(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１種のリン含有ヒドロホルミル化リガンドを含む触媒溶液から少なくとも１種の分解酸を除去するための方法であって、
前記触媒溶液から前記少なくとも１種の分解酸の少なくとも一部を除去するのに有効な条件下で、前記触媒溶液の少なくとも一部を、少なくとも１種の担持エポキシ化合物と接触させる工程を含む、前記方法。
【請求項２】
下記工程（ａ）及び（ｂ）：
（ａ）ヒドロホルミル化反応器中にて、少なくとも１種の第ＶＩＩＩ族金属及び少なくとも１種のリン含有ヒドロホルミル化リガンドを含む触媒溶液の存在下に、少なくとも１種のアルデヒドと、少なくとも１種の分解酸を含む使用済み触媒溶液とを生じさせるのに有効な条件下で、少なくとも１種のオレフィンを、一酸化炭素及び水素と接触させる工程、及び、
（ｂ）前記使用済み触媒溶液から前記少なくとも１種の分解酸の少なくとも一部を除去するのに有効な条件下で、前記使用済み触媒溶液の少なくとも一部を、少なくとも１種の担持エポキシ化合物と接触させる工程
を含む、ヒドロホルミル化法。
【請求項３】
前記少なくとも１種のリン含有ヒドロホルミル化リガンドが、ホスフィン、ホスフィット、ハロホスフィット、ホスホニット及びホスフィニットから選択される、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記少なくとも１種の分解酸が、少なくとも１種のリン含有酸化合物を含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記少なくとも１種の分解酸が、フッ化水素酸をさらに含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記少なくとも１種のリン含有ヒドロホルミル化リガンドが、フルオロホスフィットを含む、請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記少なくとも１種の担持エポキシ化合物が、下記式（ＶＩＩ）：
【化１】
0005902715.tif 000010
［式中、
【化２】
0005902715.tif 000011
は、シリカゲル、アルミナ、金属酸化物及び架橋ポリマーから選択された固体支持体であり、
Ｒ９、Ｒ１０及びＲ１１は、水素、及び４０個以下の炭素原子を有する置換又は非置換のアルキル、シクロアルキル、アリール、アラルキル及びアルカリール基からなる群より独立して選択され、置換基は、存在するならば、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＮＲ−、−ＳｉＲ’Ｒ”−及び−ＣＯ−から選択され、各基Ｒ、Ｒ’及びＲ”は、アルキル又はアリールを表し、
Ｒ１２は、４０個以下の炭素原子を有する置換又は非置換のアルキル、シクロアルキル、アリール、アラルキル及びアルカリール基からなる群より選択され、置換基は、存在するならば、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＮＲ−、−ＳｉＲ’Ｒ”−及び−ＣＯ−から選択され、各基Ｒ、Ｒ’及びＲ”は、アルキル又はアリールを表す。］
を有する化合物を含む、請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記少なくとも１種の担持エポキシ化合物が、下記式（ＶＩＩＩ）：
【化３】
0005902715.tif 000012
［式中、ＳｉＯ２はシリカゲルを表す。］
を有する化合物を含む、請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記少なくとも１種の担持エポキシ化合物が、支持体１ｇあたり０．１〜４．０ミリモルのエポキシ化合物を含む化合物を含む、請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
前記少なくとも１種の担持エポキシ化合物が、５０〜５００ｍ2／ｇの範囲の表面積を有する支持体を含む、請求項１〜９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
前記接触工程を５０〜１５０℃の温度及び５〜７００ｐｓｉｇ（０．０３５〜４．８３ＭＰａ）の圧力で行う、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
前記少なくとも１種の担持エポキシ化合物が、２５０〜１０００μｍの範囲の粒子サイズを有する化合物を含む、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
工程（ｂ）をヒドロホルミル化反応器の外で行う、請求項２に記載の方法。
【請求項１４】
工程（ａ）を行っている間に工程（ｂ）を連続的に行い、工程（ｂ）からの処理済み触媒溶液の少なくとも一部を工程（ａ）に再循環させることをさらに含む、請求項２に記載の方法。
【請求項１５】
工程（ａ）を行っている間に工程（ｂ）を間欠的に行い、工程（ｂ）からの処理済み触媒溶液の少なくとも一部を工程（ａ）に再循環させることをさらに含む、請求項２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リン含有リガンドを含む触媒を用いたヒドロホルミル化反応の間に生成される分解酸の除去方法に関する。本発明は、また、一般に、リン含有リガンドを含む触媒を用いたヒドロホルミル化反応の間に生成される分解酸の除去方法を含むヒドロホルミル化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
オキソ反応としても知られているヒドロホルミル化反応は１モルのオレフィンを、各々１モルの水素及び一酸化炭素と反応させることによるアルデヒドの調製のための商業法で広く使用されている。その反応の１つの使用はプロピレンからのノルマルブチルアルデヒド及びイソブチルアルデヒドの調製である。プロピレンから得られるノルマルブチルアルデヒド及びイソブチルアルデヒドは、その後、多くの商業的に有価な化学製品に転化でき、かかる製品は、例えば、ｎ−ブタノール、２−エチルヘキサノール、ｎ−酪酸、イソブタノール、ネオ−ペンチルグリコール、２，２，４−トリメチル−１，３−ペンタンジオール、２，２，４−トリメチル−１，３−ペンタンジオールのモノイソ酪酸エステル及びジイソ酪酸エステルである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
多くの場合に、ロジウム又はコバルトなどの第ＶＩＩＩ族金属を含む触媒系はオキソ法を触媒するのに使用される。さらに、ハロホスフィット、ホスフィット及びホスフィンなどのリンリガンドは第ＶＩＩＩ族金属の活性を調節するのに使用されうる。しかしながら、多くのこのようなリンリガンドは分解され、それにより、リガンドが関与する分解反応のためにオキソ法の間に酸を形成することがある。これらの分解酸はカスケード効果をもたらし、そしてさらにリガンドの分解を触媒し、有意なリンリガンドの損失をもたらすことがある。
【０００４】
したがって、ヒドロホルミル化反応器中に最少量の異物成分を導入し又は異物成分を導入しない、分解に対してリン含有触媒系を安定化させるための方法が必要とされている。
【０００５】
本発明は、この問題及び他の問題を解決し、それは、残りの記載及び添付の特許請求の範囲を読むことで当業者に明らかであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、少なくとも１種のリン含有ヒドロホルミル化リガンドを含む触媒溶液から少なくとも１種の分解酸を除去するための方法であって、前記触媒溶液から前記少なくとも１種の分解酸の少なくとも一部を除去するのに有効な条件下で、前記触媒溶液の少なくとも一部を少なくとも１種の担持エポキシ化合物と接触させる工程を含む、前記方法を提供する。
【０００７】
さらに、本発明は、下記工程（ａ）及び（ｂ）：
（ａ）ヒドロホルミル化反応器中にて、少なくとも１種の第ＶＩＩＩ族金属及び少なくとも１種のリン含有ヒドロホルミル化リガンドを含む触媒溶液の存在下に、少なくとも１種のアルデヒドと、少なくとも１種の分解酸を含む使用済み触媒溶液とを生じさせるのに有効な条件下で、少なくとも１種のオレフィンを、一酸化炭素及び水素と接触させる工程、及び、
（ｂ）前記使用済み触媒溶液から前記少なくとも１種の分解酸の少なくとも一部を除去するのに有効な条件下で、前記使用済み触媒溶液の少なくとも一部を、少なくとも１種の担持エポキシ化合物と接触させる工程
を含む、ヒドロホルミル化法を提供する。
ある実施形態において、工程（ｂ）は、ヒドロホルミル化反応器の外で行われる。
ある実施形態において、工程（ｂ）は、工程（ａ）が行われている間に連続的に行われ、そして、その実施形態に係る方法は、工程（ｂ）からの処理済み触媒溶液の少なくとも一部を工程（ａ）に再循環させることをさらに含む。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
驚くべきことに、オキソ反応の間に生成される分解酸を除去してオキソ触媒系を安定化させるために、担持エポキシ化合物を使用できることが発見された。したがって、本発明は、ヒドロホルミル化反応において使用される少なくとも１種のリン含有化合物を含む触媒溶液から分解酸を除去する方法を提供する。本発明の方法は、使用済み触媒溶液から分解酸の少なくとも一部を除去するのに有効な条件下で、使用済み触媒溶液の少なくとも一部を、少なくとも１種の担持エポキシ化合物と接触させる工程を含む。
【０００９】
担持エポキシ化合物は、ヒドロホルミル化反応器中の触媒溶液に直接的に添加することができる。しかしながら、ヒドロホルミル化反応器の外で、分解酸を含む使用済み触媒溶液又は反応媒体を、担持エポキシ化合物と接触させることも可能である。例えば、ヒドロホルミル化反応器に直接的に連結された閉止ループ触媒処理ユニットとして、又は、オキソ法における使用済み触媒溶液を処理するための１又は２以上の他のプロセス装置の下流の独立ユニットとして、別個の接触ユニットを設置することもでき、それにより、オキソ反応器中に異物成分が導入される可能性を低減させることができる。
【００１０】
本明細書中に使用される「担持エポキシ化合物」とは、１つ又は２つ以上のエポキシド部分を含み、かつ、触媒溶液中で溶解しないように固体支持体に共有結合されている化合物を意味する。ある実施形態において、担持エポキシ化合物は、一般式（ＶＩＩ）：
【化１】
0005902715.tif 000002
［式中、
【化２】
0005902715.tif 000003
は、シリカゲル、アルミナ、金属酸化物及び架橋ポリマー（例えば、ポリスチレン）から選択された固体支持体であり、Ｒ１２は、約４０個以下の炭素原子を有する置換又は非置換のアルキル、シクロアルキル、アリール、アラルキル及びアルカリール基からなる群より選択された、エポキシ基と支持体との間の二価架橋スペーサ基であり、Ｒ９、Ｒ１０及びＲ１１は、水素、又は４０個以下の炭素原子を含むことができるエポキシ基上の置換基から独立して選択され、該置換基は、約４０個以下の炭素原子を有する置換又は非置換のアルキル、シクロアルキル、アリール、アラルキル及びアルカリール基からなる群より独立して選択される。］の構造を有する。Ｒ９、Ｒ１０、Ｒ１１及びＲ１２に関して使用される用語「置換（された）」は、本発明の方法を実施する条件下で、エポキシド部分と反応しない１つ又は２つ以上の部分の存在を意味する。ある実施形態において、「置換（された）」とは、１つ又は２つ以上のアルコキシ基、アリールオキシ基、アルキルスルフィド基、式−ＮＲ−を有するアミン、又は式−ＳｉＲ’Ｒ”−（式中、各基Ｒ、Ｒ’及びＲ”は独立してアルキル又はアリール基を表す。）を有するシラン基の存在を意味することができる。ある実施形態において、化合物は、ハロゲン、カルボキシル基、アミン、アルコール、チオール及びスルホン酸から選択された、エポキシド部分と反応可能な置換基を含まない。
【００１１】
ある実施形態において、二価のスペーサ基Ｒ１２は、共有結合又はイオン結合を介して固体支持体に結合している。ある実施形態において、Ｒ１２の合計炭素含有分は、約１〜２０個の炭素原子の範囲にある。ある実施形態において、Ｒ９〜Ｒ１１の合計炭素含有分は、約０〜４０個の炭素原子の範囲である。
【００１２】
ある実施形態において、担持エポキシ化合物中のエポキシ基は、Ｒ９及びＲ１０基の１つと、Ｒ１１及び１２基の１つとの組み合わせにより形成される環式構造で、少なくとも１つの環を含むことができる。環式構造は、それに連結した複数の環を有することができ、その複数の環としては、ビシクロ−、トリサイクル、テトラシクロ及びその他のｎ−シクロ基が挙げられる。
【００１３】
ある実施形態において、担持エポキシ化合物としては、ＳｉｌｉａＢｏｎｄ（登録商標）グリシドキシ又はＳｉ−Ｇｌｙが挙げられ、それはグリシドキシ基を含む官能化シリカゲルである。ＳｉｌｉａＢｏｎｄ（登録商標）グリシドキシは、ＳｉｌｉＣｙｃｌｅ  Ｉｎｃ．（Ｑｕｅｂｅｃ，Ｃａｎａｄａ）から入手可能であり、下記の一般式（ＶＩＩＩ）を有する。
【化３】
0005902715.tif 000004
［式中、ＳｉＯ2は固体シリカゲルを表す。］
【００１４】
支持体に対するエポキシ成分の装填量（loading）は、本発明を効率的に行う上でのファクターである場合がある。ある実施形態において、エポキシ単位の装填量は、支持体１ｇあたりエポキシ化合物０．０１ミリモル〜支持体１ｇあたりエポキシ化合物１０ミリモルの範囲である。ある実施形態において、エポキシ単位の装填量は、支持体１ｇあたりエポキシ化合物０．１ミリモル〜支持体１ｇあたりエポキシ化合物４．０ミリモルの範囲である。
【００１５】
担持エポキシ化合物のバルク密度は、広い範囲で変更可能である。ある実施形態において、バルク密度は０．１ｋｇ／Ｌ〜４．０ｋｇ／Ｌの範囲である。ある実施形態において、バルク密度は０．２ｋｇ／Ｌ〜２．０ｋｇ／Ｌの範囲である。
【００１６】
担持エポキシ化合物の粒子サイズは、広い範囲で変更可能である。ある実施形態において、粒子サイズは０．１〜１００，０００マイクロメートル（μｍ）の範囲である。ある実施形態において、粒子サイズは１０〜１０００マイクロメートルの範囲である。ある実施形態において、粒子サイズは５０〜１０００マイクロメートルの範囲である。ある実施形態において、粒子サイズは２５０〜１０００マイクロメートルの範囲である。より大きい粒子サイズを有する支持体は、より低い圧力損失（pressure drop）を生じることができる。
【００１７】
担持エポキシ化合物の形状は、それが許容されないほどに高いレベルの圧力損失を生じないかぎり、変更可能である。例えば、形状は、球形であっても又は非球形であってもよいし、あるいは、不規則形状であってもよい。球形粒子の場合には、サイズはその直径を表す。非球形粒子又は不規則形状の場合には、粒子サイズは粒子上の２つの向かい合った点の最も長い距離を表す。
【００１８】
担持エポキシ化合物の粒子サイズ分布も、本発明を効率的に行う上でのファクターである場合がある。粒子サイズ分布の範囲を特定することは困難であるが、一般に、粒子サイズ分布が狭いほど、適用が良好である。
【００１９】
支持体の表面積も、本発明を効率的に行う上でのファクターである場合がある。というのは、表面積は、担持エポキシ化合物と分解酸との間の相互作用の速度を決定するからである。本願に適する表面積は、広い範囲で変更可能である。ある実施形態において、支持体の表面積は１０ｍ2／ｇ〜２０００ｍ2／ｇである。ある実施形態において、支持体の表面積は５０ｍ2／ｇ〜５００ｍ2／ｇである。
【００２０】
担持エポキシ化合物床を通るオキソ触媒溶液の流速は、エポキシド部分が、存在する分解酸と相互作用及び／又は反応することができるのに十分であるべきである。最適流速は、接触ユニットの設計及び圧力により様々であることができるが、担持エポキシ化合物床を通過した後の分解酸の濃度が０．１５ミリ当量／Ｌ未満であるのに十分な流速であることが望ましい。
【００２１】
本発明の方法に係る担持エポキシ化合物の量は、分解酸と相互作用するのに十分であるべきである。ある実施形態において、エポキシ化合物の量は、リガンドの急速な分解を起こす閾値レベル未満の分解酸の濃度を維持するために十分な量である。ある実施形態において、本発明により使用される担持エポキシ化合物の量は、触媒溶液がエポキシ化合物接触ユニットを通過した後に０．１５ミリ当量／Ｌ未満の分解酸濃度を維持するのに十分な量である。
【００２２】
ある実施形態において、エポキシ化合物接触ユニットの操作温度は、２０℃〜２００℃の範囲で変更可能である。ある実施形態において、操作温度は５０〜１５０℃である。
【００２３】
ある実施形態において、エポキシ化合物接触ユニットの操作圧力は、１ｐｓｉｇ〜１０００ｐｓｉｇの範囲で変更可能である。ある実施形態において、操作圧力は５ｐｓｉｇ〜７００ｐｓｉｇである。
【００２４】
２つ又は３つ以上のエポキシ化合物接触ユニットを使用することができ、そして、それらを、所望により、直列又は並列に設置することができる。
【００２５】
既知の固体／液体処理設備設計又は配置のいずれも、本発明により提供される方法を実施する上で使用することができる。したがって、例えば、固定床、トリクルベッド又は流動床設計を使用することができる。固定床の操作モードでは、流れは、例えば、アップフロー又はダウンフローモードであることができる。いずれの設計でも、接触ユニットは、リサイクル能力を有しても又は有しなくてもよい。他の接触及び／又はリサイクルスキームを本発明で使用できることは、当業者に明らかであろう。
【００２６】
本明細書中で使用される「リン含有ヒドロホルミル化リガンド」は、ヒドロホルミル化反応においてリガンドとして有用な任意のリン化合物である。幾つかの具体例としては、ハロホスフィット（例えば、フルオロホスフィット）、ホスフィット、ホスフィニット、ホスホニット及びホスフィンが挙げられる。リン含有ヒドロホルミル化リガンドの幾つかの具体例は、米国特許第４，８７９，００８号、同第５，０２６，８８６号、同第５，３３２，８４６号、同第５，３４４，９８８号、同第５，８４０，６４７号、同第６，２３２，２６３号、同第７，３０１，０５４号、同第７，４２０，０９３号、同第７，５８６，０１０号、同第７，６７４，９３７号、並びに、米国特許出願公開番号第２０１０／００６９６７９号、同第２００９／０１７１１２１号及び同第２００９／０１７１１２２号に記載されており、これらすべては、参照により本明細書中に組み込まれる（但し、それらの開示が本明細書中でのいずれかの定義に矛盾する定義を含む範囲を除外する)。ある実施形態において、１種又は２種以上のリン含有ヒドロホルミル化リガンドは、ホスフィン、ホスフィット、ハロホスフィット、ホスホニット及びホスホニットから選択される。ある実施形態において、少なくとも１種のリン含有ヒドロホルミル化リガンドは、フルオロホスフィットである。便宜上、本明細書中に記載される本発明の詳細は、ある程度、特に、アルデヒドを生成するためのオレフィンのヒドロホルミル化で使用されるフルオロホスフィット含有触媒に関するものである。しかしながら、本発明は、オレフィンヒドロホルミル化において使用されるフルオロホスフィット含有触媒の安定化に限定されない。むしろ、本発明には、リン含有ヒドロホルミル化リガンドの分解を低減する必要性が存在する、ホスフィット、ホスフィン、ホスホニット及びホスフィニット含有系などの種々の他のオキソ触媒が包含される。
【００２７】
本明細書中で使用される「分解酸」は、リン含有ヒドロホルミル化リガンドの崩壊、分解又は他の反応の結果として生成され、そして、水性解離定数ｐＫａが４．５未満である任意の酸性化合物である。幾つかの具体例としては、アルキルホスホン酸などのリン含有酸化合物（例えば、米国特許第４，７１７，７７５号及びCatalyst Separation, Recovery and Recycling-Chemistry and Process Design, David J. Cole-Hamilton及びRobert P. Tooze, Springer編, 2006, Chapter 2, Page 25〜Page 27に記載される反応により生成されるもの）が挙げられる。他の具体例としては、フッ化水素酸（ＨＦ）（例えば、フルオロホスフィットなどのハロホスフィットの分解により生じうる）が挙げられる。オキソ反応混合物中の分解酸の濃度を測定するための好適な方法は、米国特許第６，６９３，２１９号に記載されている（そこでは、「強酸」検知方法として記載されている）。ある実施形態において、少なくとも１種の分解酸は、少なくとも１種のリン含有酸化合物を含む。ある実施形態において、少なくとも１種の分解酸は、少なくとも１種のリン含有酸化合物及びフッ化水素酸を含む。
【００２８】
本発明は、さらに、本明細書中に記載される分解酸除去方法を用いたヒドロホルミル化法に関する。特に、本発明のヒドロホルミル化法は、下記工程（ａ）及び（ｂ）：
（ａ）ヒドロホルミル化反応器中にて、少なくとも１種の第ＶＩＩＩ族金属及び少なくとも１種のリン含有ヒドロホルミル化リガンドを含む触媒溶液の存在下に、少なくとも１種のアルデヒドと、少なくとも１種の分解酸を含む使用済み触媒溶液を生じさせるのに有効な条件下で、少なくとも１種のオレフィンを、一酸化炭素及び水素と接触させる工程、及び、
（ｂ）前記使用済み触媒溶液から前記少なくとも１種の分解酸の少なくとも一部を除去するのに有効な条件下で、前記使用済み触媒溶液の少なくとも一部を、少なくとも１種の担持エポキシ化合物と接触させる工程を含む。この接触工程（ｂ）は、触媒溶液から分解酸を除去するための上記の本発明の実施形態のいずれか及び他の態様を含むことができる。
【００２９】
多くのヒドロホルミル化触媒系は、第ＶＩＩＩ族金属から選択された遷移金属と、フルオロホスフィット化合物などの１種又は２種以上のリン含有ヒドロホルミル化リガンドとの組み合わせを含む。遷移金属は、遷移金属のカルボン酸塩などの種々の金属化合物の任意の形態で提供されうる。ある実施形態において、第ＶＩＩＩ族金属はロジウムである。
【００３０】
本発明の方法に有用なフルオロホスフィットリガンドの具体例は、下記一般式：
【化４】
0005902715.tif 000005
［式中、Ｒ１及びＲ２は、合計で約６０個以下の炭素原子を有するヒドロカルビル基である。］を有するものであり、フルオロホスフィットリガンドのグラムモルの、遷移金属のグラム原子に対する比は、少なくとも１：１である。
【００３１】
フルオロホスフィット化合物は、遷移金属と組み合わせて使用されるときに、本明細書中に記載される方法のための触媒系を生成するための有効なリガンドとして機能する。Ｒ１及びＲ２により表されるヒドロカルビル基は同一であっても又は異なっていてもよく、別々でも又は組み合わされていてもよく、そして、合計で６０個以下の炭素原子を含む非置換又は置換のアルキル、シクロアルキル及びアリール基から選択される。ある実施形態において、置換基Ｒ１及びＲ２の合計炭素含有分は、約２〜３５個の炭素原子の範囲である。Ｒ１及びＲ２が別々又は個々に表すことができるアルキル基の具体例としては、メチル、エチル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、２−エチルヘキシル、オクチル、デシル、ドデシル、オクタデシル及び種々のそれらの異性体が挙げられる。アルキル基は、例えば、アルコキシ、シクロアルコキシ、ホルミル、アルカノイル、シクロアルキル、アリール、アリールオキシ、アロイル、カルボキシル、カルボン酸塩、アルコキシカルボニル、アルカノイルオキシ、シアノ、スルホン酸、スルホン酸塩などの最大２個の置換基で置換されていてよい。シクロペンチル、シクロヘキシル及びシクロヘプチルは、Ｒ１及びＲ２が個々に表すことができるシクロアルキル基の具体例である。シクロアルキル基は、アルキルにより置換されてよく、又は、可能な置換アルキル基に関して記載されたいずれかの置換基により置換されていてよい。ある実施形態では、Ｒ１及びＲ２が個々に表すことができるアルキル及びシクロアルキル基は、約８個以下の炭素原子のアルキル、ベンジル、シクロペンチル、シクロヘキシル又はシクロヘプチルである。
【００３２】
Ｒ１及びＲ２が個々に表すことができるアリール基の具体例としては、炭素環式アリール、例えば、フェニル、ナフチル、アントラセニル及びそれらの置換誘導体が挙げられる。Ｒ１及びＲ２が個々に表すことができる炭素環式アリール基の具体例は、下記式（ＩＩ）〜（ＩＶ）：
【化５】
0005902715.tif 000006
［式中、Ｒ３及びＲ４は、アルキル、アルコキシ、ハロゲン、シクロアルコキシ、ホルミル、アルカノイル、シクロアルキル、アリール、アリールオキシ、アロイル、カルボキシル、カルボン酸塩、アルコキシカルボニル、アルカノイルオキシ、シアノ、スルホン酸、スルホン酸塩などから独立して選択された１種又は２種以上の置換基を表すことができる。］を有する基である。ある実施形態では、上述のアルキル、アルコキシ、アルカノイル、アルコキシカルボニル及びアルカノイルオキシ基のアルキル部分は、約８個以下の炭素原子を含む。ｐが０〜５であり、ｑが０〜７であることが可能であるが、ある実施形態では、ｐ及びｑの各々の値は２を超えないであろう。ある実施形態では、Ｒ３及びＲ４は低級アルキル基、すなわち、約４個以下の炭素原子の直鎖及び分枝鎖アルキルを表し、ｐ及びｑは、それぞれ、０、１又は２を表す。
【００３３】
あるいは、Ｒ１及びＲ２は、組み合わせで、又は、集合的に、約６０個以下の炭素原子、例えば、約１２〜３６個の炭素原子を含む二価ヒドロカルビレン基を表すことができる。そのような二価の基の具体例としては、約２〜１２個の炭素原子のアルキル基、シクロヘキシル基及び二価アリール部分が挙げられる。アルキル及びシクロアルキル基の具体例としては、エチレン、トリメチレン、１，３−ブタンジイル、２，２−ジメチル−１，３−プロパンジイル、１，１，２−トリフェニルエタンジイル、２，２，４−トリメチル−１，３−ペンタンジイル、１，２−シクロヘキシレンなどが挙げられる。
【００３４】
ある実施形態において、フルオロホスフィット化合物は、フルオロホスフィットエステル酸素原子が、芳香族カルボン酸基の環炭素原子（例えば、アリール基又はアリーレン基の環炭素原子）に直接結合しているものであり、下記一般式（Ｖ）で表される。
【化６】
0005902715.tif 000007
［式中、Ｒ７は、３〜８個の炭素原子のアルキルから独立として選択され、Ｒ８は、水素、１〜８個の炭素原子のアルキル基、又は１〜８個の炭素原子のアルコキシ基から独立して選択され、Ｘは、（ｉ）各芳香族基の環炭素原子の間の直接化学結合、（ｉｉ）硫黄、酸素若しくはケイ素などのヘテロ原子、又は（ｉｉｉ）式（ＶＩ）：
【化７】
0005902715.tif 000008
（式中、Ｒ５及びＲ６の各々は、水素、又は１〜８個の炭素原子のアルキルである。）を有する基である。］
【００３５】
本発明の触媒系及び溶液を調製するのに特殊な又は通常でない技術は必要ないが、ある実施形態では、ロジウム及びフルオロホスフィットリガンド成分のすべての取り扱いは、窒素、アルゴンなどの不活性雰囲気下に行われる。所望の量の適切なロジウム化合物及びリガンドは、適切な溶媒中で反応器に装填される。種々の触媒成分又は反応体が反応器に装填される順序は、決定的に重要な意味をもたない。
【００３６】
活性触媒のためのロジウム源として使用されうるロジウム化合物としては、カルボン酸のロジウム（ＩＩ）又はロジウム（ＩＩＩ）塩が挙げられ、その具体例としては、四酢酸二ロジウム二水和物、酢酸ロジウム（ＩＩ）、イソ酪酸ロジウム（ＩＩ）、ロジウム（ＩＩ）２−エチルヘキサノエート、安息香酸ロジウム（ＩＩ）及びオクタン酸ロジウム（ＩＩ）が挙げられる。また、Ｒｈ4（ＣＯ）12、Ｒｈ6（ＣＯ）16及びロジウム（Ｉ）アセチルアセトネートジカルボニルなどのロジウムカルボニル種は、好適なロジウムフィードであることができる。さらに、トリス（トリフェニルホスフィン）ロジウムカルボニルヒドリドなどのロジウムオルガノホスフィン錯体は、供給された錯体のホスフィン部分が容易にホスフィットリガンドによって置換されるときに使用されうる。他のロジウム源としては、塩化物、臭化物、硝酸塩、硫酸塩、リン酸塩などの強鉱酸のロジウム塩が挙げられる。
【００３７】
ヒドロホルミル化溶媒又は反応混合物中のロジウム及びリガンドの濃度は、本発明の良好な操作に関して決定的に重要な意味をもたない。ある実施形態形態では、リガンドのグラムモルの、ロジウムのグラム原子に対する比は、反応混合物中で少なくとも１：１に維持される。反応混合物又は溶液中のロジウムの絶対濃度は、１ｍｇ／リットル〜５０００ｍｇ／リットル又はそれ以上に変更しうる。ある実施形態においてヒドロホルミル化法が操作される場合、反応溶液中のロジウムの濃度は、約２０〜３００ｍｇ／リットルの範囲である。この範囲より低いロジウムの濃度は、一般に、殆どのオレフィン反応体で許容される反応速度を生じない、及び／又は、触媒の安定性に有害であるほどの高い操作温度を要求する。より高いロジウム濃度ではロジウムのコストを中心とした考慮事項が生じる。
【００３８】
適切なヒドロホルミル化反応溶媒の選択は、特に限定されない。ヒドロホルミル化法に有害効果がなく、触媒、オレフィン、水素、一酸化炭素及び担持エポキシ化合物、ならびにヒドロホルミル化生成物に対して不活性である、任意の溶媒を使用することができる。担持エポキシ化合物は、そのような溶媒中で膨潤しても又はしなくてもよいが、溶媒中に溶解しないであろう。この性質の不活性溶媒は当業者によく知られており、その具体例としては、ベンゼン、キシレン、トルエン、飽和脂肪族炭化水素系溶媒、エーテル、エステル、ケトン、アルコール、アルデヒド、水、及びそれらの様々な混合物などの溶媒が挙げられる。
【００３９】
ヒドロホルミル化されうるオレフィンとしては、脂肪族化合物、例えば、エチレン系不飽低分子量ポリマー、脂環式、芳香族及び複素環式モノ−、ジ−及びトリオレフィンであって、約４０個以下の炭素原子を含有するものが挙げられる。ヒドロホルミル化法において使用することができる脂肪族オレフィンの具体例としては、エチレン、プロピレン、ブテン、ペンテン、ヘキセン、オクテン、スチレン、非共役ジエン（例えば、１，５−ヘキサジエン）及びこれらのオレフィンのブレンドが挙げられる。さらに、オレフィンはまた、ヒドロホルミル化反応を妨害しない限り、官能基で置換されていてもよい。置換されたオレフィンの具体例としては、メチルアクリレート及びオレイン酸メチルなどのエステル、アリルアルコール及び１−ヒドロキシ−２，７−オクタジエンなどのアルコール、並びに、アクリロニトリルなどのニトリルが挙げられる。
【００４０】
反応混合物中に存在するオレフィンの量は変更可能である。例えば、１−オクテンなどの比較的に沸点の高いオレフィンは、オレフィン反応体及びプロセス溶媒の両方として機能することができる。プロピレンなどの気体オレフィンフィードストックのヒドロホルミル化において、ある実施形態の反応器中の蒸気空間の分圧は、約０．０７〜３５バール絶対圧の範囲にある。実際上、反応速度は、反応器中のオレフィン濃度が高いと高くなる。プロピレンのヒドロホルミル化において、ある実施形態でのプロピレンの分圧は、１．４バールを超え、例えば、約１．４〜１０バール絶対圧である。エチレンヒドロホルミル化の場合には、ある実施形態における反応器中のエチレンの分圧は、０．１４バール絶対圧を超える。
【００４１】
本発明で使用されるヒドロホルミル化反応条件は、通常使用される従来のヒドロホルミル化条件内の条件を含む任意の効果的な条件下であってよい。本発明の方法は、約２０〜２００℃の範囲の温度で実施することができる。ある実施形態において、ヒドロホルミル化反応の温度は５０〜１３５℃である。ある実施形態において、反応温度は７５〜１２５℃の範囲である。より高い反応器温度は、触媒分解速度を増加させうる一方、より低い反応器温度は、比較的に遅い反応速度を生じうる。総反応圧力は、ほぼ周囲圧力又は大気圧〜７０バール絶対圧（約１０００ｐｓｉｇ）までの範囲であることができる。ある実施形態では、反応圧力は、約８〜２８バール絶対圧（約１００〜約４００ｐｓｉｇ）の範囲である。
【００４２】
反応器中の水素：一酸化炭素のモル比も同様に１０：１〜１：１０の範囲で大幅に変更することができ、水素及び一酸化炭素の絶対分圧の合計は、０．３〜３６バール絶対圧の範囲であってよい。一般に、反応器内の水素及び一酸化炭素の分圧は、各ガスに関して、約１．４〜１３．８バール絶対圧（約２０〜２００ｐｓｉａ）の範囲内で維持される。反応器内の一酸化炭素の分圧は、約１．４〜１３．８バール絶対圧（約２０〜２００ｐｓｉａ）の範囲内に維持され、水素分圧とは独立して変更される。水素の一酸化炭素に対するモル比は、水素及び一酸化炭素に関するこれらの分圧範囲内で広く変化させることができる。水素の一酸化炭素に対する比及び合成ガス（合成ガス−一酸化炭素及び水素）の各分圧は、合成ガスストリームに水素又は一酸化炭素を添加することによって容易に変更することができる。本明細書に記載のフルオロホスフィットリガンドでは、直鎖状産物の分岐鎖状産物に対する比は、反応器中の一酸化炭素の分圧を変更することにより広く変えることができることが見出された。
【００４３】
オーバーフロー反応器及び気相取り出し反応器などの既知のヒドロホルミル化反応器の任意の設計又は構成は、本発明によって提供される方法の実施に用いることができる。したがって、ガス噴霧、気相取り出し反応器設計を使用することができる。この操作モードでは、圧力下で高沸点有機溶媒中に溶解されている触媒は、未反応ガスによるオーバーヘッド取り出しアルデヒド生成物とともに反応ゾーンを出ていかない。オーバーヘッドガスは、次いで、アルデヒド生成物を液化する気体／液体分離器で冷却され、そして、ガスは反応器に再循環されうる。液体生成物は、慣用技術によって、分離及び精製のために、大気圧まで降下させられる。本発明の方法は、オートクレーブ中で、オレフィン、水素及び一酸化炭素を、触媒と接触させることによってバッチ式で実施することもできる。
【００４４】
触媒及びフィードストックを反応器にポンプ送りし、アルデヒド生成物をオーバーフローさせる反応器設計、すなわち、液体オーバーフロー反応器設計も適している。例えば、ノニルアルデヒドなどの高沸点アルデヒド生成物は、連続的に製造することができ、この際、アルデヒド生成物は、触媒と組み合わせて液体として反応器ゾーンから取り出される。アルデヒド生成物を蒸留又は抽出などの従来の手段によって触媒から分離することができ、その後、触媒を反応器に再循環させることができる。アリルアルコールのヒドロホルミル化により得られるヒドロキシブチルアルデヒド生成物などの水溶性アルデヒド生成物は、抽出技術によって触媒から分離することができる。トリクルベッド反応器の設計もこのプロセスに適している。他の反応器スキームが本発明で使用されうることは、当業者に明らかであろう。
【００４５】
ヒドロホルミル化反応を行っている間に、本明細書に記載されるエポキシ化合物接触工程を連続的又は間欠的に行うことができる。その工程は、ヒドロホルミル化反応を終結させた後に行うこともできる。処理された触媒溶液もしくはその一部又はその構成要素は、再利用のために、ヒドロホルミル化反応器に、段階的に又は連続的に再循環させることができる。
【実施例】
【００４６】
本発明は、好ましい実施形態に関する以下の実施例によってさらに説明することができるが、これらの実施例は、例示の目的のためだけに含まれるものであり、本発明の範囲を限定するものではないことが理解されるであろう。特に断らない限り、全ての百分率は重量基準である。
【００４７】
［例１］（モデル実験）
本例は、シリカゲル担持エポキシ化合物が均一溶液から分解酸を除去できることを示す。
【００４８】
市販のジフェニルホスフィン酸を本例において使用した。というのは、それはリン酸と同様のｐＫａを有し、そしてＢｒｙａｎｔにより開示されるように（Catalyst Separation, Recovery and Recycling-Chemistry and Process Design, David J. Cole-Hamilton及びRobert P. Tooze, Springer編, 2006, Chapter 2, Page 25〜Page 27）、分解酸であるα−ヒドロキシアルキルホスホン酸と構造的類似性を有するからである。２．２ｇのジフェニルホスフィン酸を、窒素下、９０℃で、１００ｍＬのジ−２−エチルヘキシルフタレート（ＤＯＰ）中に溶解させ、そして、２０分間攪拌した。この溶液の酸性度は、約０．１Ｍ（又は１００ミリ当量／リットル）であった。
【００４９】
その後、３０ｇのグリシドキシプロピル官能化シリカゲル（ＳｉｌｉａＢｏｎｄ（登録商標）グリシドキシ又はＳｉ−Ｇｌｙ，エポキシド当量は約１ｍｍｏｌ／ｇであり、バルク密度は０．４７〜０．５３ｋｇ／Ｌであり、粒子サイズは４０〜６０μｍであり、ＳｉｌｉＣｙｃｌｅ，Ｉｎｃ．から入手可能である）を、溶液に攪拌しながら添加した。
【００５０】
２時間後に、担持シリカゲルを含まない１０ｍＬの溶液アリコートを取り出し、９５ｍＬのイソプロピルアルコール及び５ｍＬの脱イオン水で希釈し、そして、０．１０１３ＭのＮａＯＨを用いてＢｒｉｎｋｍａｎ  Ｔｉｔｒａｔｏｒで滴定した。
【００５１】
滴定結果によって、約８９．６０％のジフェニルホスフィン酸がもはや存在しないことが示された。
【００５２】
６時間後に、滴定によって約９４％のジフェニルホスフィン酸が溶液中にもはや存在しないことが示された。
【００５３】
反応を６時間後に止めた。ＳｉｌｉａＢｏｎｄ（登録商標）グリシドキシをろ過により回収し、アセトン（２００ｍＬ）で洗浄した。その後、回収したＳｉｌｉａＢｏｎｄ（登録商標）グリシドキシを、ソックレー（Ｓｏｘｈｌｅｔ）抽出法を用いて還流アセトンにより８時間抽出し、そして空気中で１２時間乾燥した。この抽出プロセスによって、すべての物理的に吸着した化学物質が担持シリカゲルから除去された。
【００５４】
ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）分析によって、この回収されたＳｉｌｉａＢｏｎｄ（登録商標）グリシドキシが０．７２％のリンを表面上に含むことが示された。上記のように使用されていない新鮮なＳｉｌｉａＢｏｎｄ（登録商標）グリシドキシは、表面上にリンを含む証拠を示さなかった。
【００５５】
［例２］（比較実験）
本例は、官能化されていない、通常のシリカゲルがエポキシ変性された材料の除去有効性を実現しないことを示す。
【００５６】
例１に記載されるのと同一の反応条件下に、３０ｇの通常の官能化されていないシリカゲル（Ａｌｄｒｉｃｈから入手可能，７０〜２３０メッシュ，ＢＥＴ表面積  約５００ｍ2／ｇ）をＳｉｌｉａＢｏｎｄ（登録商標）グリシドキシの代わりに用いた。
【００５７】
９０℃で３．５時間後に、滴定によって５％未満の酸が溶液中にもはや存在しないことが示された。
【００５８】
６時間後に、例１と同様にして、シリカゲルを回収し、洗浄し、そしてアセトンで抽出した。
【００５９】
ＳＥＭ分析は、この回収されたシリカゲルの表面上にリンが存在している証拠を示さなかった。
【００６０】
［例３］（モデル実験）
本例は、ポリマーが結合したエポキシド樹脂が均一溶液から分解酸を除去できることを示す。
【００６１】
例１と同一の市販のジフェニルホスフィン酸を本例において用いた。９０ｇのポリ（エチレン−コ−グリシジルメタクリレート）樹脂ビーズ（Ａｌｄｒｉｃｈから入手可能，グリシジルメタクリレート  約８重量％を含有，エポキシド当量は約０．０５ｍｍｏｌ／ｇ）をフラスコ中で１００ｍＬのジ−２−エチルヘキシルフタレート（ＤＯＰ）中に浸漬し、周囲温度で４８時間攪拌し、その後、９０℃でさらに４８時間攪拌した。
【００６２】
２．２ｇのジフェニルホスフィン酸を、その後、フラスコに窒素下で添加した。溶液の反応温度を９０℃に維持し、そして攪拌した。この溶液の初期酸性度は約０．１Ｍ（１００ミリ当量／リットル）であった。
【００６３】
３時間後に、ポリマービーズを含まない１０ｍＬの溶液アリコートを取り出し、９５ｍＬのイソプロピルアルコール及び５ｍＬの脱イオン水で希釈し、そして０．１０１１ＭのＮａＯＨを用いてＢｒｉｎｋｍａｎ  Ｔｉｔｒａｔｏｒで滴定した。
【００６４】
その結果、約３０％のジフェニルホスフィン酸が溶液中にもはや存在しないことが示された。
【００６５】
４８時間後に、滴定によって約８０％のジフェニルホスフィン酸が溶液中にもはや存在しないことが示された。
【００６６】
［例４］
本例は、ヒドロホルミル化触媒溶液から分解酸を除去するために担持エポキシドーシリカゲルを使用する固定床設備を例示する。
【００６７】
フルオロホスフィットをリガンドとして使用したヒドロホルミル化反応器から使用済み触媒溶液を取り出した。
【００６８】
使用済み触媒溶液は２０〜５００ｐｐｍのフッ化水素酸、０．０１〜１．０ミリ当量／リットルのリン含有分解酸、約０．５〜１．５％のフルオロホスフィットリガンド、種々の量のブチルアルデヒド（１０％〜６０％）、Ｔｅｘａｎｏｌ（登録商標）（２，２，４−トリメチル−１，３−ペンタンジオールモノブチレート溶媒  １０％〜６０％）及び特定量の重質成分（１％〜２０％）を含んだ。
【００６９】
老化した触媒溶液の分解酸除去プロセスをホットタブ固定床反応器中で行った。この反応器は、１２．７ｍｍ（１／２インチ）内径及び７６２ｍｍ（３０インチ）長さを有する垂直配置されたステンレススチールパイプで構成されていた。反応器をホットオイル機に連結された外部ジャケット中に入れた。反応器は、フィルター状の緩く取り付けられたステンレスチールネットを、全固形分を保持するために反応器の最下端付近に有した。反応器の温度を外部ホットオイルバスにより制御した。反応器の底部は、十字に接続した圧力チューブ接続を有する。十字接続の１つをサンプリング目的又は緊急解放のために用い、もう一方を生成物回収ユニットに導いた。圧力ゲージ、解放バルブ及び背圧調節器を生成物回収ユニット及び十字の間に設けた。生成物回収ユニットを窒素インレットに接続し、生成物を酸素から保護した。反応器の頂部はフィードタンクに接続された圧力チューブ接続を有した。フィードタンクは窒素雰囲気下に保護された。２００ｐｓｉｇ以下で操作することができるフィードポンプは、使用済み触媒溶液をフィードするように構成されていた。
【００７０】
漏れのない系を実現するために、反応器のボトム層を１インチ厚さのグラスウールにより充填した。グラスウールの上に約２インチ厚さの海砂の層を配置した。その後、ＳｉｌｉａＢｏｎｄ（登録商標）グリシドキシを約１１インチ厚さで反応器に添加した。ＳｉｌｉａＢｏｎｄ（登録商標）グリシドキシの上方に約２インチ厚さのマーブルチップの層を配置した。
【００７１】
この実験において、１５ｇのＳｉｌｉａＢｏｎｄ（登録商標）グリシドキシ（粒子サイズは６０〜２００μｍ，エポキシド当量は約１ミリモル／ｇ、バルク密度は０．４７〜０．５３ｋｇ／Ｌである）を用いた。反応器温度を外部オイルバスにより９０℃に設定し、そして触媒溶液を１００ｍＬ／時の速度でフィードした。操作の最初の２時間に発生した生成物を廃棄した。その後、合計で４００ｍＬの処理済み触媒溶液を操作の次の４時間回収し、そして分析した。
【００７２】
分析によって、この処理済み触媒溶液は検知可能な分解酸を含まず、ロジウム濃度は変化しなかったことが示された。
【００７３】
触媒溶液のフィード速度を、その後、２００ｍＬ／時に上げた。
【００７４】
さらなる４００ｍＬの処理済み触媒溶液を回収し、そして分析した。その結果、検知可能な量の分解酸を含まず、ロジウム濃度は変化しなかったことが示された。
【００７５】
結果を表１に示す。
【表１】
0005902715.tif 000009
【００７６】
本発明は、その好ましい実施形態を特に参照しながら詳細に記載されてきたが、変更及び修飾は本発明の精神及び範囲で行えることが理解されるであろう。