Composición de catalizador para hidroformilación y procedimiento para la preparación de aldehídos utilizando la misma.

Composición de catalizador para hidroformilación de un compuesto basado en olefinas,

que comprende:

(a) un ligando de triaril fosfino representado por la siguiente fórmula química 1;

(b) un ligando de óxido de fosfino o sulfuro de fosfino representados por las siguientes fórmulas químicas 2 ó 3; y

(c) un catalizador de metal de transición seleccionado del grupo que consiste en acetilacetonatodicarbonilrodio [Rh (AcAc) (CO)2], y acetilacetonatocarboniltrifenilfosfinorodio [Rh (AcAc) (CO) (TPP)],

en el que el compuesto basado en olefinas es, como mínimo, un compuesto seleccionado entre el grupo que consiste en eteno, propeno, 1-buteno, 1-penteno, 1-hexeno, 1- octeno y estireno,

en la anterior fórmula química 1,

R1 a R15 son cada uno de ellos independientemente hidrógeno, un grupo alquilo C1 a C5 sustituido o no sustituido, y un grupo alcoxi C1 a C5 sustituido o no sustituido; y

cuando R1 a R15 están sustituidos por sustituyentes, los sustituyentes son cada uno de ellos independientemente grupo nitro (-NO2), flúor (F), cloro (Cl), bromo (Br), y grupo sililo (- SiR3; en este caso, R es hidrógeno, grupo alquilo o grupo alcoxi).

en la anterior fórmula química 2,

R16 y R17 son cada uno de ellos independientemente un grupo alquilo C1 a C20 sustituido o no sustituido; grupo ciclo alquilo o grupo ciclo alquenilo C5 a C20 sustituido o no sustituido; grupo arilo C6 a C36 sustituido o no sustituido;

grupo hetero alquilo C1 a C20 sustituido o no sustituido; grupo hetero arilo C4 a C36 sustituido o no sustituido; o

bien grupo hetero cíclico C4 a C36 sustituido o no sustituido, en este caso, grupo hetero alquilo, grupo hetero arilo, y grupo hetero cíclico tienen cada uno de ellos independientemente, como mínimo, un átomo seleccionado del grupo que consiste en N, O y S.

Composición de catalizador para hidroformilación y procedimiento para la preparación de aldehidos utilizando la misma.

Sector técnico

La presente invención se refiere a una composición de catalizador para hidroformilación de un compuesto basado en olefinas y a un procedimiento para la preparación de aldehidos utilizando la misma, y más específicamente, se refiere a una composición de catalizador para hidroformilación de un compuesto basado en olefinas y a un procedimiento para la preparación de aldehidos utilizando la misma, en el que la composición de catalizador para hidroformilación comprende un ligando de triaril fosfino; un ligando de óxido de fosfino o de sulfuro de fosfino, representados por una fórmula química específica; así como un catalizador de metal de transición.

Antecedentes de la invención

En general, una hidroformilación, que es una reacción oxo bien conocida, es un procedimiento para la producción de aldehidos lineales (normales) y ramificados (iso), en el que se aumenta el número de átomos de carbono en una olefina, reaccionado todo tipo de olefinas con un gas de síntesis (CO/H2) en presencia de un catalizador metálico y un ligando. Otto Roelen, en Alemania, descubrió originalmente la oxo-reacción en 1938, y aproximadamente 84 millones de toneladas de todo tipo de aldehidos (incluyendo derivados alcohol) se han producido y consumido con intermedio de la oxo-reacción en todo el mundo en 21 (informe SRI, Noviembre 22, 682. 7A).

Todo tipo de aldehidos sintetizados por la oxo-reacción son modificados para producir ácido y alcohol que son derivados de aldehidos a través de un proceso de oxidación o reducción. Además, todo tipo de aldehidos sintetizados a partir de oxo-reacción pueden ser modificados para producir varios ácidos y alcoholes, incluyendo grupos alquilo de cadena larga a través de un procedimiento de oxidación o reducción después de una reacción de condensación de aldol, y similares. Los alcoholes y ácidos son utilizados como materia prima de disolventes, aditivos y todo tipo de plastificantes, y similares.

Un catalizador utilizado para la oxo-reacción es en la actualidad un tipo de cobalto (Co) y rodio (Rh), y la selectividad N/l (proporción de isómeros lineales (normales) a ramificados (iso)) de los aldehidos producidos se cambia mediante las condiciones operativas y el tipo de ligando que se aplica. En la actualidad, como mínimo, 7% de las fábricas oxo en el mundo utilizan procesos OXO a Baja Presión que se aplican con un catalizador basado en rodio.

Como metal central del catalizador oxo, se dispone de iridio (Ir), rutenio (Ru), osmio (Os), platino (Pt), paladio (Pd), hierro (Fe), níquel (Ni), y otros. No obstante, es sabido que el orden de actividad catalizadora de los metales es Rh » Co > Ir, Ru > Os > Pt > Pd > Fe > Ni y similares, de manera que la mayor parte de procesos e investigaciones están enfocados en el rodio y el cobalto. Se puede disponer, para aplicar como ligando, fosfino (PR3; en este caso, R es C6Fl5 o n-C4Hg), óxido de fosfino (O = P (CeH5)3), fosfito, amina, amida, ¡sonitruro, y similares. No obstante, hay muy pocos ligandos que se pueda esperar que superen al triaril fosfino (TAP) en actividad, estabilidad, y precio del catalizador.

En especial, es sabido que el rodio metálico (Rh) se utiliza como catalizador y se utiliza TPP como ligando en la mayor parte de procesos oxo.

Es sabido que el catalizador Rh es un metal muy caro, de manera que el ligando de triaril fosfino, tal como un ligando de trifenil fosfino, se debe aplicar en una cantidad, como mínimo, de 1 equivalentes, basado en el catalizador Rh a efectos de incrementar la estabilidad del catalizador Rh. No obstante, los equivalentes de ligando basados en el catalizador Rh, aumentan a efectos de incrementar la estabilidad del catalizador, perjudicando por esta razón la actividad del catalizador, de manera que tampoco es preferible utilizar una elevada concentración del ligando por aspectos comerciales.

En la actualidad, la importancia industrial de un aldehido normal está aumentando significativamente, de manera que una composición de catalizador que tiene una excelente estabilidad y elevada actividad de catalizador, y elevada selectividad al aldehido normal se requiere con urgencia.

En cuanto a la técnica anterior, el documento US 4 238 419A da a conocer actividad catalítica mantenida, prevención esencial del pegado al recipiente del rodio metálico durante la destilación de los productos de reacción a partir de la mezcla de reacción, y mejora del rendimiento de aldehido como resultado (sin descripción alguna respecto a la selectividad N/l) debido a un óxido de fosfino secundario de fórmula general (I) para hidroformilación de compuestos de olefinas.

Resumen de la invención

A efectos de solucionar los problemas anteriores de la técnica anterior, un objetivo de la presente invención consiste en dar a conocer una composición de catalizador para hidroformilación de un compuesto basado en olefinas y un procedimiento para la preparación de aldehidos utilizando los mismos, en el que la composición de catalizador tiene excelente actividad y estabilidad de catalizador, así como elevada selectividad con respecto a un aldehido normal.

La presente invención da a conocer una composición de catalizador para hidroformilación de un compuesto basado en olefinas como medio para conseguir el objetivo anterior, en el que la composición de catalizador incluye lo siguiente: (a) un triaril fosfino representado por la siguiente fórmula química 1; (b) un ligando de óxido de fosfino o sulfuro de fosfino representado por la fórmula química 2 ó 3; y (c) un catalizador de metal de transición seleccionado del grupo que consiste en acetilacetonatodicarbonilrodio [Rh (AcAc) (CO)2j, y acetilacetonatocarboniltrifenilfosfinorodio [Rh (AcAc) (CO) (TPP)j,

de manera que el compuesto basado en olefinas es, como mínimo, un compuesto seleccionado del grupo que consiste en eteno, propeno, 1- buteno, 1-penteno, 1-hexeno, 1-octenoy estireno.

[fórmula química 1]

en la anterior fórmula química 1,

Ri a Ri5 son cada uno de ellos independientemente hidrógeno, un grupo alquilo C1 a C5 sustituido o no sustituido; y un grupo alcoxí C1 a C5 sustituido o no sustituido; y

cuando Ri a R15 están sustituidos por sustituyentes, los sustituyentes son cada uno de ellos independientemente grupo nitro (-NO2), flúor (F), cloro (Cl), bromo (Br), y grupo sililo (-SIR3; en este caso, R es hidrógeno, grupo alquilo o grupo alcoxl),

[fórmula química 2]

en la anterior fórmula química 2,

R16 y R17 son cada uno de ellos independientemente un grupo alquilo C1 a C2 sustituido o no sustituido; grupo ciclo alquilo o grupo ciclo alquenilo C5 a C2 sustituido o no sustituido; grupo arilo C6 a C36 sustituido o no sustituido; grupo hetero alquilo C1 a C2 sustituido o no sustituido; grupo hetero arilo C4 a C36 sustituido o no sustituido; o bien grupo hetero cíclico C4 a C36 sustituido o no sustituido, en este caso, grupo hetero alquilo, grupo hetero arilo, y grupo hetero cíclico tienen cada uno de ellos independientemente, como mínimo, un átomo seleccionado del grupo que consiste en N, O y S;

Ría

n

cuando Ríe y R17 están sustituidos por sustituyentes, los sustituyeles son cada uno de ellos independientemente grupo nitro (-NO2), flúor (F), cloro (Cl), bromo (Br), grupo sililo (-SÍR3; en este caso, R es hidrógeno, grupo alquilo o grupo alcoxi), grupo alcoxi, grupo carboxilo, grupo carboalcoxi o grupo alquilo C1 a C4 ;

X es O o S, cuando X es O, es óxido de fosfino y cuando X es S, es sulfuro de fosfino; y

n es un entero de 1 o 2,

[fórmula química 3]

R21 R22

en la anterior formula química 3,

A es O, S o grupo amina (NR; en este caso, R es hidrógeno, grupo alquilo, grupo ciclo alquilo, grupo arilo, grupo hetera alquilo o grupo hetera arilo);

Ris a R25 son cada uno de ellos independientemente hidrógeno, grupo alquilo C1 a C5 sustituido o no sustituido; grupo alcoxi C1 a C5 sustituido o no sustituido; grupo carboalcoxi; grupo ariloxi, grupo alquilcarbonilo, grupo amida (- CONH), grupo nitro (-NO2), grupo halógeno, grupo ciano (-CN), grupo sililo (-SÍR3; en este caso, R es hidrógeno, grupo alquilo o grupo alcoxi) o grupo tio (-SR; en este caso, R es hidrógeno, grupo alquilo, o grupo alcoxi); y

X es O o S, cuando X es O, es óxido de fosfino y cuando X es S, es sulfuro de fosfino;

La presente invención da a conocer un procedimiento para la preparación de aldehidos como medio para conseguir el objetivo antes mencionado, en el que el procedimiento... [Seguir leyendo]

1. Composición de catalizador para hidroformilación de un compuesto basado en olefinas, que comprende:

(a) un ligando de triaril fosfino representado por la siguiente fórmula química 1;

(b) un ligando de óxido de fosfino o sulfuro de fosfino representados por las siguientes fórmulas químicas 2 ó 3; y

(c) un catalizador de metal de transición seleccionado del grupo que consiste en acetilacetonatodicarbonilrodio [Rh (AcAc) (CO)2], y acetilacetonatocarboniltrifenilfosfinorodio [Rh (AcAc) (CO) (TPP)],

en el que el compuesto basado en olefinas es, como mínimo, un compuesto seleccionado entre el grupo que consiste en eteno, propeno, 1-buteno, 1-penteno, 1-hexeno, 1- octeno y estireno,

[fórmula química 1]

en la anterior fórmula química 1,

Ri a Ri5 son cada uno de ellos independientemente hidrógeno, un grupo alquilo C1 a C5 sustituido o no sustituido, y un grupo alcoxi C1 a C5 sustituido o no sustituido; y

cuando Ri a R-i5 están sustituidos por sustituyentes, los sustituyentes son cada uno de ellos independientemente grupo nitro (-N2), flúor (F), cloro (Cl), bromo (Br), y grupo sililo (- SiR3; en este caso, R es hidrógeno, grupo alquilo o grupo alcoxi).

[fórmula química 2]

Ri«

n

en la anterior fórmula química 2,

R16 y R17 son cada uno de ellos independientemente un grupo alquilo C1 a C2 sustituido o no sustituido; grupo ciclo alquilo o grupo ciclo alquenilo C5 a C2 sustituido o no sustituido; grupo arilo C6 a C36 sustituido o no sustituido; grupo hetera alquilo C1 a C2 sustituido o no sustituido; grupo hetera arilo C4 a C36 sustituido o no sustituido; o bien grupo hetera cíclico C4 a C36 sustituido o no sustituido, en este caso, grupo hetera alquilo, grupo hetera arilo, y grupo hetera cíclico tienen cada uno de ellos independientemente, como mínimo, un átomo seleccionado del grupo que consiste en N, O y S;

cuando Ri6 y R17 están sustituidos por sustituyentes, los sustituyentes son cada uno de ellos independientemente grupo nitro (-N2), flúor (F), cloro (Cl), bromo (Br), grupo sililo (-SÍR3; en este caso, R es hidrógeno, grupo alquilo o grupo alcoxi), grupo alcoxi, grupo carboxilo, grupo carboalcoxi o grupo alquilo C1 a C4 ;

X es O o S, cuando X es O, es un óxido de fosfino y cuando X es S, es un sulfuro de fosfino; y n es un entero de 1 o 2;

[fórmula química 3]

R21 ^22

en la anterior fórmula química 3,

A es O, S o grupo amina (NR; en este caso, R es hidrógeno, grupo alquilo, grupo ciclo alquilo, grupo arilo, grupo hetero alquilo o grupo hetera arilo);

Ría a R25 son cada uno de ellos independientemente hidrógeno, grupo alquilo C1 a C5 sustituido o no sustituido; grupo alcoxi C1 a C5 sustituido o no sustituido; grupo carboalcoxl; grupo arlloxi, grupo alquilcarbonilo, grupo amida (- CONH), grupo nitro (-NO2), grupo halógeno, grupo daño (-CN), grupo sililo (-SÍR3; en este caso, R es hidrógeno, grupo alquilo o grupo alcoxi) o grupo tio (-SR; en este caso, R es hidrógeno, grupo alquilo, o grupo alcoxi); y

X es O o S, cuando X es O, es un óxido de fosfino y cuando X es S, es un sulfuro de fosfino.

2. Composición de catalizador para hidroformilación, según la reivindicación 1, en la que el triaril fosfino es seleccionado entre el grupo que consiste en trifenilfosfino, trimesitilfosfino, difenil(2-metoxifenil)fosfino, tris(2,6- d¡metox¡fen¡l)fosf¡no, tri-p-tolifosfino, y tris(4-metoxifenil) fosfino.

3. Composición de catalizador para hidroformilación, según la reivindicación 1, en la que el ligando de triaril fosfino es ,5 a 2 fracciones molares basadas en 1 mol de un metal central en el catalizador de metal de transición.

4. Composición de catalizador para hidroformilación, según la reivindicación 1, en la que el ligando de óxido de fosfino o sulfuro de fosfino es ,5 a 1 moles basado en 1 mol de un metal central en el catalizador de metal de transición.

5. Composición de catalizador para hidroformilación, según la reivindicación 1, en la que un metal central en el catalizador de metal de transición es de 1 a 5 ppm basado en el peso o volumen de la composición del catalizador.

6. Procedimiento para la preparación de aldehidos, que comprende:

obtener aldehido por reacción de un compuesto basado en olefinas y un gas de síntesis (CO/H2) en presencia de la composición de catalizador de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5.

7. Procedimiento para la preparación de aldehidos, según la reivindicación 6, en el que el compuesto basado en olefinas es, como mínimo, un compuesto seleccionado del grupo que consiste en eteno, propeno, 1-buteno, 1- penteno, 1-hexeno, 1-octeno y estireno.

8. Procedimiento para la preparación de aldehidos, según la reivindicación 6, en el que la proporción de mezcla del gas de síntesis (COihh) es de 3:7 a 7:3.

9. Procedimiento para la preparación de aldehidos, según la reivindicación 6, en el que la temperatura de la reacción es de 2 a 18°C.

1. Procedimiento para la preparación de aldehidos, según la reivindicación 6, en el que la presión de la reacción es de 1 a 7 bar.