Catalizadores que contienen fosfonito para procesos de hidroformilación.

Una disolución del catalizador que comprende:

i. uno o más ligandos de fosfonito con la fórmula general (I):

en donde:

R1 es un grupo fenilo;

R2 y R3 se seleccionan independientemente de grupos etilo, isopropilo, y fenilo;

R4 y R5 se seleccionan independientemente de hidrógeno y grupo metilo; y

X está opcionalmente presente como un grupo metileno.

ii. rodio; y

iii. un disolvente de hidroformilación.

Catalizadores que contienen fosfonito para procesos de hidroformilación.

Campo de la invención Esta invención concierne a una disolución de novedoso catalizador que comprende (1) al menos un ligando de fosfonito con características particulares de volumen estérico; rodio (2) ; y (3) un disolvente de hidroformilación. La presente invención también concierne al uso de la disolución del novedoso catalizador para la hidroformilación de olefinas para producir aldehídos. La disolución del novedoso catalizador puede producir relaciones variables de normal-aldehído a iso-aldehído mediante pequeños cambios en las condiciones del proceso.

Antecedentes de la invención La reacción de hidroformilación, también conocida como la reacción oxo, se usa ampliamente en procesos comerciales para la preparación de aldehídos mediante la reacción de un mol de una olefina con un mol de hidrógeno y de monóxido de carbono. El uso más extendido de la reacción es la preparación de normal-butiraldehído e iso-butiraldehído a partir de propileno. La relación de las cantidades de los productos normal-aldehído a productos iso-aldehído se conoce típicamente como la relación de normal-aldehído a iso-aldehído (N:l) , o como la relación de normal-aldehído a aldehído ramificado (N:B, del inglés Normal:Branched) . En el caso del propileno, los normalbutiraldehídos e iso-butiraldehídos obtenidos a partir del propileno a su vez se convierten en muchos productos químicos valiosos comercialmente tales como, por ejemplo, n-butanol, 2-etil-hexanol, ácido n-butírico, iso-butanol, neopentilglicol, 2, 2, 4-trimetil-1, 3-pentanodiol, ésteres mono-isobutirato y di-isobutirato del 2, 2, 4-trimetil-1, 3propanodiol. La hidroformilación de a-olefinas superiores tales como 1-octeno, 1-hexeno y 1-deceno produce productos de aldehído que son materias primas útiles para la preparación de alcoholes detergentes y alcoholes plastificantes. La hidroformilación de olefinas sustituidas tales como el alcohol alílico es útil para la producción de otros productos valiosos comercialmente, tales como el 1, 4-butanodiol. Debido a que la demanda de los productos ulteriores obtenidos a partir de normal-aldehídos e iso-aldehídos varía como resultado de las necesidades periódicas del mercado, de las tendencias del mercado a más largo plazo y de las dinámicas de procesos a más corto plazo tales como el control de inventario, a menudo existe una necesidad de variar la relación de normal-aldehído a isoaldehído durante las operaciones de los procesos normales.

El documento de patente de los EE.UU. de número US-B-5840647 describe sistemas de catalizador que comprenden Rh y al menos un ligando de fluorofosfito de fórmula F-P (OR1) (OR2) para la hidroformilación de olefinas a aldehídos.

Aunque diferentes sistemas de catalizador de hidroformilación producen diferentes relaciones nominales de normalaldehído a iso-aldehído, es ventajoso variar las relaciones de normal-aldehído a iso-aldehído durante la operación normal del proceso sin cambiar el sistema de catalizador, y empleando sólo pequeños cambios en las condiciones del proceso que se varían fácilmente durante las operaciones normales.

Compendio de la invención Se ha descubierto que las disoluciones altamente activas del catalizador de rodio con ligandos de fosfonito con características particulares de volumen estérico son útiles en la reacción de hidroformilación para preparar aldehídos donde pequeños cambios en las condiciones del proceso tienen como resultado cambios significativos en la relación de normal-aldehído a iso-aldehído. Por lo tanto, una realización de la presente invención es una disolución del catalizador que comprende:

i. uno o más ligandos de fosfonito con la fórmula general (I) :

en donde: R1, R2 y R3 se seleccionan independientemente de grupos etilo, isopropilo y fenilo; R4 y R5 se seleccionan independientemente de hidrógeno y grupo metilo; R2, R3, R4 y R5 en total contienen 4 a 40 átomos de carbono; y X está opcionalmente presente como un grupo metileno;

ii. rodio; y

iii. un disolvente de hidroformilación.

Se ha encontrado que los ligandos de fosfonito que llevan sustituyentes con estos valores determinados permiten relaciones variables de normal-aldehído a iso-aldehído. Esta realización comprende una disolución del catalizador activo en la que puede se puede llevar a cabo un proceso de carbonilación, tal como la hidroformilación de un compuesto etilénicamente insaturado.

Otra realización de la presente invención concierne a un proceso de hidroformilación que usa las anteriormente descritas disoluciones del catalizador. El proceso de la presente invención incluye, por lo tanto, un proceso para preparar aldehídos que comprende poner en contacto una olefina, hidrógeno y monóxido de carbono con una disolución del catalizador que comprende:

i. uno o más ligandos de fosfonito con la fórmula general (I) , como se definió anteriormente;

ii. rodio; y

iii. un disolvente de hidroformilación.

Otra realización de la presente invención concierne a un proceso para la hidroformilación de propileno en donde el porcentaje de normal-butiraldehído producido varía en respuesta a un cambio en uno o más parámetros del proceso seleccionados de temperatura, presión parcial del monóxido de carbono, y relación de moles gramo de ligando de fosfonito a átomos gramo de rodio.

Descripción detallada La presente invención proporciona una disolución del catalizador y un proceso para preparar aldehídos donde pequeños cambios en las condiciones del proceso, tales como, por ejemplo, la relación de moles gramo de ligando a átomos gramo de rodio, la temperatura del proceso, y las presiones parciales del monóxido de carbono y del hidrógeno, tienen como resultado cambios significativos en la relaciones de normal-aldehído a iso-aldehído. Un aspecto de la presente invención es, por lo tanto, una disolución del catalizador que comprende:

i. uno o más ligandos de fosfonito con la fórmula general (I) , como se definió anteriormente:

ii. rodio; y

iii. un disolvente de hidroformilación.

El término “disolución”, como se usa en la presente memoria, se entiende que significa que el compuesto de fósforo y los componentes de rodio están sustancialmente (es decir, 95 o más por ciento en peso del compuesto de fósforo y rodio) disueltos en el disolvente de hidroformilación. El término “ligando de fosfonito”, como se usa en la presente memoria, se entiende que significa un compuesto de fósforo trivalente donde al átomo de fósforo está unido a dos átomos de oxígeno y a un átomo de carbono, y cada átomo de oxígeno está unido también a un átomo de carbono por separado.

El término “sustituyente”, como se usa en la presente memoria, se entiende que significa el átomo o grupos de átomos representados por R1, R2, R3, R4, R5, y el encale químico, átomo o grupos de átomos representados por X.

A menos que se indique lo contrario, todos los números que expresan cantidades de ingredientes, propiedades tales como peso molecular, condiciones de reacción, y así sucesivamente usados en la memoria y en las reivindicaciones se debe entender que están modificados en todos los casos por el término “aproximadamente”. Por consiguiente, a menos que se indique lo contrario, los parámetros numéricos establecidos en la siguiente memoria y en las reivindicaciones adjuntas son aproximaciones que pueden variar dependiendo de las buscadas propiedades deseadas a obtener por la presente invención. Como mínimo, cada parámetro numérico debe al menos interpretarse a la luz del número de dígitos significativos aportados, y aplicando técnicas de redondeo ordinarias. Además, los intervalos indicados en esta descripción y en las reivindicaciones tienen la intención de incluir específicamente todo el intervalo y no sólo al (a los) extremo (s) . Por ejemplo, un intervalo indicado de 0 a 10 tiene la intención de contener todos los números enteros entre 0 y 10 tales como, por ejemplo 1, 2, 3, 4, etc., todos los números fraccionarios entre 0 y 10, por ejemplo 1, 5, 2, 3, 4, 57, 6, 1113, etc., y los valores en los extremos 0 y 10. Además, un intervalo asociado con grupos de sustituyentes químicos tales como, por ejemplo, “hidrocarburos de C1 a C5”, tiene la intención de incluir y contener específicamente los hidrocarburos de C1 y C5, así como los hidrocarburos de C2, C3 y C4.

A pesar de que los intervalos numéricos y los parámetros que establecen el amplio alcance de la invención son aproximaciones, se informa que los valores numéricos establecidos en los ejemplos específicos... [Seguir leyendo]

1. Una disolución del catalizador que comprende:

i. uno o más ligandos de fosfonito con la fórmula general (I) :

en donde: R1 es un grupo fenilo; R2 y R3 se seleccionan independientemente de grupos etilo, isopropilo, y fenilo; R4 y R5 se seleccionan independientemente de hidrógeno y grupo metilo; y X está opcionalmente presente como un grupo metileno.

ii. rodio; y

iii. un disolvente de hidroformilación.

2. La disolución del catalizador según la Reivindicación 1, en donde el único o más ligandos de fosfonito comprende un ligando de fosfonito seleccionado de las fórmulas (B) , (C) , (D) y (E) :

3. La disolución del catalizador según la Reivindicación 2, en donde el único o más ligandos de fosfonito comprende ligandos de fosfonito con la fórmula (D) :

4. La disolución del catalizador según la Reivindicación 1, en donde el disolvente hidroformilación comprende alcanos, cicloalcanos, alquenos, cicloalquenos, compuestos aromáticos carbocíclicos, ésteres, cetonas, acetales, éteres, o mezclas de los mismos.

5. La disolución del catalizador según la Reivindicación 1, en donde la concentración de rodio es 20 mg/litro a 300 mg/litro; y la relación de moles gramo de ligando de fosfonito a átomos gramo de rodio es 1:1 a 100:1.

6. Una disolución del catalizador como se reivindica en la Reivindicación 1, que consiste en:

i. uno o más ligandos de fosfonito seleccionados de las fórmulas (B) , (C) , (D) y (E) :

y

ii. rodio; y 10 iii. un disolvente de hidroformilación.

7. Un proceso para preparar butiraldehído que comprende: poner en contacto propileno, hidrógeno y monóxido de carbono con una disolución del catalizador como se reivindica en una cualquiera de las Reivindicaciones 1 a 6.

8. Un proceso según la Reivindicación 7, que comprende: poner en contacto propileno, hidrógeno y monóxido de carbono con una disolución del catalizador que comprende:

i. uno o más ligandos de fosfonito seleccionados de las fórmulas (B) , (C) , (D) y (E) :

y

ii. rodio; y

iii un disolvente de hidroformilación en donde la concentración de rodio en la disolución es 20 mg/litro a 300 mg/litro; la presión total es 4 bares absolutos a 36 bares absolutos; y en donde el porcentaje de normal-butiraldehído varía de 1 a 20 por ciento absoluto en respuesta a un cambio en uno o más parámetros del proceso seleccionados de temperatura que varía dentro del intervalo de 80°C a 120°C, presión parcial del monóxido de carbono que varía dentro del intervalo de 4 bares absolutos a 9 bares absolutos; y relación de moles gramo de ligando de fosfonito a átomos gramo de rodio que varía dentro del intervalo de 30:1 a 60:1.