JPS6013009B2 - Rhodium-catalyzed oxidation method for producing carboxylic acids - Google Patents
Rhodium-catalyzed oxidation method for producing carboxylic acidsInfo
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、一般的に言えば、カルボン酸を製造する方法
に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates generally to a method of making carboxylic acids.
更に具体的に言えば、本発明は、対応するオレフィンか
らカルボン酸を直接製造するロジウム触媒一段法に関す
る。カルボン酸は、化学工業において多くの用途を有し
ている。More specifically, the present invention relates to a rhodium-catalyzed one-step process for the direct production of carboxylic acids from the corresponding olefins. Carboxylic acids have many uses in the chemical industry.
例えば、プロピオン酸は穀物防腐剤として有用であり、
そしてそれよりも高級の酸は洗剤の製造に使用されてい
る。カルボン酸を製造するための多くの様々な方法が知
られており、例えばオレフインをヒドロホルミル化し次
いで得られたアルデヒドを酸化する方法がある。For example, propionic acid is useful as a grain preservative;
And higher acids are used in the manufacture of detergents. Many different methods are known for producing carboxylic acids, such as hydroformylation of olefins and subsequent oxidation of the resulting aldehyde.
製造された酸は、オレフィンよりも1個大きい炭素数を
有する。例えば、オレフィン(例えば、エチレン)は一
酸化炭素及び水素との反応によってヒドロホルミル化さ
れて対応するアルデヒド(プロピオソアルデヒド)を生
成し、次いでこれは対応する酸(プロピオン酸)に酸化
される。ある場合には、一酸化炭素及び水素によるオレ
フィンのヒドロホルミル化反応(オキソ法としても知ら
れる)の後に、アルデヒドは、それを酸に酸化する前に
回収して精製される。従来技術の他の関連する方法は、
アルデヒドの精製を必要としない。The acid produced has one more carbon number than the olefin. For example, an olefin (eg, ethylene) is hydroformylated by reaction with carbon monoxide and hydrogen to produce the corresponding aldehyde (propiosoaldehyde), which is then oxidized to the corresponding acid (propionic acid). In some cases, after the hydroformylation reaction of olefins with carbon monoxide and hydrogen (also known as the oxo process), the aldehyde is recovered and purified before oxidizing it to acid. Other related methods in the prior art include:
No purification of aldehyde is required.
例えば、ドイツ特許第2,604,545号は、対応す
るオレフィンを100〜60ルゞールの高圧下にヒドロ
ホルミル化しそして得られたアルデヒド含有反応混合物
を直接酸化し、しかもこの両方の工程をロジウムカルボ
ニル錆体触媒の存在下に行なうことによってアルキルカ
ルボン酸を製造する二段法を関示する。米国特許第3,
職0,67ぴ戦ま、ロジウムカルボニル鰭体触媒及び不
活性有機溶剤の両方の存在下に低級紙肪酸のアリルェス
テルを先ずヒドロホルミル化し、次いで得られた反応混
合物を低級脂肪酸の存在下に直接酸化し、そしてロジウ
ム触媒を含めて残留物の分離後に生成物を回収すること
によってメタクリル酸及びブチロラクトンの両方を同時
に得るための方法を開示する。For example, German Patent No. 2,604,545 hydroformylates the corresponding olefin under high pressure of 100 to 60 ruels and directly oxidizes the resulting aldehyde-containing reaction mixture, and also performs both steps using rhodium. A two-step process for producing alkyl carboxylic acids in the presence of a carbonyl rust catalyst is disclosed. U.S. Patent No. 3,
In the 0.67 series, the allylic ester of a lower paper fatty acid was first hydroformylated in the presence of both a rhodium carbonyl fin catalyst and an inert organic solvent, and then the resulting reaction mixture was directly oxidized in the presence of a lower fatty acid. A method is disclosed for simultaneously obtaining both methacrylic acid and butyrolactone by including a rhodium catalyst and recovering the product after separation of the residue.
米国特許第3,520,937号は、コバルト−及びア
ルデヒド含有オキソ反応混合物を酸化剤で処理してコバ
ルト不合物質を提供する技術を開示する。U.S. Pat. No. 3,520,937 discloses a technique for treating a cobalt- and aldehyde-containing oxo reaction mixture with an oxidizing agent to provide a cobalt-incompatible material.
酸素の量は、生成物であるアルデヒドを酸化するのに不
十分であるとされている。更に他の従釆技術の方法は、
オレフィンを直接酸化又はカルボキシル化して様々な化
合物を製造することを可能にする。The amount of oxygen is said to be insufficient to oxidize the product aldehyde. Yet another follow-up technology method is
It is possible to directly oxidize or carboxylate olefins to produce various compounds.
例えば、米国特許第3,384,66叫号は、種々の貴
金属イオン及び硝酸若しくは。亜硝酸のどちらかのイオ
ン又はその混合物を含む水溶液を含む触媒の存在下にお
ける分子状酸素による酸化によってオレフインを対応す
るアルデヒド又はケトンに転化するための方法を開示す
る。ドイツ特許第2,74も207号は、生成物の回収
を容易にするために不活性溶剤の不在下で、そして有機
ホスフィン又はホスフアィトを含む反応媒体中において
ロジウム鈴体触媒及び安定化用ホスフィン又はホスフア
ィトリガンドの存在下にオレフィソを反応させることに
よって例えばケトンに酸化する方法を開示する。For example, U.S. Pat. No. 3,384,66 discloses various precious metal ions and nitric acid. A method is disclosed for converting olefins to the corresponding aldehydes or ketones by oxidation with molecular oxygen in the presence of a catalyst comprising an aqueous solution containing either ions of nitrous acid or mixtures thereof. German Pat. A method is disclosed for oxidizing olefinos to, for example, ketones by reacting them in the presence of a phosphite ligand.
米国特許第3,818 06び号は、オレフインを一酸
化炭素及び水と反応させることを含むカルポン酸製造の
第風族金属触媒ヒドロカルボキシル化法を開示する。US Patent No. 3,818'06 discloses a Group metal catalyzed hydrocarboxylation process for the production of carboxylic acids that involves reacting an olefin with carbon monoxide and water.
触媒系は、イリジウム又はロジウム含有化合物と、ハロ
ゲン化物促進剤と、五価燐、ひ素、アンチモン、窒素又
はビスマスの有機誘導体よりなる安定化剤とを含む。こ
の安定剤は、触媒の安定性に通常悪影響を及ぼす沈殿及
び固形物付着を防止するとされている。また、米国特許
第3,810 4斑号、同第3,810 489号及び
同第3,944,604号も参照されたい。ブラム氏外
は、Tetrahedronにtte岱 地.38の第
3665〜36総頁(1967)において、ロジウム銭
体触媒であるクロロトリス(トリフェニルホスフィン)
ロジウムRhC1(PPh3)3(ここで、“Ph”ニ
フェニル)によるアルキルベンゼンのQ一酸化を開示す
る。The catalyst system comprises an iridium or rhodium containing compound, a halide promoter and a stabilizer consisting of an organic derivative of pentavalent phosphorus, arsenic, antimony, nitrogen or bismuth. This stabilizer is said to prevent precipitation and solids build-up, which usually adversely affect the stability of the catalyst. See also US Pat. No. 3,8104, US Pat. No. 3,810,489, and US Pat. No. 3,944,604. Others, including Mr. Blum, went to Tetrahedron. 38, pages 3665-36 (1967), chlorotris (triphenylphosphine), a rhodium catalyst,
Q monoxidation of alkylbenzenes with rhodium RhC1(PPh3)3 (herein "Ph" niphenyl) is disclosed.
具体的に言えば、アルキルベンゼンであるエチルベンゼ
ンは、触媒の存在下に空気によってアセトフヱノンに酸
化される。フシ氏外は、Joumal of ○rga
MmetamcChemistry26(1971)の
第417〜430頁において、遷移金属鍔体によるシク
ロヘキセン酸化の機構を提案する。Specifically, the alkylbenzene ethylbenzene is oxidized to acetophenone by air in the presence of a catalyst. Other than Mr. Fushi, Joumal of ○rga
In Mmetamc Chemistry 26 (1971), pages 417-430, a mechanism of cyclohexene oxidation by transition metal bodies is proposed.
トリフェニルホスフィンと銭化したロジウムを包含する
種々の触媒の存在下でシクロヘキセンをシクロヘキセン
オキシド、シクロヘキサノン及びシクロヘキサノールに
酸化することに関して具体的な結果が与えられている。
タカオ氏外は、日本化学会誌43(12)(1970年
12月)の第3,898〜3,900頁において、ロジ
ウム銭体であるクロロトリス(トリフェニルホスフィン
)ロジウム又は塩化ロジウムによるオレフインであるス
チレンの酸化及び種々の溶剤が酸化生成物に及ぼす影響
について報告する。Specific results have been given for the oxidation of cyclohexene to cyclohexene oxide, cyclohexanone, and cyclohexanol in the presence of various catalysts including triphenylphosphine and enriched rhodium.
In pages 3,898 to 3,900 of Journal of the Chemical Society of Japan 43(12) (December 1970), Mr. Takao et al. oxidation and the effects of various solvents on the oxidation products.
トルェンの如き非極性溶剤中では、主生成物は、アセト
フェノン及びペンズアルデヒドの両方であった。また、
同じ触媒によるメチルスチレンの酸化についても報告さ
れている。タカオ氏外による後の報文である日本化学会
誌45(5)(1972年5月)の第1,505〜1,
507頁には、種々の溶剤中にあるロジウム銭体によっ
て触媒したシンナムアルデヒドの酸化が報告されている
。In non-polar solvents such as toluene, the main products were both acetophenone and penzaldehyde. Also,
Oxidation of methylstyrene with the same catalyst has also been reported. A later report by Mr. Takao et al., Journal of the Chemical Society of Japan 45(5) (May 1972), No. 1,505-1,
On page 507, the oxidation of cinnamaldehyde catalyzed by rhodium in various solvents is reported.
クロロカルポニルビス(トリフエニルホスフイン)ロジ
ウム及びクロロトリス(トリフェニルホスフィン)ロジ
ウムである2種のロジウム鍔体がトルェン中においてシ
ンナムアルデヒドの接触酸化を引き起こしてペンズアル
デヒド、グリオキサール、ベンゼン及びスチレンを生成
することが判明した。また、日本化学会誌45(7)(
1972王7月)の第2,003〜2,006頁におい
て、タカオ氏外は、クロロトリス(トリフエニルホスフ
イン)ロジウムで触媒する溶剤中でのビニルヱステルの
酸化について報告している。Two rhodium bodies, chlorocarponylbis(triphenylphosphine)rhodium and chlorotris(triphenylphosphine)rhodium, cause catalytic oxidation of cinnamaldehyde in toluene to produce penzaldehyde, glyoxal, benzene and styrene. There was found. Also, Journal of the Chemical Society of Japan 45(7) (
Takao et al. report on the oxidation of vinyl esters in solvents catalyzed by chlorotris(triphenylphosphine)rhodium, in pages 2,003-2,006 of King Jul. 1972.
得られる反応生成物の種類は、オレフイン性炭素原子上
の置換基によって一部分決定される。例えば、酢酸ビニ
ルはトルェン中で酸化されてアセトン、プロピオンアル
デヒド及びメチルビニルェーテルを生成し、これに対し
てブロピオン酸ビニルからはメチルエチルケトン、ブチ
ルアルデヒド及びエチルビニルェーテルが得られた。ダ
ットリ−氏外は、J.C.S.Dalton(1974
)の第1,926〜1,931頁において、ベンゼン中
においてのメチルケトンへのQーオレフインのロジウム
促進酸化を開示する。The type of reaction product obtained is determined in part by the substituents on the olefinic carbon atoms. For example, vinyl acetate was oxidized in toluene to produce acetone, propionaldehyde, and methyl vinyl ether, whereas vinyl propionate yielded methyl ethyl ketone, butyraldehyde, and ethyl vinyl ether. Other than Mr. Dutley, J. C. S. Dalton (1974
), pages 1,926-1,931, disclose the rhodium-promoted oxidation of Q-olefins to methyl ketones in benzene.
クロロトリス(トリフェニルホスフイン)ロジウム及び
カルボニルヒドリドトリス(トリフエニルホスフイン)
ロジウムである2種のロジウム鍵体が反応を触媒するこ
とが示されている。マーサ−氏外は、Joumalof
the AmericanChemicalSocie
ty97(7)(1975年4月)の第1,96刀頁〜
1,968頁において、ロジウム銭体R&(CO),6
がケトン中のC−C結合の酸化開裂を触媒してカルボン
酸にすることを開示する。Chlorotris (triphenylphosphine) rhodium and carbonylhydridotris (triphenylphosphine)
Two rhodium keys, rhodium, have been shown to catalyze the reaction. Other than Mr. Martha, Joumalof
the American Chemical Society
ty97(7) (April 1975), page 1,96~
On page 1,968, rhodium body R & (CO), 6
catalyzes the oxidative cleavage of C--C bonds in ketones to carboxylic acids.
報告される特定の反応は、溶剤としてのシクロヘキサノ
ン中にロジウムを懸濁させそして酸素で加圧してアジピ
ン酸を製造することを包含していた。様々な他の従来技
術の方法は、酸素の存在が反応を遅らせるところのヒド
ロホルミル化法を開示する。例えば、ポリープ力氏外は
、PetrMhemial979,19(1−2)、5
−12において、ロジウム錆体触媒であるHRh(CO
)(PPh3)3(こ)で、“Ph”ニフエニル)によ
るオレフィン(1ーオクテン、ジー及びトリイソブチレ
ン、アリルアルコール、スチレン及びジベンテン)の低
圧ヒドロホルミル化を開示する。The particular reaction reported involved suspending rhodium in cyclohexanone as a solvent and pressurizing with oxygen to produce adipic acid. Various other prior art methods disclose hydroformylation processes in which the presence of oxygen retards the reaction. For example, Polyp Riki et al. Petr Mhemial979, 19 (1-2), 5
-12, HRh(CO
) (PPh3) 3 (this) discloses the low-pressure hydroformylation of olefins (1-octene, di- and triisobutylene, allyl alcohol, styrene and dibentene) with "Ph" niphenyl.
この著者は、酸素の如き化合物(触媒に対してアルケン
又はCOよりも反応性である)がヒドロホルミル化を遅
らせる安定な銭体を形成することを開示する。マッィ氏
外は、日本化学会誌19M.1(1977年5月)にお
いて、ヒド。The authors disclose that compounds such as oxygen, which is more reactive towards catalysts than alkenes or CO, form stable compounds that retard hydroformylation. Mr. Matthi and others published the Journal of the Chemical Society of Japan 19M. 1 (May 1977), Hido.
ホルミル化反応で使用されたロジウム錆体触媒の失活を
説明する機構を提案する。報告される具体的な触媒は、
ロジウム(R&CI2(CO)4として)をトリフエニ
ルホスフアィトリガンドで銭化したものである。この著
者は、触媒の失宿は、合成ガス中に存在する少量の酸素
によって引き起こされるトリフェニルホスフェートへの
トリフェニルホスフアィトの酸化に主として基因すると
結論づけた。. また、従来技術は、失宿したロジウム
錆体を酸素によって再生することを教示する。We propose a mechanism to explain the deactivation of rhodium rust catalysts used in formylation reactions. The specific catalysts reported are:
Rhodium (as R&CI2(CO)4) is enriched with a triphenylphosphite ligand. The authors concluded that the catalyst loss was primarily due to the oxidation of triphenylphosphite to triphenylphosphate caused by the small amount of oxygen present in the syngas. .. The prior art also teaches the regeneration of dehosted rhodium rust bodies with oxygen.
例えば、特公昭51−23,212号は、ロジウム触媒
ヒドロホルミル化法、更に具体的に言えば、失活したロ
ジウム触媒を別個の工程において酸素で処理し次いで再
生触媒をヒドロホルミル化反応に再循環させることによ
ってプロセス中で失活した状態になったロジウム触媒を
再生する技術を開示する。目下出願中の米国特許膿第7
0313ぴ号(ベルギー特許第850 542号として
公告)は、ヒドロホルミル化反応系に触媒的少量の酸素
を導入することによって失活ロジウム鰭体触媒を再生す
ることができるヒドロホルミル化法を開示する。For example, Japanese Patent Publication No. 51-23,212 describes a rhodium-catalyzed hydroformylation process, more specifically, in which the deactivated rhodium catalyst is treated with oxygen in a separate step and the regenerated catalyst is then recycled to the hydroformylation reaction. Discloses a technology for regenerating a rhodium catalyst that has become deactivated during the process. Currently pending U.S. Patent No. 7
No. 0313pi (published as Belgian Patent No. 850 542) discloses a hydroformylation process in which deactivated rhodium fin catalysts can be regenerated by introducing catalytic small amounts of oxygen into the hydroformylation reaction system.
酸素の使用量は少量(即ち、触媒を解毒し且つ再活性化
するのにだけ十分である)であり、そして酸素の実質上
全部が触媒中のりガンドによって消費されて触媒ロジウ
ムを遊離させ、これによって触媒が再活性化される。他
の従来技術は、酸素が存在するところのヒドロホルミル
化法を開示する。The amount of oxygen used is small (i.e., just enough to detoxify and reactivate the catalyst) and substantially all of the oxygen is consumed by the glue gun in the catalyst to liberate the catalytic rhodium, which The catalyst is reactivated. Other prior art discloses hydroformylation processes where oxygen is present.
例えば、米国特許第3.920,754号は、遊離基開
始剤(好ましくは分子状酸素)の存在下にアルケンを一
酸化炭素及び水素と反応させることによってホルミル−
及びヒドロホルミル置換アルケン譲導体を形成するヒド
ロホルミル化法を開示する。米国特許第3,954,8
77号は、第価族金属(例えば、ロジウム)と五価燐、
ひ素又はアンチモン化合物(例えば、ホスフィンオキシ
ド)からなるリガントとの鍵体を用いるオレフインヒド
ロホルミル化法を開示する。For example, U.S. Pat. No. 3,920,754 discloses that formyl-
and hydroformylation processes to form hydroformyl-substituted alkene derivatives. U.S. Patent No. 3,954,8
No. 77 is a valent group metal (e.g. rhodium) and pentavalent phosphorus,
A process for olefin hydroformylation using a key with a ligand consisting of an arsenic or antimony compound (eg, phosphine oxide) is disclosed.
米国特許第3,555 0斑号は、触媒を含有する再循
環反応媒体の全部又は一部分をアルカリ水溶液で処理し
て触媒を失活させるカルボン酸副生物を抽出することに
よって触媒活性を維持する第櫨族貴金属触媒ヒドロホル
ミル化反応を開示する。この酸は、反応体ガス流れの酸
素汚染によるアルデヒド生成物の僅かな酸化によって形
成されると思われる。多年の間、すべての工業的なヒド
ロホルミル化反応は、触媒安定性を維持するのに比較的
高い圧力(いまいま10の気圧程度又はそれ以上)を必
要としたコバルトカルボニル触媒を用いていた。U.S. Pat. No. 3,5550 discloses a method for maintaining catalyst activity by treating all or a portion of the recycled reaction medium containing the catalyst with an aqueous alkaline solution to extract the carboxylic acid byproducts that deactivate the catalyst. A noble metal catalyzed hydroformylation reaction is disclosed. This acid is believed to be formed by slight oxidation of the aldehyde product due to oxygen contamination of the reactant gas stream. For many years, all industrial hydroformylation reactions used cobalt carbonyl catalysts that required relatively high pressures (currently on the order of 10 atmospheres or more) to maintain catalyst stability.
アール・ェル。プルート氏及びジェイ・ェイ。スミス氏
の1970年9月8日発行の米国特許第3,527,8
0y号は、Q−オレフィンを一酸化炭素及び水素でヒド
ロホルミル化してアルデヒドを低温及び低圧において高
収率で生成する新規なヒドロホルミル化法を開示するが
、この場合に生成物アルデヒド中のノルマル対イソ(又
は分枝)アルデヒド異性体比は高い。この方法は、ある
種のロジウム錆体触媒を使用しそしてオレフィンのヒド
ロホルミル化を達成するために限定した反応条件下に操
作を行なっている。この新規な方法は従釆技術でこれま
で必要とされたよりも有意に低い圧力で操作を行なうの
で、低い初期投下資本及び低い運転費を含めて実質的な
利益が得られた。更に、多くの望ましい直鏡アルデヒド
異性体を高い収率で製造することができた。上記のプレ
ート及びスミス両氏の特許に示されるヒドロホルミル化
法は、次の必須反応条件を包含する。Earl El. Mr. Pruitt and J.A. Smith, U.S. Patent No. 3,527,8, issued September 8, 1970.
No. 0y discloses a novel hydroformylation process in which Q-olefins are hydroformylated with carbon monoxide and hydrogen to produce aldehydes in high yields at low temperatures and pressures, where the normal to (or branched) aldehyde isomer ratio is high. This process uses certain rhodium rust catalysts and operates under limited reaction conditions to achieve hydroformylation of olefins. This new process operates at significantly lower pressures than previously required with conventional techniques, resulting in substantial benefits, including lower initial capital investment and lower operating costs. Furthermore, many desirable direct mirror aldehyde isomers could be prepared in high yields. The hydroformylation process described in the Plate and Smith patents mentioned above involves the following essential reaction conditions.
‘1} ロジウムと一酸化炭素及びトリオルガノ隣りガ
ンドとの銭体組合せであるロジウム鈴体触媒。'1} A rhodium catalyst that is a combination of rhodium, carbon monoxide, and a triorgano-adjacent gun.
用語「鍵体」は、独立して存在することのできる1種以
上の電子に富む分子又は原子と1種以上の電子に乏しい
分子又は原子(これらの各々も亦独立して存在すること
ができる)との結合によって形成される配立化合物を意
味する。磯原子が利用可能な又は非共有の一対の電子を
有するところのトリオルガノ隣IJガンドは「 ロジウ
ムと配置結合することができる。‘2) ビニル基C&
=CH−の如き末端エチレン性炭素−炭素結合によって
特徴づけられるQーオレフィン化合物のQーオレフィン
供給源料。これらは、直鎖又は分枝鎖であってよく、そ
してヒドロホルミル化反応に本質上干渉しない基又は置
換基を含有することができ、またこれらは1個よりも多
くのエチレン性結合を含有することができる。プロピレ
ンが好ましいQ−オレフインの一例である。‘3’ ト
リアリールホスフィンの如きトリオルガ/燐リガンド。The term "key body" refers to one or more electron-rich molecules or atoms that can exist independently and one or more electron-poor molecules or atoms (each of which can also exist independently). ) refers to a coordination compound formed by combining with The triorgano-adjacent IJ gund where the iso atom has an available or unshared pair of electrons can be bonded with the rhodium.'2) Vinyl group C&
A Q-olefin source of Q-olefin compounds characterized by a terminal ethylenic carbon-carbon bond such as =CH-. They may be straight-chain or branched and may contain groups or substituents that do not essentially interfere with the hydroformylation reaction, and they may contain more than one ethylenic bond. I can do it. Propylene is an example of a preferred Q-olefin. '3' Triorga/phosphorus ligand such as triarylphosphine.
望ましくは、リガンド中の各有機部分の炭素原子は1餅
固を越えない。トリアリ−ルホスフインが好ましいリガ
ンドであるが、その一例はトリフェニルホスフィンであ
る。‘41 ロジウム原子と錆化され又はそれに結合さ
れたりガンドに加うるに、ロジウム金属1モル当り少な
くとも2好ましくは少なくとも5モルの遊離リガンドを
提供するのに十分な反応混合物中におけるトリオルガノ
燐リガソドの濃度。Desirably, each organic moiety in the ligand has no more than one carbon atom. Triarylphosphines are preferred ligands, one example of which is triphenylphosphine. '41 Concentration of triorganophosphorus ligatodes in the reaction mixture sufficient to provide at least 2, preferably at least 5 moles of free ligand per mole of rhodium metal rusted or bonded to the rhodium atoms or in addition to the ligands. .
{5} 約50〜約14yo好ましくは約60〜約12
60の温度。{6)45倣sia以下好ましくは35岬
sia以下の全水素及び一酸化炭素圧。{5} About 50 to about 14yo, preferably about 60 to about 12yo
Temperature of 60. {6) Total hydrogen and carbon monoxide pressure below 45 sia, preferably below 35 sia.
【7ー ー酸化炭素及び水素の全圧を基にしてせいぜい
約75%好ましくはこの全ガス圧の50%以下の一酸化
炭素最大分圧。[7--Maximum partial pressure of carbon monoxide not more than about 75% based on the total pressure of carbon oxide and hydrogen, preferably less than 50% of this total gas pressure.
カルボン酸を製造するための工業的なヒドロホルミル化
一酸化プロセスでは、得られたアルデヒドは、通常、回
収されてから対応する酸に酸化される。In industrial hydroformylation monoxide processes for producing carboxylic acids, the resulting aldehyde is usually recovered and then oxidized to the corresponding acid.
アルデヒド精製工程を用いずにそしてロジウム基材触媒
の如き第肌族金属触媒を用いて酸化工を行なう場合には
、その酸化を不活性芳香族又は脂肪族溶剤の存在下に実
施するときに苛酸な触媒安定性及び活性問題に遭遇する
。酸へのオレフィンのヒドロホルミル化一酸化経路にお
いて不活性溶剤を用いない場合でさえも、従釆技術では
プロセスを2つの段階(即ち、ヒドロホルミル化に続い
て、アルデヒドの精製を行なわずに別個の酸化を行なう
)で行なうことが必要であった。本発明は、安定なロジ
ウム鈴体触媒を使用してオレフィンを一酸化炭素、水素
及び一段階で反応させることによってオレフィンから直
接にカルボン酸を製造する方法を包含するが、この場合
においてロジウム触媒の階定性及び活性は触媒中に五価
第V族リガンドを用いることによって維持されるのであ
る。かくして、不活性有機溶剤中におし、てさえもヒド
ロホルミル化及び酸化の両方の反応条件下に安定な触媒
系が提供される。本発明の方法は、単一の安定化触媒を
用いる単一操作で酸及びその無水物を対応するオレフイ
ンから直接製造することを可能にする。この酸化を不活
性有機溶剤中で行なうときでさえも、ロジウム錆体触媒
は安定である。本発明に従えば、3〜約21個(又はそ
れ以上)の炭素原子を有するカルボン酸を製造すること
ができる。本発明の具体例(こ)では便宜上、‘1ヒド
ロホルミル化一酸化法”と称する)は、オレフィンを好
ましくは不活性有機溶剤中において一酸化炭素、水素及
び酸素とロジウム錆体触媒の存在下に反応させてオレフ
ィンよりも1個多くの炭素原子を有する対応する酸を製
造することからなる一段法である。この場合において、
ロジウム錆体触媒は、失活に対して触媒を安定化する五
価第V族リガンドを含む。If the oxidation process is carried out without an aldehyde purification step and with a skin group metal catalyst such as a rhodium-based catalyst, the oxidation process can be carried out in the presence of an inert aromatic or aliphatic solvent. Acidic catalyst stability and activity problems are encountered. Hydroformylation of Olefins to AcidsEven without the use of inert solvents in the monooxidation route, conventional techniques involve dividing the process into two steps (i.e., hydroformylation followed by a separate oxidation without purification of the aldehyde). It was necessary to do so. The present invention encompasses a process for producing carboxylic acids directly from olefins by reacting olefins with carbon monoxide, hydrogen and in one step using a stable rhodium-catalyzed catalyst; Stability and activity are maintained through the use of pentavalent Group V ligands in the catalyst. Thus, a catalyst system is provided that is stable under both hydroformylation and oxidation reaction conditions even when placed in an inert organic solvent. The process of the invention allows the production of acids and their anhydrides directly from the corresponding olefins in a single operation using a single stabilized catalyst. Even when this oxidation is carried out in an inert organic solvent, the rhodium rust catalyst is stable. According to the present invention, carboxylic acids having from 3 to about 21 (or more) carbon atoms can be produced. Embodiments of the present invention (hereinafter referred to as the '1 hydroformylation monoxide process' for convenience) involve treating an olefin with carbon monoxide, hydrogen and oxygen in the presence of a rhodium rust catalyst, preferably in an inert organic solvent. It is a one-step process consisting of reacting to produce the corresponding acid having one more carbon atom than the olefin. In this case:
Rhodium rust catalysts contain pentavalent Group V ligands that stabilize the catalyst against deactivation.
本発明の具体例では、オレフィンをカルボン酸に転化さ
せる正確な機構はまだ知られていない。しかしながら、
この具体例は、アルデヒドを随意に回収精製し次いでそ
れを別個の工程において酸化させて対応する酸にするア
ルデヒドの製造を要件とするような従来技術の方法と比
較して、酸を単一プロセス工程で製造するという利益を
提供する。本発明のいわゆるヒドロホルミル化一酸化法
は、一般には、対応するカルボン酸を直接製造するのに
十分な温度及び圧力において、安定化用五価第V族リガ
ンドで銭化した触媒的量のロジウムを含有する液体反応
媒体中に補給ガス(これは、通常、オレフィン、水素、
一酸化炭素及び酸素を含む)を供給することによって行
なわれる。In embodiments of the present invention, the exact mechanism for converting olefins to carboxylic acids is not yet known. however,
This embodiment provides a method for converting acids into a single process, as compared to prior art methods that require the production of aldehydes that optionally recover and purify the aldehyde and then oxidize it in a separate step to the corresponding acid. Provides the benefits of manufacturing in process. The so-called hydroformylation monoxide process of the present invention generally involves the addition of a catalytic amount of rhodium enriched with a stabilizing pentavalent Group V ligand at a temperature and pressure sufficient to directly produce the corresponding carboxylic acid. A make-up gas in the liquid reaction medium containing (this is typically olefin, hydrogen,
(including carbon monoxide and oxygen).
好ましくは、反応は、不活性有機溶剤中で行なわれる。
本発明の一段階ヒドロホルミルー酸化法で反応させるこ
とができるオレフインは、2〜約2ぴ固の炭素原子及び
1個のエチレン性炭素−炭素結合を有する任意のオレフ
インであってよい。このオレフインは、直鎖又は分枝鎖
であってよく、そして反応の進行に本質上干渉しない基
又は置換基を含有することができる。加えて、本発明の
範囲内にはQーオレフィン並びに内部オレフインの両方
を高めるつもりである。典型的なQーオレフィンとして
は、例えば、エチレン、プロピレン、1−ブテン、1ー
ベンテン、1ーヘキセン、1−へプテン、1ーオクテン
、1ーノネン、1−デセソ、1ーウンデセン、1−ドデ
セン及びそれよりも高級の類似体が挙げられる。最とも
好ましいQーオレフィンはエチレンである。典型的な内
部オレフィンは、例えば「2ーブテン、2ーベンテン、
2一又は3−へキセン「3−デセン、4ーデセン、2ー
ウンデセン、3−ウンデセン、3−ウンデセン、4−ウ
ンデセン、5−ウンデセン及びそれより高級の類似体を
包含する。反応温度は、厳密なものでなく、一般には約
75〜約200ooであってよい。Preferably, the reaction is carried out in an inert organic solvent.
The olefins that can be reacted in the one-step hydroformyl-oxidation process of the present invention can be any olefins having from 2 to about 2 carbon atoms and one ethylenic carbon-carbon bond. The olefin may be linear or branched and may contain groups or substituents that do not essentially interfere with the progress of the reaction. Additionally, it is contemplated within the scope of this invention to enhance both Q-olefins as well as internal olefins. Typical Q-olefins include, for example, ethylene, propylene, 1-butene, 1-bentene, 1-hexene, 1-heptene, 1-octene, 1-nonene, 1-deceso, 1-undecene, 1-dodecene and higher. Analogues of . The most preferred Q-olefin is ethylene. Typical internal olefins include, for example, 2-butene, 2-bentene,
2- or 3-hexene "includes 3-decene, 4-decene, 2-undecene, 3-undecene, 3-undecene, 4-undecene, 5-undecene and higher analogs. The reaction temperature is Generally, it may be about 75 to about 200 oo.
約200qoより上では、触媒は適度な操作圧において
失活する場合があり、これに対して約75ooより下で
は望ましい反応速度を達成するのが困難になる場合があ
る。好ましい反応温度は、約95〜約110つ○である
。反応は、約100〜約1,00蛇siaの全ガス圧(
オレフィン、水素、一酸化炭素及び酸素の)で行なうこ
とができる。反応を行なうことのできる最大圧は、特に
厳密なものではなく、実際には主として経済上の考慮事
項によって限定される。最低圧に関して言えばト約10
0psiaよりも下では反応速度は低くなる場合があり
、加えて「ロジウム銭体触媒は安定性が低くなる傾向に
ある。好ましい全ガス圧は、約250〜約35的sia
である。先に記載したように、全ガス圧は、酸素、一酸
化炭素、オレフィン及び水素の分圧の合計よりなる。そ
れぞれの分圧は、次の考慮事項に基いて広い範囲にわた
って変動してよい。化学量論的要件のために、オレフィ
ン及び水素は一般にはほゞ等モル量で使用することがで
き、それ故にそれらの各々の分圧はほゞ等しい。反応系
中における酸素分圧は、安全上の考慮事項により幾分限
定される。この結果として、カルボン酸及びその磯水物
の生成反応の化学量論的要件を満たすのは可能でない場
合がある。このような場合には、反応系に追加的な酸素
を定期的に供給してこの成分の適切な分圧を確保するこ
とが必要になるだろう。酸素の量が増加すると、アルデ
ヒド生成物よりもむしろ酸に対する反応の選択性が増す
けれども(即ち、約1モル%よりも少ない酸素では、酸
に対する選択性が不十分になる場合がある)、これは同
時に通常のヒドロホルミル化活性を遅らせるようである
。酸素対水素又は酸素対オレフインの比率の増加は、非
力ルボキシル化(即ち、アルデヒド及びケトン)生成物
よりもむしろカルボキシル化(即ち、酸及び無水物)生
成物に対する選択性を増す傾向がある。最後に、供給ガ
ス比の変動はロジウム鈴体触媒の安定性に有意の変動を
もたらさないようであるが「但し〜触媒安定性は酸素不
含ヒドロホルミル化反応条件と比較したときに酸素含有
条件下では低下される。上記を基にして、ヒドロホルミ
ル化一酸化反応は、一般には、反応系にさらされる供孫
台又は補給ガスの酸素対一酸化炭素対オレフィン対水素
の比率(理想ガス法に従った全ガス供孫合原料の容量又
はモル%として表わして)を約1〜5:30〜70:5
〜35:5〜35として行なうことができる。Above about 200 qo, the catalyst may become deactivated at moderate operating pressures, whereas below about 75 qo it may be difficult to achieve desired reaction rates. The preferred reaction temperature is about 95 to about 110 degrees. The reaction is carried out at a total gas pressure of about 100 to about 1,00 sia (
(olefins, hydrogen, carbon monoxide and oxygen). The maximum pressure at which the reaction can be carried out is not particularly critical and is in fact limited primarily by economic considerations. Regarding the minimum pressure, it is about 10
Below 0 psia, the reaction rate may be lower, and in addition, rhodium catalysts tend to be less stable. The preferred total gas pressure is about 250 psia to about 35 psia.
It is. As previously stated, the total gas pressure consists of the sum of the partial pressures of oxygen, carbon monoxide, olefins and hydrogen. The respective partial pressures may vary over wide ranges based on the following considerations. Due to stoichiometric requirements, olefins and hydrogen can generally be used in approximately equimolar amounts and therefore their respective partial pressures are approximately equal. The partial pressure of oxygen in the reaction system is somewhat limited by safety considerations. As a result of this, it may not be possible to meet the stoichiometric requirements of the reactions that produce carboxylic acids and their hydrates. In such cases, it may be necessary to periodically supply additional oxygen to the reaction system to ensure an adequate partial pressure of this component. Although increasing the amount of oxygen increases the selectivity of the reaction toward the acid rather than the aldehyde product (i.e., less than about 1 mol % oxygen may provide insufficient selectivity toward the acid), appears to simultaneously retard normal hydroformylation activity. Increasing the ratio of oxygen to hydrogen or oxygen to olefin tends to increase selectivity for carboxylated (ie, acids and anhydrides) products rather than non-carboxylated (ie, aldehydes and ketones) products. Finally, variations in the feed gas ratio do not appear to result in significant changes in the stability of rhodium-containing catalysts, although catalyst stability is significantly lower under oxygen-containing conditions when compared to oxygen-free hydroformylation reaction conditions. Based on the above, the hydroformylation monoxide reaction is generally performed using the oxygen to carbon monoxide to olefin to hydrogen ratios (according to the ideal gas method) of the feedstock or make-up gas exposed to the reaction system. (expressed as volume or mole % of total gas feedstock) from about 1 to 5:30 to 70:5
~35: It can be performed as 5 to 35.
各々の範囲は、必ずしも100%まで増加しない。と云
うのは、各成分は、先に概記した基準に部分依存して所
望の結果を達成するために他の成分の1種以上に対して
調節することができるからである。02対CO対オレ−
フィン対日2の好ましいガス比は約2〜3:50〜60
:20〜30三20〜30であり、そして最とも好まし
い反応(エチレンをプロピオン酸へ)の場合にはこのガ
ス比は約3:50:23:23である。Each range does not necessarily increase to 100%. This is because each component can be adjusted relative to one or more of the other components to achieve the desired result, depending in part on the criteria outlined above. 02 vs CO vs Ole
The preferred gas ratio of fins to Japan 2 is about 2-3:50-60
:20-30 and 20-30, and in the case of the most preferred reaction (ethylene to propionic acid) the gas ratio is approximately 3:50:23:23.
先に記載したように、本法は、好まいま、反応条件に対
して不活性の有機溶剤中で好ましくは沸点が生成される
カルボン酸の沸点と少なくとも同じ(しかし好ましくは
それよりも高い)である不活性脂肪族又は芳香族有機溶
剤中で行なわれる。As previously described, the present process is preferably performed in an organic solvent inert to the reaction conditions, preferably with a boiling point at least as high as (but preferably higher than) the boiling point of the carboxylic acid produced. It is carried out in some inert aliphatic or aromatic organic solvent.
典型的な紙肪族不活性溶剤は、ノナン、ウンデカン、ド
デカン等の如き約9〜約2の固の炭素原子を有する飽和
炭化水素を包含する。これらの飽和炭化水素は直鎖又は
分枝鎖であってよく、そしてより高度に分枝した物質が
好ましい。典型的な不活性芳香族溶剤は、ベンゼン及び
ビフェニルの如き芳香族炭化水素並びにトルェン、キシ
レン等の如き少なくとも1個の飽和脂肪族炭化水素基に
よって置換された芳香族炭化水素を包含する。一般的に
は、これらの芳香族溶剤中の飽和脂肪族炭化水素置換基
は1〜約13固の炭素原子を含有することができ、そし
てそれらは直鎖又は分枝鎖であってよい。一般的には、
用いる溶剤の種類は厳密なものでなく、そして反応条件
は、溶剤が生成したカルボン酸よりも揮発性になるのを
防止するように調節することができる。Typical paper aliphatic inert solvents include saturated hydrocarbons having from about 9 to about 2 solid carbon atoms, such as nonane, undecane, dodecane, and the like. These saturated hydrocarbons may be straight chain or branched, and more highly branched materials are preferred. Typical inert aromatic solvents include aromatic hydrocarbons such as benzene and biphenyl, and aromatic hydrocarbons substituted with at least one saturated aliphatic hydrocarbon group such as toluene, xylene, and the like. Generally, the saturated aliphatic hydrocarbon substituents in these aromatic solvents can contain from 1 to about 13 carbon atoms, and they can be straight chain or branched. In general,
The type of solvent used is not critical, and the reaction conditions can be adjusted to prevent the solvent from becoming more volatile than the carboxylic acid produced.
随意として、不活性有機溶剤は、初期において、製造し
ようとするカルポン酸の総重量を基にして0.5〜5重
量%の溶剤を含有することができる。溶剤中における酸
の量は特に厳密なものではない。と云うのは、実際には
、これは、生成した酸を反応系からいかに早く除去する
かを望むことに対する制限であるからである。反応開始
時に反応媒体中に酸を備えることによって、酸無水物の
形成が酸よりも促進される。本発明の実施に当り用いら
れる溶剤の量は触媒に関してのみ制限され、即ち、それ
は少なくとも触媒的量のロジウムを可溶化するような量
でなければならない。一般には、遊離金属として計算し
て触媒的に活性なロジウム約25〜約1,20■血好ま
しくは約50〜約40Q血のロジウム濃度を提供するよ
うに溶剤が使用される。溶剤の量又はその存在に関係な
く、触媒は、表示量の触媒的活性ロジウムを提供する量
で用いられる。五価第V族リガンドは、式、
〔上記式中、Mは燐、ひ素又はアンチモンの如き第V族
金属であり、R,,R2及びR3は同種又は異種であっ
てよく、それぞれ、直鏡若しくは分枝鎖飽和炭化水素基
(メチル、エチル、プロピル、ィソプロピル、n−ブチ
ル、第二プチル、t−ア3ミル、ヘキシル、オクチル、
デシル、ドデシルの如き)、アリール基(フェニル又は
ビフェニルの如き)、飽和直鎖若しくは分枝鎖炭化水素
置換ァリール基(トリル、キシリル等の如き)又はアリ
ール置換直鏡若しくは分枝飽和炭化水素基(フェニルメ
チル、フェネチルの如き)を表わす〕によって表わすこ
とができる。Optionally, the inert organic solvent may initially contain from 0.5 to 5% by weight of solvent, based on the total weight of the carboxylic acid to be produced. The amount of acid in the solvent is not particularly critical. This is because, in practice, this is a limitation on how quickly the produced acid is desired to be removed from the reaction system. By having an acid in the reaction medium at the beginning of the reaction, the formation of the anhydride is promoted more than the acid. The amount of solvent used in the practice of this invention is limited only with respect to the catalyst, ie, it must be such that it solubilizes at least a catalytic amount of rhodium. Generally, the solvent is used to provide a concentration of catalytically active rhodium, calculated as free metal, of from about 25 to about 1,20 kg, preferably from about 50 to about 40 kg. Regardless of the amount of solvent or its presence, the catalyst is used in an amount that provides the stated amount of catalytically active rhodium. Pentavalent Group V ligands have the formula or a branched saturated hydrocarbon group (methyl, ethyl, propyl, isopropyl, n-butyl, sec-butyl, t-amyl, hexyl, octyl,
decyl, dodecyl), aryl groups (such as phenyl or biphenyl), saturated straight or branched hydrocarbon substituted aryl groups (such as tolyl, xylyl etc.) or aryl substituted straight or branched saturated hydrocarbon groups (such as tolyl, xylyl etc.) phenylmethyl, phenethyl, etc.)].
R,,R2及びR3の各々における炭素原子の数は15
を越えないこと及びR,,R2及びR3における炭素原
子の総数は30を越えないことが好ましい。好ましいリ
ガンドは、Mが燐でそしてR,,R2及びR3が5〜8
個の炭素原子を有する同じ直鏡則炭化水素基であるよう
なものである。最とも好ましいリガンドはトリ(n−オ
クチル)ホスフインオキシドである。五価第V族リガン
ドは、市場から得ることができ、又は慣用法によって作
ることもできる。The number of carbon atoms in each of R, , R2 and R3 is 15
and the total number of carbon atoms in R, R2 and R3 preferably does not exceed 30. Preferred ligands are those in which M is phosphorus and R, , R2 and R3 are 5-8
are the same direct mirror hydrocarbon radicals having 5 carbon atoms. The most preferred ligand is tri(n-octyl)phosphine oxide. Pentavalent Group V ligands can be obtained commercially or made by conventional methods.
例えば、好ましいリガンドであるトリ(m−オクチル)
ホスフィンオキシドの場合には、斯界に知られた方法に
よってトリ(nーオクチル)ホスフインを先ず作り次い
でこれを過酸化水素又は酸素の如き酸化剤と反応させ、
次いで得られたホスフィンオキシドを回収することがで
きる。例えば、ハー ビ ー氏外のJoumal of
the ChemicalOSocieツ , Ch
emical Communications369
(1976)を参照されたい。活性ロジウム鏡体触体種
の正確な性状は知られていないが、しかしこれは五価第
V族リガンドによって安定化されたロジウムより本質上
なると思夕われる。For example, the preferred ligand tri(m-octyl)
In the case of phosphine oxide, tri(n-octyl)phosphine is first prepared by methods known in the art and then reacted with an oxidizing agent such as hydrogen peroxide or oxygen;
The resulting phosphine oxide can then be recovered. For example, Mr. Harvey's Joumal of
the ChemicalOSocietsu, Ch.
chemical communications369
(1976). The exact nature of the active rhodium enantiocatalytic species is not known, but it is believed that it consists essentially of rhodium stabilized by a pentavalent Group V ligand.
表現「より本質上なる」は、水素及び一酸化炭素の如き
他のIJガンドが反応条件下にロジウムと鏡化したなら
ばそれらを排除するのでなくむしろ含めることを意味す
る。しかしながら、この用語は、触媒を被毒又は失活す
る量の他の物質0(ハロゲン化物及び硫黄の如き)を排
除することを意味する。知られていることは、五価第V
族リガンド及びヒドロホルミル化一酸化反応に用いる反
応体の存在下でロジウムがオレフィンからカルボン酸を
製造するための安定な触媒であるというょことである。
活性ロジウム錯体触媒種は、塩素及び同様の種の如きロ
ジウム結合ハロゲンを全く有さず、そして水素と、一酸
化炭素と、恐らく、反反応において溶剤として使用でき
る液体中で通常安定で且つ反応条件下に安定な触媒を生
成するた0めにロジウム金属と鉛化された五価リガンド
とを含有すると理論づけられる。活性種は、その正確な
構造が何んであろうとも、2つの異なる技術によって得
ることができる。The expression "consisting essentially of" is meant to include rather than exclude other IJ atoms such as hydrogen and carbon monoxide if they mirror rhodium under the reaction conditions. However, this term is meant to exclude amounts of other substances (such as halides and sulfur) that would poison or deactivate the catalyst. What is known is that the pentavalent V
The fact is that rhodium is a stable catalyst for the production of carboxylic acids from olefins in the presence of a group ligand and the reactants used in the hydroformylation monoxide reaction.
Active rhodium complex catalyst species are free of any rhodium-bonded halogens, such as chlorine and similar species, and are generally stable in hydrogen, carbon monoxide, and possibly liquids that can be used as solvents in the reaction and reaction conditions. It is theorized to contain rhodium metal and a leaded pentavalent ligand to create a stable catalyst underneath. The active species, whatever its exact structure, can be obtained by two different techniques.
活性ロジウム鰭体触媒前駆物質を予備形成し夕そしてこ
れをそのま)でヒドロホルミル化一酸化反応混合物に加
えることができ、又は必要なロジウム錆体触媒前駆物質
成分を反応混合物中に直接導入することができるが、両
方の場合において活性ロジウム錆体触媒はその場所で形
成される。例20えば、ロジウムジカルポニルアセチル
アセトネ−トの如きロジウム化合物及びトリ(n−オク
チル)ホスフィンオキシドの如き適当な五価リガンドを
一緒にすることによって活性ロジウム錆体触媒前駆物質
を溶液として予備形成することができる。次いで、この
前駆物質溶液をヒドロホルミル化一酸化反応混合物に加
えて活性ロジウム銭体触媒をその場所で生成することが
できる。別法として、必要な活性ロジウム触媒前駆物質
成分則ちロジウムジカルボニルアセチルアセトネート又
はRL(CO),淳或いはRh6(CO),6の如きロ
ジウム化合物及びトリ(n−オクチル)ホスフィンオキ
シドの如き五価リガンドがそのま)でヒドロホルミル化
一酸化反応混合物に加えられる。いずれにしても、活性
ロジウム錆体触媒種はし反応媒体中のその場所でそして
そこに存在する条件下に形成される。後者の技術、即ち
、ロジウム化合物及びリガンドを反応媒体に加えること
によって活性ロジウム錯体触媒種を形成する技術が好ま
しい。五価第V族リガンドは、触媒に、その形成法に関
係なく、触媒を失活に対して安定化しそして一般には全
液体反応媒体の容量を基にして液体反応媒体中に約0.
00腿〜約0.08モルの濃度を提供するのに十分な量
で加えられる。本発明のヒドロホルミル化一酸化法は、
先に記載したように、補給ガスを液体反応媒体中に供V
給することによって液相において通常行われる。液体反
応媒体からは、反応間に形成されたかもしれない高沸点
液体アルデヒド縮合生成物を慣用技術によって除くのが
好ましい。と云うのは、それらは反応に対して不活性で
ないかもしれないからである。例えば、これらの及び他
の副生物は、蒸留又は抽出によって時々除去することが
できる。本法は、連続式又はバッチ式或いは半バッチ式
で行なうことができる。いずれにしても、時には系に触
媒成分を再充填することが必要である。それが必要にな
るかどうかは、所望の反応速度、反応媒体の量、反応条
件等を含めた幾つかの因子に左右される。触媒又はその
成分は、初期の触媒充填に関して先に記載した如き適当
な技術によって反応媒体に加えることができる。生成し
たカルボン酸は、蒸留又は抽出によるが如き適当な慣用
技術によって回収することができる。The active rhodium fin catalyst precursor can be preformed and added to the hydroformylation monoxide reaction mixture (as is), or the required rhodium fin catalyst precursor components can be introduced directly into the reaction mixture. However, in both cases the active rhodium rust catalyst is formed in situ. Example 20 Preforming an active rhodium rust catalyst precursor in solution by combining a rhodium compound, such as rhodium dicarponylacetylacetonate, and a suitable pentavalent ligand, such as tri(n-octyl)phosphine oxide. can do. This precursor solution can then be added to the hydroformylation monoxide reaction mixture to produce an active rhodium catalyst in situ. Alternatively, the necessary active rhodium catalyst precursor components, i.e., rhodium dicarbonylacetylacetonate or rhodium compounds such as RL(CO), Jun or Rh6(CO),6, and tri(n-octyl)phosphine oxide, The valent ligand (as is) is added to the hydroformylation monoxide reaction mixture. In either case, the active rhodium rust catalyst species are formed in situ and under the conditions present in the reaction medium. The latter technique, ie, forming an active rhodium complex catalyst species by adding a rhodium compound and a ligand to the reaction medium, is preferred. The pentavalent Group V ligand stabilizes the catalyst against deactivation, regardless of its method of formation, and generally contributes approximately 0.0% to the liquid reaction medium, based on the total liquid reaction medium volume.
0.00 molar to about 0.08 molar. The hydroformylation monoxide method of the present invention includes:
As previously described, makeup gas is provided into the liquid reaction medium.
It is usually carried out in the liquid phase by feeding. The liquid reaction medium is preferably freed of high-boiling liquid aldehyde condensation products that may have formed during the reaction by conventional techniques. This is because they may not be inert to the reaction. For example, these and other by-products can sometimes be removed by distillation or extraction. The process can be carried out continuously or batchwise or semi-batchwise. In any case, it is sometimes necessary to recharge the system with catalyst components. Whether it is necessary depends on several factors, including the desired reaction rate, amount of reaction medium, reaction conditions, etc. The catalyst or components thereof can be added to the reaction medium by any suitable technique such as those described above for initial catalyst loading. The carboxylic acid produced can be recovered by any suitable conventional technique, such as by distillation or extraction.
液体反応媒体に供給される酸素含有ガスは、一般には、
約2〜10舷容量%の酸素を含有する。The oxygen-containing gas supplied to the liquid reaction medium is generally
Contains approximately 2-10% oxygen by volume.
典型的には、このガス流れは空気又は窒素で希釈した純
酸素よりなる。再び、液体反応媒体に供孫台されるガス
流れ中の酸素の最大量は、反応温度及び圧力を考慮して
安全上の面から主として決定される。こ)にロジウム触
媒は、反応媒体中に一酸化炭素も酸素源としての空気を
基にしてほ)、等モルまでの量で存在するときにより安
定であることが分り、それ故にこれが好ましい。Typically, this gas stream consists of pure oxygen diluted with air or nitrogen. Again, the maximum amount of oxygen in the gas stream delivered to the liquid reaction medium is primarily determined by safety considerations, taking into account the reaction temperature and pressure. It has been found that rhodium catalysts are more stable when carbon monoxide is present in the reaction medium in up to equimolar amounts (based on air as oxygen source), and this is therefore preferred.
カルボン酸生成物を回収し且つ反応媒体から望まれない
創生物を除去するには、上記の如き慣用技術を用いるこ
とができる。Conventional techniques, such as those described above, can be used to recover the carboxylic acid product and remove unwanted debris from the reaction medium.
また、本発明の具体例においてすべての慣用装置を用い
ることができる。本発明の具体例では、カルボン酸及び
その無水物のうち少なくとも1種を製造することができ
、即ち個々に又は混合物として製造することができる。Also, all conventional equipment can be used in embodiments of the invention. In embodiments of the invention, at least one of carboxylic acids and their anhydrides can be produced, ie individually or as a mixture.
もちろん、無水物は、加水分解によるが如き慣用技術に
よってその酸形態に転化させることができる。本発明を
次の実施例によって更に例示するが、これらのうちのい
くらかは比較のために本発明の範囲外の方法を示す。Of course, the anhydride can be converted to its acid form by conventional techniques, such as by hydrolysis. The invention is further illustrated by the following examples, some of which represent methods outside the scope of the invention for comparison.
例1
3そのロッカーボンベに、溶剤、リガンドである0.1
2夕のロジウムジカルボニルアセチルアセトネ−トRh
(CO)2AcAc、及び10のsiのエチレンと10
のsiの一酸化炭素と10蛇siの水素との混合物(全
ガス圧30岬sia)を30〜3500の初期充填温度
において仕込んだ。Example 1 3 In the rocker cylinder, the solvent and the ligand are 0.1
Rhodium dicarbonylacetylacetonate Rh
(CO)2AcAc, and 10 si of ethylene and 10
A mixture of 10 psi carbon monoxide and 10 psi hydrogen (total gas pressure 30 psi) was charged at an initial charge temperature of 30-3500 ml.
次いで、系を100±3℃(特に記していなければ)に
加熱し、ロッカーを始動し、必要時にガスで再加圧する
ことにより系をこれらの条件下に4.5〜5.朝時間維
持し、25つ0に冷却し、ガス抜きし、液体内容物を取
り出し、そして気相クロマトグラフィー(VPC)によ
って分析してプロピオンアルデヒドの収量を測定した。
条件及び結果を以下の第1表に示す。こらの実験は本発
明の範囲内ではないけれども、それらは、ヒドロホルミ
ル化条件下では、三価第VA族リガンドとは反対に、そ
れらの五価額似体がアセトフェノンよりもむしろ不活性
溶剤トルェン中において有効に作用するようであること
を例示する。第1表註* 藤恥綱中に及び(又は)流麗
鯉に沈穀物激しない難を浦Ph=フエニル TOPO
=トリ(n−オクチル)ホスフインオキシド例2溶剤(
合計500の【)を変えたこと及び実験26においてロ
ジウムジカルボニルアセチルアセトネ−トの代わりにロ
ジウム前駆体としてジ(ロジウムジカルボニルアセテー
ト)(Rh(CO)20Ac)2を用いたこと以外は、
例1の操作を反復した。The system was then heated to 100±3° C. (unless otherwise noted), the rocker started, and the system heated under these conditions for 4.5 to 5 minutes by repressurizing with gas as needed. The mixture was maintained for an hour, cooled to 25°C, degassed, and the liquid contents were removed and analyzed by vapor phase chromatography (VPC) to determine the yield of propionaldehyde.
The conditions and results are shown in Table 1 below. Although these experiments are not within the scope of the present invention, they show that under hydroformylation conditions, as opposed to trivalent Group VA ligands, their pentavalent analogues are more likely to react in the inert solvent toluene than acetophenone. This example shows that it seems to work effectively. Notes to Table 1 * It is difficult for the grains to sink into the Fujishitsuna (or) flowing carp. Ura Ph = Phenyl TOPO
=tri(n-octyl)phosphine oxide Example 2 Solvent (
Except that a total of 500 [
The procedure of Example 1 was repeated.
物質、条件及び結果を以下の第2表に示す。これらの実
験のどれも本発明の範囲内に入らないが、しかしヒドロ
ホルミル化条件下に種々の溶剤が五価ホスフインオキシ
ド‘こ及ぼす影響を見ることができる。船
船
じ三
恒ふ
いけ
岬 ′や
S偽
共三
S↑
弊さ三簾
船ふく潔
!‘ 宅
処。The materials, conditions and results are shown in Table 2 below. None of these experiments fall within the scope of the present invention, however, they do show the effect that various solvents have on pentavalent phosphine oxide under hydroformylation conditions. Funabune Ji Sankune Fuike Misaki 'Ya S fake Kyousan S ↑ It's a mistake, Sanren Funen Fuku Kiyoshi! 'Takudokoro.
ふく瓶ヤA II 鑑0潟 蚤。Fukubinya A II Kanogata flea.
}曲。いや惚け○ !l ll ll やる6口口 鈴母鷺。}song. No, I'm in love with you! l ll ll 6 mouths to do Suzumosagi.
〇岬二の。〇Misaki 2.
」」細A旨4A<
夫紺
例3
以下の第3表に示されるリガンドを用いたこと以外は、
例1の操作に従った。”” Part A 4 A < Fukon Example 3 Except for using the ligands shown in Table 3 below,
The procedure of Example 1 was followed.
反応の完了時に、液体反応媒体中になお保持されるロジ
ウムの量を原子吸収によって測定したが、これは第3表
に*Rh%として示されている。条件及び結果を以下の
第3表に示す。これらの実験のどれも酸素の不在のため
に本発明の範囲内に入らないけれども、ロジウムの安定
性に及ぼす五価リガンドの影響が分る。第3表
* 第2表におけると同じ意味
** データは、約100%のRhが溶液状態に街昔寺
されそして回収された実験形.30と上鷺要するもので
ある。At the completion of the reaction, the amount of rhodium still retained in the liquid reaction medium was determined by atomic absorption and is shown in Table 3 as *Rh%. The conditions and results are shown in Table 3 below. Although none of these experiments fall within the scope of the present invention due to the absence of oxygen, the effect of pentavalent ligands on the stability of rhodium is seen. Table 3 * Same meaning as in Table 2 ** The data are from an experimental form in which approximately 100% Rh was dissolved in solution and recovered. It costs 30 and Kamisagi.
註: Ph,TOP○及びEtは上記と同じ意味を有す
る。例43そのロッカーボンベに、0.12夕のロジウ
ムジカルポニルアセチルアセトネートRh(CO)2A
cAc、500の‘の初期溶液容量を与えるためのトル
ェン(PhCH3)とプロ ピオン酸(EtC02H)
とIJガンドとの溶剤涙液、及び以下の第4表に示す如
く30岬siaの全圧を有するガス混合物を30〜35
ooの温度で仕込んだ。Note: Ph, TOP○ and Et have the same meaning as above. Example 43 In the rocker cylinder, 0.12 hours of rhodium dicarponylacetylacetonate Rh(CO)2A was added.
cAc, toluene (PhCH3) and propionic acid (EtC02H) to give an initial solution volume of 500'
and an IJ gund, and a gas mixture having a total pressure of 30 to 35 capsia as shown in Table 4 below.
It was prepared at a temperature of oo.
次いで、系を100±3℃加熱し、そしてロッカーを始
動させた。これらの温度条件を4.5時間維持し、その
後にロッカーを25〜3び0に冷却し、ガス抜きしそし
て液体内容物を取り出して分析した。VPCによって分
析して生成物の収量及び分布を調べ、そして原子吸収に
よって溶液状態で保持されるロジウムの量を測定した(
第4表にRh%として示す)。条件及び結果を以下の第
4表に示す。4のsiのCO:02混合物(96.:4
容量比)を3.斑時間で加えた実験N.40を除いては
、反応と共に圧力を低下させた。The system was then heated to 100±3° C. and the rocker was started. These temperature conditions were maintained for 4.5 hours after which time the locker was cooled to 25-30°C, degassed and the liquid contents removed and analyzed. The yield and distribution of the product was determined by analysis by VPC, and the amount of rhodium retained in solution by atomic absorption was determined (
(shown as Rh% in Table 4). The conditions and results are shown in Table 4 below. CO:02 mixture of 4 si (96.:4
capacity ratio) to 3. Experiment N. Added at spot time. With the exception of No. 40, the pressure was lowered with the reaction.
実験N.34〜36は本発明の範囲内でなく、比較目的
だけで含められる。実験舷.37〜41は、本発明の範
囲を例示する。実験船.37では測定し得る酸が全く得
られなかったが、TOPOの存在は、実験恥.36と比
較してロジウムの安定性を著しく向上させる。実験N.
37の条件は、酸生成物の不在の一部原因となる比較的
低い02分圧を含む(02分圧以外の条件を適当に調節
することによって酸を得ることができることを例示する
例5の実験地.42及び44を比較されたい)。第4表
生成物分布(9)
註: TOPOは上記と同じ意味を有するEtC02H
=ブロピオン酸
E t C日○−−フ ロ ピオンアルデヒ ド(Et
CO)20=無水プロピオン酸(Et)2CO=ジエチ
ルケトン
例5
0.12夕のロジウムジカルボニルアセチルアセトネー
ト、100±3℃の反応温度及び以下の第5表に示され
る条件を使用して、例4の操作を反復した。Experiment N. 34-36 are not within the scope of this invention and are included for comparison purposes only. Experimental ship. 37-41 illustrate the scope of the invention. Experimental ship. Although no measurable acid was obtained in No. 37, the presence of TOPO was a disgrace to the experiment. Significantly improves the stability of rhodium compared to No. 36. Experiment N.
The conditions of Example 37 include a relatively low O2 partial pressure which is partly responsible for the absence of acid product (see Example 5 to illustrate that acid can be obtained by suitably adjusting conditions other than the O2 partial pressure). Experiment site. Compare 42 and 44). Table 4 Product distribution (9) Note: TOPO has the same meaning as above EtC02H
=Bropionic acid EtCday○--Propionaldehyde (Et
CO)20=propionic anhydride (Et)2CO=diethyl ketone Example 5 Using 0.12 hours of rhodium dicarbonylacetylacetonate, a reaction temperature of 100±3° C. and the conditions shown in Table 5 below, The procedure of Example 4 was repeated.
VPC(アルデヒド分析に対しては士3%の誤差限界内
そして酸又は無水物分析に対しては士10〜15%の誤
差限界内)によって生成物の量を測定したが、その結果
を以下の第5表に示す。実験42〜45の全部は、本発
明及び反応条件が生成物分布にいかに影響を及ぼすかを
例示する。第5表註: TOP○,Ph,EtcH○,
EtC02日及び(EtcO)20は上記と同じ意味を
有するo実験修44では、反応・開女司髪3.8轍電で
40psiのCO:02子匪物(96:4容量此)を加
えたo上の記載は本発明を単に例示するに過ぎないこと
並びに本発明の様々な変更修正が当業者には明らかであ
ることを理解されたい。The amount of product was determined by VPC (within 3% error limits for aldehyde analysis and 10-15% error limit for acid or anhydride analyses) and the results are summarized below. It is shown in Table 5. All of Runs 42-45 illustrate how the present invention and reaction conditions affect product distribution. Note to Table 5: TOP○, Ph, EtcH○,
EtC02 and (EtcO)20 have the same meaning as above. In experiment 44, 40 psi of CO:02 (96:4 volume) was added to the reaction at 3.8 liters. o It is to be understood that the above description is merely illustrative of the invention and that various changes and modifications of the invention will be apparent to those skilled in the art.
Claims (1)
異種であつてよく、それぞれ、アルキル基、アリール基
、アルキル置換アリール基及びアリール置換アルキル基
よりなる群から選定される基を表わし、そしてMは燐、
ひ素及びアンチモンよりなる群から選定される第V族元
素を表わす〕によつて表わされる五価第V族リガンドに
よつて安定化されたロジウムより本質上なるロジウム錯
体触媒の存在下にオレフインを一酸化炭素、水素及び酸
素と反応させることを含む、オレフインからカルボン酸
及びその無水物のうちの少なくとも1種を直接製造する
方法。 2 オレフインが2〜約12個の炭素原子を有するモノ
オレフインである特許請求の範囲第1項記載の方法。 3 モノオレフインがα−オレフインである特許請求の
範囲第2項記載の方法。 4 モノオレフインが内部オレフインである特許請求の
範囲第2項記載の方法。 5 R_1,R_2及びR_3の各々がせいぜい15個
の炭素原子を含有し、そしてR_1,R_2及びR_3
における炭素原子の総数がせいぜい30個である特許請
求の範囲第1項記載の方法。 6 R_1,R_2,及びR_3の各々が5〜8個の炭
素原子を有する飽和直鎖炭化水素基である特許請求の範
囲第5項記載の方法。 7 Mが燐を表わす特許請求の範囲第6項記載の方法。 8 リガンドがトリオクチルホスフインオキシドである
特許請求の範囲第1項記載の方法。9 反応の温度及び
全圧力がそれぞれ約95〜約110℃及び約250〜約
350psiaである特許請求の範囲第1項記載の方法
。 10 反応が不活性有機溶剤中で行われる特許請求の範
囲第1項記載の方法。 11 不活性有機溶剤が脂肪族又は芳香族炭化水素であ
る特許請求の範囲第10項記載の方法。 12 不活性有機溶剤が、約9〜約20個の炭素原子を
有する飽和脂肪族炭化水素、ベンゼン、及び1〜約15
個の炭素原子を有する少なくとも1種の飽和脂肪族炭化
水素基によつて置換された芳香族炭化水素よりなる群か
ら選定されるものである特許請求の範囲第10項記載の
方法。 13 反応が、溶剤及びロジウム錯体触媒を含む液体反
応混合物を酸素、一酸化炭素、オレフイン及び水素を含
むガス流れにさらすことによつて行われる特許請求の範
囲第10項記載の方法。 14 ガス流れ中の酸素対一酸化炭素対オレフイン対水
素のモル比が約1〜5:30〜70:5〜35:5〜3
5である特許請求の範囲第13項記載の方法。 15 溶剤中における触媒的に活性なロジウムの濃度が
遊離金属として計算して約25〜約1,200ppmで
ある特許請求の範囲第13項記載の方法。 16 液体反応媒体中におけるリガンドの濃度が液体反
応媒体の全容量を基にして約0.0008〜約0.08
モルである特許請求の範囲第13項記載の方法。 17 溶剤が、全液体反応媒体の重量を基にして約0.
5〜約5重量%のカルボン酸も含有する特許請求の範囲
第13項記載の方法。 18 α−オレフインがエチレンである特許請求の範囲
第3項記載の方法。 19 不活性有機溶剤がトルエンである特許請求の範囲
第10項記載の方法。 20 酸素対一酸化炭素対エチレン対水素のモル比が約
2〜3:50〜60:20〜30:20〜30である特
許請求の範囲第14項記載の方法。[Claims] 1 Formula ▲ Numerical formulas, chemical formulas, tables, etc. and M represents a group selected from the group consisting of aryl-substituted alkyl groups, and M is phosphorus;
represents a Group V element selected from the group consisting of arsenic and antimony. A method for directly producing at least one of a carboxylic acid and its anhydride from an olefin, the method comprising reacting with carbon oxide, hydrogen and oxygen. 2. The method of claim 1, wherein the olefin is a monoolefin having from 2 to about 12 carbon atoms. 3. The method according to claim 2, wherein the monoolefin is an α-olefin. 4. The method according to claim 2, wherein the monoolefin is an internal olefin. 5 each of R_1, R_2 and R_3 contains at most 15 carbon atoms, and R_1, R_2 and R_3
2. A method according to claim 1, wherein the total number of carbon atoms in is at most 30. 6. The method of claim 5, wherein each of R_1, R_2, and R_3 is a saturated straight chain hydrocarbon group having 5 to 8 carbon atoms. 7. The method of claim 6, wherein M represents phosphorus. 8. The method according to claim 1, wherein the ligand is trioctylphosphine oxide. 9. The method of claim 1, wherein the temperature and total pressure of the reaction are from about 95 to about 110C and from about 250 to about 350 psia, respectively. 10. The method of claim 1, wherein the reaction is carried out in an inert organic solvent. 11. The method according to claim 10, wherein the inert organic solvent is an aliphatic or aromatic hydrocarbon. 12 The inert organic solvent is a saturated aliphatic hydrocarbon having about 9 to about 20 carbon atoms, benzene, and 1 to about 15
11. The method of claim 10, wherein the aromatic hydrocarbon is selected from the group consisting of aromatic hydrocarbons substituted by at least one saturated aliphatic hydrocarbon group having 5 carbon atoms. 13. The method of claim 10, wherein the reaction is carried out by exposing a liquid reaction mixture comprising a solvent and a rhodium complex catalyst to a gas stream comprising oxygen, carbon monoxide, olefin and hydrogen. 14 The molar ratio of oxygen to carbon monoxide to olefin to hydrogen in the gas stream is about 1-5:30-70:5-35:5-3
14. The method according to claim 13, wherein the method is: 15. The method of claim 13, wherein the concentration of catalytically active rhodium in the solvent is from about 25 to about 1,200 ppm, calculated as free metal. 16 The concentration of the ligand in the liquid reaction medium is from about 0.0008 to about 0.08 based on the total volume of the liquid reaction medium.
14. The method of claim 13, wherein the amount is molar. 17 The solvent is about 0.1% based on the weight of the total liquid reaction medium.
14. The method of claim 13, which also contains 5 to about 5% by weight of carboxylic acid. 18. The method according to claim 3, wherein the α-olefin is ethylene. 19. The method according to claim 10, wherein the inert organic solvent is toluene. 20. The method of claim 14, wherein the molar ratio of oxygen to carbon monoxide to ethylene to hydrogen is about 2-3:50-60:20-30:20-30.
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|---|---|---|---|
| US7988479A | 1979-09-28 | 1979-09-28 | |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP55133101A Expired JPS6013009B2 (en) | 1979-09-28 | 1980-09-26 | Rhodium-catalyzed oxidation method for producing carboxylic acids |
| JP58136051A Granted JPS5951237A (en) | 1979-09-28 | 1983-07-27 | Rhodium catalytic oxidation for manufacturing carboxylic acid |
Family Applications After (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58136051A Granted JPS5951237A (en) | 1979-09-28 | 1983-07-27 | Rhodium catalytic oxidation for manufacturing carboxylic acid |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (2) | JPS6013009B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0585781U (en) * | 1992-04-22 | 1993-11-19 | オーチス エレベータ カンパニー | Automatic closing mechanism for landing doors for horizontal elevators |
-
1980
- 1980-09-26 JP JP55133101A patent/JPS6013009B2/en not_active Expired
-
1983
- 1983-07-27 JP JP58136051A patent/JPS5951237A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6232179B2 (en) | 1987-07-13 |
| JPS5951237A (en) | 1984-03-24 |
| JPS5657731A (en) | 1981-05-20 |
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