改进的金属－配体络合物催化的方法

专利名称：改进的金属－配体络合物催化的方法
技术领域：
本发明涉及改进的金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化的方法。更具体地讲，本发明涉及使用一种含水缓冲液，防止和/或减轻这类方法的有机亚磷酸酯配体的水解分解和金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂的减活化。
背景技术：
本领域技术人员均知道，通过在金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂的存在下，使一种或多种反应物反应，可以生产各种产物。但是，这种催化剂和有机亚磷酸酯配体的稳定性仍是本领域的一项主要关心的项目。在任何催化剂的使用中，催化剂的稳定性显然是一关键项目。由于非常昂贵的金属催化剂的不必要的反应导致的催化剂或催化活性的损失，会不利于所需产物的生产。同样，在该方法中所用的有机亚磷酸酯配体的降解可能产生有毒有机亚磷酸酯化合物或抑制剂或可能降低金属催化剂催化活性的酸副产物。此外，当催化剂的生产率下降时，产品的生产费用明显上升。
例如，金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化的加氢甲酰化方法的有机亚磷酸酯配体的降解和催化剂减活化的一个主要原因是由有机亚磷酸酯配体的水解不稳定性引起的。所有有机亚磷酸酯在一定程度上或其它程度上都对水解敏感，有机亚磷酸酯的水解速率一般取决于该有机亚磷酸酯的立体化学性质。一般来讲，磷原子周围的立体环境越大，水解速率就越慢。例如，三元三有机亚磷酸酯(诸如亚磷酸三苯酯)比诸如美国专利4,737,588中公开的二有机亚磷酸酯以及诸如美国专利4,748,261和4,769,498中公开的有机多亚磷酸酯对水解更敏感。此外，所有这类水解反应不变的是产生催化该水解反应的亚磷酸化合物。例如三元有机亚磷酸酯的水解产生一种膦酸二酯，它可水解为一种膦酸单酯，后者随后可水解为H3PO3酸。此外，诸如在膦酸二酯和醛之间或在某些有机亚磷酸酯配体和醛之间的所述反应的副产物水解，可以产生不希望有的强醛酸，例如正C3H7CH(OH)P(O)(OH)2。
实际上，甚至非常想要的非常不易水解的立体受阻有机亚磷酸酯可以与醛产物反应，生成有毒有机亚磷酸酯，例如有机单亚磷酸酯，后者不仅是催化抑制剂，而且对水解和这类醛酸副产物(例如膦酸羟烷基酯，例如在美国专利5,288,918和5,364,950中所示)的生成敏感得多。此外，由于产生例如H3PO3的这类亚磷酸化合物、诸如膦酸羟烷基酯之类的醛酸、H3PO4等，有机亚磷酸酯配体的水解可能被认为是自动催化的，如果不抑制，那么该连续液体再循环加氢甲酰化方法的催化体系将随时间变得酸性越来越强。因此，随时间最终构成不可接受量的这类亚磷酸物质可能引起存在的有机亚磷酸酯总的破坏，由此使该加氢甲酰化催化剂总的低效(减活化)并且有价值的铑金属对例如由沉淀和/或沉积在反应器壁上引起的损失敏感。因此，本领域非常需要防止和/或减轻这类有机亚磷酸酯配体水解降解和该催化剂减活化的成功方法。
本发明的公开内容现已发现，某些含水缓冲液可以用来有效地中和并除去这类亚磷酸化合物，并因此防止和/或减轻有机亚磷酸酯配体的水解降解和金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂的减活化，它们在使用金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂的过程中可能发生。已经惊奇地发现，含金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂的反应产物流体(例如加氢甲酰化)与一种含有缓冲液甚至在高温下接触时，发生有机亚磷酸酯配体最小量的损失。此外，我们也已经发现含水缓冲液被带到含有金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂的反应产物流体(例如加氢甲酰化)中，此后转移到反应区，该含水缓冲液不导致适当增加或显著增加不希望有的副产物的生成，这些副产物例如为醛副产物，诸如二聚体、三聚体等。
本发明部分涉及从反应产物流体中分离一种或多种亚磷酸化合物的方法，所述反应产物流体含有所述一种或多种亚磷酸化合物、一种金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂和可选的游离有机亚磷酸酯配体，该方法包括用足以中和并除去所述反应产物流体中的至少一定量的所述一种或多种亚磷酸化合物的含水缓冲液处理所述反应产物流体。
本发明也部分涉及使有机亚磷酸酯配体对水解降解稳定和/或金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂对减活化稳定的方法，该方法包括用足以中和并除去反应产物流体中的至少一定量所述一种或多种亚磷酸化合物的含水缓冲液处理所述反应产物流体，后者含有一种金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂和可选的游离有机亚磷酸酯配体，也含有一种或多种亚磷酸化合物。
本发明还部分涉及防止和/或减轻有机亚磷酸酯配体水解降解和/或金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂减活化的方法，该方法包括用足以中和并除去反应产物流体中的至少一定量所述一种或多种亚磷酸化合物的含水缓冲液处理所述反应产物流体，后者含有一种金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂和可选的游离有机亚磷酸酯配体，也含有一种或多种亚磷酸化合物。
本发明再部分涉及一种改进的方法，该方法包括在一种金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂和可选的游离有机亚磷酸酯配体的存在下，使一种或多种反应物反应，产生包含一种或多种产物的反应产物流体；改进包括通过用足以中和并除去所述反应产物流体中的至少一定量亚磷酸化合物的含水缓冲液处理至少一部分所述反应产物流体(它是由所述方法衍生的，也含有在所述方法中生成的亚磷酸化合物)，防止和/或减轻有机亚磷酸酯配体水解降解和/或金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂减活化。
本发明也部分涉及一种生产一种或多种产物的改进的方法，该方法包括(i)在至少一个反应区中，在一种金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂和可选的游离有机亚磷酸酯配体的存在下，使一种或多种反应物反应，产生包含一种或多种产物的反应产物流体，(ii)在至少一个分离区中或在所述至少一个反应区中，从所述反应产物流体中分离一种或多种产物；改进包括通过(a)从所述至少一个反应区或所述至少一个分离区中取出至少一部分反应产物流体，该流体由所述过程衍生，也含有在所述过程中生成的亚磷酸化合物，(b)在至少一个缓冲液处理区中，用足以中和并除去所述反应产物流体中的至少一定量亚磷酸化合物的含水缓冲液，处理至少一部分取出的反应产物流体，后者是由所述过程衍生的，也含有在所述过程中生成的亚磷酸化合物，(c)将处理的反应产物流体返回所述至少一个反应区或所述至少一个分离区。
本发明还部分涉及一个生产一种或多种产物的改进的方法，它包括(i)在至少一个反应区中，在一种金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂和可选的游离有机亚磷酸酯配体的存在下，使一种或多种反应物反应，产生包含一种或多种产物的反应产物流体，以及(ii)在至少一个分离区中或在所述至少一个反应区中，从所述反应产物流体中分离一种或多种产物；改进包括通过将足以中和并除去所述反应产物流体中的至少一定量亚磷酸化合物的含水缓冲液导入所述至少一个反应区和/或所述至少一个分离区中，处理至少一部分所述反应产物流体(它是由所述过程衍生的，也含有在所述过程中生成的亚磷酸化合物)，防止和/或减轻有机亚磷酸酯配体水解降解和/或金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂减活化。
本发明部分涉及从一种加氢甲酰化反应产物流体中分离一种或多种亚磷酸化合物的方法，所述流体含有一种或多种亚磷酸化合物、一种金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂和可选的游离有机亚磷酸酯配体，该方法包括用足以中和并除去所述反应产物流体中的至少一定量所述一种或多种亚磷酸化合物的含水缓冲液，处理所述加氢甲酰化反应产物流体。
本发明也部分涉及使有机亚磷酸酯配体对水解降解稳定和/或金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂对减活化稳定的方法，该方法包括用足以中和并除去所述反应产物流体中的至少一定量一种或多种亚磷酸化合物的含水缓冲液，处理所述加氢甲酰化反应产物流体，所述流体含有一种金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂和可选的游离有机亚磷酸酯配体，也含有所述一种或多种亚磷酸化合物。
本发明还部分涉及从一种防止和/或减轻有机亚磷酸酯配体的水解分解和/或金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂减活化的方法，该方法包括用足以中和并除去所述反应产物流体中的至少一定量一种或多种亚磷酸化合物的含水缓冲液，处理所述加氢甲酰化反应产物流体，所述流体含有一种金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂和可选的游离有机亚磷酸酯配体，也含有所述一种或多种亚磷酸化合物。
本发明再部分涉及改进的加氢甲酰化方法，该方法包括在一种金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂和可选的游离有机亚磷酸酯配体的存在下，使一种或多种烯烃不饱和化合物与一氧化碳和氢气反应，产生包含一种或多种醛的反应产物流体；改进包括通过用足以中和并除去所述反应产物流体中的至少一定量亚磷酸化合物的含水缓冲液，处理至少一部分所述反应产物流体(它是由所述加氢甲酰化过程衍生的，也含有在所述加氢甲酰化过程中生成的亚磷酸化合物)，防止和/或减轻有机亚磷酸酯配体的水解分解和/或金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂减活化。
本发明也部分涉及生产醛的改进的加氢甲酰化方法，该方法包括(i)在至少一个反应区中，在一种金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂和可选的游离有机亚磷酸酯配体的存在下，使一种或多种烯烃不饱和化合物与一氧化碳和氢气反应，产生包含一种或多种醛的反应产物流体，以及(ii)在至少一个分离区中或在所述至少一个反应区中，从所述反应产物流体中分离一种或多种醛；改进包括通过(a)从所述至少一个反应区或所述至少一个分离区中取出至少一部分反应产物流体，该流体由所述加氢甲酰化过程衍生，也含有在所述加氢甲酰化过程中生成的亚磷酸化合物，(b)在至少一个缓冲液处理区中，用足以中和并除去所述反应产物流体中的至少一定量亚磷酸化合物的含水缓冲液，处理至少一部分取出的反应产物流体，后者是由所述加氢甲酰化过程衍生的，也含有在所述加氢甲酰化过程中生成的亚磷酸化合物，(c)将处理的反应产物流体返回所述至少一个反应区或所述至少一个分离区，防止和/或减轻有机亚磷酸酯配体的水解分解和/或金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂减活化。
本发明还部分涉及一个生产醛的改进的加氢甲酰化方法，它包括(i)在至少一个反应区中，在一种金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂和可选的游离有机亚磷酸酯配体的存在下，使一种或多种烯烃不饱和化合物与一氧化碳和氢气反应，产生包含一种或多种醛的反应产物流体，以及(ii)在至少一个分离区中或在所述至少一个反应区中，从所述反应产物流体中分离一种或多种醛；改进包括通过将足以中和并除去所述反应产物流体中的至少一定量亚磷酸化合物的含水缓冲液，导入所述至少一个反应区和/或所述至少一个分离区中，处理至少一部分所述反应产物流体(它是由所述加氢甲酰化过程衍生的，也含有在所述加氢甲酰化过程中生成的亚磷酸化合物)，防止和/或减轻有机亚磷酸酯配体水解降解和/或金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂减活化。
详细描述一般方法本发明方法可以是非对称的或是对称的，推荐方法是非对称的，该方法可以以任何连续或半连续方式进行，并且可以包含任何所需的催化剂液体和/或气体再循环操作。由一种或多种反应物生产产物的特殊方法以及这些方法的反应条件和组分不是本发明的关键特征。本发明的加工技术可以相当于迄今用于常规方法中的任何已知加工技术。例如，这些方法可以以或者液态或气态进行，以连续、半连续或分批方式进行，根据需要包括液体再循环和/或气体再循环操作或这类体系的组合。同样，反应组分、催化剂和溶剂的加入方式和顺序也不是关键，可以以任何常规方式完成。在此所用的术语“反应产物流体”将包括(但不限于)含有大量任何一种或多种以下组分的反应混合物(a)一种金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂，(b)游离有机亚磷酸酯配体，(c)在该反应中生成的一种或多种亚磷酸化合物，(d)在反应中生成的产物，(e)未反应的反应物，以及(f)所述金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂和所述游离有机亚磷酸酯配体的一种有机增溶剂。该反应产物流体包括(但不限于)(a)在反应区中的反应介质，(b)在其送往分离区路径上的反应介质流，(c)在分离区中的反应介质，(d)在分离区和反应区之间的再循环流，(e)从应区或分离区中取出的用于用含水缓冲液处理的反应介质，(f)用含水缓冲液处理的取出反应介质，(g)返回反应区或分离区的处理反应介质，以及(h)在外部冷却器中的反应介质。
本发明包括采用金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂，以常规方式进行已知的常规合成，其中含该金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂的反应产物流体由所述方法衍生，也含有在所述方法期间生成的亚磷酸化合物，该含该金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂的反应产物流体用足以中和并除去含该金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂的反应产物流体中的至少一定量亚磷酸化合物的含水缓冲液处理，以防止或/减轻该有机亚磷酸酯配体水解降解和该金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂减活化。
说明性方法包括例如加氢甲酰化、加氢酰化(分子内和分子间)、氢氰化、加氢酰氨化、加氢酯化、氨解、醇解、羰基化、烯烃异构化、转移加氢等。推荐方法包括在催化量的一种金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂存在下，使有机化合物与一氧化碳的反应、或与一氧化碳和一种第三反应物(例如氢气)的反应，或与氰化氢的反应。最优选的方法包括加氢甲酰化、氢氰化和羰基化。
可以按照本领域已知的常规步骤进行加氢甲酰化。例如，可以通过在本文所述的一种金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂存在下，在加氢甲酰化条件下使一种烯烃化合物、一氧化碳和氢气反应，制备醛。另一种方法是，可以通过在本文所述的一种金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂存在下，在加氢甲酰化条件下将一种环氧化物、一氧化碳和氢气反应，制备羟醛。羟醛可以氢化为二醇，例如羟丙醛可以氢化为丙二醇。下文更全面地描述加氢甲酰化方法。
可以按照本领域已知的常规步骤进行分子内加氢酰化。例如，在本文所述的一种金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂存在下，在加氢酰化条件下，可以将含有3-7个碳原子烯烃基的醛转化为环酮。
可以按照本领域已知的常规步骤进行分子间加氢酰化。例如，在本文所述的一种金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂存在下，在加氢酰化条件下，通过将一种烯烃和一种醛反应可以制备酮。
可以按照本领域已知的常规步骤进行氢氰化。例如，在本文所述的一种金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂存在下，在氢氰化条件下，通过将一种烯烃化合物和氰化氢反应可以制备腈化合物。推荐的氢氰化方法包括在包含0价镍和一种双配价基亚磷酸酯配体的一种催化剂前体组合物存在下，使一种非共轭开链脂族单烯烃、一种与酯基共轭的单烯烃(例如戊-2-烯酸甲酯)、或与腈基共轭的单烯烃(例如3-戊烯腈)与一种氰化氢源反应，产生末端有机腈，例如己二腈、5-氰基戊酸烷基酯或3-(全氟烷基)丙腈。最好在Lewis酸促进剂存在下进行该反应。在美国专利5,523,453和WO 95/14659中描述了说明性氢氰化方法，这些专利的说明书通过引用结合到本文中。
可以按照本领域已知的常规步骤进行加氢酰氨化。例如，在本文所述的一种金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂存在下，在加氢酰氨化条件下，通过将一种烯烃、一氧化碳和一种伯胺、仲胺或氨气反应可以制备酰胺。
可以按照本领域已知的常规步骤进行加氢酯化。例如，在本文所述的一种金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂存在下，在加氢酯化条件下，通过将一种烯烃、一氧化碳和一种醇反应可以制备酯。
可以按照本领域已知的常规步骤进行氨解。例如，在本文所述的一种金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂存在下，在氨解条件下，通过将一种烯烃与一种伯胺或仲胺反应可以制备胺。
可以按照本领域已知的常规步骤进行醇解。例如，在本文所述的一种金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂存在下，在醇解条件下，通过将一种烯烃与一种醇反应可以制备酯。
可以按照本领域已知的常规步骤进行羰基化。例如，在本文所述的一种金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂存在下，在羰基化条件下，通过用一氧化碳处理烯丙醇可以制备内酯。
可以按照本领域已知的常规步骤进行异构化。例如，在本文所述的一种金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂存在下，在异构化条件下，可以将烯丙醇异构化，产生醛。
可以按照本领域已知的常规步骤进行转移加氢。例如，在本文所述的一种金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂存在下，在转移加氢条件下，通过将一种酮与一种醇反应可以制备醇。
本发明方法包括的允许原材料反应物的选择当然取决于所需的特定方法。这类原材料是本领域众所周知的，并且可以按照常规方法以常规量使用。说明性原材料反应物包括例如取代和未取代醛(分子内加氢酰化)、烯烃(加氢甲酰化、羰基化、分子间加氢酰化、氢氰化、加氢酰氨化、加氢酯化、氨解、醇解)、酮(转移加氢)、环氧化物(加氢甲酰化、氢氰化)、醇(羰基化)等。在Kirk-Othmer，Encyclopedia ofChemical Technology，第四版，1996(其相关部分通过引用结合到本文中)中提出了用来进行本发明方法的说明性适宜反应物。
可用于本发明包括方法的说明性金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂及其制备方法是本领域众所周知的，包括在下述专利中公开的那些催化剂。一般来说，这类催化剂可以如这类文献中描述的预生成，或现场生成，这类催化剂主要由与一种有机亚磷酸酯配体络合组合的金属组成。这些活性物质也含有直接与该金属结合的一氧化碳和/或氢气。
可用于这些方法中的催化剂包括一种可以具有光学活性或不具有光学活性的金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂。构成该金属-有机亚磷酸酯配体络合物的允许金属包括第8、9和10族金属，选自铑(Rh)、钴(Co)、铱(Ir)、钌(Ru)、铁(Fe)、镍(Ni)、钯(Pd)、铂(Pt)、锇(Os)和它们的混合物，优选金属是铑、钴、铱和钌，更优选铑、钴和钌，特别是铑。其它允许金属包括第11族金属和第6族金属，第11族金属选自铜(Cu)、银(Ag)、金(Au)和它们的混合物，第6族金属选自铬(Cr)、钼(Mo)、钨(W)和它们的混合物。第6、8、9、10和11族金属的混合物也可以用于本发明。构成该金属-有机亚磷酸酯配体络合物和游离有机亚磷酸酯配体的允许有机亚磷酸酯配体包括单、二、三和高级多有机亚磷酸酯。这类配体的混合物需要时可以用于该金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂和/或游离配体中，这类混合物可以相同或不同。本发明不会以任何方式受允许有机亚磷酸酯配体或其混合物的限制。应该注意，成功地实施本发明不取决于该金属-有机亚磷酸酯配体络合物物质的精确结构，也不能据此预测，该结构可能以单核、双核和/或高级核形式存在。实际上，精确的结构是未知的。尽管本文不打算结合任何理论或机制论文，但显然催化物质使用时可能以其最简单的形式，主要由与该有机亚磷酸酯配体和一氧化碳和/或氢络合组合的金属构成。
本文和权利要求书中所用的术语“络合物”是指，通过能够独立存在的一种或多种富含电子的分子或原子与一种或多种也能够独立存在的少电子分子或原子联合，形成的一种配位化合物。例如，用于本文的有机亚磷酸酯配体可以具有一个或多个磷供体原子，每个供体原子具有一个可利用或未分享的电子对，它们每个都能够独立或可能与该金属协同(例如通过螯合)形成一个配位共价键。一氧化碳(也适当地将它分类为一个配体)也可以存在并与该金属络合。该络合物催化剂的最终组合物也可以含有其它配体，例如氢或满足该金属配价位点或核电荷的一个阴离子。代表性的其它配体包括例如卤素(Cl、Br、I)、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相同或不同，为取代或未取代的烃基，例如烷基或芳基)、乙酸酯、乙酰丙酮化物、SO4、PF4、PF6、NO2、NO3、CH3O、CH2＝CHCH2、CH3CH＝CHCH2、C6O5CN、CH3CN、NH3、吡啶、(C2H5)3N、单烯烃、二烯烃和三烯烃、四氢呋喃等。当然应该理解，这些络合物物质最好不含可能毒害该催化剂或对催化剂性能具有不当不利影响的任何其它有机配体或阴离子。在该金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化的方法(例如加氢甲酰化)中，活性催化剂最好不含直接连接该金属的卤素或硫，尽管这样可能不是绝对必要的。
这类金属上可利用的配位位点数是本领域众所周知的。因此，催化物质可以包括单体核、双体核或高级核形式的一种络合物催化剂混合物，其特征最好为每个金属(例如铑)分子络合至少一个含有机亚磷酸酯的分子。例如，鉴于加氢甲酰化反应使用一氧化碳和氢气，有人认为除有机亚磷酸酯配体外，用于加氢甲酰化反应中的推荐催化剂的催化物质可以与一氧化碳和氢气络合。
可以用作本发明方法和反应产物流体的金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂的配体和/游离配体的有机亚磷酸酯可以为非手性(无光学活性)或手性(光学活性)类型，并且是本领域众所周知的。“游离配体”是指不与该络合物催化剂的金属(例如金属原子)络合(连接或结合)的配体。如本文所述，本发明方法以及特别是加氢甲酰化方法可以在游离有机亚磷酸酯配体存在下进行。最好是非手性有机亚磷酸酯。
可以用作本发明含有该金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂的反应产物流体的配体和/也可能存在于所述反应产物流体中的任何游离有机亚磷酸酯配体的有机亚磷酸酯中有单有机亚磷酸酯、双有机亚磷酸酯、三有机亚磷酸酯和有机多亚磷酸酯。用于本发明的这类有机亚磷酸酯配体和/或它们的制备方法是本领域众所周知。
典型的单有机亚磷酸酯可以包括具有下式的那些单有机亚磷酸酯
其中R1表示含有4-40个或更多碳原子的取代或未取代的三价烃基，诸如三价无环基和三价环基，例如三价亚烷基(诸如由1，2，2-三羟甲基丙烷等衍生的那些亚烷基)或三价环亚烷基(诸如由1，3，5-三羟基环己烷等衍生的那些环亚烷基)。可以发现在例如美国专利4,567,306中更详细地描述了这类单有机亚磷酸酯，该专利的说明书通过引用结合到本文中。
典型的二有机亚磷酸酯可以包括具有下式的那些二有机亚磷酸酯
其中R2表示含有4-40个或更多碳原子的取代或未取代的二价烃基，而W表示含有1-18个或更多碳原子的取代和未取代单价烃基。
上式(II)中W表示的典型取代和未取代单价烃基包括烷基和芳基，而R2表示的典型取代和未取代二价烃基包括二价无环基和二价芳基。说明性二价无环基包括例如亚烷基、亚烷基-氧基-亚烷基、亚烷基-NR4-亚烷基(其中R4为氢或一个取代或未取代的单价烃基，例如具有1-4个碳原子的烷基)、亚烷基-S-亚烷基和环亚烷基等。更优选的二价无环基是二价亚烷基，诸如在美国专利3,415,906和4,567,302等(这些专利的说明书通过引用结合到本文中)中更详细公开的二价亚烷基。典型二价芳基包括例如亚芳基、双亚芳基、亚芳基-亚烷基、亚芳基-亚烷基-亚芳基、亚芳基-氧基-亚芳基、亚芳基-NR4-亚芳基(其中R4为上面限定的)、亚芳基-S-亚芳基和亚芳基-S-亚烷基等。更优选R2为二价芳基，诸如在美国专利4,599,206、4,717,775、4,835,299等(这些专利的说明书通过引用结合到本文中)中更详细公开的二价芳基。
更优选类的二有机亚磷酸酯的代表为下式的那些二有机亚磷酸酯
其中W如上面限定的，每个Ar相同或不同，表示一个取代或未取代的芳基，每个y相同或不同，其值为0或1；Q表示一个二价桥连基团，选自-C(R3)2-、-O-、-S-、-NR4、Si(R5)2-和-CO-，其中每个R3相同或不同，表示氢、具有1-12个碳原子的烷基、苯基、甲苯基、茴香基，R4如上面限定的，每个R5相同或不同，表示氢或一个甲基，而m值为0或1。例如在美国专利4,599,206、4,717,775和4,835,299(这些专利的说明书通过引用结合到本文中)中更详细地描述了这类二有机亚磷酸酯。
典型的三有机亚磷酸酯可以包括具有下式的那些三有机亚磷酸酯
其中每个R6相同或不同，为一个取代或未取代的单价烃基，例如含有1-24个碳原子的烷基、环烷基、芳基、烷芳基和芳烷基。说明性三有机亚磷酸酯包括例如亚磷酸三烷基酯、亚磷酸二烷基酯芳基酯、亚磷酸烷基酯二芳基酯、亚磷酸三芳基酯等，诸如亚磷酸三甲酯、亚磷酸三乙酯、亚磷酸丁酯二乙酯、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、亚磷酸三正十二烷酯、亚磷酸二甲酯苯酯、亚磷酸二乙酯苯酯、亚磷酸甲酯二苯酯、亚磷酸乙酯二苯酯、亚磷酸三苯酯、亚磷酸三萘酯、亚磷酸双(3，6，8-三叔丁基-2-萘基)酯甲酯、双(3，6，8-三叔丁基-2-萘基)酯环己酯、亚磷酸三双(3，6-二叔丁基-2-萘基)酯、亚磷酸双(3，6，8-三叔丁基-2-萘基)酯(4-联苯基)酯、亚磷酸双(3，6，8-三叔丁基-2-萘基)酯苯酯、亚磷酸双(3，6，8-三叔丁基-2-萘基)酯(4-苯甲酰基苯基)酯、亚磷酸双(3，6，8-三叔丁基-2-萘基)酯(4-磺酰苯基)酯等。最优选的三有机亚磷酸酯是亚磷酸三苯酯。例如在美国专利3,527,809和5,277,532中更详细地描述了这类三有机亚磷酸酯，这些专利的说明书通过引用结合到本文中。
典型的有机多亚磷酸酯含有两个或多个叔(三价)磷原子，可以包括具有下式的那些有机多亚磷酸酯
其中X表示一个含有2-40个碳原子的取代或未取代的n价有机桥连基团，每个R7相同或不同，表示一个含有4-40个碳原子的二价有机基团，每个R8相同或不同，表示一个含有1-24个碳原子的取代或未取代的单价烃基，a和b可以相同或不同，各自的值为0-6，只要a+b的和为2-6，而n等于a+b即可。当然应该理解，当a值为2或2以上时，每个R7基团可以相同或不同。每个R8基团也可以是相同或不同的给定化合物。
由X表示的典型n价(最好为二价)有机桥连烃基和由以上R7表示的典型二价有机基团包括酰基和芳基，诸如亚烷基、亚烷基-Qm-亚烷基、亚环烷基、亚芳基、双亚芳基、亚芳基-亚烷基和亚芳基-(CH2)y-Qm-(CH2)y-亚芳基等，其中每个Q、y和m如式(III)中定义的。由上述X和R7表示的更优选的无环基为二价亚芳基，而由上述X和R7表示的更优选的芳基为二价亚芳基和双亚芳基，诸如在例如美国专利4,769,498、4,774,361、4,885,401、5,179,055、5,113,022、5,202,297、5,235,113、5,264,616和5,364,950以及欧洲专利申请公开662,468等中更全面公开的，这些专利的说明书通过引用结合到本文中。推荐的由上面每个R8基团表示的典型单价烃基包括烷基和芳基。
推荐的说明性有机多亚磷酸酯可以包括双亚磷酸酯，诸如下式(VI)-(VIII)的那些双亚磷酸酯
其中，式(VI)-(VIII)中的每个R7、R8和X与式(V)限定的相同。最好每个R7和X表示一个二价烃基，选自亚烷基、亚芳基、亚芳基-亚烷基-亚芳基和双亚芳基，而每个R8基团表示一个单价烃基，选自烷基和芳基。这类式(VI)-(VIII)的有机多亚磷酸酯配体可以发现公开于例如美国专利4,668,651、4,748,261、4,769,498、4,774,361、4,885,401、5,113,022、5,179,055、5,202,297、5,235,113、5,254,741、5,264,616、5,312,996、5,364,950和5,391,801中，这些专利的说明书通过引用结合到本文中。
典型的更优选类的有机双亚磷酸酯为以下式(IX)-(XI)的有机双亚磷酸酯
其中Ar、Q、R7、R8、X、m和v如上面限定的。最优选X表示二价芳基-(CH2)y-(Q)m-(CH2)y-芳基，其中每个y值分别为0或1；m值为0或1，而Q为-O-、-S-或-C(R3)2，在此每个R3相同或不同，表示氢或甲基。更优选上述限定的R8基团的每个烷基可以含有1-24个碳原子，而上式(IX)-(XI)的上面限定的Ar、X、R7和R8基团中的每个芳基可以含有6-18个碳原子，所述基团可以相同或不同，而X的推荐亚烷基可以含有2-18个碳原子，R7的推荐亚烷基可以含有5-18个碳原子。此外，上式的二价Ar基团和X的二价芳基最好为亚苯基，其中由-(CH2)y-(Q)m-(CH2)y-表示的桥连基团与结构式中氧原子邻位的所述亚苯基连接，该桥连基团将亚苯基与这些结构式的磷原子连接。当任何取代基存在于在这类亚苯基上时，它们最好也在与氧原子相连的亚苯基的对位和/或邻位进行连接，该桥连基团将给定的取代亚苯基与其磷原子连接。
当然，上述式(I)-(XI)的这类有机亚磷酸酯的任一R1、R2、R6、R7、R8、W、X、Q和Ar基团需要时可以用含有1-30个碳原子的任何适宜的取代基取代，这些取代基不会不当地不利影响本发明方法的所需结果。可以在所述基团上的取代基除当然相应的烃基(诸如烷基、芳基、芳烷基、烷芳基和环己基取代基)外，可以包括甲硅烷基，诸如-Si(R10)3；氨基，诸如-N(R10)2；膦基，诸如-芳基-P(R10)2；酰基，诸如-C(O)R10；酸基，诸如-OC(O)R10；酰氨基，诸如-CON(R10)2和-N(R10)COR10；磺酰基，诸如-SO2R10；烷氧基，诸如-OR10；亚磺酰基，诸如-SOR10；硫基，诸如-SR10；磷酰基，诸如-P(O)(R10)2以及卤素、硝基、氰基、三氟甲基、羟基等，其中每个R10基团分别表示相同或不同的具有1-18个碳原子的单价烃基(例如烷基、芳基、芳烷基、烷芳基和环己基)，只要在诸如-N(R10)2的氨基取代基中，每个在一起的R10也可以表示一个与氮原子一起形成一个杂环基的二价桥连基团，而在诸如-CON(R10)2和-N(R10)COR10的酰氨基取代基中，每个连接N的R10也可以是氢。当然应该理解，构成一个特殊给定有机亚磷酸酯的任一取代或未取代的烃基可以相同或不同。
更具体地讲，说明性取代基包括伯、仲和叔烷基，诸如甲基、乙基、正丙基、异丙基、丁基、仲丁基、叔丁基、新戊基、正己基、戊基、仲戊基、叔烷基、异辛基、癸基、十八基等；芳基，诸如苯基、萘基等；芳烷基，诸如苄基、苯乙基、三苯基甲基等；烷芳基，诸如甲苯基、二甲苯基等；脂环基，诸如环戊基、环己基、1-甲基环己基、环辛基、环己基乙基等；烷氧基，诸如甲氧基、乙氧基、丙氧基、叔丁氧基、-OCH2CH2OCH3、-O(CH2CH2)2OCH3、-O(CH2CH2)3OCH3等；芳氧基，诸如苯氧基等；以及甲硅烷基，诸如-Si(CH3)3、-Si(OCH3)3、-Si(C3H7)3等；氨基，诸如-NH2、-N(CH3)2、-NHCH3、-NH(C2H5)等；芳膦基，诸如-P(C6H5)2等；酰基，诸如-C(O)CH3、-C(O)C2H5、-C(O)C6H5等；酯基，诸如-C(O)OCH3等；氧羰基，诸如-O(CO)C6H5等；酰氨基，诸如-CONH2、-CON(CH3)2、-NHC(O)CH3等；磺酰基，诸如-S(O)2C2H5等；亚磺酰基，诸如-S(O)CH3等；硫基，诸如-SCH3、-SC2H5、-SC6H5等；磷酰基，诸如-P(O)(C6H5)2、-P(O)(CH3)2、-P(O)(C2H5)2、-P(O)(C3H7)2、-P(O)(C4H9)2、-P(O)(C6H13)2、-P(O)CH3(C6H5)、-P(O)(H)(C6H5)等。
这类有机亚磷酸酯配体的具体说明性实例包括以下配体具有下式的亚磷酸2-叔丁基-4-甲氧基苯酯(3，3’-二叔丁基-5，5’-二甲氧基-1，1’-联苯基-2，2’-二基)酯
配体A具有下式的亚磷酸甲酯(3，3’-二叔丁基-5，5’-二甲氧基-1，1’-联苯基-2，2’-二基)酯
配体B具有下式的6，6’-[[4，4’-双(1，1-二甲基乙基)-[1，1’-联萘基]-2，2’-二基]双(氧基)]双-二苯并[d，f][1，3，2]二氧杂磷庚英，
配体C
具有下式的6，6’-[[3，3’-双(1，1-二甲基乙基)-5，5’-二甲氧基-[1，1’-联苯基]-2，2’-二基]双(氧基)]双-二苯并[d，f][1，3，2]二氧杂磷庚英，
配体D具有下式的6，6’-[[3，3’，5，5’-四(1，1-二甲基丙基)-[1，1’-联苯基]-2，2’-二基]双(氧基)]双-二苯并[d，f][1，3，2]二氧杂磷庚英，
配体E具有下式的6，6’-[[3，3’，5，5’-四(1，1-二甲基乙基)-[1，1’-联苯基]-2，2’-二基]双(氧基)]双-二苯并[d，f][1，3，2]二氧杂磷庚英，
配体F
具有下式的二亚磷酸(2R，4R)-二[2，2’-[3，3’，5，5’-四叔戊基-1，1’-联苯基)]-2，4-戊酯，
配体G具有下式的二亚磷酸(2R，4R)-二[2，2’-[3，3’，5，5’-四叔丁基-1，1’-联苯基)]-2，4-戊酯，
配体H
具有下式的二亚磷酸(2R，4R)-二[2，2’-[3，3’-二戊基-5，5’-二甲氧基-1，1’-联苯基)]-2，4-戊酯，
配体I具有下式的二亚磷酸(2R，4R)-二[2，2’-[3，3’-二叔丁基-5，5’-二甲基-1，1’-联苯基)]-2，4-戊酯，
配体J
具有下式的二亚磷酸(2R，4R)-二[2，2’-[3，3’-二叔丁基-5，5’-二乙氧基-1，1’-联苯基)]-2，4-戊酯，
配体K具有下式的二亚磷酸(2R，4R)-二[2，2’-[3，3’-二叔丁基-5，5’-二乙基-1，1’-联苯基)]-2，4-戊酯，
配体L
具有下式的二亚磷酸(2R，4R)-二[2，2’-[3，3’-二叔丁基-5，5’-二甲氧基-1，1’-联苯基)]-2，4-戊酯，
配体M具有下式的6-[[2’-[(4，6-双(1，1-二甲基乙基)-1，3，2-苯并二氧杂磷茂-2-基)氧基]-3，3’-双(1，1-二甲基乙基)-5，5’-二甲氧基[1，1’-联苯基]-2-基]氧基]-4，8-双(1，1-二甲基乙基)-2，10-二甲氧基二苯并[d，f][1，3，2]二氧杂磷庚英，
配体N
具有下式的6-[[2’-[1，3，2-苯并二氧杂磷茂-2-基)氧基]-3，3’-双(1，1-二甲基乙基)-5，5’-二甲氧基[1，1’-联苯基]-2-基]氧基]-4，8-双(1，1-二甲基乙基)-2，10-二甲氧基二苯并[d，f][1，3，2]二氧杂磷庚英，
配体O具有下式的6-[[2’-[5，5-二甲基-1，3，2-二氧杂磷庚环-2-基)氧基]-3，3’-双(1，1-二甲基乙基)-5，5’-二甲氧基[1，1’-联苯基]-2-基]氧基]-4，8-双(1，1-二甲基乙基)-2，10-二甲氧基二苯并[d，f][1，3，2]二氧杂磷庚英，
配体P
具有下式的磷酸2’-[[4，8-双(1，1-二甲基乙基)-2，10-二甲氧基二苯并[d，f][1，3，2]二氧杂磷庚英-6-基]氧基]-3，3’-双(1，1-二甲基乙基)-5，5’-二甲氧基[1，1’-联苯基]-2-酯双(4-己基苯基)酯，
配体Q具有下式的磷酸2-[[2-[[4，8-双(1，1-二甲基乙基)-2，10-二甲氧基二苯并[d，f][1，3，2]二氧杂磷庚英-6-基]氧基]-3-(1，1-二甲基乙基)-5-甲氧基苯基]甲基]-4-甲氧基-6-(1，1-二甲基乙基)苯基联苯酯，
配体R
具有下式的磷酸3-甲氧基-1，3-环六亚甲基四[3，6-双(1，1-二甲基乙基)-2-萘基)酯，
配体S具有下式的磷酸2，5-双(1，1-二甲基乙基)-1，4-亚苯基四[2，4-双(1，1-二甲基乙基)苯基]酯，
配体T具有下式的磷酸亚甲基二-2，1-亚苯基四[2，4-双(1，1-二甲基乙基)苯基]酯，
配体U
具有下式的磷酸[1，1’-联苯基]-2，2’-二基四[2-(1，1-二甲基乙基)-4-甲氧基苯基]酯，
配体V如上所述，用于本发明的金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂可以用本领域众所周知的方法生成。该金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂可以为均相形式或多相形式。例如可以制备预生成的铑氢化-羰基-有机亚磷酸酯配体催化剂，并将其导入特定方法的反应混合物中。更优选由可以导入反应介质中用于现场生成活性催化剂的铑催化剂前体，可以衍生该金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂。例如，诸如二羰基乙酰丙酮化铑、Rh2O3、Rh4(CO)12、Rh6(CO)16、Rh(NO3)3等的铑催化剂前体可以与用于现场生成活性催化剂的有机亚磷酸酯配体一起导入反应混合物中。在本发明的推荐实施方案中，二羰基乙酰丙酮化铑用作铑前体，在一种溶剂存在下与该有机亚磷酸酯配体反应，生成催化的铑-有机亚磷酸酯配体络合物前体，后者与过量的(游离)有机亚磷酸酯配体一起导入反应区中，以现场生成活性催化剂。在任何情况下，一氧化碳、氢气和有机亚磷酸酯化合物都是能够与该金属络合的配体，在用于加氢甲酰化反应的条件下，在该反应混合物中存在一种活性金属-有机亚磷酸酯配体催化剂，这对于本发明的目的是足够。
更具体地讲，可以生成一种催化剂前体组合物，它主要由一种增溶的金属-有机亚磷酸酯配体络合物前体催化剂、一种有机溶剂和游离有机亚磷酸酯配体组成。可以通过生成铑原材料的溶液，制备这类前体组合物，其中铑原材料诸如为氧化铑、氢化铑、羰基铑或铑盐(例如硝酸盐)，它们可以或不可以与本文限定的有机亚磷酸酯配体络合组合。可以使用任何适宜的铑原材料，例如二羰基乙酰丙酮化铑、Rh2O3、Rh4(CO)12、Rh6(CO)16、Rh(NO3)3和有机亚磷酸酯配体氢化羰基铑。羰基和有机亚磷酸酯配体如果不是已经与起始铑络合，那么可以或者在该过程之前与铑络合，或在该过程中现场与铑络合。
作为说明，本发明的推荐催化剂前体组合物主要由通过生成二羰基乙酰丙酮化铑、一种有机溶剂和一种本文限定的有机亚磷酸酯配体的溶液制备的一种增溶的羰基铑有机亚磷酸酯配体络合物前体催化剂、一种溶剂和可选的游离有机亚磷酸酯配体组成。通过一氧化碳气体的放出证实，在室温下有机亚磷酸酯配体容易取代乙酰丙酮化铑络合物前体中的一个羰基配体。需要时可以通过加热该溶液促进该取代反应。可以使用可加溶二羰基乙酰丙酮化铑络合物前体和铑有机亚磷酸酯配体络合物前体的任何适宜的有机溶剂。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存在于这类催化剂前体组合物中的推荐实施方案明显地可以相当于在本发明方法中的用量。经验表明，在用不同的配体(例如氢气、一氧化碳或有机亚磷酸酯配体)开始该方法(例如加氢甲酰化)之后，该前体催化剂的乙酰丙酮化物配体被取代，生成上述活性络合物催化剂。从具有产物醛的反应介质中除去在加氢甲酰化过程条件下从该前体催化剂游离出的乙酰丙酮，因此，乙酰丙酮决不会对加氢甲酰化方法有害。利用这类推荐的铑络合物催化前体组合物，提供一种简单经济并有效的方法，以处理铑前体铑和加氢甲酰化的启动。
因此，用于本发明方法的金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂主要由与一氧化碳(即加氢甲酰化)和有机亚磷酸酯配体络合的金属组成，所述配体以螯合和/或非螯合方式与该金属结合(络合)。此外，本文所用的术语“主要由...组成”除一氧化碳和该有机亚磷酸酯配体外，不排除(而是包括)与该金属络合的氢。此外，这种术语不排除也可以与该金属络合的其它有机配体和/或阴离子的可能性。不希望材料的量不当的不利毒害或不当地减活化该催化剂，因此最希望该催化剂不含诸如连接金属的卤素(例如氯等)等的污染物，尽管这样可能不是绝对必需的。可能存在活性金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂的氢和/或羰基配体，因为它们是与前体催化剂结合的配体和/或因为例如由于用于本发明加氢甲酰化过程的氢气和一氧化碳而现场生成。
如上所述，该有机亚磷酸酯配体既可以用作该金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂的配体，也可以用作可以存在于本发明方法的反应介质中的游离有机亚磷酸酯配体。此外，应该理解，尽管该金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂的有机亚磷酸酯配体和最好存在于本发明给定方法中的任何过量的游离有机亚磷酸酯配体通常是同一类型的配体，但需要时，为了任一给定方法的目的也可以使用不同类型的有机亚磷酸酯配体以及两种或多种不同的有机亚磷酸酯配体的混合物。
在本发明给定方法的反应介质中金属-有机多亚磷酸酯配体络合物催化剂的存在量，只需要为提供希望使用的给定金属浓度所需的最小量，该量提供的基础至少为催化所需特定方法所需的金属催化量。一般来说，1-10,000ppm的金属浓度范围(按游离金属计算)以及不高于1∶1至不低于200∶1的催化剂溶液中配体与金属的摩尔比，对大多数方法应该是足够的。
如上所述，除该金属-有机多亚磷酸酯配体络合物催化剂外，可以在游离有机亚磷酸酯配体存在下，进行本发明方法，特别是加氢甲酰化方法。尽管本发明方法可以用任何过量的所需游离有机亚磷酸酯配体进行，但游离有机亚磷酸酯配体的使用可能不是绝对必需的。因此一般来讲，每摩尔存在于该反应介质中的金属(例如铑)不高于1.1-100摩尔或需要时更高的配体量对于大多数目的，特别是对于铑催化的加氢甲酰化应该是合适的；所用配体的所述量为与存在金属结合(络合)的配体量和存在的游离(未络合)配体量的总和。当然，需要时可以将构成配体于任何时间下并以任何适宜的方式，供给该方法的反应介质，以在该反应介质中维持预定浓度的游离配体。
如上所述，催化剂在反应期间和/或在产物分离期间可以为多相形式。这类催化剂在生产高沸点醛或热敏醛的烯烃加氢甲酰化中特别有利，使得通过于低温下过滤或倾析，可以从产物分离该催化剂。例如，铑催化剂可以连接于一个载体上，使得该催化剂在加氢甲酰化阶段和分离阶段期间都保持其固体形式，或于高温下可溶于一种液体反应介质中，然后冷却时沉淀。
作为说明，该铑催化剂可以浸渍在任何固体载体上，诸如无机氧化物(即氧化铝、氧化硅、二氧化钛或二氧化锆)、碳或离子交换树脂。该催化剂可以支持在沸石、玻璃或粘土的孔隙上或嵌入沸石、玻璃或粘土的孔隙中；该催化剂也可以溶于一种覆盖所述沸石或玻璃孔隙的液体膜中。如通过该该沸石孔隙大小进行测定的，这类沸石载体上的催化剂对于高选择性地生产一种或多种区域异构醛特别有利。在固体上支持催化剂的技术(诸如早期润湿)是本领域技术人员众所周知的。由此生成的固体催化剂仍可以与一种或多种上面限定的配体络合。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中可以发现这类固体催化剂的描述。
该金属(例如铑)催化剂可以粘附于一种薄膜或膜载体上，诸如醋酸纤维素酯或聚苯砜，如在例如J.Mol.Cat.1990，63，213-221中描述的。
通过掺入聚合物中的含有机磷的配体(诸如亚磷酸酯)，可以将该金属(例如铑)催化剂粘附于一种不溶性聚合载体上。该载体上的催化剂不受聚合物或掺入其中的含磷物质选择的限制。在例如J.Mol.Cat.1993，83，17-35；Chemtech 1983，46；J.Am.Chem.Soc.1987，109，7122-7127中可以发现聚合物载体上的催化剂的描述。
在上述多相催化剂中，在整个过程和催化剂分离过程中该催化剂可以保持其多相形式。在本发明的另一实施方案中，该催化剂可以支持在一种聚合物上，后者由于其分子量的性质，于高温下可溶于该反应介质中，但冷却时沉淀，因此促进催化剂从该反应混合物中分离。在例如Polymer，1992，33，161；J.Org.Chem.1989，54，2726-2730中描述了这类“可溶”聚合物载体上的催化剂。
由于产物的沸点高，并且为了避免醛产物的分解，加氢甲酰化反应更优选在淤浆相中进行。然后可以例如通过过滤或倾析，从产物混合物中分离该催化剂。该反应产物流体可以含有一种多相金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂，例如淤浆，或在该特定过程中至少一部分反应产物流体可以接触固定的多相金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂。在本发明的一个实施方案中，该金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂可以在该反应产物流体中制成淤浆。
当然，用于本发明方法的允许反应条件的选择取决于所需的特定合成。这类方法的条件是本领域众所周知的。所有本发明方法都可以按照本领域已知的常规步骤进行。例如在Kirk-Othmer，Encyclopedia ofChemical Technology，第四版，1996(其相关部分通过引用结合到本文中)中描述了进行本发明方法的说明性反应条件。根据特定方法，操作温度可以为大约不高于-80℃至大约不低于500℃，操作压力可以为不高于1 psig(磅/平方英寸(表压))至不低于10,000psig。
本发明方法进行的时间足以产生所需产物。所用的准确反应时间部分取决于诸如温度、压力、原材料的性质和比例等的因素。反应时间通常为大约0.5-200小时或200小时以上，最好为少于1小时至大约10小时。
本发明方法以及最好是加氢甲酰化方法可以在一种该金属-有机多亚磷酸酯配体络合物催化剂的有机溶剂存在下进行。该溶剂也可以含有溶解至饱和极限的水。根据所用的特殊催化剂和反应物，适宜的有机溶剂包括例如醇、链烷、链烯、链炔、醚、醛、酮、酯、酰胺、胺、芳族化合物等。可以使用不会不当不利干扰要进行方法的任何适宜的溶剂，这类溶剂可以包括迄今通常用于已知的金属催化方法中的那些溶剂。提高溶剂的介电常数或极性通常可以倾向于促进反应速率的提高。当然需要时，可以使用一种或多种不同溶剂的混合物。显然，溶剂的用量不是本发明的关键，仅需要为足以提供给给定方法的反应介质以所需特定金属浓度的量。一般来说，使用时溶剂的量可以为该反应混合物原材料总重量的大约5-99％(重量)或更高。
本发明方法可用来制备取代和未取代光学活性和非光学活性的化合物。用本发明方法制备的说明性化合物包括例如取代和未取代的醇或酚；胺；酰胺；醚或环氧化物；酯；酮；醛；和腈。可以用本发明方法制备的说明性适宜光学活性和非光学活性化合物(包括上述原材料化合物)包括在Kirk-Othmer，Encyclopedia of Chemical Technology，第四版，1996(其相关部分通过引用结合到本文中)和The Merck Index，An Encyclopedia of Chemicals，Drugs and Biologicals，第11版，1989(其相关部分通过引用结合到本文中)中描述的那些允许化合物。
可以用任何常规方法回收本发明的所需产物，在任一给定方法中可以使用一个或多个分离器或分离区从其粗反应产物流体中回收所需反应产物。适宜的分离方法包括例如溶剂萃取、结晶、蒸馏、蒸发、转膜蒸发、降膜蒸发等。当通过利用公开PCT申请WO 88/08835中描述的捕集剂生成产物时，可能需要从该粗反应混合物取出产物。从粗反应混合物的其它组分分离产物混合物的推荐方法为膜分离。按上面提到的美国专利5,430,194和1995年5月5日申请的共同未决美国专利申请08/430,790中提出的方法，可以达到这种膜分离。
可以采用例如固定床反应器、流体床反应器、连续搅拌釜式反应器(CSTR)或淤浆反应器进行本发明方法。催化剂的最适大小和形状取决于所用反应器的类型。一般来说，对于流体床反应器而言，最好用球形小催化剂颗粒，以易于流化。对于固定床反应器，最好用较大的催化剂颗粒，因此反应器内的反压保持相当低。至少一个用于本发明的分离区可以是单一容器，或可以包括两个或多个单独的容器。至少一个用于本发明的缓冲液处理区可以是单一容器或可以包括两个或多个单独的容器。应该理解，用于本文的反应区和分离区可以存在于同一容器中，或存在于不同容器中。例如，在反应区中可以采用诸如反应蒸馏、反应膜分离等的反应分离技术。
本发明方法可以以分批或连续方式进行，需要时再循环未消耗的原材料。可以在单一反应区中或在串联或平行的多个反应区中进行该反应，或可以在伸长的管状区和系列这类区中分批或连续进行。在反应期间，所用的建筑材料对原材料应该是惰性的，设备的制造应该能够经得起反应温度和压力。在这些方法中，可以便利地利用在反应期间将原材料或组分分批或连续导入反应区中和/或调整导入量的方法，以特别保持所需的原材料摩尔比。通过逐渐将一种原材料加入另一原材料，可以进行这些反应步骤。此外，可以通过联合加入原材料，合并这些反应步骤。当不需要或不能获得完全转化时，可以例如通过蒸馏从该产物分离原材料，然后将原材料再循环回该反应区。
可以在搪玻璃的不锈钢反应设备或相似类型的反应设备中进行这些方法。该反应区可以备有一个或多个内部和/或外部热交换器，以便控制不当的温度波动，或防止任何可能的“失控”反应温度。
可以以一个或多个步骤或阶段进行本发明方法。通过在基本投资和达到高催化剂选择性、活性、寿命和易于操作性之间、以及讨论的原材料的固有反应性和原材料的稳定性和反应条件下的所需反应产物之间进行最佳综合平衡，决定反应步骤或反应阶段的实际数字。
在一个实施方案中，在本发明中有用的加氢甲酰化方法可以在多级反应器中进行，诸如在同一日期申请的共同未决美国专利申请(D-17425-1)中描述的反应器，该专利的说明书通过引用结合到本文中。这类多级反应器可以设计具有内部物理屏障，产生每个容器一个以上的理论反应阶段。实际上，它类似在单一连续搅拌釜式反应器容器中具有多个反应器。在单一容器中的多个反应阶段是一种利用该反应器容器体积的成本有效的方法。它使在其它情况下达到同样结果需要的容器数显著减少。少数容器减少所需的整个基本投资，并且保持对单个容器和搅拌器的关注。加氢甲酰化方法推荐用于本发明的方法是加氢甲酰化。可能经历这类有机亚磷酸酯配体水解降解和催化减活化的说明性金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化的加氢甲酰化方法包括例如在美国专利4,148,830、4,593,127、4,769,498、4,717,775、4,774,361、4,885,401、5,264,616、5,288,918、5,360,938、5,364,950和5,491,266中描述的这类方法，这些专利的说明书通过引用结合到本文中。因此，本发明的加氢甲酰化加工技术可以相当于任何已知的加工技术。推荐的方法是涉及催化剂液体再循环加氢甲酰化方法的那些方法。
一般来说，这类催化剂液体再循环加氢甲酰化方法涉及，通过在也含有催化剂和配体的有机溶剂的液体介质中的金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂存在下，将一种烯烃不饱和化合物与一氧化碳和氢化反应，而生产醛。在该液体加氢甲酰化反应介质中最好也存在游离有机亚磷酸酯配体。该再循环方法一般包括从该加氢甲酰化反应器(即反应区)中或者连续或者间断地取出一部分含有该催化剂和醛产物的液体反应介质，并且利用诸如美国专利5,430,194和1995年5月5日申请的共同未决美国专利申请08/430,790中公开的复合材料膜(这些专利的说明书通过引用结合到本文中)，在常压、减压或加压下，在一个或多个阶段中，合适时在一个单独的蒸馏区中通过更常规和更优选的蒸馏方法(即汽化分离)从中回收该醛产物，含有非挥发金属催化剂的残余物再循环至例如在美国专利5,288,918中公开的反应区中。可以以任何常规方式进行挥发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，该醛粗产物需要时可以通过进一步纯化和异构体分离，并且任何回收的反应物(例如烯烃原材料和合成气体)可以以所需方式再循环至加氢甲酰化区(反应器)。含有回收金属催化剂的这种膜分离残液或含有回收非挥发金属催化剂的这种汽化分离残留物可以以任何所需常规方式再循环至加氢甲酰化区(反应器)。
在一个推荐实施方案中，可用于本文的加氢甲酰化反应产物流体包括由任何相应加氢甲酰化方法衍生的任何流体，它含有至少一定量的四种不同主要组分，即该醛产物、一种金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂、游离有机亚磷酸酯配体和一种所述催化剂和所述游离配体的有机增溶剂；所述组分相当于所用的和/或通过加氢甲酰化方法生产的、由其可以衍生加氢甲酰化反应混合物原材料的那些配体和组分。应该理解，可用于本文的加氢甲酰化反应混合组合物可以并且通常含有少量其它组分，诸如或者有意用于加氢甲酰化过程或在所述过程中现场生成的那些组分。也可以存在的这类组分的实例包括未反应烯烃原材料、一氧化碳和氢气以及现场生成类型的产物，诸如饱和烃类和/或相应于烯烃原材料的未反应异构化烯烃和高沸点液态醛缩合副产物以及其它惰性助溶剂型物质或烃类添加剂(如果使用)。
可以用于本发明加氢甲酰化方法(和其它适宜的方法)的取代或未取代的烯烃反应物包括具有光学活性(前手性或手性)和非光学活性(非手性)的烯烃不饱和化合物，它们含有2-40个碳原子，最好含有4-20个碳原子。这类烯烃不饱和化合物可以为末端不饱和或内部不饱和，可以是直链、支链或环形结构，以及可以是诸如通过丙烯、丁烯、异丁烯等的低聚获得的烯烃混合物(诸如所谓的二聚、三聚或四聚丙烯等，如例如在美国专利4,518,809和4,528,403中公开的)。此外，这类烯烃化合物还可以含有一个或多个烯不饱和基团，当然，需要时可以使用两种或多种不同的烯烃不饱和化合物的混合物作为原材料。例如含有4个或4个以上碳原子的工业α-烯烃可以含有少量相应的内烯烃和/或其相应的饱和烃类，在反应之前，这类工业烯烃不需要必需从中纯化。可以用于该加氢甲酰化反应中的说明性烯烃原材料混合物包括例如混合丁烯，例如残夜I和II。其它这类烯烃不饱和化合物和由其衍生的相应产物也可以含有一个或多个不会不当地不利影响本发明方法的基团或取代基，例如在美国专利3,527,809、4,769,498等中描述的。
最优选的是，本发明可特别用于通过使含有2-30个(最好为4-20个)碳原子的非手性α-烯烃和含有4-20个碳原子的非手性内烯烃以及这类α-烯烃和内烯烃的原材料混合物加氢甲酰化，生产非光学活性醛。
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、1-十一烯、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、戊间二烯、异佛尔酮、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-丁烯等；以及1，3-二烯、丁二烯、链烯酸烷基酯(例如戊烯酸甲酯)、链烷酸链烯基酯、链烯基·烷基醚、链烯醇(例如戊烯醇)、链烯醛(例如戊烯醛)等，诸如烯丙醇、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-辛酸酯、3-丁烯腈、5-己烯酰胺、丁子香酚、异丁子香酚、黄樟脑、异黄樟脑、茴香脑(anethol)、4-丙烯基茴香醚、茚、苎烯、β-蒎烯、二环戊二烯、环辛二烯、莰烯、里哪醇等。
非对称加氢甲酰化方法(和其它非对称方法)可以用来生产本发明可以包括的对映体产物混合物，用于非对称加氢甲酰化方法(和其它非对称方法)的说明性前手性和手性烯烃包括由下式表示的那些烯烃
其中R1、R2、R3和R4相同或不同(只要R1不同于R2，或R3不同于R4)，选自氢；烷基；取代烷基，所述取代选自二烷氨基(诸如苄氨基和二苄氨基)、烷氧基(诸如甲氧基和乙氧基)、酸基(诸如乙酸基)、卤代、硝基、腈、硫基、羰基、羰酰胺、羰基醛、羧基、羧酸酯；芳基，包括苯基；取代芳基(包括苯基)，所述取代选自烷基、包括烷氨基和二烷氨基(诸如苄氨基和二苄氨基)在内的氨基、羟基、烷氧基(诸如甲氧基和乙氧基)、酸基(诸如乙酸基)、卤代、腈、硝基、羧基、羰基醛、羧酸酯、羰基和硫基；酸基，诸如乙酸基；烷氧基，诸如甲氧基和乙氧基；氨基，包括烷氨基和二烷氨基，诸如苄氨基和二苄氨基；酰氨基和二酰氨基，诸如乙酰基苄氨基和二乙酰基氨基；硝基；羰基；腈；羧基；羰酰胺；羰基醛；羧酸酯；和烷巯基，诸如甲巯基。应该理解，该定义的前手性和手性烯烃也包括以上通式的分子，这里R基团连接形成环化合物，例如3-甲基-1-环己烯等。
用于本发明非对称加氢甲酰化方法(和其它非对称方法)的说明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-亚萘基、3-乙烯基苯基·苯基酮、4-乙烯基苯基-2-噻吩基酮、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·苯基醚、丙烯苯、异丁基-4-丙烯苯、苯基·乙烯基醚等。其它烯烃化合物包括取代芳基烯，例如在美国专利4,329,507、5,360,938和5,491,266中描述的，这些专利的说明书通过引用结合到本文中。
说明性适宜的取代或未取代的烯烃原材料包括Kirk-Othmer，Encyclopedia of Chemical Technology，第四版，1996(其相关部分通过引用结合到本文中)中描述的那些允许取代和未取代烯烃化合物。
如上所述，本发明的加氢甲酰化方法包括使用一种本文所述的金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂。在反应期间和/或在产物分离期间，加氢甲酰化催化剂可以为均相或多相形式。当然需要时也可以使用这类催化剂的混合物。在本发明包括的给定加氢甲酰化过程中的反应介质中金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂的存在量，只需要为提供希望使用的给定金属浓度所需的最小量，该量提供的基础至少为催化涉及的特殊加氢甲酰化方法(诸如例如在上述专利中公开的方法)所需的金属催化量。一般来说，在加氢甲酰化反应介质中，10-1000ppm的金属(例如铑)浓度范围(按游离铑计算)对大多数方法应该是足够的，一般的用量最好为大约10-500ppm的金属(例如铑)，更优选为25-350ppm的金属(例如铑)。
除该金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂外，在该加氢甲酰化反应介质中也可以存在游离有机亚磷酸酯配体(即不与该金属络合的配体)。该游离有机亚磷酸酯配体可以相当于任何上面限定的用于本文的有机亚磷酸酯配体。该游离亚磷酸酯配体最好与所用的金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂的有机亚磷酸酯配体相同。然而在任一给定方法中，这类配体不需要相同。在加氢甲酰化反应介质中，本发明的加氢甲酰化方法可以包括每摩尔金属大约不高于0.1摩尔至大约不低于100摩尔的游离有机亚磷酸酯配体。本发明的加氢甲酰化方法最好在每摩尔存在于反应介质中的金属大约1-50摩尔有机亚磷酸酯配体的存在下进行，在该反应介质中有机亚磷酸酯更优选为每摩尔存在的金属大约1.1-4摩尔有机亚磷酸酯配体，有机亚磷酸酯配体的所述量为与存在金属结合(络合)的有机亚磷酸酯配体的量和存在的游离(未络合)有机亚磷酸酯配体量的总和。由于更优选通过使非手性烯烃加氢甲酰化生产非光学活性的醛，更优选的有机亚磷酸酯配体为非手性型有机亚磷酸酯配体，特别是由上式(V)包括的那些有机亚磷酸酯配体，更优选为上式(VI)和(IX)的那些有机亚磷酸酯配体。当然，需要时可以将构成机亚磷酸酯配体或其它有机亚磷酸酯配体于任何时间下并以任何适宜的方式，供给该加氢甲酰化方法的反应介质，例如以在该反应介质中维持预定浓度的游离配体。
本发明包括的加氢甲酰化方法的反应条件可以包括迄今用来生产光学活性和/或非光学活性醛的任何适宜类型的加氢甲酰化条件。例如，氢气、一氧化碳和加氢甲酰化方法的烯烃起始化合物的总气压范围可以为大约1-10,000psia(磅/平方英寸(绝对压))。然而一般来说，该方法操作的氢气、一氧化碳和烯烃起始化合物的总气压最好为低于大约2000psia，更优选低于大约500psia。最小总气压主要受获得所需反应速率必需的反应物量的限制。更具体地讲，本发明加氢甲酰化方法的一氧化碳分压优选为大约1-1000psia，更优选为大约3-800psia，而氢气分压优选为大约5-500psia，更优选为大约10-300psia。一般来说，氢气与一氧化碳的H2∶CO摩尔比可以为大约1∶10-100∶1或更高，氢气与一氧化碳的摩尔比更优选为1∶10-10∶1。此外，进行该加氢甲酰化方法的反应温度可以为大约-25℃至大约200℃。对于所有类型的烯烃原材料而言，一般的加氢甲酰化反应温度最好为大约50-120℃。当然，应该理解，当需要非光学活性醛产物时，使用非手性类型的烯烃原材料和有机亚磷酸酯配体，而当需要光学活性醛产物时，使用前手性或手性类型的烯烃原材料和有机亚磷酸酯配体。当然，也应该理解，所用的加氢甲酰化反应条件将由所需醛产物类型决定。
本发明包括的加氢甲酰化方法也在一种该金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂和游离有机亚磷酸酯配体的有机溶剂存在下进行。该溶剂也可以含有溶解至饱和极限的水。根据所用的特殊催化剂和反应物，适宜的有机溶剂包括例如醇、链烷、链烯、链炔、醚、醛、高沸点醛缩合副产物、酮、酯、酰胺、叔胺、芳族化合物等。可以使用不会不当不利干扰要进行的加氢甲酰化反应的任何适宜的溶剂，这类溶剂可以包括迄今通常用于已知金属催化的加氢甲酰化反应的公开的那些溶剂。需要时，可以使用一种或多种不同溶剂的混合物。一般来说，关于非手性(非光学活性)醛的生产，最好使用相应于所需生产的醛产物和/或作为本领域通常的主要有机溶剂的高沸点醛液体缩合副产物的醛化合物。需要时也可以预生成并因此使用这类醛缩合副产物。可用于生产醛的说明性推荐溶剂包括酮(例如丙酮和甲基·乙基酮)、酯(例如乙酸甲酯)、烃类(例如甲苯)、硝基烃(例如硝基苯)、醚(例如四氢呋喃(THF)和黄樟脑。在美国专利5,312,996中公开了适宜的溶剂。溶剂的用量不是本发明的关键，仅需要为足以增溶待处理加氢甲酰化反应混合物的催化剂和游离配体的量。一般来说，溶剂的量可以为该加氢甲酰化反应混合物原材料总重量的大约5-99％(重量)或更高。
因此，说明性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、十一醛、2-甲基-1-癸醛、十二醛、2-甲基-1-十一醛、十三醛、2-甲基-1-十三醛、2-乙基-1-十二醛、3-丙基-1-十一醛、十五醛、2-甲基-1-十四醛、十六醛、2-甲基-1-十五醛、十七醛、2-甲基-1-十六醛、十八醛、2-甲基-1-十七醛、十九醛、2-甲基-1-十八醛、2-乙基-1-十七醛、3-丙基-1-十六醛、二十醛、2-甲基-1-十九醛、二十一醛、2-甲基-1-二十醛、二十三醛、2-甲基-1-二十二醛、二十四醛、2-甲基-1-二十三醛、二十五醛、2-甲基-1-二十四醛、2-乙基-1-二十三醛、3-丙基-1-二十二醛、二十七醛、2-甲基-1-二十八醛、二十九醛、2-甲基-1-二十八醛、三十一醛、2-甲基-1-三十醛等。
说明性光学活性醛产物包括通过本发明非对称加氢甲酰化方法制备的(对映体)醛化合物，诸如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-(对噻吩甲酰基苯基)-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、S-2-(2-甲基乙醛)-5-苯甲酰基噻吩等。
适宜取代和未取代醛产物的代表包括Kirk-Othmer，Encyclopediaof Chemical Technology，第四版，1996(其相关部分通过引用结合到本文中)中描述的那些允许取代和未取代醛化合物。
如上所述，本发明的加氢甲酰化方法一般最好以连续方式进行。一般来说，连续加氢甲酰化方法是本领域众所周知的，可以包括(a)在包含一种溶剂、该金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂和游离有机亚磷酸酯配体的液体均相反应混合物中，用一氧化碳和氢气将原材料加氢甲酰化；(b)保持适于烯烃原材料加氢甲酰化的反应温度和压力条件；(c)当那些反应物耗尽时，将构成量的烯烃原材料、一氧化碳和氢气供给反应介质；以及(d)以任何所需方式回收所需醛加氢甲酰化产物。该连续方法可以以单程模式进行，即其中从该液体反应混合物中取出包含未反应烯烃原材料和汽化醛产物的蒸汽混合物，然后回收醛产物，将构成烯烃原材料、一氧化碳和氢气供给下一个单程的液体反应混合物，不用再循环该未反应烯烃原材料。这种类型的再循环步骤是本领域众所周知的，可以包括从所需醛反应产物中分离的该金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂流体的液体再循环(诸如在美国专利4,148,830中公开的)或气体再循环步骤(诸如在例如美国专利4,247,486中公开的)，以及需要时为液体再循环和气体再循环的组合。所述美国专利4,148,830和4,247,486的说明书通过引用结合到本文中。本发明最优选的加氢甲酰化方法包括一种连续液体催化剂再循环方法。例如在美国专利4,668,651、4,774,361、5,102,505和5,110,990中公开了适宜的液体催化剂再循环步骤。
在本发明的一个实施方案中，可以从粗反应混合物的其它组分分离醛产物混合物，其中通过任何适宜的方法生产醛混合物。适宜的分离方法包括例如溶剂萃取、相分离、结晶、蒸馏、蒸发、转膜蒸发、降膜蒸发等。当通过利用公开PCT申请WO 88/08835中描述的捕集剂生成醛产物时，可能需要从该粗反应混合物取出醛产物。从粗反应混合物的其它组分分离醛混合物的推荐方法为膜分离。按上面提到的美国专利5,430,194和1995年5月5日申请的共同未决美国专利申请08/430,790中提出的方法，可以达到这种膜分离。
如上所述，本发明方法(或期间)的最后结果是，可以从用于本发明方法的反应混合物中回收所需醛。可以采用例如美国专利4,148,830和4,247,486中公开的回收技术。例如，在一种连续液体催化剂再循环方法中，可以将从反应区取出的部分液体反应混合物(含有醛产物、催化剂等)，即反应产物流体送至一个分离区，例如蒸发器/分离器，其中可以在一个或多个阶段中，在常压、减压或加压下，从液体反应流体中通过蒸馏分离所需醛产物，然后进行冷凝，将其收集在一个产物接收器中，需要时进一步纯化。然后，留下的含有非挥发催化剂的液态反应混合物再循环回反应区中，需要时，任何其它挥发性物质(例如未反应烯烃)可以与通过从冷却醛产物以常规方式蒸馏分离后溶于该液体反应中的氢气和一氧化碳一起，再循环回反应器中。一般来说，最好在减压和低温下，从含催化剂的反应混合物中分离所需醛，以便避免有机亚磷酸酯配体和反应产物的可能降解。当也使用α-单烯烃反应物时，其醛衍生物也可以用上述方法分离。
更具体地讲，可以在任何适宜的所需温度下，从含该金属-有机亚磷酸酯络合物催化剂的反应产物流体中蒸馏和分离所需醛产物。一般来说，建议这种蒸馏在相对低温下进行，诸如低于150℃，更优选的温度范围为大约50-140℃。一般也建议当涉及低沸点醛(例如C4-C6)时，这种醛蒸馏在减压下(例如大致低于加氢甲酰化期间所用的总气压)进行，或当涉及高沸点醛(例如C7或更高级的醛)时，在真空下进行。例如，通常的实施是使从加氢甲酰化反应器中取出的液体反应产物介质经受一次减压，以便将溶于液体介质中未反应气体的基本部分挥发至蒸馏区(例如蒸发器/分离器)，在该液体反应介质中现在含有的合成气体浓度比存在于加氢甲酰化反应介质中的浓度低得多，其中蒸馏所需醛产物。一般来说，从真空压力高达总气压为大约50psig的蒸馏压力范围应该足以满足大多数目的。含水缓冲液处理如上所述，本发明在于，发现通过用足以中和并除去所述反应产物流体中至少一定量亚磷酸化合物的含水缓冲液，处理至少一部分所述反应产物流体(它是由所述方法衍生的，并且也含有在所述方法中生成的亚磷酸化合物)，可以防止或减轻本文讨论的水解分解和金属催化剂减活化。在同一日期申请的美国专利申请(D-17245)中公开了，使用一种含水缓冲液，防止和/或减轻在加氢甲酰化方法中有机亚磷酸酯配体的水解降解和金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂的减活化，该专利的说明书通过引用结合到本文中。
从加氢甲酰化体系中除去至少一定量的亚磷酸化合物(例如H3PO3)、醛酸(诸如膦酸羟烷基酯)、H3PO4等，允许我们控制加氢甲酰化反应介质的酸性，由此通过防止或减轻有用的有机亚磷酸酯配体的水解分解，稳定有用的有机亚磷酸酯配体。上面解释了在有机亚磷酸酯促进的金属催化加氢甲酰化中控制酸性的需要。因此，本发明的目的是除去或减小该催化剂体系中过度的酸性，以便维持该反应产物流体合适的酸性，使得有用的有机亚磷酸酯配体的消耗不会以不可接收的速率水解降解，同时将催化剂活性保持在生产水平。本发明提出，调节这种酸性的最佳方法是采用一种含水缓冲液从反应产物流体中萃取(除去)这类亚磷酸物质。这样，按本文公开的方法中和并将酸性物质萃取到含水缓冲液中与仅仅清除和/或中和相反，并且允许酸性物质保留在该反应介质中，由此避免了这类清除和/或中和副产物的累积，并防止进一步可能需要的二次化学或使盐沉积在反应区、分离区和/或洗涤区中。
可以以任何所需方法或方式，用含水缓冲液进行含该金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂的反应产物流体的所述处理，其中所需方法或方式不会不当地不利影响衍生所述反应产物流体的基本加氢甲酰化过程。例如可以在至少一个缓冲液处理区中，对所有或任何部分的待处理的所需反应产物流体进行含水缓冲液处理，该反应产物流体已经从至少一个反应区或至少一个分离区取出。然后，处理的反应产物流体可以返回至少一个反应区或至少一个分离区。或者，可以将缓冲液喷淋或加入至少一个反应区或至少一个分离区中，以得到酸性控制。然后，可以从反应产物流体分离(例如倾析)形成的含水缓冲液层。如上所述，我们已经发现含水缓冲液被带到含金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂的反应产物流体中，并且转移至反应区，该缓冲液不会导致适当或显著增加高分子量产物(例如醛，诸如二聚体、三聚体等)的生成。
涉及使用含水缓冲液的本发明特别适用于使用美国专利5,288,918发明的连续液体再循环加氢甲酰化方法，它包括在催化活性增强添加剂的存在下进行该方法，所述添加剂选自加入的水、弱酸化合物(例如双酚)或加入的水与弱酸化合物。增强添加剂用来帮助选择性地水解不希望有的单亚磷酸酯副产物，并防止其积累，该副产物可能在某些过程中生成，并且如上所述毒害该金属催化剂。然而应该理解，本发明的推荐加氢甲酰化方法仍被认为大致是“非水”方法，也就是说，存在于该反应介质中的任何水的存在量不足以使该反应或所述介质被认为除有机相外还包含一个单独的水相或水层。
此外，应该理解，本发明的另一推荐方法，即包括通过将足以从所述反应产物流体除去至少一定量亚磷酸化合物的含水缓冲液导入所述至少一个反应区和/或所述至少一个分离区中，处理至少一部分所述反应产物流体(它是由所述过程衍生的，也含有在所述过程中生成的亚磷酸化合物)，防止和/或减轻该有机亚磷酸酯配体水解降解和该金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂减活化的实施方案，被认为是除有机相以下的一个分离的水相或水层。
因此，例如本发明的含水缓冲液可以用来处理连续液体催化剂再循环加氢甲酰化方法的所有或部分反应产物流体，该反应产物流体已经在分离该醛产物前后的任何时间从反应区取出。更优选所述含水缓冲液处理包括例如在将所述反应产物流体再循环至反应区之前或期间，处理在蒸馏同样的所需醛产物之后获得的所有或部分反应产物流体。例如，推荐模式可以是将再循环至反应区的所有或部分(例如滑流)再循环反应产物流体，恰好在含所述催化剂的残留物再进入反应区之前，连续通过含有该含水缓冲液的液体萃取器。
因此应该理解，待用本发明含水缓冲液处理的含该金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂的反应产物流体，除含有该催化剂络合物及其有机溶剂外，可以含有产物、游离有机亚磷酸酯配体、未反应烯烃以及与衍生所述反应产物流体的加氢甲酰化方法的反应介质一致的任何其它组分或添加剂。
此外，除去所需产物可以使反应产物流体中其它组分的浓度按比例增加。因此，例如在按照本发明方法用含水缓冲液处理的含该金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂的反应产物流体中，该有机亚磷酸酯配体的浓度范围可以为反应产物流体总重量的0.005-15％(重量)。该配体的浓度最好为反应产物流体总重量的0.01-10％(重量)，更优选为大约0.05-5％(重量)。同样地，在按照本发明方法用含水缓冲液处理的含该金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂的反应产物流体中，该金属的浓度范围可以高达反应产物流体重量的5000ppm(重量)。该金属的浓度最好为反应产物流体重量的50-2500ppm(重量)，更优选为大约70-2000ppm(重量)。
含有该金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂的反应产物流体和含水缓冲液接触的方法以及这类处理条件(如含水缓冲液的量、温度、压力和接触时间)不是非常关键，显然仅仅需要足以获得所需结果。例如，可以在任何适宜的容器中进行所述处理，例如在此可以使用提供适宜工具以使有机反应产物流体和含水缓冲液完全接触的任何常规液体萃取器。一般来说，最好在筛板萃取塔中使有机反应产物流体逆流通过含水缓冲液。本发明的含水缓冲液用量和与反应产物流体接触的时间仅仅需要足以中和并除去至少一定量引起所需有机亚磷酸酯配体水解降解的亚磷酸化合物的用量和时间。含水缓冲液的用量最好足以至少将这类酸性化合物的浓度保持在引起该有机亚磷酸酯配体迅速降解的阈值之下。
例如，推荐的含水缓冲液量是确保由“非催化机制”、而不是由“催化机制”进行的有机亚磷酸酯配体降解的量，在Mata-Perez等的“自动催化反应的动力学速率定律”，Journal of Chemical Education，第64卷，第11期，1987年11月，第925-927页中描述了这两种机制。最大含水缓冲液的浓度通常由实际考虑决定。如上所述，诸如温度、压力和接触时间的处理条件也可以大大改变，本文可以使用这类条件的任何适宜的组合。例如，其中一种这类条件的降低可以由一种或两种其它条件的增加而补偿，反之亦然。大约10-120℃、优选为大约20-80℃、更优选为25-60℃的液体温度对于大多数情况一般应该是适宜的，尽管需要时可以使用较低或较高温度。如上所述，已经惊奇地发现，当含金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂的反应产物流体与含水缓冲液甚至在高温下接触时，有机亚磷酸酯配体的损失最小。进行该处理的压力通常为周围压力至反应压力，而接触时间可以改变，为几秒或几分钟至几小时或更长时间。
此外，通过测定存在于加氢甲酰化反应介质中的有机多亚磷酸酯配体的降解(消费)速率，可以确定按照本发明从反应产物流体除去亚磷酸化合物的成功性。消耗速率的变化范围可以很宽，例如为大约每升每天≤0.6至大约5克，消耗速率由配体成本和保持水解低于自动催化水平的处理频率之间的最佳综合平衡决定。本发明的含水缓冲液处理最好以这样一种方式进行，使得存在于加氢甲酰化方法的加氢甲酰化反应产物流体中的所需有机亚磷酸酯配体的消耗保持在可接收速率，例如每升每天≤0.5克配体，更优选为每升每天≤0.1克配体，最优选为每升每天≤0.06克配体。当中和亚磷酸化合物并将亚磷酸化合物萃取到含水缓冲液中时，该缓冲液的pH将降低，并且变得酸性越来越强。当该缓冲液达到不可接收的酸度时，可以简单地用新缓冲液取代。
本发明操作的推荐方法是，使取出产物之前的所有或部分反应产物流体或使取出产物之后的反应产物流体浓缩物通过含水缓冲液。或者，可以将缓冲液喷淋或加入至少一个反应区或至少一个分离区中，以得到酸性控制。然后，可以从反应产物流体分离(例如倾析)形成的含水缓冲液层。该流程的一个优点是，如果在反应产物流体中形成酸性，那么可立刻获得中和能力。用于制备含水缓冲液(或者在反应区或分离区内或者在其外)或用于使反应产物流体与含水缓冲液接触或含水缓冲液与酸去除物质接触(或者在反应区或分离区内或者在其外)的允许方法将不以任何方式限制本发明。
可用于本发明的含水缓冲液可以包含含有含氧酸盐的任何适宜的缓冲液混合物，混合物中含氧酸的性质和比例使得它们的水溶液的pH可以为3-9，优选为4-8，更优选为4.5-7.5。在本文中，适宜的缓冲体系可以包括阴离子和阳离子的混合物，阴离子选自磷酸盐、碳酸盐、柠檬酸盐和硼酸盐化合物，而阳离子选自铵和碱金属，例如钠、钾。这类缓冲体系和/或它们的制备方法是本领域众所周知的。
推荐的缓冲体系是磷酸盐缓冲液和柠檬酸盐缓冲液，例如碱金属的一碱价磷酸盐/二碱价磷酸盐以及碱金属的柠檬酸盐。更优选由钠或钾的一碱价磷酸盐和二碱价磷酸盐的混合物组成的缓冲体系。例如，说明性适宜的含水缓冲液是下表中的那些含水缓冲液。
含水缓冲液的组成和pHNaH2PO4Na2HPO4缓冲液(重量％) (重量％) 浓度(M) pH955 0.1M 5.55955 0.05M5.62955 0.04M5.67955 0.01M5.744852 0.1M 6.825050 0.04M6.9-7.0100 0 0.1M 4.640 1000.1M 9.21
可以可选地将有机氮化合物加入反应产物流体(例如加氢甲酰化反应产物流体)中，以清除该有机亚磷酸酯配体水解时生成的酸性水解副产物，例如在美国专利4,567,306中指出的。这类有机氮化合物可以用来与酸性化合物反应，并通过形成转化产物盐将其中和，由此防止金属(例如铑)与酸性水解副产物络合，因此当它在反应(例如加氢甲酰化)条件下存在于反应区时，有助于保护该金属(例如铑)催化剂的活性。用于该功能的有机氮化合物的选择部分由使用基本原料的客观需要决定，该基本原料可溶于反应介质中，并且不以显著速率催化生成羟醛和其它缩合产物，或不当地与产物(例如醛)反应。
这类有机氮化合物可以含有2-30个碳原子，最好含有2-24个碳原子。应该排除使用伯胺作为所述有机氮化合物。推荐的有机氮化合物的分配系数应该更优选溶于有机相。更优选的用来清除存在于本发明反应产物流体的亚磷酸化合物的有机氮化合物，一般包括pKa值在所用含水缓冲液的pH±3之内的那些有机氮化合物。该有机氮化合物的pKa值最优选大致与所用含水缓冲液的pH相同。当然应该理解，尽管在任一定过程中，可能最好一次仅使用一种这种有机氮化合物，但需要时也可以在任一给定过程中使用两种或两种以上的不同有机氮化合物的混合物。
说明性有机氮化合物包括例如三烷胺，诸如三乙胺、三正丙胺、三正丁胺、三异丁胺、三异丙胺、三正己胺、三正辛胺、二甲基异丙胺、二甲基十六胺、甲基二正辛胺等；及其含有一个或多个不干扰取代基(诸如羟基)的取代衍生物，例如三乙醇胺、N-甲基-二乙醇胺、三(3-羟丙基)-胺等。也可以使用杂环胺，诸如吡啶、甲基吡啶、二甲基吡啶、三甲吡啶、N-甲基哌啶、N-甲基吗啉、N-2’-羟乙基吗啉、喹啉、异喹啉、喹喔啉、吖啶、奎宁环、以及二唑、三唑、二嗪和三嗪化合物等。也可能适于使用的是芳族叔胺，诸如N，N-二甲基苯胺、N，N-二乙基苯胺、N，N-二甲基对甲苯胺、N-甲基二苯胺、N，N-二甲基苄胺、N，N-二甲基-1-萘胺等。也可以提到含有两个或多个氨基的化合物，诸如N，N，N’N’-四甲基乙二胺和三亚乙基二胺(即1，4-二氮杂双环-[2，2，2]-辛烷)。
用来清除存在于本发明反应产物流体的亚磷酸化合物的推荐有机氮化合物是杂环化合物，选自二唑、三唑、二嗪和三嗪，诸如在同一日期申请的共同未决美国专利申请(D-17423-1)(其说明书通过引用结合到本文中)公开并使用的那些化合物。例如推荐苯并咪唑和苯并三唑用于这种用途。
适宜有机氮化合物的代表包括Kirk-Othmer，Encyclopedia ofChemical Technology，第四版，1996(其相关部分通过引用结合到本文中)中描述的那些允许有机氮化合物。
可以存在于反应产物流体中、用来清除存在于本发明反应产物流体的亚磷酸化合物的适宜有机氮化合物的量，通常足以提供的浓度至少为每升反应产物流大约0.0001摩尔游离有机氮化合物。有机氮化合物与总有机多亚磷酸酯配体(无论与铑结合还是作为游离有机亚磷酸酯存在)的比率通常至少为大约0.1∶1，甚至更优选至少为大约0.5∶1。有机氮化合物的用量上限大抵仅由经济考虑决定。有机氮化合物∶有机亚磷酸酯的摩尔比至少为大约1∶1-5∶1，这对于大多数目的应该是足够的。
应该理解，用来清除所述亚磷酸化合物的有机氮化合物不需要与用来在严酷条件(诸如存在于产物(例如醛)蒸发器-分离器的条件)下保护该金属催化剂的杂环氮化合物相同，如上面提到的共同未决美国专利申请(D-17423-1)中指出的。然而，如果在给定方法中，需要所述有机氮化合物和所述杂环氮化合物相同，并且执行两种所述功能，那么应该注意查看，反应介质中存在的杂环氮化合物的量，足以也提供该方法(例如加氢甲酰化蒸发器-分离器)中的游离杂环氮化合物的量，这允许得到两种所需功能。
因此，该含水缓冲液处理不仅从含该金属-有机多亚磷酸酯配体络合物催化剂的反应产物流体中除去游离亚磷酸化合物，而且该含水缓冲液也惊奇地除去通过使用有机氮化合物清除剂使用时生成的转化产物盐的磷酸物质，即所述转化产物盐的磷酸保留在该含水缓冲液中，而处理的反应产物流体与再活化(游离)有机氮化合物返回反应区。
当在这些涉及诸如通过蒸发器-分离器回收醛的严酷条件的方法(例如连续液体催化剂再循环加氢甲酰化方法)中使用有机多亚磷酸酯配体促进的金属催化剂时，观察到的另一个问题是，相信催化剂催化活性的缓慢丧失至少部分是由于用来从反应产物流体分离和回收醛产物的蒸发器中存在的严酷条件引起的。例如已经发现，当将有机多亚磷酸酯促进的铑催化剂置于诸如高温和低一氧化碳分压的严酷条件下时，该催化剂随时间以加快的速率减活化，可能主要是由于生成一种钝性或活性较低的铑物质，该催化剂在较长时间暴露于这类严酷条件下也可能对沉淀敏感。这种证据也与以下观点一致在加氢甲酰化条件下相信包含一种铑、有机多亚磷酸酯、一氧化碳和氢气的络合物的活性催化剂，在暴露于诸如在蒸发中遇到的严酷条件期间，至少损失某些配价的一氧化碳配体，这提供一种途径，生成催化钝性或活性较低的铑物质。防止或减小这种催化剂减活化和/或沉淀的方法包括，进行上面提到的共同未决美国专利申请(D-17423-1)中公开和指出的发明，包括在本文公开的游离杂环氮化合物存在下，在低一氧化碳分压的条件下进行加氢甲酰化方法。
作为进一步的解释，相信游离杂环氮化合物用作损失的一氧化碳配体的一种取代配体，由此在这类严酷条件(例如蒸发分离)期间，形成一种中性中间金属物质，它包含金属、有机多亚磷酸酯、该杂环氮化合物和氢气的络合物，由此防止或减少任何这类上述催化钝性或活性较低的铑物质。还有一种理论是，在整个这种连续液体再循环加氢甲酰化过程中，催化活性的维持或其减活化的减小是由于在所涉及的特定加氢甲酰化过程的反应器中(即加氢甲酰化反应区)由所述中性中间铑物质再生该活性催化剂引起的。相信在该反应器中较高合成气体压力的加氢甲酰化条件下，由于反应物合成气体中的某些一氧化碳取代再循环的中性中间铑物质的杂环氮配体，再生包含金属(例如铑)、有机多亚磷酸酯、一氧化碳和氢气的活性催化剂络合物。也就是说，对铑具有较强配体亲和力的一氧化碳取代再循环中性中间铑物质(在上述蒸发分离期间生成的)中结合较弱的杂环氮配体，由此在该加氢甲酰化反应器中再形成该活性催化剂。
因此，我们说通过在增加的一种游离杂环氮化合物的存在下，从含金属-有机多亚磷酸酯配体催化剂的反应产物流体中蒸馏所需产物，减小或防止由这类严酷条件引起的金属催化剂减活化的可能性，其中游离杂环氮化合物具有5或6员杂环，后者含有2-5个碳原子和2-3个氮原子，至少其中一种所述氮原子含有一个双键。这类杂环氮化合物可以选自二唑、三唑、二嗪和三嗪化合物，例如苯并咪唑或苯并三唑等。用于所述杂环氮化合物的术语“游离”用来排除这类杂环氮化合物的任何酸的盐，即通过存在于反应产物流体中的任何亚磷酸化合物与这类上述游离杂环氮化合物的反应生成的盐化合物。
应该理解，尽管可能最好在任何给定方法中一次只使用一种游离杂环氮化合物，但需要时在任一给定方法中也可以使用两种或两种以上不同游离杂环氮化合物的混合物。此外，在诸如蒸发步骤的严酷条件期间这类游离杂环氮化合物的存在量，仅需要为供给至少减少一些这类催化剂减活化基础所需的最小量，这类催化剂减活化可能发现是由于在蒸发分离该醛产物期间，在缺乏任何游离杂环氮化合物的情况下，在基本相同的条件下进行同一金属催化的液体再循环加氢甲酰化方法而发生的。这类游离杂环氮化合物的量的范围为大约待蒸馏反应产物流体总重量的0.01-10％(重量)，或需要时更高，这对于大多数目的而言应该足够的。
将酸性从反应产物流体转移至含水部分的一个替代方法是通过中间使用一种杂环胺，该杂环胺具有一个足够大小的氟碳或硅氧烷侧链，可混溶于反应产物流体和含水部分两者中。杂环胺可以首先与反应产物流体接触，存在于反应产物流体的酸性将转移至杂环胺的氮上。然后可以倾析该杂环胺层，或者在与含水部分接触前将其由反应产物流体中分离，在此它再作为分离相存在。然后可以将该杂环胺层返回，以接触反应产物流体。
对于本发明的目的，术语“烃类”将包括具有至少一个氢原子和一个碳原子的所有允许化合物。这类允许化合物也可以具有一个或多个杂原子。广义来讲，允许烃类包括可以取代或未取代的开链(具有和不具有杂原子)和环状、支链和非支链、碳环或杂环、芳族和非芳族有机化合物。
本文所用的术语“取代”将包括有机化合物的所有允许取代基，除非另外陈述。广义来讲，允许取代基包括无环和环状、支链和非支链、碳环或杂环、芳族和非芳族有机化合物的取代基。说明性取代基包括例如烷基、烷氧基、芳基、芳氧基、羟基、羟烷基、氨基、氨烷基、卤素等，其中碳数可以为1-20或20以上，最好为1-12。对于适当的有机化合物，允许取代基可以是一种或多种，可以相同或不同。本发明不以任何方式受有机化合物的允许取代基的限制。
在以下实施例中，已经采用加速测试步骤，证明使用含水缓冲液防止或减小本文讨论的亚磷酸酯配体水解降解和/或催化减活化的效率，亚磷酸酯配体水解降解和/或催化减活化可能在涉及使用铑-有机磷酸酯配体络合物催化剂的加氢甲酰化期间发生。测试步骤允许人们在相当短和易控制的时间内获得有意义的结果。
提供一些以下实施例，以进一步说明本发明。
实施例1设备的描述在该实验中，将备有一个取样口、入口/出口阀和压力计的三(3)盎司Fisher Porter瓶用作反应容器。在控制温度的油浴中加热该Fisher Porter瓶。将涂有特氟隆的机械搅拌器置于Fisher Porter瓶中，磁力搅拌内含物。
步骤使用氮气/真空生产线制备配体溶液，以减少空气污染。将4.5076克配体F(如上面描述的)装入150毫升瓶中，瓶中的氛围用真空/氮气循环三次。通过一个气密注射器，将85克氮喷射的戊二醛装入含有配体F的瓶中。然后该瓶循环通过5次氮气/真空氛围冲洗。
三个瓶中的每个注射大约30克含配体的溶液。在加入期间，将这些瓶置于大约1个大气压的氮气下。一个瓶装入5毫升已经用氮气喷射大约1小时的去离子水。一个瓶具有通过注射加入的5毫升氮气喷射的0.2摩尔磷酸钠缓冲液(大约50∶50％(重量)的NaH2PO4和Na2HPO4的混合物；pH大约为7)。第三个瓶不加东西，为对照。每个瓶施加氮气压力(30 psig)，然后放入90℃的油浴中。采用甲醇/水梯度方法，使该配体溶液的起始样品在HPLC上流动。使用分析型Dynamax HPLC柱(C18/Code D410709)进行分离。保留时间为16.75分钟的主峰是配体F，为起始混合物的97.8％。
下面给出用HPLC测定的试验结果。
试样说明 实验时间 配体F(Hrs) 的浓度配体F/戊醛(对照) 0 97.8％配体F/戊醛(对照) 1845.5％配体F/戊醛(对照) 900.0％配体F/戊醛/水0 97.8％配体F/戊醛/水180.0％配体F/戊醛/水900.0％配体F/戊醛/缓冲液0 97.8％配体F/戊醛/缓冲液1896.6％配体F/戊醛/缓冲液9093.0％
试样说明 实验时间配体F的(Hrs) 消耗速率(克/升/天)配体F/戊醛(对照) 0-18 1.248配体F/戊醛(对照) 18-90 0.271配体F/戊醛/水0-18 2.333配体F/戊醛/缓冲液0-18 0.03配体F/戊醛/缓冲液18-90 0.021这些实验表明，在这些加速测试条件下，对照至18小时为止损失了大约一半的配体F，而到90小时为止损失所有的配体F。对照试样含有溶解的水，但不足以形成分离的相。
含有分离水层的实验到18小时为止，损失所有的配体F。这表明关键是避免仅具有有限能力或没有能力中和配体F分解时生成的酸的分离水层。
配体F在18小时后消耗很少，而在90小时后仅消耗大约5％。该实验证明，当控制配体水解的酸组分时，获得较高的配体稳定性。
实施例2在1升搅拌的不锈钢高压釜中装入含有6.63克配体F(如上面描述的)、6.4克内标物质苯十八烷酮、10.1克苯并咪唑和0.501克戊二酸二羰基铑[I]的1,017克正戊醛溶液，产生含有4.2克“游离”(即未配位的)配体F。将一氧化碳和氢气送入反应器中，流速为每种1升/小时。用外部Grove反压调节器将该体系的压力保持在75psig。用一个外部加热的油浴，使反应器的内部温度保持在80℃。用一个Eldex循环泵，将反应器溶液以1.67毫升/分钟的速率，从反应器泵过一个内部体积为10毫升、用油浴保持恒温为105℃的外部24”×1/4”的不锈钢盘管，再泵过一个含有42毫升0.1M磷酸钠缓冲液(大约50∶50％(重量)的NaH2PO4和Na2HPO4的混合物；pH大约为7)、用外部油浴恒温为40℃的82毫升Fisher Porter压力容器，再泵回反应器。当所述溶液的pH降至6.4时，用新鲜缓冲液取代该缓冲液。10天后，用HPLC估计反应器溶液中配体F的量为3.2克，表明仅消耗了21％的“游离”配体F，相当于配体F的消耗速率为每升每天0.1克。
实施例3使用相似的溶液重复实施例2的方法，但没有苯并咪唑，最初含有3.9克“游离”配体F(如上面描述的)。以实施例2中描述的相似方式进行的7天加氢甲酰化结束时，用31P nmer估计的反应器溶液中“游离”配体F的量为0.6克配体F，表明在7天中已经消耗了84.6％的配体F，相当于配体F的消耗速率为每升每天0.471克配体。
实施例4-8说明含有诸如苯并咪唑的含氮添加剂的现场缓冲作用和这些添加剂将酸性转移至含水缓冲液的能力。
实施例4该对照实施例说明配体F(如本文定义的)在含有200ppm铑和0.39％(重量)配体F的含醛二聚体和三聚体的丁醛溶液中的稳定性。
将12克上述丁醛溶液加入干净干燥的25毫升小瓶中。在24小时和72小时后，采用高效液相色谱分析试样的配体F。用高效液相色谱相对于校正曲线测定配体F的重量百分比。在24小时或72小时后，都没有观察到配体F浓度的变化。
实施例5该实施例与实施例4相似，只是加入亚磷酸，以模拟在有机亚磷酸酯水解期间可能形成的酸类型。
重复实施例4的步骤，修改是将0.017克亚磷酸(H3PO3)加入12克溶液中。24小时后，配体F的浓度已经从0.39％(重量)降至0.12％(重量)；72小时后，配体F的浓度已经降至0.04％(重量)。该数据表明，强酸催化配体F的分解。
实施例6该实施例与实施例4相似，只是加入亚磷酸和苯并咪唑。
重复实施例4的步骤，修改是将0.018克亚磷酸和0.0337克苯并咪唑加入该溶液中。在24小时或72小时后，都没有观察到配体F的分解。这表明，加入苯并咪唑有效地缓冲强酸的作用，并由此防止配体F的快速分解。
实施例7该实施例表明，含水缓冲液可以回收现场缓冲液中氮碱的酸性，并允许氮碱分配到有机相中，在此它可以再循环至加氢甲酰化区。
通过将1.18克(10mmol)苯并咪唑置于250毫升烧杯中，将苯并咪唑溶于30毫升四氢呋喃中，制备固体(苯并咪唑)(H3PO4)。将0.5克86％(重量)磷酸(H3PO4)缓慢加入该溶液中。加入酸时，生成沉淀。在烧结玻璃料上收集沉淀，并用四氢呋喃洗涤。所得的固体应用真空风干，可使用该固体而不用任何进一步的纯化。将前一步骤中制备的0.109克(0.504mmol)水溶性(苯并咪唑)(H3PO4)固体溶于10克0.1MpH7的磷酸钠缓冲液中。所得的溶液用10克戊醛萃取。然后用分液漏斗将有机层与水层分离。然后，通过于100℃蒸馏，从有机层回收挥发组分，产生一种固体。通过薄层色谱，利用1∶1(体积)的氯仿和丙酮的混合物作为洗脱液，硅石作为固定相，表明该固体与真正的苯并咪唑相同。根据该固体的回收，苯并咪唑完全转移至有机相。
该数据表明，作为强酸盐存在的有机溶性氮碱可以通过与含水缓冲液接触再生，并返回有机相。
实施例8该实施例表明，含水缓冲液有效地中和弱碱和强酸的有机溶性盐，因此允许将该碱返回有机相，并有效地除去该有机相的酸。
制备含有1.0％(重量)苯并三唑的丁醛溶液。然后用气相色谱分析该溶液的苯并三唑含量，用作参比试样。将0.25摩尔当量的亚磷酸(H3PO3)加入前一步骤制备的溶液中。将含有苯并三唑的50克丁醛溶液和50克pH70.2摩尔的磷酸钠缓冲液加入1品脱玻璃瓶中。搅拌该混合物15分钟，然后将其转移至分液漏斗中。然后将水层与醛层分离。通过离子色谱分析水层的H3PO3含量。通过气相色谱分析醛层的苯并三唑含量，用离子色谱分析醛层的H3PO3含量。发现H3PO3完全转移至水层中。也发现苯并三唑完全返回至丁醛层中。
该数据表明，可以通过使有机相与含水缓冲液接触，完全中和弱碱和强酸的有机溶性盐，并由此将该游离碱返回有机相。
尽管已经通过某些前述实施例说明了本发明，但不应该解释为本发明受其限制，相反，本发明包括上文公开的一般领域。不脱离本发明的精神和范围，可以作出各种修改和制订各种实施方案。
权利要求
1.从反应产物流体中分离一种或多种亚磷酸化合物的方法，所述反应产物流体含有所述一种或多种亚磷酸化合物、一种金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂和可选的游离有机亚磷酸酯配体；该方法包括用足以中和并除去所述反应产物流体中至少一定量的所述一种或多种亚磷酸化合物的含水缓冲液处理所述反应产物流体。
2.使有机亚磷酸酯配体对水解降解稳定和/或金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂对减活化稳定的方法，该方法包括用足以中和并除去反应产物流体中的至少一定量所述一种或多种亚磷酸化合物的含水缓冲液处理所述反应产物流体，后者含有一种金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂和可选的游离有机亚磷酸酯配体，也含有一种或多种亚磷酸化合物。
3.防止和/或减轻有机亚磷酸酯配体水解降解和/或金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂减活化的方法，该方法包括用足以中和并除去反应产物流体中的至少一定量所述一种或多种亚磷酸化合物的含水缓冲液处理所述反应产物流体，后者含有一种金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂和可选的游离有机亚磷酸酯配体，也含有一种或多种亚磷酸化合物。
4.一种改进的方法，该方法包括在一种金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂和可选的游离有机亚磷酸酯配体的存在下，使一种或多种反应物反应，产生包含一种或多种产物的反应产物流体；改进之处包括通过用足以中和并除去所述反应产物流体中的至少一定量亚磷酸化合物的含水缓冲液，处理至少一部分所述反应产物流体(它是由所述过程衍生的，也含有在所述过程中生成的亚磷酸化合物)，防止和/或减轻有机亚磷酸酯配体水解降解和/或金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂减活化。
5.权利要求4的方法，该方法包括(i)在至少一个反应区中，在一种金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂和可选的游离有机亚磷酸酯配体的存在下，使一种或多种反应物反应，产生包含一种或多种产物的反应产物流体，(ii)在至少一个分离区中或在所述至少一个反应区中，从所述反应产物流体中分离一种或多种产物；改进之处包括通过(a)从所述至少一个反应区或所述至少一个分离区中取出至少一部分反应产物流体，该流体由所述过程衍生，也含有在所述过程中生成的亚磷酸化合物，(b)在至少一个缓冲液处理区中，用足以中和并除去所述反应产物流体中的至少一定量亚磷酸化合物的含水缓冲液，处理至少一部分取出的反应产物流体，后者是由所述过程衍生的，也含有在所述过程中生成的亚磷酸化合物，(c)将处理的反应产物流体返回所述至少一个反应区或所述至少一个分离区。
6.权利要求4的方法，该方法包括(i)在至少一个反应区中，在一种金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂和可选的游离有机亚磷酸酯配体的存在下，使一种或多种反应物反应，产生包含一种或多种产物的反应产物流体，以及(ii)在至少一个分离区中或在所述至少一个反应区中，从所述反应产物流体中分离一种或多种产物；改进之处包括通过将足以中和并除去所述反应产物流体中的至少一定量亚磷酸化合物的含水缓冲液导入所述至少一个反应区和/或所述至少一个分离区中，处理至少一部分所述反应产物流体(它是由所述过程衍生的，也含有在所述过程中生成的亚磷酸化合物)，防止和/或减轻有机亚磷酸酯配体水解降解/或金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂减活化。
7.权利要求1、2、3、4、5和6的方法，它包括加氢甲酰化、加氢酰化(分子内和分子间)、氢氰化、加氢酰氨化、加氢酯化、氨解、醇解、羰基化、异构化、转移加氢方法。
8.权利要求6的方法，还包括从反应产物流体中分离含水缓冲液。
9.权利要求1、2、3、4、5和6的方法，其中该含水缓冲液包含pH为3-9的含氧酸盐的混合物。
10.权利要求9的方法，其中含水缓冲液包含阴离子和阳离子的混合物，阴离子选自磷酸盐、碳酸盐、柠檬酸盐和硼酸盐化合物，而阳离子选自铵和碱金属。
11.权利要求9的方法，其中含水缓冲液包含碱金属的一碱价磷酸盐/二碱价磷酸盐的混合物或碱金属柠檬酸盐的混合物。
12.权利要求11的方法，其中含水缓冲液包含钠或钾的一碱价磷酸盐/二碱价磷酸盐的混合物，其pH为4.5-7.5。
13.权利要求9的方法，其中含水缓冲液包含NaH2PO4和Na2HPO4的混合物或KH2PO4和K2HPO4的混合物。
14.权利要求1、2、3、4、5和6的方法，其中所述金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂为均相或多相。
15.权利要求1、2、3、4、5和6的方法，其中所述反应产物流体含有一种均相或多相金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂，或在所述过程中至少一部分所述反应产物流体接触固定的多相金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂。
16.权利要求5和6的方法，其中在用含水缓冲液处理至少一部分反应产物流体之前或之后，从反应产物流体中分离一种或多种产物，所述反应产物流体由所述过程衍生的，也含有在所述过程中生成的亚磷酸化合物。
17.权利要求1、2、3、4、5和6的方法，其中所述金属-有机亚磷酸酯配体络合物催化剂包含与选自以下结构式的一种有机聚亚磷酸酯配体络合的铑(i)由下式表示的单有机亚磷酸酯
其中R1表示含有4-40个或更多碳原子的取代或未取代的三价烃基；(ii)由下式表示的二有机亚磷酸酯
其中R2表示含有4-40个或更多碳原子的取代或未取代的二价烃基，而W表示含有1-18个或更多碳原子的取代或未取代的单价烃基；(iii)由下式表示的三有机亚磷酸酯
其中每个R6相同或不同，表示一个取代或未取代的单价烃基；以及(iv)由下式表示的含有两个或多个叔(三价)磷原子的有机多亚磷酸酯
其中X表示一个含有2-40个碳原子的取代或未取代的n价有机桥连基团，每个R7相同或不同，表示一个含有4-40个碳原子的二价有机烃基，每个R8相同或不同，表示一个含有1-24个碳原子的取代或未取代的单价烃基，a和b可以相同或不同，各自的值为0-6，只要a+b的和为2-6，而n等于a+b即可。
18.权利要求1、2、3、4、5和6的方法，其中用也存在于所述反应产物流体中的一种有机氮化合物，清除存在于反应产物流体中的亚磷酸化合物，并且通过水处理也除去至少一定量的所述亚磷酸化合物与所述有机氮化合物之间的反应的转化产物的亚磷酸化合物。
19.权利要求18的方法，其中有机氮化合物选自二唑、三唑、二嗪和三嗪。
20.权利要求19的方法，其中有机氮化合物为苯并咪唑或苯并三唑。
全文摘要
本发明涉及一种从含有一种或多种亚磷酸化合物、一种金属—有机亚磷酸酯配体络合物催化剂和可选的有机亚磷酸酯配体的反应产物流体中分离一种或多种所述亚磷酸化合物的方法,该方法包括用足以中和并除去所述反应产物流体中至少一定量的所述一种或多种亚磷酸化合物的含水缓冲液处理所述反应产物流体。
文档编号B01J31/18GK1203573SQ96198723
公开日1998年12月30日 申请日期1996年12月5日 优先权日1995年12月6日
发明者D·R·布尔彦特, 梁德伟, E·比利, T·C·艾森施米, J·C·尼科尔森 申请人:联合碳化化学品及塑料技术公司