載の方法。
- 前記加水分解性有機リン配位子が、嵩高い有機モノホスファイトである、請求項１に記載の方法。
- 前記触媒がロジウムを含み、ロジウム損失率が、前記有機窒素化合物の不在下でのロジウム損失率より少なくとも２５％低い、請求項３に記載の方法。
- 前記ヒドロホルミル化プロセス中に複数の重質物が形成され、重質形成率が、前記プロセスが前記有機窒素化合物の不在下で行われる場合の重質形成率より少なくとも１０パーセント低く、前記ヒドロホルミル化プロセスが、連続プロセスであり、重質形成率が、ガスクロマトグラフィーを使用して少なくとも７日間にわたって測定される、請求項１～４のいずれか一項に記載の方法。
- 前記反応流体中のベンズイミダゾールの量が、前記反応流体の総重量に基づいて、０．２５～２．５重量パーセントである、請求項２に記載の方法。
- 前記オレフィンが、Ｃ３以上である、請求項１～６のいずれか一項に記載の方法。
- 前記オレフィンが、Ｃ８以上である、請求項１～６のいずれか一項に記載の方法。
- 前記アルデヒドが、Ｃ３以上である、請求項１または請求項２に記載の方法。
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