RU2804660C2 - Catalyst composition containing a combination of monophospine, tetraphosphine ligand and method for hydroformylation with its application - Google Patents

Catalyst composition containing a combination of monophospine, tetraphosphine ligand and method for hydroformylation with its application Download PDF

Info

Publication number
RU2804660C2
RU2804660C2 RU2020140374A RU2020140374A RU2804660C2 RU 2804660 C2 RU2804660 C2 RU 2804660C2 RU 2020140374 A RU2020140374 A RU 2020140374A RU 2020140374 A RU2020140374 A RU 2020140374A RU 2804660 C2 RU2804660 C2 RU 2804660C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
catalyst
rhodium
monophosphine
hydroformylation
reactor
Prior art date
Application number
RU2020140374A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2020140374A (en
Inventor
Майкл А. БРАММЕР
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 RU2020140374A publication Critical patent/RU2020140374A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2804660C2 publication Critical patent/RU2804660C2/en

Links

Abstract

FIELD: catalyst compositions for hydroformylation processes.
SUBSTANCE: catalyst composition for the hydroformylation process comprises: (a) a transition metal which is rhodium; (b) a monophosphine; and (c) a tetraphosphine having the following structure: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, an alkoxy group, a haloalkyl group, a haloaryl group, or a halogen, and wherein the catalyst composition comprises at least 40 moles of monophosphine per mole of transition metal. The invention also relates to a hydroformylation process.
EFFECT: increased regioselectivity N:I> =13 by adding a tetradentate phosphine ligand as part of the catalyst composition.
8 cl, 1 dwg, 6 tbl, 17 ex

Description

Область техникиField of technology

Настоящее изобретение относится к композициям катализатора для способов гидроформилирования и к способам гидроформилирования с применением определенных катализаторов.The present invention relates to catalyst compositions for hydroformylation processes and to hydroformylation methods using certain catalysts.

Уровень техникиState of the art

В данной области техники известно, что альдегиды могут быть легко получены с помощью реакции олефинненасыщенного соединения с оксидом углерода и водородом в присутствии солюбилизированного комплексного катализатора родий-триорганофосфористый лиганд, и что предпочтительный тип таких способов включает непрерывное гидроформилирование. Например, в патенте США № 3527809 описано гидроформилирование альфа-олефинов с получением альдегидов при низких температурах и давлениях. В этом способе используются определенные комплексы родия для эффективного катализа, при определенном наборе переменных в присутствии выбранных триорганофосфористых лигандов, 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. This method uses specific rhodium complexes to efficiently catalyze, under a specific set of variables in the presence of selected triorganophosphorus ligands, the hydroformylation of olefins with hydrogen and carbon monoxide.

Среди катализаторов, описанных в патенте США № 3527809, есть соединения, содержащие родиевые и триарилфосфористые лиганды, в частности триарилфосфиновые лиганды, примером которых является трифенилфосфин («TФФ»). В промышленных способах гидроформилирования катализатор родий-ТФФ успешно используется на протяжении десятилетий, и ключевым аспектом работы является использование большого избытка ТФФ по сравнению с родием. Например, промышленные способы гидроформилирования пропилена часто работают с концентрациями TФФ 10-12 мас.% в расчете на общую массу реакционной жидкости. Такие высокие концентрации TФФ используются для достижения желаемой региоселективности продукта и 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”). In industrial hydroformylation processes, the rhodium-TPP catalyst has been used successfully for decades, and a key aspect of the operation is the use of a large excess of TPP compared to rhodium. For example, industrial processes for hydroformylation of propylene often operate with TPP concentrations of 10-12 wt.% based on the total weight of the reaction liquid. Such high concentrations of TPP are used to achieve the desired product regioselectivity and improve catalyst stability.

Для способов гидроформилирования региоселективность продукта обычно выражается как отношение линейного (или нормального) продукта к разветвленному (или изо) альдегидному продукту. В данном контексте это отношение линейного (или нормального) продукта к разветвленному (или изо) альдегидному продукту будет обозначаться как «отношение N:I» или «N:I». Хотя катализ родий-ТФФ является эффективной технологией, трудно увеличить отношение N:I до значений, превышающих примерно 10:1. Хотя разветвленный продукт имеет ценность, часто предпочтительнее линейный продукт. Селективность к линейным продуктам можно повысить, используя другой промотор катализатора, например, известно, что определенные хелатирующие органополифосфористые лиганды (например, определенные бисфосфиты) демонстрируют N:I более 10:1, но такие изменения в промышленных условиях могут включать сброс существующего катализатора, восстановление родия путем восстановление драгоценных металлов («ВБМ»), возможные изменения оборудования и т.д. Потери производства, затраты на ВБМ и приобретение технологического оборудования, связанного с такими действиями, могут быть довольно дорогостоящими.For hydroformylation processes, product regioselectivity is usually expressed as the ratio of linear (or normal) product to branched (or iso) aldehyde product. In this context, this ratio of linear (or normal) product to branched (or iso) aldehyde product will be referred to as the “N:I” or “N:I” ratio. Although rhodium-TPP catalysis is an effective technology, it is difficult to increase the N:I ratio to values greater than about 10:1. While a branched product has value, a linear product is often preferred. Selectivity to linear products can be increased by using a different catalyst promoter, for example certain chelating organopolyphosphorus ligands (e.g. certain bisphosphites) are known to exhibit N:I greater than 10:1, but such changes in industrial settings may involve dumping the existing catalyst, reducing rhodium by recovery of precious metals (“VBM”), possible changes to equipment, etc. The production losses, VBM costs, and acquisition of process equipment associated with such activities can be quite costly.

Было бы желательно иметь простые средства увеличения N:I для промышленного способа родий-ТФФ, который не включает удаление всего катализатора из зоны реакции, длительные остановки и/или установку дорогостоящего технологического оборудования. It would be desirable to have a simple means of increasing N:I for an industrial rhodium-TPP process that does not involve removing all catalyst from the reaction zone, lengthy shutdowns, and/or installing expensive process equipment.

Краткое описание сущности изобретенияBrief description of the invention

Настоящее изобретение относится к композиции катализатора для способов гидроформилирования, которая обеспечивает ряд преимуществ в различных вариантах реализации. Например, в соответствии с некоторыми вариантами реализации неожиданно было обнаружено, что N:I в способе гидроформилирования пропилена родий-монофосфином может быть увеличено до ≥ 13:1 путем добавления тетрадентатного фосфинового лиганда как части композиции катализатора. При включении композиции катализатора в способ гидроформилирования в некоторых вариантах реализации способы настоящего изобретения преимущественно не требуют замены существующего катализатора, длительных остановок, обширной очистки реакционной системы и/или установки дорогостоящего технологического оборудования (например, дополнительные теплообменники, водный экстрактор и т.п.). The present invention relates to a catalyst composition for hydroformylation processes that provides a number of advantages in various embodiments. For example, in some embodiments, it has surprisingly been discovered that the N:I of a rhodium monophosphine hydroformylation process for propylene can be increased to ≥13:1 by adding a tetradentate phosphine ligand as part of the catalyst composition. When incorporating a catalyst composition into a hydroformylation process, in some embodiments, the methods of the present invention advantageously do not require replacement of the existing catalyst, extensive shutdowns, extensive cleaning of the reaction system, and/or installation of expensive process equipment (e.g., additional heat exchangers, water extractor, etc.).

В одном из аспектов композиция катализатора для способа гидроформилирования содержит:In one aspect, the catalyst composition for a hydroformylation process comprises:

(а) переходной металл;(a) transition metal;

(б) монофосфин; и (b) monophosphine; And

(в) тетрафосфин, имеющий следующую структуру:(c) tetraphosphine having the following structure:

где каждый P представляет собой атом фосфора и каждый из R1-R46 независимо представляет собой водород, C1-C8 алкильную группу, арильную группу, алкарильную группу, алкоксигруппу, галогеналкильную группу, галогенарильную группу или галоген, и где композиция катализатора содержит, по меньшей мере, 40 моль монофосфина на моль переходного металла. wherein each P represents a phosphorus atom and each of R 1 -R 46 independently represents hydrogen, a C1-C8 alkyl group, aryl group, alkaryl group, alkoxy group, haloalkyl group, haloaryl group or halogen, and wherein the catalyst composition contains at least at least 40 moles of monophosphine per mole of transition metal.

В одном из аспектов способ гидроформилирования включает приведение в контакт олефина, водорода и монооксида углерода в присутствии катализатора в реакционной жидкости в реакторе, где катализатор содержит:In one aspect, the hydroformylation method includes contacting an olefin, hydrogen and carbon monoxide in the presence of a catalyst in a reaction liquid in a reactor, wherein the catalyst comprises:

(a) переходной металл;(a) transition metal;

(б) монофосфин; и (b) monophosphine; And

(в) тетрафосфин, имеющий следующую структуру: (c) tetraphosphine having the following structure:

где каждый P представляет собой атом фосфора и каждый из R1-R46 независимо представляет собой водород, C1-C8 алкильную группу, арильную группу, алкарильную группу, алкоксигруппу, галогеналкильную группу, галогенарильную группу или галоген, и где монофосфин присутствует в реакционной жидкости в реакторе в количестве, превышающем или равном 1,5 мас.% от общей массы реакционной жидкости в реакторе.wherein each P represents a phosphorus atom and each of R 1 -R 46 independently represents hydrogen, a C1-C8 alkyl group, aryl group, alkaryl group, alkoxy group, haloalkyl group, haloaryl group or halogen, and wherein monophosphine is present in the reaction liquid in reactor in an amount greater than or equal to 1.5 wt.% of the total weight of the reaction liquid in the reactor.

Эти и другие варианты реализации изобретения описаны более детально в разделе Детальное описание сущности изобретения, приведенном ниже.These and other embodiments of the invention are described in more detail in the Detailed Description of the Invention section below.

Детальное описание сущности изобретенияDetailed description of the invention

Все ссылки на Периодическую таблицу элементов и различные группы в ней относятся к версии, опубликованной в CRC Handbook of Chemistry and Physics, 72nd Ed. (1991-1992) CRC Press, на странице I-11. All references to the Periodic Table of the Elements and the various groups therein are to the version published in the CRC Handbook of Chemistry and Physics, 72nd Ed. (1991-1992) CRC Press, on page I-11.

Если не указано иное, или иное не подразумевается в контексте, все значения, выраженные в частях и процентах, относятся к массе, а все методы испытаний являются общепринятыми на момент подачи данной заявки. В рамках патентной практики Соединенных Штатов содержание любого патента, патентной заявки или публикации, на которые дается ссылка, целиком включено в данную заявку посредством ссылки (или его эквивалентная версия в США включена посредством ссылки), особенно в отношении описания определений (в той степени, в которой это не противоречит каким-либо определениям, конкретно указанным в данном описании) и общих знаний в данной области техники.Unless otherwise stated or otherwise implied by context, all values expressed in parts and percentages are by weight and all test methods are generally accepted at the time this application is filed. As a matter of United States patent practice, the contents of any patent, patent application, or publication referenced in its entirety are hereby incorporated by reference in its entirety (or its equivalent U.S. version is incorporated by reference), especially with respect to the description of definitions (to the extent which is not inconsistent with any definitions specifically stated herein) and general knowledge in the art.

Используемое в данном документе употребление существительных, а также существительных вместе с фразами «по меньшей мере один» и «один или более» является взаимозаменяемым. Термины «содержит», «включает» и их вариации не имеют ограничивающего значения, когда эти термины появляются в описании и формуле изобретения. As used herein, the use of nouns and nouns together with the phrases “at least one” and “one or more” are used interchangeably. The terms “comprises,” “includes,” and variations thereof are not intended to be limiting when those terms appear in the specification and claims.

Также в данном документе указание числовых диапазонов по конечным точкам включает все числа, 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 рамках данного изобретения следует понимать, и это соответствует тому, что должен понимать специалист в данной области техники, что числовой диапазон предназначен для включения и охвата все возможных поддиапазонов, которые входят в данный диапазон. Например, диапазон от 1 до 100 предназначен выражать 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. Также в данном описании, перечисление числовых диапазонов и / или числовых значений, включая такие перечисления в формуле изобретения, можно считать включающими термин «около». В таких случаях термин «около» относится к числовым диапазонам и / или числовым значениям, которые по существу совпадают с приведенными в данном документе. Also in this document, the indication of numeric ranges by endpoints includes all numbers included in the given range (for example, from 1 to 5 includes 1, 1.5, 2, 2.75, 3, 3.80, 4, 5, etc.). d.). It is to be understood within the scope of the present invention, and as one skilled in the art would understand, that a numerical range is intended to be inclusive and encompass all possible sub-ranges that fall within a given range. For example, the range 1 to 100 is intended to express 1.01 to 100, 1 to 99.99, 1.01 to 99.99, 40 to 60, 1 to 55, etc. Also in this specification, listings of numerical ranges and/or numerical values, including such listings in claims, may be considered to include the term “about.” In such cases, the term "about" refers to numerical ranges and/or numerical values that are substantially the same as those given herein.

В настоящем документе термин «мас. ч/млн» означает массовые части на миллион.In this document, the term “wt. ppm" means parts per million by mass.

Для целей настоящего изобретения предполагают, что термин «углеводород» включает все допустимые соединения, содержащие по меньшей мере один атом водорода и один атом углерода. Такие допустимые соединения могут также 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. For purposes of the present invention, the term “hydrocarbon” is intended to include all valid compounds containing at least one hydrogen atom and one carbon atom. Such permissible compounds may also contain one or more heteroatoms. In broad terms, 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.

Используемый в данном документе термин «замещенный» предполагает включение всех допустимых заместителей 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. Типичные заместители включают, например, алкил, алкилокси, арил, арилокси, гидроксиалкил, аминоалкил, в которых число атомов углерода может находиться в диапазоне от 1 до 20 или более, предпочтительно от 1 до 12, а также гидрокси, галоген и амино. В соответствующих органических соединения могут содержаться один или более допустимых заместителей, одинаковые или разные допустимые заместители. Подразумевают, что настоящее изобретение никоим образом не ограничено посредством допустимых заместителей органических соединений. As used herein, the term “substituted” is intended to include all permissible organic substituents unless otherwise specified. In broad terms, acceptable substituents include acyclic and cyclic, branched and straight-chain, carbocyclic and heterocyclic, aromatic and non-aromatic substituents of organic compounds. Typical substituents include, for example, alkyl, alkyloxy, aryl, aryloxy, hydroxyalkyl, aminoalkyl, in which the number of carbon atoms may range from 1 to 20 or more, preferably 1 to 12, as well as hydroxy, halogen and amino. The corresponding organic compounds may contain one or more acceptable substituents, the same or different acceptable substituents. The present invention is not intended to be limited in any way by the organic substituents permitted.

В настоящем документе предполагают, что термин «гидроформилирование» включает, но не ограничивается ими, все способы гидроформилирования, включающие 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 замещенныї или незамещенных альдегидов или реакционную смесь, содержащую один или более замещенных или незамещенных альдегидов. Альдегиды могут быть асимметричными или неасимметричными. As used herein, the term "hydroformylation" is intended to include, but is not limited to, all hydroformylation processes involving the conversion of one or more substituted or unsubstituted olefin compounds or a reaction mixture containing one or more substituted or unsubstituted olefin compounds into one or more substituted olefin compounds. or unsubstituted aldehydes or a reaction mixture containing one or more substituted or unsubstituted aldehydes. Aldehydes can be asymmetric or non-asymmetric.

Термины «реакционная жидкость», «реакционная среда» и «раствор катализатора» используются здесь взаимозаменяемо и могут включать, но не ограничиваются ими, смесь, содержащую: (а) катализатор на основе комплекса переходной металл-монофосфин (например, катализатор на основе комплекса родий-трифенилфосфин), (б) катализатор на основе комплекса переходной металл-тетрафосфин (например, катализатор на основе комплекса родий-тетрафосфин), (в) свободный монофосфин (например, трифенилфосфин), (г) свободный тетрафосфин, (д) образующиеся в ходе реакции альдегидные продукты, (е) непрореагировавшие реагенты, (ж) растворитель для указанных катализаторов на основе комплекса переходного металла и указанных свободных фосфиновых лигандов и, необязательно (з) продукты разложения монофосфинового лиганда и тетрафосфинового лиганда. Реакционная текучая среда может включать, но не ограничивается ими, (а) текучую среду в зоне реакции, (б) поток текучей среды на пути к зоне разделения, (в) текучую среду в зоне разделения, (г) рециркулирующий поток, (д) жидкость, отводимая из реакционной зоны или зоны разделения, (е) жидкость во внешнем охладителе, и (ж) продукты разложения лиганда. The terms "reaction liquid", "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 complex catalyst -triphenylphosphine), (b) a catalyst based on a transition metal-tetraphosphine complex (for example, a catalyst based on a rhodium-tetraphosphine complex), (c) free monophosphine (for example, triphenylphosphine), (d) free tetraphosphine, (e) formed during reaction aldehyde products, (e) unreacted reactants, (g) a solvent for said transition metal complex catalysts and said free phosphine ligands, and optionally (h) decomposition products of a monophosphine ligand and a tetraphosphine ligand. The reaction fluid may include, but is not limited to, (a) reaction zone fluid, (b) fluid flow en route to the separation zone, (c) separation zone fluid, (d) recycle stream, (e) liquid withdrawn from the reaction or separation zone, (f) liquid in the external cooler, and (g) ligand decomposition products.

Предполагается, что термин «продукты разложения лиганда» включает, но не ограничивается ими, любые и все соединения, полученные в результате одного или нескольких химических превращений по меньшей мере одной из молекул тетрафосфина и/или монофосфина, загруженных в реакционную жидкость. Такие соединения могут включать, но не ограничиваются ими, соединения трифосфина или дифосфина, полученные в результате промотированного родием расщепления исходного тетрафосфина, а также более мелкие фосфиновые фрагменты, полученные в результате указанных побочных реакций расщепления. Также предполагается, что продукты разложения лиганда включают алкилдиарилфосфины, которые, как известно, присутствуют в растворах катализаторов гидроформилирования родий-триарилфосфин (см., например, патент US № 4297239, колонка 5). Дополнительно предполагается, что продукты разложения лиганда включают любые и все соединения, которые возникают в результате окисления фосфиновых фрагментов. Например, продукты разложения лиганда могут включать оксиды фосфина, полученные из монофосфина, введенного в способ, в результате частичного или полного окисления тетрафосфина, введенного в способ, или в результате окисления соединений фосфина, возникающих в результате побочных реакций, стимулируемых родием (например, окисление трифосфиновых соединений производных от исходного тетрафосфина). The term “ligand degradation products” is intended to include, 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 liquid. 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 side cleavage reactions. It is also believed that ligand degradation products include alkyldiarylphosphines, which are known to be present in solutions of rhodium-triarylphosphine hydroformylation catalysts (see, for example, US Pat. No. 4,297,239, column 5). Additionally, it is assumed that ligand degradation products include any and all compounds that arise from the oxidation of phosphine moieties. For example, ligand degradation products may include phosphine oxides derived from monophosphine introduced into the process, as a result of partial or complete oxidation of tetraphosphine introduced into the process, or as a result of oxidation of phosphine compounds resulting from side reactions stimulated by rhodium (for example, oxidation of triphosphine compounds derived from the original tetraphosphine).

Используемые в данном документе термины «тетрадентатный фосфин» и «тетрафосфин» используются взаимозаменяемо и рассматриваются как включающие соединения, содержащие четыре атома фосфора, каждый из которых связан с тремя атомами углерода.As used herein, the terms “tetradentate phosphine” and “tetraphosphine” are used interchangeably and are considered to include compounds containing four phosphorus atoms, each of which is bonded to three carbon atoms.

Используемые в данном документе термины «монодентатный фосфин» и «монофосфин» используются взаимозаменяемо и включают соединения, которые содержат один атом фосфора, связанный с тремя атомами углерода.As used herein, the terms “monodentate phosphine” and “monophosphine” are used interchangeably and include compounds that contain one phosphorus atom bonded to three carbon atoms.

Используемые в данном документе термины «родиевый комплекс», «родиевый комплексный катализатор» и «каталитический комплекс» используются взаимозаменяемо и предполагается, что они содержат по меньшей мере один атом родия с лигандами, связанными или скоординированными посредством электронного взаимодействия. Примеры таких лигандов включают, но не ограничиваются ими, монофосфин, тетрадентатный фосфин, монооксид углерода, пропилен и водород.As used herein, the terms "rhodium complex", "rhodium complex catalyst" and "catalytic complex" are used interchangeably and are intended to contain at least one rhodium atom with ligands bound or coordinated through electronic interaction. Examples of such ligands include, but are not limited to, monophosphine, tetradentate phosphine, carbon monoxide, propylene and hydrogen.

Используемые в данном документе термин «свободный» фосфин подразумевает молекулы монофосфина или тетрафосфина, которые не связаны или не координированы с родием.As used herein, the term “free” phosphine refers to monophosphine or tetraphosphine molecules that are not bound or coordinated to rhodium.

В общем, настоящее изобретение направлено на композицию катализатора для способов гидроформилирования и на способ гидроформилирования с использованием определенных катализаторов. Композиция катализатора содержит два лиганда, монофосфин (например, трифенилфосфин) и тетрафосфин, как указано в данном документе далее. Композиция катализатора обеспечивает неожиданное увеличение N:I в способе гидроформилирования по сравнению с N:I в способе гидроформилирования с использованием одного монофосфина, без недостатков, часто связанных с изменением лиганда, используемого в композиции катализатора.In general, the present invention is directed to a catalyst composition for hydroformylation processes and to a hydroformylation process using certain catalysts. The catalyst composition contains two ligands, monophosphine (eg, triphenylphosphine) and tetraphosphine, as defined hereinafter. The catalyst composition provides a surprising increase in N:I in the hydroformylation process compared to N:I in the hydroformylation process using monophosphine alone, without the disadvantages often associated with changing the ligand used in the catalyst composition.

В одном из аспектов композиция катализатора для способа гидроформилирования содержит (а) переходной металл; (б) монофосфин; и (в) тетрафосфин, имеющий следующую структуру: In one aspect, the catalyst composition for a hydroformylation process contains (a) a transition metal; (b) monophosphine; and (c) tetraphosphine having the following structure:

где каждый P представляет собой атом фосфора и каждый из R1-R46 независимо представляет собой водород, C1-C8 алкильную группу, арильную группу, алкарильную группу, алкоксигруппу, галогеналкильную группу, галогенарильную группу или галоген, и где композиция катализатора содержит, по меньшей мере, 40 моль монофосфина на моль переходного металла. В некоторых вариантах реализации переходной металл включает родий. Монофосфин, в некоторых вариантах реализации, представляет собой одно или несколько 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 монофосфин представляет собой трифенилфосфин. В некоторых вариантах реализации катализатор включает смесь различных видов монофосфинов. В некоторых вариантах реализации каждый из R1-R46 представляет собой водород. В некоторых вариантах реализации переходной металл включает родий, монофосфин представляет собой трифенилфоспин, и каждый из R1-R46 представляет собой водород.wherein each P represents a phosphorus atom and each of R 1 -R 46 independently represents hydrogen, a C1-C8 alkyl group, aryl group, alkaryl group, alkoxy group, haloalkyl group, haloaryl group or halogen, and wherein the catalyst composition contains at least at least 40 moles of monophosphine per mole of transition metal. In some embodiments, the transition metal includes rhodium. Monophosphine, in some embodiments, 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 monophosphine is triphenylphosphine. In some embodiments, the catalyst includes a mixture of different types of monophosphines. In some embodiments, R 1 -R 46 are each hydrogen. In some embodiments, the transition metal includes rhodium, the monophosphine is triphenylphosphine, and R 1 -R 46 is each hydrogen.

В одном из аспектов способ гидроформилирования включает приведение в контакт олефина, водорода и монооксида углерода в присутствии катализатора в реакционной жидкости в реакторе, где катализатор содержит:In one aspect, the hydroformylation method includes contacting an olefin, hydrogen and carbon monoxide in the presence of a catalyst in a reaction liquid in a reactor, wherein the catalyst comprises:

(а) переходной металл;(a) transition metal;

(б) монофосфин; и (b) monophosphine; And

(в) тетрафосфин, имеющий следующую структуру: (c) tetraphosphine having the following structure:

где каждый P представляет собой атом фосфора и каждый из R1-R46 независимо представляет собой водород, C1-C8 алкильную группу, арильную группу, алкарильную группу, алкоксигруппу, галогеналкильную группу, галогенарильную группу или галоген, и где монофосфин присутствует в реакционной жидкости в реакторе в количестве, превышающем или равном 1,5 мас.% от общей массы реакционной жидкости в реакторе.wherein each P represents a phosphorus atom and each of R 1 -R 46 independently represents hydrogen, a C1-C8 alkyl group, aryl group, alkaryl group, alkoxy group, haloalkyl group, haloaryl group or halogen, and wherein monophosphine is present in the reaction liquid in reactor in an amount greater than or equal to 1.5 wt.% of the total weight of the reaction liquid in the reactor.

В некоторых вариантах реализации R1-R46, каждый, представляет собой водород.In some embodiments, R 1 -R 46 are each hydrogen.

В некоторых вариантах реализации катализатор содержит один или несколько из следующих тетрафосфинов:In some embodiments, the catalyst contains one or more of the following tetraphosphines:

В некоторых вариантах реализации переходный металл включает родий. Монофосфин, в некоторых вариантах реализации, представляет собой одно или несколько 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 монофосфин представляет собой трифенилфосфин. В некоторых вариантах реализации катализатор включает смесь различных видов монофосфинов. В некоторых вариантах реализации каждый из R1-R46 представляет собой водород. В некоторых вариантах олефин включает пропилен. В некоторых вариантах реализации переходный металл включает родий, монофосфин представляет собой трифенилфосфин, каждый из R1-R46 представляет собой водород, а олефин представляет собой пропилен.In some embodiments, the transition metal includes rhodium. Monophosphine, in some embodiments, 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 monophosphine is triphenylphosphine. In some embodiments, the catalyst includes a mixture of different types of monophosphines. In some embodiments, R 1 -R 46 are each hydrogen. In some embodiments, the olefin includes propylene. In some embodiments, the transition metal includes rhodium, the monophosphine is triphenylphosphine, R 1 -R 46 is each hydrogen, and the olefin is propylene.

Водород и монооксид углерода могут быть получены из любого подходящего источника, включая крекинг нефти и операции по нефтеочистке. Hydrogen and carbon monoxide can be obtained from any suitable source, including petroleum cracking and oil refining operations.

Сингаз (от синтез-газ) представляет собой название газовой смеси, содержащей различные количества СО и Н2. Способы его производства хорошо известны. Как правило, основными компонентами синтез-газа являются водород и СО, но синтез-газ может содержать СО2 и инертные газы, такие как N2 и Ar. Молярное отношение Н2 к СО сильно варьируется, но, как правило, находится в диапазоне от 1:100 до 100:1 и, предпочтительно от 1:10 до 10:1. Сингаз является коммерчески доступным и часто используется в качестве источника топлива или промежуточного продукта для производства других химических веществ. Молярное соотношение H2:CO для химического производства часто составляет от 3:1 до 1:3 и, как правило, задают диапазон от 1:2 до 2:1 для большинства областей применения гидроформилирования. Смеси синтез-газа являются предпочтительным источником водорода и СО. Syngas (from synthesis gas) is the name of a gas mixture containing varying amounts of CO and H 2 . The methods for its production are well known. Typically, the main components of synthesis gas are hydrogen and CO, but synthesis gas may contain CO 2 and inert gases such as N 2 and Ar. The molar ratio of H 2 to CO varies widely, but is generally in the range of 1:100 to 100:1 and preferably 1:10 to 10:1. Syngas is commercially available and is often used as a fuel source or intermediate for the production of other chemicals. The H 2 :CO molar ratio for chemical production is often between 3:1 and 1:3 and is typically set in the range of 1:2 to 2:1 for most hydroformylation applications. Synthesis gas mixtures are the preferred source of hydrogen and CO.

Олефиновые исходные материалы, которые могут быть использованы в реакциях гидроформилирования, охваченных настоящим изобретением, могут быть ненасыщенными в концевых или внутренних группах и могут иметь линейную, разветвленную или циклическую структуры. Такие олефины могут содержать от 2 до 20 атомов углерода и могут содержать одну или несколько этиленовых ненасыщенных групп. Кроме того, такие олефины могут содержать группы или заместители, которые не оказывают существенного вредного влияния на способ гидроформилирования, такие как карбонил, карбонилокси, окси, гидрокси, оксикарбонил, галоген, алкокси, арил, алкил, галогеналкил и т.п. Иллюстративные олефиновые ненасыщенные соединения включают альфа-олефины, олефины с внутренней двойной связью, алкилалкеноаты, алкенилалканоаты, алкенилалкиловые 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. Разумеется, понятно, что при желании можно использовать смеси различных олефиновых исходных материалов. Варианты реализации настоящего изобретения могут быть особенно полезны при гидроформилировании С3 и более высоких олефинов. Таким образом, в некоторых вариантах реализации, олефиновые ненасыщенные исходные материалы представляют собой альфа-олефины, содержащие от 3 до 20 атомов углерода, и олефины с внутренней двойной связью, содержащие от 3 до 20 атомов углерода, а также смеси исходных материалов, состоящие из таких альфа-олефинов и олефинов с внутренней двойной связью.Olefinic feedstocks that can be used in the hydroformylation reactions covered by the present invention may be terminally or internally unsaturated and may have linear, branched or cyclic structures. Such olefins may contain from 2 to 20 carbon atoms and may contain one or more ethylenic unsaturated groups. In addition, such olefins may contain groups or substituents that do not significantly adversely affect the hydroformylation process, such as carbonyl, carbonyloxy, oxy, hydroxy, oxycarbonyl, halogen, alkoxy, aryl, alkyl, haloalkyl, and the like. Exemplary olefinic unsaturated compounds include alpha-olefins, internal olefins, alkyl alkenoates, alkenyl alkanoates, alkenyl alkyl ethers, alkenols, and the like, for example 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, etc. It will be understood, of course, that mixtures of different olefin feedstocks can be used if desired. Embodiments of the present invention may be particularly useful in the hydroformylation of C 3 and higher olefins. Thus, in some embodiments, the olefinic 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 consisting of such alpha-olefins and olefins with internal double bonds.

Растворитель преимущественно используется в вариантах реализации способа гидроформилирования. Можно использовать любой подходящий растворитель, который излишне не мешает способу гидроформилирования. В качестве иллюстрации, подходящие растворители для способов гидроформилирования, катализируемых родием, включают описанные, например, в патентах US №№ 3527809, 4148830, 5312996 и 5929289. Неограничивающие примеры пригодных растворителей включают насыщенные углеводороды (алканы), ароматические углеводороды, воду, 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 вплоть 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-пентандиол моноизобутират), углеводороды (например, толуол), нитроуглеводороды (например, нитробензол), простые эфиры (например, тетрагидрофуран (ТГФ)) и сульфолан. В способах гидроформилирования, катализируемых родием, может быть предпочтительным применять в качестве основного растворителя альдегидные соединения, соответствующие альдегидным продуктам, которые необходимо получить, и/или побочные продукты конденсации альдегида с более высокой температурой кипения, например, которые могут быть получены in situ во время способа гидроформилирования, описанном, например, в патентах US № 4148830 и 4247486. Как правило, первичный растворитель со временем будет включать как альдегидные продукты, так и побочные продукты конденсации альдегида с более высокой температурой кипения («тяжелые вещества») из-за характера непрерывного способа. Количество растворителя не является особенно критическим и должно быть достаточным только для обеспечения реакционной среды с желаемой концентрацией переходного металла. Как правило, количество растворителя составляет от 5 до 95 мас. % в расчете на общую массу реакционной жидкости. Могут быть применены смеси растворителей. The solvent is primarily used in embodiments of the hydroformylation process. Any suitable solvent may be used that does not unduly interfere with the hydroformylation process. By way of illustration, suitable solvents for rhodium catalyzed hydroformylation processes include those described, for example, in US Pat. Nos. 3,527,809, 4,148,830, 5,312,996, and 5,929,289. Non-limiting examples of suitable solvents include saturated hydrocarbons (alkanes), aromatic hydrocarbons, water, ethers, aldehydes, ketones, nitriles, alcohols, esters and aldehyde condensation products. 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 the saturation limit. Exemplary 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 aldehyde products to be produced and/or higher boiling point aldehyde condensation by-products, for example, which can be produced in situ during the process hydroformylation, as described, for example, in US Pat. Nos. 4,148,830 and 4,247,486. Typically, the primary solvent will eventually include both aldehyde products and higher boiling point aldehyde condensation byproducts ("heavies") 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 5 to 95 wt. % based on the total weight of the reaction liquid. Mixtures of solvents can be used.

Катализатор данного изобретения включает переходной металл, монофосфин и тетрафосфин. В некоторых особенно полезных вариантах реализации катализатор включает родий, монофосфин и тетрафосфин. Наиболее желательный катализатор не содержит связанных с металлами галогенов, таких как хлор, и содержит водород, монооксид углерода и, по меньшей мере, один из монофосфина и тетрафосфина в комплексе с металлическим родием для получения катализатора, растворимого в вышеупомянутой жидкой фазе и стабильного в условиях реакции. The catalyst of this invention includes a transition metal, monophosphine and tetraphosphine. In some particularly useful embodiments, the catalyst includes rhodium, monophosphine and tetraphosphine. The most desirable catalyst is free of metal-bound halogens such as chlorine and contains hydrogen, carbon monoxide and at least one of monophosphine and tetraphosphine complexed with metallic rhodium to provide a catalyst that is soluble in the above liquid phase and stable under reaction conditions .

Каталитический металл может включать металлы групп 8, 9 и 10, выбранные из родия (Rh), кобальта (Co), иридия (Ir), рутения (Ru), железа (Fe), никеля (Ni), палладия (Pd), платины (Pt), осмия (Os) и их смесей, причем предпочтительными металлами являются родий, кобальт, иридий и рутений, более предпочтительными являются родий, кобальт и рутений, особенно родий. The catalytic 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, with preferred metals being rhodium, cobalt, iridium and ruthenium, more preferred being rhodium, cobalt and ruthenium, especially rhodium.

Количество доступных координационных центров на таких металлах хорошо известно в данной области техники. Таким образом, обладающие каталитической активностью вещества, которые могут включать смесь комплексных катализаторов, могут содержать мономерные, димерные формы или формы с более высокой нуклеарностью, которые предпочтительно характеризуются по меньшей мере одной органофосфин-содержащей молекулой, образующей комплекс, на одну молекулу металла, например, родия. Например, считается, что обладающие каталитической активностью разновидности предпочтительного катализатора, применяемого в реакции гидроформилирования, могут, наряду с органофосфиновыми лигандами, образовывать комплексы с монооксидом углерода и водородом, с учетом наличия монооксида углерода и газообразного водорода, применяемых в реакции гидроформилирования. The number of available coordination sites on such metals is well known in the art. Thus, the catalytically active substances, which may include a mixture of complex catalysts, may contain monomeric, dimeric or higher nuclearity forms, which are preferably characterized by at least one organophosphine-containing complex-forming molecule per metal molecule, e.g. rhodium. For example, it is believed that the catalytically active species of the preferred catalyst used in the hydroformylation reaction may, along with organophosphine ligands, form complexes with carbon monoxide and hydrogen, given the presence of carbon monoxide and hydrogen gas used in the hydroformylation reaction.

В некоторых предпочтительных вариантах реализации переходной металл включает родий. Родий может быть введен в жидкую фазу в форме предварительно приготовленного катализатора, например, в виде стабильного твердого кристаллического вещества, гидридокарбонил-трис(трифенилфосфин)родия, RhH(CO)(PPh3)3. Родий может быть введен в жидкое тело в виде прекурсора, который in situ превращается в катализатор. Примерами такой формы предшественника являются карбонилтрифенилфосфинацетилацетонат родия, Rh2O3, Rh4(CO)12, Rh6(CO)16 и дикарбонилацетилацетонат родия. Как каталитические соединения, которые будут обеспечивать активные частицы в реакционной среде, так и их получение, известны в данной области, см. Brown et al., Journal of the Chemical Society, 1970, стр. 2753-2764.In some preferred embodiments, the transition metal includes rhodium. Rhodium can be introduced into the liquid phase in the form of a pre-prepared catalyst, for example, in the form of a stable crystalline solid, hydridocarbonyl-tris(triphenylphosphine)rhodium, RhH(CO)(PPh 3 ) 3 . Rhodium can be introduced into a liquid body as a precursor, which is converted in situ into a catalyst. Examples of such a form of the precursor are rhodium carbonyltriphenylphosphine acetylacetonate, Rh 2 O 3 , Rh 4 (CO) 12 , Rh 6 (CO) 16 and rhodium dicarbonylacetylacetonate. Both the catalyst compounds that will provide the 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 ниже обычно будет концентрация катализатора, необходимая для достижения заданной скорости превращения в альдегидные продукты в реакторе данного размера. Признавая связь парциального давления и концентрации, использование более высокого парциального давления пропилена приводит к увеличению доли пропилена в «отходящем газе» жидкого тела. Поскольку может потребоваться продуть часть газового потока из зоны извлечения продукта перед его рециркуляцией в жидкое тело, чтобы удалить часть пропана, который может присутствовать, тем выше содержание пропилена в «отходящем газе», тем больше пропилена будет потеряно в продувочном потоке пропаном. Таким образом, необходимо уравновесить экономическую ценность пропилена, потерянного в продувочном потоке пропана, с капитальной экономией, связанной с более низкой концентрацией катализатора.Typically, the optimal catalyst concentration depends on the concentration of the alpha olefin, such as propylene. For example, the higher the propylene concentration, the lower will typically be the catalyst concentration required to achieve a given rate of conversion to aldehyde products in a given reactor size. Recognizing the relationship between partial pressure and concentration, using a higher partial pressure of propylene results in a higher proportion of propylene in the "off gas" of the liquid body. Since it may be necessary to purge a portion of the gas stream from the product recovery zone before recirculating it to the liquid body to remove some of the propane that may be present, the higher the propylene content of the "off gas", the more propylene will be lost in the propane purge stream. Thus, it is necessary to balance the economic value of the propylene lost in the propane purge stream with the capital savings associated with the lower catalyst concentration.

Родиевые комплексные катализаторы могут находиться в гомогенной или гетерогенной форме. Например, предварительно приготовленные катализаторы на основе родиевого гидридокарбонилфосфинового лиганда могут быть получены и введены в реакционную смесь гидроформилирования. Более предпочтительно, комплексные катализаторы родий-фосфиновый лиганд могут быть получены из исходного материала для родиевого катализатора, который может быть введен в реакционную среду с образованием активного катализатора in situ. Например, исходный материал для родиевого катализатора, а именно дикарбонилацетилацетонат родия, Rh2O3, Rh4(CO)12, Rh6(CO)16, Rh(NO3)3 и тому подобное, могут быть введен в реакционную смесь вместе с монофосфином и тетрафосфином с образованием активного катализатора in situ. В предпочтительном варианте реализации дикарбонилацетилацетонат родия используется в качестве предшественника родия и объединяется по меньшей мере с одним из монофосфина и тетрафосфина в растворителе и вводится в реактор вместе с син-газом с образованием активного катализатора in situ. Дополнительный монофосфин и/или тетрафосфин может быть добавлен по мере необходимости для достижения и поддержания желаемых концентраций. В любом случае в рамках данного изобретения достаточно, чтобы такие соединения, как монооксид углерода, водород и монофосфин и тетрафосфин, все представляли собой лиганды, которые способны образовывать комплекс с металлом, и что активный катализатор на основе метал-лиганд находятся в реакционной смеси при условиях, используемых в реакции гидроформилирования. Rhodium complex catalysts can be in homogeneous or heterogeneous form. For example, preformed rhodium hydridocarbonylphosphine ligand catalysts can be prepared and introduced into the hydroformylation reaction mixture. More preferably, rhodium-phosphine ligand complex catalysts can be prepared from rhodium catalyst starting material, which can be introduced into the reaction medium to form the active catalyst in situ. For example, the starting material for rhodium catalyst, namely rhodium dicarbonylacetylacetonate, Rh 2 O 3 , Rh 4 (CO) 12 , Rh 6 (CO) 16 , Rh(NO 3 ) 3 and the like, can be introduced into the reaction mixture along with monophosphine and tetraphosphine to form an active catalyst in situ. In a preferred embodiment, rhodium dicarbonylacetylacetonate is used as a rhodium precursor and is combined with at least one of monophosphine and tetraphosphine in a solvent and introduced into the reactor along with syn gas to form the active catalyst in situ. Additional monophosphine and/or tetraphosphine may be added as needed to achieve and maintain desired concentrations. In any case, it is sufficient for the purposes of this invention that the compounds such as carbon monoxide, hydrogen and monophosphine and tetraphosphine are all ligands that are capable of complexing with the metal, and that the active metal-ligand catalyst is present in the reaction mixture under the conditions , used in the hydroformylation reaction.

В некоторых вариантах реализации композицию катализатора формируют в резервуаре для смешивания путем объединения предшественника родиевого катализатора с монофосфином и/или тетрафосфином. Если предшественник родиевого катализатора объединяется только с одним из двух лигандов перед добавлением в реактор, другой лиганд может быть добавлен в реактор отдельно с образованием композиции катализатора в реакторе. In some embodiments, the catalyst composition is formed in a mixing tank by combining a rhodium catalyst precursor with monophosphine and/or tetraphosphine. If the rhodium catalyst precursor is combined with only one of the two ligands before adding to the reactor, the other ligand can be added to the reactor separately to form the catalyst composition in the reactor.

Количество катализатора на основе комплекса родия, присутствующего в реакционной жидкости, должно составлять только то минимальное количество, которое необходимо для получения желаемой производительности. Как правило, концентрации родия в диапазоне от 150 мас. ч/млн до 1200 мас. ч/млн в пересчете на свободный металл в реакционной среде, должны быть достаточными для большинства способов, хотя обычно предпочтительно использовать от 150 до 800 мас. ч/млн металла и более предпочтительно от 150 до 500 мас. ч/млн металла. The amount of rhodium complex catalyst present in the reaction liquid should be only the minimum amount necessary to obtain the desired performance. As a rule, rhodium concentrations range from 150 wt. ppm up to 1200 wt. ppm, based on the free metal in the reaction medium, should be sufficient for most processes, although it is generally preferred to use from 150 to 800 wt. ppm of metal and more preferably from 150 to 500 wt. ppm metal.

Количество монофосфина в композиции катализатора (независимо от того, образована ли она полностью в смесительном резервуаре или сформирована в реакторе) составляет по меньшей мере 40 моль монофосфина на моль переходного металла (родия). В некоторых вариантах реализации количество монофосфина в композиции катализатора (независимо от того, образована ли она полностью в смесительном резервуаре или сформирована в реакторе) составляет от 40 до 350 моль монофосфина на моль переходного металла (родия). Количество тетрафосфина в композиции катализатора (независимо от того, образована ли она полностью в смесительном резервуаре или сформирована в реакторе), составляет по меньшей мере 1 моль тетрафосфина на моль переходного металла (родия). В некоторых вариантах реализации количество тетрафосфина в композиции катализатора (независимо от того, образована ли она полностью в смесительном резервуаре или сформирована в реакторе) составляет от 1 до 10 моль тетрафосфина на моль переходного металла (родия). Количество моль монофосфина или тетрафосфина измеряют с помощью высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ), как описано в Примерах. Количество моль родия измеряется атомной абсорбцией. The amount of monophosphine in the catalyst composition (whether formed entirely in a mixing tank or formed in a reactor) is at least 40 moles of monophosphine per mole of transition metal (rhodium). In some embodiments, the amount of monophosphine in the catalyst composition (whether formed entirely in a mixing tank or formed in a reactor) is from 40 to 350 moles of monophosphine per mole of transition metal (rhodium). The amount of tetraphosphine in the catalyst composition (whether formed entirely in a mixing tank or formed 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 (whether formed entirely in a mixing tank or formed in a reactor) is from 1 to 10 moles of tetraphosphine per mole of transition metal (rhodium). The number of moles of monophosphine or tetraphosphine is measured using high performance liquid chromatography (HPLC) as described in the Examples. The number of moles of rhodium is measured by atomic absorption.

Хотя тетрафосфиновый лиганд предположительно может разлагаться до одного или нескольких монофосфиновых соединений, количество монофосфина в композициях катализатора и реакционной жидкости в соответствии с вариантами реализации настоящего изобретения намного больше, чем можно было бы ожидать, которое потенциально может появиться в результате разложения. Другими словами, подавляющее большинство монофосфина в композиции катализатора или реакционной жидкости добавляется или загружается в композицию катализатора или реакционную жидкость для обеспечения заданного количества (например, не получено из тетрафосфина, присутствующего в композиции катализатора или реакционной жидкости).Although the tetraphosphine ligand can conceivably be decomposed to one or more monophosphine compounds, the amount of monophosphine in the catalyst and reaction liquid compositions in accordance with embodiments of the present invention is much greater than would be expected to potentially result from decomposition. In other words, the vast majority of the monophosphine in the catalyst composition or reaction liquid is added or loaded into the catalyst composition or reaction liquid to provide a predetermined amount (eg, not derived from the tetraphosphine present in the catalyst composition or reaction liquid).

Для коммерческих операций, концентрацию лиганда необходимо поддерживать периодическим или непрерывным добавлением. Для этого концентрации лигандов в реакционной жидкости обычно измеряют одним или несколькими аналитическими методами; обычно предпочтительна высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ). Если в данном документе не указано иное, когда речь идет о количестве лиганда в реакции, концентрацию лиганда определяют с помощью ВЭЖХ, как описано в Примерах. Концентрации лиганда в таких анализах часто выражаются в массовых процентах; таким образом, часто бывает удобно использовать эти устройства для непрерывной работы. В некоторых вариантах реализации количество монофосфина в реакционной жидкости в реакторе способа гидроформилирования больше или равно 1,5 мас.% в расчете на общую массу реакционной жидкости в реакторе. В некоторых вариантах реализации количество монофосфина в реакционной жидкости в реакторе способа гидроформилирования составляет от 1,5 до 13 мас.% от общей массы реакционной жидкости в реакторе. В некоторых вариантах реализации количество тетрафосфина в реакционной жидкости в реакторе способа гидроформилирования больше или равно 0,06 мас.% в расчете на общую массу реакционной жидкости в реакторе. В некоторых вариантах реализации количество тетрафосфина в реакционной жидкости в реакторе способа гидроформилирования составляет от 0,1 до 9 мас.% от общей массы реакционной жидкости в реакторе. В некоторых вариантах реализации, где каждый из R1-R46 в тетрафосфине, показанном выше, представляет собой водород, количество тетрафосфина в реакционной жидкости в реакторе способа гидроформилирования составляет от 0,1 до 4 мас.% в расчете на общую массу реакционной жидкости в реакторе. В качестве иллюстрации, предпочтительная композиция предшественника катализатора состоит по существу из солюбилизированного предшественника комплекса родия, по меньшей мере, одного из монофосфина и тетрафосфина и растворителя. Монофосфин и или тетрафосфин лиганд легко заменяет один из карбонильных лигандов исходного комплекса ацетилацетоната родия при комнатной температуре, что подтверждается выделением газообразного монооксида углерода. После введения композиции предшественника катализатора в реактор необязательно затем можно добавить дополнительный монофосфин или тетрафосфин для достижения целевых концентраций в реакционной жидкости.For commercial operations, the ligand concentration must be maintained by periodic or continuous addition. To do this, the concentrations of ligands in the reaction liquid are usually measured by one or more analytical methods; High performance liquid chromatography (HPLC) is usually preferred. Unless otherwise indicated herein, when referring to the amount of ligand in a reaction, the ligand concentration is determined by HPLC as described in the Examples. Ligand concentrations in such assays are often expressed as mass percentages; thus, it is often convenient to use these devices for continuous operation. In some embodiments, the amount of monophosphine in the reaction liquid in the hydroformylation process reactor is greater than or equal to 1.5 wt.% based on the total weight of the reaction liquid in the reactor. In some embodiments, the amount of monophosphine in the reaction liquid in the hydroformylation process reactor ranges from 1.5 to 13 weight percent of the total weight of the reaction liquid in the reactor. In some embodiments, the amount of tetraphosphine in the reaction liquid in the hydroformylation process reactor is greater than or equal to 0.06 wt.% based on the total weight of the reaction liquid in the reactor. In some embodiments, the amount of tetraphosphine in the reaction liquid in the hydroformylation process reactor is from 0.1 to 9 wt.% of the total weight of the reaction liquid in the reactor. In some embodiments, where each of R 1 -R 46 in the tetraphosphine shown above is hydrogen, the amount of tetraphosphine in the reaction liquid in the hydroformylation process reactor is from 0.1 to 4 wt.% based on the total weight of the reaction liquid in reactor By way of illustration, a preferred catalyst precursor composition consists essentially of a solubilized rhodium complex precursor, at least one of a monophosphine and a tetraphosphine, and a solvent. The monophosphine and or tetraphosphine ligand readily replaces one of the carbonyl ligands of the parent rhodium acetylacetonate complex at room temperature, as evidenced by the evolution of carbon monoxide gas. After introducing the catalyst precursor composition into the reactor, optionally, additional monophosphine or tetraphosphine can then be added to achieve target concentrations in the reaction liquid.

Соответственно, катализаторы на основе комплекса родий-лиганд в реакционной жидкости реактора гидроформилирования преимущественно содержат комплекс родия с монооксидом углерода и по меньшей мере одним из монофосфина и тетрафосфина. В одном из вариантом реализации используются смеси комплексов родий-лиганд. Например, катализатор дополнительно содержит комплекс родия с монооксидом углерода и тетрадентатным фосфином в хелатной и/или нехелатной форме. Катализатор дополнительно содержит родий в комплексе с одной или несколькими молекулами монофосфина и монооксидом углерода.Accordingly, the rhodium-ligand complex catalysts in the reaction liquid of the hydroformylation reactor preferably contain a complex of rhodium with carbon monoxide and at least one of monophosphine and tetraphosphine. In one embodiment, mixtures of rhodium-ligand complexes are used. For example, the catalyst further contains a complex of rhodium with carbon monoxide and tetradentate phosphine in chelated and/or non-chelated form. The catalyst further contains rhodium in complex with one or more monophosphine molecules and carbon monoxide.

Помимо катализатора на основе родиевого комплекса, свободный монофосфин (т.е. монофосфин, который не образует комплекс с металлом) также будет присутствовать в реакционной жидкости, а также может присутствовать в композиции катализатора перед подачей в реактор в зависимости от конкретного состава. Важность свободного лиганда раскрывается в патенте US 3527809, GB 1338225 и Brown et al., supra., страницы 2759 и 2761. В некоторых вариантах реализации способ гидроформилирования согласно настоящему изобретению может включать от 1 мас.% или выше свободного монофосфина в реакционной среде. Реакционная жидкость 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 (ie, monophosphine that does not form a complex with the metal) will also be present in the reaction liquid and may also be present in the catalyst composition before entering the reactor depending on the specific composition. The importance of the free ligand is disclosed in US Pat. No. 3,527,809, GB 1,338,225 and Brown et al., supra., pages 2759 and 2761. In some embodiments, the hydroformylation process of the present invention may include 1 wt.% or greater free monophosphine in the reaction medium. The reaction liquid 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.

Соединения монофосфина, которые могут служить лигандами в вариантах реализации настоящего изобретения, представляют собой соединения Формулы I:Monophosphine compounds that can serve as ligands in embodiments of the present invention are compounds of Formula I:

(Формула I) (Formula I)

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, арилоксигруппу 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. В некоторых вариантах реализации монофосфиновые соединения могут представлять собой стерически затрудненные фосфины, такие как те, что описаны в патенте US № 4283562. Например, в некоторых таких вариантах реализации Y1-Y3 в Формуле I может независимо представлять собой замещенный или незамещенный C3-C8 алкил, замещенную или незамещенную C5-C8 циклоалкильную группу или замещенную или незамещенную C6-C12 арильную группу. wherein P represents a phosphorus atom and each of Y 1 -Y 3 independently represents an aryl group, an alkaryl group, a cycloalkyl group, a benzyl group, a C3-C8 alkyl group, a C-8 alkoxy group, an aryloxy group, or a halogen group. 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 . In some embodiments, the monophosphine compounds may be hindered phosphines, such as those described in US Pat. No. 4,283,562. For example, in some such embodiments, Y 1 -Y 3 in Formula I may independently be substituted or unsubstituted C3-C8 an alkyl, a substituted or unsubstituted C5-C8 cycloalkyl group or a substituted or unsubstituted C6-C12 aryl group.

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

Соединения тетрафосфина, которые могут служить в качестве лигандов в вариантах реализации настоящего изобретения, представляют собой соединения Формулы II:Tetraphosphine compounds that can serve as ligands in embodiments of the present invention are compounds of Formula II:

Формула II Formula II

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 каждый из R1-R46 представляет собой водород. Другие примеры тетрафосфинов, которые можно использовать в некоторых вариантах реализации, описаны в других местах настоящего описания.where each P represents a phosphorus atom and each of R 1 -R 46 independently represents hydrogen, a C1-C8 alkyl group, an aryl group, an alkaryl group, a haloalkyl group, or a halogen. In a preferred embodiment, each of R 1 -R 46 represents hydrogen. Other examples of tetraphosphines that may be used in some embodiments are described elsewhere herein.

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

Способы гидроформилирования и условия их проведения хорошо известны. В типичном варианте реализации олефин (например, пропилен) гидроформилируется непрерывным или полунепрерывным образом, при этом продукт отделяют в зоне разделения, а концентрированный раствор катализатора рециркулируют обратно в один или несколько реакторов. Процедура рециркуляции обычно включает отвод части жидкой реакционной среды, содержащей катализатор и альдегидный продукт, из реактора гидроформилирования, то есть зоны реакции, либо непрерывно, либо периодически, и извлечение из нее альдегидного продукта с использованием композитной мембраны, а именно раскрытой в патенте US 5430194 и US 5681473, или более традиционным и предпочтительным способом ее дистилляции, то есть разделением испарением, на одном или нескольких этапах при нормальном, пониженном или повышенном давлении, исходя из конкретных условий, в отдельной зоне дистилляции, а нелетучий остаток, содержащий металлический катализатор, возвращают в реакционную зону, как это описано, например, в патенте US 5288918. Конденсацию летучих материалов и их отделение и дополнительное извлечение, например, путем дальнейшей перегонки, можно проводить любым традиционным способом; неочищенный альдегидный продукт можно, при необходимости, подавать для дальнейшей очистки и разделения изомеров, и любые извлеченные реагенты, например, олефиновый исходный материал и сингаз, могут быть рециркулированы любым необходимым способом в зону гидроформилирования (реактор). Извлеченный металлический катализатор, содержащий очищенные материалы после такого мембранного разделения, или извлеченный нелетучий металлический катализатор, содержащий остаток такого разделения испарением, можно рециркулировать в зону гидроформилирования (реактор) любым необходимым традиционным способом. Hydroformylation methods and conditions for carrying them out are well known. In a typical embodiment, an olefin (eg, propylene) is hydroformylated in a continuous or semi-continuous manner, with the product separated in a separation zone and the concentrated catalyst solution recycled back to one or more reactors. The recycle procedure typically involves withdrawing a portion of the liquid reaction medium containing the catalyst and the aldehyde product from the hydroformylation reactor, ie the reaction zone, either continuously or batchwise, and recovering the aldehyde product therefrom using a composite membrane such as those disclosed in US Pat. No. 5,430,194 and US 5681473, or the more traditional and preferred method of distilling it, that is, by evaporative separation, in one or more stages at normal, reduced or elevated pressure, based on specific conditions, in a separate distillation zone, and the non-volatile residue containing the metal catalyst is returned to a reaction zone as described, for example, in US Pat. No. 5,288,918. Condensation of volatile materials and their separation and further recovery, for example by further distillation, can be carried out by any conventional method; the crude aldehyde product can, if necessary, be fed for further purification and isomer separation, and any recovered reactants, such as olefin feed and syngas, can be recycled in any desired manner to the hydroformylation zone (reactor). The recovered metal catalyst containing the purified materials from such membrane separation, or the recovered non-volatile metal catalyst containing the residue from such evaporative separation, can be recycled to the hydroformylation zone (reactor) by any conventional means necessary.

В предпочтительном варианте реализации реакционная жидкость гидроформилирования содержит, по меньшей мере, некоторое количество шести основных ингредиентов или компонентов, т.е. альдегидный продукт, комплексный катализатор родий-трифенилфосфиновый лиганд, свободный трифенилфосфиновый лиганд, комплексный катализатор родий-тетрафосфиновый лиганд, свободный тетрафосфиновый лиганд и растворитель для указанных катализаторов и указанных свободных лигандов. Составы реакционной смеси гидроформилирования, применимые в настоящем изобретении, могут и, как правило, будут содержать незначительные количества дополнительных ингредиентов, таких как ингредиенты, которые были намеренно использованы в способе гидроформилирования или образованы in situ во время указанного способа. Примеры таких ингредиентов, которые также могут присутствовать, включают непрореагировавший олефиновый исходный материал, газообразные монооксид углерода и водород и побочные продукты, образованные in situ, соединения разложения лигандов, и высококипящие жидкие побочные продукты конденсации альдегида, а также другие инертные материалы типа сорастворителей или углеводородные добавки, если они используются. In a preferred embodiment, the hydroformylation reaction liquid contains at least some amount of the six basic ingredients or components, i.e. an aldehyde product, a rhodium-triphenylphosphine ligand complex catalyst, a free triphenylphosphine ligand, a rhodium-tetraphosphine ligand complex catalyst, a free tetraphosphine ligand and a solvent for said catalysts and said free ligands. The hydroformylation reaction mixture compositions useful in the present invention can and typically will contain minor amounts of additional ingredients, such as ingredients that were intentionally used in the hydroformylation process or formed in situ during the process. Examples of such ingredients that may also be present include unreacted olefin feedstock, carbon monoxide and hydrogen gases and in situ generated by-products, ligand decomposition compounds, and high boiling liquid aldehyde condensation by-products, as well as other inert materials such as co-solvents or hydrocarbon additives , if they are used.

Применяемые условия реакции гидроформилирования могут варьироваться. Например, общее давление газообразных водорода, монооксида углерода и исходного олефина в способе гидроформилирования может составлять от 1 до 69000 кПа. Однако, как правило, предпочтительно, чтобы способ осуществлялся при общем давлении газообразных водорода, монооксида углерода и исходного олефина менее чем 14000 кПа и более предпочтительно менее чем 3400 кПа. Минимальное общее давление ограничено преимущественно количеством реагентов, необходимым для достижения целевой скорости реакции. Более конкретно, парциальное давление моноксида углерода в способе гидроформилирования согласно данному изобретению предпочтительно составляет от 1 до 6900 кПа, и более предпочтительно от 21 до 5500 кПа, тогда как парциальное давление водорода предпочтительно составляет от 34 до 3400 кПа и более предпочтительно от 69 до 2100 кПа. Обычно молярное соотношение газообразного H2:CO может находиться в диапазоне от 1:10 до 100:1 или выше, более предпочтительное молярное соотношение составляет от 1:10 до 10:1. The hydroformylation reaction conditions used may vary. For example, the total pressure of hydrogen gas, carbon monoxide and olefin feed in the hydroformylation process can range from 1 to 69,000 kPa. However, it is generally preferred that the process be carried out at a total pressure of hydrogen, carbon monoxide and olefin feed gases of less than 14,000 kPa and more preferably less than 3,400 kPa. The minimum total pressure is limited primarily by the amount of reactants required to achieve the target reaction rate. More specifically, the partial pressure of carbon monoxide in the hydroformylation method of the present invention is preferably 1 to 6900 kPa, and more preferably 21 to 5500 kPa, while the partial pressure of hydrogen is preferably 34 to 3400 kPa, and more preferably 69 to 2100 kPa . Typically, the molar ratio of H 2 :CO gas may be in the range of 1:10 to 100:1 or higher, with a more preferred molar ratio being 1:10 to 10:1.

Как правило, способ гидроформилирования может проводиться при любой рабочей температуре реакции. Преимущественно способ гидроформилирования проводят при температуре реакции от -25°С до 200°С, предпочтительно от 50°С до 120°С. In general, the hydroformylation process can be carried out at any operating reaction temperature. Advantageously, the hydroformylation process is carried out at a reaction temperature of -25°C to 200°C, preferably from 50°C to 120°C.

Способ гидроформилирования можно проводить с использованием одного или нескольких подходящих реакторов, таких как, например, резервуарный реактор непрерывного действия с мешалкой (РРНДМ), реактор Вентури, реактор с барботажной колонной или суспензионный реактор. Оптимальный размер и форма реактора будут зависеть от типа используемого реактора. Реакционная зона, применяемая в настоящем изобретении, может представлять собой одну емкость или может содержать две или более отдельных емкостей. Зона разделения, применяемая в настоящем изобретении, может представлять собой одну емкость или может содержать две или более отдельных емкостей. Реакционная зона(ы) и зона(ы) разделения, используемые в данном документе, могут существовать в одной емкости или в разных емкостях. Например, методы реакционной сепарации, а именно реакционная дистилляция, реакционная мембранная сепарация и тому подобное, могут осуществляться в реакционной зоне(ах). The hydroformylation process can be carried out using one or more suitable reactors, such as, for example, a continuous stirred tank reactor (CSTR), a Venturi reactor, a bubble column reactor, or a slurry reactor. The optimal size and shape of the reactor will depend on the type of reactor used. The reaction zone used in the present invention may be a single vessel or may contain two or more separate vessels. The separation zone used in the present invention may be a single container or may contain two or more separate containers. The reaction zone(s) and separation zone(s) used herein may exist in the same vessel or in separate vessels. For example, reactive separation methods, namely reactive distillation, reactive membrane separation and the like, can be carried out in the reaction zone(s).

Если желательно, способ гидроформилирования можно проводить с рециркуляцией неизрасходованных исходных материалов. Реакцию можно проводить в одной реакционной зоне или во множестве реакционных зон, последовательно или параллельно. Стадии реакции могут быть осуществлены путем постепенного добавления одного из исходных материалов к другому. Кроме того, стадии реакции могут быть объединены совместным добавлением исходных материалов. Исходные материалы могут быть введены в каждую или все реакционные зоны последовательно. Когда полная конверсия нежелательна или недостижима, исходные материалы могут быть отделены от продукта, например, путем перегонки, и исходные материалы затем возвращаются в реакционную зону. If desired, the hydroformylation process can be carried out by recycling unconsumed starting materials. The reaction can be carried out in a single reaction zone or in multiple reaction zones, in series or in parallel. The reaction steps can be carried out by gradually adding one of the starting materials to the other. In addition, reaction steps can be combined by adding starting materials together. The starting materials may be introduced into each or all reaction zones sequentially. When complete conversion is undesirable or unattainable, the starting materials can be separated from the product, for example by distillation, and the starting materials are then returned to the reaction zone.

Способ гидроформилирования может быть проведен в реакционном оборудовании с покрытием из стекла, нержавеющей стали или покрытием аналогичного типа. Реакционная зона может быть оснащена одним или более внутренним и/или внешним теплообменником(ами) для того, чтобы контролировать чрезмерные колебания температуры или предотвращать любые возможные «потери» температуры реакции. The hydroformylation process can be carried out in reaction equipment lined with glass, stainless steel or a similar type of coating. The reaction zone may be equipped with one or more internal and/or external heat exchanger(s) in order to control excessive temperature fluctuations or prevent any possible "loss" of reaction temperature.

Способ гидроформилирования согласно данному изобретению может проводиться в один или более этапов или стадий. Точное количество этапов или стадий реакции будет зависеть от оптимального соотношения между капитальными затратами и достижением высокой селективности катализатора, активности, срока службы и простоты использования, а также внутренней реакционной способности рассматриваемых исходных материалов и стабильности исходного материала и целевого продукта реакции к условиям реакции. The hydroformylation process according to the present invention may be carried out in one or more steps or steps. The exact number of reaction steps or stages will depend on the optimal balance between capital cost and achieving high catalyst selectivity, activity, lifetime and ease of use, as well as the intrinsic reactivity of the starting materials in question and the stability of the starting material and target reaction product to the reaction conditions.

В одном из вариантов реализации изобретения гидроформилирование может проводиться в многоступенчатом реакторе, описанном, например, в патенте US 5728893. Такие многоступенчатые реакторы могут быть сконструированы с внутренними физическими барьерами, которые создают более одной теоретической реакционной стадии в емкости. In one embodiment, the hydroformylation can be carried out in a multi-stage reactor, such as described in US Pat. No. 5,728,893. Such multi-stage reactors can be designed with internal physical barriers that create more than one theoretical reaction stage in the vessel.

Как правило, предпочтительным является непрерывное проведение способа гидроформилирования согласно данному изобретению. Процессы непрерывного гидроформилирования хорошо известны в данной области. Непрерывный способ может быть осуществлен в однопроходном режиме, т.е. парообразную смесь, содержащую непрореагировавший олефиновый исходный материал(ы) и испаренный альдегидный продукт, удаляют из жидкой реакционной смеси, откуда альдегидный продукт извлекают и, добавочный олефиновый исходный материал(ы), моноксид углерода и водород подают в жидкую реакционную среду для следующего единичного прохода без рециркуляции непрореагировавшего олефинового исходного материала(ов). Такие типы методик рециркуляции хорошо известны в данной области техники и могут включать рециркуляцию жидкости, содержащей катализатор из металл-фосфорорганический комплекс, отделенной от целевого альдегидного продукта(ов) реакции, как это описано, например, в патенте US 4148830, или методику рециркуляции газа, раскрытую, например, в патенте US 4247486, а также комбинацию методик рециркуляции жидкости и газа, если это необходимо. Наиболее предпочтительный способ гидроформилирования согласно данному изобретению включает непрерывный способ рециркуляции жидкого катализатора. Подходящие методики рециркуляции жидкого катализатора раскрыты, например, в патентах US 4668651; 4774361; 5102505 и 5110990. In general, it is preferred to carry out the hydroformylation process of the present invention continuously. Continuous hydroformylation processes are well known in the art. The continuous method can be carried out in single-pass mode, i.e. a vapor mixture containing unreacted olefin feed(s) and vaporized aldehyde product is removed from the liquid reaction mixture, from which the aldehyde product is recovered and additional olefin feed(s), carbon monoxide and hydrogen are fed to the liquid reaction medium for the next single pass without recycling the unreacted olefin feed material(s). These types of recycle techniques are well known in the art and may involve recirculation of a liquid containing the metal-organophosphorus complex catalyst separated from the target aldehyde reaction product(s), as described, for example, in US Pat. No. 4,148,830, or a gas recycle technique disclosed, for example, in US patent 4247486, as well as a combination of liquid and gas recirculation techniques, if necessary. The most preferred hydroformylation process according to this invention involves a continuous liquid catalyst recycling process. Suitable techniques for recycling liquid catalyst are disclosed, for example, in US patents 4668651; 4774361; 5102505 and 5110990.

В одном из вариантов реализации смеси альдегидных продуктов могут быть отделены от других компонентов неочищенных реакционных смесей, в которых смеси альдегидов получают любым подходящим способом, таким как, например, экстракция растворителем, кристаллизация, дистилляция, испарение, испарение в пленочном испарителе, испарение в испарителе с падающей пленкой, разделение фаз, фильтрация или любая их комбинация. Может быть желательно удалять альдегидные продукты из неочищенной реакционной смеси, поскольку они образуются посредством применения улавливающих агентов, как описано в публикации WO 88/08835. Одним из способов отделения альдегидных смесей от других компонентов неочищенных реакционных смесей является мембранное разделение, которое описано, например, в патентах US 5430194 и 5681473. In one embodiment, mixtures of aldehyde products can be separated from other components of the crude reaction mixtures, in which mixtures of aldehydes are prepared by any suitable method, such as, for example, solvent extraction, crystallization, distillation, evaporation, film evaporation, film evaporation, falling film, phase separation, filtration or any combination thereof. It may be desirable to remove aldehyde products from the crude reaction mixture as they are formed through the use of 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 patents 5430194 and 5681473.

Как указано выше, желаемые альдегиды могут быть извлечены из реакционных смесей. Например, могут быть использованы методики выделения, описанные в патентах US 4148830 и 4247486. Например, в непрерывном способе рециркуляции жидкого катализатора часть жидкой реакционной смеси (содержащей альдегидный продукт, катализатор и т.д.), т.е. реакционную жидкость, удаленную из зоны реакции, можно направлять в зону разделения, например, в испаритель/сепаратор, в котором требуемый альдегидный продукт может быть отделен путем перегонки на одном или более этапах при нормальном, пониженном или повышенном давлении, из жидкой реакционной среды, сконденсированной и собранной в приемнике для продукта, и дополнительно очищен, если это необходимо. Оставшуюся нелетучую жидкую реакционную смесь, содержащую катализатор, можно затем возвращать обратно в реактор, как и при необходимости, любые другие летучие материалы, например, непрореагировавший олефин вместе с любым водородом и монооксидом углерода, растворенными в жидкой реакционной смеси, после отделения их от сконденсированного альдегидного продукта, например, перегонкой любым традиционным образом. As stated above, the desired aldehydes can be recovered from the reaction mixtures. For example, recovery techniques described in US Pat. Nos. 4,148,830 and 4,247,486 may be used. For example, in a continuous liquid catalyst recycling process, a portion of the liquid reaction mixture (containing the aldehyde product, catalyst, etc.), i.e. the reaction liquid removed from the reaction zone can be sent to a separation zone, such as an evaporator/separator, in which the desired aldehyde product can be separated by distillation in one or more stages under normal, reduced or elevated pressure, from the liquid reaction medium condensed and collected in the product receptacle, and further cleaned if necessary. The remaining non-volatile liquid reaction mixture containing the catalyst can then be returned back to the reactor, as may any other volatile materials, such as unreacted olefin, along with any hydrogen and carbon monoxide dissolved in the liquid reaction mixture after being separated from the condensed aldehyde. product, for example, by distillation in any traditional manner.

Более конкретно, перегонка и отделение целевого альдегидного продукта от катализатора из комплекса металл-фосфорорганический лиганд может происходить при любой подходящей температуре. Как правило, предпочтительно, чтобы такая перегонка проводилась при относительно низких температурах, а именно ниже 150°С, и более предпочтительно при температуре в диапазоне от 50°С до 140°С. В одном из вариантов реализации, такая перегонка альдегида проводится при пониженном давлении, например, при общем давлении газа, которое существенно ниже, чем общее давление газа, используемое во время гидроформилирования, когда присутствуют низкокипящие альдегиды (например, от С4 до С6), или в вакууме, когда присутствуют высококипящие альдегиды (например, C7 или выше). Например, распространенной практикой является воздействие на жидкую среду, содержащую продукты реакции, удаленную из реактора гидроформилирования, понижения давления, чтобы улетучить значительную часть непрореагировавших газов, растворенных в жидкой среде, которая теперь содержит гораздо более низкую концентрацию синтез-газа, чем в реакционной среде в зоне перегонки, например, в испарителе/сепараторе, в котором перегоняется целевой альдегидный продукт. Как правило, давление перегонки находится в диапазоне от вакуумитрического давления до общего давления газа 340 кПа должно быть достаточным для большинства целей. More specifically, distillation and separation of the desired aldehyde product from the metal-organophosphorus ligand complex catalyst can occur at any suitable temperature. In general, it is preferable that such distillation be carried out at relatively low temperatures, namely below 150°C, and more preferably at a temperature in the range from 50°C to 140°C. In one embodiment, such aldehyde distillation is carried out under reduced pressure, for example, at a total gas pressure that is substantially lower than the total gas pressure used during hydroformylation when low boiling aldehydes (for example, C4 to C6 ) are present. or in vacuum when high boiling aldehydes (eg C7 or higher) are present. For example, it is common practice to subject the liquid medium containing the reaction products removed from the hydroformylation reactor to a decrease in pressure to volatilize a significant portion of the unreacted gases dissolved in the liquid medium, which now contains a much lower concentration of synthesis gas than the reaction medium in a distillation zone, for example an evaporator/separator, in which the desired aldehyde product is distilled. Typically, distillation pressures range from vacuum pressure to a total gas pressure of 340 kPa should be sufficient for most purposes.

В одном из вариантов реализации в зоне разделения можно использовать проточные газы для облегчения перегонки альдегида. Такие испарители для удаления газа описаны, например, в патенте US 8404903.In one embodiment, flow gases may be used in the separation zone to facilitate distillation of the aldehyde. Such gas removal evaporators are described, for example, in US Pat. No. 8,404,903.

Повышенные концентрации, высокие температуры и низкие парциальные давления, которые возникают в зоне разделения, могут отрицательно повлиять на катализатор как с точки зрения дезактивации катализатора, так и/или повышенной деградации лиганда. Как описано ниже в Примерах, ускоренная процедура испытания, называемая в данном документе процедурой блокировки, была разработана для демонстрации воздействия зоны разделения на катализатор с целью оценки различных вариантов реализации. The elevated concentrations, high temperatures and low partial pressures that occur in the separation zone can adversely affect the catalyst, both in terms of catalyst deactivation and/or increased ligand degradation. As described below in the Examples, an accelerated test procedure, referred to herein as a blocking procedure, was developed to demonstrate the effect of the separation zone on the catalyst in order to evaluate various implementation options.

Иллюстративные оптически неактивные альдегидные продукты способов гидроформилирования согласно вариантам реализации настоящего изобретения будут зависеть от олефина, используемого в качестве реагента, и могут включать, например, пропионовый альдегид, 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, 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, хентриаконтаналь и 2-метил-1-триаконтаналь и т.п. Exemplary optically inactive aldehyde products of hydroformylation methods according to embodiments of the present invention will depend on the olefin used as 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, 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, hentriacontanal and 2-methyl-1-triacontanal, etc.

В некоторых вариантах реализации, где пропилен представляет собой олефин, который подвергается реакции гидроформилирования, продукт представляет собой смесь н-бутиральдегида и 2-метилпропиональдегида. Как отмечалось ранее, соотношение линейных (N) и разветвленных (I) изомеров, таких как соотношение н-бутиральдегид и 2-метилпропиональдегид (изобутиральдегид), обычно описывается как соотношение N:I или N:I.In some embodiments, where propylene is an olefin that undergoes 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, such as the ratio of n-butyraldehyde to 2-methylpropionaldehyde (isobutyraldehyde), is usually described as an N:I or N:I ratio.

В одном из вариантов реализации катализатор содержит родий, трифенилфосфин в концентрации, обычно используемой в коммерческих способах (например, 10-12 мас.%), и один или несколько эквивалентов тетрафосфина. В таком варианте реализации тетрафосфин может быть просто добавлен в существующий промышленный способ без необходимости слива технологической жидкости или удаления из системы. Этот конкретный вариант реализации позволяет избежать затрат, связанных с извлечением драгоценных металлов (PMR), и может быть реализован за короткий период времени, что позволяет избежать длительных остановок. Полученный катализатор будет давать более высокий процент н-бутиральдегида по сравнению с изобутиральдегидом, чем катализатор родий-TФФ.In one embodiment, the catalyst contains rhodium, triphenylphosphine at a concentration typically used in commercial processes (eg, 10-12% by weight), and one or more equivalents of tetraphosphine. In such an embodiment, tetraphosphine can simply be added to an existing industrial process without the need to drain the process fluid or remove it from the system. This particular implementation avoids the costs associated with precious metal recovery (PMR) and can be implemented in a short period of time, thereby avoiding long shutdowns. The resulting catalyst will produce a higher percentage of n-butyraldehyde relative to isobutyraldehyde than the rhodium-TPP catalyst.

В одном из вариантов реализации композиция катализатора содержит родий, трифенилфосфин в концентрациях (например, 5-6 мас.%), которые ниже, чем обычно используются в коммерческих способах (например, 10 мас.% или более), и один или несколько эквивалентов тетрафосфина. Например, коммерческая операция, при которой существующий раствор катализатора родий-ТФФ выдерживается, но все еще может соответствовать производственным целям, может выбрать удаление части катализатора (например, 50% технологической жидкости) и последующее добавление некоторого количества свежего родия и тетрафосфина. Хотя такой вариант реализации потребует некоторых затрат на PMR для части удаляемой технологической текучей среды, способ изобретения будет активным, более селективным, чем исходный катализатор родий-TФФ, и надежным. In one embodiment, the catalyst composition contains rhodium, triphenylphosphine at concentrations (eg, 5-6 wt%) that are lower than those typically used in commercial processes (eg, 10 wt% or more), and one or more equivalents of tetraphosphine . For example, a commercial operation in which an existing rhodium-TPP catalyst solution is aging but may still meet production goals may choose to remove a portion of the catalyst (eg, 50% of the process fluid) and then add some fresh rhodium and tetraphosphine. Although such an implementation would require some PMR costs for a portion of the process fluid being removed, the process of the invention would be active, more selective than the original rhodium-TPP catalyst, and reliable.

В одном из вариантов реализации катализатор включает родий, трифенилфосфин (например, 2-4 мас.%) и один или несколько эквивалентов тетрафосфина. Например, коммерческая установка для производства родий-ТФФ, в которой раствор катализатора достиг конца своего срока службы из-за внутренней деактивации, может выбрать сброс всей существующей технологической жидкости и загрузить свежий катализатор, состоящий из родия, 2-4 мас. % трифенилфосфина и одного или нескольких эквивалентов тетрафосфина. Такой способ будет активным, надежным и обеспечит более высокую селективность по линейному альдегиду, чем исходный катализатор родий-ТФФ. И хотя родий в исходной технологической жидкости необходимо будет восстанавливать, реализация способа по изобретению не потребует обширной очистки реакционной системы или дополнительного технологического оборудования. In one embodiment, the catalyst includes rhodium, triphenylphosphine (eg, 2-4 wt.%) and one or more equivalents of tetraphosphine. For example, a commercial rhodium-TPP plant in which the catalyst solution has reached the end of its life due to internal deactivation may elect to dump all existing process fluid and charge fresh catalyst consisting of 2-4 wt.% rhodium. % triphenylphosphine and one or more tetraphosphine equivalents. This method will be active, reliable and provide higher selectivity for linear aldehyde than the original rhodium-TPP catalyst. And although the rhodium in the original process liquid will need to be recovered, the implementation of the method according to the invention will not require extensive cleaning of the reaction system or additional process equipment.

В одном из вариантов реализации катализатор включает родий, один или несколько эквивалентов тетрафосфина и трифенилфосфина (например, 1,5-2 мас.%). Например, в способе с использованием катализатора, состоящего из родия и тетрафосфина, может быть выбрано добавление трифенилфосфина для снижения разложения тетрафосфина. Поскольку хелатирующие лиганды обычно дороги, снижение использования тетрафосфина может обеспечить значительную экономическую выгоду для способа промышленного масштаба. In one embodiment, the catalyst includes rhodium, one or more equivalents of tetraphosphine and triphenylphosphine (eg, 1.5-2 wt.%). For example, in a process using a catalyst consisting of rhodium and tetraphosphine, the addition of triphenylphosphine may be chosen to reduce the decomposition of tetraphosphine. Since chelating ligands are typically expensive, reducing the use of tetraphosphine can provide significant economic benefits for an industrial scale process.

В одном из вариантов реализации катализатор включает родий, один или несколько эквивалентов тетрафосфина и монофосфина (например, по меньшей мере 1,5 мас.%). Например, в способе с использованием катализатора, состоящего из родия и монофосфина (т.е. отличного от TФФ), может быть выбрано добавление тетрафосфина для увеличения N:I. In one embodiment, the catalyst includes rhodium, one or more equivalents of tetraphosphine and monophosphine (eg, at least 1.5 wt.%). For example, in a process using a catalyst consisting of rhodium and monophosphine (ie, other than TPP), the addition of tetraphosphine may be chosen to increase N:I.

Некоторые варианты реализации изобретения теперь будут описаны более подробно в следующих Примерах.Certain embodiments of the invention will now be described in more detail in the following Examples.

ПримерыExamples

Все части и проценты в следующих примерах являются массовыми, если не указано иное. Концентрация лиганда A выражается в эквивалентах в расчете на моль лиганда A на моль родия. Давление в следующих примерах дано в фунтах на квадратный дюйм, если не указано иное. Все манипуляции, такие как получение растворов катализаторов, выполняются в инертной атмосфере, если не указано иное. Сравнительные эксперименты не являются вариантами реализации изобретения. All parts and percentages in the following examples are by weight unless otherwise noted. The concentration of ligand A is expressed in equivalents per mole of ligand A per mole of rhodium. Pressures in the following examples are given in pounds per square inch unless otherwise noted. All manipulations, such as preparing catalyst solutions, are performed in an inert atmosphere unless otherwise specified. Comparative experiments are not embodiments of the invention.

Состав газа (мол.%) измеряется с помощью газовой хроматографии (ГХ), а затем рассчитываются парциальные давления на основе общего давления с использованием закона Рауля. The gas composition (mol %) is measured using gas chromatography (GC) and then partial pressures are calculated from the total pressure using Raoult's law.

Концентрация свободного тетрадентатного фосфина измеряется с помощью Высокоэффективной Жидкостной Хроматографии (ВЭЖХ). Чтобы предотвратить окисление во время анализа, фосфины превращают в стабильные сульфиды фосфина путем смешивания с разбавителем, насыщенным серой (50:50 по объему ацетонитрил:ТГФ, насыщенный элементарной серой).The concentration of free tetradentate phosphine is measured using High Performance Liquid Chromatography (HPLC). To prevent oxidation during analysis, phosphines are converted to stable phosphine sulfides by mixing with a sulfur-rich diluent (50:50 v/v acetonitrile:THF, elemental sulfur-saturated).

Внешний стандартный анализ ВЭЖХ выполняется на ВЭЖХ Agilent 1200 Infinity Series оснащенной УВЭЖХ SB-C8 3,0 мм, защитной колонкой 1,8 мкм, за которой следует аналитическая колонка Zorbax SB-C8 (3,0 x 150 мм). Градиент растворителя составляет 55% воды с остатком ацетонитрила в течение 4 минут; затем доводили до 20:80 вода:ацетонитрил в течение 22 минут и, наконец, возвращали к исходному составу на оставшуюся часть 35-минутного прогона. Скорость потока растворителя составляет 1,00 мл/мин при поддержании температуры колонки на уровне 40°C. В систему вводят два микролитра образца; многоволновой УФ-детектор установлен на 240 нм. External standard HPLC analysis is performed on an Agilent 1200 Infinity Series LC equipped with an SB-C8 3.0 mm UHPLC, 1.8 µm guard column, followed by a Zorbax SB-C8 analytical column (3.0 x 150 mm). The solvent gradient is 55% water with the remainder of acetonitrile over 4 minutes; then adjusted to 20:80 water:acetonitrile for 22 minutes and finally returned to the original composition for the remainder of the 35-minute run. The solvent flow rate was 1.00 mL/min while maintaining the column temperature at 40°C. Two microliters of sample are injected into the system; the multi-wavelength UV detector is set at 240 nm.

Получение лиганда АPreparation of Ligand A

В этих примерах используется тетрадентатное фосфиновое соединение Лиганд А, и его получают, как изложено ниже. In these examples, the tetradentate phosphine compound Ligand A is used and prepared as follows.

Синтез 1,1'-бифенил-2-2',6,6'-тетракарбоновой кислоты. В реактор с рубашкой на 5 л, оборудованный верхней мешалкой, нижним сливным клапаном и водяным конденсатором, загружают 1 л хлористого метилена и 50 г (0,247 моль) пирена. Смесь перемешивают до растворения пирена, после чего добавляют 0,25 л ацетонитрила, 1,5 л деионизированной воды и 2,0 г хлорида рутения (III). Полученную двухфазную смесь интенсивно перемешивают и охлаждают до 18°C путем циркуляции охлаждающей жидкости через рубашку. Затем небольшими порциями добавляю периодат натрия (всего 500 г; 2,34 моль) в течение 2,5 часов, поддерживая температуру в реакторе 23-27°C. Реакционная смесь, изначально имеющая коричневый цвет, быстро становится темно-коричневой и, наконец, коричневато-зеленой. После перемешивания в течение ночи (18 ч) перемешивание прекращают и позволяют слоям разделиться. Нижний слой сливают в воронку Бюхнера для сбора сырого зеленого/коричневого твердого продукта, который промывают хлористым метиленом (2 × 500 мл) и сушат на фильтре, пропуская воздух. Затем твердое вещество возвращают в реактор и кипятят с 1,5 л ацетона в течение 1 часа. После охлаждения до комнатной температуры желтый раствор сливают в воронку Бюхнера и фильтрат концентрируют на роторном испарителе, получая желтое твердое вещество. Неочищенный тетракислотный продукт сушат в вакуумном сушильном шкафу при 70°C в течение ночи и используют без дополнительной очистки. Synthesis of 1,1'-biphenyl-2-2',6,6'-tetracarboxylic acid. A 5 L jacketed reactor equipped with an overhead stirrer, a bottom drain valve and a water condenser is charged with 1 L of methylene chloride and 50 g (0.247 mol) of pyrene. The mixture is stirred until the pyrene dissolves, after which 0.25 L of acetonitrile, 1.5 L of deionized water and 2.0 g of ruthenium (III) chloride are added. The resulting two-phase mixture is intensively stirred and cooled to 18°C by circulating coolant through the jacket. Then I add sodium periodate (total 500 g; 2.34 mol) in small portions over 2.5 hours, maintaining the temperature in the reactor at 23-27°C. The reaction mixture, initially brown, quickly turns dark brown and finally brownish green. After stirring overnight (18 hours), stop stirring and allow the layers to separate. The bottom layer is poured into a Buchner funnel to collect the crude green/brown solid, which is washed with methylene chloride (2 x 500 ml) and filter-dried with air. The solid is then returned to the reactor and boiled with 1.5 L of acetone for 1 hour. After cooling to room temperature, the yellow solution is poured into a Buchner funnel and the filtrate is concentrated on a rotary evaporator to obtain a yellow solid. The crude tetraacid product is dried in a vacuum oven at 70°C overnight and used without further purification.

Синтез 1,1'-бифенил-2,2',6,6'-тетраметанола. Реактор объемом 5 л, использованный на предыдущей стадии, сушат и продувают азотом в течение ночи. Сырую 1,1'-бифенил-2-2',6,6'-тетракарбоновую кислоту (50,0 г, 0,152 моль) загружают вместе с 1,5 л ТГФ в атмосфере азота. Полученный раствор перемешивают и охлаждают до 0°C путем циркуляции охлажденной жидкости через рубашку реактора. Затем через перистальтический насос в течение 2 часов добавляют раствор алюмогидрида лития в ТГФ (1M; 666 мл; 0,665 моль). В течение этого времени смесь интенсивно перемешивают и температуру в реакторе поддерживают на уровне 0-2°C; в целях безопасности в реактор проводят медленную продувку азотом, и отходящий поток пропускают через конденсатор, чтобы очистить реактор от выделившегося водорода. После завершения добавления алюмогидрида лития реактор перемешивают в холодном состоянии в течение дополнительных 15 минут, затем дают медленно нагреться до комнатной температуры. После перемешивания при комнатной температуре в течение 30 минут содержимое реактора нагревают до 65°C и перемешивают в течение ночи при медленной продувке азотом. На следующее утро реактор охлаждают до 0°C и гасят 25 мл воды, медленно добавляемой через перистальтический насос, затем 50 мл 10% NaOH и 75 мл воды при 0 – 7°C в течение 1,5 часов. При гашении выделяется водород, поэтому гашение проводят с продувкой азотом. Погашенному раствору дают медленно нагреться до комнатной температуры, а затем сливают из реактора в воронку Бюхнера. Собранные таким образом твердые частицы промывают горячим ТГФ (3 × 300 мл). Летучие вещества удаляют из объединенного фильтрата на роторном испарителе, получая 35 г светло-желтого твердого вещества. Твердые вещества растворяли в горячем этаноле, фильтровали и растворитель удаляли на роторном испарителе. После сушки в течение ночи в вакуумной печи осталось 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 is dried and purged with nitrogen overnight. 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. The resulting solution is stirred and cooled to 0°C by circulating the cooled liquid through the reactor jacket. A solution of lithium aluminum hydride in THF (1M; 666 mL; 0.665 mol) was then added via a peristaltic pump over 2 hours. During this time, the mixture is intensively stirred and the temperature in the reactor is maintained at 0-2°C; For safety reasons, the reactor is slowly purged with nitrogen, and the effluent is passed through a condenser to purge the reactor of evolved hydrogen. After addition of lithium aluminum hydride is complete, the reactor is cold stirred for an additional 15 minutes, then allowed to slowly warm to room temperature. After stirring at room temperature for 30 minutes, the reactor contents are heated to 65°C and stirred overnight while slowly purging with nitrogen. The next morning, the reactor is cooled to 0°C and quenched with 25 ml of water added slowly through a peristaltic pump, then 50 ml of 10% NaOH and 75 ml of water at 0 – 7°C for 1.5 hours. During quenching, hydrogen is released, so quenching is carried out with nitrogen purging. The quenched solution is allowed to slowly warm to room temperature and then drained from the reactor into a Buchner funnel. The solids thus collected are 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 solids were 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 light yellow product remained (77.1% yield, about 97% purity). 1 H 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. 13 C NMR (400 MHz, DMSO) δ 139.3, 133.1, 127.3, 125.4, 60.4 ppm.

Синтез 2,2'6,6'-тетракис(хлорметил)-1,1'-бифенила. 5-литровый реактор сушат и продувают азотом в течение ночи, а затем загружают 1,1'-бифенил-2,2',6,6'-тетраметанол (45 г; 0,164 моль), метиленхлорид (450 мл) и диметилформамид (1 мл). Полученный желтый раствор перемешивают и охлаждают до 0°C. Затем медленно добавляют тионилхлорид (1071 г, 9,01 моль) через перистальтический насос в течение 2 часов, поддерживая температуру в реакторе около 0°C; во время добавления реактор продувают азотом для удаления образующихся HCl и SO2, при этом отходящие газы пропускают через водяной скруббер. Затем реакционному раствору дают нагреться до комнатной температуры и перемешивают в течение 30 минут перед кипячением с обратным холодильником (прибл. 45°C) на протяжении ночи. На следующий день раствор охлаждали до 15°C и выгружали из реактора. Метиленхлорид удаляли перегонкой при атмосферном давлении, а остаточный тионилхлорид удаляли перегонкой в вакууме. Полученный остаток сначала сушили на роторном испарителе, а затем сушили в вакуумной печи при 60°C в течение ночи, получая 58,1 г желтого твердого вещества. (Выход 100%, чистота ок. 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 liter reactor was dried and purged with nitrogen overnight and then charged with 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 is stirred and cooled to 0°C. Thionyl chloride (1071 g, 9.01 mol) was then added slowly via a peristaltic pump over 2 hours, maintaining the reactor temperature at approximately 0°C; During addition, the reactor is purged with nitrogen to remove the HCl and SO 2 formed, while the off-gases are passed through a water scrubber. The reaction solution is then allowed to warm to room temperature and stirred for 30 minutes before refluxing (approx. 45°C) overnight. The next day, the solution was cooled to 15°C and discharged from the reactor. Methylene chloride was removed by atmospheric distillation, and residual thionyl chloride was removed by vacuum distillation. The resulting residue was first dried on a rotary evaporator and then dried in a vacuum oven at 60°C overnight to obtain 58.1 g of a yellow solid. (Yield 100%, purity approx. 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) m.d. 13 C NMR (400 MHz, CDCl2) δ 136.9, 135.5, 131.3, 130.3, 45.0 ppm.

Синтез (бифенил-2,2',6,6'-тетраметандиил)тетракис(дифенилфосфан) (Лиганд А). Литиевую проволоку (2,1 г, 300 ммоль) разрезают на мелкие кусочки и загружают в колбу объемом 250 мл в сухом ящике вместе с безводным ТГФ (130 мл). Суспендированный раствор переносят на линию Шленка и охлаждают на бане с ледяной водой в атмосфере азота. Хлордифенилфосфин (28,1 мл, 151,7 ммоль) добавляли по каплям при 0°C в течение 50 минут, а затем перемешивали еще 30 минут при 0°C. За это время цвет меняется с мутно-желтого на красный. Раствор переносили в сухой ящик и перемешивали при комнатной температуре в течение ночи. На следующее утро раствор фильтровали через канюлю в чистую, сухую круглодонную колбу на 500 мл, переносили на линию Шленка и охлаждали до -78°C. Раствор 2,2'6,6'-тетракис(хлорметил)-1,1'-бифенила (12,7 г, 37 ммоль) в ТГФ (60 мл) добавляли по каплям в течение 50 минут, а затем перемешивали в холодном состоянии еще в течение 20 минут. Затем раствору дают медленно нагреться до комнатной температуры, затем переносят в сушильный шкаф и перемешивают в течение ночи. Затем добавляли дегазированный метиленхлорид (300 мл) и воду (150 мл) и полученной смеси давали возможность разделиться. Нижний слой переносили в круглодонную колбу и концентрировали на роторном испарителе при 30°C, получая раствор сырого продукта в ТГФ. Нагревая этот раствор при 65°C в токе азота, медленно добавляют дегазированный этанол (100 мл). Во время добавления этанола начало осаждаться белое твердое вещество. Затем смеси давали остыть и помещали в холодильник на ночь; полученные твердые вещества собирали на следующий день фильтрованием в сушильном шкафу и промывали этанолом (2 х 50 мл). Сушка в вакууме в течение ночи обеспечивала получение желаемого продукта 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 А, тетрадентатный фосфин, имеет следующую структуру:Synthesis of (biphenyl-2,2',6,6'-tetramethanediyl)tetrakis(diphenylphosphane) (Ligand A). Lithium wire (2.1 g, 300 mmol) is cut into small pieces and loaded into a 250 ml flask in a dry box along with anhydrous THF (130 ml). The suspended solution is transferred to a Schlenk line and cooled in an ice water bath under a nitrogen atmosphere. Chlorodiphenylphosphine (28.1 mL, 151.7 mmol) was added dropwise at 0°C over 50 minutes and then stirred for an additional 30 minutes at 0°C. During this time, the color changes from dull 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(chloromethyl)-1,1'-biphenyl (12.7 g, 37 mmol) in THF (60 ml) was added dropwise over 50 minutes and then stirred while cold for another 20 minutes. The solution is then allowed to warm slowly to room temperature, then transferred to an oven and stirred overnight. Degassed methylene chloride (300 ml) and water (150 ml) were then added and the resulting mixture was allowed to separate. The bottom layer was transferred to a round bottom flask and concentrated by rotary evaporation at 30°C to give a THF solution of the crude product. While heating this solution at 65°C under a stream of nitrogen, degassed ethanol (100 ml) is slowly added. During the addition of ethanol, a white solid began to precipitate. The mixture was then allowed to cool and placed in the refrigerator overnight; the resulting solids were collected the next day by oven filtration and washed with ethanol (2 x 50 ml). Vacuum drying overnight provided the desired product as a white powder (90% yield, 99% purity). 31 P 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, a tetradentate phosphine, has the following structure:

Сравнительный Лиганд BComparative Ligand B

Сравнительный лиганд B представляет собой BISBI (ни монофосфин, ни тетрадентатный фосфин), который, как известно, дает активный и селективный катализатор гидроформилирования. Способы получения BISBI и примеры его использования в качестве лиганда гидроформилирования можно найти, например, в патенте US 4694109. BISBI, используемый в сравнительных экспериментах ниже, был приобретен у Proactive Molecular Research of Alachua, FL и использовался в том виде, в каком был получен. Структура BISBI (Лиганд B) показана на фиг. 2.Comparative ligand B is BISBI (neither monophosphine nor tetradentate phosphine), which is known to provide an active and selective hydroformylation catalyst. Methods for preparing BISBI and examples of its use as a hydroformylation ligand can be found, for example, in US Pat. No. 4,694,109. BISBI used in the comparative experiments below was purchased from Proactive Molecular Research of Alachua, FL and was used as received. The structure of BISBI (Ligand B) is shown in FIG. 2.

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

Общая методикаGeneral technique

Если не указано иное, примеры и сравнительные эксперименты проводили в проточном реакторе Fisher Porter объемом 90 мл оснащенном средствами точного контроля температуры и расхода газа. Отходящие газы реактора анализируются онлайн ГХ для определения парциальных давлений. Перемешивание в проточном реакторе осуществляется непрерывным потоком газа через барботер в нижней части реактора. Эта конструкция реактора подробно описана в патенте US № 5731472, идеи которого включены в качестве ссылки. Unless otherwise noted, examples and comparison experiments were performed in a 90 mL Fisher Porter flow reactor equipped with precise temperature and gas flow controls. The reactor off-gases are analyzed by online GC to determine partial pressures. Mixing in a flow reactor is carried out by a continuous gas flow through a bubbler at the bottom of the reactor. This reactor design is described in detail in US Pat. No. 5,731,472, the teachings of which are incorporated by reference.

Скорости реакции выражаются в молях альдегида, полученного на объем раствора катализатора в единицу времени (моль/л-час); это значение дополнительно делится на парциальное давление пропилена, чтобы помочь смягчить влияние небольших неизбежных колебаний скорости подачи пропилена (скорость/олефин). Селективность продукта выражается как отношение линейного (нормального) альдегида к разветвленному (изо) альдегиду (N:I). Reaction rates are expressed in moles of aldehyde produced per volume of catalyst solution per unit time (mol/l-hour); this value is further divided by the propylene partial pressure to help mitigate the effects of small unavoidable variations in propylene feed rate (rate/olefin). Product selectivity is expressed as the ratio of linear (normal) aldehyde to branched (iso)aldehyde (N:I).

В этих примерах используется ускоренная методика тестирования, называемая в данном документе методика блокировки, чтобы продемонстрировать влияние зоны разделения на катализатор. Упомянутая методика тестирования включает в себя воздействие на солюбилизированные катализаторы на основе активированного родиевого комплекса низким парциальным давлением и высокими температурами в течение гораздо более длительного периода времени, чем при обычном непрерывном способе гидроформилирования с рециркуляцией жидкости, для получения значимых результатов на практике. Например, каталитическая дезактивация и/или разложение лиганда, как обсуждается в данном документе, которое может происходить во время непрерывного гидроформилирования с рециркуляцией жидкости, может занять недели для количественного определения при обычных процедурах восстановления дистилляцией альдегида, поскольку катализатор подвергается воздействию таких условий испарителя только в течение нескольких минут каждый день, тогда как ускоренное тестирование (процедура блокировки) может быть завершено в течение нескольких часов или дней путем непрерывного поддержания текучей среды продукта реакции при высоких температурах дистилляции типа извлечения альдегида в течение длительного периода времени. Сегменты блокировки включают периоды времени, в течение которых реактор герметичен при пониженном давлении и высоких температурах. Эта методика предназначена для моделирования воздействия зоны разделения на раствор катализатора. These examples use an accelerated testing technique, referred to herein as the blocking technique, to demonstrate the effect of the separation zone on the catalyst. This testing procedure involves exposing solubilized activated rhodium complex catalysts to low partial pressures and high temperatures for a much longer period of time than conventional continuous liquid recycle hydroformylation processes to obtain meaningful results in practice. For example, catalytic deactivation and/or ligand degradation as discussed herein, which can occur during continuous liquid recycle hydroformylation, may take weeks to quantify under conventional aldehyde distillation reduction procedures because the catalyst is only exposed to such evaporator conditions for several minutes each day, whereas accelerated testing (lockout procedure) can be completed in a matter of hours or days by continuously maintaining the reaction product fluid at high aldehyde recovery type distillation temperatures for an extended period of time. Lockout segments include periods of time during which the reactor is sealed under reduced pressure and high temperatures. This technique is designed to simulate the effect of the separation zone on the catalyst solution.

Сравнительный эксперимент АComparative Experiment A

В реактор загружают тетраглим (20 мл), родий (200 м.д.) и Лиганд A (1,5 эквивалента). Гидроформилирование проводят при давлении CO 20 фунт/кв. дюйм, H2 50 фунт/кв. дюйм и пропилена 20 фунт/кв. дюйм при 90°C и измеряются базовые скорости гидроформилирования и N:I. После работы в течение ночи из реактора отбирают пробы для ВЭЖХ для определения концентрации Лиганда А, а затем блокируют при 10 фунт/кв. дюйм и 115°C в течение ночи. После блокирования в сегменте гидроформилирование повторно инициируется в исходных условиях и раствор катализатора отбирается для ВЭЖХ; затем блокирование в методике повторяется во второй раз.The reactor was charged with tetraglyme (20 ml), rhodium (200 ppm) and Ligand A (1.5 equivalents). Hydroformylation is carried out at a CO pressure of 20 psig. inch, H 2 50 psi inch and propylene 20 psi. inch at 90°C and the basal rates of hydroformylation and N:I are measured. After running overnight, the reactor was sampled for HPLC to determine Ligand A concentration and then blocked at 10 psi. inch and 115°C overnight. After blocking in the segment, hydroformylation is reinitiated under initial conditions and the catalyst solution is collected for HPLC; then the blocking in the technique is repeated a second time.

Сравнительный эксперимент BComparative Experiment B

Процедуру сравнительного эксперимента A повторяют, за исключением количества добавленного Лиганда A (для этого эксперимента используют 5 эквивалентов).The procedure for Comparative Experiment A is repeated except for the amount of Ligand A added (5 equivalents are used for this experiment).

Примеры 1-4Examples 1-4

Методики Сравнительного эксперимента A и B повторяют, за исключением добавления трифенилфосфина (TФФ) (5 или 10 мас.%). The procedures of Comparative Experiment A and B were repeated except for the addition of triphenylphosphine (TPP) (5 or 10 wt%).

Результаты Сравнительного эксперимента A и B и Примеров 1-4 показаны в таблицах 1 и 2.The results of Comparative Experiment A and B and Examples 1-4 are shown in Tables 1 and 2.

Таблица 1 Table 1

ТФФTFF Лиганд АLigand A НачальнаяInitial после 1-го блокирования вafter the 1st blocking in после 2-го блокирования вafter the 2nd blocking in мас.%wt.% Эквив.Equiv. скоростьspeed N:IN:I скоростьspeed N:IN:I скоростьspeed N:IN:I C. Э. AC.E.A 00 1,51.5 0,12540.1254 42,742.7 0,01640.0164 23,023.0 0,01190.0119 18,018.0 C. Э. BC.E.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 2. BDL = ниже предела обнаружения.Table 2. BDL = Below Detection Limit.

Лиганд A мас.% по данным ВЭЖХLigand A wt.% according to HPLC data начальныйelementary После 1-го блокирования вAfter the 1st blocking in После 2-го блокирования вAfter the 2nd blocking in C. Э. AC.E.A 0,06440.0644 0,00870.0087 BDLBDL C. Э. BC.E.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

Как скорость гидроформилирования, так и N:I, продемонстрированные растворами катализатора, состоящими только из родия и Лиганда A (Сравнительные эксперименты A и B), значительно падают после блокирования в методиках. Скорости после блокирования наводят на мысль об активности, которую растворы катализаторов Сравнительных экспериментов A и B будут демонстрировать во время длительной непрерывной работы. Напротив, начальные скорости гидроформилирования ниже в Примерах 1-4, однако растворы катализаторов в этих вариантах реализации настоящего изобретения демонстрируют способность сохранять активность после блокирования в определенные периоды, что указывает на повышенную стабильность во время длительной непрерывной работы. Кроме того, в растворах катализатора согласно настоящему изобретению уменьшается разложение Лиганда А. Поскольку хелатирующие лиганды обычно дороги, снижение потребления Лиганда А улучшило бы экономичность способа.Both the hydroformylation rate and N:I demonstrated by catalyst solutions consisting only of rhodium and Ligand A (Comparative Experiments A and B) drop significantly after blocking in the procedures. The rates after blocking are suggestive of the activity that the catalyst solutions of Comparative Experiments A and B will exhibit during long-term continuous operation. In contrast, the initial hydroformylation rates are lower in Examples 1-4, but the catalyst solutions in these embodiments demonstrate the ability to remain active after being blocked for certain periods, indicating increased stability during long-term continuous operation. In addition, the catalyst solutions of the present invention reduce the degradation of Ligand A. Since chelating ligands are generally expensive, reducing the consumption of Ligand A would improve the economics of the process.

Сравнительные эксперименты C, DComparative experiments C, D

Методику Сравнительных экспериментов A и B повторяют, за исключением использования Сравнительного лиганда B вместо Лиганда A.The procedure for Comparative Experiments A and B was repeated except that Comparative Ligand B was used instead of Ligand A.

Сравнительные эксперименты E-HComparative experiments E-H

Методику Примеров 1-4 повторяют, за исключением использования Сравнительного лиганда B вместо Лиганда A.The procedure of Examples 1-4 is repeated except using Comparative Ligand B instead of Ligand A.

Результаты сравнительных экспериментов C-H приведены в таблице 3.The results of the C-H comparison experiments are shown in Table 3.

Таблица 3 Table 3

ТФФTFF Срав.
Лиганд B
Compare
Ligand B
НачальнаяInitial после 1-го блокирования вafter the 1st blocking in после 2-го блокирования вafter the 2nd blocking in
мас.%wt.% (эквивалент)(equivalent) скоростьspeed N:IN:I скоростьspeed N:IN:I скоростьspeed N:IN:I C.Э. CS.E. C 00 1,51.5 0,06670.0667 27,527.5 0,01430.0143 1,81.8 0,00100.0010 2,02.0 C.Э. DS.E. D 00 5,05.0 0,06400.0640 35,835.8 0,01620.0162 15,315.3 0,01270.0127 18,218.2 C.Э. ES.E. E 55 1,51.5 0,03330.0333 6,66.6 0,02610.0261 5,95.9 0,02710.0271 5,55.5 С.Э. FS.E. F 55 5,05.0 0,02180.0218 10,710.7 0,02040.0204 10,610.6 0,01920.0192 10,010.0 С.Э. GS.E. G 1010 1,51.5 0,02600.0260 7,37.3 0,02290.0229 7,07.0 0,02150.0215 7,07.0 С.Э. HS.E. H 1010 5,05.0 0,01750.0175 8,98.9 0,01650.0165 9,49.4 0,01610.0161 9,09.0

Следует отметить, что катализаторы, состоящие только из родия и Сравнительного лиганда B, подвергаются отрицательному воздействию периода блокировки как в отношении дезактивации катализатора, так и N:I. Хотя растворы катализаторов, состоящие из родия, TФФ и Сравнительного лиганда B, также показали улучшенную стабильность по отношению к разложению при скорости и N:I, они не демонстрируют N:I, превышающее 11. Не ограничиваясь теорией, этот низкий N:I предполагает, что катализатор родий-Сравнительный лиганд B более легко ингибируется ТФФ, и, таким образом, полученная смесь активных комплексов содержит относительно небольшое количество активного и селективного комплекса родий-BISBI. It should be noted that catalysts consisting of only rhodium and Comparative Ligand B are negatively affected by the blocking period in terms of both catalyst deactivation and N:I. Although catalyst solutions consisting of rhodium, TPP and Comparative Ligand B also showed improved stability with respect to rate and N:I degradation, they did not exhibit an N:I greater than 11. Without being limited by theory, this low N:I suggests that the catalyst rhodium-Comparative ligand B is more easily inhibited by TPP, and thus the resulting mixture of active complexes contains a relatively small amount of the active and selective rhodium-BISBI complex.

Примеры 5-10Examples 5-10

В каждый из шести реакторов загружают тетраглим (20 мл), родий (200 м.д.), Лиганд A (1,5 или 3 эквивалента) и TФФ (3 - 5 мас.%). Гидроформилирование проводят при давлении CO 20 фунт/кв. дюйм, H2 50 фунт/кв. дюйм и пропилена 20 фунт/кв. дюйм при 90°C и измеряются базовые скорости гидроформилирования и N:I. Реакторы дважды блокируют при 10 фунтах на квадратный дюйм и 115°C в течение ночи; после каждого блока в сегменте характеристики катализатора определяются в исходных условиях и перед бловированием. Затем в каждый реактор добавляют дополнительный Лиганд А (один эквивалент) и измеряют результирующее изменение производительности. Сведенные результаты представлены в таблице 4.Each of the six reactors is charged with tetraglyme (20 ml), rhodium (200 ppm), Ligand A (1.5 or 3 equivalents) and TPP (3 - 5 wt.%). Hydroformylation is carried out at a CO pressure of 20 psig. inch, H 2 50 psi inch and propylene 20 psi. inch at 90°C and the basal rates of hydroformylation and N:I are measured. The reactors are blocked twice at 10 psi and 115°C overnight; After each block in the segment, the characteristics of the catalyst are determined under initial conditions and before blasting. Additional Ligand A (one equivalent) is then added to each reactor and the resulting change in performance is measured. The summarized results are presented in Table 4.

Таблица 4Table 4

ТФФTFF Лиганд АLigand A НачальнаяInitial После 1-ого блокирования вAfter the 1st blocking in После 2-ого блокирования вAfter the 2nd blocking in После дополнитель-ного Лиганда АAfter additional Ligand A мас.%wt.% эквeq Ско-ростьSpeed N:IN:I Ско-ростьSpeed N:IN:I Ско-ростьSpeed N:IN:I Ско-ростьSpeed 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

Следует отметить, что начальная скорость гидроформилирования обратно пропорциональна концентрации TФФ и что N:I прямо пропорционально концентрации Лиганда A; кроме того, демонстрируется способность увеличивать N:I путем добавления большего количества Лиганда A ближе к концу эксперимента. Не связываясь с теорией, это предполагает, что наблюдаемый катализ является результатом смеси активных комплексов родия, и что, кроме того, некоторое количество родия существует в относительно неактивной форме, вероятно, родий-трифосфористый комплекс, состоящий из Лиганда А и ТФФ. It should be noted that the initial rate of hydroformylation is inversely proportional to the concentration of TPP and that N:I is directly proportional to the concentration of Ligand A; in addition, the ability to increase N:I by adding more Ligand A towards the end of the experiment is demonstrated. Without being bound by theory, this suggests that the observed catalysis is the result of a mixture of active rhodium complexes, and that, in addition, some rhodium exists in a relatively inactive form, probably a rhodium triphosphoride complex consisting of Ligand A and TPP.

Дополнительно отмечается, что влияние периодов блокировки менее существенно в растворах, содержащих от 4 до 5 мас.% TФФ, предполагается, что катализатор состоящий из родия и 4-5 мас.% TФФ предложит активный, выборочный и надежный вариант. Additionally, it is noted that the effect of blocking periods is less significant in solutions containing 4 to 5 wt.% TPP, suggesting that a catalyst consisting of rhodium and 4-5 wt.% TPP will offer an active, selective and reliable option.

Пример 11 Example 11

В реактор загружают тетраглим (20 мл), родий (200 м.д.) и TФФ (12 мас.%). Гидроформилирование проводят при давлении CO 50 фунт/кв. дюйм, H2 50 фунт/кв. дюйм и пропилена 8 фунт/кв. дюйм при 90°C и измеряют базовые скорости гидроформилирования и N:I. Затем добавляют Лиганд A (3 эквивалента по отношению к родию) и определяют полученные характеристики. Затем производятся изменения парциального давления (снижение CO, увеличение H2), чтобы измерить влияние на катализ. Затем реактор дважды блокируют при 110°C и общем давлении 10 фунт/кв. дюйм в течение ночи. Производительность определяется после каждого блокирования в сегменте при тех же условиях парциального давления и температуры, которые были установлены до начала блокирования. The reactor is charged with tetraglyme (20 ml), rhodium (200 ppm) and TPP (12 wt.%). Hydroformylation is carried out at a CO pressure of 50 psig. inch, H 2 50 psi inch and propylene 8 psi. inch at 90°C and measure basal rates of hydroformylation and N:I. Ligand A (3 equivalents to rhodium) is then added and the resulting characteristics determined. Partial pressure changes are then made (decreasing CO, increasing H 2 ) to measure the effect on catalysis. The reactor is then blocked twice at 110°C and a total pressure of 10 psig. inch overnight. Capacity is determined after each block in the segment under the same partial pressure and temperature conditions that were set before the block began.

Пример 12Example 12

Следуют методике Примера 11, за исключением количества TФФ (6 мас.%), загруженного в реактор.The procedure of Example 11 was followed except for the amount of TPP (6 wt.%) loaded into the reactor.

Результаты для Примеров 11 и 12 показаны в таблице 5.The results for Examples 11 and 12 are shown in Table 5.

Таблица 5Table 5

Пр.Etc. ТФФ (мас. %)TFF (wt.%) Только Rh-TФФRh-TFF only Добавление Лиганда АAddition of Ligand A после 1-го блокирования вafter the 1st blocking in после 2-го блокирования вafter the 2nd blocking in НачальнаяInitial 50 CO: 50
H2: 8 C3
50 CO: 50
H2: 8 C3
20 CO: 74
H2: 7 C3
20 CO: 74
H2: 7 C3
скоростьspeed N:IN:I скоростьspeed N:IN:I скоростьspeed N:IN:I скоростьspeed N:IN:I скоростьspeed N:IN:I 11eleven 1212 0,02500.0250 4,24.2 0,01400.0140 11,211.2 0,01250.0125 16,316.3 0,01410.0141 17,017.0 0,01350.0135 16,916.9 1212 66 0,03530.0353 3,33.3 0,02250.0225 14,714.7 0,02320.0232 21,221.2 0,02280.0228 20,920.9 0,02290.0229 20,320.3

Результаты Примера 11 представляют вариант реализации, в котором N:I, продемонстрированный катализатором, состоящим из родия и TФФ в концентрациях, обычно используемых в коммерческих способах, может быть увеличен добавлением Лиганда A. В то время как скорость гидроформилирования Примера 11 несколько снижается после добавления Лиганда А, раствор катализатора согласно изобретению все еще сохраняет >50% исходной активности катализатора родий-ТФФ, и, кроме того, он довольно хорошо переносит период блокировки. Таким образом, ожидается, что Пример 11 предоставит надежный и селективный вариант реализации непрерывного способа. The results of Example 11 represent an embodiment in which the N:I demonstrated by a catalyst consisting of rhodium and TPP at concentrations typically used in commercial processes can be increased by the addition of Ligand A. While the hydroformylation rate of Example 11 is reduced slightly after the addition of Ligand A, the catalyst solution of the invention still retains >50% of the original activity of the rhodium-TPP catalyst, and in addition it tolerates the blocking period quite well. Thus, Example 11 is expected to provide a robust and selective implementation of the continuous process.

Результаты Примера 12 показывают, что вариант, в котором половина раствора катализатора в промышленном способе удаляется, а затем добавляется Лиганд A, приведет к более высокому N:I, а также к более высокой скорости гидроформилирования, чем вариант, представленный в Примере 11. The results of Example 12 show that the option in which half of the catalyst solution in the industrial process is removed and then Ligand A is added will result in a higher N:I, as well as a higher hydroformylation rate, than the option presented in Example 11.

Пример 13Example 13

В реактор загружают тетраглим (20 мл), родий (340 м.д.) и трис(о-толил)фосфин (4 мас.%). Гидроформилирование проводят при давлении CO 10 фунт/кв. дюйм, H2 50 фунт/кв. дюйм и пропилена 20 фунт/кв. дюйм при 90°C и измеряются базовые скорости гидроформилирования и N:I. Затем добавляют Лиганд A (4 эквивалента по отношению к родию) и определяют полученные характеристики.The reactor is charged with tetraglyme (20 ml), rhodium (340 ppm) and tris(o-tolyl)phosphine (4 wt.%). Hydroformylation is carried out at a CO pressure of 10 psi. inch, H 2 50 psi inch and propylene 20 psi. inch at 90°C and the basal rates of hydroformylation and N:I are measured. Ligand A (4 equivalents to rhodium) is then added and the resulting characteristics determined.

Пример 14Example 14

Следуют методике Примера 13 за исключением использования трибензилфосфина вместо трис(о-толил)фосфина.The procedure of Example 13 is followed except for the use of tribenzylphosphine instead of tris(o-tolyl)phosphine.

Пример 15Example 15

Следуют методике Примера 13 за исключением использования циклогексилдифенилфосфина вместо трис(о-толил)фосфина.The procedure of Example 13 is followed except for the use of cyclohexyldiphenylphosphine instead of tris(o-tolyl)phosphine.

Результаты Примеров 13-15 приведены в таблице 6.The results of Examples 13-15 are shown in Table 6.

Таблица 6Table 6

Только монофосфинMonophosphine only Добавление Лиганда АAddition of Ligand A Пр.Etc. скорость/олефинspeed/olefin N:IN:I скорость/олефинspeed/olefin N:IN:I 1313 0,02280.0228 0,90.9 0,06580.0658 24,024.0 1414 0,20000.2000 1,91.9 0,08560.0856 21,921.9 1515 0,04360.0436 1,71.7 0,05570.0557 18,118.1

Результаты таблицы 6 демонстрируют варианты реализации настоящего изобретения с различными монофосфинами. The results of Table 6 demonstrate embodiments of the present invention with various monophosphines.

Claims (19)

1. Композиция катализатора для способа гидроформилирования, содержащая:1. A catalyst composition for a hydroformylation method, containing: (а) переходной металл, представляющий собой родий;(a) a transition metal being rhodium; (б) монофосфин; и (b) monophosphine; And (в) тетрафосфин, имеющий следующую структуру:(c) tetraphosphine having the following structure: где каждый P представляет собой атом фосфора и каждый из R1-R46 независимо представляет собой водород, C1-C8 алкильную группу, арильную группу, алкарильную группу, алкоксигруппу, галогеналкильную группу, галогенарильную группу или галоген и где композиция катализатора содержит по меньшей мере 40 моль монофосфина на моль переходного металла. wherein each P is a phosphorus atom and each of R 1 -R 46 is independently hydrogen, a C1-C8 alkyl group, an aryl group, an alkaryl group, an alkoxy group, a haloalkyl group, a haloaryl group or a halogen and wherein the catalyst composition contains at least 40 moles of monophosphine per mole of transition metal. 2. Композиция катализатора по п. 1, отличающаяся тем, что монофосфин представляет собой один или несколько из следующих компонентов: трифенилфосфин, трис(о-толил)фосфин, тринафтилфосфин, три(п-метоксифенил)фосфин, три(м-хлорфенил)фосфин, трибензилфосфин, трициклогексилфосфин, дициклогексилфенилфосфин, циклогексилдифенилфосфин и триоктилфосфин.2. The catalyst composition according to claim 1, characterized in that the monophosphine is one or more of the following components: triphenylphosphine, tris(o-tolyl)phosphine, trinaphthylphosphine, tri(p-methoxyphenyl)phosphine, tri(m-chlorophenyl)phosphine , tribenzylphosphine, tricyclohexylphosphine, dicyclohexylphenylphosphine, cyclohexyldiphenylphosphine and trioctylphosphine. 3. Композиция катализатора по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что монофосфин представляет собой трифенилфосфин.3. The catalyst composition according to claim 1 or 2, characterized in that the monophosphine is triphenylphosphine. 4. Композиция катализатора по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что каждый из R1-R46 представляет собой водород.4. The catalyst composition according to claim 1 or 2, characterized in that each of R 1 -R 46 represents hydrogen. 5. Способ гидроформилирования, включающий:5. Hydroformylation method, including: приведение в контакт олефина, водорода и монооксида углерода в присутствии катализатора в реакционной жидкости в реакторе, где катализатор содержит:contacting an olefin, hydrogen and carbon monoxide in the presence of a catalyst in a reaction liquid in a reactor, wherein the catalyst contains: (а) переходной металл, представляющий собой родий;(a) a transition metal being rhodium; (б) монофосфин; и (b) monophosphine; And (в) тетрафосфин, имеющий следующую структуру:(c) tetraphosphine having the following structure: где каждый P представляет собой атом фосфора и каждый из R1-R46 независимо представляет собой водород, C1-C8 алкильную группу, арильную группу, алкарильную группу, алкоксигруппу, галогеналкильную группу, галогенарильную группу или галоген и где монофосфин присутствует в реакционной жидкости в реакторе в количестве, превышающем или равном 1,5 мас.% от общей массы реакционной жидкости в реакторе.wherein each P represents a phosphorus atom and each of R 1 -R 46 independently represents hydrogen, a C1-C8 alkyl group, aryl group, alkaryl group, alkoxy group, haloalkyl group, haloaryl group or halogen and wherein monophosphine is present in the reaction liquid in the reactor in an amount greater than or equal to 1.5 wt.% of the total weight of the reaction liquid in the reactor. 6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что монофосфин представляет собой трифенилфосфин.6. The method according to claim 5, characterized in that the monophosphine is triphenylphosphine. 7. Способ по п. 5, отличающийся тем, что каждый из R1-R46 представляет собой водород.7. The method according to claim 5, characterized in that each of R 1 -R 46 represents hydrogen. 8. Способ по п. 5, отличающийся тем, что олефин представляет собой пропилен.8. The method according to claim 5, characterized in that the olefin is propylene.
RU2020140374A 2018-05-30 2019-05-03 Catalyst composition containing a combination of monophospine, tetraphosphine ligand and method for hydroformylation with its application RU2804660C2 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US62/677,874 2018-05-30

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2020140374A RU2020140374A (en) 2022-06-08
RU2804660C2 true RU2804660C2 (en) 2023-10-03

Family

ID=

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2354642C2 (en) * 2007-06-26 2009-05-10 Общество с ограниченной ответственностью "Объединенный центр исследований и разработок" Method of aldehydes c3-c21 production
WO2010117391A1 (en) * 2009-03-31 2010-10-14 Dow Technology Investment Llc Hydroformylation process with a doubly open-ended bisphosphite ligand
RU2422452C2 (en) * 2005-12-15 2011-06-27 Дзе Пенн Стейт Рисерч Фаундейшн Tetraphosphoric ligands for catalytic hydroformylation and related reactions
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

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2422452C2 (en) * 2005-12-15 2011-06-27 Дзе Пенн Стейт Рисерч Фаундейшн Tetraphosphoric ligands for catalytic hydroformylation and related reactions
RU2354642C2 (en) * 2007-06-26 2009-05-10 Общество с ограниченной ответственностью "Объединенный центр исследований и разработок" Method of aldehydes c3-c21 production
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

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, a dissertation in chemistry submitted in partial fulfillment of the requirements for the degree of Doctor of Philosophy, the Pennsylvania State University, 2011, pp. 1-197. Shichao Yu et al. Synthesis and application of tetraphosphane ligands in rhodium-catalyzed hydroformylation of terminal olefins: high regioselectivity at high temperature. Chemistry European journal, 2010, V.16, 16, pp. 4938-4943. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR920010519B1 (en) Transition metal complex catalyzed reactions
JP6571652B2 (en) Hydroformylation process
NO172494B (en) BIS-phosphite ligand
CN111212826B (en) Method for reducing heavies formation in solutions comprising aldehyde compounds formed during hydroformylation
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
RU2804660C2 (en) Catalyst composition containing a combination of monophospine, tetraphosphine ligand and method for hydroformylation with its application
JP2001163821A (en) Method for producing aldehyde
US20210114010A1 (en) Catalyst compositions and hydroformylation processes
RU2795878C2 (en) Methods for slowing catalyst deactivation and/or slowing tetraphosphin ligand consumption in hydroformylation processes
RU2788171C2 (en) Methods for regulation of hydroformylation processes
RU2005713C1 (en) Process for preparation of aldehydes
RU2799818C2 (en) Method for hydroformylation
BR112020022046B1 (en) METHOD FOR SLOWING DOWN DEACTIVATION OF A CATALYST AND/OR SLOWING DOWN USE OF TETRAPHOSPHINE LIGAND IN A HYDROFORMYLATION PROCESS
WO2024129290A1 (en) Process to minimize polyphosphine usage by making use of degradation products
KR920003119B1 (en) Transition metal complex catalyzed reactions
CN116635362A (en) Method for improving the metering of catalytic metals in hydroformylation processes