本发明涉及减少在醛溶液中重物质形成的方法，包括例如在加氢甲酰化过程中减少醛溶液中的重物质。
背景技术：
众所周知，连续的加氢甲酰化工艺将随着时间缓慢形成相对高沸点的醛衍生的副产物(参见，例如，美国专利4,148,830和4,247,486)。由于这些“重物质”通常用作反应溶剂，因此最初允许它们在液体循环过程中积聚，但必须对产品分离条件(例如温度、压力、汽提气流速等)进行调整以防止其浓度增大超出实际限制。建立引入分离区的反应器流出物(进料)相对于返回到反应区(尾料)的非挥发物的比例，同时仍保持期望的醛产生速率，将最终决定系统可维持的重物质的最大浓度。一旦达到重物质浓度极限，就必须以与其形成速率相当的速率除去它们，以保持期望的平衡。目前优选的去除重物质的方法是挥发，但是，如果所讨论的副产物沸点太高而无法蒸馏出塔顶馏出物(例如，衍生自高级烯烃)，则可能有必要将其作为液体吹扫流(例如，分离区的液体流出物的去除)从系统中除去，以延长催化剂寿命。成本与液体吹扫相关，包括所含铑的贵金属回收、配体的损失以及产物醛的潜在损失(参见，例如，美国专利7,232,931)。
尽管杂质(例如金属、酸、碱等)的存在会催化副反应，但在正常情况下，重物质形成的主要驱动因素是温度升高。即使重金属可以通过其形成速率的挥发除去，它们仍然代表产品效率低下的根源。因此，即使在采用较低碳数烯烃的方法中，在建立可接受的反应器温度时，也要考虑由于重物质的存在造成的损失。
因此，需要用于在加氢甲酰化过程中，特别是在高级烯烃的加氢甲酰化中减少重物质的替代方法。
技术实现要素：
令人惊奇地发现，添加一定种类的有机氮化合物将减慢醛溶液如加氢甲酰化过程中反应液中的醛衍生的重副产物的速率。通常，预期添加含氮物质会导致碱催化的醛醇缩合反应增加重物质形成，但是此种类不但不会增加重物质形成的速度，而且即使没有加氢甲酰化催化剂，也令人惊讶地降低了重物质形成的速度。在一些实施方案中，本发明的方法还具有减少利用有机单亚磷酸酯作为配体的催化剂溶液中铑损失的优点。
在一个方面，本发明涉及减少在包括一种或多种醛的溶液中重物质形成的方法，所述方法包括基于所述醛溶液的总重量提供0.1至5重量百分比的有机氮化合物，所述有机氮化合物包括：
其中r1-r5各自独立地是氢、烷基或芳基。
在另一方面，本发明涉及在产生至少一种醛的加氢甲酰化过程中减少重物质形成的方法，所述方法包括在反应区中使包含烯烃、氢气和一氧化碳的反应物在包括有机单亚磷酸酯配体和铑和钴中的至少一种的催化剂和基于在所述反应区中的流体的总重量为0.1-5重量％的有机氮化合物的存在下接触，所述有机氮化合物包含：
其中r1-r5各自独立地为氢、烷基或芳基，其中在加氢甲酰化过程中形成多种重物质，其中重物质形成的速率比在不存在所述有机氮化合物的情况下进行所述过程时的重物质形成的速率至少低10％，并且其中所述加氢甲酰化过程是连续过程并且使用气相色谱法在至少七天的时间内测量重物质形成的速率。
这些和其它实施方案中下面具体实施方式中更详细讨论。
具体实施方式
对元素周期表及其中各个族的所有引用均以crc化学与物理学手册第72版(1991-1992)crc出版社第i-11页中发布的版本为准。
除非相反地陈述、或由上下文暗示，否则所有份数和百分比都按重量计，并且所有测试方法都是截至本申请的申请日的现行方法。出于美国专利实务的目的，任何所提及的专利、专利申请或公开的内容都以全文引用的方式并入(或其等效美国版本以引用的方式如此并入)，尤其在定义(在不与本公开中具体提供的任何定义不一致的程度上)和所属领域中的常识的公开方面。
如本文所用，“一个/种(a/an)”、“所述”、“至少一个/种”和“一个/种或多个/种”可互换使用。术语“包含”、“包括”和其变型当这些术语在说明书和权利要求中出现时不具有限制意义。因此，例如，包含“一种”疏水聚合物的颗粒的水性组合物可以解释为是指该组合物包含“一种或多种”疏水聚合物的颗粒。
同样在本文中，端点的数值范围的引用包括该范围内包含的所有数字(例如1至5包括1、1.5、2、2.75、3、3.80、4、5等)。对于本发明的目的，应当理解，与本领域普通技术人员将理解的相一致，数值范围意在包括和支持包括在该范围内的所有可能的子范围。例如，从1到100的范围旨在传达从1.01到100、从1到99.99、从1.01到99.99、从40至60、从1到55等。另外在本文中，数值范围和/或数值的表述，包括权利要求中的此类叙述，可以理解为包括术语“约”。在这种情况下，术语“约”是指与本文所述的数值范围和/或数值基本相同的数值范围和/或数值。
如本文所用，术语“ppm”和“ppmw”可互换使用，并且是指按重量计的百万分之几。
为了本发明的目的，考虑术语“烃”包括具有至少一个氢和一个碳原子的所有允许的化合物。这种允许的化合物也可以具有一个或多个杂原子。在广义上，允许的烃包括可以被取代或未被取代的无环的(具有或没有杂原子)和环状的、支链的和直链的、碳环的和杂环的、芳族和非芳族的有机化合物。
如本文所用，除非另外指出，否则术语“取代的”预期包括有机化合物的所有允许的取代基。在广义上，允许的取代基包括有机化合物的无环和环状、支链和非支链、碳环和杂环、芳族和非芳族取代基。示例性的取代基包括例如烷基、烷氧基、芳基、芳氧基、羟烷基、氨基烷基，其中碳原子数可以为1至20或更多，优选为1至12，以及羟基、卤素和氨基。对于适当的有机化合物，允许的取代基可以是一个或多个并且相同或不同。本发明无意以任何方式受限于有机化合物的允许的取代基。
如本文所用，术语“加氢甲酰化”或“加氢甲酰化过程”预期包括但不限于涉及转化一种或多种取代或未取代的烯烃化合物或包含一种或多种取代或未取代的烯烃化合物的反应混合物为一种或多种取代或未取代的醛或包含一种或多种取代或未取代的醛的反应混合物的所有加氢甲酰化方法。醛可以是不对称的或非对称的。
术语“反应流体”、“反应介质”和“催化剂溶液”在本文可互换使用，并且可包括但不限于包含以下的混合物：(a)金属-有机磷配体络合物催化剂，(b)不含有机磷配体，(c)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，和(f)一种或多种磷酸性化合物，它们在反应中可溶解和/或悬浮、形成。反应流体可以包括但不限于：(a)反应区中的流体，(b)到达分离区途中的流体流，(c)分离区中的流体，(d)循环流，(e)从反应区或分离区抽出的流体，(f)用除酸系统如萃取器或其他不混溶的流体接触系统处理的抽出的流体，(g)返回到反应区或分离区的已处理或未处理的流体，(h)外部冷却器中的流体，和(i)配体分解产物和衍生自它们的组分，例如氧化物、硫化物、盐、低聚物等。
“有机单亚磷酸酯配体”是包含与三个氧原子键合的单个磷原子的化合物；所述三个氧原子各自另外与碳部分另外键合。示例性实例包括但不限于单有机亚磷酸酯、二有机亚磷酸酯、三有机亚磷酸酯化合物，其实例包括：三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯、4,8-二叔丁基-6-(2-(叔丁基)-4-甲氧基苯基)-2,10-二甲氧基二苯并[d,f][1,3,2]二氧杂磷平等。
为了本发明的目的，“大体积有机单亚磷酸酯”或“空间受阻有机单亚磷酸酯”是tolman空间参数为135至190°的有机单亚磷酸酯。tolman空间参数定义为圆柱锥的顶角，其中心位于距磷原子中心2.28埃的位置，刚好接触与磷原子键合的基团中最外部存在的原子的范德华半径，如在tolman,chem.rev.,177,313(1977)所述。
“可水解的有机磷配体”是含有至少一个p–z键的三价磷配体，其中z为氧、氮、氯、氟或溴。实例包括但不限于亚磷酸酯、膦基-亚磷酸酯、亚膦酸酯、亚膦酸酯(phosphinite)、亚磷酰胺、膦基-亚磷酰胺、氟亚磷酸酯等。
术语“游离配体”是指不与络合物催化剂的金属例如金属原子络合(或结合)的配体。
为了本发明的目的，术语“重副产物”和“重物质”可互换使用，并且是指液体副产物，其正常沸点比加氢甲酰化过程的期望产物的正常沸点高至少25℃。已知这类材料在正常操作下通过一种或多种副反应，包括例如通过醇醛缩合，在加氢甲酰化过程中形成。
为了本发明的目的，术语“二聚体”在涉及来自加氢甲酰化反应的重副产物时是指衍生自两个醛分子的重副产物。同样，术语“三聚体”在涉及加氢甲酰化反应的重副产物时是指衍生自三个醛分子的重副产物。
为了本发明的目的，术语“分离区”和“蒸发器”可互换使用，并且是指一种分离装置，其中产物醛通常在塔顶挥发、冷凝和收集，而含有均相催化剂的非挥发性浓缩流出物(尾料或蒸发器尾料)返回一个或多个反应器。蒸发器温度通常高于反应器温度，并且可以任选在减压下操作。在一实施方案中，蒸发器的特征在于具有变化组成的流动气体，该气体有助于移除产物并可选地有助于稳定催化剂(“带状气体蒸发器”)。也可以采用其他分离区方法，例如液/液萃取或膜过滤。
为了本发明的目的，术语“进料比尾料”和“进料尾料比”可互换使用，并且是指进入分离区的反应流体的质量相对于离开分离区并返回加氢甲酰化反应器的尾料的质量。“进料比尾料”是指从反应流体中除去诸如醛产物的挥发物的速率的指标。例如，“进料比尾料”为2意味着进入分离区的反应流体的重量比返回加氢甲酰化反应器的浓缩流出物的重量大两倍。
本发明的一些实施方案涉及用于减少包含一种多种醛的溶液之后重物质的形成。在一些实施方案中，减少在包括一种或多种醛的溶液中重物质形成的方法包括基于所述醛溶液的总重量提供0.1至5重量百分比的有机氮化合物，所述有机氮化合物包括：
其中r1-r5各自独立地是氢、烷基或芳基。在一些实施方案中，有机氮化合物包括苯并咪唑。在一些实施方案中，溶液中的醛为c3或更高。
在一些实施方案中，醛溶液是在加氢甲酰化过程中的反应流体，其包括烯烃、氢、一氧化碳以及包含铑和钴的至少一种和可水解有机磷配体的催化剂。在一些实施方案中，可水解有机磷配体是大体积有机单亚磷酸酯。在一些实施方案中，烯烃为c3或更高。在一些实施方案中，烯烃为c8或更高。在一些实施方案中，基于反应流体的总重量，反应流体中的有机氮化合物的量为0.25至2.5重量％。在一些实施方案中，重物质形成的速率比在不存在所述有机氮化合物的情况下进行所述过程时的重物质形成的速率至少低10％，并且其中所述加氢甲酰化过程是连续过程并且使用气相色谱法在至少七天的时间内测量重物质形成的速率。在一些实施方案中，催化剂包含铑，并且铑的损失速率比不存在有机氮化合物的情况下的铑损失速率小至少25％。
在一些实施方案中，本发明涉及在产生至少一种醛的加氢甲酰化过程中减少重物质形成的方法，所述方法包括在反应区中使包含烯烃、氢气和一氧化碳的反应物在包括有机单亚磷酸酯配体和铑和钴中的至少一种的催化剂和基于在所述反应区中的流体的总重量为0.1-5重量％的有机氮化合物的存在下接触，所述有机氮化合物包含：
其中r1-r5各自独立地为氢、烷基或芳基，其中在加氢甲酰化过程中形成多种重物质，其中重物质形成的速率比在不存在所述有机氮化合物的情况下进行所述过程时的重物质形成的速率至少低10％，并且其中所述加氢甲酰化过程是连续过程并且使用气相色谱法在至少七天的时间内测量重物质形成的速率。
加氢甲酰化过程需要氢气和一氧化碳。这些可以从任何合适的来源获得，包括石油裂化和炼油厂操作。合成气混合物优选作为氢和co的来源。
合成气(来自合成气)是包含不同数量的co和h2的混合气体的名称。生产方法是众所周知的，并且包括例如：(1)天然气或液态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通常是合成气的主要成分，但是合成气可能包含二氧化碳和惰性气体，例如ch4、n2和ar。h2与co的摩尔比变化很大，但通常为1：100至100：1，优选为1:10至10：1。合成气是可商购的，并且通常用作燃料来源或用作生产其他化学品的中间体。用于化学生产的最优选的h2：co摩尔比在3∶1至1∶3之间，并且对于大多数加氢甲酰化应用而言通常目标是在约1∶2至2∶1之间。
可用于本发明的加氢甲酰化方法的烯烃起始原料反应物包括含有2至40个，优选3至20个碳原子的旋光性(前手性和手性)和非旋光性(非手性)烯属不饱和化合物。这样的烯属不饱和化合物可以是取代或未取代的、末端或内部不饱和的、直链、支链或环状的。可以使用例如从丙烯、丁烯、异丁烯等的低聚获得的烯烃混合物(例如，例如在美国专利4,518,809和4,528,403中公开的所谓的二聚、三聚或四聚丙烯等)。此外，这样的烯烃化合物可以进一步包含一个或多个另外的烯键式不饱和基团，并且如果需要，可以将两种或更多种不同的烯键式不饱和化合物的混合物用作起始的加氢甲酰化材料。例如，含有四个或更多个碳原子的商业α-烯烃可以含有少量的相应的内烯烃和/或它们的相应的饱和烃，并且这种商业的烯烃在加氢甲酰化之前不必从中纯化。可以在加氢甲酰化反应中使用的烯烃原料的示例性混合物包括，例如，混合丁烯，例如抽余油i和ii。另外，这样的烯属不饱和化合物和由其衍生的相应的醛产物也可以包含一个或多个基团或取代基，它们不会对加氢甲酰化过程或本发明的方法产生不利的影响，例如在us3,527,809、4,769,498等中所述。
当通过将含2至30个，优选3至20个碳原子的非手性α-烯烃和含4至20个碳原子的非手性内烯烃以及这种α-烯烃和内烯烃的原料混合物加氢甲酰化而用于生产非光学活性醛时，本发明特别有用。
示例性的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，1-十一碳烯，1-十二碳烯，1-十三碳烯，1-十四碳烯，1-十五碳烯，1-十六碳烯，1-十七碳烯，1-十八碳烯，1-十九碳烯，1-二十碳烯，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，戊间二烯，异戊二烯，2-乙基-1-己烯，苯乙烯，4-甲基苯乙烯，4-异丙基苯乙烯，4-叔丁基苯乙烯，α-甲基苯乙烯，4-叔丁基-α-甲基苯乙烯，1,3-二异丙烯基苯，3-苯基-1-丙烯，1,4-己二烯，1,7-辛二烯，3-环己基-1-丁烯以及1,3-二烯，丁二烯，烷基链烯酸酯，例如戊烯酸甲酯，链烯基链烷酸酯，链烯基烷基醚，烯醇(例如戊烯醇)，链烯醛(例如戊烯醛)，烯丙醇，丁酸烯丙酯，己-1-烯-4-醇，辛-1-烯-4-醇，乙酸乙烯酯，乙酸烯丙基酯，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，正丙基-7-辛烯酸酯，3-丁烯腈，5-己烯酰胺，丁子香酚，异丁香酚，黄樟脑，异黄樟脑，茴香脑，4-烯丙基茴香醚，茚，柠檬烯，β-蒎烯，二环戊二烯，环辛二烯，莰烯，芳樟醇等。
可用于生产对映异构醛混合物的不对称加氢甲酰化的前手性和手性烯烃包括下式代表的那些：
其中r1、r2、r3和r4是相同或不同的(条件是r1不同于r2或r3不同于r4)并且选自氢；烷基；取代的烷基，所述取代选自二烷基氨基，例如苄基氨基和二苄基氨基，烷氧基，例如甲氧基和乙氧基，酰氧基，例如乙酰氧基，卤基，硝基，腈，硫代，羰基，羧酰胺，羧醛，羧基，羧酸酯；芳基，包括苯基；取代的芳基，包括苯基，所述取代选自烷基，包括烷基氨基和二烷基氨基的氨基，例如苄氨基和二苄氨基，羟基，烷氧基，例如甲氧基和乙氧基，酰氧基，例如乙酰氧基，卤基，腈，硝基，羧基，羧醛，羧酸酯，羰基和硫代；酰氧基，例如乙酰氧基；烷氧基，例如甲氧基和乙氧基；氨基包括烷基氨基和二烷基氨基，例如苄基氨基和二苄基氨基；酰基氨基和二酰基氨基，例如乙酰基苄基氨基和二乙酰基氨基；硝基；羰基；腈；羧基；羧酰胺；甲醛；羧酸酯；和烷基巯基，例如甲基巯基。该定义的前手性和手性烯烃还包括具有上述通式的分子，其中r基团连接形成环化合物，例如3-甲基-1-环己烯等。
用于不对称加氢甲酰化的示例性光学活性或前手性烯烃化合物包括，例如，对异丁基苯乙烯，2-乙烯基-6-甲氧基-2-萘，3-乙烯基苯基苯基酮，4-乙烯基苯基-2-噻吩酮，4-乙烯基-2-氟联苯基，4-(1,3-二氢-1-氧代-2h-异吲哚-2-基)苯乙烯，2-乙烯基-5-苯甲酰基噻吩，3-乙烯基苯基苯醚，丙烯基苯，异丁基-4-丙烯基苯，苯基乙烯基醚等。其他烯烃化合物包括取代的芳基乙烯，例如在美国专利4,329,507、5,360,938和5,491,266中所述。
在该方法中有利地使用溶剂，作为醛溶液的溶剂或加氢甲酰化方法中的溶剂。可以使用不会过度干扰加氢甲酰化过程的任何合适的溶剂。举例来说，用于铑催化的加氢甲酰化的合适溶剂包括例如在美国专利3,527,809；4,148,830；5,312,996；和5,929,289中公开的那些。合适溶剂的非限制性实例包括饱和烃(烷烃)，芳族烃，水，醚，聚醚，烷基化聚醚，醛，酮，腈，醇，酯和醛缩合产物。溶剂的具体实例包括：四甘醇二甲醚，戊烷，环己烷，庚烷，苯，二甲苯，甲苯，乙醚，四氢呋喃，丁醛和苄腈。有机溶剂也可以包含溶解水直至饱和极限。可用于生产醛的示例性优选溶剂包括酮(例如丙酮和甲乙酮)，酯类(例如乙酸乙酯、邻苯二甲酸二-2-乙基己酯、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯)，烃类(例如甲苯)，硝基烃类(例如硝基苯)，醚(例如四氢呋喃(thf))和环丁砜。通常，关于非手性(非光学活性)醛的生产，优选使用对应于期望生产的醛产物的醛化合物和/或较高沸点的醛液体缩合副产物作为主要有机溶剂，如本领域中常见的。如果需要，也可以预形成这种醛缩合副产物并相应地使用。在铑催化的加氢甲酰化中，可能优选使用对应于期望产生的醛产物的醛化合物和/或较高沸点的醛液体缩合副产物作为主要溶剂，例如在us4,148,830和us4,247,486中所述的，可能在加氢甲酰化过程中原位产生的。确实，尽管如果需要，可以在连续过程的开始时使用任何合适的溶剂，但是由于连续过程的性质，所述主要溶剂通常最终包括醛产物和较高沸点醛液体缩合副产物(“重物质”)二者。溶剂的量不是特别关键，仅需要足以为反应介质提供所需量的过渡金属浓度。通常，基于反应流体的总重量，溶剂的量为约5重量％至约95重量％。也可以使用两种或多种溶剂的混合物。
加氢甲酰化方法中有用的催化剂包括催化金属。催化金属可包括选自铑(rh)、钴(co)、铱(ir)、钌(ru)、铁(fe)、镍(ni)、钯(pd)、铂(pt)、(os)及其混合物的8、9和10族金属，优选的金属为铑、钴、铱和钌，更优选为铑、钴和钌，尤其是铑。
这种金属上可用的配位位点的数目在本领域中是众所周知的。因此，可以包含络合物催化剂混合物的催化物质可以包含单体、二聚体或更高级的核形式，其特征优选为每一个金属分子例如铑络合至少一个含有机磷的分子。
可用于本发明涵盖的这种加氢甲酰化反应中的示例性金属-有机磷配体络合物包括金属-有机磷配体络合物催化剂。催化剂及其制备方法是本领域众所周知的，包括上述专利中公开的那些。通常，这些催化剂可以如在这些参考文献中描述的那样原位预形成或形成，并且基本上由与有机磷配体复合结合的金属组成。据信一氧化碳也存在于活性物质中并与金属络合。活性物质还可以包含直接结合到金属上的氢。考虑到加氢甲酰化反应所使用的一氧化碳和氢气，可以存在一氧化碳和/或氢气。
组成金属-有机磷配体络合物和游离有机磷配体的允许的有机磷配体包括有机单亚磷酸酯。已经发现本发明的实施方案在减少配体为一种或多种有机单亚磷酸酯的加氢甲酰化过程中重物质的形成中特别有用。在一些实施方案中，配体是一种或多种大体积的有机单亚磷酸酯(或位阻有机单亚磷酸酯)。如果需要，可以在金属-有机磷配体络合物催化剂和/或游离配体中使用这种配体的混合物，并且这些混合物可以相同或不同。要指出的是，本发明的成功实施不取决于和也不决定于金属-有机磷配体络合物种类的确切结构，其可以以其单核、双核和/或更高级核形式存在。实际上，确切的结构尚未知。尽管无意于受任何理论或机制论述的束缚，但看来催化种类可能以其最简单的形式基本上由与有机磷配体和一氧化碳和/或氢络合结合的金属组成。
如本文所用，术语“络合物”是指由一个或多个能够独立存在的电子富集的分子或原子与一个或多个也可以独立存在的电子贫乏的分子或原子的结合形成的配位化合物。例如，可用于本文的有机磷配体可以具有一个或多个磷供体原子，每个具有一个可用或未共享的电子对，每个电子能够与金属独立地或可能配合(例如，通过螯合)形成配位键。一氧化碳也可以适当地归类为配体，其也可以存在并与金属配位。络合物催化剂的最终组成还可包含另外的配体，例如氢或满足金属的配位点或核电荷的阴离子。说明性的另外配体包括，例如，烷基，芳基，取代芳基，酰基，cf3，c2f5，cn，(r)2po和rp(o)(oh)o(其中每个r是相同的或不同，并且是取代或未取代的烃基，例如，烷基或芳基)，乙酸盐，乙酰丙酮化物，so4，pf4，pf6，no3，ch3，ch2＝chch2，ch3ch＝chch2，c6h5cn，ch3cn，nh3，吡啶，(c2h5)3n，单烯烃，二烯烃和三烯烃，四氢呋喃，等等。络合物种类优选不含可能使催化剂中毒或对催化剂性能产生不适当不利影响的任何其他有机配体或阴离子。在金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化的加氢甲酰化反应中，优选活性催化剂不含直接键合到金属上的卤素和硫，尽管这不是绝对必要的。
可以用作金属-有机磷配体络合物催化剂的配体和/或游离配体的有机磷化合物可以是非手性(光学惰性)或手性(光学活性)类型的，并且是本领域众所周知的。非手性有机磷配体是优选的。
可以用作金属-有机磷配体络合物催化剂的配体的有机磷配体是单有机亚磷酸酯、二有机亚磷酸酯和三有机亚磷酸酯化合物。此类有机磷配体和/或其制备方法是本领域众所周知的。
代表性的单有机亚磷酸酯可以包括具有下式的那些：
其中r10表示含有4至40个碳原子或更多的取代或未取代的三价烃基，例如三价无环和三价环状基团，例如三价亚烷基基团，例如衍生自1,2,2-三羟甲基丙烷等的那些，或三价亚环烷基基团，例如衍生自1,3,5-三羟基环己烷的那些，等等。可以在例如us4,567,306中更详细地描述这种单有机亚磷酸酯。
代表性的二有机亚磷酸酯可以包括具有下式的那些：
其中，r20表示碳原子数为4-40或以上的取代或未取代的二价烃基，w为碳原子数为1-24或以上的取代或未取代的一价烃基。
上式(ii)中由w表示的代表性的取代和未取代的一价烃基包括烷基和芳基，而由r20表示的代表性的取代和未取代的二价烃基包括二价无环基和二价芳族基。说明性的二价无环基团包括例如亚烷基，亚烷基-氧-亚烷基，亚烷基-s-亚烷基，环亚烷基和亚烷基-nr24-亚烷基，其中r24为氢或取代或未取代的单价烃基，例如，具有1-4个碳原子的烷基。更优选的二价无环基团是二价亚烷基基团，例如在美国专利3,415,906和4,567,302等中更充分公开的。说明性的二价芳族基团包括，例如，亚芳基，双亚芳基，亚芳基-亚烷基，亚芳基-亚烷基-亚芳基，亚芳基-氧-亚芳基，亚芳基-nr24-亚芳基，其中r24如上所定义，亚芳基-s-亚芳基和亚芳基-s-亚烷基等。更优选地，r20是二价芳族基团，例如在美国专利4,599,206、4,717,775和4,835,299、pct公开号wo2016/087301等中更充分公开的。
二有机亚磷酸酯的更优选类别的代表是下式的那些：
其中w如上定义，每个ar相同或不同并且代表取代或未取代的芳基，每个y相同或不同并且为0或1，q代表选自-c(r33)2-、-o-、-s-、-nr24-、si(r35)2和-co-的二价桥连基，其中每个r33是相同的或不同的，并且表示氢、烷基(具有1至12个碳原子)、苯基、甲苯基和茴香基，r24如上定义，r35相同或不同并且表示氢或甲基，m的值为0或1。在例如美国专利4,599,206、4,717,775和4,835,299以及pct公开wo2016/087301中更详细地描述了这种二有机亚磷酸酯。
代表性三有机亚磷酸酯可包括具有下式的那些：
其中每个r46是相同或不同，并且是取代或未取代的一价烃基例如烷基、环烷基、芳基、烷芳基和芳烷基，它们可含有1至36个碳原子。示例性的三有机亚磷酸酯包括，例如，亚磷酸三烷基酯，亚磷酸二烷基芳基酯，亚磷酸烷基二芳基酯，亚磷酸三芳基酯等，例如亚磷酸三甲酯，亚磷酸三乙酯，亚磷酸丁基二乙酯，亚磷酸三正丙酯，亚磷酸三正丁酯，亚磷酸三-2-乙基己酯，亚磷酸三正辛酯，亚磷酸三正十二烷基酯，亚甲基二甲基苯基酯，亚磷酸二乙基苯基酯，亚磷酸甲基二苯基酯，亚磷酸乙基二苯基酯，亚磷酸三苯基酯，亚磷酸三萘酯，双(3,6,8-三叔丁基-2-萘基)亚磷酸甲酯，(3,6,8-三叔丁基-2-萘基)亚磷酸环己基酯，亚磷酸三(3,6-二叔丁基-2-萘基)酯，双(3,6,8-三叔丁基-2-萘基)(4-联苯基)亚磷酸酯，双(3,6,8-三叔丁基-2-萘基)亚磷酸苯酯，双(3,6,8-三叔丁基-2-萘基)(4-苯甲酰基苯基)亚磷酸酯，双(3,6,8-三叔丁基-2-萘基)(4-磺酰基苯基)亚磷酸酯等。最优选的三有机亚磷酸酯是三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯。此类三有机亚磷酸酯在例如美国专利3,527,809和4,717,775以及美国专利公开号2015/0336093中有更详细的描述。
如上所述，金属-有机磷配体络合物催化剂可以通过本领域已知的方法形成。金属-有机磷配体络合物催化剂可以是均相或非均相形式。例如，可以制备预制的氢化铑羰基-有机磷配体催化剂，并将其引入加氢甲酰化过程的反应混合物中。更优选地，铑-有机磷配体络合物催化剂可以衍生自铑催化剂前体，其可以被引入反应介质中以原位形成活性催化剂。例如，可以将铑催化剂前体如二羰基乙酰丙酮铑、rh2o3、rh4(co)12、rh6(co)16、rh(no3)3等与有机磷配体一起引入反应混合物中，用于原位形成活性催化剂。在本发明的一个优选实施方案中，将二羰基乙酰丙酮铑铑用作铑前体，并在溶剂的存在下与有机磷配体反应形成催化性铑-有机磷配体络合物前体，将其与过量的(游离的)有机磷配体一起引入反应器中，用于原位形成活性催化剂。无论如何，对于本发明的目的而言，一氧化碳、氢和有机磷配体化合物都是能够与金属络合的配体，并且在加氢甲酰化反应所用的条件下在反应混合物中存在活性金属-有机磷配体催化剂。如果羰基和有机磷配体尚未与初始铑络合，则可以在加氢甲酰化过程之前或原位将其与铑络合。
作为说明，在一些实施方案中，优选的催化剂前体组合物基本上由增溶的羰基铑有机亚磷酸酯配体络合物前体、溶剂和任选的游离有机亚磷酸酯配体组成。催化剂前体组合物可以通过形成二羰基乙酰丙酮铑、有机溶剂和有机亚磷酸酯配体的溶液来制备。如一氧化碳气体的释放所证明的，有机亚磷酸酯配体在室温下很容易取代乙酰丙酮铑络合物前体的羰基配体之一。如果需要，可以通过加热溶液来促进该取代反应。可以使用二羰基乙酰丙酮酸铑络合物前体和铑有机亚磷酸酯配体络合物前体均溶解的任何合适的有机溶剂。铑络合物催化剂前体、有机溶剂和有机亚磷酸酯配体的量以及它们在这类催化剂前体组合物中的优选实施方案显然可以对应于本发明的加氢甲酰化方法中可采用的那些量。经验表明，在加氢甲酰化过程开始后，用不同的配体(例如氢、一氧化碳或有机亚磷酸酯配体)替换前体催化剂的乙酰丙酮酸酯配体，以形成上述活性络合物催化剂，如上解释的。在加氢甲酰化条件下从前体催化剂中游离出来的乙酰丙酮与产物醛一起从反应介质中除去，因此决不会损害加氢甲酰化过程。这种优选的铑络合物催化前体组合物的使用提供了一种简单的经济有效的方法来处理铑前体和加氢甲酰化反应。
因此，在一些实施方案中，在本发明的加氢甲酰化方法中使用的金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂基本上由与一氧化碳络合的金属和有机亚磷酸酯配体组成，所述配体以螯合和非螯合的方式键合(络合)至金属。而且，本文所用的术语“基本上由...组成”除了一氧化碳和有机亚磷酸酯配体之外，并不排除而是包括与金属络合的氢。此外，这种术语不排除也可能与金属络合的其他有机配体和/或阴离子的可能性。使催化剂过度地中毒或过度失活的材料是不期望的，因此，尽管可能不是绝对必要的，但是催化剂最希望不含诸如金属结合的卤素(例如，氯等)的污染物。活性金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂的氢和/或羰基配体可以由于与前体催化剂结合的配体和/或例如由于加氢甲酰化过程中使用的氢和一氧化碳气体而原位形成而存在。
如上所述，在本发明的一些实施方案中，加氢甲酰化方法涉及使用本文所述的金属-有机磷配体络合物催化剂。如果需要，也可以使用这种催化剂的混合物。存在于本发明所涵盖的给定加氢甲酰化方法的反应流体中的金属-有机磷配体络合物催化剂的量仅需为提供期望使用的给定金属浓度所需的最小量即可，并且至少为催化所涉及的特定加氢甲酰化过程所必需的金属催化量，例如上述专利中所公开的。通常，对于大多数方法而言，以反应介质中的游离金属计，催化金属(例如铑)的浓度在10ppmw至1000ppmw范围内应足够，而通常优选使用10至500ppmw金属并且更优选为25ppmw至350ppmw金属。用于测量催化金属浓度的分析技术是本领域技术人员众所周知的，并且包括原子吸收(aa)、感应耦合等离子体(icp)和x射线荧光(xrf)；通常优选aa。
除了金属-有机磷配体络合物催化剂之外，反应介质中还可以存在游离的有机磷配体(即，不与金属络合的配体)。游离有机磷配体可以对应于以上讨论的如本文所用的任何上文定义的有机磷配体。游离有机磷配体优选与所使用的金属-有机磷配体络合物催化剂的有机磷配体相同。但是，这些配体在任何给定的过程中不必相同。所述加氢甲酰化方法可包括相对于反应介质中每摩尔金属0.1摩尔或更少至100摩尔或更多的游离有机磷配体。在一些实施方案中，在存在于反应介质中的每摩尔金属中存在1至50摩尔的游离有机磷配体的情况下进行加氢甲酰化过程。
由于更优选通过将非手性烯烃加氢甲酰基化来生产非光学活性的醛，因此更优选的有机磷配体是非手性型有机磷配体，尤其是上述式(v)所涵盖的那些，更优选的是上述式(vi)、(vii)和(viii)的那些。如果需要，可以在任何时间以任何合适的方式将补充的或额外的有机磷配体提供给加氢甲酰化过程的反应介质，例如以在反应介质中保持预定水平的游离配体。
如上所述，加氢甲酰化催化剂在反应期间和/或产物分离期间可以呈非均相形式。这样的催化剂在烯烃的加氢甲酰化以产生高沸点或热敏感性醛方面特别有利，因此可以通过在低温下过滤或倾析将催化剂与产物分离。例如，铑催化剂可以连接到载体上，使得催化剂在加氢甲酰化和分离阶段都保持其固体形式，或者在高温下可溶于液体反应介质中，然后在冷却时沉淀。
作为说明，可以将铑催化剂浸渍到任何固体载体上，例如无机氧化物(即氧化铝、二氧化硅、二氧化钛或氧化锆)、碳或离子交换树脂。催化剂可以负载在沸石、玻璃或粘土的孔中，或插入其中；催化剂也可以溶解在涂有所述沸石或玻璃的孔的液膜中。这种沸石负载的催化剂特别有利于以高选择性生产一种或多种区域异构醛，该选择性由沸石的孔径决定。用于将催化剂负载在固体上的技术，例如初湿，对于本领域技术人员而言是已知的。如此形成的固体催化剂仍可与一种或多种上述定义的配体络合。此类固体催化剂的描述可以在例如：j.mol.cat.,1991,70,363-368；catal.lett.,1991,8,209-214；j.organomet.chem.,1991,403,221-227；nature,1989,339,454-455；j.catal.,1985,96,563-573；j.mol.cat.,1987,39,243-259中找到。
金属例如铑催化剂可以附着在薄膜或膜载体上，例如乙酸纤维素或聚苯砜，例如，在j.mol.cat.,1990,63,213-221所述。
金属例如铑催化剂可以通过掺入到聚合物中的含有机磷的配体例如亚磷酸酯连接到不溶的聚合物载体上。负载的催化剂不受掺入其中的聚合物或含磷物质的选择的限制。聚合物负载的催化剂的描述可以在例如：j.mol.cat.,1993,83,17-35；chemtech1983,46；j.am.chem.soc.,1987,109,7122-7127中找到。
在上述非均相催化剂中，催化剂可以在整个加氢甲酰化和催化剂分离过程中保持其非均相形式。在本发明的另一个实施方案中，催化剂可以负载在聚合物上，该聚合物由于其分子量的性质在升高的温度下可溶于反应介质中，但在冷却时沉淀，因此促进催化剂从反应混合物中分离。这样的“可溶的”聚合物负载的催化剂描述于例如：polymer,1992,33,161；j.org.chem.,1989,54,2726-2730中。
更优选地，由于产物的高沸点，反应在淤浆相中进行，并且避免产物醛的分解。然后可以例如通过过滤或倾析将催化剂与产物混合物分离。反应流体可以包含非均相的金属-有机磷配体络合物催化剂，例如淤浆，或者至少一部分反应流体可以在加氢甲酰化过程中接触固定的非均相的金属-有机磷配体络合物催化剂。在本发明的一个实施方案中，金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂可以在反应流体中成浆。
根据本发明的实施方式，将有机氮化合物添加到醛溶液中，该醛溶液可以是加氢甲酰化过程中的反应流体。在加氢甲酰化方法的背景下，有机氮化合物可以有利地降低反应流体中重物质的形成速率，如本文中更详细地讨论的。在一些实施方案中，有机氮化合物还可以有利地降低反应流体中铑的损失速率。
合适的有机氮化合物由下式定义：
其中r1-r5各自独立地是氢、烷基或芳基。在一个特别有用的实施方案中，有机氮化合物是苯并咪唑(即，每个r1-r5是氢)。
基于醛溶液的总重量，添加至醛溶液如来自加氢甲酰化过程的反应流体的有机氮化合物的量为至少0.10重量％。可以添加的有机氮化合物的总量的上限主要由有机氮化合物在醛溶液(例如，加氢甲酰化反应液)中的溶解度极限确定。在一个实施方案中，浓度范围是基于其添加到的溶液/流体的总重量的0.10至5重量％。在另一个实施方案中，浓度范围是基于其添加到的溶液/流体的总重量的0.10至3重量％。在一些实施方案中，由于产物/催化剂分离过程中的挥发性或夹带，其浓度可能随时间下降，因此定期添加有机氮化合物。溶液中有机氮化合物的浓度可以通过常规方法例如醛溶液(例如，加氢甲酰化反应液)的气相色谱法或高压液相色谱法进行监测。
当醛溶液是加氢甲酰化过程中的反应流体时，加氢甲酰化过程的产物可以是不对称的、非对称的或它们的组合，优选的产物是不对称的。该方法可以以任何间歇、连续或半连续的方式进行，并且可以涉及期望的任何催化剂液体和/或气体循环操作。
再循环程序通常包括连续地或间歇地从加氢甲酰化反应器即反应区中抽出一部分含有催化剂和醛产物的液体反应介质，并通过使用复合膜从其中回收醛产物，例如在us5,430,194和us5,681,473中公开的，或通过更常规且优选的蒸馏方法，即，在常压、减压或升高的压力下，视情况在单独的蒸馏区中，在一个或多个阶段中进行蒸发分离，将含有非挥发性金属催化剂的残余物循环到反应区中，如us5,288,918中公开的。可以以任何常规方式进行挥发的物质的冷凝，以及例如通过进一步蒸馏进行分离和进一步回收，如果需要，粗醛产物可以继续进行进一步的纯化和异构体分离，以及任何回收的反应物例如烯烃起始原料和合成气可以以任何期望的方式再循环至加氢甲酰化区(反应器)。可以以任何所需的常规方式将这种膜分离的回收的含有萃余液的金属催化剂或这种气化分离的含有残渣的回收的非挥发金属催化剂再循环至加氢甲酰化区(反应器)。
在一些实施方案中，可用于本文的加氢甲酰化反应流体包括衍生自任何相应的加氢甲酰化过程的任何流体，其包含添加的有机氮化合物和至少一些量的四种不同的主要成分或组分，即醛产物、金属-有机磷配体络合物催化剂、游离有机磷配体和用于所述催化剂和所述游离配体的有机溶剂，所述成分相应于可以衍生自加氢甲酰化反应混合物起始原料的由加氢甲酰化方法使用和/或生产的那些。可用于本文的加氢甲酰化反应流体可以并且通常将包含少量的另外的成分，例如已经在加氢甲酰化过程中故意使用的或在所述过程中原位形成的那些。还可以存在的这类成分的实例包括未反应的烯烃原料、一氧化碳和氢气，以及原位形成类型产物，例如对应于烯烃原料的饱和烃和/或未反应的异构化烯烃、配体降解化合物和高沸点液态醛缩合副产物，以及其他惰性助溶剂型材料或烃类添加剂(如果使用)。
本发明包括的加氢甲酰化方法的反应条件可以包括迄今为止用于生产旋光和/或非旋光醛的任何合适的加氢甲酰化条件。例如，加氢甲酰化方法的氢、一氧化碳和烯烃起始化合物的总气压可以在1至69,000kpa的范围内。然而，一般而言，优选在小于14,000kpa，更优选小于3,400kpa的氢气、一氧化碳和烯烃起始化合物的总气压下进行该方法。最小总压力主要受获得所需反应速率所需的反应物量限制。更具体地，本发明的加氢甲酰化方法的一氧化碳分压优选为1至6,900kpa，并且更优选为21至5,500kpa，而氢分压优选为34至3,400kpa，并且更优选为69至2,100kpa。通常，反应区中气态氢与一氧化碳的h2：co摩尔比可以为1:10至100：1或更高，更优选氢与一氧化碳的摩尔比为1:10至10：1。
通常，加氢甲酰化过程可以在任何可操作的反应温度下进行。有利地，加氢甲酰化过程在-25℃至200℃的反应温度下进行。通常，对于所有类型的烯烃原料，优选50℃至120℃的加氢甲酰化反应温度。应当理解，当需要非光学活性的醛产物时，使用非手性型烯烃原料和有机磷配体，而当需要光学活性的醛产物时，则使用手性或手性型烯烃原料和有机磷配体。所用的加氢甲酰化反应条件将取决于所需醛产物的类型。
本发明的加氢甲酰化方法可以在一个或多个合适的反应器例如固定床反应器、流化床反应器、管式反应器、文丘里反应器、鼓泡塔反应器、连续搅拌釜反应器(cstr)或淤浆反应器中的一个或多个反应区中进行。反应器的最佳尺寸和形状将取决于所用反应器的类型。通常，对于流化床反应器，为了易于流化，优选小的球形催化剂颗粒。对于固定床反应器，较大的催化剂颗粒是优选的，因此反应器内的背压保持在相当低的水平。在本发明中使用的至少一个反应区可以是单个容器或可以包括两个或更多个离散的容器。在本发明中使用的至少一个分离区可以是单个容器，或者可以包括两个或更多个离散的容器。本文采用的反应区和分离区可以存在于相同容器中或不同容器中。例如，可在反应区中发生反应分离技术，例如反应蒸馏、反应膜分离等。
本发明的加氢甲酰化方法可以间歇或连续方式进行，如果需要，可以循环使用未消耗的原料。该反应可以在单个反应区或在串联或并联的多个反应区中进行，或者它可以在细长的管状区或一系列这样的区中分批或连续地进行。所用的构造材料应在反应过程中与原料基本呈惰性，并且设备的制造应能够承受反应温度和压力。在反应过程中将分批或连续引入反应区的原料或成分的量引入和/或调节的方法可以方便地用于该方法中，特别是为了保持所需的原料摩尔比。反应步骤可以通过将一种起始原料逐渐添加到另一种起始原料中来进行。同样，反应步骤可以通过联合加入起始原料而合并。起始原料可以串联添加到每个或所有反应区中。当不希望或无法获得完全转化时，可以例如通过蒸馏将起始原料与产物分离，然后将起始原料再循环回到反应区中。
加氢甲酰化过程可以在搪玻璃、不锈钢或类似类型的反应设备中进行。反应区可装有一个或多个内部和/或外部热交换器，以控制不适当的温度波动，或防止任何可能的“失控”反应温度。
本发明的加氢甲酰化方法可以一个或多个步骤或阶段进行。反应步骤或阶段的确切数目将取决于在资金成本和实现高催化剂选择性、活性、寿命和易操作性以及所讨论的起始材料的固有反应性和起始材料的稳定性和所需反应产物的反应条件之间的最佳折衷。
在一个实施方案中，加氢甲酰化可以在多级反应器中进行，例如在us5,728,893中描述。这样的多级反应器可以设计成具有内部物理屏障，其在每个容器产生一个以上的理论反应阶段。实际上，这就像在单个连续搅拌釜反应器容器内有多个反应器。单个容器内的多个反应阶段是使用反应器容器体积的经济有效的方式。它显著减少了获得相同结果所需的容器数量。较少的容器减少了所需的总资金，并减少了使用单独的容器和搅拌器的维护问题。
如上所述，通常优选以连续方式进行本发明的加氢甲酰化方法。通常，连续的加氢甲酰化方法是本领域公知的，并且可包括：(a)在包含溶剂、金属-有机磷配体络合物催化剂和游离的有机磷配体的液体均相反应混合物中，用一氧化碳和氢气将烯烃起始原料加氢甲酰化；(b)保持有利于烯烃原料的加氢甲酰化的反应温度和压力条件；(c)当反应物用完时，向反应介质中补充补充量的烯烃原料、一氧化碳和氢；和(d)以任何所需的方式回收所需的醛加氢甲酰化产物。连续过程可以以单程模式进行，即其中从其中回收醛产物并补充烯烃的液态反应混合物中除去包含未反应的烯烃原料和汽化的醛产物的气态混合物，将一氧化碳和氢气供应到液体反应介质中，以用于下一单程，而不会再循环未反应的烯烃原料。这种类型的再循环程序在本领域中是众所周知的，并且可涉及从所需的醛反应产物中分离出的金属-有机磷络合物催化剂流体的液体再循环，例如在us4,148,830中公开的，或气体再循环，如在us4,247,486中所公开的，以及如果需要，液体和气体再循环程序的组合。本发明最优选的加氢甲酰化方法包括连续的液体催化剂再循环方法。合适的液体催化剂再循环程序公开于例如美国专利4,668,651；4,774,361；5,102,505和5,110,990中。
在本发明的一个实施方案中，可以将醛产物混合物与在其中通过任何合适的方法生产醛混合物的粗反应混合物的其他组分分离。合适的分离方法包括，例如，溶剂萃取、结晶、蒸馏、蒸发、刮膜蒸发、降膜蒸发、相分离、过滤等或其任何组合。当它们是通过使用如pct公开wo88/08835中描述的捕获剂而形成时，可以期望从粗反应混合物中除去醛产物。从粗反应混合物的其他组分中分离醛混合物的一种方法是通过膜分离。如美国专利5,430,194和5,681,473所述，可以实现这种膜分离。
如上所述，在本发明方法结束时(或期间)，可以从本发明方法中使用的反应混合物中回收所需的醛。例如，可以使用美国专利4,148,830和4,247,486中公开的回收技术。例如，在连续的液体催化剂循环过程中，从反应区中移出的部分液体反应混合物(含有醛产物、催化剂等)，即反应液，可以进入分离区，例如蒸发器/分离器，其中所需的醛产物可以在常压、减压或升高的压力下通过蒸馏在一个或多个阶段中从液体反应流体中分离出来，冷凝并收集在产物接收器中，如果需要的话可以进一步纯化。然后可以将剩余的含有未挥发的催化剂的液体反应混合物，如果需要的话，可以将其循环回到反应器中，可以将任何其他挥发性物质，例如未反应的烯烃，以及从冷凝醛产物中分离出来的溶解在液体反应中的任何氢气和一氧化碳一起，例如通过以任何常规方式蒸馏。通常，优选在减压和低温下从含催化剂的反应混合物中分离所需的醛，以避免有机磷配体和反应产物可能的降解。当还使用α-单烯烃反应物时，其醛衍生物也可以通过上述方法分离。
更特别地，所需的醛产物从含金属-有机磷络合物催化剂的反应流体中蒸馏和分离可以在所需的任何合适温度下进行。通常，这种蒸馏优选在相对较低的温度下进行，例如低于150℃，更优选在50℃至140℃范围内的温度下进行。通常还优选这样的醛蒸馏在减压下进行，例如，当涉及低沸点醛类(例如，c4至c6)或涉及在高沸点醛(如c7或更大)时的真空下，总气体压力显著低于加氢甲酰化过程中使用的总气体压力。例如，通常的做法是使从加氢甲酰化反应器中移出的液体反应产物介质经受减压，以使溶解在液体介质中的大部分未反应气体挥发到蒸馏区，例如蒸发器/分离器，其中将所需的醛产物蒸馏，现在的反应介质中的合成气浓度比存在于反应介质中的低得多。通常，对于大多数目的而言，从真空压力到最高340kpa的总气压的蒸馏压力应足够。
本发明的方法有利地减少了在醛溶液中重物质的形成。这样的醛溶液可以是来自加氢甲酰化过程的反应流体，其中产生了醛产物。因此，示例性的非光学活性醛产物包括例如丙醛，正丁醛，异丁醛，正戊醛，2-甲基1-丁醛，己醛，羟基己醛，2-甲基戊醛，庚醛，2-甲基1-己醛，辛醛，2-甲基1-庚醛，壬醛，2-甲基-1-辛醛，2-乙基1-庚醛，3-丙基1-己醛，癸醛，己二醛，2-甲基戊二醛，2-甲基己二醛，3-甲基己二醛，3-羟基丙醛，6-羟基己醛，链烯醛，例如2-、3-和4-戊烯醛，5-甲酰基戊酸烷基酯，2-甲基-1-壬醛，十一烷醛，2-甲基1-癸醛，十二烷醛，2-甲基1-十一醛，十三烷醛，2-甲基1-十三烷醛，2-乙基-1-十二烷醛，3-丙基-1-十一烷醛，十五烷醛，2-甲基-1-十四烷醛，十六烷醛，2-甲基-1-十五烷醛，十七烷醛，2-甲基-1-十六烷醛，十八烷醛，2-甲基-1-十七烷醛，十九烷醛，2-甲基-1-十八烷醛，2-乙基1-十七烷醛，3-丙基-1-十六烷醛，二十烷醛，2-甲基-1-十九烷醛，二十一烷醛，2-甲基-1-二十烷醛，二十三烷醛，2-甲基-1-二十二醛，二十四烷醛，2-甲基-1-二十三烷醛，二十五烷醛，2-甲基-1-二十四烷醛，2-乙基1-二十三烷醛，3-丙基-1-二十二烷醛，二十七烷醛，2-甲基-1-二十八烷醛，二十九烷醛，2-甲基-1-二十八烷醛，三十一烷醛，2-甲基-1-三十烷醛等。
示例性的光学活性醛产物包括通过本发明的不对称加氢甲酰化方法制备的(对映体)醛化合物，例如s-2-(对异丁基苯基)丙醛，s-2-(6-甲氧基-2-萘基)丙醛，s-2-(3-苯甲酰基苯基)丙醛，s-2-(对-噻吩基苯基)丙醛，s-2-(3-氟-4-苯基)苯丙醛，s-2-[4-(1,3-二氢-1-氧代-2h-异吲哚-2-基)苯基]丙醛和s-2-(2-甲基乙醛)-5-苯甲酰基噻吩。
如在别处讨论的，在加氢甲酰化过程中形成过多的重物质(液体副产物，其正常沸点比加氢甲酰化过程的期望产物的正常沸点高至少25℃)通常是不期望的，因此期望一种降低重物质形成速率的方法。为了本发明的目的，通过测量随着时间(例如，对于连续的加氢甲酰化过程至少为7天)重物质(例如，二聚物和三聚物)的增加来确定重物质形成速率。在连续加氢甲酰化过程的背景中，定期取出过程流体样品，并通过气相色谱(gc)分析以确定二聚体和三聚体的重量百分比，然后将结果绘制为重物质浓度(y轴)与时间(x轴)的关系。最拟合最终数据点的直线的斜率量化了重物质增加的速率，单位为重量百分比/时间(例如重量百分比/天)。例如，可以定期地从至少一个反应器中取出液体样品，并通过gc进行分析，以确定反应流体中重物质的重量百分比；在一个优选的实施方案中，以期望的间隔从每个反应器中移出液体样品，并且将结果平均以给出代表整个过程的重物质浓度。在另一个实施方案中，用如上所述进行的gc分析和计算，在整个运行的持续时间的开始和间隔处以间歇方式取样以确定重物质形成速率。以上分析假设加氢甲酰化反应系统内的其他工艺参数(例如，反应流体体积、蒸发器进料尾料比、单元温度、蒸发器压力等)保持基本恒定。
确定重副产品重量百分比的方法包括但不限于gc面积百分比分析、gc外标分析(estd)和gc内标分析(istd)。gc检测器对特定分析物的响应取决于样品中分析物的化学成分和浓度。相似化学成分的分析物在给定的检测器上将表现出相似的响应，因此，通过注入测定量的已知化合物作为校准标准的一部分而确定的响应因子也可以应用于其他化学相似的组分。例如，对于一种c8烯烃确定的响应因子可以应用于其他c8烯烃异构体；同样，对于二聚体异构体、三聚体异构体等也是如此。确定单个重质化合物的浓度不是关键的；因此，为了量化和计算重物质的形成速率，将二聚体峰和三聚体峰组合在一起是可以接受的。将gc峰分组以报告相似化合物的总浓度的概念是本领域技术人员众所周知的(参见，例如“guidetoastmmethodsfortheanalysisofpetroleumproductsandlubricants,astminternational,2007,p.134)。通常，结构相似的化合物具有相当的挥发性和极性，因此会在气相色谱图上以相似的保留时间洗脱。例如，多个二聚体峰将具有相似的保留时间，可以分组在一起，其总浓度报告为“二聚体重量百分比”；这同样适用于“三聚体重量百分比”等。
gc方法开发的一般原理是技术人员众所周知的(例如，见“optimizationofchromatographicselectivity:aguidetomethoddevelopment；journalofchromatography”library第35卷,elsevier,1986)。尽管gc分析的确切方法并不严格，但所用条件应足以区分烯烃、醛产物、二聚体、三聚体和其他重质副产物。副产物的一般身份可以通过常规方法例如gc-质谱法以及独立的合成方法来确定，如美国专利4,148,830中所述。在一个实施方案中，至少一种具有非极性键合固定相的熔融石英毛细管柱用于具有温度编程能力和火焰离子化检测器的色谱仪中。通常，多个峰的分辨度将随所用色谱柱的长度而提高。在一个实施方案中，采用30米的柱；在优选的实施方案中，采用50米的柱；在最优选的实施方案中，采用100米的柱。如果需要，可以串联连接两个或更多的色谱柱以提高分辩度；这样使用的柱可以具有相同或不同的固定相和尺寸。
为了本发明的目的，术语“重物质形成速率”是指在加氢甲酰化过程中醛二聚体和三聚体形成的速率。重物质形成速率被表示为“重量％/天”，并计算如下：
(二聚体+三聚体的重量百分比)最终和(二聚体+三聚体的重量百分比)初始可以如上所述测量。例如，如果在没有本发明方法的情况下重物质形成速率为3重量％/天，并且本发明的方法将重物质形成的速率降低至1.5重量％/天，则实现了重物质形成速率降低50％。通过使用本文所述的有机氮化合物，本发明的方法可以有利地降低反应流体中重物质形成的速率。
本发明的一些实施方案的另一个优点是降低了在加氢甲酰化过程中经常发生的铑损失速率。如本文所用，术语“铑损失速率”是指铑浓度随时间的变化。铑的浓度可以使用常规方法如原子吸收(aa)来测量。浓度变化表示为每天损失的百万分之一(ppm)铑(ppm/天)，计算方法如下：
在另一个实施方案中，可以通过在多个天(x轴)上绘制以ppm为单位的铑浓度(y轴)，基于多个数据点来确定铑的损失速率；这样描述的线的斜率将决定铑损失速率(ppm/天)。为了本发明的目的，将铑损失速率从10ppm/天降低到5ppm/天构成了铑损失速率减少了50％。
现在将在以下实施例中详细描述本公开的一些实施方案。
实施例
除非另外指示，否则下面实施例中所有份数和百分比均以重量计。除非另有说明，否则压力以绝对压力给出。混合的c9醛由混合辛烯的加氢甲酰化制得，除非另有说明，否则在使用前要进行蒸馏。除非另有说明，实施例中使用的混合的c9醛包含96.8重量％的混合的c9醛、2.2重量％的二聚体和0.7重量％的三聚体。实施例中所用的丁醛是由丙烯的加氢甲酰化制得的，并在使用前进行蒸馏；总重物质浓度为约1重量％。
使用以下参数通过气相色谱(gc)对c9醛实验进行样品分析：
组分定量基于使用代表性化合物的外标校准；为了报告目的，将多个二聚体峰和三聚体峰分组。
使用以下参数通过gc对c4醛实验进行样品分析：
组分定量基于外标校准；重物质分为二聚体和三聚体。
除非另有说明，否则重物质形成速率被表示为“重量％/天”，并计算如下：
铑的浓度使用空气/乙炔火焰通过原子吸收(aa)确定。已经发现，这种技术将无法可靠地量化成簇的铑；因此，该方法可用于指示“铑损失”(例如，无法检测到的铑成簇或不再存在于溶液中，因此对加氢甲酰化没有活性)。铑损失速率计算如下：
颜色变化(从无色或浅黄色溶液开始)，例如变黑或黑色膜或固体形成，也表明铑催化剂降解。
在实施例中使用的配体a是三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯：
对比实验a.将费歇尔-波特管在氮气气氛下装入混合c9醛(约10ml)。将醛在115℃的油浴中搅拌过夜，然后取出样品进行gc分析。
发明实施例1.除了将苯并咪唑(bzim；2.5重量％)添加至醛之外，遵循比较实验a的步骤。
比较实验a和实施例1的结果示于表1中。
表1
苯并咪唑的存在会减慢二聚体和三聚体的形成；证明了重物质形成速率降低45％的好处。
比较实验b.在费歇尔-波特管中装入混合的c9醛(20ml)、二羰基乙酰丙酮铑(约300ppm铑)和配体a(每铑约10当量)。向溶液中加入1：1co：h2约1小时，然后用氮气短暂吹扫并在115℃的油浴中于10psi的总压力下密封。定期采样溶液以进行gc分析。
发明实施例2.除了将苯并咪唑(2.0wt.％)添加至醛之外，遵循比较实验b的步骤。
发明实施例3.除了将苯并咪唑(1.0wt.％)添加至醛之外，遵循比较实验b的步骤。
表2中示出了在比较实验b和发明实施例2和3中在5天内发生的重物质形成的结果。
表2
表3中总结了比较实验b和发明实施例2和3的铑随时间的浓度。
表3
铑损失速率降低了≥90％。比较实验b中的溶液是非常深的棕色，而发明实施例2和3中的溶液保持清澈的黄色，进一步表明苯并咪唑增强了铑-大体积有机单亚磷酸酯催化剂溶液中的铑稳定性。
比较实验c.遵循比较实验b的程序，不同之处在于以不同的间隔提取样品。
发明实施例4.遵循比较实验c的步骤，除了苯并咪唑的添加量(0.5重量％)。
发明实施例5.遵循比较实验c的步骤，除了苯并咪唑的添加量(0.25重量％)。
表4总结了115℃下6天后的比较实验c和发明实施例4和5的结果。
表4
在发明实施例4和5中，重物质形成速率降低了近50％。总的来说，表2和表4的结果表明，本发明在宽的有机氮化合物浓度范围内是有效的。
比较实验d.遵循比较实验b的程序，不同之处在于以不同的间隔提取样品。
比较实验e.遵循比较实验c的步骤，除了苯并咪唑的添加量(0.07重量％)。
比较实验f.遵循比较实验c的步骤，除了苯并咪唑的添加量(0.03重量％)。
表5总结了115℃下4天后比较实验d-f的结果。
表5
表5显示低于0.10重量％的苯并咪唑浓度没有得到本发明的结果。
比较实验g.将由铑(400ppm)、配体a(0.5wt％)、混合的c9醛和50wt.％c9醛衍生的重物质(20ml)组成的催化剂装入fischer-porter管。将该管充满1：1co：h2约1小时，然后在10psi总压力下于115℃密封。定期采样溶液以进行gc分析。
发明实施例6.除了加入苯并咪唑(0.50重量％)以外，按照比较实验d的步骤。
发明实施例7.除了添加苯并咪唑(1.00重量％)以外，按照比较实验d的步骤。
9天后比较实验g和发明实施例6和7的结果示于表6。
表6
重物质形成被减慢，特别是相对于本发明溶液中较低的二聚体浓度而言。
比较实验h.向fischer-porter管中加入丁醛(10ml)并在10psi氮气压力下密封。将醛在115℃油浴中搅拌，并定期取样进行gc分析。
发明实施例8.遵循比较实验e的步骤，除了添加苯并咪唑(1.8重量％)。
2天后比较实验h和发明实施例8的结果列于表7。
表7
表7的结果表明，本发明的方法与醛的性质无关。
比较实验i-s.除了使用不同的有机氮化合物和采样间隔外，遵循比较例a的程序。这些有机氮化合物不在本发明的范围内。结果总结在表8和9中。
表8
表9
在比较实验i-n和o-r中测试的有机氮化合物均未提供本发明的结果。发明实验9中的有机氮化合物使重物质形成速率降低了12％。