用于稳定亚磷酸酯配体抵抗降解的方法
【专利说明】用于稳定亚磷酸酯配体抵抗降解的方法
[0001] 相关申请的夺叉引用
[0002] 本申请要求2012年9月25日提交的临时申请第61/705, 194号的优先权，所述申 请以全文引用的方式并入本文中。
【背景技术】
[0003] 本发明涉及一种用于提高均相催化中所使用的可水解有机磷配体的稳定性的方 法。
[0004] 包含与过渡金属（如钴或铑）络合的可水解有机磷配体的催化剂用于多种氢甲酰 化方法中。可水解有机磷配体可以经由与氢甲酰化反应混合物的其它组分的自催化反应耗 尽。
[0005] 美国专利5, 364, 950和6, 693, 219教示了使用环氧化物去除氢甲酰化催化剂混合 物中的酸性杂质从而防止会导致可水解磷配体的自催化分解的酸性材料积聚。美国专利 5, 741，944和5, 731，473教示了使用水性缓冲剂萃取方法从氢甲酰化催化剂混合物中去除 酸。US 5, 767, 321公开了通过缓冲剂洗涤或添加环氧化物来去除酸性杂质。
[0006] 然而，现有技术方法未充分处理存在较高量的酸的情形，例如由于在以下情况下 时方法"打乱"而存在方法变化的情形：例如萃取器暂时失效的情况、缓冲剂调配物有问题 的情况或无意中添加酸的情况等。
[0007] 高酸浓度导致非常昂贵的催化金属的损耗，这对任何商业方法的经济都不利。需 要具有减少酸杂质的存在的方法，所述方法（1)处理并且去除整个反应系统中（例如反应 器中和外围设备中）的酸杂质，并且（2)能够快速响应于突然的酸增加。
【发明内容】
[0008] 本发明是用于稳定亚磷酸酯配体抵抗在包含金属-有机亚磷酸酯配体络合物催 化剂和亚磷酸酯配体的氢甲酰化反应流体中降解的此类方法，所述方法包含将按反应流体 重量计0. 001重量百分比到5重量百分比的环氧化物添加到反应流体中，并且进一步包含 通过在足以中和并且从反应流体中去除至少一些量的磷酸性化合物的条件下用水性缓冲 溶液处理反应流体的至少一部分来从反应流体中分离一或多种磷酸性化合物。
[0009] 尽管已知可以单独使用环氧化物处理和缓冲剂萃取，但我们已发现本身所使用的 环氧化物添加随时间推移出乎意料地失去效能，即后续环氧化物添加已减少益处。出人意 料地，本发明方法能够快速响应于突然的酸增加并且具有长期效能。
【附图说明】
[0010] 图1是实例1的配体用量和总可萃取的酸水平相对于时间的曲线图。
【具体实施方式】
[0011] 本发明包括一种方法，其中使用水性缓冲剂萃取来从含有可水解有机磷配体的反 应流体中去除酸性杂质，并且其中将环氧化物添加到反应流体中。在包含过渡金属和可水 解磷配体作为组分的催化剂存在下，反应流体可以包含CO、H2、至少一种烯烃和/或至少一 种醛产物。任选的方法组分包括胺和/或水。所述方法提高配体抵抗此类降解的稳定性， 其超过了水性缓冲剂萃取单独可以提供的稳定性。
[0012] 对元素周期表和其中不同族的所有参考都是对公布于化学和物理CRC手册（CRC Handbook of Chemistry and Physics)，第 72 版（1991-1992)CRC 出版社（CRC Press)，第 1-10页中的版本的参考。
[0013] 除非陈述为相反或从上下文暗示，否则所有部分和百分比都是按重量计并且所有 测试方法都是本申请申请日期的现行方法。出于美国专利实践的目的，任何参考专利、专利 申请或公开案的内容都以全文引用的方式并入（或其等效美国版本如此以引用的方式并 入），尤其在所属领域中的定义（并未与本发明中特定提供的任何定义不一致的程度）和常 识的公开内容方面。
[0014] 如本文所使用，"一（a) "、"一个（an) "、"所述"、"至少一种"以及"一或多种"可互 换使用。术语"包含"、"包括"和其变化形式在这些术语在说明书和权利要求书中出现时不 具有限制意义。因此，例如，包括"一种"疏水性聚合物的粒子的水性组合物可以解释为意 指组合物包括"一或多种"疏水性聚合物的粒子。
[0015] 另外，在本文中，通过端点对数值范围进行的叙述包括所述范围内所包含的所有 数字（例如1到5,包括1、1. 5、2、2. 75、3、3. 80、4、5等）。出于本发明的目的，应了解，与所 属领域的普通技术人员将了解一致，数值范围意图包括并且支持所述范围内所包括的所有 可能的子范围。举例来说，范围1至100意图表达1.01到100、1到99. 99、1.01到99. 99、 40到60、1到55等。另外，在本文中，数值范围和/或数值的叙述（包括权利要求书中的此 类叙述）可解读为包括术语"约"。在此类情况下，术语"约"指的是与本文所列举的那些数 值范围和/或数值实质上相同的数值范围和/或数值。
[0016] 如本文所使用，术语"ΡΡΠΜ"意指每百万份的重量份数。
[0017] 出于本发明的目的，涵盖术语"烃"以包括所有具有至少一个氢原子和一个碳原子 的可容许化合物。此类可容许化合物还可以具有一或多个杂原子。在广泛方面中，可容许 烃包括可经取代或未经取代的非环状（具有或不具有杂原子）和环状、分支链和非分支链、 碳环和杂环、芳香族以及非芳香族有机化合物。
[0018] 如本文所使用，除非另外指明，否则涵盖术语"经取代"以包括有机化合物的所有 可容许取代基。在广泛方面中，可容许取代基包括有机化合物的非环状和环状、分支链和非 分支链、碳环和杂环、芳香族和非芳香族取代基。说明性取代基包括例如烷基、烷氧基、芳 基、芳氧基、羟烷基、氨基烷基（其中碳原子的数目可在1到20或更大、优选1到12范围 内）以及羟基、卤基以及氨基。对于适当的有机化合物，可容许取代基可以是一或多个并且 相同或不同。本发明并不意图以任何方式受有机化合物的可容许取代基限制。
[0019] 如本文所使用，涵盖术语"氢甲酰化"以包括（但不限于）所有可容许的不对称和 非不对称氢甲酰化方法，其涉及将一或多种经取代或未经取代的烯烃化合物或包含一或多 种经取代或未经取代的烯烃化合物的反应混合物转化成一或多种经取代或未经取代的醛 或包含一或多种经取代或未经取代的醛的反应混合物。
[0020] 术语"反应流体"、"反应介质"以及"催化剂溶液"在本文中可互换使用，并且可以 包括（但不限于）包含以下各者的混合物：(a)金属-有机磷配体络合物催化剂，（b)游离 有机磷配体，（c)在反应中形成的醛产物，（d)未反应的反应物，（e)所述金属-有机磷配体 络合物催化剂和所述游离有机磷配体的溶剂；以及任选地（f)在反应中形成的一或多种磷 酸性化合物（其可以是均相或非均相的，并且这些化合物包括粘着于处理装备表面的那些 化合物）。反应流体可以包涵（但不限于）（a)反应区中的流体；(b)进入分离区途中的流 体物流；（c)分离区中的流体；（d)再循环物流；（e)退出反应区或分离区的流体；（f)经水 性缓冲溶液处理的退出流体；（g)返回到反应区或分离区中的经处理流体；(h)外部冷却器 中的流体；以及（i)配体分解产物和其盐。
[0021] "可水解磷配体"是含有至少一个P-Z键的三价磷配体，其中Z是氧、氮、氯、氟或 溴。实例包括（但不限于）亚磷酸酯、膦基-亚磷酸酯、双亚磷酸酯、亚膦酸二酯、双亚膦酸 二酯、次膦酸酯、氨基磷酸酯、膦基-氨基磷酸酯、双氨基磷酸酯以及氟亚磷酸酯。配体可 以包括螯合结构和/或可以含有多个P-Z部分，如聚亚磷酸酯、聚氨基磷酸酯等；以及混合 P-Z部分，如亚磷酸酯-氨基磷酸酯和氟亚磷酸酯-亚磷酸酯。
[0022] 术语"游离配体"意指不与络合物催化剂的金属（例如金属原子）络合（系结或 结合）的配体。
[0023] 氢气和一氧化碳是氢甲酰化所需的。这些物质可以从任何适合的来源获得，包括 石油裂解和精炼厂操作。合成气混合物优选为氢气和CO的来源。
[0024] 合成气（来自合成气体）是给予含有不同量的CO和H2的气体混合物的名称。生 产方法是熟知的并且包括例如：（1)天然气或液体烃的蒸汽重整和部分氧化；以及（2)煤和 /或生物质的气化。氢气和CO典型地为合成气的主要组分，但合成气可以含有二氧化碳和 如队和Ar的惰性气体。H2与CO的比率变化极大但一般在1 : 100到100 : 1范围内并 且优选在1 : 10与10 : 1之间。合成气是商业上可获得的并且通常用作燃料来源或用作 生产其它化学品的中间物。用于化学生产的最优选H2: CO比率在3 : 1与1 : 3之间并 且对于大部分氢甲酰化应用来说通常将目标定在约1:2与2:1之间。
[0025] 可以在氢甲酰化方法中采用的经取代或未经取代烯烃不饱和起始材料反应物包 括含有2到40个、优选3到20个碳原子的光学活性（前手性和手性）以及非光学活性（非 手性）烯烃不饱和化合物。此类烯烃不饱和化合物可以是末端或内部不饱和的并且具有直 链、分支链或环状结构，以及烯烃混合物，如获自丙烯、丁烯、异丁烯等的寡聚（如所谓的二 聚丙烯、三聚丙烯或四聚丙烯，如例如US 4, 518, 809和US 4, 528, 403中所公开）。此外，此 类烯烃化合物可以进一步含有一或多种额外的烯系不饱和基团，并且必要时，两种或两种 以上不同烯烃不饱和化合物的混合物可以用作起始氢甲酰化物质。举例来说，含有四个或 更多个碳原子的商业α烯烃可以含有少量相对应的内烯烃和/或其相对应的饱和烃并且 此类商业烯烃未必需要在氢甲酰化之前自其纯化。可以用于氢甲酰化反应中的说明性烯烃 起始材料的混合物包括例如混合丁稀，例如萃余物（Raffinate) I和II。其它此类稀径不饱 和化合物和自其衍生的相对应的醛产物还可以含有一或多个并不会过度不利地影响如例 如US 3, 527, 809和4, 769, 498中所描述的氢甲酰化方法或本发明方法的基团或取代基。
[0026] 最优选地，氢甲酰化尤其适用于通过氢甲酰化含有2到30个、优选3到20个碳原 子的非手性α-烯烃和含有4到20个碳原子的非手性内烯烃以及此类α烯烃与内烯烃的 起始材料混合物来生产非光学活性醛。
[0027] 说明性α烯烃和内烯烃包括例如乙烯、丙烯、1-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-辛烯、 1- 壬烯、1-癸烯、ι-十一烯、1-十二烯、1-十三烯、1-十四烯、1-十五烯、1-十六烯、1-十七 烯、1-十八烯、1-十九烯、1-二十烯、2-丁烯、2-甲基丙烯（异丁烯）、2_甲基丁烯、2-戊烯、 2- 己烯、3-己烷、2-庚烯、2-辛烯、环己烯、丙烯二聚体、丙烯三聚体、丙烯四聚体、丁二烯、 戊二稀、异戊二稀、2_乙基-1-己稀、苯乙稀、4-甲基苯乙稀、4-异丙基苯乙稀、4-叔丁基苯 乙條、α -甲基苯乙條、4-叔丁基_α -甲基苯乙條、1，3_ ^_异丙條基苯、3-苯基_1-丙條、 1，4-己二烯、1，7-辛二烯和3-环己基-1-丁烯以及1，3-二烯、丁二烯、链烯酸烷基酯（例 如戊烯酸甲酯）、烷酸烯酯、烯基烷基醚、烯醇（例如戊烯醇）、烯醛（例如戊烯醛）以及其 它化合物，如烯丙醇、丁酸烯丙醋、己-1-烯-4-醇、辛-1-烯-4-醇、乙酸乙烯醋、乙酸烯丙 酯、乙酸3-丁烯酯、丙酸乙烯酯、丙酸烯丙酯、甲基丙烯酸甲酯、乙烯基乙基醚、乙烯基甲基 醚、烯丙基乙基醚、7-辛烯酸正丙酯、3- 丁烯腈、5-己烯酰胺、丁香酚、异丁香酚、黄樟素、异 黄樟素、茴香脑、4-烯丙基苯甲醚、茚、柠檬烯、β-蒎烯、二环戊二烯、环辛二烯、莰烯以及 沉香醇。
[0028] 适用于可以用以生产对映异构醛混合物的不对称氢甲酰化中的前手性和手性烯 烃包括由下式表示的那些烯烃：
[0029]
[0030] 其中R1、R2、R3和R 4相同或不同（其限制条件为R1不同于R 2或R 3不同于R4)并 且选自氢；烷基；经取代的烷基，所述取代基选自如苯甲基氨基和二苯甲基氨基的二烷基 氨基、如甲氧基和乙氧基的烷氧基、如乙酰氧基的酰氧基、齒基、硝基、腈、硫基、羰基、甲酰 胺、甲醛、羧基以及羧酸酯；包括苯基的芳基；经取代的芳基（包括苯基），所述取代基选自 烷基、包括如苯甲基氨基和二苯