專利名稱：制備ε－己內酰胺的方法
發(fā)明概述本發(fā)明涉及制備單取代或多取代或未取代的ε-己內酰胺，如ε-己內酰胺的方法，包括(a)在羥羰基化催化劑，如金屬-有機磷配體配合物催化劑存在下，將單取代或多取代或未取代的鏈二烯進行羥羰基化，并與堿中和生成單取代或多取代或未取代的戊烯酸鹽；(b)在加氫甲酰化催化劑，如金屬-有機磷配體配合物催化劑存在下，將所述單取代或多取代或未取代的戊烯酸鹽進行加氫甲?；蓡稳〈蚨嗳〈蛭慈〈募柞；焖猁}和/或單取代或多取代或未取代的ε-己內酰胺前體；和(c)在還原胺化催化劑存在下，將所述單取代或多取代或未取代的甲?；焖猁}和/或所述單取代或多取代或未取代的ε-己內酰胺前體進行還原胺化，以及任選地在環(huán)化催化劑存在下進行環(huán)化，生成所述單取代或多取代或未取代的ε-己內酰胺。
本發(fā)明還涉及制備單取代或多取代或未取代的ε-己內酰胺，如ε-己內酰胺的方法，包括(a)在羥羰基化催化劑，如金屬-有機磷配體配合物催化劑存在下，將單取代或多取代或未取代的鏈二烯進行羥羰基化，生成單取代或多取代或未取代的戊烯酸；(b)將所生成的單取代或多取代或未取代的戊烯酸與堿中和生成單取代或多取代或未取代的戊烯酸鹽；(c)在加氫甲?；呋瘎?，如金屬-有機磷配體配合物催化劑存在下，將所述單取代或多取代或未取代的戊烯酸鹽進行加氫甲?；?，生成單取代或多取代或未取代的甲酰基戊酸鹽和/或單取代或多取代或未取代的ε-己內酰胺前體；和(d)在還原胺化催化劑存在下，將所述單取代或多取代或未取代的甲?；焖猁}和/或所述單取代或多取代或未取代的ε-己內酰胺前體進行還原胺化，以及任選地在環(huán)化催化劑存在下進行環(huán)化，生成所述單取代或多取代或未取代的ε-己內酰胺。
本發(fā)明進一步涉及制備單取代或多取代或未取代的ε-己內酰胺，如ε-己內酰胺的方法，包括(a)在羥羰基化催化劑，如金屬-有機磷配體配合物催化劑存在下，將單取代或多取代或未取代的鏈二烯進行羥羰基化，并與氨中和生成單取代或多取代或未取代的戊烯酸鹽，如，3-戊烯酸銨；(b)在加氫甲酰化催化劑，如金屬-有機磷配體配合物催化劑存在下，將所述單取代或多取代或未取代的戊烯酸鹽進行加氫甲?；蓡稳〈蚨嗳〈蛭慈〈募柞；焖猁}，如，5-甲酰基戊酸銨，和/或單取代或多取代或未取代的ε-己內酰胺前體；和(c)在還原環(huán)化催化劑存在下，將所述單取代或多取代或未取代的甲酰基戊酸鹽和/或所述單取代或多取代或未取代的ε-己內酰胺前體進行還原環(huán)化，生成所述單取代或多取代或未取代的ε-己內酰胺。
本發(fā)明更進一步涉及制備單取代或多取代或未取代的ε-己內酰胺，如ε-己內酰胺的方法，包括(a)在羥羰基化催化劑，如金屬-有機磷配體配合物催化劑存在下，將單取代或多取代或未取代的鏈二烯進行羥羰基化，生成單取代或多取代或未取代的戊烯酸；(b)將所述單取代或多取代或未取代的戊烯酸與氨中和生成單取代或多取代或未取代的戊烯酸鹽如，3-戊烯酸銨；(c)在加氫甲酰化催化劑，如金屬-有機磷配體配合物催化劑存在下，將所述單取代或多取代或未取代的戊烯酸鹽進行加氫甲酰化，生成單取代或多取代或未取代的甲?；焖猁}如，5-甲?；焖徜@，和/或單取代或多取代或未取代的ε-己內酰胺前體；和(d)在還原環(huán)化催化劑存在下，將所述單取代或多取代或未取代的甲酰基戊酸鹽和/或所述單取代或多取代或未取代的ε-己內酰胺前體進行還原環(huán)化，生成所述單取代或多取代或未取代的ε-己內酰胺。
本發(fā)明還涉及單取代或多取代或未取代的醛酸鹽，例如甲?；焖猁}，如象5-甲?；焖崛一@和5-甲酰基戊酸銨，和/或單取代或多取代或未取代的ε-己內酰胺前體的制備方法，包括在加氫甲酰化催化劑，如金屬-有機磷配體配合物催化劑存在下，將單取代或多取代或未取代的不飽和酸鹽，例如戊烯酸鹽，如象3-戊烯酸三乙基銨和3-戊烯酸銨進行加氫甲?；?，生成所述單取代或多取代或未取代的醛酸鹽和/或所述單取代或多取代或未取代的ε-己內酰胺前體。
本發(fā)明進一步部分涉及制備以間歇式或連續(xù)方式形成反應混合物的方法，該混合物包括(1)單取代或多取代或未取代的ε-己內酰胺，如ε-己內酰胺；(2)任選的單取代或多取代或未取代的甲?；焖猁}，例如，5-甲?；焖崛一@和5-甲?；焖徜@，和/或單取代或多取代或未取代的ε-己內酰胺前體；(3)任選的單取代或多取代或未取代的戊烯酸鹽，例如，3-戊烯酸三乙基銨和3-戊烯酸銨；(4)任選的單取代或多取代或未取代的戊烯酸，例如，順式-3-戊烯酸、反式-3-戊烯酸、4-戊烯酸、順式-2-戊烯酸和/或反式-2-戊烯酸；和(5)單取代或多取代或未取代的丁二烯，例如，丁二烯；其中組分(1)與組分(2)、(3)及(4)的總和的重量比大于約0.1，優(yōu)選大于約0.25，更優(yōu)選大于約1.0；組分(5)與組分(1)、(2)、(3)及(4)的總和的重量比為約0-約100，優(yōu)選約0.001-約50；該方法包括(a)在羥羰基化催化劑，如金屬-有機磷配體配合物催化劑存在下，將單取代或多取代或未取代的鏈二烯進行羥羰基化，并與堿中和生成單取代或多取代或未取代的戊烯酸鹽；(b)在加氫甲酰化催化劑，如金屬-有機磷配體配合物催化劑存在下，將所述單取代或多取代或未取代的戊烯酸鹽進行加氫甲酰化，生成單取代或多取代或未取代的甲?；焖猁}和/或單取代或多取代或未取代的ε-己內酰胺前體；和(c)在還原胺化催化劑存在下，將所述單取代或多取代或未取代的甲酰基戊酸鹽和/或所述單取代或多取代或未取代的ε-己內酰胺前體進行還原胺化，以及任選地在環(huán)化催化劑存在下進行環(huán)化，生成所述以間歇式或連續(xù)方式形成的反應混合物。
本發(fā)明還進一步部分涉及制備以間歇式或連續(xù)方式形成反應混合物的方法，該混合物包括(1)單取代或多取代或未取代的ε-己內酰胺化合物，如ε-己內酰胺；(2)任選的單取代或多取代或未取代的甲酰基戊酸鹽，例如，5-甲?；焖崛一@和5-甲?；焖徜@，和/或單取代或多取代或未取代的ε-己內酰胺前體；(3)任選的單取代或多取代或未取代的戊烯酸鹽，例如，3-戊烯酸三乙基銨和3-戊烯酸銨；(4)任選的單取代或多取代或未取代的戊烯酸，例如，順式-3-戊烯酸、反式-3-戊烯酸、4-戊烯酸、順式-2-戊烯酸和/或反式-2-戊烯酸；和(5)單取代或多取代或未取代的丁二烯，例如，丁二烯；其中組分(1)與組分(2)、(3)及(4)的總和的重量比大于約0.1，優(yōu)選大于約0.25，更優(yōu)選大于約1.0；組分(5)與組分(1)、(2)、(3)及(4)的總和的重量比為約0-約100，優(yōu)選約0.001-約50；該方法包括(a)在羥羰基化催化劑，如金屬-有機磷配體配合物催化劑存在下，將單取代或多取代或未取代的鏈二烯進行羥羰基化，生成單取代或多取代或未取代的戊烯酸；(b)將所述單取代或多取代或未取代的戊烯酸與堿中和生成單取代或多取代或未取代的戊烯酸鹽；(c)在加氫甲?；呋瘎?，如金屬-有機磷配體配合物催化劑存在下，將所述單取代或多取代或未取代的戊烯酸鹽進行加氫甲?；?，生成單取代或多取代或未取代的甲酰基戊酸鹽和/或單取代或多取代或未取代的ε-己內酰胺前體；和(d)在還原胺化催化劑存在下，將所述單取代或多取代或未取代的甲?；焖猁}和/或所述單取代或多取代或未取代的ε-己內酰胺前體進行還原胺化，以及任選地在環(huán)化催化劑存在下進行環(huán)化，生成所述以間歇式或連續(xù)方式形成的反應混合物。
本發(fā)明還部分涉及制備以間歇式或連續(xù)方式形成的反應混合物的方法，該混合物包括(1)單取代或多取代或未取代的ε-己內酰胺化合物，如ε-己內酰胺；(2)任選的單取代或多取代或未取代的甲酰基戊酸鹽，例如，5-甲?；焖徜@，和/或單取代或多取代或未取代的ε-己內酰胺前體；(3)任選的單取代或多取代或未取代的戊烯酸鹽，例如，3-戊烯酸銨；(4)任選的單取代或多取代或未取代的戊烯酸，例如，順式-3-戊烯酸、反式-3-戊烯酸、4-戊烯酸、順式-2-戊烯酸和/或反式-2-戊烯酸；和(5)單取代或多取代或未取代的丁二烯，例如，丁二烯；其中組分(1)與組分(2)、(3)及(4)的總和的重量比大于約0.1，優(yōu)選大于約0.25，更優(yōu)選大于約1.0；組分(5)與組分(1)、(2)、(3)及(4)的總和的重量比為約0-約100，優(yōu)選約0.001-約50；該方法包括(a)在羥羰基化催化劑，如金屬-有機磷配體配合物催化劑存在下，將單取代或多取代或未取代的鏈二烯進行羥羰基化，并與堿中和生成單取代或多取代或未取代的戊烯酸鹽，如，3-戊烯酸銨；(b)在加氫甲?；呋瘎?，如金屬-有機磷配體配合物催化劑存在下，將所述單取代或多取代或未取代的戊烯酸鹽進行加氫甲酰化，生成單取代或多取代或未取代的甲酰基戊酸鹽，如，5-甲?；焖徜@，和/或單取代或多取代或未取代的ε-己內酰胺前體；和(c)在還原環(huán)化催化劑存在下，將所述單取代或多取代或未取代的甲?；焖猁}和/或所述單取代或多取代或未取代的ε-己內酰胺前體進行還原環(huán)化，生成所述以間歇式或連續(xù)方式形成的反應混合物。
本發(fā)明進一步部分涉及制備以間歇式或連續(xù)方式形成的反應混合物的方法，該混合物包括(1)單取代或多取代或未取代的ε-己內酰胺化合物，如ε-己內酰胺；(2)任選的單取代或多取代或未取代的甲?；焖猁}，例如，5-甲?；焖徜@，和/或單取代或多取代或未取代的ε-己內酰胺前體；(3)任選的單取代或多取代或未取代的戊烯酸鹽，例如，3-戊烯酸銨；(4)任選的單取代或多取代或未取代的戊烯酸，例如，順式-3-戊烯酸、反式-3-戊烯酸、4-戊烯酸、順式-2-戊烯酸和/或反式-2-戊烯酸；和(5)單取代或多取代或未取代的丁二烯，例如，丁二烯；其中組分(1)與組分(2)、(3)及(4)的總和的重量比大于約0.1，優(yōu)選大于約0.25，更優(yōu)選大于約1.0；組分(5)與組分(1)、(2)、(3)及(4)的總和的重量比為約0-約100，優(yōu)選約0.001-約50；該方法包括(a)在羥羰基化催化劑，如金屬-有機磷配體配合物催化劑存在下，將單取代或多取代或未取代的鏈二烯進行羥羰基化，生成單取代或多取代或未取代的戊烯酸；(b)將所生成的單取代或多取代或未取代的戊烯酸與堿中和生成單取代或多取代或未取代的戊烯酸鹽如，3-戊烯酸銨；(c)在加氫甲?；呋瘎?，如金屬-有機磷配體配合物催化劑存在下，將所述單取代或多取代或未取代的戊烯酸鹽進行加氫甲?；?，生成單取代或多取代或未取代的甲酰基戊酸鹽如，5-甲?；焖徜@，和/或單取代或多取代或未取代的ε-己內酰胺前體；和(d)在還原環(huán)化催化劑存在下，將所述單取代或多取代或未取代的甲?；焖猁}和/或所述單取代或多取代或未取代的ε-己內酰胺前體進行還原環(huán)化，生成所述以間歇式或連續(xù)方式形成的反應混合物。
本發(fā)明更進一步部分涉及制備以間歇式或連續(xù)方式形成的反應混合物的方法，該混合物包括(1)單取代或多取代或未取代的甲?；焖猁}，例如，5-甲?；焖崛一@和5-甲?；焖徜@，和/或單取代或多取代或未取代的ε-己內酰胺前體；(2)任選的單取代或多取代或未取代的4-甲?；焖猁}和/或3-甲?；焖猁}；(3)任選的單取代或多取代或未取代的戊酸鹽；和(4)任選的單取代或多取代或未取代的戊烯酸鹽，例如，3-戊烯酸三乙基銨和3-戊烯酸銨；其中組分(1)與組分(2)及(3)的總和的重量比大于約0.1，優(yōu)選大于約0.25，更優(yōu)選大于約1.0；組分(4)與組分(1)、(2)及(3)的總和的重量比為約0-約100，優(yōu)選約0.001-約50；該方法包括在加氫甲?；呋瘎缃饘?有機磷配體配合物催化劑存在下，將單取代或多取代或未取代的戊烯酸鹽，例如，3-戊烯酸三乙基銨和3-戊烯酸銨進行加氫甲?；伤鲆蚤g歇式或連續(xù)方式形成的反應混合物。
本發(fā)明還涉及包括單取代或多取代或未取代的ε-己內酰胺，如ε-己內酰胺的反應混合物的制備方法，該方法包括(a)在羥羰基化催化劑，如金屬-有機磷配體配合物催化劑存在下，將單取代或多取代或未取代的鏈二烯進行羥羰基化，并與堿中和生成單取代或多取代或未取代的戊烯酸鹽；(b)在加氫甲?；呋瘎?，如金屬-有機磷配體配合物催化劑存在下，將所述單取代或多取代或未取代的戊烯酸鹽進行加氫甲?；蓡稳〈蚨嗳〈蛭慈〈募柞；焖猁}和/或單取代或多取代或未取代的ε-己內酰胺前體；和(c)在還原胺化催化劑存在下，將所述單取代或多取代或未取代的甲?；焖猁}和/或所述單取代或多取代或未取代的ε-己內酰胺前體進行還原胺化，以及任選地在環(huán)化催化劑存在下進行環(huán)化，生成所述包括單取代或多取代或未取代的ε-己內酰胺的反應混合物。
本發(fā)明進一步涉及包括單取代或多取代或未取代的ε-己內酰胺，如ε-己內酰胺的反應混合物的制備方法，該方法包括(a)在羥羰基化催化劑，如金屬-有機磷配體配合物催化劑存在下，將單取代或多取代或未取代的鏈二烯進行羥羰基化，生成單取代或多取代或未取代的戊烯酸；(b)將所生成的單取代或多取代或未取代的戊烯酸與堿中和生成單取代或多取代或未取代的戊烯酸鹽；(c)在加氫甲?；呋瘎?，如金屬-有機磷配體配合物催化劑存在下，將所述單取代或多取代或未取代的戊烯酸鹽進行加氫甲?；?，生成單取代或多取代或未取代的甲?；焖猁}和/或單取代或多取代或未取代的ε-己內酰胺前體；和(d)在還原胺化催化劑存在下，將所述單取代或多取代或未取代的甲酰基戊酸鹽和/或所述單取代或多取代或未取代的ε-己內酰胺前體進行還原胺化，以及任選地在環(huán)化催化劑存在下進行環(huán)化，生成所述包括單取代或多取代或未取代的ε-己內酰胺的反應混合物。
本發(fā)明更進一步涉及包括單取代或多取代或未取代的ε-己內酰胺，如ε-己內酰胺的反應混合物的制備方法，該方法包括(a)在羥羰基化催化劑，如金屬-有機磷配體配合物催化劑存在下，將單取代或多取代或未取代的鏈二烯進行羥羰基化，并與氨中和生成單取代或多取代或未取代的戊烯酸鹽，如，3-戊烯酸銨；(b)在加氫甲?；呋瘎缃饘?有機磷配體配合物催化劑存在下，將所述單取代或多取代或未取代的戊烯酸鹽進行加氫甲?；?，生成單取代或多取代或未取代的甲酰基戊酸鹽，如，5-甲?；焖徜@，和/或單取代或多取代或未取代的ε-己內酰胺前體；和(c)在還原環(huán)化催化劑存在下，將所述單取代或多取代或未取代的甲?；焖猁}和/或所述單取代或多取代或未取代的ε-己內酰胺前體進行還原環(huán)化，生成所述包括單取代或多取代或未取代的ε-己內酰胺的反應混合物。
本發(fā)明還涉及包括單取代或多取代或未取代的ε-己內酰胺，如ε-己內酰胺的反應混合物的制備方法，該方法包括(a)在羥羰基化催化劑，如金屬-有機磷配體配合物催化劑存在下，將單取代或多取代或未取代的鏈二烯進行羥羰基化，生成單取代或多取代或未取代的戊烯酸；(b)將所述生成單取代或多取代或未取代的戊烯酸用氨中和生成單取代或多取代或未取代的戊烯酸鹽如，3-戊烯酸銨；(c)在加氫甲?；呋瘎?，如金屬-有機磷配體配合物催化劑存在下，將所述單取代或多取代或未取代的戊烯酸鹽進行加氫甲?；?，生成單取代或多取代或未取代的甲?；焖猁}如，5-甲?；焖徜@，和/或單取代或多取代或未取代的ε-己內酰胺前體；和(d)在還原環(huán)化催化劑存在下，將所述單取代或多取代或未取代的甲酰基戊酸鹽和/或所述單取代或多取代或未取代的ε-己內酰胺前體進行還原環(huán)化，生成所述包括單取代或多取代或未取代的ε-己內酰胺的反應混合物。
本發(fā)明進一步涉及一種反應混合物的制備方法，該混合物包括單取代或多取代或未取代的醛酸鹽，例如甲?；焖猁}，如象5-甲?；焖崛一@和5-甲?；焖徜@，和/或單取代或多取代或未取代的ε-己內酰胺前體，該方法包括在加氫甲?；呋瘎缃饘?有機磷配體配合物催化劑存在下，將單取代或多取代或未取代的不飽和酸鹽，例如戊烯酸鹽，如象3-戊烯酸三乙基銨和3-戊烯酸銨進行加氫甲酰化，生成所述包括單取代或多取代或未取代的醛酸鹽和/或所述單取代或多取代或未取代的ε-己內酰胺前體的反應混合物。
本發(fā)明的方法能夠實現(xiàn)丁二烯到ε-己內酰胺的高選擇性，按照本發(fā)明的方法，ε-己內酰胺的選擇性以重量計至少可達到10％，乃至75％或更高。
本發(fā)明還進一步部分涉及以間歇式或連續(xù)方式形成的反應混合物，它包括(1)單取代或多取代或未取代的ε-己內酰胺，如ε-己內酰胺；(2)任選的單取代或多取代或未取代的甲?；焖猁}，例如，5-甲?；焖崛忆@和5-甲酰基戊酸銨，和/或單取代或多取代或未取代的ε-己內酰胺前體；(3)任選的單取代或多取代或未取代的戊烯酸鹽，例如，3-戊烯酸三乙銨和3-戊烯酸銨；(4)任選的單取代或多取代或未取代的戊烯酸，例如，順式-3-戊烯酸、反式-3-戊烯酸、4-戊烯酸、順式-2-戊烯酸和/或反式-2-戊烯酸；和(5)單取代或多取代或未取代的丁二烯，例如，丁二烯；其中組分(1)與組分(2)、(3)及(4)的總和的重量比大于約0.1，優(yōu)選大于約0.25，更優(yōu)選大于約1.0；組分(5)與組分(1)、(2)、(3)及(4)的總和的重量比為約0-約100，優(yōu)選約0.001-約50；本發(fā)明還進一步部分涉及以間歇式或連續(xù)方式形成的反應混合物，它包括(1)單取代或多取代或未取代的甲酰基戊酸鹽，例如，5-甲?；焖崛一@和5-甲?；焖徜@，和/或單取代或多取代或未取代的ε-己內酰胺前體；(2)任選的單取代或多取代或未取代的4-甲?；焖猁}和/或3-甲?；焖猁}；(3)任選的單取代或多取代或未取代的戊酸鹽；和(4)任選的單取代或多取代或未取代的戊烯酸鹽，例如，3-戊烯酸三乙基銨和3-戊烯酸銨；其中組分(1)與組分(2)及(3)的總和的重量比大于約0.1，優(yōu)選大于約0.25，更優(yōu)選大于約1.0；組分(4)與組分(1)、(2)及(3)的總和的重量比為約0-約100，優(yōu)選約0.001-約50；本發(fā)明進一步部分涉及包括單取代或多取代或未取代的ε-己內酰胺，如ε-己內酰胺的反應混合物，所述反應混合物按下述方法制備，包括(a)在羥羰基化催化劑，如金屬-有機磷配體配合物催化劑存在下，將單取代或多取代或未取代的鏈二烯進行羥羰基化，并與堿中和生成單取代或多取代或未取代的戊烯酸鹽；(b)在加氫甲?；呋瘎?，如金屬-有機磷配體配合物催化劑存在下，將所述單取代或多取代或未取代的戊烯酸鹽進行加氫甲?；?，生成單取代或多取代或未取代的甲?；焖猁}和/或單取代或多取代或未取代的ε-己內酰胺前體；和(c)在還原胺化催化劑存在下，將所述單取代或多取代或未取代的甲酰基戊酸鹽和/或所述單取代或多取代或未取代的ε-己內酰胺前體進行還原胺化，以及任選地在環(huán)化催化劑存在下進行環(huán)化，生成所述包括單取代或多取代或未取代的ε-己內酰胺的反應混合物。
本發(fā)明更進一步部分涉及包括單取代或多取代或未取代的ε-己內酰胺，如ε-己內酰胺的反應混合物，所述反應混合物按下述方法制備，包括(a)在羥羰基化催化劑，如金屬-有機磷配體配合物催化劑存在下，將單取代或多取代或未取代的鏈二烯進行羥羰基化，生成單取代或多取代或未取代的戊烯酸；(b)將所述生成單取代或多取代或未取代的戊烯酸與堿中和生成單取代或多取代或未取代的戊烯酸鹽；(c)在加氫甲酰化催化劑，如金屬-有機磷配體配合物催化劑存在下，將所述單取代或多取代或未取代的戊烯酸鹽進行加氫甲?；?，生成單取代或多取代或未取代的甲?；焖猁}和/或單取代或多取代或未取代的ε-己內酰胺前體；和(d)在還原胺化催化劑存在下，將所述單取代或多取代或未取代的甲?；焖猁}和/或所述單取代或多取代或未取代的ε-己內酰胺前體進行還原胺化，以及任選地在環(huán)化催化劑存在下進行環(huán)化，生成所述包括單取代或多取代或未取代的ε-己內酰胺的反應混合物。
本發(fā)明還部分涉及包括單取代或多取代或未取代的ε-己內酰胺，如ε-己內酰胺的反應混合物，所述反應混合物按下述方法制備，包括(a)在羥羰基化催化劑，如金屬-有機磷配體配合物催化劑存在下，將單取代或多取代或未取代的鏈二烯進行羥羰基化，并用氨中和生成單取代或多取代或未取代的戊烯酸鹽，如，3-戊烯酸銨；(b)在加氫甲?；呋瘎?，如金屬-有機磷配體配合物催化劑存在下，將所述單取代或多取代或未取代的戊烯酸鹽進行加氫甲酰化，生成單取代或多取代或未取代的甲?；焖猁}，如，5-甲?；焖徜@，和/或單取代或多取代或未取代的ε-己內酰胺前體；和(c)在還原環(huán)化催化劑存在下，將所述單取代或多取代或未取代的甲?；焖猁}和/或所述單取代或多取代或未取代的ε-己內酰胺前體進行還原環(huán)化，生成所述包括單取代或多取代或未取代的ε-己內酰胺的反應混合物。
本發(fā)明進一步部分涉及包括單取代或多取代或未取代的ε-己內酰胺，如ε-己內酰胺的反應混合物，所述反應混合物按下述方法制備，包括(a)在羥羰基化催化劑，如金屬-有機磷配體配合物催化劑存在下，將單取代或多取代或未取代的鏈二烯進行羥羰基化，生成單取代或多取代或未取代的戊烯酸；(b)將所生成的單取代或多取代或未取代的戊烯酸用氨中和生成單取代或多取代或未取代的戊烯酸鹽如，3-戊烯酸銨；(c)在加氫甲酰化催化劑，如金屬-有機磷配體配合物催化劑存在下，將所述單取代或多取代或未取代的戊烯酸鹽進行加氫甲?；?，生成單取代或多取代或未取代的甲酰基戊酸鹽如，5-甲?；焖徜@，和/或單取代或多取代或未取代的ε-己內酰胺前體；和(d)在還原環(huán)化催化劑存在下，將所述單取代或多取代或未取代的甲?；焖猁}和/或所述單取代或多取代或未取代的ε-己內酰胺前體進行還原環(huán)化，生成所述包括單取代或多取代或未取代的ε-己內酰胺的反應混合物。
本發(fā)明還進一步部分涉及包括單取代或多取代或未取代的醛酸鹽，例如甲?；焖猁}，如象5-甲?；焖崛一@和5-甲?；焖徜@，和/或單取代或多取代或未取代的ε-己內酰胺前體的反應混合物，所述反應混合物按下述方法制備，包括在加氫甲?；呋瘎?，如金屬-有機磷配體配合物催化劑存在下，將單取代或多取代或未取代的不飽和酸鹽，例如戊烯酸鹽，如象3-戊烯酸三乙基銨和3-戊烯酸銨進行加氫甲?；?，生成所述包括單取代或多取代或未取代的醛酸鹽和/或所述單取代或多取代或未取代的ε-己內酰胺前體的反應混合物。
本發(fā)明的反應混合物的確與眾不同，它們的制備方法實現(xiàn)了ε-己內酰胺的高選擇性，在某種意義上適合用作生產(chǎn)ε-己內酰胺的商業(yè)方法。本發(fā)明的反應混合物尤其突出的是，它們的制備方法使得生產(chǎn)ε-己內酰胺的產(chǎn)率相當高而不產(chǎn)生大量副產(chǎn)品，如硫酸銨。
詳細描述羥羰基化階段或步驟本發(fā)明的羥羰基化合成方法包括將單取代或多取代的或未取代的鏈二烯，例如，丁二烯，經(jīng)一個或多個步驟轉化為單取代或多取代的或未取代的不飽和酸，例如，順式-3-戊烯酸、反式-3-戊烯酸、4-戊烯酸、順式-2-戊烯酸和/或反式-2-戊烯酸。此處所用的術語“羥羰基化”認為是包括所有許可的涉及將單取代或多取代的或未取代的鏈二烯轉化為單取代或多取代的或未取代的不飽和酸的羥羰基化方法。本發(fā)明優(yōu)選采用的羥羰基化方法公開在U.S.專利申請?zhí)?D-17778)，申請日與此相同，其公開內容在此引作參考，一般地，羥羰基化步驟或階段包括在催化劑和助催化劑的存在下，使單取代或多取代的或未取代的鏈二烯與一氧化碳和水反應生成單取代或多取代的或未取代的不飽和酸。
可利用的羥羰基化反應混合物一般包括由相應的羥羰基化方法得到的任何溶液，其中至少含有一定量的下述成分或組分，即不飽和酸產(chǎn)物、催化劑、未反應的鏈二烯、一氧化碳氣體和水，所述組分對應于可以得到該反應混合物的羥羰基化方法所使用/或生成的物質組分。應當理解，可利用的羥羰基化反應混合組合物可以并且通常含有少量的另外組分，例如在羥羰基化方法中考慮使用的或者在所述方法中原位生成的?？梢钥紤]的這類組分的例子包括催化助劑如羧酸；原位生成類型的產(chǎn)物，如飽和或不飽和的烴和/或未反應的對應于鏈二烯起始物的異構烯烴以及副產(chǎn)物；還有其它惰性共溶劑類型的物質或烴添加劑，如果使用的話。
羥羰基化所使用的鏈二烯是已知物質并可以按常規(guī)方法制備。包括鏈二烯的反應混合物也可以在此使用。羥羰基化所使用的鏈二烯的量并不十分重要，可以是足以生產(chǎn)不飽和酸的任何量，優(yōu)選以高選擇性和可接受的速率進行反應的量。鏈二烯可以以間歇式或連續(xù)連續(xù)方式進料。
作為說明，羥羰基化反應所使用的取代或未取代的鏈二烯起始物包括，但并不限于，下式表示的共軛脂族二烯 其中R1和R2是相同或不同的，表示氫、鹵素或取代或未取代的烴基，鏈二烯可以是直鏈或支鏈的且可以含有取代基(如，烷基、鹵原子、氨基或甲硅烷基)說明性的適當?shù)逆湺┢鹗嘉锸嵌《愇於?、二甲基丁二烯和環(huán)戊二烯，最優(yōu)選的鏈二烯起始物是丁二烯本身(CH2=CH-CH=CH2)?；诒景l(fā)明的目的，術語“鏈二烯”考慮包括所有許可的取代和未取代的共軛二烯，包括所有許可的含有單取代或多取代或未取代的共軛二烯的混合物。說明性的適當?shù)娜〈臀慈〈逆湺?包括鏈二烯衍生物)包括Kirk-Othmer，化學技術大全(Encyclopedia of Chemical Technology)，第3版，1984，所描述的那些許可的取代和未取代的鏈二烯，其相關部分在此引作參考。
用于羥羰基化方法的催化劑包括，例如，第8、9和10族金屬或金屬配合物(負載或非負載型)、第8、9和10族金屬鹵化物或酯(如，PdCl2和PdI2)、雙(二亞芐基丙酮)鈀、Pd(OAc)2、鈀碳、二羰基乙酰丙酮化銠(Ⅰ)、RhCl3、Co2(CO)8、第8、9和10族金屬-配體配合物催化劑等。羥羰基化催化劑可以是均相或多相形式，這些催化劑可以按照本技術領域已知方法制備。用于本發(fā)明的適當金屬-配體配合物催化劑在下面予以更充分的描述。
組成金屬-配體配合物催化劑的許可金屬包括選自如下的第8、9和10族金屬銠(Rh)、鈷(Co)、銥(Ir)、釕(Ru)、鐵(Fe)、鎳(Ni)、鈀(Pd)、鉑(Pt)、鋨(Os)和它們的混合物，優(yōu)選的金屬為鈀、銠、鈷、銥和釕，更優(yōu)選鈀、銠、鈷和釕，特別優(yōu)選鈀。許可的配體包括，例如，有機磷、有機砷和有機銻配體，或者它們的混合物，優(yōu)選有機磷配體。形成金屬-配體配合物的許可有機磷配體包括有機膦，如單、二、三或多-(有機膦)，和有機亞磷酸酯，如單、二、三或多-(有機亞磷酸酯)，其它許可的有機磷配體包括，如，有機膦酸酯、有機亞膦酸酯、氨基膦等。其它許可的配體包括，例如，含有雜原子的配體象2,2-聯(lián)吡啶等；其它許可的配體還包括，例如，U.S.專利申請?zhí)?D-17646-1)，申請日1997年3月10，所描述的含有雜原子的配體，其公開內容組成引作參考。如果需要，這些配體的混合物也可以用于金屬-配體配合物催化劑和/或游離配體，并且這些混合物可以相同或不同。所述“游離配體”是指沒有與配合物催化劑的金屬，如鈀原子配合(結合或鍵合)的配體。本發(fā)明不以任何方式受到允許的配體或其混合物的限定。特別提到的是本發(fā)明的成功實施不依賴于也不基于金屬-配體配合物在其單核、雙核和/或多核形式所表現(xiàn)的具體結構。實際上，其具體結構是不知道的。盡管在此不想受約于任何理論或機理的論述，顯然催化物質的最簡形式可主要由與配體配合的金屬和所使用的一氧化碳組成。
如前所述，羥羰基化反應包括使用此處所述的金屬-配體配合物催化劑，當然，如果需要，也可以使用這些催化劑的混合物。金屬-配體配合物催化劑在給定羥羰基化反應的反應介質中存在量僅需要是提供給定金屬所需使用濃度而必需的最少量，并且能滿足催化有關具體羥羰基化反應所必需的至少為催化量金屬的基本用量。一般地，催化劑濃度范圍可以是百萬分之幾到百分之幾重量比。有機磷配體在上述催化劑中所使用的摩爾比一般為約0.5∶1或更少至約1000∶1或更大。催化劑的濃度依賴于羥羰基化反應的條件和所使用的溶劑。
一般地，按反應混合物總重量計，有機磷配體在羥羰基化反應混合物中的濃度范圍可以是0.005-25百分重量，優(yōu)選配體濃度是0.01-15百分重量，更優(yōu)選是約0.05-10百分重量(基于同樣基礎)。
一般地，按反應混合物總重量計，金屬在羥羰基化反應混合物中的濃度可以高達約2000百萬分重量或更高，優(yōu)選金屬濃度是50-1500百萬分重量，更優(yōu)選是約70-1200百萬分重量。
除了金屬-配體配合物催化劑之外，游離配體(即沒有與鈀金屬配合的配體)也可以存在于羥羰基化反應介質。作為此處可利用的游離配體，可對應于上面定義和論述的配體中的任何一種，優(yōu)選游離配體與所用的金屬-配體配合物催化劑的配體相同。但在給定方法，這類配體不必完全相同。相對于反應介質中的每摩爾金屬，羥羰基化反應可以包括多至100摩爾或更多的游離配體，羥羰基化反應優(yōu)選在相當于每摩爾存在于反應介質中的金屬，存在約0.25-約50摩爾可配合磷，更優(yōu)選0.5-10摩爾可配合磷的條件下進行，所述可配合磷的量是指與金屬鈀鍵合(配合)的可配合有機磷存在量和自由(非配合)可配合磷的存在量的總和。當然，如果需要，可用在任何時間以任何適當?shù)姆绞酵u羰基化反應介質中補加或添加可配合的磷，例如，用于保持反應介質中游離配體的預定濃度。
在實施方案中，羥羰基化反應包括在一氧化碳、水、鈀和有機磷、銻或砷配體的存在下，將液相的丁二烯轉化為含有戊烯酸的反應混合物，例如，順-3-戊烯酸、反-3-戊烯酸、4-戊烯酸、順-2-戊烯酸和/或反-2-戊烯酸。
在反應混合物中，鈀可以以多相的鈀化合物或均相的鈀化合物形式存在，但優(yōu)選均相體系。由于鈀與配體原位形成配合物，所以選擇初始的鈀化合物一般并非關鍵。均相鈀化合物的例子是，如硝酸、硫酸、不超過12個碳原子的鏈烷羧酸或氫鹵(F、Cl、Br、I)酸的鈀鹽，但也可用使用金屬鈀。這些鈀化合物的實例是PdCl2、PdBr2、PdI2、Na2PdI4、K2PdI4、PdCl2(芐氰)2和雙(烯丙基氯化鈀)，另一組適當?shù)牟缓u素的鈀化合物是鈀配合物，如乙酰丙酮鈀(Pd(acac)2)、乙酸Pd(Ⅱ)、Pd(NO3)2、和鈀(亞芐基丙酮)2。多相的鈀化合物的適宜例子是鈀-離子交換樹脂，如含有磺酸基的離子交換樹脂。
優(yōu)選的配體∶鈀摩爾比一般是約1∶1-10∶1，當該比例較低時，鈀可能沉淀，而該比例較高時，催化效應變弱，可能形成副產(chǎn)物如乙烯基環(huán)己烯和高分子量的產(chǎn)物。最佳比例依賴于所選擇的和磷、砷或銻原子鍵合的具體有機基團。羥羰基化反應任選在一種或多種膦配體存在下進行，膦∶有機磷(如有機亞磷酸酯)配體的摩爾比范圍是約1∶10-10∶1。
如果配體與鈀的配合物在加入到羥羰基化反應之前單獨制備出來，那么與該配合物原位生成的情形相比較，對所期望3-和4-戊烯酸的催化活性和選擇性作用得到改進。這種鈀和配體的配合物，以下稱催化劑前體，可通過將上述鈀化合物與配體混合而獲得。這種混合優(yōu)選在溶劑中進行，溫度和壓力并非關鍵，例如溫度可以是約0℃-100℃，壓力可以是，如大氣壓?；旌蟽?yōu)選在無空氣存在條件下進行?？赡艿娜軇┑膶嵗ㄓ袡C溶劑，如苯、甲苯、二甲苯，或脂肪族溶劑如己烷、戊烯酸甲酯、甲醇、丙酮和乙醇、或戊烯酸產(chǎn)物。優(yōu)選地，催化劑前體可以在大氣壓條件下通過結晶自混合物中分離得到。固體催化劑前體可通過例如過濾或蒸發(fā)溶劑而與溶劑分離開。固體催化劑前體可方便地供給羥羰基化反應，例如將催化劑前體溶于一種反應物或溶劑中，將所得混合物加入反應。
如上所述，羥羰基化反應優(yōu)選在催化助劑存在下進行。適當?shù)闹鷦┌ǎ?，質子有機酸、無機酸、Lewis酸，如BF3、以及在羥羰基化反應條件下能產(chǎn)生酸的前體。質子有機酸是，如1-30個碳原子的羧酸和磺酸，這些羧酸和磺酸可以被羥基、C1-C4烷氧基、氨基和鹵化基團，如氯和溴所取代。優(yōu)選的適宜的羧酸舉例包括苯甲酸或衍生物，如2,4,6-三甲基苯甲酸、間-和對羥基苯甲酸；和產(chǎn)物3-和/或4-戊烯酸。優(yōu)選的適宜的磺酸舉例包括甲磺酸、三氟甲磺酸和對甲苯磺酸。無機酸的例子包括HCl、HBr、HBF4、H3PO4、H3PO3、H2SO4和HI。在羥羰基化反應條件下能產(chǎn)生酸的物質例子包括銨和烷基銨鹵化物、堿金屬鹵化物、有機酰鹵化物和有機硅鹵化物。催化助劑的用量范圍一般是每摩爾金屬(如鈀)約1-10的摩爾當量。
具體的羥羰基化反應條件并不十分嚴格，可以是足以生成不飽和酸的任何有效羥羰基化反應條件。反應器可以是攪拌釜、管式反應器等。具體的反應條件的控制要在實現(xiàn)高催化選擇性、活性、壽命和便于操作之間達到最好的兼顧；同時考慮兼顧鏈二烯的固有反應活性和該反應條件下鏈二烯及所期望的反應產(chǎn)物的穩(wěn)定性。如果需要，在指定的反應區(qū)后，產(chǎn)物可進行回收和提純，不過它們優(yōu)選不經(jīng)提純直接引入下一個反應區(qū)?；厥蘸吞峒兛刹捎萌魏芜m當?shù)姆椒?，這將主要取決于具體使用的鏈二烯和催化劑，包括蒸餾、相分離、萃取、吸附、結晶、形成衍生物等。當然，應當理解的是，所采用的羥羰基化反應條件將決定于所需的不飽和酸產(chǎn)物的類型。
羥羰基化反應可以在一氧化碳和鏈二烯起始化合物的總氣壓為約1-約10000psia的條件下進行，一般地，羥羰基化反應在一氧化碳和鏈二烯起始化合物的總氣壓小于約3000psia，并且更優(yōu)選小于約2000psia的條件下操作，最小總氣壓主要受限于達到期望的反應速率所必須的反應物的量。羥羰基化反應的總壓力將依賴于具體采用的催化劑體系?？梢岳斫?，一氧化碳可以單獨使用、與其它氣體，如氫氣混合使用或者在反應條件下就地生成。
此外，羥羰基化方法可以在約25℃-約300℃反應溫度下進行，一般地，對所有類型的鏈二烯起始物來講，約25℃-約300℃羥羰基化反應溫度是優(yōu)選的，該溫度必須足以使反應發(fā)生(隨著采用的催化體系不同而不同)，但不能高至發(fā)生配體或催化劑的分解。在高溫度下(隨著采用的催化體系不同而不同)，會導致非期望的副產(chǎn)物(如乙烯基環(huán)己烯)形成。
所用水的量并非關鍵，水∶鏈二烯的摩爾當量比一般為約0.1∶1-100∶1，優(yōu)選約0.1∶1-10∶1，更優(yōu)選0.5∶1-2∶1；優(yōu)選水∶鏈二烯的摩爾比是約1∶1，水可以以間歇方式或連續(xù)方式給料。
羥羰基化反應可以在水或有機溶劑存在下進行，優(yōu)選溶劑不與產(chǎn)物不飽和酸進行反應，而且其自身在反應條件下不會發(fā)生羥羰基化。根據(jù)具體采用的催化劑和反應物，適當?shù)娜軇┌ǎ?，醚、酯、酮、脂肪烴或芳烴、碳氟化合物、硅氧烷、聚醚、氯代烴、羧酸等。任何溶劑，可使用對所預期的羥羰基化反應不產(chǎn)生過分不利影響的任何溶劑，這些溶劑包括迄今公開的在已知的金屬催化羥羰基化反應中常用的溶劑。如果需要，可使用一種或多種不同溶劑的混合物。在制備不飽和酸中可采用的說明性的優(yōu)選溶劑包括酮(如丙酮、甲乙酮和甲基異丙基酮)、酯(如乙酸乙酯、乙酸甲酯和乙酸丁酯)、烴(如苯、甲苯和二甲苯)、硝基烴(如硝基苯)、醚(如二苯基醚、二噁烷、四氫呋喃(THF)、甘醇二甲醚、茴香醚、三噁烷酮(trioxanone)和二異丙基醚)、亞砜和砜如二甲亞砜和二異丙基砜、以及硫烷。所用溶劑的量對本發(fā)明并非關鍵，其量只需達到足以推動羥羰基化反應進行和溶解催化劑和游離配體，一般地，以重量計，溶劑用量范圍可以占羥羰基化反應起始物混合物總重量的約5％至約99％或更多。
在本發(fā)明的實施方案中，羥羰基化反應混合物可由一個或多個液相組成，如極性和非極性相。這些處置方式通常是有利的，例如，通過在各相的分配將產(chǎn)物與催化劑和/或反應物分離。此外，依賴于溶劑性質的產(chǎn)物選擇性可以通過在該溶劑中實施反應而得以提高，該技術的說明性應用是采用磺化膦作為鈀催化劑的配體，進行烯烴的水相羥羰基化反應。在水溶劑中的實施方法特別有利于不飽和酸的制備，因為可以將產(chǎn)物萃取到有機溶劑而與催化劑分離。
如本文所述，用于羥羰基化反應催化劑的含磷配體可含有數(shù)個任意取代基，如陽離子或陰離子取代基，使得催化劑能夠溶于極性相中，例如水。任選地，反應混合物中可加入相轉移催化劑以促進催化劑、反應物或產(chǎn)物遷移到所期望的溶劑相中。配體或相轉移催化劑的結構并非關鍵性的，而且依賴于所選擇的反應條件、反應溶劑以及所期望的產(chǎn)物。
當催化劑存在于多相體系時，可以按照常規(guī)方法如萃取或傾析法將其與反應物和/或產(chǎn)物分離。反應混合物本身可以由一個或多個相組成；也可以在反應結束時，通過如第二溶劑的加入形成多相體系，以便將產(chǎn)物與催化劑分離，例如，參見U.S.專利5180854，其公開內容在此引作參考。
羥羰基化反應可以在含氮有機堿存在下實施，這些堿的加入可能是有利的，因為它們提高了催化劑的穩(wěn)定性。芳族含氮堿的例子包括N-雜環(huán)堿，如吡啶、烷基化吡啶、喹啉、二甲基吡啶、甲基吡啶、異喹啉、烷基化喹啉和異喹啉、丫啶、N-甲基-2-吡咯烷酮或N,N-二甲基苯胺、N,N-二乙基苯胺、N,N-二乙基甲苯胺、N,N-二丁基甲苯胺、N,N-二甲基甲酰胺、苯并咪唑或苯并三唑。以不飽和酸或鹽為基準，含氮堿的用量范圍可以是約0.1∶1或更少-約10∶1或更多。
在優(yōu)選的實施方案中，羥羰基化反應包括如上所述的丁二烯經(jīng)羥羰基化制備戊烯酸，其中按照以下步驟實施(a)將一氧化碳、水、鈀源和有機磷配體和任選的催化助劑和溶劑連續(xù)加入到發(fā)生羥羰基化反應的反應器中；(b)連續(xù)地從反應器中分出部分反應混合物；(c)從分出的反應混合物中分離出未反應的一氧化碳、未反應的丁二烯和未反應的水，并將這些反應物返回步驟(a)，以及分離出戊烯酸；和(d)將步驟(c)的殘留混合物返回步驟(a)，其中包括鈀和配體和任選的溶劑和催化劑助劑。優(yōu)選將步驟(c)的殘留混合物的一部分從中分離出來，排放(清洗)以防止副產(chǎn)物組分進入循環(huán)的反應混合物中。
步驟(a)可以按照幾種方式實施，例如，在連續(xù)攪拌的釜式反應器或在沸騰塔中，產(chǎn)物同時從其中的液相中分離出來。
在步驟(c)將一氧化碳、丁二烯、水和戊烯酸從反應混合物中分離出來可以按照不同的方式實施，一般地，一氧化碳首先從反應混合物中分離出來，例如在簡單的氣-液分離單元；丁二烯、水和戊烯酸可以一步從反應混合物中分離出來，然后將戊烯酸與丁二烯和水分離，優(yōu)選丁二烯和水在一個分離步驟從反應混合物中分離出來，然后將戊烯酸從殘余的反應混合物中分離。不同化合物的分離可以按照不同的方式進行，例如簡單的閃蒸法或蒸餾。選擇什么作為最適當?shù)膯卧僮魅Q于所要分離的化合物的物理性質。
步驟(c)的殘留混合物中返回步驟(c)的部分與作排放處理的部分的比例取決于循環(huán)的反應混合物所能允許的污染物(如，副產(chǎn)物)量。當大部分被排放時，即所能允許的循環(huán)的反應混合物污染程度低，反過來也是這樣。步驟(c)的殘留混合物中返回步驟(c)的部分與作排放處理的部分的比例取決于羥羰基化反應形成的污染物的量和循環(huán)操作物流中可接受的污染物濃度。
排放的部分除了含有上述污染物之外，還含有有價值的鈀和配體和任選的催化助劑和溶劑(如果在羥羰基化反應中使用了助劑和溶劑)。優(yōu)選將鈀、配體、酸產(chǎn)物和溶劑從該混合物分離出來，以便將這些化合物于羥羰基化反應(步驟(a))中有益地再使用。將這些有價值的化合物與那些副產(chǎn)物分離，其可能的方法舉例是蒸餾、結晶和萃取。
如上所述，以連續(xù)方式實施本發(fā)明的羥羰基化方法是可取的。一般地，連續(xù)羥羰基化方法可以包括(a)在含有溶劑和催化劑的均相的液體反應混合物中，用一氧化碳和水將鏈二烯起始物羥羰基化；(b)保持有利于鏈二烯起始物羥羰基化的反應溫度和壓力條件；(c)隨著反應物的消耗，往反應介質中補充鏈二烯起始物、一氧化碳和水的量；和(d)按照所要求的方式回收預期產(chǎn)物不飽和酸。連續(xù)方法可以按照單程操作方式實施，即從液體的反應混合物中將含有未反應鏈二烯起始物和蒸發(fā)的不飽和酸產(chǎn)物蒸汽混合物移出，由此回收不飽和酸產(chǎn)物，并且在下一個單程操作將補充的鏈二烯起始物、一氧化碳和水供給到液體反應介質，而不進行未反應鏈二烯起始物的循環(huán)。然而，較可取的的是采用包括液體和/或氣體循環(huán)過程的連續(xù)方法。這類循環(huán)過程包括催化劑溶液與預期反應產(chǎn)物不飽和酸分離后進行的液體循環(huán)或氣體循環(huán)過程，如果需要，也可以包括液體和氣體的聯(lián)合循環(huán)過程，說明性的液體和氣體循環(huán)方法已公開在U.S.專利4148830和4247486上，其公開內容在此引作參考。
在本發(fā)明的實施方案中，不飽和酸混合物可以和粗制反應混合物中的其它組分分離，其中的不飽和酸混合物是按照任意適當?shù)姆椒ㄖ苽涞?。適當?shù)姆蛛x方法包括，例如溶劑萃取、結晶、沉淀、蒸餾、蒸發(fā)、相分離、轉膜蒸發(fā)、降膜蒸發(fā)等。一種將不飽和酸混合物與粗制反應混合物中的其它組分分離的方法是通過膜分離。這種涉及金屬-配體催化劑的膜分離可以按照U.S.專利5430194和待審的U.S.專利申請，申請?zhí)?8/430790，申請日1995年5月5日所描述的方法實施，二者在此均引作參考。粗反應產(chǎn)物可以在大氣壓或減壓條件下通過填充的蒸餾塔進行蒸餾分離。反應蒸餾可用于羥羰基化反應的實施。
通過羥羰基化方法制備的取代的和未取代的不飽和酸包括，例如鏈烯酸，如順式-3-戊烯酸、反式-3-戊烯酸、4-戊烯酸、順式-2-戊烯酸和/或反式-2-戊烯酸等。用作說明的取代的和未取代的適宜不飽和酸中間體(包括取代的和未取代的不飽和酸中間體的衍生物)包括Kirk-Othmer，化學技術大全(Encyclopedia of ChemicalTechnology)，第4版，1996所描述的那些允許的取代的和未取代的不飽和酸，其相關內容在此引作參考。此處描述的不飽和酸具有不同方面的應用，如化學中間體等。
按照本發(fā)明羥羰基化步驟制備的不飽和酸可以按常規(guī)方法進行分離如蒸餾、萃取、沉淀、結晶、膜分離、相分離或其它適當方法，例如，粗反應產(chǎn)物可以在大氣壓或減壓條件下通過填充的蒸餾塔進行蒸餾分離。反應蒸餾可用于羥羰基化反應步驟的實施。可以不必將不飽和酸與粗制的反應混合物的其它成分分離而直接實施后續(xù)中和反應。中和階段或步驟在此采用的中和方法包括將單取代或多取代的或未取代的不飽和酸，如戊烯酸，轉化為單取代或多取代的或未取代的不飽和酸鹽，如戊烯酸鹽。此處所用的術語“中和”包括，但并不限于，涉及將單取代或多取代的或未取代的不飽和酸轉化為單取代或多取代的或未取代的不飽和酸鹽所有許可的中和方法。應當理解，中和可以在羥羰基化合成階段或步驟進行。一般地，中和階段或步驟包括單取代或多取代的或未取代的不飽和酸與堿反應生成單取代或多取代的或未取代的不飽和酸鹽。
具體地，單取代或多取代的或未取代的戊烯酸可以與堿反應生成單取代或多取代的或未取代的戊烯酸鹽。例如，3-戊烯酸與三乙胺反應生成3-戊烯酸三乙銨，或與氨生成3-戊烯酸銨。不飽和酸中和為不飽和酸鹽可按常規(guī)方法進行。
用于中和方法的不飽和酸是已知物質，可以按照上述的羥羰基化方法或按照常規(guī)方法制備。包括不飽和酸的反應混合物可以在此應用。中和步驟所用的不飽和酸的量并不十分關鍵，此量足以生成戊烯酸鹽即可，優(yōu)選高選擇性地生成戊烯酸鹽。
由戊烯酸生成戊烯酸鹽的反應所用的堿并不十分苛求，用作說明的堿包括，例如，含氮堿(如氨、三甲胺、三乙銨、三辛胺、乙基二辛胺、三芐基胺、二乙基苯胺、二苯基甲胺、二甲胺、二乙醇胺、吡啶、聯(lián)吡啶、苯并咪唑、苯并三唑、乙二胺、四甲基乙二胺)，堿金屬的氫氧化物、烷氧化物、羧酸鹽、碳酸鹽和磷酸鹽(如氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鋰、甲醇鈉、丁醇鋰、碳酸鈉和磷酸鉀)，氨和烷基氨的氫氧化物和羧酸鹽(如氫氧化銨、氫氧化三甲基丁銨、氫氧化四丁銨、氫氧化三甲基芐銨、乙酸三乙基苯銨、苯甲酸四乙基銨)，烷基磷的氫氧化物或羧酸鹽(如氫氧化辛基三甲磷鎓鹽、氫氧化四丁基磷鎓鹽、氫氧化乙基三苯基磷鎓鹽、氫氧化三甲基芐基磷鎓鹽)，雙(烴基膦)亞銨(iminium)氫氧化物(如雙(三苯基膦)亞銨氫氧化物、雙(三芐基膦)亞銨氫氧化物)，此外，用于中和戊烯酸的堿還可以參與到配體結構中(如三(二甲基氨基苯基)膦、雙(二甲基氨基乙基)苯基膦)，既可以用于金屬-配體配合物催化劑，又可以是游離配體。所用堿的量至少足以中和部分不飽和酸。
中和反應步驟的反應器和反應條件是該技術領域已知的，具體中和反應條件并不十分關鍵，足以制備一種或多種不飽和酸鹽的任何有效的中和條件均可。反應器可以是攪拌釜、管式反應器等。具體的反應條件的控制要在實現(xiàn)高選擇性和便于操作之間達到最好的兼顧；同時考慮兼顧起始物的固有反應活性和該反應條件下起始物及所預期的反應產(chǎn)物的穩(wěn)定性。如果需要，在指定的反應區(qū)后，產(chǎn)物可進行回收和提純，不過它們優(yōu)選不經(jīng)提純直接引入下一個反應區(qū)。回收和提純可采用任何適當?shù)姆椒?，包括蒸餾、相分離、萃取、吸附、結晶、形成衍生物等。
具體中和反應條件并不十分關鍵，足以制備一種或多種不飽和酸鹽的任何有效的中和條件均可。對于不飽和酸與堿的中和反應，溫度必須是足以使反應發(fā)生，但又不能高至不飽和酸發(fā)生不期望的副反應，即約0℃-約200℃的溫度，優(yōu)選約20℃-約100℃。
可按照中和方法制備的取代和未取代的不飽和酸鹽的說明例包括以下的一種或多種鏈烯酸鹽如3-戊烯酸三乙基銨、3-戊烯酸銨、3-戊烯酸辛基三乙基銨，包括含有一種或多種不飽和酸鹽的混合物。用作說明的適當?shù)娜〈臀慈〈牟伙柡退猁}包括Kirk-Othmer，化學技術大全(Encyclopedia of Chemical Technology)，第4版，1996所描述的那些允許的取代的和未取代的不飽和酸鹽，其相關內容在此引作參考。
按照本發(fā)明中和步驟制備的取代的和未取代的不飽和酸鹽可以按常規(guī)方法進行分離如蒸餾、萃取、沉淀、結晶、膜分離、相分離或其它適當方法，例如，粗反應產(chǎn)物可以在大氣壓或減壓條件下進行蒸餾分離。反應蒸餾可用于中和反應步驟的實施?？梢圆槐貙⒉伙柡退猁}與粗制的反應混合物中其它成分分離而直接實施后續(xù)的不飽和酸鹽的加氫甲?；?。加氫甲酰化階段或步驟加氫甲?；椒ò?，在液體介質中，其中含有用來溶解催化劑和配體的溶劑，在已溶解的金屬-配體配合物催化劑和游離配體的存在下，將烯烴化合物鹽，如戊烯酸鹽與一氧化碳和氫反應制備醛酸鹽，如甲?；焖猁}，和/或單取代或多取代或未取代的ε-己內酰胺前體。該方法可以按照連續(xù)單程操作以連續(xù)的氣體循環(huán)方式或按如下所述液體催化劑循環(huán)方式實施。在此可利用的加氫甲?；に嚰夹g可以是任何已知的工藝技術，如優(yōu)選采用的常規(guī)的液體催化劑循環(huán)加氫甲?；磻４颂幩玫男g語“加氫甲?；卑ǎ幌抻?，用于將單取代或多取代或未取代的烯烴化合物鹽轉化為單取代或多取代或未取代的醛酸鹽和/或單取代或多取代或未取代的ε-己內酰胺前體的所有允許的加氫甲?；椒āＲ话愕?，加氫甲酰化步驟或階段包括在催化劑存在下，將單取代或多取代或未取代的不飽和酸鹽與一氧化碳和氫反應制備單取代或多取代或未取代的醛酸鹽。此處，取代或未取代的ε-己內酰胺前體包括，但不限于，一種或多種甲?；焖猁}、亞氨基己酸和/或其鹽、氨基己酸和/或其鹽、己內酰胺、己內酯；由甲酰基戊酸和其鹽衍生的亞胺、半胺縮醛、酰亞胺、酰胺或胺；和相應的二聚體、三聚體及齊聚物。
此處可用的加氫甲酰化反應混合物包括由任何相應的加氫甲?；椒ㄑ苌娜魏稳芤海辽侔欢康乃姆N不同主要成分或組分，即醛酸鹽產(chǎn)物和/或ε-己內酰胺前體、金屬-配體配合物催化劑、任選的游離配體和用于所述催化劑和所述游離配體的有機溶劑。所述成分是加氫甲酰化方法使用的和/或由起始的加氫甲?；磻旌衔锇丛摲椒ㄑ苌a(chǎn)生的成分?！坝坞x配體”是指沒有與配合物催化劑中的金屬(如銠原子)配合(結合或鍵合)的有機磷配體。應當理解，此處使用的加氫甲?；磻旌衔锝M合物可以含有，而且通常含有較少量的附加組分如那些加氫甲?；椒ㄖ兄鲃邮褂玫幕蛘咴谒龇椒ㄖ芯偷厣傻?。這些存在組分的實例包括未反應的烯鹽起始物、一氧化碳和氫氣，和就地形成型產(chǎn)物如飽和烴和/或相應于不飽和酸鹽起始物的未反應異構化烯，和高沸點液態(tài)縮合副產(chǎn)物，以及其它惰性共溶劑類物質或烴添加劑，如果使用的話。
在本發(fā)明的實施方案中，可以在加氫甲?；磻旌衔镏惺褂靡恍┨砑觿苑€(wěn)定有機磷配體防止其降解，例如，往加氫甲?；磻旌衔镏屑尤氕h(huán)氧化物以減少有機亞磷酸酯配體的降解如U.S.專利5364950所描，其公開內容在此引作參考。
用于加氫甲?；椒ǖ拇呋瘎┌ń饘?配體配合物催化劑，組成金屬-配體配合物的許可金屬包括選自如下的第8、9和10族金屬銠(Rh)、鈷(Co)、銥(Ir)、釕(Ru)、鐵(Fe)、鎳(Ni)、鈀(Pd)、鉑(Pt)、鋨(Os)和它們的混合物，優(yōu)選的金屬是銠、鈷、銥和釕，更優(yōu)選銠、鈷和釕，特別優(yōu)選銠。許可的配體包括，例如，有機磷、有機砷和有機銻配體，或者它們的混合物，優(yōu)選有機磷配體。組成金屬-配體配合物的許可有機磷配體包括有機膦，如單、二、三或多-(有機膦)，和有機亞磷酸酯，如單、二、三或多-(有機亞磷酸酯)，其它許可的有機磷配體包括，如，有機膦酸酯、有機亞膦酸酯、氨基膦等；還有其它許可的配體包括，例如，U.S.專利申請序列號(D-17646-1)，申請日1997年3月10日，所描述的含有雜原子的配體，其公開內容在此并入引作參考。如果需要，這些配體的混合物也可以用于金屬-配體配合物催化劑和/或游離配體，并且這些混合物可以相同或不同。本發(fā)明不以任何方式受到允許的有機磷配體或其混合物的限定。特別提到的是本發(fā)明的成功實施不依賴于也不基于金屬-配體配合物在其單核、雙核和/或多核形式所表現(xiàn)的具體結構。實際上，其具體結構是不知道的。盡管在此不想受約于任何理論或機理的論述，顯然催化物質的最簡形式可主要由與配體配合的金屬和所使用的一氧化碳組成。
此處和權利要求中所用的術語“配合物”是指由一個或多個能獨立存在的富電子分子或原子與一個或多個缺電子分子或原子結合形成的配位化合物，后者也能夠獨立存在。例如，此處所用的配體，即有機磷配體可具有一個或多個磷給電子原子，每個給電子原子有一個可利用的或未共享電子對，能夠單獨或者協(xié)同(如，以螯合形式)與金屬形成配位共價鍵，一氧化碳也適宜作為配體存在并與金屬配合。配合物催化劑的最后組成還可以含有附加配體，如氫或陰離子以滿足配位位置或金屬核電荷。說明性的附加配體包括，例如，鹵素(Cl,Br,I)、烷基、芳基、取代芳基、?；F3、C2F5、CN、(R)2PO和RP(O)(OH)O(其中每個R是相同或不同的，是一個取代或未取代的烴基，如，烷基或芳基)、乙酸根、戊烯酸根、乙酰丙酮化物、SO4、BF4、PF6、NO2、NO3、CH3O、CH2=CHCH2、CH2=CHCH2CH3、CH3CH=CHCH2、C6H5CN、CH3CN、NO、NH3、吡啶、(C2H5)3N，單烯烴、二烯烴和三烯烴，四氫呋喃等。當然，應當理解配合物種類優(yōu)選不合可能使催化劑中毒和對催化劑性能具有不適當?shù)姆醋饔玫娜魏胃郊佑袡C配體或陰離子。優(yōu)選的金屬-配體配合物催化劑包括銠-有機亞磷酸酯配體配合物催化劑和銠-有機亞磷酸酯配體配合物催化劑。
這些金屬可參與配位的位置數(shù)目是該領域所熟知的，因而催化劑物質可以包括以單體、二聚體或更高成核形式的配合物催化劑混合物，優(yōu)選每個金屬(如銠)至少配合一個含磷分子為特征的形式。如上所述，由于一氧化碳和氫氣應用于加氫甲酰化反應，因此加氫甲?；磻獌?yōu)選考慮使用的催化劑除有機磷配體之外，還可以配合有一氧化碳和氫。
可用作金屬-有機膦配合物催化劑的配體和/或加氫甲?；磻旌衔锲鹗嘉镔|中的有機膦游離配體的有機膦是三有機膦、三烷基膦、烷基二芳基膦、二烷基芳基膦、二環(huán)烷基芳基膦、環(huán)烷基二芳基膦、三芳烷基膦、三環(huán)烷基膦、和三芳基膦，烷基和/或芳基二膦，和雙膦單氧化物，以及離子型三有機膦，其至少含有選自以下鹽的一個離子部分磺酸鹽、羧酸鹽、磷酸鹽和季胺化合物等。當然，如果需要，非離子型或離子型叔有機膦上的任何烴基可以被任何適宜的取代基取代，而這種取代基不會對加氫甲?；磻钠谕Y果帶來過分負面影響。用于加氫甲?；蚍椒ǖ挠袡C膦配體的制備是本技術領域已知的。
用于說明的三有機膦配體可以用下式表示 其中各個R1是相同或不同的，且是取代或未取代的單價烴基，如烷基或芳基。適當?shù)臒N基可以含有1-24個和更多個碳原子。用作說明的芳基上的取代基包括，例如烷基，烷氧基，甲硅烷基如-Si(R2)3；氨基如-N(R2)2；?；?C(O)R2；羧基如-C(O)OR2；酰氧基-OC(O)R2；酰氨基如-C(O)N(R2)2和-N(R2)C(O)R2；離子基如-SO3M，其中M表示無機或有機陽離子原子或基團；磺?；?SO2R2；醚基如-OR2；亞磺酰基如-SOR2；烴硫基如-SR2；以及鹵素、硝基、氰基、三氟甲基和羥基等；其中每個R2獨立地表示相同或不同的取代或未取代的單價烴基，條件是在胺基取代基如-N(R2)2中，各個R2還可以一起表示與氮原子形成雜環(huán)基的二價橋基，和在酰氨基取代基如-C(O)N(R2)2和-N(R2)C(O)R2中，每個與N鍵合的-R2可以是氫。說明性的烷基包括，如甲基、乙基、丙基、丁基等，說明性的芳基包括，如苯基、萘基、聯(lián)苯基、氟苯基、二氟苯基、苯甲酰氧基苯基、乙氧羰基苯基、乙?；交?、乙氧基苯基、苯氧基苯基、羥基苯基、羧基苯基、三氟甲基苯基、甲氧基乙基苯基、乙酰氨基苯基、二甲基氨基甲?；?、甲苯基、二甲苯基等。
說明性的具體有機膦包括，例如三苯基膦、三-對甲苯基膦、三-對甲氧基苯基膦、三-對氟苯基膦、三-對氯苯基膦、三-二甲氨基苯基膦、丙基二苯基膦、叔丁基二苯基膦、正丁基二苯基膦、正己基二苯基膦、環(huán)己基二苯基膦、二環(huán)己基苯基膦、三環(huán)己基膦、三芐基膦、DIOP即(4R,5R)-(-)-O-異亞丙基-2,3-二羥基-1,4-雙(二苯基膦基)丁烷和/或(4S,5S)-(+)-O-異亞丙基-2,3-二羥基-1,4-雙(二苯基膦基)丁烷和/或(4S,5R)-(-)-O-異亞丙基-2,3-二羥基-1,4-雙(二苯基膦基)丁烷，取代或未取代的雙環(huán)二膦如1,2-雙(1,4-亞環(huán)辛基膦基)乙烷、1,3-雙(1,4-亞環(huán)辛基膦基)丙烷、1,3-雙(1,5-亞環(huán)辛基膦基)丙烷和1,2-雙(2,6-二甲基-1,4-亞環(huán)辛基膦基)乙烷，取代或未取代的雙(2,2＇-二苯基膦基甲基)聯(lián)苯如雙(2,2＇-二苯基膦基甲基)聯(lián)苯和雙{2,2＇-二(4-氟苯基)膦基甲基}聯(lián)苯，xantphos、trixantphos、雙(二苯基膦基)二茂鐵、雙(二異丙基膦基)二茂鐵、雙(二苯基膦基)二茂釕，以及磺化的三苯基膦[如(三-間磺基苯基)膦和(間磺基苯基)二苯基膦等]的堿金屬和堿土金屬鹽。
更具體地，用作說明的金屬-有機膦配合物催化劑和游離有機膦配體包括，例如以下專利所公開的U.S.專利號3527809、4148830、4247486、4283562、4400548、4482749、4861918、4694109、4742178、4851581、4824977、5332846、4774362和WO專利申請?zhí)?5/30680，
公開日為1995年11月16日，其公開內容在此引作參考。
在本發(fā)明的反應混合物和方法中可作為金屬-有機亞磷酸酯配體配合物催化劑的配體和/或游離配體的有機亞磷酸酯可以是非手性的(非光學活性的)或手性的(光學活性的)形式，這是本領域所熟知的。
在加氫甲?；磻钠鹗嘉锘旌衔镏锌勺鳛榻饘?有機亞磷酸酯配體配合物催化劑配體和/或游離配體的有機亞磷酸酯是單有機亞磷酸酯、二有機亞磷酸酯、三有機亞磷酸酯和有機多亞磷酸酯，在本發(fā)明可利用的有機亞磷酸酯和/或它們的制備方法是本領域已知的。
有代表性的單有機亞磷酸酯可包括具有下式的化合物 其中R3表示含有4-40個或更多個碳原子的取代或未取代的三價烴基，如三價無環(huán)和三價環(huán)狀基團，例如三價亞烷基如衍生自1,2,2-三甲醇丙烷等的基團，或三價亞環(huán)烷基如衍生自1,3,5-三羥基環(huán)己烷的基團，等等。有關這些單有機磷酸酯的詳細介紹見如U.S.專利4567306，其公開內容在此引作參考。
有代表性的二有機亞磷酸酯可包括具有下式的化合物 其中R4表示含有4-40個或更多個碳原子的取代或未取代的二價烴基，W表示含有1-18個或更多個碳原子的取代或未取代的一價烴基。
在上述式(Ⅲ)中W所的代表性的取代或未取代的一價烴基包括烷基和芳基，而R4表示的代表性的取代或未取代的二價烴基包括二價無環(huán)基團和二價芳基。用作說明的二價無環(huán)基團包括，例如亞烷基、亞烷基-氧-亞烷基、亞烷基-NX-亞烷基，其中X是氫或者取代或未取代的一價烴基、亞烷基-S-亞烷基和亞環(huán)烷基等。更優(yōu)選二價無環(huán)基團是在，如U.S.專利號3415906和4567302等中充分公開二價亞烷基，其公開內容在此引作參考。用作說明的二價芳基包括，例如，亞芳基、亞聯(lián)芳基、亞芳基-亞烷基、亞芳基-亞烷基-亞芳基、亞芳基-氧-亞芳基、亞芳基-NX-亞芳基，其中X如上所定義、亞芳基-S-亞芳基和亞芳基S-亞烷基，等等。更優(yōu)選的R4是二價芳基，如U.S.專利號4599206和4717775等中充分公開的基團，其公開內容在此引作參考。
有代表性的更優(yōu)選的二有機亞磷酸酯是下式化合物 其中W如上所定義；各個Ar是相同或不同的，并表示取代或未取代的芳基；每個y是相同或不同的，其值為0或1；Q表示選自如下的二價橋基-C(R5)2-、-O-、-S-、-NR6-、Si(R7)2-和-CO-，其中各個R5相同或不同，表示氫、具有1-12個碳原子的烷基、苯基、甲苯基和甲氧苯基，R6表示氫或甲基，各個R7相同或不同，表示氫或甲基，m的值為0或1。這些二有機磷酸酯在，如U.S.專利號4599206和4717775上有更詳細的描述，其公開內容在此引作參考。
有代表性的三有機亞磷酸酯可包括具有下式的化合物 其中各個R8相同或不同，是取代或未取代的一價烴基，如烷基和芳基，適當?shù)臒N基可含有1-24個碳原子或更多，并且可包括如式(Ⅰ)中R1所述的基團。
有代表性的有機多亞磷酸酯含有兩個或多個叔(三價的)磷原子，并且可包括具有下式的化合物 其中X1表示含有2-40個碳原子的取代或未取代的n-價烴橋基；每個R9相同或不同，是含有4-40個碳原子的二價烴基；各個R10相同或不同，是含有1-24個碳原子的取代或未取代的一價烴基；a和b可以相同或不同，其值分另是0-6，其條件是a+b之和為2-6且n等于a+b。當然，應當理解，當a的值是2或更大時，每個R9基團可以是相同或不同的，當b的值是1或更大時，每個R10基團也可以是相同或不同的。
X1表示的具有代表性的n-價(優(yōu)選二價的)烴橋基，以及上述R9表示的具有代表性的二價烴基包括無環(huán)基團和芳基，如亞烷基、亞烷基-Qm-亞烷基、亞環(huán)烷基、亞芳基、亞聯(lián)二芳基、亞芳基-亞烷基和亞芳基-(CH2)y-Qm-(CH2)y-亞芳基，等等，其中Q、m和y如式(Ⅳ)所定義。更優(yōu)選的上述X1和R9表示的無環(huán)基團是二價亞烷基，而更優(yōu)選的上述X1和R9表示的芳基是二價亞芳基和亞聯(lián)芳基，如在U.S.專利號3415906、4567306、4599206、4769498、4885401、4717775、4885401、5202297、5264616和5364950等更成分公開的，其公開內容在此引作參考。上述R10表示的具有代表性的一價烴基包括烷基和芳基。
用作說明的優(yōu)選的有機多亞磷酸酯可包括下述如式(Ⅶ)-(Ⅸ)的雙亞磷酸酯 其中式(Ⅶ)-(Ⅸ)內的各個R9、R10和X1與上述式(Ⅵ)的定義相同。優(yōu)選地，R9和X1各自表示一個二價烴基，選自亞烷基、亞芳基、亞芳基-亞烷基-亞芳基和亞聯(lián)二芳基，而每個R10表示選自烷基和芳基的一價烴基。式(Ⅵ)-(Ⅸ)表示的亞磷酸酯配體見下式文獻中所述U.S.專利號4668651、4748261、4769498、4885401、5202297、5235113、5254741、5264616、5312996、5364950和5391801，其公開內容在此引作參考。
有代表性的更為優(yōu)選的有機亞磷酸酯是下述式(Ⅹ)-(Ⅻ)化合物 其中Ar、Q、R9、R10、X1、m和y如上所定義。最優(yōu)選地，X1表示二價的芳基-(CH2)y-Qm-(CH2)y-芳基基團，其中每個y的值獨立地是0或1；m的值為0或1；Q是-O-、-S-或-C(R5)2-，其中每個R5相同或不同，表示氫或甲基。更優(yōu)選地，上述定義的R10基團中的各個烷基可含有1-24個碳原子；式(Ⅵ)-(Ⅻ)的上述定義的Ar、X1、R9和R10中的各個芳基可含有6-18個碳原子，且所述基團可以是相同或不同的；而X1的優(yōu)選亞烷基可含有2-18個碳原子，R9的優(yōu)選亞烷基可含有5-18個碳原子。此外，上述各式子中優(yōu)選的二價Ar基團和X1的二價芳基是亞苯基，其中-(CH2)y-Qm-(CH2)y-表示的橋基鍵接所述亞苯基的位置是連接該亞苯基與式中磷原子的氧原子的鄰位。同樣優(yōu)選的是亞苯基上的任何取代基鍵接于連接所給定取代亞苯基與磷原子的氧原子的鄰位/或對位位置上。
此外，如果需要，所述式(Ⅵ)-(Ⅻ)中的任何給定的亞磷酸酯均可以是離子型的，即可以含有一個或多個選自下述一組的離子部分-SO3M，其中M表示無機或有機陽離子；-PO3M，其中M表示無機或有機陽離子；-N(R11)3X2，其中每個R11相同或不同，表示含有1-30個碳原子的烴基，如烷基、芳基、烷芳基、芳烷基和環(huán)烷基，X2表示無機或有機陽離子；-CO2M，其中M表示無機或有機陽離子；如在U.S.專利5059710、5113022、5114473和5449653所述，其公開內容在此引作參考。因而，如果需要該亞磷酸酯配體可含有1-3個離子部分，當配體所含這樣的離子部分多于一個時，優(yōu)選只有一個離子部分取代于亞磷酸酯配體的所給定的芳基部分上。作為離子型亞磷酸酯配體的陰離子部分的平衡離子，M和X2，可提到的有氫(即質子)、堿金屬和堿土金屬，如鋰、鈉、鉀、銫、銣、鈣、鋇、鎂和鍶陽離子，銨陽離子、季胺陽離子、磷鎓離子、砷鎓(arsonium)離子、和亞銨(iminium)陽離子。適當?shù)年庪x子原子或基團包括，如硫酸根、碳酸根、磷酸根、氯化物、乙酸根、草酸根等。
當然，如果需要，上述式(Ⅵ)-(Ⅻ)的非離子型或離子型有機亞磷酸酯中的R9、R10、X1和Ar任一個均可被含有1-30個碳原子的適當取代基所取代，只要它對加氫甲?；磻念A期結果不產(chǎn)生十分不利的影響。當然，所述基團上的取代基可以是與之相應的烴基，如烷基、芳基、芳烷基、烷芳基和環(huán)己基取代基，除此之外，可以包括，例如甲硅烷基如-Si(R12)3、氨基如-N(R12)2、膦基如-芳基-P(R12)2、?；?C(O)R12、酰氧基如-OC(O)R12、酰胺基如-CON(R12)2和-N(R12)COR12、磺?；?SO2R12、烷氧基如-OR12、亞磺酰基如-SOR12、烷硫基如-SR12、膦?；?P(O)(R12)2，以及鹵素、硝基、氰基、三氟甲基、羥基等，其中每個R12相同或不同，表示含有1-18個碳原子的一價烴基(如，烷基、芳基、烷芳基、芳烷基和環(huán)己基)，其條件是在氨基取代基如-N(R12)2中，各個R12可以一起表示一個二價橋基，與氮原子形成一個雜環(huán)，以及在酰氨基取代基如-C(O)N(R12)2和-N(R12)C(O)R12中，每個與N鍵合的-R12也可以是氫。當然，應當理解，組成具體給定的有機亞磷酸酯的取代或未取代的烴基可以是相同或不同的。
更為具體的用作說明的取代基包括伯、仲和叔烷基如甲基、乙基、n-丙基、異丙基、丁基、仲丁基、叔丁基、新戊基、n-己基、戊基、仲戊基、叔戊基、異辛基、癸基、十八烷基等，芳基如苯基、萘基等，芳烷基如芐基、苯乙基、三苯甲基等，烷芳基如甲苯基、二甲苯基等，脂環(huán)基如環(huán)戊基、環(huán)己基、1-甲基環(huán)己基、環(huán)辛基、環(huán)己基乙基等，烷氧基如甲氧基、乙氧基、丙氧基、叔丁氧基、-OCH2CH2OCH3、-(OCH2CH2)2OCH3、-(OCH2CH2)3OCH3等，芳氧基如苯氧基等，以及甲硅烷基如-Si(CH3)3、-Si(OCH3)3、-Si(C3H7)3等，氨基如-NH2、-N(CH3)2、-NHCH3、-NH(C2H5)等，芳基膦基如-P(C6H5)2等，?；?C(O)CH3、-C(O)C2H5、-C(O)C6H5等，烷氧羰基如-C(O)OCH3等，酰氧基如-O(CO)C6H5等，酰氨基如-CONH2、-CON(CH3)2、-NHC(O)CH3等，磺?；缁酋；?S(O)2C2H5等，亞磺?；?S(O)CH3等，烴硫基如-SCH3、-SC2H5、-SC6H5等，膦?；?P(O)(C6H5)2、-P(O)(CH3)2、-P(O)(C2H5)2、-P(O)(C3H7)2、-P(O)(C4H9)2、-P(O)(C6H13)2、-P(O)CH3(C6H5)2、-P(O)(H)(C6H5)2等。
這些亞磷酸酯配體的具體說明性實例包括如下下式亞磷酸2-叔丁基-4-甲氧基苯基·(3,3＇-二-叔丁基-5,5＇-二甲氧基-1,1＇-聯(lián)苯-2,2＇-二基)酯 配體A下式亞磷酸甲基·(3,3＇-二-叔丁基-5,5＇-二甲氧基-1,1＇-聯(lián)苯-2,2＇-二基)酯 配體B下式6,6＇-[[4,4＇-雙(1,1-二甲基乙基)-[1,1＇-聯(lián)萘]-2,2＇-二基]雙(氧基)]雙-二苯并[d,f][1,3,2]-二氧雜磷雜環(huán)庚二烯 配體C下式6,6＇-[[3,3＇-雙(1,1-二甲基乙基)-5,5＇-二甲氧基-[1,1＇-聯(lián)苯]-2,2＇-二基]雙(氧基)]雙-二苯并[d,f][1,3,2]-二氧雜磷雜環(huán)庚二烯 配體D下式6,6＇-[[3,3＇,5,5＇-四(1,1-二甲基丙基)-[1,1＇-聯(lián)苯]-2,2＇-二基]雙(氧基)]雙-二苯并[d,f][1,3,2]-二氧雜磷雜環(huán)庚二烯 配體E下式6,6＇-[[3,3＇,5,5＇-四(1,1-二甲基乙基)-1,1＇-聯(lián)苯]-2,2＇-二基]雙(氧基)]雙-二苯并[d,f][1,3,2]-二氧雜磷雜環(huán)庚二烯 配體F下式(2R,4R)-二[2,2＇-(3,3＇,5,5＇-四叔戊基-1,1＇-聯(lián)苯基)]-2,4-戊基二亞磷酸酯 配體G下式(2R,4R)-二[2,2＇-(3,3＇,5,5＇-四叔丁基-1,1＇-聯(lián)苯基)]-2,4-戊基二亞磷酸酯 配體H下式(2R,4R)-二[2,2＇-(3,3＇-二戊基-5,5＇-二甲氧基-1,1＇-聯(lián)苯基)]-2,4-戊基二亞磷酸酯 配體I下式(2R,4R)-二[2,2＇-(3,3＇-二叔丁基-5,5＇-二甲基-1,1＇-聯(lián)苯基)]-2,4-戊基二亞磷酸酯 配體J下式(2R,4R)-二[2,2＇-(3,3＇-二叔丁基-5,5＇-二乙氧基-1,1＇-聯(lián)苯基)]-2,4-戊基二亞磷酸酯 配體K下式(2R,4R)-二[2,2＇-(3,3＇-二叔丁基-5,5＇-二乙基-1,1＇-聯(lián)苯基)]-2,4-戊基二亞磷酸酯 配體L下式(2R,4R)-二[2,2＇-(3,3＇-二叔丁基-5,5＇-二甲氧基-1,1＇-聯(lián)苯基)]-2,4-戊基二亞磷酸酯，具有正式 配體M下式6-[[2＇-[(4,6-雙(1,1-二甲基乙基)-1,3,2-苯并二氧雜磷雜環(huán)戊烯-2-基)氧基]-3,3＇-雙(1,1-二甲基乙基)-5,5＇-二甲氧基[1,1＇-聯(lián)苯]-2-基]氧基]-4,8-二(1,1-二甲基乙基)-2,10-二甲氧基二苯并[d,f][1,3,2]-二氧雜磷雜環(huán)庚二烯 配體N下式6-[[2＇-[1,3,2-苯并二氧雜磷雜環(huán)戊烯-2-基)氧基]-3,3＇-雙(1,1-二甲基乙基)-5,5＇-二甲氧基[1,1＇-聯(lián)苯]-2-基]氧基]-4,8-雙(1,1-二甲基乙基)-2,10-二甲氧基二苯并[d,f][1,3,2]-二氧雜磷雜環(huán)庚二烯 配體O下式6-[[2＇-[5,5-二甲基-1,3,2-二氧雜磷雜己環(huán)-2-基)氧基]-3,3＇-雙(1,1-二甲基乙基)-5,5＇-二甲氧基[1,1＇-聯(lián)苯]-2-基]氧基]-4,8-雙(1,1-二甲基乙基)-2,10-二甲氧基二苯并[d,f][1,3,2]-二氧雜磷雜環(huán)庚二烯 配體P下式亞磷酸2＇-[[4,8-雙(1,1-二甲基乙基)-2,10-二甲氧基二苯并[d,f][1,3,2]-二氧雜磷雜環(huán)庚二烯-6-基]氧基]-3,3＇-雙(1,1-二甲基乙基)-5,5＇-二甲氧基[1,1＇-聯(lián)苯]-2-基·雙(4-己基苯基)酯 配體Q下式亞磷酸2-[[2-[[4,8，-雙(1,1-二甲基乙基)，2,10-二甲氧基二苯并[d,f][1,3,2]-二氧雜磷雜環(huán)庚二烯-6-基]氧基]-3-(1,1-二甲基乙基)-5-甲氧基苯基]甲基]-4-甲氧基，6-(1,1-二甲基乙基)苯基·二苯基酯 配體R下式亞磷酸3-甲氧基-1,3-亞環(huán)己基·四[3,6-雙(1,1-二甲基乙基)-2萘基]酯 配體S下式亞磷酸2,5-雙(1,1-二甲基乙基)-1,4-亞苯基·四[2,4-雙(1,1-二甲基乙基)苯基]酯 配體T下式亞磷酸甲撐二-2,1-亞苯基·四[2,4-雙(1,1-二甲基乙基)苯基]酯 配體U下式亞磷酸[1,1＇-聯(lián)苯]-2,2＇-二基·四[2-二(1,1-二甲基乙基)-4-甲氧基苯基]酯 配體V用于本發(fā)明的其它有機磷配體還包括下述U.S.專利申請所公開的那些，[該申請的登記號(D-17459-1)，申請日與此申請同一天]，其公開內容在此引作參考。
能用于本發(fā)明的金屬配體配合物催化劑可采用本領域中公知的方法形成。金屬配體配合物催化劑可以是均相或多相形式。例如，可以制備成型的金屬氫-羰基-有機磷配體催化劑并加入到加氫甲?；椒ǖ姆磻旌衔镏?。更優(yōu)選的是，金屬配體配合物催化劑可由金屬催化劑前體衍生得到，這種前體可加入到反應介質中就地形成活性催化劑。例如，為了就地形成活性催化劑，可以將銠催化劑前體如二羰基乙酰丙酮合銠，Rh2O3，Rh4(CO)12，Rh6(CO)16，Rh(NO3)3等與有機磷配體一起加入到反應混合物中。在本發(fā)明的優(yōu)選實施方案中，使用二羰基乙酰丙酮合銠作為銠前體，在溶劑存在下與有機磷配體反應形成銠-有機磷配體配合物催化劑前體，進而將此前體與過量游離有機磷配體一同加入到反應器內，就地形成活性催化劑。在任何情況下，對本發(fā)明來講，一氧化碳、氫和有機磷化合物是能與金屬配合的全部配體，而且活性金屬-有機磷配體催化劑在加氫甲?；磻脳l件下要存在于反應混合物內。
更具體講，催化劑前體組合物主要由加溶金屬-有機磷配體配合物前體催化劑、有機溶劑和游離有機磷配體組成。這種前體組合物可以通過形成金屬起始物質(如金屬氧化物、氫化物、羰基化物或鹽如硝酸鹽)的溶液而制備，其中的金屬起始物質可以是與本文所述配體配合的、或未配合的?？梢允褂萌魏魏线m的金屬起始物質如二羰基乙酰丙酮合銠，Rh2O3，Rh4(CO)12，Rh6(CO)16，Rh(NO3)3，以及有機磷配體銠羰基氫化物。羰基和有機磷配體如果不是與原始金屬早已配合，則可以在加氫甲酰化過程之前或期間就地與金屬配合。
作為說明，優(yōu)選的本發(fā)明催化劑前體組合物主要上由加溶銠羰基有機磷配體配合物前體催化劑，溶劑和游離有機磷配體組成，并通過形成二羰基乙酰丙酮合銠、有機溶劑和本文所述配體的溶液而制備。室溫下，乙酰丙酮銠配合物前體中的一個羰基配體易被有機磷配體置換，這可由逸出的一氧化碳氣體證實。如果需要的話，加熱溶液能夠促進這種取代反應。能夠溶解二羰基乙酰丙酮銠配合物前體和銠有機磷配體配合物前體的任何合適有機溶劑都可以使用。銠配合物催化劑前體、有機溶劑和有機磷配體，以及它們各自的優(yōu)選物在這種催化劑前體組合物中的存在量顯然與本發(fā)明加氫甲?；椒ㄖ锌捎玫牧恳恢?。經(jīng)驗表明，在加氫甲?；椒ㄩ_始之后，前體催化劑的乙酰丙酮化物配體被各種配體如氫，一氧化碳或有機磷配體置換，形成如上所述的活性配合物催化劑。在連續(xù)法中，在加氫甲?；瘲l件下脫離前體催化劑的乙酰丙酮與產(chǎn)物醛鹽一起從反應介質中移出，這樣就不會在任何方面損害加氫甲?；椒ā＿@類優(yōu)選的銠配合物催化前體組合物的應用提供了一種既簡單實惠而又有效的處理銠前體金屬和運轉加氫甲?；姆椒?。
因此，本發(fā)明方法中所用的金屬-配體配合物催化劑基本上由與一氧化碳和配體配合的金屬組成，所述配體通過螯合和/或非螯合方式與金屬鍵合(配合)。而且，本文所用的術語“主要由……組成”是指除一氧化碳和有機磷配體外，其中不排除，相反還包括與金屬配合的氫。此外，該術語不排除其它也可以與金屬配合的有機配體和/或陰離子的可能性。其中不希望存在其含量能過度有害地毒化或過度減活化催化劑的物質，因而催化劑最好不含污染物?；钚越饘?配體配合物催化劑的氫和/或一氧化碳配體可以是與前體催化劑鍵合的配體和/或就地形成的，例如本發(fā)明加氫甲?；椒ㄖ惺褂玫臍浜鸵谎趸肌?br> 正如本文所述，加氫甲?；磻ㄊ褂眠@里所述的金屬-配體配合物催化劑。當然，如果需要的話，也可以使用這類催化劑的混合物。金屬-配體配合物催化劑在特定加氫甲酰化反應的反應介質中的存在量只需要是提供所需給定金屬使用濃度而必需的最小量，并且對于如上所述專利中公開的特定加氫甲酰化反應，能夠提供所必需的至少為催化量金屬的基本量。一般地，催化劑濃度可以為百萬分之幾至百分之幾重量比。有機磷配體在上述催化劑的摩爾比通常為約0.5∶1或更低至約1000∶1或更高。催化劑濃度取決于加氫甲?；磻獥l件和所用溶劑。
一般地，按反應混合物的總重量計，有機磷配體在加氫甲?；磻旌衔镏械臐舛确秶梢詾?.005-25wt.％。優(yōu)選配體濃度為0.01-15wt.％，更優(yōu)選約0.05-10wt.％(基于上述標準)。
一般地，金屬在加氫甲?；磻旌衔镏械臐舛瓤梢愿哌_約2000ppm(重量)或更高(按反應混合物重量計)。優(yōu)選金屬濃度為約50-100ppm(重量)，按反應混合物重量計，更優(yōu)選約70-800ppm(重量)，按反應混合物重量計。
除金屬-配體配合物催化劑外，加氫甲酰化反應介質中還可以存在有游離配體(即未與金屬配合的配體)。游離配體可以是本文可用的任何上述配體。優(yōu)選游離配體與金屬-配體配合物催化劑所用的配體相同。但是，在任何給定方法中，這種配體不一定都相同。進行加氫甲?；磻獣r，相對于每摩爾金屬，加氫甲?；磻橘|中可存在高達100摩爾或更多量游離配體。優(yōu)選加氫甲?；磻谟屑s0.25-約50摩爾可配位磷(更優(yōu)選約0.5-約30摩爾可配位磷)存在下進行，上述摩爾量是相對于反應介質中所存在的每摩爾金屬而言；而且所述可配位磷的量是指已與所存在的金屬鍵合(配合)的可配位磷的量與所存在的游離(未配合)可配位磷的量的總和。當然，如果需要的話，也可以在任何時間，以任何合適方式(如保持反應介質中游離配體的預定濃度不變)，向加氫甲?；磻姆磻橘|內加入補償?shù)幕蝾~外的可配位磷。
如上所述，在反應過程中和/或產(chǎn)物分離過程中，加氫甲酰化催化劑可以是多相形式。在產(chǎn)生高沸點或熱敏感醛的烯烴加氫甲酰化反應中，這類催化劑特別有利，可以在低溫下通過過濾或潷析自產(chǎn)物中分離出催化劑。例如，可以將銠催化劑附著在載體上，結果在加氫甲?；头蛛x階段催化劑都保持其固體形式，或者將這種催化劑在高溫下溶于液態(tài)反應介質中，然后冷卻沉淀。
作為說明，可以將銠催化劑浸漬在任何固體載體上，如無機氧化物(如氧化鋁，二氧化硅，或氧化鋯)，碳或離子交換樹脂。催化劑可以負載在沸石或玻璃上，或插入到沸石或玻璃的孔內；也可以將催化劑溶解成液體膜涂布所述沸石或玻璃孔。這種負載在沸石上的催化劑特別有利于高選擇性制備一種或多種位置異構(regioisomeric)醛，這種選擇性由沸石的孔徑?jīng)Q定。在固體上負載催化劑的技術如早期潤濕等是本領域技術人員所公知的。如此形成的催化劑還可以與一種或多種上述配體配合。有關這類固體催化劑的闡述例如可見分子催化雜志(J.Mol.Cat.)1991,70,363-368；催化劑通訊(Catal.Lett.),1991,8,209-214；有機金屬化學雜志(J.Organomet.Chem.),1991,403,221-227；自然(Nature),1989,339,454-455；催化雜志(J.Catal.),1985,96,563-573；分子催化雜志1987,39,243-259。
如分子催化雜志1990,63,213-221中所述，銠催化劑可以附著在薄膜或膜支持體上，如醋酸纖維素酯或聚苯砜。
通過摻入在聚合物內的有機磷配體如膦或亞磷酸酯可以將銠催化劑連接到不溶聚合物載體上。這種聚合物基配體是公知的，并包括諸如二乙烯基苯/聚苯乙烯基三苯膦之類市售物質。負載配體不受所選擇的聚合物或摻入到其內的含磷物質限制。有關聚合物基催化劑的描述例如可參見分子催化雜志1993,83,17-35；化學技術(Chemtech)1983,46；美國化學會會志(J.Am.Chem.Soc.),1987,109,7122-7127。
在上述多相催化劑中，催化劑在加氫甲?；痛呋瘎┓蛛x的全部過程中可仍保持其多相形式。在本發(fā)明的另一實施方案中，可以將催化劑負載在這樣一種聚合物上，根據(jù)其分子量性質，它可在高溫下溶于反應介質內，但冷卻時發(fā)生沉淀，從而有利于從反應混合物中分離出催化劑。這種“可溶”聚合物基催化劑在例如下列文獻中有記載聚合物(Polymer),1992,33,161；有機化學雜志(J.Org.Chem.)1985,54,2726-2730。
當銠催化劑為多相或負載型時，由于產(chǎn)物的高沸點性質，同時為了防止產(chǎn)物醛鹽發(fā)生分解，反應在淤漿相內進行，然后通過過濾或潷析自產(chǎn)物混合物中分離出催化劑。
加氫甲酰化方法中所用的戊烯酸鹽是已知物質，并且可以通過上述羥羰基化和中和步驟或通過常規(guī)方法制備。本文也可以使用包含戊烯酸鹽的反應混合物。加氫甲?；襟E中所用戊烯酸鹽的量并不特別重要，而且可以是足以產(chǎn)生(優(yōu)選高選擇性產(chǎn)生)甲?；焖猁}的任何量。
加氫甲酰化反應條件包括迄今為止可用于生產(chǎn)醛的任何合適種類的加氫甲?；瘲l件。例如，加氫甲?；椒ㄖ械臍錃?、一氧化碳以及其它組分的總氣壓可以為約1-約10,000psia。一般地，加氫甲?；椒ㄔ跉錃?、一氧化碳和所有其它組分的總氣壓低于約1500psia，更優(yōu)選低于約1000psia的壓力下進行，最低總氣壓主要由獲得需要反應速率所必需的反應物量限制。加氫甲酰化反應中所用的總氣壓通?？梢詾榧s20-約3000psia，優(yōu)選約50-2000psia，更優(yōu)選約75-約1000psia。加氫甲酰化方法中的總壓力取決于所用的具體催化劑體系。
更具體講，加氫甲?；磻幸谎趸嫉姆謮和ǔ？梢詾榧s1-約3000psia，優(yōu)選約3-約1500psia，而氫氣分壓一般為約1-約3000psia，優(yōu)選約3-約1500psia。一般地，一氧化碳與氣態(tài)氫的摩爾比可以為約100∶1或更高-約1∶100或更低，優(yōu)選一氧化碳與氣態(tài)氫的摩爾比為約1∶10-約10∶1。一氧化碳和氫氣的分壓部分地取決于所用的具體催化劑體系。
一氧化碳的分壓應當足以使例如戊烯酸鹽轉化成甲?；焖岬募託浼柞；磻钥梢越邮艿乃俾拾l(fā)生，但為了防止反應速率和/或直鏈/支鏈醛比率變得難以接受的低，一氧化碳的分壓也不能過高。氫的分壓必須足以滿足加氫甲?；磻芤钥山邮艿乃俾拾l(fā)生，但也不能高至起始物質和中間體發(fā)生氫化或中間體異構成不需要的異構體。應當理解，一氧化碳和氫可以獨立使用，以彼此混合的方式(即合成其氣)使用，或者可以在反應條件下就地產(chǎn)生。
進一步地，加氫甲?；椒梢栽诩s20℃-約200℃，優(yōu)選約50℃-約150℃，更優(yōu)選約65℃-約115℃的反應溫度下進行。溫度必須高到足以使反應發(fā)生(隨所用催化劑體系而變)，但也不能過高，以免配體或催化劑發(fā)生分解。高溫下(隨所用催化劑體系而變)，可能會發(fā)生中間體異構成不需要產(chǎn)物的反應。
當然，還應當理解，所用的加氫甲?；磻獥l件受所需醛鹽產(chǎn)物的類型控制。
加氫甲?；磻部梢栽谒蜻m合金屬-配體配合物催化劑和游離配體的有機溶劑存在下進行。根據(jù)所用的具體催化劑和反應物，合適的溶劑包括，例如，醇，烷烴，烯烴，炔烴，醛，高沸點醛縮合副產(chǎn)物，酮，酯，酰胺，叔胺，芳族化合物等?？梢允褂脤︻A定的加氫甲酰化反應不產(chǎn)生過度不利影響的任何適宜溶劑，這類溶劑可包括迄今為止在已知的金屬催化加氫甲?；磻型ǔＪ褂玫哪切┤軇Ｈ绻枰?，可使用一種或多種不同溶劑的混合物。一般地，就醛酸鹽的制備而言，正如本領域中所用的那樣，可以使用一種相應于所要產(chǎn)生的醛酸鹽產(chǎn)物的醛酸化合物和/或高沸點醛液體縮合副產(chǎn)物作為主要溶劑。如果需要，也可以預形成這種醛縮合副產(chǎn)物并相應地使用。在醛鹽的生產(chǎn)中可用的優(yōu)選溶劑實例包括酮(如丙酮和甲乙酮)，酯(如乙酸乙酯)，烴類(如甲苯)，硝基烴(如硝基苯)，醚(如四氫呋喃(THF)和甘醇二甲醚)，1,4-丁二醇和環(huán)丁砜。合適的溶劑記載在USP 5,312,996內。溶劑的用量對本發(fā)明而言并不關鍵，唯一的要求是其用量應足以溶解受處理的加氫甲酰化反應混合物中的催化劑和游離配體。一般地，按加氫甲酰化反應混合物起始物質的總重量計，溶解的用量可以為約5wt.％至約99wt.％或更高。
在本發(fā)明的實施方案中，加氫甲?；磻旌衔锟捎梢环N或多種液相(如極性和非極性相)構成。反應可以在通過提取產(chǎn)物和/或催化劑到另一液相內而能分離它們的液相中進行。反應過程中或反應之后，含產(chǎn)物相也可以自發(fā)分離。通過分配到兩相中的任一相內，這種方法通常有利于例如自催化劑和/或反應物中分離產(chǎn)物。另外，通過在這種溶劑內進行反應，也可以增加依賴于溶劑性質的產(chǎn)物選擇性。這種方法的公知應用是使用磺化膦作為配體的銠催化劑的烯烴水相加氫甲酰化。對于醛鹽的制備，由于產(chǎn)物可以通過提取到有機溶劑內而與催化劑分離，因而在含水溶劑中進行的這種方法特別有利。另一方面，醛往往會發(fā)生自縮合反應，因而也期望在水溶液中形成醛水合物而被穩(wěn)定。
如本發(fā)明所述，銠加氫甲?；呋瘎┑暮着潴w可以含有任何取代基，如陽離子或陰離子型取代基，這樣使得催化劑能夠溶于極性相(如水)。任選地，可以向反應混合物內加入相轉移催化劑，以促進催化劑、反應物或產(chǎn)物轉移到所需溶劑相內。配體或相轉移催化劑的結構并不重要，它取決于所選擇的條件、反應溶劑和所需產(chǎn)物。
當催化劑存在于多相體系內時，可以采用常規(guī)方法如提取或潷析而從反應物和/或產(chǎn)物中分離出催化劑。反應混合物本身可以為單相或多相；另一方面，多相體系也可以在反應結束時例如通過加入用于自催化劑中分離出產(chǎn)物的第二種溶劑形成。例如，參見USP 5180854，其公開內容在此并入本文用作參考。
在本發(fā)明方法的實施方案中，應用上述金屬-配體配合物催化劑，可以將烯烴與戊烯酸鹽一起進行加氫甲?；Ｔ谶@種情況下，除甲?；焖猁}外，還產(chǎn)生有烯烴的醛衍生物。
如果需要的話，在加氫甲酰化反應中也可以使用各種烯烴起始物質的混合物。更優(yōu)選的是，在含2-30個，優(yōu)選4-20個碳原子的α-烯烴(包括異丁烯)，和含4-20個碳原子的內烯烴以及用作起始物質的這種α-烯烴和內烯烴的混合物存在下，通過加氫甲?；煜┧猁}，此加氫甲酰化反應特另適于制備甲?；焖猁}。市售的含4個或更多個碳原子的α-烯烴可能含有少量相應的內烯烴和/或它們的相應飽和烴，因而在加氫甲?；?，不必進行純化。
作為說明，其它烯烴起始物質的例子包括α-烯烴，內烯烴，1,3-二烯，鏈烯酸烷基酯，鏈烷酸的鏈烯基酯，鏈烯基烷基醚，鏈烯醇，鏈烯醛等，例如乙烯，丙烯，1-丁烯，1-戊烯，1-己烯，1-辛烯，1-壬烯，1-癸烯，1-十一碳烯，1-十二碳烯，1-十三碳烯，1-十四碳烯，1-十五碳烯，1-十六碳烯，1-十七碳烯，1-十八碳烯，1-十九碳烯，1-二十碳烯，2-丁烯，2-甲基丙烯(異丁烯)，2-甲基丁烯，2-戊烯，2-己烯，3-己烯，2-庚烯，環(huán)己烯，丙烯二聚物，丙烯三聚物，丙烯四聚物，戊間二烯，異戊二烯，2-乙基-1-己烯，2-辛烯，苯乙烯，3-苯基-1-丙烯，1,4-己二烯，1,7-辛二烯，3-環(huán)己基-1-丁烯，烯丙醇，丁酸烯丙酯，己-1-烯-4-醇，辛-1-烯-4-醇，乙酸乙烯酯，乙酸烯丙酯，乙酸3-丁烯酯，丙酸乙烯酯，丙酸烯丙酯，甲基丙烯酸甲酯，乙烯基乙基醚，乙烯基甲基醚，乙烯基環(huán)己烯，烯丙基乙基醚，戊烯酸甲酯，3-戊烯酸，7-辛烯酸正丙酯，戊烯醛，如2-戊烯醛，3-戊烯醛和4-戊烯醛；戊烯醇，如2-戊烯醇，3-戊烯醇和4-戊烯醇；3-丁烯腈，3-戊烯腈，5-己烯腈，4-甲基苯乙烯，4-異丙基苯乙烯，4-叔丁基苯乙烯，α-甲基苯乙烯，4-叔丁基-α-甲基苯乙烯，1,3-二異丙烯基苯，丁子香酚，異丁子香酚，黃樟腦，異黃樟腦，茴香腦，4-烯丙基茴香醚，茚，檸檬烯，β-蒎烯，二環(huán)戊二烯，環(huán)辛二烯，莰烯，芫荽醇等。其它說明性的烯烴化合物可以包括，例如，對-異丁基苯乙烯，2-乙烯基-6-甲氧基萘，3-乙烯基苯基苯基酮，4-乙烯基苯基-2-噻吩基酮，4-乙烯基-2-氟聯(lián)苯，4-(1,3-二氫-1-氧代-2H-異吲哚-2-基)苯乙烯，2-乙烯基-5-苯甲酰基噻吩，3-乙烯基苯基苯基醚，丙烯基苯，異丁基-4-丙烯基苯，苯基乙烯基醚等。其它烯烴化合物包括如USP4329507中所述的取代芳基乙烯，此文獻內容并入本文用作參考。
如上所述，本發(fā)明加氫甲酰化方法一般優(yōu)選以連續(xù)方式進行。一般來講，連續(xù)加氫甲酰化方法是本領域中公知的，并且可以包括(a)在包含溶劑、金屬-配體配合物催化劑和游離配體的均相液態(tài)反應混合物中，用一氧化碳和氫氣加氫甲?；}起始物質；(b)保持有利于烯鹽起始物質加氫甲?；姆磻獪囟群蛪毫l件；(c)隨著烯鹽起始物質、一氧化碳和氫氣這些反應物的消耗，向反應介質中加入補充這些反應物；和(d)以任何有用方式回收所需醛鹽加氫甲?；a(chǎn)物。連續(xù)法可以以單程方式進行，即自反應混合物中移出醛酸鹽產(chǎn)物，由此回收產(chǎn)物，隨后向液體反應介質中補加入烯鹽起始物質、一氧化碳和氫氣進行下一單程操作，而不進行未反應烯鹽起始物質的循環(huán)。然而，通常較可取的是使用包括液體和/或氣體循環(huán)過程的連續(xù)法。這些循環(huán)過程的種類是本領域中公知的，并可以包括與所需醛反應產(chǎn)物分離的金屬-配體配合物催化劑溶液的液體循環(huán)，如USP 4148830中公開的液體循環(huán)過程，或如USP 4247486中所公開的氣體循環(huán)過程，以及液體和氣體兩種的聯(lián)合循環(huán)過程(如果需要的話)。所述USP 4148830和4247486的公開內容在此并入本文用作參考。最優(yōu)選的本發(fā)明加氫甲?；椒òㄟB續(xù)循環(huán)液體催化劑方法。
按照本發(fā)明方法制備的取代和未取代醛酸鹽中間體的說明例包括取代和未取代的甲?；人猁}，例如5-甲?；焖猁}等，如5-甲酰基戊酸三乙銨、5-甲?；焖徜@和5-甲?；焖嵝粱一@。合適的取代和未取代醛酸鹽(包括取代和未取代醛酸鹽的衍生物)的說明例包括Kirk-Othmer在化學技術大全(Encyclopedia ofChemical Technology)，第四版(1996)中所述的那些允許取代的以及未取代的醛酸鹽，上述文獻中的相關部分在此并入作為參考。
按照本發(fā)明方法制備的取代和未取代ε-己內酰胺前體的說明例包括單或多取代的以及未取代的5-甲?；焖猁}，亞氨基己酸和/或其鹽，氨基己酸和/或其鹽，己內酰胺，己內酯，亞胺，hemiaminals，酰亞胺，酰胺或衍生自甲酰基戊酸及其鹽的胺，以及相應的二聚體，三聚體和低聚物。合適的取代和未取代ε-己內酰胺前體(包括取代和未取代ε-己內酰胺前體的衍生物)的說明例包括Kirk-Othmer在化學技術大全(Encyclopedia of Chemical Technology)，第四版(1996)中所述的那些允許取代的以及未取代的ε-己內酰胺，上述文獻中的相關部分在此并入作為參考。
在本發(fā)明的實施方案中，可以將醛鹽混合物與反應混合物粗品中的其它組分分離開，其中的醛鹽混合物可采用任何適宜方法制備。適宜的分離方法包括，例如，溶劑提取，結晶，蒸餾，蒸發(fā)，相分離，升華，掃壁蒸發(fā)，降膜蒸發(fā)等。當醛產(chǎn)物是通過使用捕獲劑而形成時(如公開的專利合作條約專利申請WO 88/08835中所述)，最好將這些產(chǎn)物從反應混合物粗品中移出。一種將醛鹽產(chǎn)物與反應混合物粗品中的其它組分分離的方法為膜分離法。這種膜分離法可見USP5430194以及1995年5月5日遞交的與此有關的專利申請(申請?zhí)?8/430,790)中所述，在此并入這兩篇文獻內容作為參考。醛鹽混合物的后續(xù)還原性環(huán)化或胺化以及環(huán)化作用則無需使醛鹽與反應混合物粗品中的其它組分分離而可以直接進行。
與本申請在相應日遞交的相關美國專利申請(申請?zhí)?D-17765))中公開了由單或多取代的或未取代的不飽和酸鹽制備單或多取代的或未取代的醛酸鹽的方法，此文獻內容在此并入本文用作參考。
特別是當使用有機亞磷酸酯配體以連續(xù)液體循環(huán)方式進行本發(fā)明方法時，由于有機亞磷酸酯配體與醛在本發(fā)明方法過程中能夠發(fā)生反應，從而產(chǎn)生不需要的酸副產(chǎn)物(如羥基烷基膦酸)。這類副產(chǎn)物的形成有害地降低了配體的濃度。這些酸通常不溶于反應混合物，并且這種不溶性可能會導致不希望的膠狀副產(chǎn)物發(fā)生沉淀，而且還可能會進一步促使酸副產(chǎn)物的自催化形成。本發(fā)明方法中所用的有機多亞磷酸酯配體具有良好的抗這類酸形成的穩(wěn)定性。但是，如果發(fā)生這種問題，則可以在從其中分離出所需5-甲酰基戊酸鹽之前(或者更優(yōu)選在此之后)，將液體循環(huán)連續(xù)法的反應流出液流通過任何適宜的弱堿性陰離子交換樹脂，如胺Amberlyst樹脂床(如AmberlystA-21等)，以便在再加入到加氫甲?；磻鲀戎俺ゲ糠只蛉坎恍枰乃嵝愿碑a(chǎn)物。如果需要，可以使用多于一個這種堿性陰離子交換樹脂床，如一系列這種床，而且如果需要或必需的話，可以很容易地移去和/或放回任何這種床。另一方面，如果需要的話，可以周期性地從連續(xù)循環(huán)操作中除去任何部分或全部酸污染的催化劑循環(huán)流，并將如此移出的污染液體以與上所述相同的方式處理，以便在含催化劑液體再用于本發(fā)明加氫甲?；椒ㄖ俺セ驕p少酸性副產(chǎn)物的量。同樣，如果需要的話，也可以使用能從本發(fā)明加氫甲?；椒ㄖ谐ミ@類酸性副產(chǎn)物的其它適宜方法，如用弱堿(如碳酸氫鈉)提取酸。
本發(fā)明所用的方法能改進任何有機加溶銠-有機多亞磷酸酯配合物催化的由烯屬不飽和化合物制備醛的液體循環(huán)加氫甲?；椒ǖ拇呋瘎┓€(wěn)定性(在通過蒸發(fā)方式自包含有機加溶銠-有機多亞磷酸酯配合物和醛產(chǎn)物的反應產(chǎn)物溶液中分離回收醛產(chǎn)物時會減活化催化劑)，本發(fā)明的這種改進方法包括在雜環(huán)氮化合物存在下進行所述的蒸發(fā)分離步驟。例如可參見申請?zhí)枮?8/756,789的相應的美國專利(申請日1996年11月26日)，此文獻內容在此并入引作參考。
本發(fā)明所用的方法能改進任何有機加溶銠-有機多亞磷酸酯配合物催化的由烯屬不飽和化合物制備醛的液體循環(huán)加氫甲?；椒ǖ挠袡C亞磷酸酯配體的水解穩(wěn)定性以及這種催化劑的穩(wěn)定性，這種改進包括在分離所需5-甲?；焖猁}之前(或更優(yōu)選在此之后)，至少用緩沖水溶液處理衍生自所述方法并還含有加氫甲酰化過程中所形成的磷酸化合物的有機加溶銠-有機亞磷酸酯配合物催化劑溶液的一部分，以便中和和自所述催化劑溶液中除去至少一定量所述磷酸化合物，然后再將處理過的催化劑溶液返回到加氫甲?；磻鲀?。例如，參見申請?zhí)柗謩e為08/756501和08/753505的美國專利申請(申請日均為1996年11月26日)，這兩篇文獻的內容在此并入用作參考。
在本發(fā)明的實施方案中，通過在加氫甲酰化反應速率在一氧化碳中為負數(shù)或倒數(shù)級的反應區(qū)內和任選地在一種或多種下列條件下實施加氫甲?；椒?，能夠逆轉或至少減少因有機單磷化合物受到抑制或中毒而造成的金屬有機多磷配體配合物催化劑的減活化反應產(chǎn)物液體溫度與入口冷卻溫度間的溫差足以能阻止和/或降低所述加氫甲?；椒ㄟ^程中一氧化碳分壓、氫氣分壓、總反應壓力、加氫甲酰化反應速率和/或溫度的循環(huán)；一氧化碳的轉化率足以阻止和/或降低所述加氫甲?；椒ㄟ^程中一氧化碳分壓、氫氣分壓、總反應壓力、加氫甲酰化反應速率和/或溫度的循環(huán)；氫氣轉化率足以阻止和/或降低所述加氫甲酰化方法過程中一氧化碳分壓、氫氣分壓、總反應壓力、加氫甲?；磻俾屎?或溫度的循環(huán)；以及烯屬不飽和化合物的轉化率足以阻止和/或降低所述加氫甲?；椒ㄟ^程中一氧化碳分壓、氫氣分壓、總反應壓力、加氫甲?；磻俾屎?或溫度的循環(huán)。例如，參見申請?zhí)枮?8/756499的有關美國專利申請(申請日1996年11月26日)，此文獻內容在此并入引作參考。
生產(chǎn)單或多取代或未取代ε-己內酰胺類化合物的本發(fā)明優(yōu)選實施方案涉及下述方法，該方法包括(a)在羥羰基化催化劑如金屬-有機磷配體配合物催化劑存在下，使單或多取代或未取代的鏈二烯(如丁二烯)進行羥羰基化，生成單或多取代或未取代的不飽和酸，如戊烯酸(包括順式-3-戊烯酸、反式-3-戊烯酸、4-戊烯酸、順式-2-戊烯酸和/或反式-2-戊烯酸)；(b)任選地分離不飽和酸與羥羰基化催化劑；(c)中和不飽和酸，生成單或多取代或未取代的戊烯酸鹽，如順式-3-戊烯酸鹽，反式-3-戊烯酸鹽，4-戊烯酸鹽，順式-2-戊烯酸鹽和/或反式-2-戊烯酸鹽；(d)在加氫甲?；呋瘎┤缃饘?有機磷配體配合物催化劑存在下，將所述單或所取代或未取代的戊烯酸鹽進行加氫甲?；?，生成單或多取代或未取代的甲?；焖猁}，如5-甲?；焖猁}，和/或單或多取代或未取代的ε-己內酰胺前體；(e)任選地分離甲酰基戊酸鹽與加氫甲?；呋瘎缓?f)將所述單或多取代或未取代甲?；焖猁}和/或所述單或多取代或未取代ε-己內酰胺前體在還原性環(huán)化催化劑存在下進行還原性環(huán)化，或者任選地在胺化催化劑存在下將它們進行胺化并進而在環(huán)化催化劑存在下進行進行環(huán)化，生成所述單或多取代或未取代的ε-己內酰胺類化合物，如ε-己內酰胺。
生產(chǎn)單或多取代或未取代的ε-己內酰胺類化合物的另一優(yōu)選實施方案涉及下述方法，該方法包括(a)在羥羰基化催化劑如金屬-有機磷配體配合物催化劑存在下，使單或多取代或未取代的鏈二烯(如丁二烯)進行羥羰基化，生成單或所取代或未取代的不飽和酸，如戊烯酸(包括順式-3-戊烯酸、反式-3-戊烯酸、4-戊烯酸、順式-2-戊烯酸和/或反式-2-戊烯酸)；(b)任選地分離不飽和酸與羥羰基化催化劑；(c)任選地在多相或均相烯烴異構化催化劑存在下異構化不飽和酸，從而2-戊烯酸和/或3-戊烯酸將部分或全部異構化為3-戊烯酸和/或4-戊烯酸；(d)中和不飽和酸，生成單或多取代或未取代的戊烯酸鹽，如順式-3-戊烯酸鹽，反式-3-戊烯酸鹽，4-戊烯酸鹽，順式-2-戊烯酸鹽和/或反式-2-戊烯酸鹽；(e)在加氫甲?；呋瘎┤缃饘?有機磷配體配合物催化劑存在下，將所述單或所取代或未取代的戊烯酸鹽進行加氫甲?；?，生成單或多取代或未取代的甲?；焖猁}，如5-甲?；焖猁}，和/或單或多取代或未取代的ε-己內酰胺前體；(f)任選地分離甲?；焖猁}與加氫甲?；呋瘎?；和(g)將所述單或多取代或未取代甲?；焖猁}和/或所述單或多取代或未取代ε-己內酰胺前體在還原性環(huán)化催化劑存在下進行還原性環(huán)化，或者在還原胺化催化劑存在下將它們進行還原胺化并進而任選地在環(huán)化催化劑存在下進行環(huán)化，生成所述單或多取代或未取代的ε-己內酰胺類化合物，如ε-己內酰胺。在一實施方案中，步驟(d)可任選地包括將不飽和酸在多相或均相烯烴異構化催化劑存在下進行異構化，從而將2-戊烯酸鹽和/或3-戊烯酸鹽部分或全部異構化為3-戊烯酸鹽和/或4-戊烯酸鹽。
步驟(c)中的烯烴異構化催化劑可以是各種均相或多相過渡金屬基催化劑(特別是Ni,Rh,Pd,Pt,Co,Ru,或Ir)，或者可以是多相或均相酸催化劑(特別是酸性沸石，聚合物樹脂，或H+源，它們中的任一種都可以被一種或多種過渡金屬改性)。這些烯烴異構化催化劑是本領域中已知的，而且異構化作用可以采用本領域中公知的常規(guī)方法進行。這里所用的術語“異構化”是指包括(但不限于)能將單或多取代或未取代2-戊烯酸和/或3-戊烯酸轉化為取代或未取代4-戊烯酸的所有可能異構化方法。
當制備甲酰基戊酸鹽的方法分三個階段進行時(即首先在一組條件下制備2-戊烯酸，3-戊烯酸和/或4-戊烯酸，爾后在另一組條件下由2-戊烯酸、3-戊烯酸和/或4-戊烯酸制備戊烯酸鹽，隨后再在另一組條件下制備5-甲?；焖猁})，優(yōu)選第一和第三階段在75℃-110℃的溫度下和250psi-1000psi總壓下進行，而第二階段則優(yōu)選在60-100℃的溫度下和100psi-500psi總壓下進行。在第一和第三階段，分別可以使用相同或不同的金屬-配體配合物催化劑。這兩個階段中所用的其它條件也可以相同或者不同。還原性環(huán)化步驟還原性環(huán)化方法包括在一個或多個步驟或階段中，將單或多取代或未取代的甲?；焖猁}(如5-甲酰基戊酸鹽)，和/或單或多取代或未取代的ε-己內酰胺前體轉化為單或多取代或未取代的ε-己內酰胺化合物。這里所用的術語“還原性環(huán)化”是指包括所有允許的還原性環(huán)化方法，這些方法包括能將單或多取代或未取代的甲?；焖猁}(如5-甲?；焖猁})，和/或單或多取代或未取代的ε-己內酰胺前體轉化為單或多取代或未取代的ε-己內酰胺的氫化和環(huán)化作用。這里所用的術語“氫化”是指能與環(huán)化作用結合用于將單或多取代或未取代的甲?；焖猁}(如5-甲?；焖猁})，和/或單或多取代或未取代的ε-己內酰胺前體轉化為單或多取代或未取代的ε-己內酰胺的所有允許的氫化方法。這里所用的術語“環(huán)化”是指能和氫化作用一起用于將單或多取代或未取代的甲?；焖猁}(如5-甲?；焖猁})，和/或單或多取代或未取代的ε-己內酰胺前體轉化為單或多取代或未取代的ε-己內酰胺的所有允許的環(huán)化方法。一般地，還原性環(huán)化步驟或階段包括在催化劑存在下，使單或多取代或未取代的醛酸鹽和/或單或多取代或未取代的ε-己內酰胺前體與氫氣反應，生成單或多取代或未取代的ε-己內酰胺。
還原性環(huán)化方法中所用的甲酰基戊酸鹽和/或ε-己內酰胺前體是已知物質，并且可由上述加氫甲酰化步驟或用其它常規(guī)方法制備。這里也可以使用包括甲酰基戊酸鹽和/或ε-己內酰胺前體的反應混合物。還原性環(huán)化步驟中甲酰基戊烯酸鹽和/或ε-己內酰胺前體的用量并不重要，并且可以是足以形成ε-己內酰胺(優(yōu)選以高選擇性方式)的任何量。
還原性環(huán)化方法可以在一個或多個步驟或階段中和在任何容許順序的步驟或階段中進行。在一步法中，反應區(qū)中所余留的為所需產(chǎn)物ε-己內酰胺。而在多步驟或多階段方法中，各反應區(qū)中所余留的主要產(chǎn)物為中間產(chǎn)物。
具體還原性環(huán)化反應條件并不苛求，這些條件可以是足以制備ε-己內酰胺的任何有效的氫化和環(huán)化條件。反應器可以是攪拌釜、管式反應器等。在確定具體反應條件時要充分兼顧實現(xiàn)催化劑的高選擇性、活性、壽命與操作簡便之間的關系，同時還要兼顧所述甲?；焖猁}和/或ε-己內酰胺前體的固有反應性與甲酰基戊酸鹽和/或ε-己內酰胺前體以及所需反應產(chǎn)物對反應條件的穩(wěn)定性之間的關系。例如，USP 3652549和4730041中記載了氫化和/或環(huán)化方法中可用的某些代表性的反應條件，這兩篇文獻的內容在此可并入用作參考。盡管產(chǎn)物可以不經(jīng)純化而直接導入到另一反應區(qū)內，但如果需要，可以在特定的反應區(qū)之后回收并純化產(chǎn)物?；厥蘸图兓梢圆捎萌魏魏线m的方式進行(主要取決于所用的具體ε-己內酰胺前體)，包括蒸餾，相分離，提取，吸附，結晶，形成衍生物等。
毋囿于任何具體理論，ε-己內酰胺前體(如5-甲酰基戊酸鹽)的氫化以及環(huán)化成ε-己內酰胺的過程可通過各種中間體進行。能夠最好地提高選擇性或這種轉化速率的催化劑依賴于下述特定機理。最好使用能催化氫化或脫氫反應的催化劑。
氫化可以使用常規(guī)量各種催化劑來進行。這些催化劑包括各種物質，包括均相或多相催化劑在內，如鈀、釕、鉑、銠、鉻銅(copperchromite)，鎳，銅，鈷等。這些金屬催化劑可以負載在各種載體上，包括二氧化鈦、硅酸鎂、氧化鋁、氧化釩(vanadia)等，并且可進一步用附加金屬或其它添加劑(例如，鋇、錳、鋯、硒、鈣、鉬、鈷等)助催化。其它說明性的催化劑包括各種物質，包括均相或多相催化劑，或其它第8、9和10族金屬，銅，氧化鉻，以及各種金屬氮化物和碳化物等。這些金屬催化劑可以負載在各種載體上，包括二氧化鈦、氧化鑭、二氧化鈰、碳化硅、硅酸鎂、礬土、二氧化硅-氧化鋁，氧化釩等，并且可進一步由附加金屬或其它添加劑(例如鋇，錳，鋯，硒，鈣，鉬，鈷或其它第8、9和10族金屬，銅，鐵，和鋅)助催化。也可以使用各種均相催化劑，例如銠，釕，鈷，鎳等。這類催化劑可以用各種配體促進或穩(wěn)定，其中所述配體包括含氮或含磷物質，如胺，膦，亞磷酸酯以及類似物質。
氫化反應可以在例如管式或攪拌釜反應器中以任何需要方式進行。氫化反應可以采用常規(guī)方法完成。例如，反應溫度可以在大約50-約400℃或更高的溫度下(優(yōu)選約100℃-約300℃)進行大約1小時或更短至大約4小時或更長時間，使用的溫度越低，反應時間就越長。反應壓力的范圍可以為大氣壓或低于大氣壓的壓力至大約3000psi或更高的壓力。優(yōu)選的是，通常更多地考慮與可接受的催化劑性能和壽命、以及ε-己內酰胺前體和ε-己內酰胺產(chǎn)物穩(wěn)定性相適應的溫和溫度和低壓。氫化催化劑的用量與所用的具體氫化催化劑有關，并可以為起始物質總重量的約0.01wt.％或更低-約10wt.％或更高。
其中至少一個官能度為含氮官能團如胺的ε-己內酰胺前體的環(huán)化反應可能需要或者也可能不需要催化劑，這取決于所用的具體ε-己內酰胺前體。盡管可能不一定絕對需要使用催化劑，但最好仍這樣進行，以便改進轉化的選擇性和速率。其它ε-己內酰胺前體可能需要使用合適的催化劑。由于環(huán)化反應的機理與ε-己內酰胺前體有關，因而有效催化劑的選擇應基于所用的ε-己內酰胺前體。
環(huán)化反應可以在任何適當?shù)娜軇?，如水，芳烴或脂肪烴或官能化溶劑如甲醇，乙醇，酮類等溶劑中進行，或者可采用純凈ε-己內酰胺前體或采用反應順序的前一階段所得的ε-己內酰胺前體和副產(chǎn)物混合物來進行。如果轉化是在有水存在下實施，則最好使用能溶解反應混合物中所有組分(但可能使用的任何多相催化劑除外)的溶劑混合物。
亦可以使用兩相體系，但條件是應能充分混合。然而，為了促進ε-己內酰胺的回收，也可以在環(huán)化反應后通過提取、相分離或結晶方式使用這種體系。環(huán)化反應條件可以是在約0℃-約400℃的溫度和低于一大氣壓的壓力至約300psi或更高的壓力下反應大約1小時或更短時間至約4小時或更長時間，其中溫度越低，反應時間就越長，更優(yōu)選的反應溫度為約50℃至大約350℃，壓力為約50psi-約2500psi。如果使用催化劑的話，所用催化劑的量取決于所用的具體催化劑，并且可以為起始物質總重量的約0.01wt.％或更少至約10wt.％或更多。最好將氫化和環(huán)化步驟在單一反應區(qū)聯(lián)合進行。
如上所述，按本發(fā)明還原性環(huán)化步驟制得的取代和未取代ε-己內酰胺可以采用常規(guī)技術分離，如蒸餾，提取，沉淀，結晶，膜分離或其它適宜方法。例如，可以將粗制反應產(chǎn)物通過填充塔進行常壓或減壓蒸餾分離。反應性蒸餾可用于處理氫化和環(huán)化反應步驟。還原胺化和環(huán)化步驟還原胺化和環(huán)化方法包括將單或多取代或未取代的甲?；焖猁}(如5-甲?；焖猁})，和/或單或多取代或未取代的ε-己內酰胺前體經(jīng)一個或多個步驟或階段轉化為單或多取代或未取代的ε-己內酰胺。這里所用的術語“環(huán)化”是指包括能與胺化作用聯(lián)合用于將單或多取代或未取代的甲酰基戊酸鹽(如5-甲?；焖猁})，和/或單或多取代或未取代的ε-己內酰胺前體轉化為單或多取代或未取代的ε-己內酰胺的所有允許的環(huán)化方法。本文所用的術語“還原胺化”是指包括能與環(huán)化作用聯(lián)合用于將單或多取代或未取代的甲?；焖猁}(如5-甲?；焖猁})，和/或單或多取代或未取代的ε-己內酰胺前體轉化為單或多取代或未取代的ε-己內酰胺的所有允許的還原胺化方法。一般地，還原胺化和環(huán)化步驟或階段包括在催化劑存在下，使單或多取代或未取代的醛酸鹽和/或單或多取代或未取代的ε-己內酰胺前體與氫氣和胺或氨反應，生成單或多取代或未取代的ε-己內酰胺。
說明性的取代和未取代的甲?；焖猁}包括，例如，5-甲?；焖猁}如5-甲?；焖崛忆@，5-甲酰基戊酸銨，或它們的低聚物及其水合物或低聚物等。還原胺化和環(huán)化方法中所用的甲?；焖猁}和/或ε-己內酰胺前體是已知物質，而且可由上述加氫甲?；襟E或用其它常規(guī)方法制備。這里也可以使用包括甲酰基戊酸鹽和/或ε-己內酰胺前體的反應混合物。還原胺化和環(huán)化步驟中甲?；煜┧猁}和/或ε-己內酰胺前體的用量并不重要，并且可以是足以形成ε-己內酰胺(優(yōu)選以高選擇性方式)的任何量。
還原胺化和環(huán)化方法可以在一個或多個步驟或階段中和在任何容許順序的步驟或階段中進行。在一步法中，反應區(qū)中所余留的產(chǎn)物為ε-己內酰胺。而在多步驟或多階段方法中，各反應區(qū)中所余留的主要產(chǎn)物為中間產(chǎn)物。例如，在三階段方法中，ε-己內酰胺前體(如5-甲酰基戊酸鹽)在第一階段中可轉化為亞胺，該亞胺可以在第二階段氫化為胺，如6-氨基己酸或其鹽，而此胺在第三階段環(huán)化形成ε-己內酰胺。在兩階段方法中，ε-己內酰胺前體(如5-甲?；焖猁})在第一階段中直接轉化為胺(如6-氨基己酸或其鹽)，隨后此胺在第二階段環(huán)化成ε-己內酰胺。當然，這些單獨轉化可能會發(fā)生某些重疊，因此，在兩階段方法中，第一階段也可能會發(fā)生一些環(huán)化作用。
具體的胺化和環(huán)化反應條件并不重要，并且可以是足以制備ε-己內酰胺的任何有效的胺化和環(huán)化條件。反應器可以是攪拌釜、管式反應器等。在確定具體反應條件時要充分兼顧實現(xiàn)催化劑的高選擇性、活性、壽命與操作的簡便性之間的關系，同時還要兼顧所述甲?；焖猁}和/或ε-己內酰胺前體的固有反應性與甲酰基戊酸鹽和/或ε-己內酰胺前體以及所需反應產(chǎn)物對反應條件的穩(wěn)定性之間的關系。例如，USP 4730840和4730841,4731445和5068398中記載了還原胺化和/或環(huán)化方法中可用的某些代表性的反應條件，這些文獻的內容在此可并入用作參考。盡管產(chǎn)物可以不經(jīng)純化而直接導入到另一反應區(qū)內，但如果需要，可以在特定的反應區(qū)之后回收產(chǎn)物并加以純化?；厥蘸图兓梢圆捎萌魏魏线m的方式進行(主要取決于所用的具體ε-己內酰胺前體)，包括蒸餾，相分離，提取，吸附，結晶，形成衍生物等。
還原胺化反應可以在大約0℃-約200℃的溫度下進行大約1小時或更短至大約4小時或更長時間，反應溫度越低，反應時間就越長。優(yōu)選反應在約10℃-約150℃下進行約1小時或更短至大約2小時或更長時間，而且更優(yōu)選在約20℃-約125℃下進行約1小時或更短時間。反應溫度應當保證反應足以發(fā)生(隨催化劑體系而變)，但又不能高到導致5-甲?；焖猁}發(fā)生分解或聚合地步。
還原胺化反應可以在約20psig至約2000psig這樣較寬的壓力范圍內進行。優(yōu)選還原胺化反應在約100psig-約1000psig的壓力下進行。還原胺化反應優(yōu)選以液態(tài)或氣態(tài)或其混合狀態(tài)形式進行?？倝毫θQ于所用催化劑體系。選擇氫分壓以便最大程度地增加氫化催化劑的壽命。
在這些反應中，優(yōu)選使用常規(guī)量(優(yōu)選過量)的氨作為胺化劑，它可以以各種形式進料到反應器內，包括如液體，和氣體，溶液(如水溶液)形式，或銨鹽溶液形式或一些其它適當形式。胺化反應完成后，優(yōu)選分離去任何過量的氨，甲酰基戊酸鹽和/或ε-己內酰胺前體可以任何便利形式進料到反應器內，例如溶液形式，或純凈液體形式。
一些反應步驟或階段可能涉及使用催化劑。這些催化劑是本領域中已知的，而且可以以常規(guī)量使用。例如，亞胺氫化成胺的反應最好使用合適的氫化催化劑。
適用于可能的中間體亞胺化反應(如轉化醛為亞胺的反應)的催化劑包括弱酸，例如無機酸，和羧酸，如鹽酸，磷酸，硫酸，乙酸，苯甲酸等。也可以使用其它酸性物質，如分子篩，二氧化硅，氧化鋁和鋁硅膠(aluminosilicas)，粘土和水合鈦酸鹽。另外，也可以使用雜多酸，磺酸，酚類或其它弱酸性物質。
同樣較為有利的是通過例如共沸蒸餾，提取，吸附和其它類似方式除去中間體亞胺化反應中產(chǎn)生的水。另一方面，依據(jù)所用的具體ε-己內酰胺前體，水可以不刻意除去，而帶入到反應的下一階段中。
毋囿于任何具體理論，ε-己內酰胺前體(如5-甲酰基戊酸鹽)的還原胺化和環(huán)化形成ε-己內酰胺的反應可通過各種中間體進行。能夠最好地提高這種轉化的選擇性或轉化速率的催化劑依賴于下述特定機理。最好使用能催化氫化或脫氫反應的催化劑。
反應順序中的進一步轉化為還原亞胺形成胺官能物的反應，亦即氫化反應。這種轉化可采用常規(guī)量各種已知催化劑(如氫化或脫氫催化劑)進行。這些催化劑包括各種物質，包括均相或多相催化劑在內，如鈀、釕、鉑、銠、鉻銅(copper chromite)，鎳，銅，鈷等。這些金屬催化劑可以負載在各種載體上，包括二氧化鈦、硅酸鎂、氧化鋁、氧化釩(vanadia)等，并且可進一步用附加金屬或其它添加劑(例如，鋇、錳、鋯、硒、鈣、鉬、鈷等)助催化。其它說明性的催化劑包括各種物質，包括均相或多相催化劑在內，或其它第8、9和10族金屬，銅，氧化鉻，以及各種金屬氮化物和碳化物等。這些金屬催化劑可以負載在各種載體上，包括二氧化鈦、氧化鑭、二氧化鈰、碳化硅、硅酸鎂、礬土、二氧化硅-氧化鋁，氧化釩等，并且可進一步由附加金屬或其它添加劑(例如鋇，錳，鋯，硒，鈣，鉬，鈷或其它第8、9和10族金屬，銅，鐵，和鋅)助催化。也可以使用各種均相催化劑，例如銠，釕，鈷，鎳等。這類催化劑可以用各種配體助催化或穩(wěn)定，其中所述配體包括含氮或含磷物質，如胺，膦，亞磷酸酯以及類似物質。
氫化反應可以在例如管式或攪拌釜反應器中以任何期望的方式進行。氫化反應可以采用常規(guī)方法完成。例如，反應溫度可以在大約50-約400℃或更高的溫度下(優(yōu)選約100℃-約300℃)進行大約1小時或更短至大約4小時或更長時間，其中使用的溫度越低，反應時間就越長。反應壓力的范圍可以為大氣壓或低于大氣壓的壓力至大約3000psi或更高的壓力。優(yōu)選的是，通常更多地考慮與可接受的催化劑性能和壽命、以及ε-己內酰胺前體和ε-己內酰胺產(chǎn)物穩(wěn)定性相適應的溫和溫度和低壓。氫化催化劑的用量與所用的具體氫化催化劑有關，并可以為起始物質總重量的約0.01wt.％或更低百分量-約10wt.％或更高百分量。
其中至少一個官能度為含氮官能團如胺的ε-己內酰胺前體的環(huán)化反應可能需要或者也可能不需要催化劑，這取決于所用的具體ε-己內酰胺前體。盡管可能不一定絕對需要使用催化劑，但最好仍這樣進行，以改進轉化的選擇性和速率。其它ε-己內酰胺前體可能需要使用合適的催化劑。由于環(huán)化反應的機理與ε-己內酰胺前體有關，因而有效催化劑的選擇應基于所用的ε-己內酰胺前體。
環(huán)化反應可以在任何適當溶劑，如水，芳烴或脂肪烴或官能化溶劑如甲醇，乙醇，酮類等溶劑中進行，或者可采用純凈ε-己內酰胺前體或采用反應順序中前一階段所得的ε-己內酰胺前體和副產(chǎn)物混合物來進行。如果轉化是在有水存在下實施，則最好使用能溶解反應混合物中所有組分(但可能使用的任何多相催化劑除外)的溶劑混合物。
亦可以使用兩相體系，但條件是應能實現(xiàn)充分混合。然而，為了促進ε-己內酰胺的回收，也可以在環(huán)化反應后通過提取、相分離或結晶方式使用這種體系。環(huán)化反應條件可以是在約0℃-約400℃的溫度和低于一大氣壓的壓力至約3000psi或更高的壓力下反應大約1小時或更短時間至約4小時或更長時間，其中溫度越低，反應時間就越長，更優(yōu)選的反應溫度為約50℃至大約350℃，壓力為約50psi-約2500psi。如果使用催化劑的話，所用催化劑的量取決于所用的具體催化劑，并且可以為起始物質總重量的約0.01wt.％或更少至約10wt.％或更多。最好將胺化和環(huán)化步驟在單一反應區(qū)聯(lián)合進行。
如上所述，按本發(fā)明的還原胺化和環(huán)化步驟制得的取代和未取代ε-己內酰胺可以采用常規(guī)技術分離，如蒸餾，提取，沉淀，結晶，膜分離或其它適宜方法。例如，可以將粗制反應產(chǎn)物通過填充塔進行常壓或減壓蒸餾分離。反應性蒸餾可用于處理胺化和環(huán)化反應步驟。
按照本發(fā)明方法制備的說明性ε-己內酰胺包括ε-己內酰胺和取代的ε-己內酰胺(如α,β,γ,δ和N-取代的ε-己內酰胺)。合適的取代或未取代ε-己內酰胺(包括ε-己內酰胺的衍生物)的說明例包括Kirk-Othmer在化學技術大全，第四版(1996)中所述的那些允許取代的以及未取代的ε-己內酰胺，上述文獻中的相關部分在此并入作為參考。
本文所述的ε-己內酰胺適合于各種應用，如制備合成纖維(尤其是尼龍6)，塑料，硬纖維，薄膜，涂料，合成皮革，增塑劑和油漆賦形劑，聚氨酯交聯(lián)劑，氨基酸賴氨酸的合成等。
本發(fā)明方法可以在較寬的反應速率(m/L/h=產(chǎn)物摩爾數(shù)/反應溶液體積(升)/小時)范圍內操作。通常，反應速率至少為0.01m/L/h或更高，優(yōu)選至少0.1m/L/h或更高，更優(yōu)選至少0.5m/L/h或更高。站在經(jīng)濟實用的立場來看(如使用體積較小的反應器等)，往往更優(yōu)選較高的反應速率。
由單或多取代或未取代鏈二烯制備單或多取代或未取代ε-己內酰胺的方法記載在1996年4月24日遞交的申請?zhí)枮?0/016,126的美國專利申請內，此文獻內容在此并入本文用作參考。
本發(fā)明方法可以采用，例如，固定床反應器，流化床反應器，或淤漿反應器實施。催化劑的最佳體積和形狀取決于所用反應器類型。一般地，對于流化床反應器來講，優(yōu)選易流化的球狀小顆粒催化劑。而對于固定床反應器，則優(yōu)選大顆粒催化劑，從而在反應器內保持適度低的背壓力。
本發(fā)明方法可以以分批或連續(xù)方式進行，如果需要，循環(huán)未消耗的起始物質。反應可以在單一反應區(qū)或者在多個串聯(lián)或并聯(lián)反應區(qū)中進行，或者也可以在延伸管道區(qū)或一系列這種區(qū)內分批或連續(xù)進行。所用的構造材料在反應過程中中應當對起始物質呈惰性，而且設備的組裝應當能承受反應溫度和壓力。用于輸入和/或調節(jié)反應過程中分批或連續(xù)加入到反應區(qū)內的起始物質或組分的量的方法可方便地用在尤其是用于維持起始物質所需摩爾比的方法中。反應步驟可通過將一種起始物質遞增加入到另一種內完成。同樣，反應步驟也可以通過聯(lián)合加入起始物質而進行組合。當不需要或者不能實現(xiàn)完全轉化時，可以通過例如蒸餾方式將起始物質與產(chǎn)物分開，然后將起始物質再循環(huán)到原來的反應區(qū)內。
本發(fā)明方法可以在搪玻璃、不銹鋼或其它同類型反應器內進行。為了控制過度溫度波動，或防止任何可能的“飛車”反應溫度，在反應區(qū)裝備一個或多個內和/或外熱交換器。
本發(fā)明方法可以經(jīng)單個或多個步驟或階段完成。例如，在單階段方法中，5-甲?；焖猁}在管式反應器的前部分內進行氫化，而環(huán)化則在管式反應器的后部分內進行。在確定準確的反應步驟或階段數(shù)量時要充分兼顧實現(xiàn)催化劑的高選擇性、活性、壽命與操作的簡便性之間的關系，同時還要兼顧所述起始物質的固有反應性與起始物質和所需反應產(chǎn)物對反應條件的穩(wěn)定性之間的關系。
在一個實施方案中，本發(fā)明有用的方法可以在多級反應器內進行，如見申請?zhí)枮?8/757743的相應美國專利申請(申請日1996年11月26日)所述，此文獻內容在此并入用作參考。這種多級反應器可設計有在每個容器能產(chǎn)生多于一個理論反應級數(shù)的內部物理阻擋層。實際上，單一連續(xù)式攪拌槽反應容器內部同樣可以含有多個反應器。在單一容器內的多反應階段是一種效能價格合算的利用反應器容積的方式。它能顯著減少其它情況下獲得相同結果所需的容器數(shù)量。容器較少能降低所需的總投資費用和與分離容器和攪拌器有關的維護費。
按照本發(fā)明方法制備的取代和未取代ε-己內酰胺可以進行其它反應以獲得所需的衍生物。這類許可的衍生化反應可以按照本領域中的常規(guī)方法進行。說明性的衍生化反應包括，例如，氫化、酯化、聚合、共聚、胺化、烷基化、脫氫反應、還原、?；?、縮合反應、氧化反應、甲硅烷基化等，其中包括它們之間容許的組合。本發(fā)明并不受取代或未取代的ε-己內酰胺的容許衍生化反應或容許衍生物的任何限制。
在本發(fā)明的實施方案中，任選地純化ε-己內酰胺之后，可以通過連續(xù)聚合或分批聚合方法由這些ε-己內酰胺制備尼龍6聚合物。在這兩種形成尼龍6的反應方法中，聚合作用按照下述反應發(fā)生ε-己內酰胺(mol.wt.113)+H2O→氨基己酸(mol.wt.131)→尼龍6(mo..wt.14,000-20,000)+H2O。生產(chǎn)尼龍6的合適反應器以及聚合反應條件是本領域中公知的。
在連續(xù)聚合法中，是從儲存槽中取出高純度熔融態(tài)ε-己內酰胺，并泵入到反應罐內，然后在其中一起混合控制量的水(引發(fā)劑)、回收的單體和低聚物、鏈終止劑(如乙酸)和其它添加劑如熱和光穩(wěn)定劑。己內酰胺無論是在貯槽內還是在聚合法的全部過程中都保持在氮氣環(huán)境內。然后過濾熔融己內酰胺溶液并計量到進行聚合的反應容器內。
反應容器一般高8-10米，并且是垂直安裝。反應器通常還裝配有數(shù)個獨立的加熱套，當反應物下行通過反應管時，它們能控制反應物的溫度。常壓下，當反應物緩慢通過反應管且溫度增加到大約275℃時發(fā)生聚合。20-24小時后，尼龍6聚合物達到平衡，以線材形式將它們擠壓到水驟冷槽內；然后將線材切割成片，這些片同樣在氮氣氛下儲存。
在分批聚合法中，將高純度熔融ε-己內酰胺(約80℃)泵入到壓力反應釜內。加入引發(fā)劑水，形成高達5％的溶液，并將溶液溫度增加到220-270℃。壓力隨溫度增加而增加，而且發(fā)生聚合。
加入聚合物鏈終止劑如乙酸控制分子量，從而控制樹脂粘度。數(shù)小時后，當己內酰胺形成聚合物的轉化達到平衡時，通過減壓獲真空而除去水。為獲得所需分子量，水的去除是必需的。待水除去后，保持聚合混合物至分子量達到平衡。最后，以線材形式將熔融樹脂擠壓到水驟冷槽內；然后切割線材成片。
對本發(fā)明來說，術語“烴”是指包括所有含有至少一個氫或一個碳原子的容許化合物。這些容許化合物還可以含有一個或多個雜原子。廣義上講，容許烴包括無環(huán)(含有或不含雜原子)和環(huán)狀、支鏈和直鏈、碳環(huán)和雜環(huán)、芳族和非芳族有機化合物，它們可以被取代或未被取代。
這里所用的術語“取代的”是指有機化合物的所有容許取代基，但另有說明除外。廣義上講，容許取代基包括有機化合物的無環(huán)和環(huán)狀、支鏈和直鏈、碳環(huán)和雜環(huán)、芳族和非芳族取代基。例如，說明性取代基包括烷基，烷氧基，芳基，芳氧基，羥基，羥烷基，氨基，氨基烷基，鹵素等，其中碳原子數(shù)可以為1-約20或更多，優(yōu)選1-約12。對于適當?shù)挠袡C化合物，容許取代基可以是單個或多個，并且可以相同或不同。本發(fā)明并不受有機化合物的容許取代基的任何限制。
對本發(fā)明而言，化學元素按照F.Albert Cotton,GeoffreyWilkinson和Paul L.Gaus的“基礎無機化學”(Basic InorganicChemistry)(John Wiley & Sons,Inc出版，第3版，1995)中翻印的元素周期表標記。
下列實施例中的某些用于進一步說明本發(fā)明。
實施例1在100毫升Parr高壓釜內放入0.11克PdI2(1000ppm Pd)，和0.81克本文所述的配體A(2mol配體/摩爾鈀)。密封反應器，用氮氣吹洗，然后通過注射器加入25毫升無水1,4-二噁烷，3毫升丁二烯，1.2毫升水(2摩爾/摩爾丁二烯)和1.09克N-甲基吡咯烷酮(作為內標)。用1400psi一氧化碳加壓反應器，然后加熱至110℃。反應2小時后，通過氣相色譜分析混合物。9％丁二烯發(fā)生轉化。產(chǎn)物混合物含67.5％3-戊烯酸和32.4％4-戊烯酸。
實施例2在100毫升Parr高壓釜內放入0.05克PdCl2(1000ppm Pd)，和0.66克本文所述的配體A(2mol配體/摩爾鈀)。密封反應器，用氮氣吹洗，然后通過注射器加入25毫升無水1,4-二噁烷，3毫升丁二烯，1.2毫升水(2摩爾/摩爾丁二烯)和1.08克N-甲基吡咯烷酮(作為內標)。用1000psi一氧化碳加壓反應混合物，并加熱至110℃。反應2小時后，通過氣相色譜分析混合物。22％丁二烯發(fā)生轉化。產(chǎn)物混合物含99.9％3-戊烯酸。
實施例3在100毫升Parr高壓釜內放入0.11克PdI2(1000ppm Pd)，和0.73克本文所述的配體M(3mol配體/摩爾鈀)。密封反應器，用氮氣吹洗，然后通過注射器加入25毫升無水1,4-二噁烷，3毫升丁二烯，1.2毫升水(2摩爾/摩爾丁二烯)和1.09克N-甲基吡咯烷酮(作為內標)。用1400psi一氧化碳加壓反應器，并加熱至110℃。反應2小時后，通過氣相色譜分析混合物。9％丁二烯發(fā)生轉化。產(chǎn)物混合物含59.2％3-戊烯酸、25.2％4-戊烯酸、以及15.5％異戊酸。
實施例4在100毫升Parr高壓釜內放入0.10克PdI2(1000ppm Pd)，和0.46克本文所述的配體F(2mol配體/摩爾鈀)。密封反應器，用氮氣吹洗，然后通過注射器加入25毫升無水1,4-二噁烷，3毫升丁二烯，1.2毫升水(2摩爾/摩爾丁二烯)和1.07克N-甲基吡咯烷酮(作為內標)。隨后用500psi一氧化碳加壓反應混合物，并加熱至95℃。反應2小時后，通過氣相色譜分析混合物。35％丁二烯發(fā)生轉化。產(chǎn)物混合物含94.5％3-戊烯酸和5.5％2-戊烯酸。
實施例5在100毫升Parr高壓釜內放入0.10克PdI2(1000ppm Pd)，和0.47克本文所述的配體F(2mol配體/摩爾鈀)。密封反應器，用氮氣吹洗，然后通過注射器加入25毫升無水1,4-二噁烷，3毫升丁二烯，1.2毫升水(2摩爾/摩爾丁二烯)和1.08克N-甲基吡咯烷酮(作為內標)。隨后用220psi一氧化碳加壓反應混合物，并加熱至110℃。反應2小時后，利用氣相色譜分析混合物。18％丁二烯發(fā)生轉化。產(chǎn)物混合物含99.9％3-戊烯酸。
實施例6在100毫升Parr高壓釜內放入0.15克雙(二亞芐基丙酮)合鈀(1000ppm Pd)，和0.44克本文所述的配體F(2mol配體/摩爾鈀)。密封反應器，用氮氣吹洗，然后通過注射器加入25毫升無水1,4-二噁烷，34微升57％HI水溶液(1摩爾碘/摩爾鈀)，1毫升丁二烯，0.4毫升水(2摩爾/摩爾丁二烯)和1.08克N-甲基吡咯烷酮(作為內標)。隨后用1372psi一氧化碳加壓反應混合物，并加熱至110℃。反應2小時后，通過氣相色譜分析混合物。91％丁二烯發(fā)生轉化。產(chǎn)物混合物包含95.5％3-戊烯酸和3.5％2-戊烯酸。
實施例7在100毫升Parr高壓釜內放入0.15克雙(二亞芐基丙酮)合鈀(1000ppm Pd)，和0.44克本文所述的配體F(2mol配體/摩爾鈀)。密封反應器，用氮氣吹洗，然后通過注射器加入25毫升無水1,4-二噁烷，34微升57％HI水溶液(1摩爾碘/摩爾鈀)，1毫升丁二烯，0.4毫升水(2摩爾/摩爾丁二烯)和1.04克N-甲基吡咯烷酮(作為內標)。將反應混合物用900psi一氧化碳和200psi H2加壓，并加熱至110℃。反應30分鐘后，通過氣相色譜分析混合物。92％丁二烯發(fā)生轉化。產(chǎn)物混合物含92.6wt.％3-戊烯酸和7.4wt.％輕質副產(chǎn)物(可能為丁烷)。
實施例8在100毫升Parr高壓釜內放入0.15克雙(二亞芐基丙酮)合鈀(1000ppm Pd)，和0.44克本文所述的配體F(2mol配體/摩爾鈀)。密封反應器，用氮氣吹洗，然后通過注射器加入25毫升無水1,4-二噁烷，0.3毫升戊酸，3毫升丁二烯，1.2毫升水(2摩爾/摩爾丁二烯)和1.08克N-甲基吡咯烷酮(作為內標)。隨后用1300psi一氧化碳加壓反應混合物，并加熱至110℃。反應2小時后，通過氣相色譜分析混合物。2％丁二烯轉化為3-戊烯酸。
實施例9將160毫升磁力攪拌高壓釜用1∶1 H2/CO沖洗，加入由0.15mmol二羰基乙酰丙酮合銠(Ⅰ)、0.74mmol本文所述的配體F和30毫升四氫呋喃組成的催化劑溶液。用10psig 1∶1 H2/CO加壓高壓釜，并加熱至85℃。通過向22mmol 3-戊烯酸/2毫升四氫呋喃中加入23mmol三乙胺制備3-戊烯酸的三乙基銨鹽溶液。利用注射器將此溶液加入到高壓釜內，用1∶1 H2/CO加壓反應混合物至100psig。在85℃、100psi 1∶1 H2/CO下反應170分鐘后，用氣相色譜分析反應產(chǎn)物(以其游離酸形式)得到下列結果88％5-甲?；焖?，7％支化甲?；焖?，5％戊酸和1％2-戊烯酸。
實施例10將160毫升磁力攪拌高壓釜用1∶1 H2/CO沖洗，加入由0.14mmol二羰基乙酰丙酮合銠(Ⅰ)、0.60mmol本文所述的配體F和50毫升四氫呋喃構成的催化劑溶液。用100psig 1∶1 H2/CO加壓高壓釜，并加熱至85℃。利用注射器向高壓釜內加入20mmol 3-戊烯酸，用1∶1 H2/CO加壓反應混合物至150psig。在85℃、150psi 1∶1 H2/CO下反應150分鐘后，經(jīng)氣相色譜分析反應產(chǎn)物得到下列結果75％5-甲?；焖幔?％支化甲?；焖幔?％戊酸，5％2-戊烯酸和4％3-戊烯酸。
實施例11將160毫升磁力攪拌高壓釜用N2沖洗，加入由0.15mmol二羰基乙?；香?Ⅰ)、0.73mmol本文所述的配體F和30毫升四氫呋喃構成的催化劑溶液。用N2加壓高壓釜至10psig，并加熱至85℃。通過向22mmol 4-戊烯酸/4毫升四氫呋喃中加入21mmol三乙胺制備4-戊烯酸的三乙基銨鹽溶液。利用注射器將此溶液加入到高壓釜內，將反應混合物用1∶1 H2/CO加壓至100psig。在85℃、100psi1∶1 H2/CO下反應155分鐘后，用氣相色譜分析反應產(chǎn)物(以其游離酸形式)得到下列結果93％5-甲?；焖幔?％支化甲?；焖幔?％戊酸和＜1％的2-戊烯酸。
實施例12將160毫升磁力攪拌高壓釜用1∶1 H2/CO沖洗，加入由0.15mmol二羰基乙酰丙酮合銠(Ⅰ)、0.66mmol本文所述的配體F和50毫升四氫呋喃構成的催化劑溶液。用1∶1 H2/CO將高壓釜加壓到30psig，并加熱至85℃。利用注射器向高壓釜內加入40mmol 4-戊烯酸，并用1∶1 H2/CO加壓反應混合物至120psig。維持反應溫度為85℃，并將高壓釜周期性地再加壓到120psig。在85℃反應220分鐘后，氣相色譜分析反應產(chǎn)物得到下列結果77％5-甲?；焖?，6％支化甲酰基戊酸，9％戊酸，6％2-戊烯酸和2％3-戊烯酸。
實施例13將160毫升磁力攪拌高壓釜用1∶1 H2/CO沖洗，加入由0.14mmol二羰基乙酰丙酮合銠(Ⅰ)、0.65mmol本文所述的配體F和26毫升苯并三唑和50毫升四氫呋喃構成的催化劑溶液。用75psig 1∶1 H2/CO加壓高壓釜，并加熱至85℃。利用注射器向高壓釜內加入20mmol 3-戊烯酸，用1∶1 H2/CO加壓反應混合物至150psig。在85℃、150psi1∶1 H2/CO下反應105分鐘后，氣相色譜分析反應產(chǎn)物(以其游離酸形式)得到下列結果73％5-甲?；焖?，8％支化甲?；焖幔?％戊酸，7％2-戊烯酸和4％3-戊烯酸。
實施例14將160毫升磁力攪拌高壓釜用N2沖洗，加入由0.15mmol二羰基乙酰丙酮合銠(Ⅰ)、0.73mmol本文所述的配體F和28毫升四氫呋喃構成的催化劑溶液。用15psig N2加壓高壓釜，并加熱至85℃。通過向24mmol反式-2-戊烯酸/4毫升四氫呋喃內加入20mmol三乙胺制備反式-2-戊烯酸的三乙基銨鹽溶液。利用注射器將此溶液加入到反應器內，并用1∶1 H2/CO加壓反應混合物至100psig。在85℃、100psi 1∶1 H2/CO下反應145分鐘后，氣相色譜分析反應產(chǎn)物(以其游離酸形式)得到下列結果9％5-甲?；焖?，1％支化甲酰基戊酸，68％戊酸，21％2-戊烯酸和1％3-戊烯酸。
實施例15
將160毫升磁力攪拌高壓釜用N2沖洗，加入由0.15mmol二羰基乙酰丙酮合銠(Ⅰ)、0.74mmol本文所述的配體F和30毫升四氫呋喃構成的催化劑溶液。用15psig N2加壓高壓釜并加熱至85℃。利用注射器向反應器內加入20mmol 2-戊烯酸，用1∶1 H2/CO加壓反應混合物至100psig。在85℃、100psi 1∶1 H2/CO下反應150分鐘后，氣相色譜分析反應產(chǎn)物得到下列結果5％5-甲?；焖?，2％支化甲?；焖?，76％戊酸，16％2-戊烯酸和1％3-戊烯酸。
實施例16將160毫升磁力攪拌高壓釜用1∶1 H2/CO沖洗，加入由0.15mmol二羰基乙酰丙酮合銠(Ⅰ)、0.67mmol本文所述的配體F、9.75克28-30％氫氧化銨水溶液(0.16mol NH3)、14.23克水和35毫升四氫呋喃構成的催化劑溶液。用1∶1 H2/CO加壓高壓釜到25psig并加熱至85℃。利用注射器向高壓釜內加入33mmol 3-戊烯酸，將反應混合物用1∶1 H2/CO加壓至150psig。在85℃下反應135分鐘后，冷卻反應混合物，轉移到玻璃瓶內，使之分成兩相。將底部水層轉移到含5克鉻助催化的阮氏鎳催化劑和20毫升28-30％氫氧化銨水溶液的反應器內。密封反應器，置于230psig H2下，加熱反應混合物到120℃，同時用H2將壓力增加到1000psig。在120℃、1000psig H2下反應125分鐘后，冷卻反應混合物，減壓取樣。氣相分析溶液得到下列結果79％戊酸和17％ε-己內酰胺。
盡管本發(fā)明用上述實施例中的一些進行了說明，但不得認為本發(fā)明僅局限于此；相反，本發(fā)明應包括上文中所公開的一般范圍。無需偏離本發(fā)明的精神和范圍，可以對它們作出各種修飾和改進。
權利要求
1．制備單取代或多取代或未取代的ε-己內酰胺方法，該方法包括(a)在羥羰基化催化劑存在下，將單取代或多取代或未取代的鏈二烯進行羥羰基化，并與堿中和生成單取代或多取代或未取代的戊烯酸鹽；(b)在加氫甲?；呋瘎┐嬖谙?，將所述單取代或多取代或未取代的戊烯酸鹽進行加氫甲?；蓡稳〈蚨嗳〈蛭慈〈募柞；焖猁}和/或單取代或多取代或未取代的ε-己內酰胺前體；和(c)在還原胺化催化劑存在下，將所述單取代或多取代或未取代的甲酰基戊酸鹽和/或所述單取代或多取代或未取代的ε-己內酰胺前體進行還原胺化，以及任選地在環(huán)化催化劑存在下進行環(huán)化，生成所述單取代或多取代或未取代的ε-己內酰胺。
2．制備單取代或多取代或未取代的ε-己內酰胺方法，該方法包括(a)在羥羰基化催化劑存在下，將單取代或多取代或未取代的鏈二烯進行羥羰基化，生成單取代或多取代或未取代的戊烯酸；(b)將所述生成單取代或多取代或未取代的戊烯酸與堿中和生成單取代或多取代或未取代的戊烯酸鹽；(c)在加氫甲?；呋瘎┐嬖谙?，將所述單取代或多取代或未取代的戊烯酸鹽進行加氫甲?；?，生成單取代或多取代或未取代的甲酰基戊酸鹽和/或單取代或多取代或未取代的ε-己內酰胺前體；和(d)在還原胺化催化劑存在下，將所述單取代或多取代或未取代的甲?；焖猁}和/或單取代或多取代或未取代的ε-己內酰胺前體進行還原胺化，以及任選地在環(huán)化催化劑存在下進行環(huán)化，生成所述單取代或多取代或未取代的ε-己內酰胺。
3．制備單取代或多取代或未取代的ε-己內酰胺的方法，該方法包括(a)在羥羰基化催化劑存在下，將單取代或多取代或未取代的鏈二烯進行羥羰基化，并與氨中和生成單取代或多取代或未取代的戊烯酸鹽；(b)在加氫甲酰化催化劑存在下，將所述單取代或多取代或未取代的戊烯酸鹽進行加氫甲?；?，生成單取代或多取代或未取代的甲?；焖猁}和/或單取代或多取代或未取代的ε-己內酰胺前體；和(c)在還原環(huán)化催化劑存在下，將所述單取代或多取代或未取代的甲酰基戊酸鹽和/或單取代或多取代或未取代的ε-己內酰胺前體進行還原環(huán)化，生成所述單取代或多取代或未取代的ε-己內酰胺。
4．制備單取代或多取代或未取代的ε-己內酰胺的方法，該方法包括(a)在羥羰基化催化劑存在下，將單取代或多取代或未取代的鏈二烯進行羥羰基化，生成單取代或多取代或未取代的戊烯酸；(b)將所述單取代或多取代或未取代的戊烯酸與氨中和生成單取代或多取代或未取代的戊烯酸鹽；(c)在加氫甲酰化催化劑存在下，將所述單取代或多取代或未取代的戊烯酸鹽進行加氫甲?；蓡稳〈蚨嗳〈蛭慈〈募柞；焖猁}和/或單取代或多取代或未取代的ε-己內酰胺前體；和(d)在還原環(huán)化催化劑存在下，將所述單取代或多取代或未取代的甲酰基戊酸鹽和/或單取代或多取代或未取代的ε-己內酰胺前體進行還原環(huán)化，生成所述單取代或多取代或未取代的ε-己內酰胺。
5．制備單取代或多取代或未取代的醛酸鹽和/或單取代或多取代或未取代的ε-己內酰胺前體的方法，該方法包括在加氫甲?；呋瘎┐嬖谙拢瑢稳〈蚨嗳〈蛭慈〈牟伙柡退猁}進行加氫甲?；伤鰡稳〈蚨嗳〈蛭慈〈娜┧猁}和/或單取代或多取代或未取代的ε-己內酰胺前體。
6．權利要求1的方法，其中取代或未取代的鏈二烯包括丁二烯，取代或未取代的戊烯酸包括3-戊烯酸，取代或未取代的戊烯酸鹽包括3-戊烯酸鹽，取代或未取代的甲?；焖猁}包括5-甲酰基戊酸鹽，以及取代或未取代的ε-己內酰胺包括ε-己內酰胺。
7．權利要求1的方法，其中加氫甲?；呋瘎┌ń饘?配體配合物催化劑。
8．權利要求7的方法，其中所述金屬-配體配合物催化劑包括與有機磷配體配合的金屬，且所述金屬選自第8、9和10族的金屬，所述有機磷配體選自單-、二-、三-和多-有機膦配體。
9．權利要求7的方法，其中所述金屬-配體配合物催化劑包括與有機磷配體配合的金屬，且所述金屬選自第8、9和10族的金屬，所述有機磷配體選自(ⅰ)下式表示的三有機膦配體 其中各個R1相同或不同，并且是取代或未取代的單價烴基；(ⅱ)下式表示的一有機亞磷酸酯 其中R3表示含有4-40個或更多個碳原子的取代或未取代的三價烴基；(ⅲ)下式表示的二有機亞磷酸酯 其中R4表示含有4-40個或更多個碳原子的取代或未取代的二價烴基，W表示含有1-18個或更多個碳原子的取代或未取代的一價烴基；(ⅳ)下式表示的三有機亞磷酸酯 其中各個R8相同或不同，是取代或未取代的一價烴基；和(Ⅴ)下式表示的含有兩個或多個叔(三價的)磷原子有機多亞磷酸酯 其中X1表示含有2-40個碳原子的取代或未取代的n-價烴橋基；每個R9相同或不同，是含有4-40個碳原子的二價烴基；各個R10相同或不同，是含有1-24個碳原子的取代或未取代的一價烴基；a和b可以相同或不同，其值分別是0-6，其條件是a+b之和為2-6且n等于a+b。
10．權利要求7的方法，其中所述金屬-配體配合物催化劑包括與下式有機磷配體配合的金屬，其中所述金屬選自第8、9和10族的金屬 其中W表示含有1-18個或更多個碳原子的取代或未取代的一價烴基，各個Ar是相同或不同的，且表示取代或未取代的芳基，每個y是相同或不同的，其值為0或1，Q表示選自-C(R5)2-、-O-、-S-、-NR6-、Si(R7)2-和-CO-的二價橋基，其中各個R5相同或不同，且表示氫、具有1-12個碳原子的烷基、苯基、甲苯基和甲氧苯基，R6表示氫或甲基，各個R7相同或不同，并表示氫或甲基，m的值為0或1。
11．權利要求7的方法，其中所述金屬-配體配合物催化劑包括與下式有機磷配體配合的金屬，其中所述的金屬選自第8、9和10族的金屬 其中X1表示含有2-40個碳原子的取代或未取代的n-價烴橋基；每個R9相同或不同，是含有4-40個碳原子的二價烴基，各個R10相同或不同，是含有1-24個碳原子的取代或未取代的一價烴基。
12．權利要求7的方法，其中所述金屬-配體配合物催化劑包括與有機磷配體配合的金屬，且所述金屬選自第8、9和10族的金屬，所述的有機磷配體具有選自如下的結構式 其中X1表示含有2-40個碳原子的取代或未取代的n-價烴橋基；每個R9相同或不同，是含有4-40個碳原子的二價烴基，各個R10相同或不同，是含有1-24個碳原子的取代或未取代的一價烴基，各個Ar是相同或不同的，表示取代或未取代的芳基，每個y是相同或不同的，其值為0或1，Q表示選自-C(R5)2-、-O-、-S-、-NR6、Si(R7)2-和-CO-的二價橋基，其中各個R5相同或不同，表示氫、具有1-12個碳原子的烷基、苯基、甲苯基和甲氧苯基，R6表示氫或甲基，各個R7相同或不同，且表示氫或甲基，m的值為0或1。
13．權利要求1的方法，其中反應在烯烴的存在下進行，還生成該烯烴的醛。
14．權利要求1的方法，所述方法在約50℃-150℃溫度和約200psig-約1000psig總壓力下進行。
15．以間歇方式或連續(xù)方式生成的反應混合物，它包括(1)單取代或多取代或未取代的ε-己內酰胺；(2)任選的單取代或多取代或未取代的甲酰基戊酸鹽和/或單取代或多取代或未取代的ε-己內酰胺前體；(3)任選的單取代或多取代或未取代的戊烯酸鹽；(4)任選的單取代或多取代或未取代的戊烯酸；和(5)單取代或多取代或未取代的丁二烯；其中組分(1)與組分(2)、(3)及(4)的總和的重量比大于約0.1；組分(5)與組分(1)、(2)、(3)及(4)的總和的重量比為約0-約100。
16．包括單取代或多取代或未取代的ε-己內酰胺的反應混合物，所述反應混合物是按照以下方法制備的，該方法包括(a)在羥羰基化催化劑存在下，將單取代或多取代或未取代的鏈二烯進行羥羰基化，并與堿中和生成單取代或多取代或未取代的戊烯酸鹽；(b)在加氫甲?；呋瘎┐嬖谙?，將所述單取代或多取代或未取代的戊烯酸鹽進行加氫甲?；蓡稳〈蚨嗳〈蛭慈〈募柞；焖猁}和/或單取代或多取代或未取代的ε-己內酰胺前體；和(c)在還原胺化催化劑存在下，將所述單取代或多取代或未取代的甲酰基戊酸鹽和/或單取代或多取代或未取代的ε-己內酰胺前體進行還原胺化，以及任選地在環(huán)化催化劑存在下進行環(huán)化，生成包括單取代或多取代或未取代的ε-己內酰胺的所述反應混合物。
17．權利要求16的反應混合物，其中的方法進一步包括將單取代或多取代或未取代的ε-己內酰胺進行衍生反應。
18．權利要求17的反應混合物，其中的衍生反應包括氫化反應、酯化反應、聚合反應、共聚反應、胺化反應、烷基化反應、去氫反應、還原反應、?；磻⒖s合反應、氧化反應、硅烷化反應以及它們的允許的結合。
19．權利要求17的單取代或多取代或未取代的ε-己內酰胺衍生物。
全文摘要
本發(fā)明部分涉及制備單取代或多取代或未取代的ε－己內酰胺化合物(如ε－己內酰胺)的方法,該方法包括:(a)在羥羰基化催化劑(如金屬－有機磷配體配合物催化劑)存在下,將單取代或多取代或未取代的鏈二烯進行羥數(shù)基化,并與堿中和生成單取代或多取代或未取代的戊烯酸鹽;(b)在加氫甲?；呋瘎?如金屬－有機磷配體配合物催化劑)存在下,將所述單取代或多取代或未取代的戊烯酸鹽進行加氫甲?；?生成單取代或多取代或未取代的甲?；焖猁}和/或單取代或多取代或未取代的ε－己內酰胺前體;和(C)在還原胺化催化劑存在下,將所述單取代或多取代或未取代的甲?；焖猁}和/或所述單取代或多取代或未取代的ε－己內酰胺前體進行還原胺化,以及任選地在環(huán)化催化劑存在下進行環(huán)化,生成所述單取代或多取代或未取代的ε－己內酰胺。本發(fā)明還部分涉及含有單取代或多取代或未取代的ε－己內酰胺的反應混合物,該ε－己內酰胺是反應的主要產(chǎn)物。
文檔編號C07D201/02GK1297433SQ98805965
公開日2001年5月30日 申請日期1998年4月14日 優(yōu)先權日1997年4月15日
發(fā)明者T·C·埃森施米德, J·R·布里格斯, D·L·帕克特, K·D·奧爾森, J·M·馬赫爾 申請人:聯(lián)合碳化化學品及塑料技術公司