NEUE BISPHOSPHITVERBINDUNGEN UND DEREN METALLKOMPLEXENEW BISPHOSPHITE COMPOUNDS AND THEIR METAL COMPLEXES
Die vorliegende Erfindung betrifft Bispnosphite und deren Metallkomplexe, die Herstellung, sowie die Verwendung der Bisphosphite als Liganden in katalytischen Reaktionen.The present invention relates to bispnosphites and their metal complexes, the preparation and the use of the bisphosphites as ligands in catalytic reactions.
Die Reaktionen zwischen Olefinverbindungen, Kohlenmonoxid und Wasserstoff in Gegenwart eines Katalysators zu den um ein C-Atom reicheren Aldehyden ist als Hydroformylierung (Oxierung) bekannt. Als Katalysatoren in diesen Reaktionen werden häufig Verbindungen der Übergangsmetalle der 8. bis 10. Gruppe des Periodensystems der Elemente verwendet, insbesondere Verbindungen des Rhodiums und des Kobalts. Die Hydroformylierung mit Rhodiumverbindungen bietet im Vergleich zur Katalyse mit Kobaltverbindungen in der Regel den Vorteil höherer Selektivität und ist damit meistens wirtschaftlicher. Bei der durch Rhodium katalysierten Hydroformylierung werden zumeist Komplexe eingesetzt, die aus Rhodium und bevorzugt aus trivalenten Phosphorverbindungen als Liganden bestehen. Bekannte Liganden sind beispielsweise Verbindungen aus den Klassen der Phosphine, Phosphite und Phosphonite. Eine Übersicht über Hydroformylierung von Olefinen findet sich in B. CORNILS, W. A. HERRMANN, "Applied Homogeneous Catalysis with Organometallic Compounds", Vol. 1&2, VCH, Weinheim, New York, 1996.The reaction between olefin compounds, carbon monoxide and hydrogen in the presence of a catalyst to form a carbon atom-rich aldehydes is known as hydroformylation (oxidation). Compounds of the transition metals of the 8th to 10th group of the Periodic Table of the Elements, in particular compounds of rhodium and cobalt, are frequently used as catalysts in these reactions. Hydroformylation with rhodium compounds generally offers the advantage of higher selectivity compared to catalysis with cobalt compounds and is therefore usually more economical. In the hydroformylation catalyzed by rhodium, complexes are usually used which consist of rhodium and preferably trivalent phosphorus compounds as ligands. Known ligands are, for example, compounds from the classes of the phosphines, phosphites and phosphonites. An overview of hydroformylation of olefins can be found in B. CORNILS, W. A. HERRMANN, "Applied Homogeneous Catalysis with Organometallic Compounds", Vol. 1 & 2, VCH, Weinheim, New York, 1996.
Jedes Katalysatorsystem (Kobalt oder Rhodium) hat seine spezifischen Vorzüge. Je nach Einsatzstoff und Zielprodukt werden unterschiedliche Katalysatorsysteme verwendet. Arbeitet man mit Rhodium und Triphenylphosphin, lassen sich α-Olefine bei niedrigeren Drücken hydroformylieren. Als phosphorhaltiger Ligand wird in der Regel Triphenylphosphin im Überschuss verwendet, wobei ein hohes Ligand/Rhodium- Verhältnis erforderlich ist, um die Selektivität der Reaktion zum kommerziell erwünschten n-Aldehydprodukt zu erhöhen.Every catalyst system (cobalt or rhodium) has its specific advantages. Depending on the starting material and target product, different catalyst systems are used. When working with rhodium and triphenylphosphine, α-olefins can be hydroformylated at lower pressures. Triphenylphosphine is generally used in excess as the phosphorus-containing ligand, a high ligand / rhodium ratio being necessary in order to increase the selectivity of the reaction to the commercially desired n-aldehyde product.
US-A-4,694,109 und US-A-4,879,416 betreffen Bisphosphinliganden und ihren Einsatz in der Hydroformylierung von Olefinen bei niedrigen Synthesegasdrücken. Besonders bei der Hydroformylierung von Propen werden mit Liganden dieses Typs hohe Aktivitäten und hohe n/i-Selektivitäten erreicht.US-A-4,694,109 and US-A-4,879,416 relate to bisphosphine ligands and their use in the hydroformylation of olefins at low synthesis gas pressures. Particularly in the hydroformylation of propene, high activities and high n / i selectivities are achieved with ligands of this type.
In WO-A-95/30680 werden zweizähnige Phosphinliganden und ihr Einsatz in der Katalyse, unter anderem auch in Hydroformylierungsreaktionen, beschrieben.
Ferrocenverbrückte Bisphosphine werden beispielsweise in US-A-4, 169,861, US-A-4,201,714 und US-A-4,193,943 als Liganden für Hydroformylierungen offenbart.WO-A-95/30680 describes bidentate phosphine ligands and their use in catalysis, including in hydroformylation reactions. Ferrocene-bridged bisphosphines are disclosed, for example, in US-A-4, 169,861, US-A-4,201,714 and US-A-4,193,943 as ligands for hydroformylations.
Der Nachteil von zweizähnigen Phosphinliganden ist die relativ aufwendige Herstellung. Daher ist es oftmals nicht rentabel, solche Systeme in technischen Prozessen einzusetzen.The disadvantage of bidentate phosphine ligands is the relatively complex production. It is therefore often not profitable to use such systems in technical processes.
Rhodium-Monophosphit-Komplexe sind geeignete Katalysatoren für die Hydroformylierung von verzweigten Olefinen mit innenständigen Doppelbindungen, jedoch ist die Selektivität für endständig hydroformylierte Verbindungen gering.Rhodium-monophosphite complexes are suitable catalysts for the hydroformylation of branched olefins with internal double bonds, but the selectivity for terminally hydroformylated compounds is low.
Aus EP-A-0 155 508 ist die Verwendung von bisarylensubstituierten Monophosphiten bei der rhodiumkatalysierten Hydroformylierung von sterisch gehinderten Olefinen, z. B. Isobuten bekannt. Rhodium-Bisphosphit-Komplexe katalysieren die Hydroformylierung von linearen Olefinen mit end- und innenständigen Doppelbindungen, wobei überwiegend endständig hydroformylierte Produkte entstehen, dagegen werden verzweigte Olefine mit innenständigen Doppelbindungen nur in geringem Maße umgesetzt. Diese Phosphite ergeben bei ihrer Koordination an ein Übergangsmetallzentrum Katalysatoren von gesteigerter Aktivität, doch ist das Standzeitverhalten dieser Katalysatorsysteme, unter anderem wegen der Hydrolyseempfindlichkeit der Phosphitliganden, unbefriedigend. Durch den Einsatz von substituierten Bisaryldiolen als Edukte für die Phosphitliganden, wie in EP-A-0214622 oder EP-A- 0472071 beschrieben, konnten erhebliche Verbesserungen erreicht werden.EP-A-0 155 508 discloses the use of bisarylene-substituted monophosphites in the rhodium-catalyzed hydroformylation of sterically hindered olefins, e.g. B. isobutene known. Rhodium-bisphosphite complexes catalyze the hydroformylation of linear olefins with terminal and internal double bonds, predominantly terminal hydroformylated products being formed, whereas branched olefins with internal double bonds are only converted to a small extent. When coordinated to a transition metal center, these phosphites give rise to catalysts of increased activity, but the service life of these catalyst systems is unsatisfactory, inter alia because of the sensitivity to hydrolysis of the phosphite ligands. Substantial improvements could be achieved by using substituted bisaryldiols as starting materials for the phosphite ligands, as described in EP-A-0214622 or EP-A-0472071.
Der Literatur zufolge sind die Rhodiumkomplexe dieser Liganden äußerst aktive Hydroformy- lierungskatalysatoren für α-Olefine. In US-A-4,668,651, US-A-4,748,261 und US-A-4,885,401 werden Polyphosphitliganden beschrieben, mit denen α-Olefine, aber auch 2-Buten mit hoher Selektivität zu den terminal hydroformylierten Produkten umgesetzt werden können. In US-A- 5,312,996 werden zweizähnige Liganden dieses Typs auch zur Hydroformylierung von Butadien eingesetzt.According to the literature, the rhodium complexes of these ligands are extremely active hydroformylation catalysts for α-olefins. US-A-4,668,651, US-A-4,748,261 and US-A-4,885,401 describe polyphosphite ligands with which α-olefins, but also 2-butene, can be reacted with high selectivity to give the terminally hydroformylated products. In US-A-5,312,996 bidentate ligands of this type are also used for the hydroformylation of butadiene.
Obgleich die genannten Phosphite gute Komplexliganden für Rhodium- Hydroformylierungskatalysatoren sind, ist es wünschenswert, neuartige leicht herstellbare Phosphite zur weiteren Verbesserung ihrer Wirksamkeit beispielsweise in der Hydroformylierung zu entwickeln.
Es wurde überraschend gefunden, dass neue Bisphosphite der allgemeinen Strukturformel I ,Although the phosphites mentioned are good complex ligands for rhodium hydroformylation catalysts, it is desirable to develop novel, easily prepared phosphites to further improve their effectiveness, for example in hydroformylation. It has surprisingly been found that new bisphosphites of the general structural formula I,
wobei R1 und Ru jeweils unabhängig voneinander ausgewählt sind aus einwertigen substituierten oder unsubstituierten aliphatischen, alicyclischen, aromatischen, heteroaromatischen, gemischt aliphatisch-alicyclischen, gemischt aliphatisch-aromatischen, heterocyclischen, und gemischt aliphatisch-heterocyclischen Kohlenwasserstoffresten mit 1 bis 50 Kohlenstoffatomen, R1, R2, R3, R4, R5 und R6 jeweils unabhängig voneinander ausgewählt sind aus einwertigen substituierten oder unsubstiuierten aliphatischen, alicyclischen, aromatischen, heteroaromatischen, gemischt aliphatisch-alicyclischen, gemischt aliphatisch-aromatischen, heterocyclischen, gemischt aliphatisch-heterocyclischen Kohlenwasserstoffresten mit 1 bis 50 Kohlenstoffatomen, H, F, Cl, Br, I, -CF3, -CH2(CF2)jCF3 mit j = 0 - 9, -OR9, -COR9, -CO2R9, -CO2M, -SR9, -SO2R9, -SOR9, -SO3R9, -SO3M, -SO2NR9R10, -NR9R10, -N=CR9R10, wobei R9 und R10 unabhängig voneinander aus H, einwertigen substituierten oder unsubstituierten aliphatischen und aromatischen Kohlenwasserstoffresten mit 1 bis 25 Kohlenstoffatomen ausgewählt sind und M ein Alkalimetall-, formal ein halbes Erdalkalimetall-, Ammonium- oder Phosphoniu- mion ist, oder benachbarte Reste R1 bis R6 zusammen ein kondensiertes substituiertes oder unsubstitu- iertes aromatisches, heteroaromatisches, aliphatisches, gemischt aromatisch-aliphatisches oder gemischt heteroaromatisch-aliphatisches Ringsystem ausbilden; W der zweiwertige Rest -CR7R8- ist und R7 und R8 wie R9 and R10 definiert sind; k = 0 oder 1 ist, m = 0 oder 1 ist und n = 0 oder 1 ist, geeignete Komplexliganden sind.
Gegenstand der Erfindung sind auch Komplexe der Bisphosphitliganden mit einem Metall der 4., 5., 6., 7., 8., 9. oder 10. Gruppe des Periodensystems der Elemente und deren Herstellung.where R 1 and R u are each independently selected from monovalent substituted or unsubstituted aliphatic, alicyclic, aromatic, heteroaromatic, mixed aliphatic-alicyclic, mixed aliphatic-aromatic, heterocyclic, and mixed aliphatic-heterocyclic hydrocarbon radicals having 1 to 50 carbon atoms, R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 and R 6 are each independently selected from monovalent substituted or unsubstituted aliphatic, alicyclic, aromatic, heteroaromatic, mixed aliphatic-alicyclic, mixed aliphatic-aromatic, heterocyclic, mixed aliphatic-heterocyclic hydrocarbon radicals with 1 to 50 carbon atoms, H, F, Cl, Br, I, -CF 3 , -CH 2 (CF 2 ) j CF 3 with j = 0-9, -OR 9 , -COR 9 , -CO 2 R 9 , -CO 2 M, -SR 9 , -SO 2 R 9 , -SOR 9 , -SO 3 R 9 , -SO 3 M, -SO 2 NR 9 R 10 , -NR 9 R 10 , -N = CR 9 R 10 , where R 9 and R 10 independently of one another from H, monovalent substituted or unsubstituted aliphatic and aromatic hydrocarbon radicals having 1 to 25 carbon atoms are selected and M is an alkali metal, formally half an alkaline earth metal, ammonium or phosphonium ion, or neighboring radicals R 1 to R 6 together form a condensed substituted or unsubstituted iate aromatic, heteroaromatic, aliphatic, mixed aromatic-aliphatic or mixed heteroaromatic-aliphatic ring system; W is the divalent radical -CR 7 R 8 - and R 7 and R 8 are defined as R 9 and R 10 ; k = 0 or 1, m = 0 or 1 and n = 0 or 1, are suitable complex ligands. The invention also relates to complexes of the bisphosphite ligands with a metal of the 4th, 5th, 6th, 7th, 8th, 9th or 10th group of the Periodic Table of the Elements and their preparation.
Weiterhin ist die vorliegende Erfindung auf die Verwendung der Bisphosphite bzw. der Bisphosphitmetallkomplexe in der Katalyse, vorzugsweise in der homogenen Katalyse, insbesondere bei der Hydroformylierung von Olefinen, gerichtet.Furthermore, the present invention is directed to the use of the bisphosphites or the bisphosphite metal complexes in catalysis, preferably in homogeneous catalysis, in particular in the hydroformylation of olefins.
Weitere Aspekte der Erfindung sind ein Verfahren zur Hydroformylierung von Olefinen sowie ein Verfahren zur Herstellung der Bisphosphitliganden.Further aspects of the invention are a process for the hydroformylation of olefins and a process for the preparation of the bisphosphite ligands.
In einem bevorzugten Bisphosphit gemäß Formel I sind R1 und R11 jeweils unabhängig voneinander ausgewählt aus Aromaten oder Heteroaromaten, die unsubstituiert oder mit mindestens einem Rest, ausgewählt aus aliphatischen, alicyclischen, aromatischen, heteroaromatischen, gemischt aliphatisch-alicyclischen, gemischt aliphatisch-aromatischen, heterocycKschen, gemischt aliphatisch-heterocyclischen Kohlenwasserstoffresten mit 1 bis 25 Kohlenstoffatomen, F, Cl, Br, I, -CF3, -CH2(CF2)jCF3 mit j = 0 - 9, -OR9, -COR9, -CO2R9, -CO2M, -SR9, -SO2R9, -SOR9, -SO3R9, -SO3M, -SO2NR9R10, -NR9R10, oder -N=CR9R10, substituiert sind, wobei R9, R10 und M wie zuvor definiert sind.In a preferred bisphosphite according to formula I, R 1 and R 11 are each independently selected from aromatics or heteroaromatics which are unsubstituted or with at least one radical selected from aliphatic, alicyclic, aromatic, heteroaromatic, mixed aliphatic-alicyclic, mixed aliphatic-aromatic, heterocyclic, mixed aliphatic-heterocyclic hydrocarbon radicals with 1 to 25 carbon atoms, F, Cl, Br, I, -CF 3 , -CH 2 (CF 2 ) jCF 3 with j = 0 - 9, -OR 9 , -COR 9 , - CO 2 R 9 , -CO 2 M, -SR 9 , -SO 2 R 9 , -SOR 9 , -SO 3 R 9 , -SO 3 M, -SO 2 NR 9 R 10 , -NR 9 R 10 , or -N = CR 9 R 10 , where R 9 , R 10 and M are as previously defined.
In einer ebenfalls bevorzugten Ausführungsform sind R1 und R11 jeweils unabhängig voneinander ausgewählt aus Aromaten oder Heteroaromaten, die ankondensierte aromatische, heteroaromatische und/oder aliphatische Ringe aufweisen, die unsubstituiert oder mit mindestens einem Rest, ausgewählt aus aliphatischen, alicyclischen, aromatischen, gemischt aliphatisch- alicyclischen, gemischt aliphatisch-aromatischen, heterocyclischen, gemischt aliphatisch- heterocyclischen Kohlenwasserstoffresten mit 1 bis 25 Kohlenstoffatomen, F, Cl, Br, I, -CF3, -CH2(CF2)jCF3 mit j = 0 - 9, -OR9, -COR9, -CO2R9, -CO2M, -SR9, -SO2R9, -SOR9, -SO3R9, -SO3M, -SO2NR9R10, -NR9R10, oder -N=CR9R10, substituiert sind, wobei R9, R10 und M wie zuvor definiert sind .In a likewise preferred embodiment, R 1 and R 11 are each independently selected from aromatics or heteroaromatics which have fused aromatic, heteroaromatic and / or aliphatic rings which are unsubstituted or with at least one radical selected from aliphatic, alicyclic, aromatic, mixed aliphatic - alicyclic, mixed aliphatic-aromatic, heterocyclic, mixed aliphatic-heterocyclic hydrocarbon radicals with 1 to 25 carbon atoms, F, Cl, Br, I, -CF 3 , -CH 2 (CF 2 ) jCF 3 with j = 0 - 9, - OR 9 , -COR 9 , -CO 2 R 9 , -CO 2 M, -SR 9 , -SO 2 R 9 , -SOR 9 , -SO 3 R 9 , -SO 3 M, -SO 2 NR 9 R 10 , -NR 9 R 10 , or -N = CR 9 R 10 , where R 9 , R 10 and M are as previously defined.
Weiterhin ist es bevorzugt, wenn Reste R1 bis R6 zusammen ein kondensiertes aromatisches, heteroaromatisches, aliphatisches, gemischt aromatisch-aliphatisches oder gemischt heteroa- romatisch-aliphatisches Ringsystem ausbilden, das unsubstituiert ist oder mit mindestens einem Rest, ausgewählt aus aliphatischen, alicyclischen, aromatischen, heteroaromatischen,
gemischt aliphatisch-alicyclischen, gemischt aliphatisch-aromatischen, heterocyclischen, gemischt aliphatisch-heterocyclischen Kohlenwasserstoffresten mit 1 bis 50 Kohlenstoffato- men, F, Cl, Br, I, -CF3, -CH2(CF2)jCF3 mit j = 0 - 9, -OR9, -COR9, -CO2R9, -CO2M, -SR9, -SO2R9, -SOR9, -SO3R9, -SO3M, -SO2NR9R10, -NR9R10, oder -N=CR9R10, substituiert ist, wobei R9, R10 und M wie zuvor definiert sind.It is further preferred if radicals R 1 to R 6 together form a condensed aromatic, heteroaromatic, aliphatic, mixed aromatic-aliphatic or mixed heteroaromatic-aliphatic ring system which is unsubstituted or with at least one radical selected from aliphatic, alicyclic, aromatic, heteroaromatic, mixed aliphatic-alicyclic, mixed aliphatic-aromatic, heterocyclic, mixed aliphatic-heterocyclic hydrocarbon radicals with 1 to 50 carbon atoms, F, Cl, Br, I, -CF 3 , -CH 2 (CF 2 ) j CF 3 with j = 0-9, -OR 9 , -COR 9 , -CO 2 R 9 , -CO 2 M, -SR 9 , -SO 2 R 9 , -SOR 9 , -SO 3 R 9 , -SO 3 M, -SO 2 NR 9 R 10 , -NR 9 R 10 , or -N = CR 9 R 10 , where R 9 , R 10 and M are as previously defined.
Repräsentative Bisphosphitliganden gemäß der Formel I sind:Representative bisphosphite ligands according to formula I are:
Die erfindungsgemäßen Bisphosphite können durch eine Folge von Reaktionen von Phosphor- halogeniden mit Alkoholen, Carbonsäuren und/oder α-Hydroxyarylcarbonsäuren, bei denen Halogenatome am Phosphor gegen Sauerstoffgruppen ausgetauscht werden, hergestellt werden. Das grundsätzliche Vorgehen wird beispielhaft an einem Weg zu Verbindungen gemäß der allgemeinen Formel I illustriert:The bisphosphites according to the invention can be prepared by a sequence of reactions of phosphorus halides with alcohols, carboxylic acids and / or α-hydroxyarylcarboxylic acids, in which halogen atoms on phosphorus are exchanged for oxygen groups. The basic procedure is exemplified by a route to compounds according to general formula I:
In einem ersten Schritt wird eine Bis(α-hydroxyaryl)-dicarbonsäure (1) mit einem mit einem Phosphortrihalogenid PX3, wie etwa PC13, PBr3 und PJ3, vorzugsweise Phosphortrichlorid PC13, in Gegenwart einer Base, die vorzugsweise in äquivalenten oder in katalytischen Mengen eingesetzt wird, zu einem Bis(halogendioxaphosphorinon) (2) umgesetzt.
In a first step, a bis (α-hydroxyaryl) dicarboxylic acid (1) with a with a phosphorus trihalide PX 3 , such as PC1 3 , PBr 3 and PJ 3 , preferably phosphorus trichloride PC1 3 , in the presence of a base, preferably in equivalents or is used in catalytic amounts to a bis (halodioxaphosphorinone) (2).
(1) (2)(1) (2)
In einem zweiten Reaktionsschritt wird aus dem _Bis(halogendioxaphosphorinon) (2) durch Reaktion mit einem Alkohol HO-R1 oder einer Carbonsäure HOOC-R1 in Gegenwart einer Base, die vorzugsweise in äquivalenten oder katalytischen Mengen eingesetzt wird, das gewünschte Bisphosphit gemäß Formel (I) erhalten, in dem R1 = R11 ist. Im Falle der Umsetzung mit einem Alkohol sind m und k in dem Bisphosphit gemäß Formel (I) gleich 0, im Falle der Umsetzung mit einer Carbonsäure sind m und k gleich 1.In a second reaction step, the desired bisphosphite according to the formula is converted from the bis (halodioxaphosphorinone) (2) by reaction with an alcohol HO-R 1 or a carboxylic acid HOOC-R 1 in the presence of a base, which is preferably used in equivalent or catalytic amounts (I) obtained in which R 1 = R 11 . In the case of reaction with an alcohol, m and k in the bisphosphite of the formula (I) are 0; in the case of reaction with a carboxylic acid, m and k are 1.
R1 bis R6, W, R1 und n haben die zuvor angegebenen Bedeutungen.R 1 to R 6 , W, R 1 and n have the meanings given above.
Je nach gewünschtem Endprodukt kann der zweite Reaktionsschritt auch in anderer Weise durchgeführt werden. Das Bis(halogendioxaphosphorinons) (2) wird zunächst mit einem Äquivalent an HO-R in Gegenwart einer Base, die vorzugsweise in äquivalenten oder katalytischen Mengen eingesetzt wird, und anschließend mit einem Äquivalent an HO-R11 in Gegen-
wart einer Base, die vorzugsweise in äquivalenten oder katalytischen Mengen eingesetzt wird, umgesetzt, um ein Bisphosphit gemäß Formel (I) mit R1 ≠ R11 und m, k = O.oder zunächst mit einem Äquivalent an HOOC-R1 in Gegenwart einer Base, die vorzugsweise in äquivalenten oder katalytischen Mengen eingesetzt wird, und anschließend mit einem Äquivalent an HOOC- R11 in Gegenwart einer Base, die in vorzugsweise äquivalenten oder katalytischen Mengen eingesetzt wird, um ein Bisphosphit gemäß Formel (I) mit R1 ≠ Ru und m, k = 1 zu erhalten, wobei R1 bis R6, W, n, R1 und R11 die zuvor angegebenen Bedeutungen besitzen.Depending on the desired end product, the second reaction step can also be carried out in a different way. The bis (halodioxaphosphorinone) (2) is first treated with one equivalent of HO-R in the presence of a base, which is preferably used in equivalent or catalytic amounts, and then with one equivalent of HO-R 11 in counter were a base, which is preferably used in equivalent or catalytic amounts, reacted to a bisphosphite according to formula (I) with R 1 ≠ R 11 and m, k = O. or first with an equivalent of HOOC-R 1 in the presence of a Base, which is preferably used in equivalent or catalytic amounts, and then with an equivalent of HOOC-R 11 in the presence of a base, which is preferably used in equivalent or catalytic amounts, to form a bisphosphite according to formula (I) with R 1 ≠ R to obtain u and m, k = 1, where R 1 to R 6 , W, n, R 1 and R 11 have the meanings given above.
Zu einem wiederum anderen Produkt gelangt man, wenn der zweite Reaktionsschritt wie folgt durchgeführt wird. Das Bis(chlordioxaphosphorinons) (2) wird zunächst einem Äquivalent an HO-R1 oder HOOC-R1 in Gegenwart einer Base, die vorzugsweise in äquivalenten oder katalytischen Mengen eingesetzt wird, und anschließend mit einem Äquivalent an HOOC-R11 oder HO-R11 in Gegenwart einer Base, die vorzugsweise in äquivalenten oder katalytischen Mengen eingesetzt wird, umgesetzt, um ein Bisphosphit gemäß Formel (I) mit R1 ≠ Ru und m = 0 oder 1 und k = 0 oder 1 zu erhalten, wobei R1 bis R6, W, n, R1 und R11 die zuvor angegebenen Bedeutungen besitzen.Yet another product is obtained if the second reaction step is carried out as follows. The bis (chlorodioxaphosphorinone) (2) is first treated with one equivalent of HO-R 1 or HOOC-R 1 in the presence of a base, which is preferably used in equivalent or catalytic amounts, and then with one equivalent of HOOC-R 11 or HO- R 11 is reacted in the presence of a base, which is preferably used in equivalent or catalytic amounts, in order to obtain a bisphosphite of the formula (I) with R 1 ≠ R u and m = 0 or 1 and k = 0 or 1, where R 1 to R 6 , W, n, R 1 and R 11 have the meanings given above.
Da die eingesetzten Alkohole bzw. Carbonsäuren und ihre Folgeprodukte häufig fest sind, werden die Umsetzungen im Allgemeinen in Lösungsmitteln durchgeführt. Als Solventien werden nichtprotische Lösungsmittel, die weder mit den Alkoholen bzw. Carbonsäuren noch mit den Phosphorverbindungen reagieren, verwendet. Geeignete Lösungsmittel sind beispielsweise Tetrahydrofuran, Ether wie Diethylether oder MTBE (Methyl-tertiärbutylether) oder aromatische Kohlenwasserstoffe wie Toluol.Since the alcohols or carboxylic acids used and their secondary products are often solid, the reactions are generally carried out in solvents. Non-protic solvents which do not react with the alcohols or carboxylic acids or with the phosphorus compounds are used as solvents. Suitable solvents are, for example, tetrahydrofuran, ethers such as diethyl ether or MTBE (methyl tertiary butyl ether) or aromatic hydrocarbons such as toluene.
Bei der Umsetzung von Phosphorhalogemden mit Alkoholen entsteht Halogenwasserstoff, der durch zugegebene Basen gebunden wird. Beispielsweise werden dafür tertiäre Amine, wie Triethylamin, Pyridin oder N-Methylpyrrolidinon, eingesetzt. Teilweise ist es auch sinnvoll, die Alkohole vor der Reaktion in Metallalkoholate zu überführen, zum Beispiel durch Reaktion mit Natriumhydrid oder Butyllithium.The reaction of phosphorus halogens with alcohols produces hydrogen halide, which is bound by added bases. For example, tertiary amines such as triethylamine, pyridine or N-methylpyrrolidinone are used for this. In some cases, it is also sensible to convert the alcohols to metal alcoholates before the reaction, for example by reaction with sodium hydride or butyllithium.
Die Bisphosphite sind geeignete Liganden zur Komplexierung von Metallen der 4., 5., 6., 7. 8., 9., oder 10. Gruppe des Periodensystems der Elemente. Die Komplexe können ein oder
mehrere Bisphosphitliganden und gegebenenfalls weitere Liganden enthalten und sind als Katalysatoren geeignet, vorzugsweise bei der homogenen Katalyse. Beispiele für geeignete Metalle sind Rhodium, Kobalt, Iridium, Nickel, Palladium, Platin, Eisen, Ruthenium, Osmium, Chrom, Molybdän und Wolfram. Insbesondere mit Metallen der 8., 9. und 10. Gruppe können die resultierenden Komplexe als Katalysatoren für Hydroformylierungs-, Carbonylierungs- Hydrierungs- und Hydrocyanierungsreaktionen verwendet werden, besonders bevorzugt sind Rhodium, Kobalt, Nickel, Platin und Ruthenium. Beispielsweise ergeben sich in Hydroformy- lierungsreaktionen besonders bei Einsatz von Rhodium als Katalysatormetall hohe katalytische Aktivitäten. Die Katalysatormetalle kommen in Form von Salzen oder Komplexen zum Einsatz, im Falle von Rhodium z.B. Rhodiumcarbonyle, Rhodiumnitrat, Rhodiumchlorid, Rh(CO)2(acac) (acac = Acetylacetonat), Rhodiumacetat, Rhodiumoctanoat oder Rhodium- nonanoat.The bisphosphites are suitable ligands for complexing metals of the 4th, 5th, 6th, 7th, 8th, 9th or 10th group of the Periodic Table of the Elements. The complexes can be one or contain several bisphosphite ligands and optionally further ligands and are suitable as catalysts, preferably in homogeneous catalysis. Examples of suitable metals are rhodium, cobalt, iridium, nickel, palladium, platinum, iron, ruthenium, osmium, chromium, molybdenum and tungsten. In particular with metals of the 8th, 9th and 10th group, the resulting complexes can be used as catalysts for hydroformylation, carbonylation, hydrogenation and hydrocyanation reactions; rhodium, cobalt, nickel, platinum and ruthenium are particularly preferred. For example, high catalytic activities result in hydroformylation reactions, particularly when rhodium is used as the catalyst metal. The catalyst metals are used in the form of salts or complexes, in the case of rhodium, for example, rhodium carbonyls, rhodium nitrate, rhodium chloride, Rh (CO) 2 (acac) (acac = acetylacetonate), rhodium acetate, rhodium octanoate or rhodium nonanoate.
Aus den erfindungsgemäßen Bisphosphitliganden und dem Katalysatormetall bildet sich unter Reaktionsbedingungen die aktive Katalysatorspezies für die homogene Katalyse, etwa bei der Hydroformylierung bei Kontakt mit Synthesegas ein Carbonylhydridphosphit-Komplex. Die Bisphosphite und gegebenenfalls weitere Liganden können in freier Form zusammen mit dem Katalysatormetall (als Salz oder Komplex) in die Reaktionsmischung gegeben werden, um die aktive Katalysatorspezies in situ zu erzeugen. Es ist weiterhin auch möglich, einen Bisphos- phitmetallkomplex, der die o. g. Bisphosphitliganden und das Katalysatormetall enthält, als Precursor für den eigentlichen katalytisch aktiven Komplex einzusetzen. Diese Bisphosphit- metallkomplexe werden hergestellt, indem man man das entsprechende Katalysatormetall der 4. bis 10. Gruppe in elementarer Form oder in Form einer chemischen Verbindung mit dem Bisphosphitliganden umsetzt.The active catalyst species for homogeneous catalysis is formed from the bisphosphite ligands according to the invention and the catalyst metal under reaction conditions, for example in the case of hydroformylation upon contact with synthesis gas, a carbonylhydride phosphite complex. The bisphosphites and optionally other ligands can be added to the reaction mixture in free form together with the catalyst metal (as a salt or complex) in order to generate the active catalyst species in situ. It is also possible to use a bisphosphite metal complex which contains the above-mentioned. Bisphosphite ligands and the catalyst metal contains to be used as a precursor for the actual catalytically active complex. These bisphosphite metal complexes are prepared by reacting the corresponding catalyst metal of the 4th to 10th group in elemental form or in the form of a chemical compound with the bisphosphite ligand.
Als zusätzliche, im Reaktionsgemisch vorhandene Liganden können phosphorhaltiger Liganden, vorzugsweise Phosphine, Bisphosphite, Phosphonite oder Phosphinite eingesetzt werden.Phosphorus-containing ligands, preferably phosphines, bisphosphites, phosphonites or phosphinites, can be used as additional ligands present in the reaction mixture.
Beispiele für solche Liganden sind:Examples of such ligands are:
Phosphine: Triphenylphosphin, Tris(p-tolyl)phosphin, Tris(m-tolyl)phosphin, Tris(o- tolyl)phosphin, Tris(p-methoxyphenyl)phosphin, Tris(p-dimethylaminophenyl)phosphin, Tricyclohexylphosphin, Tricyclopentylphosphin, Triethylphosphin, Tri-(l-naphthyl)phosphin,
Tribenzylphosphin, Tri-n-butylphosphin, Tri-t-butylphosphin.Phosphines: triphenylphosphine, tris (p-tolyl) phosphine, tris (m-tolyl) phosphine, tris (o-tolyl) phosphine, tris (p-methoxyphenyl) phosphine, tris (p-dimethylaminophenyl) phosphine, tricyclohexylphosphine, tricyclopentylphosphine, triethyl tri (l-naphthyl) phosphine, Tribenzylphosphine, tri-n-butylphosphine, tri-t-butylphosphine.
Phosphite: Trimethylphosphit, Triethylphosphit, Tri-n-propylphosphit, Tri-i-propylphosphit, Tri-n-butylphosphit, Tri-i-butylphosphit, Tri-t-butylphosphit, Tris(2-ethylhexyl)phosphit, Triphenylphosphit, Tris(2,4-di-t-butylρhenyl)ρhosρhit, Tris(2-t-butyl-4- methoxyphenyl)phosphit, Tris(2-t-butyl-4-methylphenyl)phosphit, Tris(p-kresyl)phosphit. Außerdem sind sterisch gehinderte Phosphitliganden, wie sie unter anderem in EP-A-155 508, US-A-4,668,651, US-A-4,748,261, US-A-4,769,498, US-A-4,774,361, US- A-4,835,299, US- A-4,885,401, US-A-5,059,710, US-A-5, 113,022, US-A-5,179,055, US-A-5,260,491, US-A- 5,264,616, US-A-5,288,918, US-A-5,360,938, EP-A-472071, EP-A-518241 und WO-A- 97/20795 beschrieben werden, geeignete Liganden.Phosphites: trimethyl phosphite, triethyl phosphite, tri-n-propyl phosphite, tri-i-propyl phosphite, tri-n-butyl phosphite, tri-i-butyl phosphite, tri-t-butyl phosphite, tris (2-ethylhexyl) phosphite, triphenyl phosphite, tris (2, 4-di-t-butylρhenyl) ρhosρhit, tris (2-t-butyl-4-methoxyphenyl) phosphite, tris (2-t-butyl-4-methylphenyl) phosphite, tris (p-cresyl) phosphite. In addition, sterically hindered phosphite ligands, as described, inter alia, in EP-A-155 508, US-A-4,668,651, US-A-4,748,261, US-A-4,769,498, US-A-4,774,361, US-A-4,835,299, US Pat. A-4,885,401, US-A-5,059,710, US-A-5, 113,022, US-A-5,179,055, US-A-5,260,491, US-A-5,264,616, US-A-5,288,918, US-A-5,360,938, EP- A-472071, EP-A-518241 and WO-A-97/20795, suitable ligands.
Phosphonite: Methyldiethoxyphosphin, Phenyldimethoxyphosphin, Phenyldiphenoxyphosphin, 2-Phenoxy-2H-dibenz[c,e][l,2]oxaphosphorin und dessen Derivate, in denen die Wasserstoffatome ganz oder teilweise durch Alkyl- und/oder Arylreste oder Halogenatome ersetzt sind und Liganden, die in WO-A-98/43935, JP-A-09-268152 und DE-A-198 10794 und in den deutschen Patentanmeldungen DE-A-199 54721 und DE-A-199 54 510 beschrieben sind.Phosphonites: methyldiethoxyphosphine, phenyldimethoxyphosphine, phenyldiphenoxyphosphine, 2-phenoxy-2H-dibenz [c, e] [l, 2] oxaphosphorine and its derivatives, in which the hydrogen atoms are completely or partially replaced by alkyl and / or aryl radicals or halogen atoms and ligands , which are described in WO-A-98/43935, JP-A-09-268152 and DE-A-198 10794 and in German patent applications DE-A-199 54721 and DE-A-199 54 510.
Gängige Phosphinitliganden sind unter anderem in US-A-5,710,344, WO-A-95/06627, US-A- 5,360,938 oder JP-A-07-082281 beschrieben. Beispiele hierfür sind Diphenyl(phenoxy)- phosphin und dessen Derivate, in denen die Wasserstoffatome ganz oder teilweise durch Alkyl- und/oder Arylreste oder Halogenatome ersetzt sind, Diphenyl(methoxy)phosphin und Diphe- nyl(ethoxy)phosphin.Common phosphinite ligands are described, inter alia, in US Pat. No. 5,710,344, WO-A-95/06627, US Pat. No. 5,360,938 or JP-A-07-082281. Examples of these are diphenyl (phenoxy) phosphine and its derivatives in which the hydrogen atoms are replaced in whole or in part by alkyl and / or aryl radicals or halogen atoms, diphenyl (methoxy) phosphine and diphenyl (ethoxy) phosphine.
Die erfindungsgemäßen Bisphosphite bzw. Bisphosphitmetallkomplexe können in Verfahren zur Hydroformylierung von Olefinen, bevorzugt mit 2 bis 25 Kohlenstoffatomen, zu den entsprechenden Aldehyden eingesetzt werden. Hierbei werden bevorzugt Bisphosphitkomplexe mit Metallen der 8., 9. oder 10. Gruppe, besonders bevorzugt Bisphosphitkomplexe mit Metallen der 9. Gruppe als Katalysator- Vorläufer verwendet.The bisphosphites or bisphosphite metal complexes according to the invention can be used in processes for the hydroformylation of olefins, preferably having 2 to 25 carbon atoms, to give the corresponding aldehydes. Bisphosphite complexes with metals from the 8th, 9th or 10th group are preferably used here, particularly preferably bisphosphite complexes with metals from the 9th group as catalyst precursors.
Im Allgemeinen werden 1 bis 500 mol, vorzugsweise 1 bis 200 mol, bevorzugter 2 bis 50 mol des erfindungsgemäßen Bisphosphits pro mol Metall der 8. Nebengruppe eingesetzt. Frischer Bisphosphitligand kann zu jedem Zeitpunkt der Reaktion zugesetzt werden, um die Konzentration an freiem Liganden konstant zu halten.
Die Konzentration des Metalls im Reaktionsgemisch liegt im Bereich von 1 ppm bis 1000 ppm, vorzugsweise im Bereich von 5 ppm bis 300 ppm, bezogen auf das Gesamtgewicht der Reaktionsmischung.In general, 1 to 500 mol, preferably 1 to 200 mol, more preferably 2 to 50 mol of the bisphosphite according to the invention are used per mol of metal from the 8th subgroup. Fresh bisphosphite ligand can be added at any point in the reaction to keep the concentration of free ligand constant. The concentration of the metal in the reaction mixture is in the range from 1 ppm to 1000 ppm, preferably in the range from 5 ppm to 300 ppm, based on the total weight of the reaction mixture.
Die mit den erfindungsgemäßen Bisphosphiten bzw. den entsprechenden Metallkomplexen durchgeführten Hydroformylierungsreaktionen erfolgten nach bekannten Vorschriften, wie z. B. in J. FALBE, "New Syntheses with Carbon Monoxide", Springer Verlag, Berlin, Heidelberg, New York, Seite 95 ff, (1980) beschrieben. Die Olefinverbindung(en) wird (werden) in Gegenwart des Katalysators mit einem Gemisch aus CO und H2 (Synthesegas) zu den um ein C-Atom reicheren Aldehyden umgesetzt.The hydroformylation reactions carried out with the bisphosphites according to the invention or the corresponding metal complexes were carried out according to known regulations, such as, for. B. in J. FALBE, "New Syntheses with Carbon Monoxide", Springer Verlag, Berlin, Heidelberg, New York, page 95 ff, (1980). In the presence of the catalyst, the olefin compound (s) is (are) reacted with a mixture of CO and H 2 (synthesis gas) to give the aldehydes which are richer by one carbon atom.
Die Reaktionstemperaturen für ein Hydroformylierungsverfahren mit den erfindungsgemäßen Bisphosphiten bzw. Bisphosphitmetallkomplexen als Katalysator liegen vorzugsweise zwischen 40 °C und 180 °C und bevorzugter zwischen 75 °C und 140 °C. Die Drücke, unter denen die Hydroformylierung abläuft, betragen vorzugsweise 1 - 300 bar Synthesegas und bevorzug- ter 10 - 64 bar. Das Molverhältnis zwischen Wasserstoff und Kohlenmonoxid (H2/CO) im Synthesegas beträgt vorzugsweise 10/1 bis 1/10 und bevorzugter 1/1 bis 2/1.The reaction temperatures for a hydroformylation process using the bisphosphites or bisphosphite metal complexes according to the invention as catalyst are preferably between 40 ° C. and 180 ° C. and more preferably between 75 ° C. and 140 ° C. The pressures at which the hydroformylation takes place are preferably 1 to 300 bar synthesis gas and more preferably 10 to 64 bar. The molar ratio between hydrogen and carbon monoxide (H 2 / CO) in the synthesis gas is preferably 10/1 to 1/10 and more preferably 1/1 to 2/1.
Der Katalysator bzw. der Ligand ist homogen im Hydroformylierungsgemisch, bestehend aus Edukten (Olefinen und Synthesegas) und Produkten (Aldehyden, Alkoholen, im Prozess gebildete Hochsieder), gelöst. Optional kann zusätzlich ein Lösungsmittel verwendet werden.The catalyst or ligand is homogeneously dissolved in the hydroformylation mixture consisting of starting materials (olefins and synthesis gas) and products (aldehydes, alcohols, high boilers formed in the process). Optionally, a solvent can also be used.
Aufgrund ihres hohen Molekulargewichtes besitzen die erfindungsgemäßen Bisphosphite eine geringe Flüchtigkeit. Sie können daher einfach von den leichter flüchtigen Reaktionsprodukten abgetrennt werden. Sie sind in den gängigen organischen Solventien ausreichend gut löslich.Because of their high molecular weight, the bisphosphites according to the invention have low volatility. They can therefore be easily separated from the more volatile reaction products. They are sufficiently soluble in common organic solvents.
Die Edukte für die Hydroformylierung sind Olefine oder Gemische von Olefinen mit 2 bis 25 Kohlenstoffatomen mit end- oder innenständiger C=C-Doppelbindung. Sie können geradkettig, verzweigt oder von cyclischer Struktur sein und auch mehrere olefinisch ungesättigte Gruppen aufweisen. Beispiele sind Propen; 1 -Buten, cis-2-Buten, trans-2-Buten, Isobuten, Butadien, Mischungen der C -Olefine; C5-Olefine wie 1-Penten, 2-Penten, 2-Methylbuten-l, 2- Methylbuten-2, 3 -Methylbuten- 1; C6-Olefine wie 1 -Hexen, 2-Hexen, 3 -Hexen, das bei der Dimerisierung von Propen anfallende C6-Olefingemisch (Dipropen); C7-Olefine wie 1-Hepten, weitere n-Heptene, 2- Methyl- 1 -hexen, 3 -Methyl- 1 -hexen; C8-Olefine wie 1-Octen, weitere n-
Octene, 2-Methylheptene, 3-Methylheptene, 5-Methylhepten-2, 6-Methylhepten-2, 2- Ethylhexen-1, das bei der Dimerisierung von Butenen anfallende isomere C8-Olefingemisch (Dibuten); C9-Olefine wie 1-Nonen, weitere n-Nonene, 2-Methyloctene, 3-Methyloctene, das bei der Trimerisierung von Propen anfallende C -Olefingemisch (Tripropen); C10-Olefine wie n-Decene, 2-Ethyl-l-octen; C12-Olefine wie n-Dodecene, das bei der Tetramerisierung von Propen oder der Trimerisierung von Butenen anfallende C12-Olefmgemisch (Tetrapropen oder Tributen), C1 -Olefine wie n-Tetradecene, C16-Olefine wie n-Hexadecene, das bei der Tetramerisierung von Butenen anfallende C16-Olefingemisch (Tetrabuten) sowie durch Cooligomerisie- rung von Olefinen mit unterschiedlicher C-Zahl (bevorzugt 2 bis 4) hergestellte Olefingemi- sehe, gegebenenfalls nach destillativer Trennung in Fraktionen mit gleicher oder ähnlicher C- Zahl. Ebenfalls können Olefine oder Olefingemische, die durch Fischer-Tropsch-Synthese erzeugt werden, eingesetzt werden, sowie Olefine, die durch Oligomerisierung von Ethen erhalten werden oder die über Methathesereaktionen oder Telomerisationsreaktion zugänglich sind.The starting materials for the hydroformylation are olefins or mixtures of olefins having 2 to 25 carbon atoms with a terminal or internal C = C double bond. They can be straight-chain, branched or of a cyclic structure and also have several olefinically unsaturated groups. Examples are propene; 1-butene, cis-2-butene, trans-2-butene, isobutene, butadiene, mixtures of the C -olefins; C 5 olefins such as 1-pentene, 2-pentene, 2-methylbutene-1, 2-methylbutene-2, 3-methylbutene-1; C 6 olefins such as 1-hexene, 2-hexene, 3-hexene, the C 6 -olefin mixture obtained in the dimerization of propene (dipropen); C 7 olefins such as 1-heptene, further n-heptenes, 2-methyl-1-hexene, 3-methyl-1-hexene; C 8 olefins such as 1-octene, further n Octenes, 2-methylheptenes, 3-methylheptenes, 5-methylheptenes-2, 6-methylheptenes-2, 2-ethylhexene-1, the isomeric C 8 -olefin mixture (dibutene) obtained in the dimerization of butenes; C 9 -olefins such as 1-nonen, further n-nonenes, 2-methyloctenes, 3-methyloctenes, the C -olefin mixture obtained during the trimerization of propene (tripropen); C 10 olefins such as n-decenes, 2-ethyl-1-octene; C 12 olefins such as n-dodecenes, the C 12 olefin mixture (tetrapropene or tributes) obtained in the tetramerization of propene or the trimerization of butenes, C 1 olefins such as n-tetradecenes, C 16 olefins such as n-hexadecenes C 16 olefin mixture (tetrabutene) resulting from the tetramerization of butenes and olefin mixtures produced by cooligomerization of olefins with different C numbers (preferably 2 to 4), if appropriate after separation by distillation into fractions with the same or similar C number. It is also possible to use olefins or olefin mixtures which are produced by Fischer-Tropsch synthesis, and also olefins which are obtained by oligomerization of ethene or which are accessible via methathesis reactions or telomerization reaction.
Bevorzugte Edukte sind allgemein α-Olefine wie Propen, 1 -Buten, 2-Buten, 1 -Hexen, 1-Octen, sowie Dimere und Trimere des Butens (Dibuten, Di-n-buten, Di-iso-buten, Tributen).Preferred starting materials are generally α-olefins such as propene, 1-butene, 2-butene, 1-hexene, 1-octene, and dimers and trimers of butene (dibutene, di-n-butene, di-isobutene, tributes).
Die Hydroformylierung kann kontinuierlich oder diskontinuierlich durchgeführt werden. Beispiele für technische Ausführungen sind Rührkessel, Blasensäulen, Strahldüsenreaktoren, Rohrreaktoren, oder Schlaufenreaktoren, die zum Teil kaskadiert und/oder mit Einbauten versehen sein können.The hydroformylation can be carried out continuously or batchwise. Examples of technical designs are stirred tanks, bubble columns, jet nozzle reactors, tubular reactors, or loop reactors, which can be cascaded and / or provided with internals.
Die Reaktion kann durchgehend oder in mehreren Stufen erfolgen. Die Trennung der entstan- denen Aldehydverbindungen und des Katalysators kann durch eine herkömmliche Methode, wie Fraktionierung, durchgeführt werden. Technisch kann dies beispielsweise über eine Destillation, über einen Fallfilmverdampfer oder einen Dünnschichtverdampfer erfolgen. Die gilt besonders, wenn der Katalysator in einem hochsiedenden Lösungsmittel gelöst von den niedriger siedenden Produkten abgetrennt wird. Die abgetrennte Katalysatorlösung kann für weitere Hydroformylierungen verwendet werden. Bei Einsatz niederer Olefine (z. B. Propen, Buten, Penten) ist auch ein Austrag der Produkte aus dem Reaktor über die Gasphase möglich.The reaction can be carried out continuously or in several stages. The separation of the resulting aldehyde compounds and the catalyst can be carried out by a conventional method such as fractionation. Technically, this can be done, for example, by distillation, a falling film evaporator or a thin film evaporator. This is especially true when the catalyst is dissolved in a high-boiling solvent and separated from the lower-boiling products. The separated catalyst solution can be used for further hydroformylations. When using lower olefins (e.g. propene, butene, pentene) it is also possible to discharge the products from the reactor via the gas phase.
Die folgenden Beispiele sollen die vorliegende Erfindung näher erläutern, ohne den in den
Patentansprüchen definierten Schutzumfang einzuschränken.The following examples are intended to illustrate the present invention without the in the Restrict the scope of protection defined in patent claims.
Es wurde mit Standard-Schlenk-Technik unter Schutzgas gearbeitet. Die Lösungsmittel wurden vor Gebrauch mit geeigneten Trocknungsmitteln getrocknet.Standard Schlenk technology was used under protective gas. The solvents were dried with suitable drying agents before use.
1. Synthese der Bisphosphit- Verbindung K:1. Synthesis of the bisphosphite compound K:
1. Stufe: Umsetzung von Embonsäure mit Phosphortrichlorid1st stage: reaction of embonic acid with phosphorus trichloride
10.3 g Embonsäure (26.0 mmol) werden in 75 ml Propylencarbonat und 10.4 g Triethylamin (102.0 mmol) gelöst. Zu dieser Lösung wird unter Rühren tropfenweise 7.2 g Phosphortrichlo- rid (52.0 ml) in 30 ml Propylencarbonat zugegeben. Die gelbe Suspension wird 2.5 h auf 80 °C erwärmt, auf Raumtemperatur abgekühlt und über eine Fritte filtriert. Das orange-rote Filtrat wird ohne Aufarbeitung in Stufe 2 eingesetzt.10.3 g embonic acid (26.0 mmol) are dissolved in 75 ml propylene carbonate and 10.4 g triethylamine (102.0 mmol). 7.2 g of phosphorus trichloride (52.0 ml) in 30 ml of propylene carbonate are added dropwise to this solution with stirring. The yellow suspension is heated to 80 ° C. for 2.5 h, cooled to room temperature and filtered through a frit. The orange-red filtrate is used in stage 2 without working up.
2. Stufe: Synthese der Bisphosphit- Verbindung K Zu einer Lösung von 10.4 g 2,4-Ditert.-butylphenol (50.0 mmol) in 75 ml Propylencarbonat werden 10.2 g Triethylamin (100.0 mmol) in 12 ml THF gegeben. Die resultierende Lösung wird tropfenweise bei 0 °C zum Filtrat der 1. Stufe gegeben. Nach Erwärmen auf Raumtemperatur wird für 2 h auf 80 °C erhitzt und nach Abkühlen auf 40 °C filtriert. Das Filtrat wird für 14 h bei -20 °C gelagert. Der entstandene Niederschlag wird abfiltriert.2nd stage: Synthesis of the bisphosphite compound K 10.2 g of triethylamine (100.0 mmol) in 12 ml of THF are added to a solution of 10.4 g of 2,4-di-tert-butylphenol (50.0 mmol) in 75 ml of propylene carbonate. The resulting solution is added dropwise to the 1st stage filtrate at 0 ° C. After warming to room temperature, the mixture is heated at 80 ° C. for 2 h and filtered after cooling to 40 ° C. The filtrate is stored at -20 ° C for 14 h. The resulting precipitate is filtered off.
Ausbeute : 5.5 g (6.5 mmol) entsprechend 25 % der Theorie. 31P-NMR (Toluol-D8) : δ 133.2 ppm .
Hydroformylierung von 1-Octen unter Verwendung der Bisphosphitverbindungen K Die Hydroformylierungsversuche wurden in einem mit Druckkonstanthaltung, Gasfluss- messung, Flügelrührer und HPLC-Pumpe ausgestatteten 100 ml Autoklaven der Fa. Parr durchgeführt. In den Autoklaven wurden unter Argonatmosphäre 2,55 g einer Lösung von 0,357 Massen-% Rh-nonanoat in Toluol und 4,50 g einer Lösung von 2,204 Massen-% der Bisphosphitverbindung K in Toluol eingefüllt. Die Toluolmenge wurde auf 30 g ergänzt. Anschließend wurde das Rhodium-Ligand-Gemisch unter Rühren (1000 U/min) mit Synthesegas (CO/H2 1:1) auf einen Druck von 5 bis 10 bar (Solldruck 20 bar) bzw. 10 bis 15 bar (Solldruck 40 bar) gebracht und auf 100 °C bzw. 120 °C aufgeheizt. Nach Erreichen der gewünschten Reaktionstemperatur wurde 1-Octen über eine HPLC-Pumpe zugegeben und der Druck auf den Solldruck von 20 bzw. 40 bar nachgeregelt. Während der Versuchslaufzeit wurden in festgelegten Zeitabständen Proben gezogen. Die Reaktion wurde bei konstantem Druck (Druckregler der Fa. Bronkhorst (NL)) über 5 h geführt. Der Autoklav wurde nach Ablauf der Versuchszeit auf Raumtemperatur abgekühlt, entspannt und mit Argon gespült. Jeweils 0,2 ml der Autoklavenlösung wurden mit 0,8 ml n-Pentan versetzt und gaschromatographisch analysiert.Yield: 5.5 g (6.5 mmol) corresponding to 25% of theory. 31 P NMR (toluene-D8): δ 133.2 ppm. Hydroformylation of 1-octene using the bisphosphite compounds K The hydroformylation experiments were carried out in a 100 ml Parr autoclave equipped with pressure maintenance, gas flow measurement, paddle stirrer and HPLC pump. 2.55 g of a solution of 0.357% by mass of Rh-nonanoate in toluene and 4.50 g of a solution of 2.204% by mass of the bisphosphite compound K in toluene were introduced into the autoclave under an argon atmosphere. The amount of toluene was made up to 30 g. The rhodium-ligand mixture was then stirred (1000 rpm) with synthesis gas (CO / H2 1: 1) to a pressure of 5 to 10 bar (target pressure 20 bar) or 10 to 15 bar (target pressure 40 bar) brought and heated to 100 ° C or 120 ° C. After the desired reaction temperature had been reached, 1-octene was added via an HPLC pump and the pressure was adjusted to the target pressure of 20 or 40 bar. Samples were taken at fixed intervals during the test period. The reaction was carried out at constant pressure (pressure regulator from Bronkhorst (NL)) for 5 h. After the trial period, the autoclave was cooled to room temperature, decompressed and flushed with argon. 0.2 ml of the autoclave solution was mixed with 0.8 ml of n-pentane and analyzed by gas chromatography.
Versuchsparameter:Test Parameters:
1. Versuch: Rhodiumkonzentration = 40 ppm, Verhältnis1st experiment: rhodium concentration = 40 ppm, ratio
Rh : Ligand : 1-Octen = 1 : 5 : 11800; T - 100 °C, p= 20 bar, Synthesegas (CO/H2 = 1 : 1), t = 5 h, Lösungsmittel : ToluolRh: ligand: 1-octene = 1: 5: 11800; T - 100 ° C, p = 20 bar, synthesis gas (CO / H 2 = 1: 1), t = 5 h, solvent: toluene
2. Versuch: hodiumkonzentration = 40 ppm, Verhältnis2nd experiment: hodium concentration = 40 ppm, ratio
Rh : Ligand : 1 Octen = 1 : 5 : 11800; T = 120 °C, ρ= 40 bar, Synthesegas (CO/H2 1 : 1), t = 5 h, Lösungsmittel : ToluolRh: ligand: 1 octene = 1: 5: 11800; T = 120 ° C, ρ = 40 bar, synthesis gas (CO / H 2 1: 1), t = 5 h, solvent: toluene
Tabelle: Hydroformylierung von 1-OctenTable: Hydroformylation of 1-octene
Unter der Ausbeute ist die Gesamtausbeute an C9-Aldehyden zu verstehen. Mit n-Selektivität
wird das Verhältnis von endständig zu innenständig hydroformylierten C9-Aldehyden bezeichnet.The yield is the total yield of C 9 aldehydes. With n selectivity is the ratio of terminally to internally hydroformylated C 9 aldehydes.
Die Olefinhydrierung spielt keine wesentliche Rolle, so konnte in dem 2. Versuch bei 40 bar nur 0,3 % Octan festgestellt werden.
The olefin hydrogenation does not play an important role, so only 0.3% octane was found in the second experiment at 40 bar.