RU2795878C2 - Methods for slowing catalyst deactivation and/or slowing tetraphosphin ligand consumption in hydroformylation processes - Google Patents

Methods for slowing catalyst deactivation and/or slowing tetraphosphin ligand consumption in hydroformylation processes Download PDF

Info

Publication number
RU2795878C2
RU2795878C2 RU2020140305A RU2020140305A RU2795878C2 RU 2795878 C2 RU2795878 C2 RU 2795878C2 RU 2020140305 A RU2020140305 A RU 2020140305A RU 2020140305 A RU2020140305 A RU 2020140305A RU 2795878 C2 RU2795878 C2 RU 2795878C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
group
hydroformylation
monophosphine
ligand
catalyst
Prior art date
Application number
RU2020140305A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2020140305A (en
Inventor
Майкл А. БРАММЕР
Майкл К. БЕКЕР
II Уильям Н. ФЕЛСТЕД
Original Assignee
Дау Текнолоджи Инвестментс Ллк
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Дау Текнолоджи Инвестментс Ллк filed Critical Дау Текнолоджи Инвестментс Ллк
Publication of RU2020140305A publication Critical patent/RU2020140305A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2795878C2 publication Critical patent/RU2795878C2/en

Links

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: inventions relate to methods for slowing down the deactivation of a catalyst and slowing down the consumption of a tetraphosphine ligand in a hydroformylation process. A method for slowing down catalyst deactivation in a hydroformylation process and a method for slowing down the consumption of a tetraphosphine ligand in a hydroformylation process are described, comprising (a) contacting an olefin with carbon monoxide, hydrogen, and a catalyst containing (A) a transition metal in which the transition metal contains rhodium, (B) tetraphosphine having the following structure:
Figure 00000021
where each P represents a phosphorus atom, and each of R1-R46 independently represents hydrogen, C1-C8 alkyl group, aryl group, alkaryl group or halogen, and the said contacting is carried out in one or more reaction zones and under hydroformylation conditions; and (b) adding to the reaction zone a monophosphine having the following structure:
Figure 00000022
where P represents a phosphorus atom, and each of Y1-Y3 independently represents an aryl group, an alkaryl group, a cycloalkyl group, a benzyl group, a C3-C8 alkyl group, an alkoxy group of 1-8 carbon atoms, an aryloxy group, or a halogen.
EFFECT: slowing down the deactivation of the catalyst and slowing down the consumption of tetraphosphine ligand in the process of hydroformylation.
11 cl, 5 tbl, 11 ex

Description

Область техникиTechnical field

Данное изобретение относится к способам замедления деактивации катализатора и/или замедления расхода тетрафосфинового лиганда в процессе гидроформилирования.This invention relates to methods for slowing down catalyst deactivation and/or slowing down the consumption of tetraphosphine ligand in a hydroformylation process.

Уровень техникиState of the art

В данной области техники известно, что альдегиды могут быть без труда получены взаимодействием олефин-ненасыщенного соединения с монооксидом углерода и водородом в присутствии солюбилизированного катализатора на основе комплекса родия с триорганофосфорным лигандом, и что предпочтительный тип таких процессов включает непрерывное гидроформилирование. Например, в патенте США № 3527809 описано гидроформилирование альфа-олефинов с получением альдегидов при низких температурах и давлениях. В данном способе при определенном наборе переменных, в присутствии некоторых триорганофосфорных лигандов используют некоторые родиевые комплексы для обеспечения эффективного катализа гидроформилирования олефинов водородом и монооксидом углерода. It is known in the art that aldehydes can be readily prepared by reacting an olefinically unsaturated compound with carbon monoxide and hydrogen in the presence of a solubilized rhodium triorganophosphorus ligand complex catalyst, and that the preferred type of such processes involves continuous hydroformylation. For example, US Pat. No. 3,527,809 describes the hydroformylation of alpha-olefins to produce aldehydes at low temperatures and pressures. In this method, with a certain set of variables, in the presence of certain triorganophosphorus ligands, certain rhodium complexes are used to provide efficient catalysis of the hydroformylation of olefins with hydrogen and carbon monoxide.

Среди катализаторов, описанных в патенте США № 3527809 – соединения, содержащие родий и триарилфосфорные лиганды, в частности, триарилфосфиновые лиганды, примером которых является трифенилфосфин («TPP»). В промышленных процессах гидроформилирования десятки лет успешно используют родий-TPP катализатор, и ключевым аспектом производства является применение большого избытка TPP относительно родия. Например, промышленные процессы гидроформилирования пропилена часто осуществляют при концентрациях TPP 10-12 процентов по массе относительно общей массы реакционной среды. Столь высокие концентрации TPP используют для достижения требуемой региоселективности в отношении продукта и для повышения стабильности катализатора. Among the catalysts described in US Pat. No. 3,527,809 are compounds containing rhodium and triarylphosphorus ligands, in particular triarylphosphine ligands, an example of which is triphenylphosphine ("TPP"). Commercial hydroformylation processes have successfully used a rhodium-TPP catalyst for decades, and a key aspect of production is the use of a large excess of TPP relative to rhodium. For example, industrial propylene hydroformylation processes are often carried out at TPP concentrations of 10-12 percent by weight based on the total weight of the reaction medium. Such high concentrations of TPP are used to achieve the required product regioselectivity and to improve catalyst stability.

Со временем катализаторы гидроформилирования деактивируются вследствие множества причин, включая образование кластеров родия или присутствие ингибирующих соединений. Могут быть предприняты мероприятия для сохранения достижения производственных задач, например, увеличение концентрации родия, повышение температуры реакции или обработка для регенерации катализатора, как описано, например, в патенте США № 5237106. Несмотря на такие мероприятия, катализаторы, в конечном итоге, достигают точки, когда деактивация обусловливает их непригодность для промышленного применения. Такие «отработанные» катализаторы необходимо выводить из процесса, направлять на извлечение благородного металла (PMR) и заменять свежими партиями родия и лиганда(ов). Затраты, связанные с PMR, заменой полного объема родия и лиганда, а также со снижением производительности во время замены катализатора, могут быть значительными. Over time, hydroformylation catalysts deactivate due to a variety of reasons, including the formation of rhodium clusters or the presence of inhibitory compounds. Measures can be taken to maintain achievement of production targets, such as increasing the concentration of rhodium, raising the reaction temperature, or treating to regenerate the catalyst, as described, for example, in US patent No. 5237106. Despite such measures, the catalysts eventually reach the point when deactivation renders them unsuitable for industrial use. Such "spent" catalysts must be removed from the process, sent to noble metal recovery (PMR) and replaced with fresh batches of rhodium and ligand(s). The costs associated with PMR, full rhodium and ligand replacement, and performance degradation during catalyst replacement can be significant.

Процессы гидроформилирования с использованием C3 и высших олефинов обеспечивают получение смеси линейных (нормальных) и разветвленных (изо) альдегидов; региоселективность обычно выражают как отношение нормального альдегида к изоальдегиду (N:I). Хорошо известно, что катализаторы, способные обеспечивать получение N:I более, чем около 10-12, состоят из хелатообразующих лигандов, содержащих по меньшей мере два фосфорсодержащих фрагмента (см., например, “Rhodium Catalyzed Hydroformylation”, Kluwer Academic Publishers, 2000). Конкретные примеры включают, но не ограничиваются ими, тетрафосфиновые лиганды, такие как описаны в патенте США № 7531698. Hydroformylation processes using C3 and higher olefins provide a mixture of linear (normal) and branched (iso) aldehydes; regioselectivity is usually expressed as the ratio of normal aldehyde to isoaldehyde (N:I). It is well known that catalysts capable of producing an N:I greater than about 10-12 consist of chelating ligands containing at least two phosphorus containing moieties (see e.g. "Rhodium Catalyzed Hydroformylation", Kluwer Academic Publishers, 2000) . Specific examples include, but are not limited to, tetraphosphine ligands such as those described in US Pat. No. 7,531,698.

Такие хелатообразующие лиганды обычно получают специализированным синтезом, увеличивающим их стоимость. Хелатообразующие лиганды, как известно, разлагаются при непрерывной эксплуатации вследствие окисления, гидролиза или промотируемых родием побочных реакций. Поскольку скорость гидроформилирования и региоселективность продукта снижаются, если концентрация хелатообразующего лиганда становится слишком низкой, то общепринятой практикой является периодическое пополнение указанных соединений для сохранения требуемых производственных показателей. Скорость, с которой необходимо добавлять в систему хелатообразующий лиганд для поддержания требуемой концентрации («скорость расхода лиганда»), является ключевым экономическим фактором для процессов с использованием указанных дорогостоящих соединений. Such chelating ligands are usually obtained by specialized synthesis, which increases their cost. Chelating ligands are known to degrade during continuous use due to oxidation, hydrolysis, or rhodium-promoted side reactions. Since the hydroformylation rate and product regioselectivity decrease if the concentration of the chelating ligand becomes too low, it is common practice to top up these compounds periodically to maintain desired performance. The rate at which chelating ligand must be added to the system to maintain the desired concentration ("ligand consumption rate") is a key economic factor for processes using these costly compounds.

Желательно обеспечить способ замедления деактивации катализаторов и/или скорости расхода лиганда для процессов гидроформилирования с высоким значением N:I. It is desirable to provide a method for slowing catalyst deactivation and/or ligand consumption rate for high N:I hydroformylation processes.

Сущность изобретенияThe essence of the invention

Данное изобретение относится замедлению деактивации катализатора и/или скорости расхода тетрафосфинового лиганда в процессе гидроформилирования. Например, в соответствии с некоторыми вариантами реализации, неожиданно было обнаружено, что добавление в реакционную зону определенных монофосфинов может замедлять снижение скорости гидроформилирования и/или замедлять скорость расхода хелатообразующего тетрафосфинового лиганда. The present invention relates to slowing catalyst deactivation and/or the rate of consumption of tetraphosphine ligand in a hydroformylation process. For example, according to some embodiments, it has surprisingly been found that the addition of certain monophosphines to the reaction zone can slow down the rate of hydroformylation and/or slow down the rate of consumption of the chelating tetraphosphine ligand.

В одном аспекте способ замедления деактивации катализатора и/или замедления расхода тетрафосфинового лиганда в процессе гидроформилирования включает:In one aspect, a method for slowing catalyst deactivation and/or slowing tetraphosphine ligand consumption in a hydroformylation process comprises:

(a) приведение в контакт олефина с монооксидом углерода, водородом и катализатором, содержащим (A) переходный металл; (B) тетрафосфин, имеющий следующую структуру:(a) contacting the olefin with carbon monoxide, hydrogen and a catalyst containing (A) a transition metal; (B) a tetraphosphine having the following structure:

Figure 00000001
Figure 00000001

где каждый P представляет собой атом фосфора, и каждый из R1-R46 независимо представляет собой водород, C1–C8 алкильную группу, арильную группу, алкарильную группу или галоген, и необязательно (C) монофосфин, имеющий следующую структуру:where each P is a phosphorus atom and each R1-R46 is independently hydrogen, a C1-C8 alkyl group, an aryl group, an alkaryl group, or a halogen, and optionally (C) a monophosphine having the following structure:

Figure 00000002
Figure 00000002

где P представляет собой атом фосфора, и каждый из Y1-Y3 независимо представляет собой арильную группу, алкарильную группу, циклоалкильную группу, бензильную группу C3–C8 алкильную группу, алкоксильную группу из 1-8 атомов углерода, арилокси-группу или галоген, и указанное приведение в контакт осуществляют в одной или более реакционных зонах и в условиях гидроформилирования; иwhere P is a phosphorus atom and each of Y1-Y3 is independently an aryl group, an alkaryl group, a cycloalkyl group, a C3-C8 benzyl group, an alkyl group, an alkoxy group of 1-8 carbon atoms, an aryloxy group, or a halogen, and bringing into contact is carried out in one or more reaction zones and under hydroformylation conditions; And

(b) добавление в реакционную зону дополнительного количества монофосфина, имеющего вышеуказанную структуру. В некоторых вариантах реализации переходный металл представляет собой родий, а монофосфин представляет собой трифенилфосфин.(b) adding to the reaction zone an additional amount of monophosphine having the above structure. In some embodiments, the transition metal is rhodium and the monophosphine is triphenylphosphine.

Эти и другие варианты реализации более подробно описаны в следующем подробном описании изобретения.These and other implementation options are described in more detail in the following detailed description of the invention.

Подробное описание Detailed description

Все ссылки на периодическую таблицу элементов и различные группы указанной таблицы относятся к версии, опубликованной в книге CRC Handbook of Chemistry and Physics, 72е изд. (1991-1992) CRC Press, на с. I-11. All references to the Periodic Table of the Elements and the various groups of said table refer to the version published in CRC Handbook of Chemistry and Physics, 72nd ed. (1991-1992) CRC Press, on p. I-11.

Если не указано иное, явно не следует из контекста, все доли и проценты выражены по массе, и все методы испытаний являются актуальными на дату подачи данной заявки. В контексте практики патентования изобретений США содержание любых упомянутых патентов, патентных заявок или публикаций включено посредством ссылки в полном объеме (или их эквивалентная версия для США включена таким же образом посредством ссылки), особенно в отношении описания определений (до той степени, в которой они не противоречат определениям, специально приведенным в данном описании) и общих знаний в данной области техники.Unless otherwise indicated, it does not follow from the context, all parts and percentages are expressed by weight, and all test methods are current at the date of filing of this application. In the context of U.S. patenting practice, the contents of any patents, patent applications, or publications referred to are incorporated by reference in their entirety (or their U.S. equivalent version is incorporated in the same way by reference), especially with respect to the description of definitions (to the extent that they are not contrary to the definitions specifically given in this description) and common knowledge in the art.

В данном контексте термины в единственном числе, «по меньшей мере один» и «один или более» использованы взаимозаменяемо. Термины «содержит», «включает» и их варианты не имеют ограничивающего значения, если указанные термины встречаются в описании и формуле изобретения. In this context, the terms in the singular, "at least one" and "one or more" are used interchangeably. The terms "comprises", "includes" and variations thereof are not intended to be limiting if these terms appear in the specification and claims.

Также в данном контексте указание числовых диапазонов с помощью конечных точек включает все значения, входящие в данный диапазон (например, от 1 до 5 включает 1, 1,5, 2, 2,75, 3, 3,80, 4, 5 и т.д.). В контексте данного изобретения следует понимать, в соответствии с общими знаниями специалистов в данной области техники, что числовой диапазон включает и охватывает все возможные поддиапазоны, которые входят в данный диапазон. Например, диапазон от 1 до 100 предусматривает от 1,01 до 100, от 1 до 99,99, от 1,01 до 99,99, от 40 до 60, от 1 до 55 и т.д. Кроме того, в данном контексте указание числовых диапазонов и/или числовых значений, включая такие указания в формуле изобретения, можно читать как включающие термин «около». В таких случаях термин «около» относится к числовым диапазонам и/или числовым значениям, которые являются по существу такими же, как указаны в данном документе. Also in this context, specifying numeric ranges using endpoints includes all values within a given range (for example, from 1 to 5 includes 1, 1.5, 2, 2.75, 3, 3.80, 4, 5, etc. .d.). In the context of this invention, it should be understood, in accordance with the general knowledge of experts in the art, that the numerical range includes and covers all possible subranges that are included in this range. For example, the range 1 to 100 includes 1.01 to 100, 1 to 99.99, 1.01 to 99.99, 40 to 60, 1 to 55, and so on. In addition, in this context, the indication of numerical ranges and/or numerical values, including such indications in the claims, can be read as including the term "about". In such cases, the term "about" refers to numerical ranges and/or numerical values that are essentially the same as those specified herein.

В данном контексте «м.д. мас.» означает миллионные доли по массе.In this context, “m.d. wt." means parts per million by weight.

В контексте данного изобретения термин «углеводород» включает все допустимые соединения, содержащие по меньшей мере один атом водорода и один атом углерода. Такие допустимые соединения также могут содержать один или более гетероатомов. В широком аспекте допустимые углеводороды включают ациклические (с гетероатомами или без них) и циклические, разветвленные и неразветвленные, карбоциклические и гетероциклические, ароматические и неароматические органические соединения, которые могут быть замещенными или незамещенными. In the context of this invention, the term "hydrocarbon" includes all valid compounds containing at least one hydrogen atom and one carbon atom. Such valid compounds may also contain one or more heteroatoms. In a broad aspect, acceptable hydrocarbons include acyclic (with or without heteroatoms) and cyclic, branched and unbranched, carbocyclic and heterocyclic, aromatic and non-aromatic organic compounds, which may be substituted or unsubstituted.

В данном контексте термин «замещенный» включает все допустимые заместители органических соединений, если не указано иное. В широком аспекте допустимые заместители включают ациклические и циклические, разветвленные и неразветвленные, карбоциклические и гетероциклические, ароматические и неароматические заместители органических соединений. Иллюстративные заместители включают, например, алкил, алкилокси, арил, арилокси, гидроксиалкил, аминоалкил, в которых количество атомов углерода может составлять от 1 до 20 или более, предпочтительно от 1 до 12, а также гидрокси, галоген и амино. Допустимых заместителей может быть один или более, и они могут быть одинаковыми или различными для соответствующих органических соединений. Данное описание никоим образом не ограничено допустимыми заместителями органических соединений. In this context, the term "substituted" includes all acceptable substituents of organic compounds, unless otherwise indicated. In a broad aspect, acceptable substituents include acyclic and cyclic, branched and straight, carbocyclic and heterocyclic, aromatic and non-aromatic substituents of organic compounds. Illustrative substituents include, for example, alkyl, alkyloxy, aryl, aryloxy, hydroxyalkyl, aminoalkyl, in which the number of carbon atoms can be from 1 to 20 or more, preferably from 1 to 12, as well as hydroxy, halogen and amino. Allowed substituents may be one or more, and they may be the same or different for the respective organic compounds. This description is in no way limited to the allowable substituents of organic compounds.

В данном контексте термин «гидроформилирование» включает, но не ограничивается ими, все процессы гидроформилирования, которые включают превращение одного или более замещенных или незамещенных олефиновых соединений или реакционной смеси, содержащей одно или более замещенных или незамещенных олефиновых соединений, в один или более замещенных или незамещенных альдегидов или в реакционную смесь, содержащую один или более замещенных или незамещенных альдегидов. Альдегиды могут быть асимметричными или несимметричными.As used herein, the term "hydroformylation" includes, but is not limited to, all hydroformylation processes that involve the conversion of one or more substituted or unsubstituted olefin compounds, or a reaction mixture containing one or more substituted or unsubstituted olefin compounds, to one or more substituted or unsubstituted aldehydes or into a reaction mixture containing one or more substituted or unsubstituted aldehydes. Aldehydes can be asymmetric or non-symmetrical.

Термины «разложение лиганда» и «распад лиганда» использованы взаимозаменяемо и включают химическое превращение монофосфина или тетрафосфина, загруженного в реакционную среду. The terms "ligand degradation" and "ligand degradation" are used interchangeably and include the chemical conversion of monophosphine or tetraphosphine loaded into the reaction medium.

Термин «расход тетрафосфинового лиганда» включает количество тетрафосфина, расходуемого в процессе гидроформилирования (например, в результате разложения лиганда) с течением времени. Например, с учетом количества тетрафосфина, добавленного в процесс гидроформилирования, и при периодическом измерении концентрации тетрафосфина в реакционной среде (методом ВЭЖХ, описанным ниже в разделе «Примеры») можно рассчитать количество тетрафосфина, израсходованного в данном процессе. The term "tetraphosphine ligand consumption" includes the amount of tetraphosphine consumed during the hydroformylation process (eg, as a result of ligand degradation) over time. For example, by taking into account the amount of tetraphosphine added to the hydroformylation process and periodically measuring the concentration of tetraphosphine in the reaction medium (by the HPLC method described in the Examples section below), the amount of tetraphosphine consumed in this process can be calculated.

Термины «деактивация» и «деактивация катализатора» использованы взаимозаменяемо и включают снижение скорости гидроформилирования с течением времени. Специалистам в данной области техники понятно, что скорость гидроформилирования можно определить различными технологиями. Например, скорость гидроформилирования можно определить посредством осуществления по меньшей мере двух замеров при сопоставимых технологических условиях (например, при одинаковой концентрации родия, температуре реакции, парциальных давлениях газа и т.д.) в течение определенного периода времени. Например, регулярно измеряют скорость образования альдегида (например, в фунтах продукта в час, измеренных посредством определения содержания альдегида в потоке, выходящем из реактора с постоянной скоростью, с помощью газовой хроматографии) при сопоставимых технологических условиях в течение нескольких недель. Уменьшение количества образующегося альдегида означает деактивацию катализатора.The terms "deactivation" and "deactivation of the catalyst" are used interchangeably and include the reduction in the rate of hydroformylation over time. Those skilled in the art will appreciate that the rate of hydroformylation can be determined by various techniques. For example, the hydroformylation rate can be determined by making at least two measurements under comparable process conditions (eg, the same rhodium concentration, reaction temperature, gas partial pressures, etc.) over a period of time. For example, the rate of aldehyde formation is routinely measured (eg, in pounds of product per hour, measured by determining the aldehyde content of the constant rate reactor effluent by gas chromatography) under comparable process conditions over several weeks. A decrease in the amount of aldehyde formed means catalyst deactivation.

Термины «реакционная текучая среда», «реакционная среда» и «раствор катализатора» в данном контексте использованы взаимозаменяемо и могут включать, но не ограничиваются ими, смесь, содержащую: (a) катализатор на основе комплекса переходного металла с монофосфином (например, катализатор на основе комплекса родия с трифенилфосфином), (b) катализатор на основе комплекса переходного металла с тетрафосфином (например, катализатор на основе комплекса родия с тетрафосфином), (c) свободный монофосфин (например, трифенилфосфин), (d) свободный тетрафосфин, (e) альдегидные продукты, полученные в результате реакции, (f) непрореагировавшие реагенты, (g) растворитель для указанных катализаторов на основе комплексов переходных металлов и указанных свободных фосфиновых лигандов и необязательно (h) продукты разложения монофосфинового лиганда и тетрафосфинового лиганда. Реакционная среда может включать, но не ограничивается ими, (a) текучую среду в реакционной зоне, (b) поток текучей среды на пути в зону выделения, (c) текучую среду в зоне выделения, (d) возвратный поток, (e) текучую среду, выходящую из реакционной зоны или зоны выделения, (f) текучую среду во внешнем охладителе и (g) продукты разложения лиганда. The terms "reaction fluid", "reaction medium", and "catalyst solution" are used interchangeably herein and may include, but are not limited to, a mixture containing: (a) a transition metal monophosphine complex catalyst (e.g., a rhodium triphenylphosphine complex catalyst), (b) tetraphosphine transition metal catalyst (e.g. rhodium tetraphosphine complex catalyst), (c) free monophosphine (e.g. triphenylphosphine), (d) free tetraphosphine, (e) aldehyde products resulting from the reaction, (f) unreacted reactants, (g) solvent for said transition metal complex catalysts and said free phosphine ligands, and optionally (h) degradation products of monophosphine ligand and tetraphosphine ligand. The reaction medium may include, but is not limited to, (a) fluid in the reaction zone, (b) fluid flow on the way to the recovery zone, (c) fluid in the recovery zone, (d) return flow, (e) fluid effluent from the reaction or isolation zone, (f) fluid in an external cooler, and (g) ligand degradation products.

Термин «продукты разложения лиганда» включает, но не ограничивается ими, любые и все соединения, образующиеся в результате одного или более химических превращений по меньшей мере одной из молекул тетрафосфина и/или монофосфина, загруженного в реакционную среду. Такие соединения могут включать, но не ограничиваются ими, трифосфиновые или дифосфиновые соединения, полученные в результате промотированного родием расщепления исходного тетрафосфина, а также более мелкие фрагменты фосфина, образующиеся в результате указанных побочных реакций расщепления. Предусмотрено также, что продукты разложения лиганда включают алкилдиарилфосфины, которые, как известно, присутствуют в растворах катализатора гидроформилирования на основе комплекса родия с триарилфосфином (см., например, патент США № 4297239, кол. 5). Дополнительно предусмотрено, что продукты разложения лиганда включают любые и все соединения, которые образуются в результате окисления фосфиновых фрагментов. Например, продукты разложения лиганда могут включать оксиды фосфина, образованные из монофосфина, введенного в процесс, в результате частичного или полного окисления тетрафосфина, введенного в процесс, или в результате окисления фосфиновых соединений, образованных в результате промотированных родием побочных реакций (например, окисления трифосфиновых соединений, образованных из исходного тетрафосфина). The term "ligand degradation products" includes, but is not limited to, any and all compounds resulting from one or more chemical transformations of at least one of the tetraphosphine and/or monophosphine molecules loaded into the reaction medium. Such compounds may include, but are not limited to, triphosphine or diphosphine compounds resulting from rhodium-promoted cleavage of the parent tetraphosphine, as well as smaller phosphine moieties resulting from these cleavage side reactions. It is also contemplated that the degradation products of the ligand include alkyldiarylphosphines, which are known to be present in hydroformylation catalyst solutions based on a rhodium triarylphosphine complex (see, for example, US Pat. No. 4,297,239, Col. 5). It is further contemplated that ligand degradation products include any and all compounds that result from the oxidation of phosphine moieties. For example, ligand degradation products may include phosphine oxides formed from monophosphine introduced into the process, from the partial or complete oxidation of tetraphosphine introduced into the process, or from the oxidation of phosphine compounds formed from rhodium-promoted side reactions (e.g., oxidation of triphosphine compounds formed from the starting tetraphosphine).

В данном контексте термины «тетрадентатный фосфин» и «тетрафосфин» использованы взаимозаменяемо и включают соединения, содержащие четыре фосфиновых атома, каждый из которых связан с тремя атомами углерода.In this context, the terms "tetradentate phosphine" and "tetraphosphine" are used interchangeably and include compounds containing four phosphine atoms, each of which is associated with three carbon atoms.

В данном контексте термин «монодентатный фосфин» и «монофосфин» использованы взаимозаменяемо и включают соединения, которые содержат один фосфиновый атом, связанный с тремя атомами углерода.In this context, the terms "monodentate phosphine" and "monophosphine" are used interchangeably and include compounds that contain one phosphine atom bonded to three carbon atoms.

В данном контексте термины «родиевый комплекс», «катализатор на основе родиевого комплекса» и «каталитический комплекс» использованы взаимозаменяемо и включают по меньшей мере один атом родия с лигандами, связанными или координированными посредством электронного взаимодействия. Примеры таких лигандов включают, но не ограничиваются ими, монофосфин, тетрадентатный фосфин, монооксид углерода, пропилен и водород.In this context, the terms "rhodium complex", "rhodium complex catalyst" and "catalyst complex" are used interchangeably and include at least one rhodium atom with ligands linked or coordinated by electronic interaction. Examples of such ligands include, but are not limited to, monophosphine, tetradentate phosphine, carbon monoxide, propylene, and hydrogen.

В данном контексте термин «свободный» фосфин включает молекулы монофосфина или тетрафосфина, которые не связаны или не координированы с родием.As used herein, the term "free" phosphine includes monophosphine or tetraphosphine molecules that are not bound or coordinated to rhodium.

В целом, данное изобретение относится к способам замедления деактивации катализатора и/или замедления расхода тетрафосфинового лиганда в процессе гидроформилирования. Катализатор содержит переходный металл (например, родий) и тетрафосфиновый лиганд. In general, this invention relates to methods for slowing down catalyst deactivation and/or slowing down the consumption of tetraphosphine ligand in a hydroformylation process. The catalyst contains a transition metal (eg rhodium) and a tetraphosphine ligand.

В одном аспекте способ замедления деактивации катализатора и/или замедления расхода тетрафосфинового лиганда в процессе гидроформилирования включает:In one aspect, a method for slowing catalyst deactivation and/or slowing tetraphosphine ligand consumption in a hydroformylation process comprises:

(a) приведение в контакт олефина с монооксидом углерода, водородом и катализатором, содержащим (A) переходный металл; (B) тетрафосфин, имеющий следующую структуру:(a) contacting the olefin with carbon monoxide, hydrogen and a catalyst containing (A) a transition metal; (B) a tetraphosphine having the following structure:

Figure 00000003
Figure 00000003

где каждый P представляет собой атом фосфора, и каждый из R1-R46 независимо представляет собой водород, C1–C8 алкильную группу, арильную группу, алкарильную группу или галоген, и необязательно (C) монофосфин, имеющий следующую структуру:where each P is a phosphorus atom and each R1-R46 is independently hydrogen, a C1-C8 alkyl group, an aryl group, an alkaryl group, or a halogen, and optionally (C) a monophosphine having the following structure:

Figure 00000004
Figure 00000004

где P представляет собой атом фосфора, и каждый из Y1-Y3 независимо представляет собой арильную группу, алкарильную группу, циклоалкильную группу, бензильную группу C3–C8 алкильную группу, алкоксильную группу из 1-8 атомов углерода, арилокси-группу или галоген, и указанное приведение в контакт осуществляют в одной или более реакционных зонах и в условиях гидроформилирования; иwhere P is a phosphorus atom and each of Y1-Y3 is independently an aryl group, an alkaryl group, a cycloalkyl group, a C3-C8 benzyl group, an alkyl group, an alkoxy group of 1-8 carbon atoms, an aryloxy group, or a halogen, and bringing into contact is carried out in one or more reaction zones and under hydroformylation conditions; And

(b) добавление в реакционную зону дополнительного количества монофосфина, имеющего вышеуказанную структуру. В некоторых вариантах реализации переходный металл содержит родий. В некоторых вариантах реализации олефин представляет собой пропилен. В некоторых вариантах реализации количество добавленного монофосфина составляет по меньшей мере 40 моль фосфина на моль переходного металла. В некоторых вариантах реализации количество монофосфина, добавленного в реакционную зону, составляет более 1,5 процента по массе относительно реакционной среды в реакционной зоне в пересчете на общую массу реакционной среды в реакционной зоне.(b) adding to the reaction zone an additional amount of monophosphine having the above structure. In some embodiments, the transition metal contains rhodium. In some embodiments, the olefin is propylene. In some embodiments, the amount of added monophosphine is at least 40 moles of phosphine per mole of transition metal. In some embodiments, the amount of monophosphine added to the reaction zone is greater than 1.5 percent by weight relative to the reaction medium in the reaction zone, based on the total weight of the reaction medium in the reaction zone.

В некоторых вариантах реализации монофосфин представляет собой один или более из следующих: трифенилфосфин, трис(о-толил)фосфин, тринафтилфосфин, три(п-метоксифенил)фосфин, три(м-хлорфенил)фосфин, трибензилфосфин, трициклогексилфосфин, дициклогексилфенилфосфин, циклогексилдифенилфосфин и триоктилфосфин. В некоторых вариантах реализации ионофосфин представляет собой трифенилфосфин. В некоторых вариантах реализации монофосфин представляет собой объемный монофосфин. В некоторых вариантах реализации предложенный катализатор содержит смесь различных видов монофосфинов. In some embodiments, the monophosphine is one or more of the following: triphenylphosphine, tris(o-tolyl)phosphine, trinaphthylphosphine, tri(p-methoxyphenyl)phosphine, tri(m-chlorophenyl)phosphine, tribenzylphosphine, tricyclohexylphosphine, dicyclohexylphenylphosphine, cyclohexyldiphenylphosphine, and trioctylphosphine . In some embodiments, the ionophosphine is triphenylphosphine. In some embodiments, the monophosphine is a bulk monophosphine. In some embodiments, the proposed catalyst contains a mixture of different types of monophosphines.

В некоторых вариантах реализации каждый из R1-R46 в структуре тетрафосфина представляет собой водород. В некоторых вариантах реализации катализатор содержит один или более из следующих тетрафосфинов:In some embodiments, each of R1-R46 in the tetraphosphine structure is hydrogen. In some embodiments, the catalyst contains one or more of the following tetraphosphines:

Figure 00000005
Figure 00000005

Figure 00000006
Figure 00000006

В некоторых вариантах реализации переходный металл содержит родий, монофосфин представляет собой трифенилфосфин, каждый из R1-R46 представляет собой водород, и олефин содержит пропилен.In some embodiments, the transition metal contains rhodium, the monophosphine is triphenylphosphine, each of R1-R46 is hydrogen, and the olefin contains propylene.

В некоторых вариантах реализации снижение скорости гидроформилирования с течением времени меньше, чем в способе, осуществляемом в таких же условиях, но без монофосфина. В некоторых вариантах реализации скорость расхода тетрафосфинового лиганда в процессе гидроформилирования ниже, чем в процессе гидроформилирования, осуществляемом в таких же условиях, но без монофосфина.In some embodiments, the decrease in hydroformylation rate over time is less than in a process performed under the same conditions but without monophosphine. In some embodiments, the consumption rate of tetraphosphine ligand in the hydroformylation process is lower than in the hydroformylation process carried out under the same conditions but without monophosphine.

Водород и монооксид углерода могут быть получены из любого пригодного источника, включая крекинг и перегонку нефти. Hydrogen and carbon monoxide can be obtained from any suitable source, including cracking and oil refining.

Синтез-газ – название газовой смеси, которая содержит различные количества CO и H2. Способы его получения общеизвестны. Водород и CO обычно являются главным компонентами синтез-газа, но синтез-газ может содержать CO2 и инертные газы, такие как N2 и Ar. Молярное отношение H2 к CO в значительной степени варьируется, но обычно составляет от 1:100 до 100:1 и предпочтительно от 1:10 до 10:1. Синтез-газ доступен в продаже, и его часто используют в качестве источника топлива или промежуточного продукта для получения других химических соединений. Наиболее предпочтительное молярное отношение H2:CO для химического производства составляет от 3:1 до 1:3, и обычно требуемое значение составляет от 1:2 до 2:1 для большинства процессов гидроформилирования. Смеси синтез-газа являются предпочтительным источником водорода и CO. Syngas is the name of a gas mixture that contains varying amounts of CO and H2. Methods for its preparation are well known. Hydrogen and CO are usually the main components of synthesis gas, but synthesis gas may contain CO2 and inert gases such as N2 and Ar. The molar ratio of H2 to CO varies greatly, but is usually 1:100 to 100:1 and preferably 1:10 to 10:1. Synthesis gas is commercially available and is often used as a source of fuel or as an intermediate in the production of other chemical compounds. The most preferred H2:CO molar ratio for chemical production is 3:1 to 1:3, and typically 1:2 to 2:1 is required for most hydroformylation processes. Syngas mixtures are the preferred source of hydrogen and CO.

Олефиновые исходные реагенты, которые можно использовать в реакциях гидроформилирования, предусмотренных данным изобретением, могут быть ненасыщенными в концевом или внутреннем положении, и могут быть неразветвленными, разветвленными или циклическими по структуре. Такие олефины могут содержать от 2 до 20 атомов углерода и могут содержать одну или более этилен-ненасыщенных групп. Кроме того, такие олефины могут содержать группы или заместители, которые не оказывают существенного неблагоприятного влияния на процесс гидроформилирования, такие как карбонил, карбонилокси, окси, гидрокси, оксикарбонил, галоген, алкокси, арил, алкил, галогеналкил и т.п. Иллюстративные олефин-ненасыщенные соединения включают альфа-олефины, внутренние олефины, алкилалкеноаты, алкенилалканоаты, алкенилалкиловые простые эфиры, алкенолы и т.п., например, этилен, пропилен, 1-бутен, 1-пентен, 1-гексен, 1-октен, 1-децен, 1-додецен, 1-октадецен, 2-бутен, изобутилен, 2-метилбутен, 2-гексен, 3-гексен, 2-гептен, циклогексен, димеры пропилена, тримеры пропилена, тетрамеры пропилена, димеры бутена, тримеры бутена, 2-этил-1-гексен, стирол, 3-фенил-1-пропен, 1,4-гексадиен, 1,7-октадиен, 3-циклогексил-1-бутен и т.п. Конечно, следует понимать, что при необходимости можно использовать смеси различных олефиновых исходных материалов. Варианты реализации данного изобретения могут быть особенно пригодны для гидроформилирования C3 и высших олефинов. Так, в некоторых вариантах реализации олефин-ненасыщенные исходные материалы представляют собой альфа-олефины, содержащие от 3 до 20 атомов углерода, и внутренние олефины, содержащие от 3 до 20 атомов углерода, а также смеси исходных материалов, таких как альфа-олефины и внутренние олефины.The olefinic feedstocks that can be used in the hydroformylation reactions of this invention may be terminally or internally unsaturated, and may be straight, branched or cyclic in structure. Such olefins may contain from 2 to 20 carbon atoms and may contain one or more ethylenically unsaturated groups. In addition, such olefins may contain groups or substituents that do not significantly adversely affect the hydroformylation process, such as carbonyl, carbonyloxy, hydroxy, hydroxy, oxycarbonyl, halogen, alkoxy, aryl, alkyl, haloalkyl, and the like. Exemplary olefinically unsaturated compounds include alpha-olefins, internal olefins, alkyl alkenoates, alkenyl alkanoates, alkenyl alkyl ethers, alkenols, and the like, e.g., ethylene, propylene, 1-butene, 1-pentene, 1-hexene, 1-octene, 1-decene, 1-dodecene, 1-octadecene, 2-butene, isobutylene, 2-methylbutene, 2-hexene, 3-hexene, 2-heptene, cyclohexene, propylene dimers, propylene trimers, propylene tetramers, butene dimers, butene trimers , 2-ethyl-1-hexene, styrene, 3-phenyl-1-propene, 1,4-hexadiene, 1,7-octadiene, 3-cyclohexyl-1-butene, and the like. Of course, it should be understood that mixtures of different olefinic feedstocks can be used if desired. Embodiments of this invention may be particularly suitable for hydroformylation of C3 and higher olefins. Thus, in some embodiments, the olefinically unsaturated feedstocks are alpha-olefins containing from 3 to 20 carbon atoms and internal olefins containing from 3 to 20 carbon atoms, as well as mixtures of feedstocks such as alpha-olefins and internal olefins.

В процессе гидроформилирования преимущественно используют растворитель. Можно использовать любой пригодный растворитель, который не препятствует процессу гидроформилирования. В качестве иллюстрации, пригодные растворители для процессов гидроформилирования на родиевом катализаторе включают растворители, описанные, например, в патентах США 3527809; 4148830; 5312996; и 5929289. Неограничивающие примеры пригодных растворителей включают насыщенные углеводороды (алканы), ароматические углеводороды, простые эфиры, альдегиды, кетоны, нитрилы, спирты, сложные эфиры и продукты конденсации альдегидов. Конкретные примеры растворителей включают: тетраглим, пентаны, циклогексан, гептаны, бензол, ксилол, толуол, диэтиловый эфир, тетрагидрофуран, бутиральдегид и бензонитрил. Органический растворитель также может содержать растворенную воду до предела насыщения. Иллюстративные предпочтительные растворители включают кетоны (например, ацетон и метилэтилкетон), сложные эфиры (например, этилацетат, ди-2-этилгексилфталат, 2,2,4-триметил-1,3-пентандиола моноизобутират), углеводороды (например, толуол), нитроуглеводороды (например, нитробензол), простые эфиры (например, тетрагидрофуран (ТГФ)) и сульфолан. В процессах гидроформилирования на родиевом катализаторе может быть предпочтительно использовать, в качестве основного растворителя, альдегидные соединения, соответствующие альдегидным продукта, которые необходимо получить, и/или более высококипящие жидкие побочные продукты конденсации альдегидов, например, которые могут образовываться in situ во время процесса гидроформилирования, как описано, например, в US 4148830 и US 4247486. Основной растворитель, как правило, в конечном итоге содержит и альдегидные продукты, и более высококипящие жидкие побочные продукты конденсации альдегидов («тяжелые соединения»), что обусловлено сущностью непрерывного процесса. Количество растворителя не является особенно критичным и должно быть лишь достаточным для обеспечения реакционной среды с требуемой концентрацией переходного металла. Как правило, количество растворителя составляет от около 5 процентов до около 95 процентов по массе относительно общей массы реакционной среды. Можно использовать смеси растворителей. The hydroformylation process advantageously uses a solvent. You can use any suitable solvent that does not interfere with the hydroformylation process. By way of illustration, suitable solvents for rhodium catalyzed hydroformylation processes include those described in, for example, US Pat. Nos. 3,527,809; 4148830; 5312996; and 5,929,289. Non-limiting examples of suitable solvents include saturated hydrocarbons (alkanes), aromatic hydrocarbons, ethers, aldehydes, ketones, nitriles, alcohols, esters, and aldehyde condensates. Specific examples of solvents include: tetraglyme, pentanes, cyclohexane, heptanes, benzene, xylene, toluene, diethyl ether, tetrahydrofuran, butyraldehyde and benzonitrile. The organic solvent may also contain dissolved water up to saturation limit. Illustrative preferred solvents include ketones (eg acetone and methyl ethyl ketone), esters (eg ethyl acetate, di-2-ethylhexyl phthalate, 2,2,4-trimethyl-1,3-pentanediol monoisobutyrate), hydrocarbons (eg toluene), nitrohydrocarbons (eg nitrobenzene), ethers (eg tetrahydrofuran (THF)) and sulfolane. In rhodium-catalyzed hydroformylation processes, it may be preferable to use, as the main solvent, aldehyde compounds corresponding to the product aldehydes to be produced and/or higher boiling liquid aldehyde condensation by-products, for example, which may be formed in situ during the hydroformylation process, as described in, for example, US 4,148,830 and US 4,247,486. The basic solvent typically ends up containing both aldehyde products and higher boiling liquid aldehyde condensation by-products ("heavy compounds") due to the nature of the continuous process. The amount of solvent is not particularly critical and should only be sufficient to provide the reaction medium with the desired transition metal concentration. Typically, the amount of solvent is from about 5 percent to about 95 percent by weight based on the total weight of the reaction medium. Mixtures of solvents may be used.

Катализатор, используемый в способах по данному изобретению, содержит переходный металл и тетрафосфин. В некоторых особенно пригодных вариантах реализации катализатор содержит родий и тетрафосфин. Наиболее пригодный катализатор не содержит связанных с металлом галогенов, таких как хлор, и содержит водород, монооксид углерода и тетрафосфин, связанный в комплекс с металлическим родием, с образованием катализатора, растворимого в вышеупомянутой жидкой фазе и стабильного в условиях реакции. The catalyst used in the methods of this invention contains a transition metal and tetraphosphine. In some particularly suitable embodiments, the catalyst contains rhodium and tetraphosphine. The most suitable catalyst does not contain metal-bound halogens such as chlorine and contains hydrogen, carbon monoxide and tetraphosphine complexed with rhodium metal to form a catalyst soluble in the aforementioned liquid phase and stable under the reaction conditions.

Переходный металл может включать металлы 8, 9 и 10 группы, выбранные из родия (Rh), кобальта (Co), иридия (Ir), рутения (Ru), железа (Fe), никеля (Ni), палладия (Pd), платины (Pt), осмия (Os) и их смесей, и предпочтительные металлы представляют собой родий, кобальт, иридий и рутений, более предпочтительно родий, кобальт и рутений, особенно родий. The transition metal may include Group 8, 9 and 10 metals selected from rhodium (Rh), cobalt (Co), iridium (Ir), ruthenium (Ru), iron (Fe), nickel (Ni), palladium (Pd), platinum (Pt), osmium (Os) and mixtures thereof, and the preferred metals are rhodium, cobalt, iridium and ruthenium, more preferably rhodium, cobalt and ruthenium, especially rhodium.

Количество доступных центров координации у таких металлов известно из уровня техники. Так, каталитические частицы, которые могут содержать смесь комплексных катализаторов, могут содержать мономерные, димерные или формы нуклеарности более высокого порядка, которые предпочтительно характеризуются по меньшей мере одной связанной в комплекс молекулой, содержащей органофосфин, на одну молекулу металла, например, родия. Например, предусмотрено, что каталитические частицы предпочтительного катализатора, используемого в реакции гидроформилирования, могут быть связаны в комплекс с монооксидом углерода и водородом, помимо органофосфиновых лигандов, с учетом использования монооксида углерода и газообразного водорода в реакции гидроформилирования. The number of available coordination centers for such metals is known in the art. Thus, catalytic particles, which may contain a mixture of complex catalysts, may contain monomeric, dimeric, or higher order forms of nuclearity, which are preferably characterized by at least one complexed organophosphine-containing molecule per molecule of metal, for example, rhodium. For example, it is envisaged that the catalyst particles of the preferred catalyst used in the hydroformylation reaction may be complexed with carbon monoxide and hydrogen, in addition to organophosphine ligands, considering the use of carbon monoxide and hydrogen gas in the hydroformylation reaction.

В некоторых предпочтительных вариантах реализации переходный металл представляет собой родий. Родий может быть введен в жидкую фазу в виде предварительно полученного катализатора, например, стабильного кристаллического твердого вещества, гидридокарбонил-трис(трифенилфосфина) родия, RhH(CO)(PPh3)3. Родий может быть введен в жидкую среду в форме предшественника, который in situ превращается в катализатор. Примерами такой формы предшественника являются карбонил-трифенилфосфин-ацетилацетонат родия, Rh2O3, Rh4(CO)12, Rh6(CO)16, и дикарбонил-ацетилацетонат родия. Оба каталитических соединения, которые обеспечивают активные частицы в реакционной среде, и их получение известны из уровня техники, см. Brown et al., Journal of the Chemical Society, 1970, сс. 2753-2764.In some preferred embodiments, the transition metal is rhodium. Rhodium can be introduced into the liquid phase in the form of a preformed catalyst, for example a stable crystalline solid, rhodium hydridocarbonyl-tris(triphenylphosphine), RhH(CO)(PPh3)3. Rhodium can be introduced into the liquid medium in the form of a precursor which is converted in situ to a catalyst. Examples of such a precursor form are rhodium carbonyl triphenylphosphine acetylacetonate, Rh2O3, Rh4(CO)12, Rh6(CO)16, and rhodium dicarbonyl acetylacetonate. Both catalyst compounds that provide active species in the reaction medium and their preparation are known in the art, see Brown et al., Journal of the Chemical Society, 1970, pp. 2753-2764.

Обычно оптимальная концентрация катализатора зависит от концентрации альфа-олефина, такого как пропилен. Например, чем выше концентрация пропилена, тем обычно ниже концентрация катализатора, необходимая для достижения требуемой степени превращения в альдегидные продукты в реакторе данного размера. Учитывая то, что парциальные давления и концентрации взаимосвязаны, использование более высокого парциального давления пропилена приводит к увеличению доли пропилена в «отходящем газе» из жидкой среды. Поскольку может потребоваться отдувка части газового потока из зоны выделения продукта перед возвратом в жидкую среду с целью удаления части пропана, который может присутствовать, то чем выше содержание пропилена в «отходящем газе», тем больше пропилена теряется в пропановом продувочном потоке. Таким образом, необходимо сбалансировать экономическую ценность потерь пропилена в пропановом продувочном потоке с капиталосбережением, связанным с более низкой концентрацией катализатора.Typically, the optimum concentration of catalyst depends on the concentration of the alpha-olefin, such as propylene. For example, the higher the propylene concentration, the generally lower the catalyst concentration required to achieve the desired conversion to aldehyde products in a reactor of a given size. Given that partial pressures and concentrations are related, using a higher partial pressure of propylene results in an increase in the proportion of propylene in the "off-gas" from the liquid medium. Since it may be necessary to purge a portion of the gas stream from the product recovery zone before returning to the liquid medium to remove some of the propane that may be present, the higher the propylene content in the "off-gas", the more propylene is lost to the propane purge stream. Thus, the economic value of propylene losses in the propane purge stream must be balanced against the capital savings associated with lower catalyst concentration.

Катализаторы на основе комплексов родия могут быть в гомогенной или гетерогенной форме. Например, могут быть предварительно получены катализаторы на основе комплекса родия с гидридокарбонилфосфиновым лигандом и введены в реакционную смесь гидроформилирования. Более предпочтительно, катализаторы на основе комплексов родия с фосфиновым лигандом могут быть получены из предшественника родиевого катализатора, который может быть введен в реакционную смесь для in situ образования активного катализатора. Например, в реакционную смесь могут быть введены предшественники родиевого катализатора, такие как дикарбонил-ацетилацетонат родия, Rh2O3, Rh4(CO)12, Rh6(CO)16, Rh(NO3)3 и т.п., вместе с тетрафосфином для in situ образования активного катализатора. В предпочтительном варианте реализации в качестве родиевого предшественника используют дикарбонил-ацетилацетонат родия, и его объединяют в растворителе с тетрафосфином и вводят в реактор вместе с синтез-газом для in situ образования активного катализатора. При необходимости можно добавлять дополнительное количество тетрафосфина для достижения и сохранения требуемых концентраций. В любом случае достаточно, чтобы монооксид углерода, водород и тетрафосфин были лигандами, способными связываться в комплекс с металлом, и чтобы активный катализатор на основе комплекса металла с лигандом присутствовал в реакционной смеси в условиях, используемых для реакции гидроформилирования. The rhodium complex catalysts may be in homogeneous or heterogeneous form. For example, catalysts based on a complex of rhodium with a hydridocarbonylphosphine ligand can be preformed and introduced into the hydroformylation reaction mixture. More preferably, rhodium phosphine ligand catalysts can be prepared from a rhodium catalyst precursor that can be introduced into the reaction mixture to form an active catalyst in situ. For example, rhodium catalyst precursors such as rhodium dicarbonyl acetylacetonate, Rh2O3, Rh4(CO)12, Rh6(CO)16, Rh(NO3)3, etc. can be added to the reaction mixture along with tetraphosphine for in situ formation of an active catalyst. In a preferred embodiment, rhodium dicarbonyl acetylacetonate is used as the rhodium precursor and is combined in a solvent with tetraphosphine and injected into the reactor along with synthesis gas to form an active catalyst in situ. Additional tetraphosphine may be added as needed to achieve and maintain desired concentrations. In any event, it is sufficient that carbon monoxide, hydrogen, and tetraphosphine are metal-complexing ligands and that an active metal-ligand complex catalyst be present in the reaction mixture under the conditions used for the hydroformylation reaction.

В некоторых вариантах реализации каталитическую композицию получают в смесительном баке посредством объединения предшественника родиевого катализатора с тетрафосфином. In some embodiments, the catalyst composition is prepared in a mixing tank by combining a rhodium catalyst precursor with tetraphosphine.

Количество катализатора на основе родиевого комплекса, присутствующего в реакционной среде, должно быть лишь минимальным количеством, необходимым для достижения требуемой производительности. Как правило, для большинства процессов в реакционной среде в реакторе гидроформилирования достаточны концентрации родия от 150 м.д. мас. до 1200 м.д. мас. в пересчете на свободный металл, при этом обычно предпочтительно использовать от 150 до 800 м.д. мас. металла, и более предпочтительно от 150 до 500 м.д. мас. родия. The amount of rhodium complex catalyst present in the reaction medium should be only the minimum amount necessary to achieve the desired performance. As a rule, for most processes in the reaction medium in the hydroformylation reactor, concentrations of rhodium from 150 ppm are sufficient. wt. up to 1200 ppm wt. in terms of free metal, it is generally preferred to use from 150 to 800 ppm. wt. metal, and more preferably from 150 to 500 ppm. wt. rhodium.

Количество тетрафосфина в каталитической композиции (полностью полученной в смесительном баке или полученной в реакторе) составляет по меньшей мере 1 моль тетрафосфина на моль переходного металла (родия). В некоторых вариантах реализации количество тетрафосфина в каталитической композиции (полностью полученной в смесительном баке или полученной в реакторе) составляет от 1 до 10 моль тетрафосфина на моль переходного металла (родия). Количество моль тетрафосфина измеряют высокоэффективной жидкостной хроматографией (ВЭЖХ), как описано в разделе «Примеры». Количество моль родия измеряют атомной абсорбцией. The amount of tetraphosphine in the catalyst composition (completely made in a mixing tank or made in a reactor) is at least 1 mole of tetraphosphine per mole of transition metal (rhodium). In some embodiments, the amount of tetraphosphine in the catalyst composition (completely made in a mixing tank or made in a reactor) is from 1 to 10 moles of tetraphosphine per mole of transition metal (rhodium). The number of moles of tetraphosphine is measured by high performance liquid chromatography (HPLC) as described in the Examples section. The number of moles of rhodium is measured by atomic absorption.

Для промышленной эксплуатации концентрации лиганда необходимо поддерживать посредством периодического или непрерывного добавления. Для этого концентрации лиганда в реакционной смеси регулярно измеряют одним или более аналитическими приемами; обычно предпочтительной является высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ). Если в данном контексте не указано иное, то при упоминании количества лиганда в реакционной смеси концентрацию лиганда определяют с помощью ВЭЖХ, как описано в разделе «Примеры». Концентрации лиганда в таких анализах часто записывают в массовых процентах; поскольку часто удобно использовать ее в таких единицах при непрерывной эксплуатации. В некоторых вариантах реализации количество тетрафосфина в реакционной среде в реакторе процесса гидроформилирования составляет более или ровно 0,06 процента по массе относительно общей массы реакционной среды в реакторе. В некоторых вариантах реализации количество тетрафосфина в реакционной среде в реакторе процесса гидроформилирования составляет от 0,1 до 9 процентов по массе относительно общей массы реакционной среды в реакторе. В некоторых вариантах реализации, если каждый из R1-R46 в тетрафосфине, изображенном выше, представляет собой водород, то количество тетрафосфина в реакционной среде в реакторе процесса гидроформилирования составляет от 0,1 до 4 процентов по массе относительно общей массы реакционной среды в реакторе. For commercial operation, ligand concentrations must be maintained by intermittent or continuous addition. To do this, the concentration of the ligand in the reaction mixture is regularly measured by one or more analytical methods; generally preferred is high performance liquid chromatography (HPLC). Unless otherwise indicated in this context, when mentioning the amount of ligand in the reaction mixture, the concentration of the ligand is determined using HPLC, as described in the "Examples" section. Ligand concentrations in such assays are often reported as weight percent; since it is often convenient to use it in such units in continuous operation. In some embodiments, the amount of tetraphosphine in the reaction medium in the hydroformylation process reactor is greater than or equal to 0.06 percent by weight relative to the total weight of the reaction medium in the reactor. In some embodiments, the amount of tetraphosphine in the reaction medium in the reactor of the hydroformylation process is from 0.1 to 9 percent by weight relative to the total weight of the reaction medium in the reactor. In some embodiments, if each of R1-R46 in the tetraphosphine depicted above is hydrogen, then the amount of tetraphosphine in the reaction medium in the hydroformylation process reactor is 0.1 to 4 percent by weight relative to the total weight of the reaction medium in the reactor.

В качестве иллюстрации, предпочтительная композиция предшественника катализатора состоит по существу из солюбилизированного предшественника комплекса родия, тетрафосфина и растворителя. Тетрафосфин легко вытесняет один из карбонильных лигандов в ацетилацетонатном комплексе-предшественнике родия, о чем свидетельствует выделение газообразного монооксида углерода. После введения в реактор композиции предшественника катализатора, затем можно необязательно добавлять дополнительное количество тетрафосфина для достижения требуемых концентраций в реакционной среде.By way of illustration, a preferred catalyst precursor composition consists essentially of a solubilized rhodium complex precursor, tetraphosphine and a solvent. Tetraphosphine easily displaces one of the carbonyl ligands in the acetylacetonate rhodium precursor complex, as evidenced by the evolution of gaseous carbon monoxide. After introducing the catalyst precursor composition into the reactor, additional tetraphosphine may then optionally be added to achieve the desired concentrations in the reaction medium.

Соответственно, катализаторы на основе комплексов родия и лиганда в реакционной среде реактора гидроформилирования преимущественно содержат родий, связанный в комплекс с монооксидом углерода и тетрафосфином. В одном варианте реализации используют смеси комплексов родия и лиганда. Например, катализатор дополнительно содержит родий, связанный в комплекс с монооксидом углерода и тетрафосфином хелатным и/или нехелатным образом. Accordingly, the rhodium-ligand complex catalysts in the reaction medium of the hydroformylation reactor predominantly contain rhodium complexed with carbon monoxide and tetraphosphine. In one embodiment, mixtures of rhodium and ligand complexes are used. For example, the catalyst further comprises rhodium complexed with carbon monoxide and tetraphosphine in a chelate and/or non-chelate manner.

Помимо катализатора на основе комплекса родия, в реакционной среде может также присутствовать свободный монофосфин (т.е. монофосфин, не связанный в комплекс с металлом), и он также может присутствовать в каталитической композиции до введения в реактор, в зависимости от конкретной композиции. Значение свободного лиганда описано в US 3527809, GB 1338225 и публикации Brown et al., supra., страницы 2759 и 2761. В некоторых вариантах реализации способ гидроформилирования по данному изобретению может включать от 1 процента по массе или более свободного монофосфина в реакционной среде. Реакционная среда также может содержать свободный тетрадентатный фосфин. В некоторых таких вариантах реализации концентрация свободного тетрадентатного фосфина может составлять от 0,1 до 10 моль на моль родия. In addition to the rhodium complex catalyst, free monophosphine (i.e., monophosphine not complexed with the metal) may also be present in the reaction medium, and may also be present in the catalyst composition prior to introduction into the reactor, depending on the particular composition. The value of free ligand is described in US 3527809, GB 1338225 and Brown et al., supra., pages 2759 and 2761. In some embodiments, the hydroformylation process of this invention may include from 1 weight percent or more free monophosphine in the reaction medium. The reaction medium may also contain free tetradentate phosphine. In some such embodiments, the concentration of free tetradentate phosphine may be from 0.1 to 10 moles per mole of rhodium.

Тетрафосфиновые соединения, которые могут служить лигандами согласно вариантам реализации данного изобретения, представляют собой соединения формулы I:Tetraphosphine compounds that can serve as ligands according to embodiments of this invention are compounds of formula I:

Figure 00000007
Figure 00000007

где каждый P представляет собой атом фосфора, и каждый из R1-R46 независимо представляет собой водород, C1–C8 алкильную группу, арильную группу, алкарильную группу, галогеналкильную группу или галоген. В предпочтительном варианте реализации каждый из R1-R46 представляет собой водород. Другие примеры тетрафосфинов, которые можно использовать в некоторых вариантах реализации, описаны в других местах данного описания.where each P is a phosphorus atom and each of R1-R46 is independently hydrogen, a C1-C8 alkyl group, an aryl group, an alkaryl group, a haloalkyl group, or a halogen. In a preferred embodiment, each of R1-R46 is hydrogen. Other examples of tetraphosphines that can be used in some embodiments are described elsewhere in this specification.

В некоторых вариантах реализации можно использовать смеси тетрафосфинов. In some embodiments, mixtures of tetraphosphines can be used.

Способы гидроформилирования и условия их эксплуатации хорошо известны. В типичном варианте реализации олефин (например, пропилен) гидроформилируют непрерывным или полунепрерывным способом, при этом продукт выделяют в зоне выделения, а концентрированный раствор катализатора возвращают в один или более реакторов. Процесс рецикла обычно включает выделение части жидкой реакционной среды, содержащей катализатор и альдегидный продукт, из реактора гидроформилирования, т.е. из реакционной зоны, либо непрерывно, либо периодически, и выделение из нее альдегидного продукта с помощью композитной мембраны, такой как описана в US 5430194 и US 5681473, или более традиционным и предпочтительным способом ее перегонки, т.е. разделения с помощью испарения, в одну или несколько стадий при нормальном, пониженном или повышенном давлении, сообразно обстоятельствам, в отдельной зоне перегонки; нелетучий остаток, содержащий металлический катализатор, возвращают в реакционную зону, как описано, например, в US 5288918. Конденсацию материалов в паровой фазе и их выделение и дальнейшую очистку, например, с помощью дополнительной перегонки, можно осуществлять любым традиционным способом, неочищенный альдегидный продукт можно подавать на дальнейшую очистку и разделение изомеров, при необходимости, а любые выделенные реагенты, например, олефиновый исходный материал и синтез-газ, можно рециркулировать в зону (реактор) гидроформилирования любым пригодным способом. Выделенный металлический катализатор, содержащий ретентат описанного мембранного разделения, или выделенный нелетучий остаток, содержащий металлический катализатор после описанного разделения с помощью испарения, можно рециркулировать в зону (реактор) гидроформилирования любым удобным способом. Hydroformylation processes and operating conditions are well known. In a typical embodiment, the olefin (eg, propylene) is hydroformylated in a continuous or semi-continuous manner, wherein the product is isolated in a recovery zone and the concentrated catalyst solution is recycled to one or more reactors. The recycling process typically involves separating a portion of the liquid reaction medium containing the catalyst and aldehyde product from the hydroformylation reactor, i.e. from the reaction zone, either continuously or intermittently, and isolating the aldehyde product therefrom using a composite membrane such as that described in US 5,430,194 and US 5,681,473, or by the more conventional and preferred method of distilling it, i.e. separation by evaporation, in one or more stages at normal, reduced or elevated pressure, as appropriate, in a separate distillation zone; the non-volatile residue containing the metal catalyst is returned to the reaction zone as described, for example, in US 5288918. Vapor phase condensation of the materials and their isolation and further purification, for example by further distillation, can be carried out in any conventional way, the crude aldehyde product can be be fed for further purification and separation of isomers, if necessary, and any separated reactants, for example, olefinic feedstock and synthesis gas, can be recycled to the hydroformylation zone (reactor) by any suitable method. The separated metal catalyst containing the retentate of the described membrane separation, or the separated non-volatile residue containing the metal catalyst after the described evaporation separation, can be recycled to the hydroformylation zone (reactor) by any convenient means.

Типичная реакционная среда гидроформилирования с применением комплекса родия с тетрафосфиновым лигандом содержит по меньшей мере некоторое количество четырех основных ингредиентов или компонентов, т.е. альдегидного продукта, катализатора на основе комплекса родия с тетрафосфином, свободного тетрафосфинового лиганда и растворителя для указанных катализаторов и указанных свободных лигандов. Композиции реакционной смеси гидроформилирования могут содержать и обычно содержат дополнительные ингредиенты, такие как те, которые специально используют в процессе гидроформилирования, или те, которые образуются in situ во время указанного процесса. Примеры таких дополнительных ингредиентов включают непрореагировавший олефиновый исходный материал, газообразный монооксид углерода и водород и образованные in situ побочные продукты, продукты разложения лиганда и высококипящие жидкие побочные продукты конденсации альдегидов, а также другие инертные материалы типа сорастворителей или углеводородных добавок, в случае их использования. A typical hydroformylation reaction medium using a rhodium-tetraphosphine ligand complex contains at least some of the four main ingredients or components, i. an aldehyde product, a catalyst based on a complex of rhodium with tetraphosphine, a free tetraphosphine ligand and a solvent for said catalysts and said free ligands. Hydroformylation reaction mixture compositions may, and typically do, contain additional ingredients such as those specifically used in the hydroformylation process or those generated in situ during said process. Examples of such additional ingredients include unreacted olefin starting material, gaseous carbon monoxide and hydrogen and in situ formed by-products, ligand degradation products and high boiling liquid aldehyde condensation by-products, as well as other inert materials such as co-solvents or hydrocarbon additives, if used.

Используемые условия реакции гидроформилирования могут варьироваться. Например, общее давление газа водорода, монооксида углерода и исходного олефина в процессе гидроформилирования может составлять от 1 до 69000 кПа. Однако обычно процесс предпочтительно проводят при общем давлении газа водорода, монооксида углерода и исходного олефина менее 14000 кПа, и более предпочтительно менее 3400 кПа. Минимальное общее давление ограничено, главным образом, количеством реагентов, необходимым для достижения требуемой скорости реакции. Более конкретно, парциальное давление монооксида углерода в процессе гидроформилирования предпочтительно составляет от 1 до 6900 кПа, и более предпочтительно от 21 до 5500 кПа, а парциальное давление водорода предпочтительно составляет от 34 до 3400 кПа, и более предпочтительно от 69 до 2100 кПа. Обычно молярное отношение газообразных H2:CO может составлять от 1:10 до 100:1 или выше, и более предпочтительно молярное отношение составляет от 1:10 до 10:1. The hydroformylation reaction conditions used may vary. For example, the total pressure of the hydrogen gas, carbon monoxide, and feed olefin in the hydroformylation process can be from 1 to 69,000 kPa. However, in general, the process is preferably carried out at a total pressure of hydrogen gas, carbon monoxide and feed olefin less than 14000 kPa, and more preferably less than 3400 kPa. The minimum total pressure is limited mainly by the amount of reactants needed to achieve the required reaction rate. More specifically, the carbon monoxide partial pressure in the hydroformylation process is preferably 1 to 6900 kPa, and more preferably 21 to 5500 kPa, and the hydrogen partial pressure is preferably 34 to 3400 kPa, and more preferably 69 to 2100 kPa. Typically, the molar ratio of gaseous H2:CO may be from 1:10 to 100:1 or higher, and more preferably the molar ratio is from 1:10 to 10:1.

Как правило, процесс гидроформилирования можно осуществлять при любой пригодной температуре реакции. Преимущественно, процесс гидроформилирования осуществляют при температуре реакции от -25°С до 200°С, предпочтительно от 50°С до 120°С. Generally, the hydroformylation process can be carried out at any suitable reaction temperature. Advantageously, the hydroformylation process is carried out at a reaction temperature from -25°C to 200°C, preferably from 50°C to 120°C.

Процесс гидроформилирования можно осуществлять с применением одного или более пригодных реакторов, таких как, например, смесительный реактор непрерывного действия (CSTR), реактор Вентури, барботажный колонный реактор или суспензионный реактор. Оптимальный размер и форма реактора зависят от типа используемого реактора. Используемая реакционная зона может представлять собой одну емкость или может содержать две или более отдельных емкостей. Используемая зона выделения может представлять собой одну емкость или может содержать две или более отдельных емкостей. Реакционная зона(ы) и зона(ы) выделения, используемые по данному изобретению, могут находиться в одном реакторе или в разных реакторах. Например, технологии реактивного разделения, такие как реактивная перегонка и реактивное мембранное разделение, можно осуществлять в реакционной зоне(ах). The hydroformylation process can be carried out using one or more suitable reactors such as, for example, a continuous stirrer reactor (CSTR), a venturi reactor, a bubble column reactor, or a slurry reactor. The optimal size and shape of the reactor depends on the type of reactor used. The reaction zone used may be a single vessel or may contain two or more separate vessels. The isolation zone used may be a single container or may contain two or more separate containers. The reaction zone(s) and the isolation zone(s) used in this invention may be in the same reactor or in different reactors. For example, reactive separation technologies such as reactive distillation and reactive membrane separation can be performed in the reaction zone(s).

Процесс гидроформилирования при необходимости можно осуществлять с рециклом не израсходованных исходных материалов. Реакцию можно проводить в одной реакционной зоне или в нескольких реакционных зонах, а также последовательно или параллельно. Стадии реакции можно инициировать постепенным добавлением одного из исходных материалов к другому. Кроме того, стадии реакции можно объединять посредством совместного давления исходных материалов. Исходные материалы можно добавлять в каждую или во все реакционные зоны, расположенные последовательно. Если полное превращение нежелательно или недостижимо, то исходные материалы можно отделять от продукта, например, перегонкой, и затем исходные материалы возвращают в зону реакции. The hydroformylation process, if necessary, can be carried out with the recycling of unspent starting materials. The reaction can be carried out in one reaction zone or in several reaction zones, as well as sequentially or in parallel. The reaction steps can be initiated by gradually adding one of the starting materials to the other. In addition, the reaction steps can be combined through the joint pressure of the starting materials. Starting materials can be added to each or all of the reaction zones in series. If complete conversion is undesirable or unattainable, then the starting materials can be separated from the product, for example by distillation, and then the starting materials are returned to the reaction zone.

Процесс гидроформилирования можно осуществлять в эмалированном реакторе, в реакторе из нержавеющей стали или в реакционном оборудовании подобного типа. Реакционная зона может быть оснащена одним или более внутренними и/или внешними теплообменниками для регулирования нежелательных колебаний температуры или для предотвращения возможного «выхода из-под контроля» температуры реакции. The hydroformylation process can be carried out in a glass lined reactor, in a stainless steel reactor, or in a similar type of reaction equipment. The reaction zone may be equipped with one or more internal and/or external heat exchangers to control unwanted temperature fluctuations or to prevent possible "out of control" of the reaction temperature.

Способ гидроформилирования по данному изобретению можно осуществлять в одну или более стадий или ступеней. Точное количество реакционных стадий или ступеней определяется наилучшим компромиссом между капитальными затратами и достижением высокой селективности, активности, срока службы и простоты эксплуатации катализатора, а также собственной реакционной способностью рассматриваемых исходных материалов и стабильностью исходных материалов и требуемого продукта реакции в данных условиях реакции. The hydroformylation process of this invention may be carried out in one or more steps or steps. The exact number of reaction steps or stages is determined by the best compromise between capital costs and achieving high selectivity, activity, life and ease of operation of the catalyst, as well as the intrinsic reactivity of the feed materials in question and the stability of the feed materials and the desired reaction product under the given reaction conditions.

В одном варианте реализации процесс гидроформилирования, применимый по данному изобретению, можно осуществлять в многоступенчатом реакторе, таком как описан, например, в US 5728893. Такие многоступенчатые реакторы могут быть выполнены с внутренними физическими барьерами, создающими более одной теоретической реакционной ступени на реактор. In one embodiment, the hydroformylation process useful in this invention may be carried out in a multi-stage reactor such as described, for example, in US 5,728,893. Such multi-stage reactors may be configured with internal physical barriers that provide more than one theoretical reaction stage per reactor.

Как описано в данном документе, в процессе гидроформилирования с течением времени происходит частичная деактивация катализатора и/или разложение лиганда. В таких процессах гидроформилирования с использованием тетрафосфиновых лигандов деактивацию катализатора и/или разложение лиганда можно преимущественно подавлять посредством добавления в реакционную зону монофосфина (как описано далее в данном документе).As described herein, the hydroformylation process partially deactivates the catalyst and/or degrades the ligand over time. In such hydroformylation processes using tetraphosphine ligands, catalyst deactivation and/or ligand degradation can advantageously be suppressed by adding monophosphine to the reaction zone (as described later herein).

Монофосфиновые соединения, которые можно добавлять в реакционную зону по вариантам реализации данного изобретения, представляют собой соединения формулы II:Monophosphine compounds that can be added to the reaction zone according to embodiments of this invention are compounds of formula II:

Figure 00000008
Figure 00000008

где P представляет собой атом фосфора, и каждый из Y1-Y3 независимо представляет собой арильную группу, алкарильную группу, циклоалкильную группу, бензильную группу C3–C8 алкильную группу, алкоксильную группу из 1-8 атомов углерода, арилокси-группу или галоген. Иллюстративные примеры включают, но не ограничиваются ими, трифенилфосфин, трис(о-толил)фосфин, тринафтилфосфин, три(п-метоксифенил)фосфин, три(м-хлорфенил)фосфин, трибензилфосфин, трициклогексилфосфин, дициклогексилфенилфосфин, циклогексилдифенилфосфин, триоктилфосфин и т.п. where P represents a phosphorus atom, and each of Y1-Y3 independently represents an aryl group, an alkaryl group, a cycloalkyl group, a benzyl group, a C3-C8 alkyl group, an alkoxy group of 1-8 carbon atoms, an aryloxy group, or a halogen. Illustrative examples include, but are not limited to, triphenylphosphine, tris(o-tolyl)phosphine, trinaphthylphosphine, tri(p-methoxyphenyl)phosphine, tri(m-chlorophenyl)phosphine, tribenzylphosphine, tricyclohexylphosphine, dicyclohexylphenylphosphine, cyclohexyldiphenylphosphine, trioctylphosphine, and the like. .

В некоторых вариантах реализации монофосфин представляет собой объемный или стерически затрудненный монофосфин. В контексте данного изобретения «объемный» или «стерически затрудненный» лиганд представляет собой лиганд со стерическим параметром Толмана от 135 до 190°. Например, в некоторых таких вариантах реализации каждый Y1-Y3 в формуле II независимо может представлять собой замещенный или незамещенный C3 – C8 алкил, замещенную или незамещенную C5 – C8 циклоалкильную группу или замещенную или незамещенную C6 – C12 арильную группу. Иллюстративные предпочтительные объемные монофосфины включают те, которые описаны в публикации US 4283562 и в патенте США № 5741945 (например, кол. 10, стр. 57 – кол. 13, стр. 39).In some embodiments, the monophosphine is a bulky or hindered monophosphine. In the context of this invention, a "bulky" or "hindered" ligand is a ligand with a Tolman steric parameter between 135 and 190°. For example, in certain such embodiments, each Y1-Y3 in Formula II may independently be a substituted or unsubstituted C3-C8 alkyl, a substituted or unsubstituted C5-C8 cycloalkyl group, or a substituted or unsubstituted C6-C12 aryl group. Illustrative preferred bulk monophosphines include those described in US 4,283,562 and US Pat. No. 5,741,945 (eg, col. 10, page 57 - col. 13, page 39).

В некоторых вариантах реализации можно использовать смеси монофосфинов.In some embodiments, mixtures of monophosphines can be used.

Количество монофосфина, которое можно добавлять в реакционную зону, в некоторых вариантах реализации составляет по меньшей мере 40 моль монофосфина на моль переходного металла (родия). В некоторых вариантах реализации количество монофосфина, добавляемого в реакционную зону, составляет от 40 до 350 моль монофосфина на моль переходного металла (родия). The amount of monophosphine that can be added to the reaction zone is, in some embodiments, at least 40 moles of monophosphine per mole of transition metal (rhodium). In some embodiments, the amount of monophosphine added to the reaction zone is from 40 to 350 moles of monophosphine per mole of transition metal (rhodium).

Несмотря на то, что тетрафосфиновый лиганд, по всей видимости, может разлагаться с образованием одного или более монофосфиновых соединений, количество монофосфина, добавляемого в реакционную среду по вариантам реализации данного изобретения, гораздо выше, чем можно ожидать в результате разложения. Другими словами, подавляющее количество монофосфина в реакционной среде является добавленным (например, оно не образуется из тетрафосфина, присутствующего в каталитической композиции или в реакционной среде). While the tetraphosphine ligand is likely to decompose to form one or more monophosphine compounds, the amount of monophosphine added to the reaction medium according to embodiments of this invention is much higher than would be expected from degradation. In other words, the vast majority of monophosphine in the reaction medium is added (eg, it is not formed from tetraphosphine present in the catalyst composition or in the reaction medium).

Для промышленной эксплуатации концентрации лиганда необходимо поддерживать посредством периодического или непрерывного добавления. Для этого концентрации лиганда в реакционной смеси регулярно измеряют одним или более аналитическими приемами; обычно предпочтительной является высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ). Если в данном контексте не указано иное, то при упоминании количества монофосфинового лиганда в реакционной зоне концентрацию лиганда определяют с помощью ВЭЖХ, как описано в разделе «Примеры». Концентрации лиганда в таких анализах часто записывают в массовых процентах; поскольку часто удобно использовать ее в таких единицах при непрерывной эксплуатации. В некоторых вариантах реализации количество монофосфина, добавленного в реактор, составляет более 1,5 процента по массе относительно реакционной среды в реакторе в пересчете на общую массу реакционной среды в реакторе. В некоторых вариантах реализации количество монофосфина, добавленного в реактор, составляет от 1,5 до 13 процентов по массе относительно реакционной среды в реакторе в пересчете на общую массу реакционной среды в реакторе. For commercial operation, ligand concentrations must be maintained by intermittent or continuous addition. To do this, the concentration of the ligand in the reaction mixture is regularly measured by one or more analytical methods; generally preferred is high performance liquid chromatography (HPLC). Unless otherwise indicated in this context, when mentioning the amount of monophosphine ligand in the reaction zone, the concentration of the ligand is determined using HPLC, as described in the "Examples" section. Ligand concentrations in such assays are often reported as weight percent; since it is often convenient to use it in such units in continuous operation. In some embodiments, the amount of monophosphine added to the reactor is greater than 1.5 percent by weight relative to the reaction medium in the reactor, based on the total weight of the reaction medium in the reactor. In some embodiments, the amount of monophosphine added to the reactor is from 1.5 to 13 percent by weight relative to the reaction medium in the reactor, based on the total weight of the reaction medium in the reactor.

В некоторых вариантах реализации добавление монофосфина в реактор гидроформилирования, эксплуатируемый с использованием тетрафосфина формулы (I) (как описано в данном документе), преимущественно обеспечивает замедление снижения скорости гидроформилирования, которое можно ожидать при обычных условиях. То есть при добавлении указанного монофосфина снижение скорости гидроформилирования с течением времени меньше, чем в процессе гидроформилирования, осуществляемом в таких же условиях, но без монофосфина. Это может преимущественно способствовать получению большего количества альдегидов за определенный промежуток времени при использовании такого же количества катализатора на основе переходного металла/тетрафосфина.In some embodiments, the addition of monophosphine to a hydroformylation reactor operated using tetraphosphine of formula (I) (as described herein) advantageously slows down the rate of hydroformylation that would be expected under normal conditions. That is, when said monophosphine is added, the decrease in the rate of hydroformylation over time is less than in a hydroformylation process carried out under the same conditions but without monophosphine. This can advantageously produce more aldehydes over a period of time using the same amount of transition metal/tetraphosphine catalyst.

В некоторых вариантах реализации добавление монофосфина в реактор гидроформилирования, эксплуатируемый с использованием тетрафосфина формулы (I) (как описано в данном документе), преимущественно обеспечивает снижение скорости расхода тетрафосфинового лиганда, которую можно ожидать при обычных условиях. То есть при добавлении указанного монофосфина тетрафосфин, используемый в качестве лиганда, разлагается с меньшей скоростью, чем в таких же условиях, но без монофосфина. Это может преимущественно увеличивать срок службы катализатора на основе переходного металла/тетрафосфина.In some embodiments, the addition of monophosphine to a hydroformylation reactor operated using a tetraphosphine of formula (I) (as described herein) advantageously provides a reduction in the consumption rate of the tetraphosphine ligand that would be expected under normal conditions. That is, when said monophosphine is added, the tetraphosphine used as a ligand decomposes at a slower rate than under the same conditions but without monophosphine. This can advantageously increase the life of the transition metal/tetraphosphine catalyst.

Обычно предпочтительно осуществлять процесс гидроформилирования непрерывным образом. Непрерывные процессы гидроформилирования известны в данной области техники. Непрерывный процесс можно осуществлять за один проход, т.е. когда газообразную смесь, содержащую непрореагировавший олефиновый исходный материал(ы) и газообразный альдегидный продукт, удаляют из жидкой реакционной смеси, после чего из нее выделяют альдегидный продукт, а подпиточный олефиновый исходный материал(ы), монооксид углерода и водород подают в жидкую реакционную среду для следующего однократного прохода без рецикла непрореагировавшего олефинового исходного материала(ов). Такие типы рецикла известны в данной области техники и могут включать жидкостный рецикл жидкой среды, содержащей катализатор на основе фосфорорганического комплекса металла, выделенной из требуемого альдегидного продукта(ов) реакции, как описано, например, в US 4148830, или газовый рецикл, такой как описан, например, в US 4247486, а также при необходимости комбинацию жидкостного и газового рецикла. Наиболее предпочтительный процесс гидроформилирования включает непрерывный процесс жидкостного рецикла катализатора. Пригодные способы жидкостного рецикла катализатора описаны, например, в патентах США 4668651; 4774361; 5102505 и 5110990. It is generally preferred to carry out the hydroformylation process in a continuous manner. Continuous hydroformylation processes are known in the art. The continuous process can be carried out in one pass, i. e. when a gaseous mixture containing unreacted olefinic starting material(s) and a gaseous aldehyde product is removed from the liquid reaction mixture, after which the aldehyde product is separated from it, and make-up olefinic starting material(s), carbon monoxide and hydrogen are fed into the liquid reaction medium for the next single pass without recycling the unreacted olefinic starting material(s). Such types of recycle are known in the art and may include a liquid recycle of a liquid medium containing an organophosphorus metal complex catalyst isolated from the desired aldehyde reaction product(s), as described, for example, in US 4,148,830, or a gas recycle, such as described , for example, in US 4247486, as well as, if necessary, a combination of liquid and gas recycle. The most preferred hydroformylation process comprises a continuous liquid catalyst recycle process. Suitable liquid catalyst recycling methods are described in, for example, US Pat. Nos. 4,668,651; 4774361; 5102505 and 5110990.

В одном варианте реализации смеси альдегидных продуктов могут быть отделены от других компонентов неочищенных реакционных смесей, в которых образованы альдегидные смеси, любым пригодным способом, таким как, например, экстракция растворителем, кристаллизация, перегонка, испарение, испарение распределяемой пленки, испарение падающей пленки, фазовое разделение, фильтрация или любая их комбинация. Может потребоваться удаление альдегидных продуктов из неочищенной реакционной смеси по мере их образования с помощью улавливающих агентов, как описано в WO 88/08835. Одним из способов отделения альдегидных смесей от других компонентов неочищенных реакционных смесей является мембранное разделение, которое описано, например, в патентах США 5430194 и 5681473. In one embodiment, aldehyde product mixtures may be separated from other components of the crude reaction mixtures in which aldehyde mixtures are formed by any suitable method such as, for example, solvent extraction, crystallization, distillation, evaporation, spread film evaporation, falling film evaporation, phase separation, filtering, or any combination thereof. It may be necessary to remove aldehyde products from the crude reaction mixture as they form with scavenging agents, as described in WO 88/08835. One method for separating aldehyde mixtures from other components of crude reaction mixtures is membrane separation, which is described, for example, in US Pat. Nos. 5,430,194 and 5,681,473.

Как указано выше, требуемые альдегиды могут быть выделены из реакционных смесей. Например, можно использовать технологии выделения, описанных в патентах США 4148830 и 4247486. Например, в непрерывном процессе жидкостного рецикла катализатора часть жидкой реакционной смеси (содержащей альдегидный продукт, катализатор и т.д.), т.е. реакционной среды, которую удаляют из реакционной зоны, может быть направлена в зону выделения, например, испаритель/сепаратор, где требуемый альдегидный продукт может быть выделен из жидкой реакционной среды перегонкой за одну или несколько стадий при нормальном, пониженном или повышенном давлении, конденсирован и собран в приемнике продукта, а затем при необходимости очищен. Затем оставшуюся жидкую реакционную смесь, содержащую нелетучий катализатор, можно возвращать в реактор, как и, в случае необходимости, любые другие летучие материалы, например, не прореагировавший олефин, вместе с водородом и монооксидом углерода, растворенными в жидкой реакционной смеси после их отделения от конденсированного альдегидного продукта, например, перегонкой любым традиционным способом. As indicated above, the desired aldehydes can be isolated from reaction mixtures. For example, the recovery techniques described in US Pat. Nos. 4,148,830 and 4,247,486 can be used. of the reaction medium which is removed from the reaction zone may be sent to a recovery zone, e.g. an evaporator/separator, where the desired aldehyde product may be separated from the liquid reaction medium by distillation in one or more stages at normal, reduced or elevated pressure, condensed and collected in the product receiver and then cleaned if necessary. The remaining liquid reaction mixture containing the non-volatile catalyst can then be returned to the reactor, as can any other volatile materials, such as unreacted olefin, if necessary, along with the hydrogen and carbon monoxide dissolved in the liquid reaction mixture after they have been separated from the condensed aldehyde product, for example by distillation by any conventional method.

Более конкретно, перегонку и выделение требуемого альдегидного продукта из реакционной среды, содержащей катализатор на основе комплекса металла с фосфорорганическим соединением, можно проводить при любой пригодной и требуемой температуре. Обычно предпочтительно, что такую перегонку проводят при относительно низких температурах, например, ниже 150°С, и более предпочтительно при температуре в диапазоне от 50°С до 140°С. В одном варианте реализации такую перегонку альдегида проводят при пониженном давлении, например, при общем давлении газа, которое существенно ниже, чем общее давление газа, используемое при гидроформилировании, в случае низкокипящих альдегидов (например, C4–C6), или под вакуумом, в случае высококипящих альдегидов (например, C7 или более). Например, обычной практикой является обработка жидкой реакционной среды, содержащей продукт, выведенной из реактора гидроформилирования, при пониженном давлении для испарения значительной части не прореагировавших газов, растворенных в жидкой среде, которая теперь содержит гораздо более низкую концентрацию синтез-газа, чем его концентрация в реакционной среде в зоне перегонки, например, в испарителе/сепараторе, где происходит перегонка требуемого альдегидного продукта. Обычно для большинства целей достаточным является давление перегонки в диапазоне от вакуумного давления до общего давления газа 340 кПа. More specifically, the distillation and recovery of the desired aldehyde product from the reaction medium containing the organophosphorus metal complex catalyst can be carried out at any suitable and desired temperature. It is generally preferred that such a distillation be carried out at relatively low temperatures, for example below 150°C, and more preferably at a temperature in the range of 50°C to 140°C. In one embodiment, such an aldehyde distillation is carried out under reduced pressure, such as a total gas pressure that is substantially lower than the total gas pressure used in the hydroformylation, in the case of low-boiling aldehydes (e.g., C4-C6), or under vacuum, in the case of high boiling aldehydes (eg C7 or more). For example, it is common practice to treat the liquid reaction medium containing the hydroformylation reactor product under reduced pressure to vaporize a significant portion of the unreacted gases dissolved in the liquid medium, which now contains a much lower concentration of synthesis gas than its concentration in the reaction environment in the distillation zone, for example, in the evaporator/separator, where the desired aldehyde product is distilled. Generally, a distillation pressure ranging from vacuum pressure to a total gas pressure of 340 kPa is sufficient for most purposes.

В одном варианте реализации в зоне выделения можно использовать текучие газы для облегчения перегонки альдегида. Такой отпарной газ испаряется, как описано, например, в US 8404903.In one embodiment, fluid gases may be used in the isolation zone to facilitate the distillation of the aldehyde. This boil-off gas is vaporized as described, for example, in US 8404903.

Повышенные концентрации, высокие температуры и низкие парциальные давления, которые возникают в зоне выделения, могут отрицательно влиять на катализатор, как с точки зрения деактивации катализатора, так и/или увеличения расхода лиганда. Как описано ниже в разделе «Примеры», разработан ускоренный способ испытания, упомянутый в данном документе как способ блокировки, для демонстрации влияния зоны выделения на катализатор для оценки различных вариантов реализации. Elevated concentrations, high temperatures, and low partial pressures that occur in the recovery zone can adversely affect the catalyst, both in terms of catalyst deactivation and/or increased ligand consumption. As described below in the Examples section, an accelerated test method, referred to herein as the blocking method, was developed to demonstrate the effect of the release zone on the catalyst to evaluate various implementations.

Иллюстративные оптически неактивные альдегидные продукты процессов гидроформилирования по вариантам реализации данного изобретения зависят от олефина, используемого в качестве реагента, и могут включать, например, пропиональдегид, н-бутиральдегид, изобутиральдегид, н-валеральдегид, 2-метил-1-бутиральдегид, гексаналь, гидроксигексаналь, 2-метил-1-гептаналь, нонаналь, 2-метил-1-октаналь, деканаль, адипальдегид, 2-метилглутаральдегид, 2-метиладипальдегид, 3-гидроксипропиональдегид, 6-гидроксигексаналь, алкенали, например, 2-, 3- и 4-пентеналь, алкил-5-формилвалерат, 2-метил-1-нонаналь, 2-метил-1-деканаль, 3-пропил-1-ундеканаль, пентадеканаль, 3-пропил-1-гексадеканаль, эйкозаналь, 2-метил-1-трикозаналь, пентакозаналь, 2-метил-1-тетракозаналь, нонакозаналь, 2-метил-1-октакозаналь, гентриаконтаналь и 2-метил-1-триаконтаналь и т.п. Exemplary optically inactive aldehyde products of the hydroformylation processes of the embodiments of this invention depend on the olefin used as a reactant and may include, for example, propionaldehyde, n-butyraldehyde, isobutyraldehyde, n-valeraldehyde, 2-methyl-1-butyraldehyde, hexanal, hydroxyhexanal , 2-methyl-1-heptanal, nonanal, 2-methyl-1-octanal, decanal, adipaldehyde, 2-methylglutaraldehyde, 2-methyladipaldehyde, 3-hydroxypropionaldehyde, 6-hydroxyhexanal, alkenals, e.g. 2-, 3- and 4 -pentenal, alkyl-5-formylvalerate, 2-methyl-1-nonanal, 2-methyl-1-decanal, 3-propyl-1-undecanal, pentadecanal, 3-propyl-1-hexadecanal, eicosanal, 2-methyl-1 -tricosanal, pentacosanal, 2-methyl-1-tetracosanal, nonacosanal, 2-methyl-1-octacosanal, gentriacontanal and 2-methyl-1-triacontanal, and the like.

В некоторых вариантах реализации, в которых пропилен представляет собой олефин, подвергаемый реакции гидроформилирования, продукт представляет собой смесь н-бутиральдегида и 2-метилпропиональдегида. Как отмечено ранее, отношение линейного (N) к разветвленным (I) изомерам, например, отношение н-бутиральдегида к 2-метилпропиональдегиду (изобутиральдегиду) обычно описывают как отношение N:I или просто N:I.In some embodiments in which propylene is an olefin undergoing a hydroformylation reaction, the product is a mixture of n-butyraldehyde and 2-methylpropionaldehyde. As noted earlier, the ratio of linear (N) to branched (I) isomers, for example, the ratio of n-butyraldehyde to 2-methylpropionaldehyde (isobutyraldehyde) is usually described as the ratio N:I or simply N:I.

В одном варианте реализации катализатор содержит родий, один или более эквивалентов тетрафосфина и трифенилфосфин (например, 1,5-12% мас.). Например, в способе с использованием катализатора, состоящего из родия и тетрафосфина, можно выбрать добавление трифенилфосфина для уменьшения расхода тетрафосфинового катализатора и деактивации катализатора.In one embodiment, the implementation of the catalyst contains rhodium, one or more equivalents of tetraphosphine and triphenylphosphine (for example, 1.5-12% wt.). For example, in a process using a catalyst composed of rhodium and tetraphosphine, the addition of triphenylphosphine may be chosen to reduce tetraphosphine catalyst consumption and deactivate the catalyst.

Некоторые варианты реализации данного изобретения более подробно описаны далее в следующем разделе «Примеры».Some embodiments of the present invention are described in more detail further in the following section "Examples".

ПримерыExamples

Все доли и проценты в следующих примерах выражены относительно массы, если не указано иное. Концентрация лиганда A выражена в эквивалентах по количеству моль лиганда A на моль родия. Давления в следующих примерах выражены в фунтах на квадратный дюйм избыточного давления, если не указано иное. Все работы, такие как получение растворов катализатора, проводили в инертной атмосфере, если не указано иное. Сравнительные эксперименты не являются вариантами реализации данного изобретения. All parts and percentages in the following examples are by weight unless otherwise indicated. Ligand A concentration is expressed in equivalents of moles of ligand A per mole of rhodium. The pressures in the following examples are expressed in pounds per square inch of gauge pressure unless otherwise noted. All work, such as the preparation of catalyst solutions, was carried out under an inert atmosphere, unless otherwise indicated. Comparative experiments are not embodiments of this invention.

Состав газа (мол. %) измеряли с помощью газовой хроматографии (ГХ) и парциальных давлений и затем рассчитывали на основании общего давления по закону Рауля. The gas composition (mole %) was measured using gas chromatography (GC) and partial pressures and then calculated from the total pressure according to Raoult's law.

Концентрацию свободного тетрадентатного фосфина измеряли высокоэффективной жидкостной хроматографией (ВЭЖХ). Для предотвращения окисления во время анализа проводили дериватизацию фосфинов до стабильных сульфидов фосфина, смешивая с разбавителем, насыщенным серой (50: 50 по объему ацетонитрил: ТГФ, насыщенный элементарной серой).The concentration of free tetradentate phosphine was measured by high performance liquid chromatography (HPLC). To prevent oxidation during analysis, phosphines were derivatized to stable phosphine sulfides by mixing with a diluent saturated with sulfur (50:50 v/v acetonitrile:THF saturated with elemental sulfur).

Внешние стандартные анализы ВЭЖХ проводили на ВЭЖХ приборе Agilent серии 1200 Infinity, оснащенном защитной колонкой UHPLC SB-C8 3,0 мм, 1,8 мкм, с последующей аналитической колонкой Zorbax SB-C8 (3,0 x150 мм). В качестве градиента растворителя использовали 55% воды, остальное ацетонитрил в течение 4 минут; затем доводили до соотношения 20: 80 вода: ацетонитрил за 22 минуты и, наконец, возвращали к исходному составу за остальные 35 минут времени записи хроматограммы. Скорость потока растворителя составляла 1,00 мл/мин., температуру колонки поддерживали при 40°С. В систему вводили два микролитра образца; многоволновой УФ детектор устанавливали на 240 нм. External standard HPLC analyzes were performed on an Agilent 1200 Infinity Series HPLC instrument equipped with a UHPLC SB-C8 3.0 mm, 1.8 µm guard column followed by a Zorbax SB-C8 analytical column (3.0 x 150 mm). The solvent gradient used was 55% water, the rest acetonitrile for 4 minutes; then brought to a ratio of 20: 80 water: acetonitrile in 22 minutes and finally returned to the original composition for the remaining 35 minutes of the chromatogram recording time. The solvent flow rate was 1.00 ml/min., the column temperature was maintained at 40°C. Two microliters of sample were injected into the system; the multiwavelength UV detector was set to 240 nm.

Получение лиганда AObtaining ligand A

В приведенных примерах использовали тетрадентатное фосфиновое соединение, лиганд A, и его получали следующим образом. In the examples, a tetradentate phosphine compound, Ligand A, was used and was prepared as follows.

Figure 00000009
Figure 00000009

Синтез 1,1’-бифенил-2,2’,6,6’-тетракарбоновой кислоты. В реактор объемом 5 л, оснащенный рубашкой, верхнеприводной мешалкой, нижним сливным клапаном и конденсатором с водяным охлаждением, загружали 1 л метиленхлорида и 50 г (0,247 моль) пирена. Смесь перемешивали до растворения пирена, после чего добавляли 0,25 л ацетонитрила, 1,5 л деионизированной воды и 2,0 г хлорида рутения (III). Полученную двухфазную смесь энергично перемешивали и охлаждали до 18°С, пропуская охлаждающую жидкость через рубашку. Затем небольшими частями добавляли периодат натрия (всего 500 г; 2,34 моль) в течение 2,5 часа, поддерживая температуру реактора 23-27°С. Реакционная смесь, которая изначально была коричневой, быстро стала темно-коричневой и, наконец, коричневато-зеленой. После перемешивания в течение ночи (18 часов) смешивание прекращали и оставляли смесь для разделения слоев. Нижний слой сливали в воронку Бюхнера, собирая неочищенный зеленовато-коричневый твердый продукт, который промывали метиленхлоридом (2 Х 500 мл) и сушили на фильтре под потоком воздуха. Затем твердое вещество возвращали в реактор и кипятили с 1,5 л ацетона в течение 1 часа. После охлаждения до комнатной температуры сливали желтый раствор в воронку Бюхнера и концентрировали фильтрат на ротационном испарителе с получением желтого твердого вещества. Неочищенный продукт, тетракислоту, сушили в вакуумной печи при 70°С в течение ночи и использовали без дополнительной очистки. Synthesis of 1,1'-biphenyl-2,2',6,6'-tetracarboxylic acid. A 5 L reactor equipped with a jacket, an overhead stirrer, a bottom drain valve and a water-cooled condenser was charged with 1 L of methylene chloride and 50 g (0.247 mol) of pyrene. The mixture was stirred until the pyrene dissolved, after which 0.25 l of acetonitrile, 1.5 l of deionized water and 2.0 g of ruthenium (III) chloride were added. The resulting two-phase mixture was vigorously stirred and cooled to 18° C. by passing coolant through the jacket. Sodium periodate (total 500 g; 2.34 mol) was then added in small portions over 2.5 hours while maintaining the reactor temperature at 23-27°C. The reaction mixture, which was initially brown, quickly turned dark brown and finally brownish green. After stirring overnight (18 hours), mixing was stopped and the mixture was left to separate the layers. The bottom layer was poured into a Buchner funnel, collecting the crude greenish brown solid, which was washed with methylene chloride (2 x 500 ml) and dried on the filter under a stream of air. The solid was then returned to the reactor and boiled with 1.5 L of acetone for 1 hour. After cooling to room temperature, pour the yellow solution into a Buchner funnel and concentrate the filtrate on a rotary evaporator to give a yellow solid. The crude product, tetraacid, was dried in a vacuum oven at 70° C. overnight and used without further purification.

Figure 00000010
Figure 00000010

Синтез 1,1’-бифенил-2,2’,6,6’-тетраметанола. Реактор объемом 5 л, который использовали на предыдущей стадии, сушили и продували азотом в течение ночи. Загружали неочищенную 1,1’-бифенил-2,2’,6,6’-тетракарбоновую кислоту (50,0 г, 0,152 моль) вместе с 1,5 л ТГФ в атмосфере азота. Полученный раствор перемешивали и охлаждали до 0°С, пропуская охлажденную жидкость через рубашку реактора. Затем через перистальтический насос добавляли раствор алюмогидрида лития в ТГФ (1 М; 666 мл, 0,665 моль) в течение 2 часов. В течение этого времени смесь энергично перемешивали и поддерживали температуру реактора при 0-2°С; для обеспечения безопасности в реактор подавали слабый поток азота, а отходящий поток пропускали конденсатор для очистки реактора от выделяющегося водорода. После завершения добавления алюмогидрида лития содержимое реактора перемешивали в холодном состоянии еще 15 минут, затем оставляли медленно нагреваться до комнатной температуры. После перемешивания при комнатной температуре в течение 30 минут содержимое реактора нагревали до 65°С и перемешивали в течение ночи под слабым потоком азота. На следующее утро реактор охлаждали до 0°С и гасили, медленно добавляя 25 мл воды через перистальтический насос, затем 50 мл 10% NaOH и 75 мл воды при 0-7°С в течение 1,5 часа. В процессе гашения выделялся водород, и поэтому осуществляли продувание с применением азота. Погашенный раствор оставляли медленно нагреваться до комнатной температуры и затем сливали из реактора в воронку Бюхнера. Собранное твердое вещество промывали горячим ТГФ (3 Х 300 мл). Летучие вещества удаляли из объединенного фильтрата на ротационном испарителе с получением 35 г светло-желтого твердого вещества. Твердое вещество растворяли в горячем этаноле, фильтровали и удаляли растворитель на ротационном испарителе. После высушивания в течение ночи в вакуумной печи получали 32,3 г светло-желтого продукта (выход 77,1%, чистота около 97%). 1H ЯМР (400 МГц, ДМСО). δ 7,46 (д, J = 6,8 Гц, 4H), 7,39 (дд, J = 8,6, 6,4 Гц, 2H), 4,99 (т, J=5,3 Гц, 4H), 3,94 (д, J = 5,3 Гц, 8H) м.д. 13C ЯМР (400 МГц, ДМСО) δ 139,3, 133,1, 127,3, 125,4, 60,4 м.д. Synthesis of 1,1'-biphenyl-2,2',6,6'-tetramethanol. The 5 L reactor used in the previous step was dried and purged with nitrogen overnight. The crude 1,1'-biphenyl-2,2',6,6'-tetracarboxylic acid (50.0 g, 0.152 mol) was charged along with 1.5 L of THF under nitrogen atmosphere. The resulting solution was stirred and cooled to 0°C by passing the cooled liquid through the reactor jacket. A solution of lithium aluminum hydride in THF (1 M; 666 mL, 0.665 mol) was then added via a peristaltic pump over 2 hours. During this time, the mixture was vigorously stirred and the temperature of the reactor was maintained at 0-2°C; to ensure safety, a weak stream of nitrogen was fed into the reactor, and the effluent stream was passed through a condenser to clean the reactor from evolving hydrogen. After completion of the addition of lithium aluminum hydride, the contents of the reactor were stirred in the cold state for another 15 minutes, then left to slowly warm to room temperature. After stirring at room temperature for 30 minutes, the contents of the reactor were heated to 65° C. and stirred overnight under a gentle stream of nitrogen. The next morning the reactor was cooled to 0° C. and quenched by slowly adding 25 ml of water via a peristaltic pump, then 50 ml of 10% NaOH and 75 ml of water at 0-7° C. over 1.5 hours. Hydrogen was evolved during the quenching process, and therefore a purge was carried out using nitrogen. The quenched solution was allowed to slowly warm to room temperature and then poured from the reactor into a Buchner funnel. The collected solid was washed with hot THF (3 x 300 ml). Volatiles were removed from the combined filtrate on a rotary evaporator to give 35 g of a light yellow solid. The solid was dissolved in hot ethanol, filtered and the solvent was removed on a rotary evaporator. After drying overnight in a vacuum oven, 32.3 g of a light yellow product was obtained (yield 77.1%, purity about 97%). 1H NMR (400 MHz, DMSO). δ 7.46 (d, J=6.8 Hz, 4H), 7.39 (dd, J=8.6, 6.4 Hz, 2H), 4.99 (t, J=5.3 Hz, 4H), 3.94 (d, J = 5.3 Hz, 8H) ppm. 13C NMR (400 MHz, DMSO) δ 139.3, 133.1, 127.3, 125.4, 60.4 ppm

Figure 00000011
Figure 00000011

Синтез 2,2’6,6’-тетракис(хлорметил)-1,1’-бифенила. Реактор объемом 5 л сушили и продували азотом в течение ночи, и затем загружали 1,1’-бифенил-2,2’,6,6’-тетраметанол (45 г; 0,164 моль), метиленхлорид (450 мл) и диметилформамид (1 мл). Полученный желтый раствор перемешивали и охлаждали до 0°С. Затем медленно добавляли тионилхлорид (1,071 г, 9,01 моль) через перистальтический насос в течение 2 часов, поддерживая температуру реактора около 0°С; во время добавления реактор продували азотом для удаления образующихся HCl и SO2, при этом отходящие газы пропускали через водяной скруббер. Затем реакционный раствор оставляли нагреваться до комнатной температуры и перемешивали в течение 30 минут, после чего нагревали до кипения с обратным холодильником (около 45°С) в течение ночи. На следующий день раствор охлаждали до 15°С и выгружали из реактора. Метиленхлорид удаляли перегонкой при атмосферном давлении, а остаточный тионилхлорид удаляли вакуумной перегонкой. Полученный остаток сушили сначала на ротационном испарителе, затем сушили в вакуумной печи при 60°С в течение ночи с получением 58,1 г желтого твердого вещества. (выход 100%, чистота около 95%). 1H ЯМР (400 МГц, CDCl2) δ 7,66 – 7,60 (м, 4H), 7,56 (дд, J= 8,8, 6,4 Гц, 2H), 4,28 (с, 8H) м.д. 13C ЯМР (400 МГц, CDCl2) δ 136,9, 135,5, 131,3, 130,3, 45,0 м.д.Synthesis of 2,2'6,6'-tetrakis(chloromethyl)-1,1'-biphenyl. The 5 L reactor was dried and purged with nitrogen overnight, and then 1,1'-biphenyl-2,2',6,6'-tetramethanol (45 g; 0.164 mol), methylene chloride (450 ml) and dimethylformamide (1 ml). The resulting yellow solution was stirred and cooled to 0°C. Thionyl chloride (1.071 g, 9.01 mol) was then slowly added via a peristaltic pump over 2 hours while maintaining the reactor temperature at about 0°C; during the addition, the reactor was purged with nitrogen to remove HCl and SO2 formed, while the off-gases were passed through a water scrubber. The reaction solution was then allowed to warm to room temperature and stirred for 30 minutes, after which it was heated to reflux (about 45° C.) overnight. The next day, the solution was cooled to 15°C and unloaded from the reactor. The methylene chloride was removed by atmospheric distillation and the residual thionyl chloride was removed by vacuum distillation. The resulting residue was dried first on a rotary evaporator, then dried in a vacuum oven at 60° C. overnight to give 58.1 g of a yellow solid. (yield 100%, purity about 95%). 1H NMR (400 MHz, CDCl2) δ 7.66 – 7.60 (m, 4H), 7.56 (dd, J= 8.8, 6.4 Hz, 2H), 4.28 (s, 8H) ppm 13C NMR (400 MHz, CDCl2) δ 136.9, 135.5, 131.3, 130.3, 45.0 ppm

Figure 00000012
Figure 00000012

Синтез (бифенил-2,2’,6,6’-тетраметандиил)тетракис(дифенилфосфина) (лиганд A). Литиевую проволоку (2,1 г, 300 ммоль) нарезали на мелкие кусочки и загружали в колбу объемом 250 мл в сухом боксе вместе с безводным ТГФ (130 мл). Суспендированный раствор переносили в линию Шленка и охлаждали на бане с ледяной водой в атмосфере азота. По каплям добавляли хлордифенилфосфин (28,1 мл, 151,7 ммоль) при 0°С в течение 50 минут и затем перемешивали еще 30 минут при 0°С. В течение этого времени цвет менялся с мутно-желтого на красный. Раствор переносили в сухой бокс и перемешивали при комнатной температуре в течение ночи. На следующее утро раствор фильтровали через канюлю в чистую, сухую круглодонную колбу объемом 500 мл, переносили в линию Шленка и охлаждали до -78°С. По каплям добавляли раствор 2,2’6,6’-тетракис(хлориметил)-1,1’-бифенила (12,7 г, 37 ммоль) в ТГФ (60 мл) в течение 50 минут и затем перемешивали в холодном состоянии еще 20 минут. Затем раствор оставляли медленно нагреваться до комнатной температуры, и затем переносили в сухой бокс и перемешивали в течение ночи. Затем добавляли дегазированный метиленхлорид (300 мл) и воду (150 мл) и оставляли полученную смесь для разделения. Нижний слой переносили в круглодонную колбу и концентрировали на ротационном испарителе при 30°С с получением раствора неочищенного продукта в ТГФ. Нагревая полученный раствор при 65°С под потоком азота, медленно добавляли дегазированный этанол (100 мл). Во время добавления этанола начинал образовываться осадок белого твердого вещества. Затем смесь оставляли остывать и помещали в холодильник на ночь; полученное твердое вещество собирали на следующий день фильтрованием в сухом боксе и промывали этанолом (2 х 50 мл). После высушивания под вакуумом в течение ночи получали требуемый продукт в виде белого порошка (выход 90%, чистота 99%). 31P ЯМР (400 МГц, CDCl3) δ – 14,5 м.д. 1H ЯМР (400 МГц, CDCl3) δ 7,30-7,17 (м, 40 H), 6,91-6,82 (м, 2H), 6,72 (д, J = 7,7 Гц, 4H), 3,21 (с, 8H) м.д. Лиганд A, тетрафосфин, имеет следующую структуру:Synthesis of (biphenyl-2,2',6,6'-tetramethandiyl)tetrakis(diphenylphosphine) (ligand A). Lithium wire (2.1 g, 300 mmol) was cut into small pieces and loaded into a 250 ml dry box flask along with anhydrous THF (130 ml). The suspended solution was transferred to a Schlenk line and cooled in an ice water bath under nitrogen. Chlorodiphenylphosphine (28.1 ml, 151.7 mmol) was added dropwise at 0°C over 50 minutes and then stirred for another 30 minutes at 0°C. During this time, the color changed from cloudy yellow to red. The solution was transferred to a dry box and stirred at room temperature overnight. The next morning, the solution was filtered through a cannula into a clean, dry 500 ml round bottom flask, transferred to a Schlenk line and cooled to -78°C. A solution of 2,2'6,6'-tetrakis(chlorimethyl)-1,1'-biphenyl (12.7 g, 37 mmol) in THF (60 mL) was added dropwise over 50 minutes and then stirred cold for further 20 minutes. The solution was then allowed to slowly warm to room temperature and then transferred to a dry box and stirred overnight. Then added degassed methylene chloride (300 ml) and water (150 ml) and left the resulting mixture for separation. The bottom layer was transferred to a round bottom flask and concentrated on a rotary evaporator at 30° C. to give a solution of the crude product in THF. While heating the resulting solution at 65° C. under a stream of nitrogen, degassed ethanol (100 ml) was slowly added. During the addition of ethanol, a precipitate of a white solid began to form. The mixture was then allowed to cool and placed in a refrigerator overnight; the resulting solid was collected the next day by dry box filtration and washed with ethanol (2 x 50 ml). Drying under vacuum overnight gave the desired product as a white powder (yield 90%, purity 99%). 31P NMR (400 MHz, CDCl3) δ - 14.5 ppm 1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 7.30-7.17 (m, 40 H), 6.91-6.82 (m, 2H), 6.72 (d, J = 7.7 Hz, 4H ), 3.21 (s, 8H) ppm Ligand A, tetraphosphine, has the following structure:

Figure 00000013
Figure 00000013

Сравнительный лиганд BReference ligand B

Сравнительный лиганд B представляет собой BISBI (ни монофосфин, ни тетрадентатный фосфин), который, как известно, образует активный и селективный катализатор гидроформилирования. Способы получения BISBI и примеры его применения в качестве лиганда гидроформилирования представлены, например, в патенте США № 4694109. BISBI, использованный в сравнительных примерах, описанных ниже, приобретали у компании Proactive Molecular Research of Alachua, штат Филадельфия, и использовали в том виде, в котором он был при поставке. Структура BISBI (лиганда B) представлена на фиг. 2.Reference ligand B is BISBI (neither monophosphine nor tetradentate phosphine), which is known to form an active and selective hydroformylation catalyst. Methods for preparing BISBI and examples of its use as a hydroformylation ligand are provided, for example, in US Patent No. 4,694,109. which it was on delivery. The structure of BISBI (Ligand B) is shown in FIG. 2.

Figure 00000014
Figure 00000014

Фиг. 2. Сравнительный лиганд B; BISBI.Fig. 2. Comparative ligand B; BISBI.

Общий способ General way

Если не указано иное, примеры и сравнительные эксперименты проводили в проточных реакторах Фишера-Портера объемом 90 мл, оснащенных средствами точного регулирования температуры и газовых потоков. Отходящие из реакторов газы анализировали с помощью встроенной ГХ для определения парциальных давлений. Смешивание в проточном реакторе осуществляли с помощью непрерывного потока газа из барботера в нижней части реактора. Такая конструкция реактора подробно описана в патенте США № 5731472, содержание которого включено в данный документ посредством ссылки. Unless otherwise indicated, the examples and comparative experiments were carried out in 90 ml Fischer-Porter flow reactors equipped with precise temperature and gas flow controls. Exhaust gases from the reactors were analyzed using an on-board GC to determine partial pressures. Mixing in the flow reactor was carried out using a continuous flow of gas from the bubbler at the bottom of the reactor. This reactor design is detailed in US Pat. No. 5,731,472, the contents of which are incorporated herein by reference.

Скорости реакции выражены в моль альдегида, полученного на единицу объема раствора катализатора, в единицу времени (моль/л-час); указанное значение дополнительно делили на парциальное давление пропилена для подавления влияния небольших неизбежных колебаний скорости подачи пропилена (скорость/олефин). Селективность по продукту выражали как отношение линейного (нормального) альдегида к разветвленному (изо) альдегиду (N:I). Reaction rates are expressed as moles of aldehyde produced per unit volume of catalyst solution per unit of time (mol/L-hour); this value was further divided by the partial pressure of propylene to suppress the influence of small unavoidable fluctuations in the propylene feed rate (rate/olefin). Product selectivity was expressed as the ratio of linear (normal) aldehyde to branched (iso) aldehyde (N:I).

В указанных примерах использовали ускоренный способ испытания, упомянутый в данном контексте как способ блокировки, для демонстрации влияния зоны выделения на катализатор. Указанный способ испытания включает обработку солюбилизированных активированных катализаторов на основе родиевого комплекса в условиях низких парциальных давлений и высоких температур в течение гораздо более продолжительного периода времени, чем в обычном непрерывном способе гидроформилирования с рециклом жидкой среды, для получения практически значимых результатов. Например, деактивация катализатора и/или расход лиганда, описанные в данном документе, которые могут возникать при непрерывном гидроформилировании с рециклом жидкой среды, могут занимать несколько недель, чтобы можно их было количественно определить обычными способами дистилляционного выделения альдегидов, поскольку катализатор подвергается действию условий испарителя в течение лишь нескольких минут в день, тогда как ускоренный тест (способ блокировки) может быть осуществлен в течение нескольких часов или дней посредством непрерывного выдерживания жидкого продукта реакции при высоких температурах дистилляционного выделения альдегидов в течение продолжительного периода времени. Периоды блокировки включают периоды времени, в течение которых реактор герметично закрыт при пониженном давлении и высокой температуре. Такой способ предназначен для моделирования влияния зоны выделения на раствор катализатора. In these examples, an accelerated test method, referred to in this context as a blocking method, was used to demonstrate the effect of the isolation zone on the catalyst. This test method involves treating the solubilized activated rhodium complex catalysts under conditions of low partial pressures and high temperatures for a much longer period of time than in a conventional continuous liquid medium recycle hydroformylation process to obtain practically meaningful results. For example, the catalyst deactivation and/or ligand consumption described herein, which can occur in continuous recycle hydroformylation, can take several weeks to be quantified by conventional aldehyde distillation recovery methods as the catalyst is subjected to evaporator conditions in for only a few minutes a day, while an accelerated test (blocking method) can be carried out for several hours or days by continuously keeping the liquid reaction product at high temperatures for the distillation of aldehydes for an extended period of time. Lockout periods include periods of time during which the reactor is hermetically sealed at reduced pressure and high temperature. This method is designed to simulate the effect of the isolation zone on the catalyst solution.

Сравнительный эксперимент AComparative Experiment A

В реактор загружали тетраглим (20 мл), родий (200 м.д.) и лиганд A (1,5 экв.). Гидроформилирование проводили при 20 фунт/кв.дюйм CO, 50 фунт/кв.дюйм H2 и 20 фунт/кв.дюйм пропилена при 90°С и измеряли исходную скорость гидроформилирования и отношение N:I. После эксплуатации в течение ночи из реактора брали образец для ВЭЖХ для определения концентрации свободного лиганда A, в реакторе сбрасывали давление до общего давления 10 фунт/кв.дюйм и блокировали при 115°С на ночь. После периода блокировки снова начинали гидроформилирование при первоначальных условиях, и брали образец раствора катализатора для ВЭЖХ; затем процедуру блокировки повторяли второй раз.The reactor was loaded with tetraglyme (20 ml), rhodium (200 ppm) and ligand A (1.5 eq.). Hydroformylation was carried out at 20 psi CO, 50 psi H2 and 20 psi propylene at 90° C. and the initial hydroformylation rate and N:I ratio were measured. After operating overnight, an HPLC sample was taken from the reactor to determine the concentration of free ligand A, the reactor was depressurized to a total pressure of 10 psi and blocked at 115° C. overnight. After a blocking period, hydroformylation was started again under the original conditions, and a sample of the HPLC catalyst solution was taken; then the blocking procedure was repeated a second time.

Сравнительный эксперимент BComparative Experiment B

Повторяли способ сравнительного эксперимента A, за исключением количества добавленного лиганда A (5 экв.).The method of Comparative Experiment A was repeated except for the amount of ligand A added (5 eq.).

Примеры 1-4Examples 1-4

Повторяли способ сравнительного эксперимента A и B, за исключением добавления TPP (5 или 10% мас.). The method of Comparative Experiment A and B was repeated except for the addition of TPP (5 or 10% by weight).

Результаты, полученные в сравнительном эксперименте A и B, а также в примерах 8-11, представлены в таблицах 1 и 2.The results obtained in comparative experiment A and B, as well as in examples 8-11, are presented in tables 1 and 2.

Таблица 1Table 1

TPPTPP Лиганд ALigand A Исходное значениеInitial value после 1ой блокировкиafter 1st block после 2ой блокировкиafter 2nd block % мас.% wt. экв.equiv. скоростьspeed N:IN:I скоростьspeed N:IN:I скоростьspeed N:IN:I Ср.пр. AWed pr. A 00 1,51.5 0,12540.1254 42,742.7 0,01640.0164 23,023.0 0,01190.0119 18,018.0 Ср.пр. BWed pr. B 00 5,05.0 0,13030.1303 40,240.2 0,03370.0337 27,727.7 0,02450.0245 25,925.9 Пр. 1Etc. 1 55 1,51.5 0,03080.0308 19,319.3 0,02560.0256 17,417.4 0,02400.0240 16,416.4 Пр. 2Etc. 2 55 5,05.0 0,02780.0278 27,727.7 0,02740.0274 26,926.9 0,02800.0280 26,226.2 Пр. 3Etc. 3 1010 1,51.5 0,02150.0215 14,314.3 0,01980.0198 13,013.0 0,01870.0187 13,213.2 Пр. 4Etc. 4 1010 5,05.0 0,01670.0167 23,223.2 0,01650.0165 23,723.7 0,01690.0169 22,222.2

Таблица 2table 2

Лиганд A, % мас. по ВЭЖХLigand A, % wt. by HPLC исходное значениеoriginal value после 1ой блокировкиafter 1st block после 2ой блокировкиafter 2nd block Ср.пр. AWed pr. A 0,06440.0644 0,00870.0087 ниже предела обнаруженияbelow detection limit Ср.пр. BWed pr. B 0,46750.4675 0,34380.3438 0,32040.3204 Пр. 1Etc. 1 0,11350.1135 0,09690.0969 0,08360.0836 Пр. 2Etc. 2 0,53530.5353 0,53720.5372 0,51180.5118 Пр. 3Etc. 3 0,12440.1244 0,12390.1239 0,10720.1072 Пр. 4Etc. 4 0,52430.5243 0,53990.5399 0,51620.5162

И скорость гидроформилирования, и значение N:I, наблюдаемые для растворов катализаторов, состоящих только из родия и лиганда A (сравнительные эксперименты A и B), после блокировки существенно снижались, как и концентрация свободного лиганда A, что свидетельствует о разложении лиганда. Несмотря на то, что исходные скорости гидроформилирования в примерах 1-4 ниже, растворы катализатора по данному изобретению демонстрируют способность выдерживать условия блокировки, как с точки зрения снижения степени деактивации катализатора, так и с точки зрения снижения скорости расхода лиганда. Поскольку хелатообразующие лиганды обычно являются дорогостоящими, то снижение расхода тетрадентатного фосфина обеспечивает улучшение рентабельности процесса. Both the hydroformylation rate and the N:I value observed for catalyst solutions consisting of only rhodium and ligand A (comparative experiments A and B) decreased significantly after blocking, as did the concentration of free ligand A, indicating degradation of the ligand. Although the initial rates of hydroformylation in Examples 1-4 are lower, the catalyst solutions of this invention demonstrate the ability to withstand blocking conditions, both in terms of reducing the degree of catalyst deactivation and in terms of reducing the rate of consumption of the ligand. Because chelating ligands are typically expensive, reducing the consumption of tetradentate phosphine improves the profitability of the process.

Сравнительные эксперименты C-DComparative experiments C-D

Повторяли способ сравнительных экспериментов A и B, за исключением использования сравнительного лиганда B.The method of comparative experiments A and B was repeated except for the use of comparative ligand B.

Сравнительные эксперименты E-HComparative experiments E-H

Повторяли способ примеров 1-4, за исключением использования сравнительного лиганда B.The method of Examples 1-4 was repeated except for the use of comparative ligand B.

Результаты для сравнительных экспериментов C-H обобщены в таблице 3.The results for the comparative C-H experiments are summarized in Table 3.

Таблица 3Table 3

TPPTPP Ср. лиганд BWed ligand B Исходное значениеInitial value после 1ой блокировкиafter 1st block после 2ой блокировкиafter 2nd block % мас.% wt. (экв.)(equiv.) скоростьspeed N:IN:I скоростьspeed N:IN:I скоростьspeed N:IN:I Ср.пр. CWed pr. C 00 1,51.5 0,06670.0667 27,527.5 0,01430.0143 1,81.8 0,00100.0010 2,02.0 Ср.пр. DWed pr. D 00 5,05.0 0,06400.0640 35,835.8 0,01620.0162 15,315.3 0,01270.0127 18,218.2 Ср.пр. EWed pr. E 55 1,51.5 0,03330.0333 6,66.6 0,02610.0261 5,95.9 0,02710.0271 5,55.5 Ср.пр. FWed pr. F 55 5,05.0 0,02180.0218 10,710.7 0,02040.0204 10,610.6 0,01920.0192 10,010.0 Ср.пр. GWed pr. G 1010 1,51.5 0,02600.0260 7,37.3 0,02290.0229 7,07.0 0,02150.0215 7,07.0 Ср.пр. HWed pr. H 1010 5,05.0 0,01750.0175 8,98.9 0,01650.0165 9,49.4 0,01610.0161 9,09.0

Замечено, что катализаторы, состоящие только из родия и сравнительного лиганда B, подвержены отрицательному воздействию периода блокировки, как с точки зрения деактивации катализатора, так и с точки зрения N:I. Несмотря на то, что катализаторы, состоящие из родия, TPP и сравнительного лиганда B, также демонстрируют улучшенную стабильность, они не обеспечивают достижение N:I более 11. Не ограничиваясь теорией, столь низкое значение N:I позволяет предположить, что родий-BISBI катализатор легче ингибируется под действием TPP и, следовательно, полученная смесь активных комплексов содержит относительно низкое количество активного и селективного родий-BISBI комплекса. It has been observed that catalysts consisting only of rhodium and comparative ligand B are adversely affected by the blocking period, both in terms of catalyst deactivation and in terms of N:I. While catalysts composed of rhodium, TPP, and comparative ligand B also show improved stability, they do not achieve an N:I greater than 11. Without being limited by theory, this low N:I suggests that the rhodium-BISBI catalyst is more readily inhibited by TPP and hence the resulting mixture of active complexes contains a relatively low amount of active and selective rhodium-BISBI complex.

Примеры 5-10Examples 5-10

В каждый из шести реакторов загружали тетраглим (20 мл), родий (200 м.д.), лиганд A (1,5 или 3 экв.) и TPP (3-5% мас.). Гидроформилирование проводили при 20 фунт/кв.дюйм CO, 50 фунт/кв.дюйм H2 и 20 фунт/кв.дюйм пропилена при 90°С и измеряли исходную скорость гидроформилирования и отношение N:I. Реакторы дважды блокировали при 10 фунт/кв.дюйм и 115°С на ночь; после каждого периода блокировки определяли характеристики катализатора в исходных условиях, использованных до блокировки. Затем в каждый реактор добавляли дополнительное количество лиганда A (один эквивалент) и измеряли достигнутое изменение характеристик. Обобщение результатов представлено в таблице 4.Tetraglyme (20 ml), rhodium (200 ppm), Ligand A (1.5 or 3 eq) and TPP (3-5 wt %) were charged to each of the six reactors. Hydroformylation was carried out at 20 psi CO, 50 psi H2 and 20 psi propylene at 90° C. and the initial hydroformylation rate and N:I ratio were measured. The reactors were blocked twice at 10 psi and 115° C. overnight; after each blocking period, the characteristics of the catalyst were determined under the initial conditions used before blocking. An additional amount of Ligand A (one equivalent) was then added to each reactor and the change in characteristics achieved was measured. A summary of the results is presented in Table 4.

Таблица 4Table 4

TPPTPP Лиганд ALigand A Исходное значениеInitial value после 1ой блокировкиafter 1st block после 2ой блокировкиafter 2nd block После добавления дополнительного количества лиганда AAfter adding more ligand A % мас.% wt. экв.equiv. скоростьspeed N:IN:I скоростьspeed N:IN:I скоростьspeed N:IN:I скоростьspeed N:IN:I Пр. 5Etc. 5 33 1,51.5 0,03850.0385 23,623.6 0,02780.0278 18,718.7 0,02500.0250 17,217.2 0,02820.0282 24,024.0 Пр. 6Etc. 6 33 3,03.0 0,03900.0390 29,029.0 0,03300.0330 26,626.6 0,02900.0290 25,825.8 0,03120.0312 28,028.0 Пр. 7Etc. 7 44 1,51.5 0,03150.0315 21,421.4 0,02750.0275 18,718.7 0,02600.0260 17,817.8 0,02760.0276 24,024.0 Пр. 8Etc. 8 44 3,03.0 0,03050.0305 26,626.6 0,02930.0293 25,825.8 0,02810.0281 25,125.1 0,02880.0288 27,227.2 Пр. 9Etc. 9 55 1,51.5 0,02780.0278 18,518.5 0,02570.0257 17,017.0 0,02500.0250 16,316.3 0,02420.0242 21,521.5 Пр. 10Etc. 10 55 3,03.0 0,02580.0258 24,424.4 0,02750.0275 23,023.0 0,02340.0234 22,622.6 0,02360.0236 24,324.3

Отмечено, что исходная скорость гидроформилирования обратно пропорциональна концентрации TPP, и что значение N:I прямо пропорционально концентрации лиганда A; кроме того, продемонстрирована возможность увеличения N:I посредством добавления дополнительного количества лиганда A незадолго до окончания эксперимента. Не ограничиваясь теорией, это позволяет предположить, что наблюдаемый катализ является результатом действия смеси активных комплексов смеси, и, кроме того, что некоторое количество родия существует в относительно неактивной форме, вероятно, в форме комплекса родия с трифосфорорганическим соединением, состоящего из лиганда A и TPP. Добавление дополнительного количества лиганда A возвращает значение N:I к исходному значению (до периодов блокировки), что свидетельствует от возможности восстановления системы после первоначального разложения лиганда A.It is noted that the initial rate of hydroformylation is inversely proportional to the concentration of TPP, and that the N:I value is directly proportional to the concentration of ligand A; in addition, the possibility of increasing N:I by adding an additional amount of ligand A shortly before the end of the experiment was demonstrated. Without being limited by theory, this suggests that the observed catalysis is the result of a mixture of active complexes of the mixture, and in addition that some rhodium exists in a relatively inactive form, probably in the form of a complex of rhodium with an organotriphosphorus compound, consisting of ligand A and TPP . The addition of additional Ligand A returns the N:I value to its original value (before blocking periods), indicating that the system can recover from the initial degradation of Ligand A.

Сравнительный эксперимент IComparative Experiment I

В реактор загружали тетраглим (20 мл), родий (350 м.д.) и лиганд A (4 экв.) при 90°С. Реактор быстро продували 1:1 синтез-газом и затем брали образец для ВЭЖХ для определения концентрации свободного лиганда A. Затем через раствор с помощью шприца пропускали воздух (250 мл) и снова брали образец раствора катализатора для ВЭЖХ для определения изменения концентрации лиганда A. The reactor was loaded with tetraglyme (20 ml), rhodium (350 ppm) and ligand A (4 eq.) at 90°C. The reactor was rapidly purged with 1:1 synthesis gas and then an HPLC sample was taken to determine the concentration of free ligand A. Air (250 ml) was then passed through the solution with a syringe and the HPLC catalyst solution was sampled again to determine the change in the concentration of ligand A.

Пример 11Example 11

Повторяли способ сравнительного эксперимента I, за исключением добавления TPP (12% мас.).The method of Comparative Experiment I was repeated except for the addition of TPP (12% by weight).

Результаты сравнительного эксперимента I и примера 11 обобщены в таблице 5.The results of Comparative Experiment I and Example 11 are summarized in Table 5.

Таблица 5Table 5

TPP (% мас.)TPP (wt %) Лиганд A (% мас.) - исходное значениеLigand A (% wt.) - initial value Лиганд A (% мас.) - после добавления воздухаLigand A (% wt.) - after adding air Потери лиганда A (%) - после добавления воздухаLoss of ligand A (%) - after adding air Ср.пр. IWed pr. I 00 0,74920.7492 0,54390.5439 2727 Пр. 11Etc. eleven 1212 0,81810.8181 0,80300.8030 1,81.8

Результаты, представленные в таблице 5, демонстрируют, что присутствие TPP способствует защите тетрафосфина от разложения вследствие окисления, которое может возникать в условиях эксплуатации в результате небольших утечек в системе или случайного попадания воздуха при обслуживании оборудования и т.д. The results presented in Table 5 demonstrate that the presence of TPP helps to protect tetraphosphine from degradation due to oxidation, which can occur under operating conditions from small leaks in the system or accidental air entry during equipment maintenance, etc.

Claims (23)

1. Способ замедления деактивации катализатора в процессе гидроформилирования, включающий:1. A method for slowing down the deactivation of a catalyst in a hydroformylation process, comprising: (a) приведение в контакт олефина с монооксидом углерода, водородом и катализатором, содержащим (А) переходный металл, в котором переходный металл содержит родий, (В) тетрафосфин, имеющий следующую структуру:(a) contacting an olefin with carbon monoxide, hydrogen and a catalyst containing (A) a transition metal in which the transition metal contains rhodium, (B) a tetraphosphine having the following structure:
Figure 00000015
Figure 00000015
где каждый Р представляет собой атом фосфора, и каждый из R1-R46 независимо представляет собой водород, C1-С8 алкильную группу, арильную группу, алкарильную группу или галоген, и указанное приведение в контакт осуществляют в одной или более реакционных зонах и в условиях гидроформилирования; иwhere each P represents a phosphorus atom, and each of R1-R46 independently represents hydrogen, C1-C8 alkyl group, aryl group, alkaryl group or halogen, and said contacting is carried out in one or more reaction zones and under hydroformylation conditions; And (b) добавление в реакционную зону монофосфина, имеющего следующую структуру:(b) adding to the reaction zone a monophosphine having the following structure:
Figure 00000016
Figure 00000016
где Р представляет собой атом фосфора, и каждый из Y1-Y3 независимо представляет собой арильную группу, алкарильную группу, циклоалкильную группу, бензильную группу, С3-С8 алкильную группу, алкоксильную группу из 1-8 атомов углерода, арилокси-группу или галоген.where P represents a phosphorus atom, and each of Y1-Y3 independently represents an aryl group, an alkaryl group, a cycloalkyl group, a benzyl group, a C3-C8 alkyl group, an alkoxy group of 1-8 carbon atoms, an aryloxy group, or a halogen. 2. Способ замедления расхода тетрафосфинового лиганда в процессе гидроформилирования, включающий:2. A method for slowing down the consumption of tetraphosphine ligand in the hydroformylation process, including: (a) приведение в контакт олефина с монооксидом углерода, водородом и катализатором, содержащим (А) переходный металл, в котором переходный металл содержит родий, (В) тетрафосфин, имеющий следующую структуру:(a) contacting an olefin with carbon monoxide, hydrogen and a catalyst containing (A) a transition metal in which the transition metal contains rhodium, (B) a tetraphosphine having the following structure:
Figure 00000017
Figure 00000017
где каждый Р представляет собой атом фосфора, и каждый из R1-R46 независимо представляет собой водород, С1-С8 алкильную группу, арильную группу, алкарильную группу или галоген, и указанное приведение в контакт осуществляют в одной или более реакционных зонах и в условиях гидроформилирования; иwhere each P is a phosphorus atom and each of R1-R46 is independently hydrogen, a C1-C8 alkyl group, an aryl group, an alkaryl group or a halogen, and said contacting is carried out in one or more reaction zones and under hydroformylation conditions; And (b) добавление в реакционную зону монофосфина, имеющего следующую структуру:(b) adding to the reaction zone a monophosphine having the following structure:
Figure 00000018
Figure 00000018
где Р представляет собой атом фосфора, и каждый из Y1-Y3 независимо представляет собой арильную группу, алкарильную группу, циклоалкильную группу, бензильную группу, С3-С8 алкильную группу, алкоксильную группу из 1-8 атомов углерода, арилокси-группу или галоген.where P represents a phosphorus atom, and each of Y1-Y3 independently represents an aryl group, an alkaryl group, a cycloalkyl group, a benzyl group, a C3-C8 alkyl group, an alkoxy group of 1-8 carbon atoms, an aryloxy group, or a halogen. 3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что монофосфин представляет собой трифенилфосфин.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the monophosphine is triphenylphosphine. 4. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что монофосфин представляет собой объемный монофосфин.4. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the monophosphine is a bulk monophosphine. 5. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что каждый из R1-R46 представляет собой водород.5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that each of R1-R46 is hydrogen. 6. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что олефин представляет собой пропилен.6. Process according to any one of the preceding claims, characterized in that the olefin is propylene. 7. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что снижение скорости гидроформилирования с течением времени меньше, чем в способе, осуществляемом в таких же условиях, но без монофосфина.7. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the decrease in the rate of hydroformylation over time is less than in the method carried out under the same conditions, but without monophosphine. 8. Способ по п. 2, отличающийся тем, что скорость расхода тетрафосфинового лиганда в процессе гидроформилирования ниже, чем в процессе гидроформилирования, осуществляемом в таких же условиях, но без монофосфина.8. The method according to claim 2, characterized in that the consumption rate of the tetraphosphine ligand in the hydroformylation process is lower than in the hydroformylation process carried out under the same conditions, but without monophosphine. 9. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что количество добавленного монофосфина составляет по меньшей мере 40 моль фосфина на моль переходного металла.9. A process according to any one of the preceding claims, characterized in that the amount of added monophosphine is at least 40 moles of phosphine per mole of transition metal. 10. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что количество монофосфина, добавленного в реакционную зону, составляет более 1,5 процента по массе относительно реакционной среды в реакционной зоне в пересчете на общую массу реакционной среды в реакционной зоне.10. A process according to any of the preceding claims, wherein the amount of monophosphine added to the reaction zone is more than 1.5 percent by weight relative to the reaction medium in the reaction zone, based on the total weight of the reaction medium in the reaction zone. 11. Способ по п. 1, отличающийся тем, что дополнительный монофосфин, имеющий указанную структуру, добавляют к компонентам (А) и (В) на стадии (а).11. The method according to p. 1, characterized in that additional monophosphine having the specified structure is added to the components (A) and (B) in stage (a).
RU2020140305A 2018-05-30 2019-05-03 Methods for slowing catalyst deactivation and/or slowing tetraphosphin ligand consumption in hydroformylation processes RU2795878C2 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US62/677,858 2018-05-30

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2020140305A RU2020140305A (en) 2022-06-08
RU2795878C2 true RU2795878C2 (en) 2023-05-12

Family

ID=

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007078859A2 (en) * 2005-12-15 2007-07-12 The Penn State Research Foundation Tetraphosphorus ligands for catalytic hydroformylation and related reactions
WO2010117391A1 (en) * 2009-03-31 2010-10-14 Dow Technology Investment Llc Hydroformylation process with a doubly open-ended bisphosphite ligand
CN106824282A (en) * 2017-01-12 2017-06-13 武汉凯特立斯科技有限公司 The hydroformylation reaction method and catalyst of a kind of use rhodium ruthenium bimetallic and four tooth Phosphine ligands
RU2639874C2 (en) * 2012-08-29 2017-12-25 Дау Текнолоджи Инвестментс Ллс Catalyst production method

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007078859A2 (en) * 2005-12-15 2007-07-12 The Penn State Research Foundation Tetraphosphorus ligands for catalytic hydroformylation and related reactions
WO2010117391A1 (en) * 2009-03-31 2010-10-14 Dow Technology Investment Llc Hydroformylation process with a doubly open-ended bisphosphite ligand
RU2639874C2 (en) * 2012-08-29 2017-12-25 Дау Текнолоджи Инвестментс Ллс Catalyst production method
CN106824282A (en) * 2017-01-12 2017-06-13 武汉凯特立斯科技有限公司 The hydroformylation reaction method and catalyst of a kind of use rhodium ruthenium bimetallic and four tooth Phosphine ligands

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Xiaowei Zhang "Development and applications of phosphorus ligands in rhodium-catalyzed hydroformylation and hydrogenation", Dissertation Penn State University, US, 1 may 2011. Shichao Yu et al. "Synthesis and application of tetraphosphane ligands in rhodium in Rhodium-Catalyzed Hydroformylation of Terminal Olefins: High Regioselectivity at High Temperature", Chemistry -A European Lournal, vol. 16, no.16, 25 March 2010, pp. 4938-4943. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR920010519B1 (en) Transition metal complex catalyzed reactions
NO172494B (en) BIS-phosphite ligand
NO167652B (en) PROCEDURE FOR THE PREPARATION OF ALDEHYDES BY HYDROFORMATION OF OLEFINES AND CATALYST PRELIMINARY MIXTURE FOR USE BY THE PROCEDURE.
CN111212826B (en) Method for reducing heavies formation in solutions comprising aldehyde compounds formed during hydroformylation
EP0096988A2 (en) Hydroformylation process
US4742178A (en) Low pressure hydroformylation of dienes
US11130725B2 (en) Methods for slowing deactivation of a catalyst and/or slowing tetraphosphine ligand usage in hydroformylation processes
US11344869B2 (en) Methods of controlling hydroformylation processes
JP7132219B2 (en) Method for regenerating deactivated hydroformylation catalyst solution
CN113179638B (en) Hydroformylation process
RU2795878C2 (en) Methods for slowing catalyst deactivation and/or slowing tetraphosphin ligand consumption in hydroformylation processes
KR20210013703A (en) Catalyst composition containing a combination of monophosphine and tetraphosphine ligand and hydroformylation process using the same
RU2788171C2 (en) Methods for regulation of hydroformylation processes
RU2804660C2 (en) Catalyst composition containing a combination of monophospine, tetraphosphine ligand and method for hydroformylation with its application
RU2005713C1 (en) Process for preparation of aldehydes
BR112020022046B1 (en) METHOD FOR SLOWING DOWN DEACTIVATION OF A CATALYST AND/OR SLOWING DOWN USE OF TETRAPHOSPHINE LIGAND IN A HYDROFORMYLATION PROCESS
RU2799818C2 (en) Method for hydroformylation
CN116635362A (en) Method for improving the metering of catalytic metals in hydroformylation processes