本技术中已知可以使一种或多种反应物在金属-有机磷配体配 位催化剂存在下反应生产多种产物。但是，催化剂和有机磷配体的 稳定化仍是本技术的主要忧虑。显然催化剂稳定性是任何催化剂使 用中的一个关键议题。由于不期望的极贵金属催化剂的反应导致的 催化剂或催化活性的丧失可能对目标产物的产量是有害的。而且， 当催化剂的生产力下降时产物的生产成本明显增加。
例如，金属-有机磷配体配合物催化的加氢甲酰基化方法中有机 磷配体降解和催化剂失活的原因是部分由于在用于从反应产物混合 物中分离和回收醛产物的汽化过程中存在的汽化器条件导致的。当 使用汽化器促进所述方法中醛产物的分离时，产生高于在加氢甲酰 基化过程中使用的高温和低一氧化化碳分压的严厉条件，而且现已 发现当在这种汽化器条件下放入有机磷助催化的铑催化剂时，它将 随时间而加速失活。还认为，这种失活可能是由无活性或活性较小 的铑种类的形成导致的。这在一氧化碳分压非常低或不存在时特别 明显。还已发现铑在与这种汽化器条件延时接触时容易沉淀。
例如，理论上认为在诸如汽化器中存在的严厉条件下，在加氢 甲酰基化条件下包含铑、有机磷配体、一氧化碳、氢的配合物的活 性催化剂丧失至少一些其配位的一氧化碳，从而提供一种用于这种 催化失活或活性降低的铑的形成途径。因此，一种成功的用于防止 和/或减少在汽化器的严厉条件下这种有机磷配体降解和催化剂失 活的方法在本技术中是非常期望的。
金属-有机磷配体配合物催化的加氢甲酰基化方法中有机磷配 体降解和催化剂失活可能发生在除了汽化器条件以外的工艺条件 下。反应产物液体中有机磷配体降解产物和反应副产物的形成可能 对所述方法具有有害作用，即降低催化剂效率、原料转化率和产物 选择性。因此，一种成功的用于防止和/或减少在反应产物液体中有 机磷配体降解产物和反应副产物的形成的方法在本技术中是非常期 望的。

现已发现在金属-有机磷配体配合物催化的方法中，可以通过相 分离从反应产物液体中选择性地萃取和分离目标产物，和任何有机 磷配体降解产物和反应副产物。通过实施本发明，现在可以在无需 使用汽化分离和与其相关的严厉条件的情况下从反应产物液体中分 离目标产物，和任何有机磷配体降解产物和反应副产物。本发明提 供一种非常理想的防止和/或减少在汽化分离的严厉条件下发生的 有机磷配体降解和催化剂失活的分离方法。本发明还提供一种非常 理想的防止和/或减少反应产物液体中有机磷配体降解产物和反应 副产物的形成的分离方法。
本发明部分涉及用于从包含一种或多种未反应的不饱和反应 物、金属-有机磷配体配位催化剂、任选的游离有机磷配体、一种或 多种有机磷配体降解产物、一种或多种反应副产物、一种或多种产 物、极性溶剂和非极性溶剂的反应产物液体中分离所述一种或多种 有机磷配体降解产物、所述一种或多种反应副产物和所述一种或多 种产物的方法，所述不饱和反应物包含一种或多种不饱和酯和/或其 衍生物，所述产物包含一种或多种甲酰酯和/或其衍生物；其中，所 述方法包括(1)混合所述的反应产物液体以通过相分离获得包含所 述一种或多种未反应的不饱和反应物、所述金属-有机磷配体配位催 化剂、所述任选的游离有机磷配体与所述极性溶剂的极性相和包含 所述一种或多种有机磷配体降解产物、所述一种或多种反应副产物、 所述一种或多种产物与所述非极性溶剂的非极性相，和(2)从所述极 性相中回收非极性相；其中，(i)相对于所述一种或多种产物的有机 磷配体的极性相选择性由以下分配系数比率Ef1表示：

其中，所述分配系数Kp1为萃取后极性相中有机磷配体的浓度 与萃取后非极性相中有机磷配体的浓度的比率，所述分配系数Kp2 为萃取后极性相中产物浓度与萃取后非极性相中产物浓度的比率， 且所述的Ef1为大于大约2.5的值，(ii)相对于一种或多种有机磷配 体降解产物的有机磷配体的极性相选择性由以下分配系数比率Ef2 表示：

其中，所述分配系数Kp1如以上定义，所述分配系数Kp3为萃 取后极性相中有机磷配体降解产物浓度与萃取后非极性相中有机磷 配体降解产物浓度的比率，且所述Ef2为大于大约2.5的值，和(iii) 相对于一种或多种反应副产物的有机磷配体的极性相选择性由以下 分配系数比率Ef3表示：

其中，所述分配系数Kp1如以上定义，所述分配系数Kp4为萃 取后极性相中反应副产物浓度与萃取后非极性相中反应副产物浓度 的比率，且所述Ef2为大于大约2.5的值。
本发明还部分涉及用于从包含一种或多种未反应的不饱和反应 物、金属-有机磷配体配位催化剂、任选的游离有机磷配体、一种或 多种有机磷配体降解产物、一种或多种反应副产物、一种或多种产 物和极性溶剂的反应产物液体中分离所述一种或多种有机磷配体降 解产物、所述一种或多种反应副产物和所述一种或多种产物的方法， 所述不饱和反应物包含一种或多种不饱和酯和/或其衍生物，所述产 物包含一种或多种甲酰酯和/或其衍生物；其中，所述方法包括(1) 将所述的反应产物液体与非极性溶剂混合以通过相分离获得包含所 述一种或多种未反应的不饱和反应物、所述金属-有机磷配体配位催 化剂、所述任选的游离有机磷配体与所述第一极性溶剂的极性相和 包含所述一种或多种有机磷配体降解产物、所述一种或多种反应副 产物、所述一种或多种产物与所述非极性溶剂的非极性相，和(2)从 所述极性相中回收非极性相；其中，(i)相对于所述一种或多种产物 的有机磷配体的极性相选择性由以上定义的分配系数比率Ef1表 示，且它为大于大约2.5的值，(ii)相对于所述一种或多种有机磷配 体降解产物的有机磷配体的极性相选择性由以上定义的分配系数比 率Ef2表示，且它为大于大约2.5的值，和(iii)相对于所述一种或多 种反应副产物的有机磷配体的极性相选择性由以上定义的分配系数 比率Ef3表示，且它为大于大约2.5的值。
本发明还部分涉及用于生产一种或多种产物的方法，所述产物 包含一种或多种甲酰酯和/或其衍生物，所述方法包括：(1)在金属- 有机磷配体配位催化剂、任选的游离有机磷配体、极性溶剂和非极 性溶剂存在下使一种或多种不饱和反应物反应形成多相反应产物液 体，所述不饱和反应物包含一种或多种不饱和酯和/或其衍生物；和 (2)分离所述多相反应产物液体获得至少一种包含一种或多种未反 应的不饱和反应物、所述金属-有机磷配体配位催化剂、所述任选的 游离有机磷配体和所述极性溶剂的极性相和至少一种包含一种或多 种有机磷配体降解产物、一种或多种反应副产物、所述一种或多种 产物和所述非极性溶剂的非极性相；其中，(i)相对于所述一种或多 种产物的有机磷配体的至少一种极性相选择性由以上定义的分配系 数比率Ef1表示，且它为大于大约2.5的值，(ii)相对于所述一种或 多种有机磷配体降解产物的有机磷配体的至少一种极性相选择性由 以上定义的分配系数比率Ef2表示，且它为大于大约2.5的值，和(iii) 相对于所述一种或多种反应副产物的有机磷配体的至少一种极性相 选择性由以上定义的分配系数比率Ef3表示，且它为大于大约2.5 的值。
本发明还部分涉及一种生产一种或多种产物的方法，所述产物 包含一种或多种甲酰酯和/或其衍生物，所述方法包括：(1)在金属- 有机磷配体配位催化剂、任选的游离有机磷配体和极性溶剂存在下 使一种或多种不饱和反应物反应形成反应产物液体，所述不饱和反 应物包含一种或多种不饱和酯和/或其衍生物；和(2)将所述反应产物 液体与非极性溶剂混合形成多相反应产物液体；和(3)分离所述多相 反应产物液体获得至少一种包含一种或多种未反应的不饱和反应 物、所述金属-有机磷配体配位催化剂、所述任选的游离有机磷配体 和所述极性溶剂的极性相和至少一种包含一种或多种有机磷配体降 解产物、一种或多种反应副产物、所述一种或多种产物和所述非极 性溶剂的非极性相；其中，(i)相对于所述一种或多种产物的有机磷 配体的至少一种极性相选择性由以上定义的分配系数比率Ef1表 示，且它为大于大约2.5的值，(ii)相对于所述一种或多种有机磷配 体降解产物的有机磷配体的至少一种极性相选择性由以上定义的分 配系数比率Ef2表示，且它为大于大约2.5的值，和(iii)相对于所述 一种或多种反应副产物的有机磷配体的至少一种极性相选择性由以 上定义的分配系数比率Ef3表示，且它为大于大约2.5的值。
本发明部分涉及一种从包含一种或多种未反应的不饱和反应 物、金属-有机磷配体配位催化剂、任选的游离有机磷配体、一种或 多种有机磷配体降解产物、一种或多种反应副产物、一种或多种产 物、第一极性溶剂和第二极性溶剂的反应产物液体中分离所述一种 或多种有机磷配体降解产物、所述一种或多种反应副产物和所述一 种或多种产物的方法，所述不饱和反应物包含一种或多种不饱和酯 和/或其衍生物，所述产物包含一种或多种甲酰酯和/或其衍生物，其 中，所述方法包括：(1)混合所述的反应产物液体以通过相分离获得 包含所述一种或多种未反应的不饱和反应物、所述金属-有机磷配体 配位催化剂、所述任选的游离有机磷配体、所述第一极性溶剂与所 述第二极性溶剂的极性相和包含所述一种或多种有机磷配体降解产 物、所述一种或多种反应副产物与所述一种或多种产物的非极性相， 和(2)从所述极性相中回收非极性相，其中，(i)相对于所述一种或多 种产物的有机磷配体的极性相选择性由以上定义的分配系数比率 Ef1表示，且它为大于大约2.5的值，(ii)相对于所述一种或多种有 机磷配体降解产物的有机磷配体的极性相选择性由以上定义的分配 系数比率Ef2表示，且它为大于大约2.5的值，和(iii)相对于所述一 种或多种反应副产物的有机磷配体的极性相选择性由以上定义的分 配系数比率Ef3表示，且它为大于大约2.5的值。
本发明还部分涉及一种从包含一种或多种未反应的不饱和反应 物、金属-有机磷配体配位催化剂、任选的游离有机磷配体、一种或 多种有机磷配体降解产物、一种或多种反应副产物、一种或多种产 物和第一极性溶剂的反应产物液体中分离所述一种或多种有机磷配 体降解产物、所述一种或多种反应副产物和所述一种或多种产物的 方法，所述不饱和反应物包含一种或多种不饱和酯和/或其衍生物， 所述产物包含一种或多种甲酰酯和/或其衍生物，其中，所述方法包 括：(1)将所述的反应产物液体与第二极性溶剂混合以通过相分离获 得包含所述一种或多种未反应的不饱和反应物、所述金属-有机磷配 体配位催化剂、所述任选的游离有机磷配体、所述第一极性溶剂与 所述第二极性溶剂的极性相和包含所述一种或多种有机磷配体降解 产物、所述一种或多种反应副产物与所述一种或多种产物的非极性 相，和(2)从所述极性相中回收非极性相，其中，(i)相对于所述一种 或多种产物的有机磷配体的极性相选择性由以上定义的分配系数比 率Ef1表示，且它为大于大约2.5的值，(ii)相对于所述一种或多种 有机磷配体降解产物的有机磷配体的极性相选择性由以上定义的分 配系数比率Ef2表示，且它为大于大约2.5的值，和(iii)相对于所述 一种或多种反应副产物的有机磷配体的极性相选择性由以上定义的 分配系数比率Ef3表示，且它为大于大约2.5的值。
本发明还部分涉及一种生产一种或多种产物的方法，所述产物 包含一种或多种甲酰酯和/或其衍生物，所述方法包括：(1)在金属- 有机磷配体配位催化剂、任选的游离有机磷配体、第一极性溶剂和 第二极性溶剂存在下使一种或多种不饱和反应物反应形成多相反应 产物液体，所述不饱和反应物包含一种或多种不饱和酯和/或其衍生 物；和(2)分离所述多相反应产物液体获得至少一种包含一种或多种 未反应的不饱和反应物、所述金属-有机磷配体配位催化剂、所述任 选的游离有机磷配体、所述第一极性溶剂与所述第二极性溶剂的极 性相和至少一种包含一种或多种有机磷配体降解产物、一种或多种 反应副产物与所述一种或多种产物的非极性相；其中，(i)相对于所 述一种或多种产物的有机磷配体的至少一种极性相选择性由以上定 义的分配系数比率Ef1表示，且它为大于大约2.5的值，(ii)相对于 所述一种或多种有机磷配体降解产物的有机磷配体的至少一种极性 相选择性由以上定义的分配系数比率Ef2表示，且它为大于大约2.5 的值，和(iii)相对于所述一种或多种反应副产物的有机磷配体的至少 一种极性相选择性由以上定义的分配系数比率Ef3表示，且它为大 于大约2.5的值。
本发明还部分涉及一种生产一种或多种产物的方法，所述产物 包含一种或多种甲酰酯和/或其衍生物，所述方法包括：(1)在金属- 有机磷配体配位催化剂、任选的游离有机磷配体和第一极性溶剂存 在下使一种或多种不饱和反应物反应形成多相反应产物液体，所述 不饱和反应物包含一种或多种不饱和酯和/或其衍生物；和(2)将所述 反应产物液体与第二极溶剂混合形成多相反应产物液体；和(3)分离 所述多相反应产物液体获得至少一种包含一种或多种未反应的不饱 和反应物、所述金属-有机磷配体配位催化剂、所述任选的游离有机 磷配体、所述第一极性溶剂与所述第二极性溶剂的极性相和至少一 种包含一种或多种有机磷配体降解产物、一种或多种反应副产物与 所述一种或多种产物的非极性相；其中，(i)相对于所述一种或多种 产物的有机磷配体的至少一种极性相选择性由以上定义的分配系数 比率Ef1表示，且它为大于大约2.5的值，(ii)相对于所述一种或多 种有机磷配体降解产物的有机磷配体的至少一种极性相选择性由以 上定义的分配系数比率Ef2表示，且它为大于大约2.5的值，和(iii) 相对于所述一种或多种反应副产物的有机磷配体的至少一种极性相 选择性由以上定义的分配系数比率Ef3表示，且它为大于大约2.5 的值。
本发明部分涉及一种从包含一种或多种未反应的不饱和反应 物、金属-有机磷配体配位催化剂、任选的游离有机磷配体、一种或 多种有机磷配体降解产物、一种或多种反应副产物、一种或多种产 物和极性溶剂的反应产物液体中分离所述一种或多种有机磷配体降 解产物、所述一种或多种反应副产物和所述一种或多种产物的方法， 所述不饱和反应物包含一种或多种不饱和酯和/或其衍生物，所述产 物包含一种或多种甲酰酯和/或其衍生物，其中，所述方法包括：(1) 混合所述的反应产物液体以通过相分离获得包含所述一种或多种未 反应的不饱和反应物、所述金属-有机磷配体配位催化剂、所述任选 的游离有机磷配体与所述极性溶剂极性相和包含所述一种或多种有 机磷配体降解产物、所述一种或多种反应副产物与所述一种或多种 产物的非极性相，和(2)从所述极性相中回收非极性相，其中，(i)相 对于所述一种或多种产物的有机磷配体的极性相选择性由以上定义 的分配系数比率Ef1表示，且它为大于大约2.5的值，(ii)相对于所 述一种或多种有机磷配体降解产物的有机磷配体的极性相选择性由 以上定义的分配系数比率Ef2表示，且它为大于大约2.5的值，和(iii) 相对于所述一种或多种反应副产物的有机磷配体的极性相选择性由 以上定义的分配系数比率Ef3表示，且它为大于大约2.5的值。
本发明还部分涉及一种生产一种或多种产物的方法，所述产物 包含一种或多种甲酰酯和/或其衍生物，所述方法包括：(1)在金属- 有机磷配体配位催化剂、任选的游离有机磷配体和极性溶剂存在下 使一种或多种不饱和反应物反应形成多相反应产物液体，所述不饱 和反应物包含一种或多种不饱和酯和/或其衍生物；和(2)分离所述多 相反应产物液体获得至少一种包含一种或多种未反应的不饱和反应 物、所述金属-有机磷配体配位催化剂、所述任选的游离有机磷配体 与所述极性溶剂的极性相和至少一种包含一种或多种有机磷配体降 解产物、一种或多种反应副产物与所述一种或多种产物的非极性 相；其中，(i)相对于所述一种或多种产物的有机磷配体的至少一种 极性相选择性由以上定义的分配系数比率Ef1表示，且它为大于大 约2.5的值，(ii)相对于所述一种或多种有机磷配体降解产物的有机 磷配体的至少一种极性相选择性由以上定义的分配系数比率Ef2表 示，且它为大于大约2.5的值，和(iii)相对于所述一种或多种反应副 产物的有机磷配体的至少一种极性相选择性由以上定义的分配系数 比率Ef3表示，且它为大于大约2.5的值。
发明详述
本发明的方法可以是不对称或对称的，优选的方法是对称的， 而且本发明的方法可以任何连续或半连续的方式进行。萃取和分离 是本发明的关键特征且可以如本文所述进行。本发明中所用的加工 技术可以对应于任何目前在常规方法中使用的已知加工技术。同样 地，反应成分和催化剂的加入方式或次序也不是关键，且可以以任 何常规方式完成。本文所用的术语“反应产物液体”意指包括但不 限于包含一定数量的一种或多种以下成分的反应混合物：(a)金属- 有机磷配体配位催化剂，(b)游离有机磷配体，(c)在反应中形成的产 物、有机磷配体降解产物和副产物(d)未反应的反应物，如十一碳烯 酸的酯，和(e)溶剂。通过实施本发明，现在可以在无需使用汽化分 离和与此相关的严厉条件的情况下从金属-有机磷配体配位催化剂 和未反应反应物中萃取和分离一种或多种产物、有机磷配体降解产 物和反应副产物。本文所用的术语“有机磷配体降解产物”意指包 括但不限于任何和所有由游离有机磷配体和与金属配位的有机磷配 体降解产生的产物，如含磷酸、醛酸等等。本文所用的术语“反应 副产物”意指包括任何和所有由一种或多种反应物得到一种或多种 产物的反应产生的副产物，如产物二聚体、产物三聚体、异构化产 物、氢化产物等等。
加氢甲酰基化步骤或阶段
所述的加氢甲酰基化方法包括在一个或多个步骤或阶段将一种 或多种取代或未取代的不饱和酯，例如十一碳烯酸的酯如10-十一碳 烯酸的酯转化为一种或多种取代或未取代的甲酰酯，例如甲酰基十 一酸酯如11-甲酰基十一酸酯。本文所用的术语“加氢甲酰基化”意 指包括但不限于所有允许的加氢甲酰基化，所述加氢甲酰基化方法 包括将一种或多种取代或未取代的不饱和酯，例如十一碳烯酸的酯 转化为一种或多种取代或未取代的甲酰酯，例如甲酰基十一酸酯。 一般来说，加氢甲酰基化步骤或阶段包括在加氢甲酰基化催化剂存 在下使一种或多种取代或未取代的不饱和酯，例如十一碳烯酸的酯 与一氧化碳和氢反应产生一种或多种取代或未取代的甲酰酯，例如 甲酰基十一酸酯。优选的方法为涉及催化剂液体再循环加氢甲酰基 化方法的方法。
一般来说，这种催化剂液体再循环加氢甲酰基化方法包括使烯 不饱和化合物与一氧化碳和氧在金属-有机磷配体配位催化剂存在 下反应，所述金属-有机磷配体配位催化剂处在还包含所述催化剂和 配体的溶剂的液体介质中。优选在所述加氢甲酰基化反应介质中还 存在游离有机磷配体。所述的再循环一般包括从加氢甲酰基化反应 器(即反应区)中连续或间歇地抽出包含催化剂和醛产物的部分液体 反应介质，并根据本发明的分离技术从其中回收醛产物。
在优选的实施方案中，可用于本发明的加氢甲酰基化反应混合 物包括来自任何对应的加氢甲酰基化方法的任何混合物，所述混合 物包含至少一定数量的四种不同主要成分或组分，即醛产物、金属- 有机磷配体配位催化剂、游离有机磷配体和有机稳定剂，例如以下 物质的极性溶剂：所述催化剂和所述游离配体、所述的与可以衍生 加氢甲酰基化反应混合物原料的加氢甲酰基化方法所使用和/或生 产的成分相对应的成分。可以理解，可以在本发明中使用的加氢甲 酰基化反应混合物组合物可以和一般包含少量的附加成分，如考虑 在加氢甲酰基化方法中使用或在所述方法中现场形成的成分。还可 以存在的这些成分的实例包括未反应烯烃原料、一氧化碳和氢气， 和现场合成类型的产物，如饱和烃和/或对应于烯烃原料的未反应异 构化烯烃，和高沸点液体醛缩合副产物，以及其它惰性助溶剂，例 如非极性溶剂，典型原料或烃添加剂，如果使用的话。
可以在本发明的加氢甲酰基化方法(和其它适宜的方法)中使用 的取代或未取代的烯烃反应物包括光学活性(前手性和手性)和非光 学活性(手性)十一碳烯酸的酯。这种烯不饱和化合物的可以末端或 内部不饱和的，并可以是直链、支链或环结构，以及烯烃混合物。 而且，如果需要的话，可以将两种或更多种不同的烯不饱和化合物 用作原料。优选通过以下方法由蓖麻油制备十一碳烯酸的酯：使甘 油三酯与醇进行酯交换，然后热解所得的蓖麻油酸酯得到庚醛和目 标10-十一碳烯酸的酯。可选择地，通过以下方法由蓖麻油制备十一 碳烯酸的酯：裂解蓖麻油得到3当量的庚醛和1当量的具有三重不 饱和的甘油三酯，将此甘油三酯加氢甲酰基化至目标10-十一碳烯酸 的酯。例如，参见Kirk-Othmer，Encyclepedia of Chemical Technology(化学技术百科全书)，第四版，1996，Vol.5，pp.302-320。
优选的不饱和反应物包括不饱和酯和/或其衍生物。本发明所用 的不饱和酯衍生物包括不饱和酸和不饱和酸的盐。本发明不意在以 任何方式受可允许的不饱和酯的衍生物的限制。
优选的不饱和酯包括下式表示的十一碳烯酸的酯：
CH2＝CH-(CH2)7-CH2-C(O)-OR
其中，R为氢、具有足以使所述不饱和酯在极性溶剂中可混溶 和使所述甲酰酯在非极性溶剂中可混溶的碳原子数的取代或未取代 的烃。一般地，R含有大约6或7-30个碳原子。
适宜的取代和未取代的烯原料的实例包括可允许的取代和未取 代的不饱和酯，包括在以下文献中所述的十一碳烯酸的酯：Beilsteins Handbuch der Organischen Chemie，Springer Verlag KG，第4版，本 文引用其相关部分作为参考。
可用于本发明包含的方法的例举性的金属-有机磷配体配位催 化剂及其制备方法在本技术中是已知的，且包括在下述专利中公开 的物质。一般来说，可以这些催化剂可以如在这些参考资料中所述 预先形成或现场形成，且基本上与有机磷配体配位结合的金属组成。 这些活性种类还可以包含直接与金属结合的一氧化碳和/或氢。
用于所述方法的催化剂包括可以是光学活性或非光学活性的金 属-有机磷配体配位催化剂。组成金属-有机磷配体配合物的可允许 的金属包括选自以下的第8、9和10族金属：铑(Rh)、钴(Co)、铱(Ir)、 钌(Ru)、铁(Fe)、镍(Ni)、钯(Pd)、铂(Pt)、锇(Os)及其混合物，优选 的金属为铑、钴、铱和钌，更优选铑、钴和钌，特别是铑。其它可 允许的金属包括选自以下的第11族金属：铜(Cu)、银(Ag)、金(Au) 及其混合物，还有选自以下的第6族金属：铬(Cr)、钼(Mo)、钨(W) 及其混合物。来自第6、8、9、10和11族的金属混合物也可以用 于本发明。组成金属-有机磷配体配合物和游离有机磷配体的可允许 的有机磷配体包括有机膦如双膦和三有机膦，和有机亚磷酸酯如单 -、双-、三-和多有机亚磷酸酯。其它可允许的有机磷配体包括有机 膦酸酯、有机业膦酸酯、有机磷酰胺等等。如果需要，可以将这些 配体的混合物用于金属-有机磷配体配位催化剂和/或游离配体，而 且这些混合物可以相同或不同。本发明不意在以任何方式受可允许 的有机磷配体或其混合物限制。可以注意到成功实施本发明不取决 和不基于金属-有机磷配体配合物种类的确切结构，这些配合物种类 可能以其单核、双核和/或更高核形式存在。实际上，确切的结构是 未知的。虽然本发明不意在受任何理论或机理讨论的限制，但似乎 催化剂种类的最简单形式基本上由使用时与有机磷配体和一氧化碳 和/或氢配位结合的金属组成。
本文和权利要求所用的术语“配合物”意指通过一种或多种能 够独立存在的富含电子的分子或原子与一种或多种各自也能独立存 在的含电子少的分子或原子结合形成的配位化合物。例如，可以用 于本发明的有机磷配体可以拥有一种或多种供磷原子，每一种具有 一个可利用的或未共享的电子对，这些电子各自能独立地或可能与 金属一起(如通过螯合作用)形成配位共价键。一氧化碳(它还正确在 被归类为一种配体)也可以存在并与金属配位。最终的配位催化剂组 合物还可以包含附加的配体，如氢或满足金属的配位部位或核电荷 的阴离子。例举性的附加的配体包括卤素(Cl、Br、I)、烷基、芳基、 取代芳基、酰基、CF3、C2F5、CN、(R)2PO和RP(O)(OH)O(其中， 各个R相同或不同，并且为取代或未取代的烃基，例如烷基或芳 基)、乙酸酯、乙酰醋酮酸酯、SO4、PF4、PF6、NO2、NO3、CH3O、 CH2＝CHCH2、CH3CH＝CHCH2、C6H5CN、CH3CN、NO、NH3、吡 啶、(C2H5)3N、单烯、二烯和三烯、四氢呋喃等等。当然可以理解 这些配合物种类优选不含任何附加的有机配体或可能毒害催化剂或 对催化剂性能具有不良的不利作用的阴离子。优选在金属-有机磷配 体配合物催化的方法如加氢甲酰基化中，活性催化剂不含卤素而硫 直接键合到金属上，虽然这种情况并不是绝对需要。优选的配合物 包括中性金属配合物，其中，中心金属和其外周配体形成中性种类。 这些中性金属配合物应该区别于在1997年5月1日公开的WO 97/15543中所述的离子型金属配合物类型。优选的金属-配体配位催 化剂包括铑有机膦配体配位催化剂和铑有机亚磷酸酯配体配位催化 剂。
这些金属上的可利用配位部位数在本技术中是已知的。因此这 些催化剂种类可以包括单体、二聚体或更高核形式的配位催化剂混 合物，这些混合物优选的特征在于每一个分子金属如铑配位至少一 个含有机磷分子。例如，考虑到加氢甲酰基化反应所用的一氧化碳 和氢，认为用于加氢甲酰基化反应的优选的催化剂的催化种类除了 可以与有机磷配体配位以外还可以与一氧化碳和氢配位。
可以用作本发明方法的金属-有机磷配体配位催化剂的配体和/ 或游离配体的有机膦和有机亚磷酸酯可以是手性(光学非活性)或手 性(光学活性)类型，且在本技术中是已知的。“游离配体”意指不 与金属如配位催化剂的金属原子配位(结合)的配体。本文所指的本 发明的方法和具体的加氢甲酰基化方法可以在游离有机磷配体存在 下完成。优选手性有机膦和有机亚磷酸酯。
可以用作反应混合物原料中的金属-有机膦配位催化剂的配体 和/或游离有机膦配体的有机烯为三有机膦、三烷基膦、烷基二芳基 膦、二烷基芳基膦、二环烷基芳基膦、环烷基二芳基膦、三芳烷基 膦、三烷芳基膦、三环烷基膦和三芳基膦、烷基和/或芳基双膦和双 膦一氧化物等等。当然如果需要的话，任何一种这种的叔非离子有 机膦的烃基可以被任何适宜的不会不良地不利作用于目标加氢甲酰 基化反应结果的取代基取代。可以在所述反应中使用的有机膦配体 和/或其制备方法在本技术中是已知的。某些离子型有机膦如单取代 的离子型有机膦经过了混杂，其中取代基交换产生相分离所不期望 的离子型有机膦混合物。在本发明的一个实施方案中，所述有机膦 配体可以不是离子型有机膦配体。
例举性的三有机膦配体可以由下式表示：

其中，各个R1相同或不同且为取代或未取代的单价烃基，例 如烷基或芳基。适宜的烃基可以包含1-24或更多个碳原子。芳基上 可以存在的例举性的取代基包括烷基、烷氧基、甲硅烷基如 -Si(R2)3；氨基如-N(R2)2；酰基如-C(O)R2；羧基如-C(O)OR2；酸 基如-OC(O)R2；酰氨基如-C(O)N(R2)2和-N(R2)C(O)R2；磺酰基如 -SO2R2；醚如-OR2；亚磺酰基(sulfinyl)如-SOR2；氧硫基(sulfenyl) 如-SR2以及卤素、硝基、氰基、三氟甲基和羟基等等，其中，各个 R2独立地代表相同或不同的取代或未取代的单价烃基，附带条件是 在氨基取代基如-N(R2)2中，各个R2结合在一起还可以代表形成含氮 原子的杂环基的二价桥基，且在酰氨基取代基如C(O)N(R2)2和 -N(R2)C(O)R2中，各个与N键合的-R2还可以是氢。例举性的烷基 包括甲基、乙基、丙基、丁基等等。例举性的芳基包括苯基、萘基、 二苯基、氟苯基、二氟苯基、苯甲酸基苯基、碳乙氧基苯基、乙酰 基苯基、乙氧基苯基、苯氧基苯基、羟基苯基；羧基苯基、三氟甲 基苯基、甲氧基乙基苯基、乙酰胺苯基、二甲基氨基甲酰基苯基、 甲苯基、二甲苯基等等。
例举性的具体有机磷包括三苯基膦、三-对甲苯基膦、三-对甲氧 基苯基膦、三-对氟苯基膦、三-对氯苯基膦、三-二甲基氨基苯基膦、 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、环己基二苯基膦、二环己基苯基膦、三环己基膦、三苄基膦以 及磺化的三苯基膦的碱和碱土金属盐，如(三-间磺基苯基)膦和(间磺 基苯基)二苯基-膦的碱和碱土金属盐等等。
更为具体地，例举性的金属-有机膦配位催化剂和例举性的游离 有机膦配体包括在美国专利3,527,809、4,148,830、4,247,486、 4,283,562、4,400,548、4,482,749和4,861,918中所述的配体，本文 引用这些文献的内容作为参考。
可以用作反应混合物原料的金属-有机亚磷酸酯配位催化剂的 配体和/或游离有机亚磷酸酯配体为单有机亚磷酸酯、二有机亚磷酸 酯、三有机亚磷酸酯和有机多亚磷酸酯。可以在本发明中使用的有 机亚磷酸酯配体和/或其制备方法在本技术中是已知的。
代表性的单有机亚磷酸酯可以包括具有下式的化合物：

其中，R3代表包含4-40或更多个碳原子的取代或未取代的三价 烃基，例如三价无环和三价环基，如三价亚烷基如由1，2，2-三羟甲基 丙烷衍生的基团等等，或者三价环亚烷基如由1，3，5-三羟基环己烷衍 生的基团等等。可以在美国专利4,567,306中发现这种单有机亚磷酸 酯的更为详细的描述，本文引用其内容作为参考。
代表性的二有机亚磷酸酯可以包括具有下式的化合物：

其中，R4代表包含4-40或更多个碳原子的取代或未取代的二 价烃基，而W代表包含1-18或更多个碳原子的取代或未取代的单 价烃基。
上式(III)中的W表示的代表性取代和未取代的单价烃基包括烷 基和芳基，而由R4表示的代表性取代和未取代的二价烃基包括二价 无环基和二价芳基。例举性的二价无环基包括亚烷基、亚烷基-氧- 亚烷基、亚烷基-NX-亚烷基(其中，X为氢或取代或未取代的单价烃 基)、亚烷基-S-亚烷基和环亚烷基等等。更优选的二价无环基为二价 亚烷基如在美国专利3,415,906和4,567,302中更为充分公开的基团， 本文引用其内容作为参考。例举性的二价芳基包括亚芳基、双亚芳 基、亚芳基-亚烷基、亚芳基-亚烷基-亚芳基、亚芳基-氧-亚芳基、 亚芳基-NX-亚芳基(其中，X如以上定义)、亚芳基-S-亚芳基和亚芳 基-S-亚烷基等等。更优选R4为二价芳基，如在美国专利4,599,206 和4,717,775中更为充分公开的芳基等等，本文引用其内容作为参 考。
更为优选的二有机亚磷酸酯类的代表为下式的化合物：

其中，W如以上定义，各个Ar相同或不同并代表取代或未取 代的芳基，各个y相同或不同并为0或1的值，Q代表选自以下的 二价桥基：-C(R5)2-、-O-、-S-、-NR6-、Si(R7)2-和-CO-，其中，各个 R5相同或不同并代表氢、具有1-12个碳原子的烷基、苯基、甲苯 基和茴香基，R6代表氢或甲基，各个R7相同或不同并代表氢或甲 基，而m为0或1的值。这些二有机亚磷酸酯在美国专利4,599,206、 4,717,775和4,835,299被更为详细地描述，本文引用这些文献的内 容作为参考。
代表性的三有机亚磷酸酯可以包括具有下式的化合物：

其中，各个R8相同或不同并为取代或未取代的单价烃基，例 如烷基、环烷基、芳基、烷芳基和芳烷基，所述基团可以包含1-24 碳原子。适宜的烃基可以包含1-24或更多个碳原子，并可以包括以 上关于式(I)的R1所述的基团。例举性的三有机亚磷酸酯包括三烷基 亚磷酸酯、二烷基芳基亚磷酸酯、烷基二芳基亚磷酸酯、三芳基亚 磷酸酯等等，例如三甲基亚磷酸酯、三乙基亚磷酸酯、丁基二乙基 亚磷酸酯、三-正丙基亚磷酸酯、三-正丁基亚磷酸酯、三-2-乙基己 基亚磷酸酯、三-正辛基亚磷酸酯、三-正月桂基亚磷酸酯、二甲基 苯基亚磷酸酯、二乙基苯基亚磷酸酯、甲基二苯基亚磷酸酯、乙基 二苯基亚磷酸酯、三苯基亚磷酸酯、三萘基亚磷酸酯、双(3，6，8-三- 叔丁基-2-萘基)甲基亚磷酸酯、双(3，6，8-三-叔丁基-2-萘基)环己基亚 磷酸酯、三(3，6-二-叔丁基-2-萘基)亚磷酸酯、双(3，6，8-三-叔丁基-2- 萘基)(4-联苯)亚磷酸酯、双(3，6，8-三-叔丁基-2-萘基)苯基亚磷酸酯、 双(3，6，8-三-叔丁基-2-萘基)(4-苯甲酰基苯基)亚磷酸酯、双(3，6，8-三- 叔丁基-2-萘基)(4-磺酰基苯基)亚磷酸酯等等。优选的三有机亚磷酸 酯为三苯基亚磷酸酯。这种三有机亚磷酸酯在美国专利3,527,809 和5,277,532中被更详细地描述，本文引用该文献的内容作为参考。
代表性的有机多亚磷酸酯包含两个或更多个叔(三价)磷原子，并 可以包括具有下式的化合物：

其中，X1代表包含2-40个碳原子的取代或未取代的n价烃桥 基，每个R9相同或不同并代表包含4-40个碳原子的二价烃基，每 一个R10相同或不同并代表包含1-24个碳原子的取代或未取代的单 价烃基，a和b可以相同或不同且每一个的值为0-6，附带条件是a+b 之和为2-6，而n等于a+b。当然可以理解，当a为2或更大的值时， 各个R9基团可以相同或不同，而当b为1或更大的值时，各个R10 基团也可以相同或不同。
X1表示的代表性的n-价(优选二价)烃桥基以及以上R9表示的代 表性二价烃基包括无环基和芳香基，例如亚烷基、亚烷基-Qm-亚烷 基、环亚烷基、亚芳基、双亚芳基、亚芳基-亚烷基和亚芳基 -(CH2)y-Qm-(CH2)y-亚芳基等等，其中，Q、m和y如以上关于式(IV) 的定义。更优选的由以上X1和R9表示的无环基为二价亚烷基，而 更优选的由以上X1和R9表示的芳基为二价亚芳基和双亚芳基，如 在以下文献中更为充分地公开：美国专利4,769,498、4,774,361、 4,885,401、5,179,055、5,113,022、5,202,297、5,235,113、5,264,616 和5,364,950，和欧洲专利申请公开662,468等等，本文引用这些文 献的内容作为参考。由以上各个R10基团表示的代表性单价烃基包 括烷基和芳基。
例举性的优选的有机多亚磷酸酯可以包括双亚磷酸酯，如以下 式(VII)-(IX)的化合物：

其中，式(VII)-(IX)的各个R9、R10和X1与以上关于式(VI)的定 义相同。优选地，各个R9和X1代表选自以下的二价烃基：亚烷基、 亚芳基、亚芳基-亚烷基-亚芳基和双亚芳基，而各个R10代表选自烷 基和芳基的单价烃基。式(VII)-(IX)的有机亚磷酸酯配体可以发现公 开在以下文献中：美国专利4,668,651、4,748,261、4,769,498、 4,774,361、4,885,401、5,113,022、5,179,055、5,202,297、5,235,113、 5,254,741、5,264,616、5,312,996、5,364,950和5,391,801，本文引用 所有这些文献的内容作为参考。
更优选的有机双亚磷酸酯类的代表为下式(X)-(XII)的化合物：


其中，Ar、Q、R9、R10、X1、m和y如以上定义。最优选X1 代表二价芳基-(CH2)y-(Q)m-(CH2)y-芳基，其中，各个y独立地具有0 或1的值；m具有0或1的值，而Q为-O-、-S-或-C(R5)2-，其中， 各个R5相同或不同并代表氢或甲基。更优选以上定义的R10基团的 各个烷基可以包含1-24个碳原子，而以上关于上式(VI)-(XII)定义的 Ar、X1、R9和R10基团的各个芳基可以包含6-18个碳原子，且所述 基团可以相同或不同，而优选的X1的亚烷基可以包含2-18个碳原 子，而优选的R9的亚烷基可以包含5-18个碳原子。此外，优选上 式的X1的二价Ar基团和二价芳基为亚苯基，其中由 -(CH2)y-(Q)m-(CH2)y-表示的桥基键合到所述亚苯基上与该式的氧原 子邻位的位置，从而将亚苯基与该式的磷原子连接起来。还优选当 在这些亚苯基上存在任何取代基时，这些取代基通过氧原子连接而 结合到所述亚苯基的对位和/或邻位，从而将给定的取代的亚苯基结 合到其磷原子上。
当然如果需要的话，以上式(II)-(XII)的有机亚磷酸酯的任何R3、 R4、RS、R9、R10、X1、X2、W、Q和Ar可以被任何适宜的含有1-30 个碳原子的且不会不良地不利作用于目标加氢甲酰基化反应的结果 的取代基取代。当然所述基团上可能存在的取代基除了对应的烃基 如烷基、芳基、芳烷基、烷芳基和环己基取代基以外，可以包括甲 硅烷基如-Si(R12)3；氨基如-N(R12)2；膦基如芳基-P(R12)2；酰基如 -C(O)R12；酸基如-OC(O)R12；酰氨基如-CON(R12)2和-N(R12)COR12； 磺酰基如-SO2R12；烷氧基如-OR12；亚磺酰基如-SOR12；烃硫基如 -SR12；膦酰基如-P(O)(R12)2；以及卤素、硝基、氰基、三氟甲基、 羟基等等，其中，各个R12基团相同或不同，并代表具有1-18个碳 原子的单价烃基(如烷基、芳基、芳烷基、烷芳基和环己基)，附带 条件是在氨基取代基如-N(R12)2上，每个R12一起还可以代表形成含 氮原子的杂环基的二价桥基，而在酰氨基取代基如-C(O)N(R12)2和 -N(R12)COR12上，各个键合到N上的R12还可以是氢。当然应该理 解，组成具体的给定有机亚磷酸酯的任何取代或未取代的烃基可以 相同或不同。
更为具体的例举性取代基包括伯、仲和叔烷基如甲基、乙基、 正丙基、异丙基、丁基、仲丁基、叔丁基、新戊基、正己基、戊基、 仲戊基、叔戊基、异辛基、癸基、十八烷基等等；芳基如苯基、萘 基等等；芳烷基如苄基、苯基乙基、三苯基甲基等等；烷芳基如甲 苯基、二甲苯基等等；脂环基如环戊基、环己基、1-甲基环己基、 环辛基、环己基乙基等等；烷氧基如甲氧基、乙氧基、丙氧基、叔 丁氧基、-OCH2CH2OCH3、-(OCH2CH2)2OCH3、-(OCH2CH2)3OCH3 等等；芳氧基如苯氧基等等；以及甲硅烷基如-Si(CH3)3、-Si(OCH3)3、 -Si(C3H7)3等等；氨基如-NH2、-N(CH3)2、-NHCH3、-NH(C2H5)等等； 芳基膦如-P(C6H5)2等等；酰基如-C(O)CH3、-C(O)C2H5、-C(O)C6H5 等等；羰氧基如-C(O)OCH3等等；氧羰基如-O(CO)C6H5等等；酰氨 基如-CONH2、-CON(CH3)2、-NHC(O)CH3等等；磺酰基如-S(O)2C2H5 等等；亚磺酰基如-S(O)CH3等等；烃硫基如-SCH3、-SC2H5、-SC6H5 等等；膦酰基如-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)、 -P(O)(H)(C6H5)等等。
美国专利5,786,517描述了有机磷配体的具体的例举性实例， 本文引用该文献的内容作为参考。
金属-有机磷配体配位催化剂优选为均相形式。例如，可以制备 预形成的氢化铑-羰基-有机磷配体催化剂并将其引入具体方法的反 应混合物中。更优选，所述金属-有机磷配体配位催化剂可以由铑催 化剂前体衍生，可以将所述铑催化剂前体加到反应介质用于现场形 成活性催化剂。例如，可以将铑催化剂前体如二羰基铑乙酰醋酮酸 酯、RH2O3、Rh4(CO)12、Rh6(CO)16、Rh(NO3)3等等与有机磷配体一 起加到反应混合物用于现场形成活性催化剂。
如上述，有机磷配体可以用作金属-有机磷配体配位催化剂的配 体和可以存在于本发明方法的反应介质中的游离有机磷配体。此外， 应该理解虽然优选存在于本发明给定方法中的所述的金属-有机磷 配体配位催化剂的有机磷配体和任何过量的游离有机磷配体一般为 相同类型的配体，但如果需要的话，不同类型的有机磷配体以及两 种或更多种不同有机磷配体的混合物可以用于任何给定方法的目 的。
本发明的给定的方法的反应介质中存在的金属-有机磷配体配 位催化剂的数量仅需要提供给定的目标应用金属浓度所需的最小数 量，且所述催化剂数量将提供至少催化特定的目标方法所需的催化 量的金属的基础。一般来说，作为游离金属计算的范围在大约 1ppm-10,000ppm的金属浓度，和范围为大约1∶1或更小至大约200∶1 或更大的催化剂溶液中配体与金属摩尔比对大部分的方法是足够 的。
如上述，除了金属-有机磷配体配位催化剂以外，可以在游离有 机磷配体存在下实施本发明的方法，特别是加氢甲酰基化方法。虽 然本发明的方法可以在任何过量的目标游离有机磷配体中完成，但 游离有机磷配体的使用并不是绝对必需的。因此，一般来说反应介 质中存在大约1.1或更少至大约200或更多(如果需要的话)摩尔每摩 尔金属(如铑)对大部分的方法是合适的，特别是关于铑催化的加氢 甲酰基化；所用配体的数量为结合(配位)至存在的金属上的配体数 量与存在的游离(非配位的)配体的数量的总和。当然，如果需要的 话，可以在任何时间以任何适宜的方式将组成配体提供给反所述方 法的反应介质，以保持反应介质中游离配体的预定水平。
本发明包含的加氢甲酰基化方法的反应条件可以包括任何迄今 用于生产光学活性和/或非光学活性甲酰酯的适宜类型的加氢甲酰 基化条件。例如，加氢甲酰基化方法中的氢、一氧化碳和烯烃起原 始化合物的总气压的范围可以为大约1-10,000psia。但是一般而言， 优选所述方法在氢、一氧化碳和烯烃起始化合物的总气压小于大约 2000psia，更优选小于大约1000psia的条件下操作。最少量的总压 力主要受获得目标反应速率所需的反应物的数量限制。更具体地， 本发明的加氢甲酰基化方法中的一氧化碳分压优选为大约1-1000 psia，更优选大约3-800psia，而氢分压优选为大约5-500psia，更 优选为大约10-300psia。一般地，氢与一氧化碳的H2∶CO摩尔比率 范围为大约1∶10-100∶1或更高，更优选氢与一氧化碳的摩尔比率为 大约1∶10-10∶1。而且，所述加氢甲酰基化方法可以在大约-25℃至大 约200℃的反应温度下进行。一般来说，大约50℃至大约120℃的 加氢甲酰基化反应温度优选用于所有类型的烯烃原料。当然应该理 解当期望非光学活性甲酰酯产物时，使用手性类型的烯烃原料和有 机磷配体，而当期望光学活性甲酰酯产物时，使用前手性或手性类 型的烯烃原料和有机磷配体。当然，还应理解所用的加氢甲酰基化 反应条件将受目标甲酰酯产物的类型支配。
所述的加氢甲酰基化方法进行一段充足的时间以生产目标甲酰 基十一酸酯。所用的确切反应时间部分取决于诸如以下的因素：温 度、压力、原料的性质和比例等等。反应时间的范围一般为大约1.5 至大约200小时或更多，优选为小于大约1至大约10小时。
如上述，本发明的方法在极性溶剂和非极性溶剂存在下进行， 或者在极性溶剂存在下进行然后与非极性溶剂混合，或者在极性溶 剂存在下进行然后与第二极性溶剂混合。在一个实施方案中，所述 极性溶剂为优选包含至多大约8wt.％水，更优选小于大约6wt.％水， 和最优选小于大约4wt.％水的混合物。在此实施方案中，认为本发 明的方法基本上为“非水”方法，也就是说，任何存在于反应介质 中的水的数量不足以导致具体的反应或认为所述介质包含除了有机 相之外的分离的含水或水相或层。根据具体的目标产物，适宜的极 性溶剂包括腈、内酯、链烷醇、环乙缩醛、吡咯烷酮、甲酰胺、亚 砜等等。在一个实施方案中，一种或多种反应物、金属-有机磷配体 配位催化剂和优选的游离有机磷配体在极性溶剂中表现出充足的溶 解度，因此不需要相转移试剂或表面活性剂。
如果需要，可以使用一种或多种不同极性溶剂的混合物。极性 溶剂或一种或多种不同极性溶剂的混合物的希尔德布兰特溶解度参 数应该小于大约13.5(cal/cm3)1/2或873(kJ/m3)1/2，优选小于大约13.0 (cal/cm3)1/2或841(kJ/m3)1/2，更优选小于大约12.5(cal/cm3)1/2或809 (kJ/m3)1/2。极性溶剂的用量对此主题发明不是关键，且仅需足以提 供含有给定方法所需的具体金属浓度的反应介质的用量。一般来说， 极性溶剂的用量范围可以为大约5wt.％-大约99wt.％或更大，所述 用量范围以反应混合物的总重为基数。
例如，用于本发明的例举性极性溶剂包括丙腈、1，3-二氧戊环、 3-甲氧基丙腈、N-甲基吡咯烷酮、N，N-二甲基甲酰胺、2-甲基-2-噁唑 啉、己二腈、乙腈、ε-己内酯、戊二腈、3-甲基-2-噁唑烷酮、水、 二甲基亚砜和环丁砜。
例举性极性溶剂的溶解度参数在下表中给出。
表-例举性极性溶剂的溶解度参数
极性溶剂                   δ溶剂               δ溶剂
                         (cal/cm3)1/2         (kJ/m3)1/2
丙腈                        10.73                694
1，3-二氧戊环               11.33                733
3-甲氧基丙腈                11.37                735
N-甲基吡咯烷酮              11.57                748
N，N-二甲基甲酰胺           11.76                761
2-甲基-2-噁唑啉             12.00                776
己二腈                      12.05                779
乙腈                        12.21                790
E-己内酯                    12.66                819
环丁砜                      12.80                828
戊二脂                      13.10                847
二甲基亚砜                  13.10                847
3-甲基-2-噁唑烷酮           13.33                862
水                          23.531               522
可以在非极性溶剂中通过萃取和相分离选择性地回收本发明的 目标产物。如上述，反应期间非极性溶剂可以与极性溶剂一起存在 或者在反应后使反应产物液体与非极性溶剂接触。优选通过使用适 宜的非极性溶剂从反应产物液体中萃取目标反应产物，从而将来自 反应产物液体的一种或多种反应物、金属-有机磷配体配位催化剂和 任选的游离有机磷配体最小化或消除。根据具体的目标产物，适宜 的非极性溶剂包括烷烃、环烷烃、烯烃、醛、酮、醚、酯、胺、芳 香族化合物、硅烷、硅氧烷、二氧化碳等等。不适宜的非极性溶剂 的实例包括碳氟化合物和氟代烃。这些是不希望的因为其高成本， 对环境污染的危险以及有形成多相的可能。
如果需要，可以使用一种或多种不同非极性溶剂的混合物。非 极性溶剂的用量对此主题发明不是关键，而且对于给定的方法仅需 足以从反应产物液体中萃取一种或多种产物的数量。一般来说，非 极性溶剂的用量范围一般为大约5wt.％-大约50wt.％或更多，所述用 量以反应产物液体的总重为基数。
例如，用于本发明的例举性的非极性溶剂包括丙烷、2，2-二甲基 丙烷、丁烷、2，2-二甲基丁烷、戊烷、异丙醚、己烷、三乙胺、庚烷、 辛烷、壬烷、癸烷、异丁酸异丁酯、三丁基胺、十一烷、2，2，4-三甲 基戊基乙酸酯、异丁基庚基酮、二异丁基酮、环戊烷、环己烷、异 丁基苯、止壬基苯、正辛基苯、正丁基苯、对二甲苯、乙苯、1，3，5- 三甲基苯、间二甲苯、甲苯、邻二甲苯、癸烯、十二烯、四癸烯和 十七烷醛。例举性的非极性溶剂的溶解度参数由下表给出。
表-例举性的非极性溶剂的溶解度参数
非极性溶剂                  δ溶剂            δ溶剂
                         (cal/cm3)1/2       (kJ/m3)1/2
丙烷                        5.76                373
2，2-二甲基丙烷             6.10                395
丁烷                        6.58                426
2，2-二甲基丁烷             6.69                433
戊烷                        7.02                454
异丙醚                      7.06                457
己烷                        7.27                470
三乙胺                      7.42                480
庚烷                        7.50                485
辛烷                        7.54                488
壬烷                        7.64                494
癸烷                        7.72                499
异丁酸异丁酯                7.74                501
三丁基胺                    7.76                502
十一烷                      7.80                505
2，2，4-三甲基戊基乙酸酯    7.93                513
异丁基庚基酮                7.95                514
二异丁基酮                  8.06                521
环戊烷                      8.08                523
环己烷                      8.19                530
正壬基苯                    8.49                549
正辛基苯                    8.56                554
正丁基苯                    8.57                554
对二甲苯                    8.83                571
乙苯                        8.84                572
1，3，5-三甲基苯            8.84                572
间二甲苯                    8.88                574
甲苯                        8.93                578
邻二甲苯                    9.06                586
萃取获得一种包含一种或多种反应物、金属-有机磷配体配位催 化剂、任选的游离有机磷配体与极性溶剂的相和至少一种包含一种 或多种产物和非极性溶剂的其它相是一种平衡方法。在此萃取操作 中非极性溶剂(或萃取液)和极性溶剂或反应产物液体的相对体积部 分地由所用溶剂中的一种或多种反应物、金属-有机磷配体配位催化 剂、任选的游离有机磷配体和一种或多种产物，和欲萃取的目标产 物的数量决定。例如，当萃取目标产物时，如果被萃取的目标产物 在非极性溶剂中表现出高溶解度并以较低的浓度存在于反应产物液 体中，则可以使用较少的相对于反应产物液体的体积比率的非极性 溶剂萃取目标产物。上述的极性和非极性溶剂可以用作萃取溶剂。
而且，当目标产物的浓度变高时，一般需要增大非极性溶剂与 反应产物液体的比率，以从反应产物液体中萃取目标产物。当目标 产物在非极性溶剂中表现出较低的溶解度时，必须增大非极性溶剂 或萃取液的相对体积。一般地，非极性溶剂或萃取液与反应产物液 体的体积比可以在大约20∶1-大约1∶20的范围内变化。
在一个实施方案中，由本发明的方法生产的产物可以包含充足 的非极性以使产物与极性溶剂不可混溶。相分离可以自发地存在或 可以通过改变温度或压力或添加剂如盐的加入或蒸发溶剂或其组合 而导致。引起相分离的外部非极性溶剂的加入对于本发明的某些方 法可能不是必需的。
除了以上关于萃取温度所述，使用高于具体方法的反应温度的 温度是没有价值的，而且可以通过使用低于所述方法反应温度的萃 取温度获得目标结果。根据具体的方法，萃取温度的范围为大约-80 ℃或更小至大约200℃或更大。
反应产物液体与非极性溶剂混合的时间，即相分离前的时间取 决于直至两相到达平衡状态的时间。一般地，这种时间可能在1分 钟或更小到1小时或更长的时间的范围内变化。
本发明的萃取方法部分为一种溶于两种分离的液相的有机磷配 体的平衡方法。所述萃取方法的效率可以由有机磷配体的分配系数 Kp1来衡量，所述Kp1定义如下：

当通过本发明的萃取方法将一种或多种目标产物分配在非极性 相和极性相之间时，有机磷配体的Kp1值可以保持在大于大约5， 优选大于大约7.5，更优选大于大约10的水平，所述值取决于萃取 方法的效率。如果所述的Kp1值高，则所述有机磷配体将优先分配 进入极性相。Kp1中所用的有机磷配体的浓度包括游离有机磷配体 和与金属配位的有机磷配体。
本发明的萃取方法还部分为一种溶于两种分离的液相的一种或 多种产物的平衡方法。所述萃取方法的效率可以由一种或多种产物 的分配系数Kp2来衡量，所述Kp2定义如下：

当通过本发明的萃取方法将一种或多种目标产物分配在非极性 相和极性相之间时，产物的Kp2值可以保持在小于大约2，优选小 于大约1.5，更优选小于大约1的水平，所述值取决于萃取方法的效 率。如果所述的Kp2值低，则所述有机磷配体将优先分配进入非极 性相。
本发明的萃取方法还部分为一种溶于两种分离的液相的一种或 多种有机磷配体降解产物的平衡方法。所述萃取方法的效率可以由 一种或多种有机磷配体降解产物的分配系数Kp3来衡量，所述Kp3 定义如下：

当通过本发明的萃取方法将一种或多种有机磷配体降解产物分 配在非极性相和极性相之间时，有机磷配体降解产物的Kp3值可以 保持在小于大约2，优选小于大约1.5，更优选小于大约1的水平， 所述值取决于萃取方法的效率。如果所述的Kp3值低，则所述有机 磷配体降解产物将优先分配进入非极性相。
本发明的萃取方法还部分为一种溶于两种分离的液相的一种或 多种反应副产物的平衡方法。所述萃取方法的效率可以由一种或多 种反应副产物的分配系数Kp4来衡量，所述Kp4定义如下：

当通过本发明的萃取方法将一种或多种反应副产物分配在非极 性相和极性相之间时，反应副产物的Kp4值可以保持在小于大约2， 优选小于大约1.5，更优选小于大约1的水平，所述值取决于萃取方 法的效率。如果所述的Kp4值低，则所述有反应副产物将优先分配 进入非极性相。
本发明的萃取方法以满足三种分离标准的方式进行。所述三种 标准在本文中指萃取因子，且基于以上定义的分配系数的比率。所 述萃取因数所包含的关系包括相对于产物的有机磷配体极性相的选 择性、相对于有机磷配体降解产物的有机磷配体极性相的选择性和 相对于反应副产物的有机磷配体极性相的选择性。所述三种萃取因 子如下所述。
定义相对于一种或多种产物的有机磷配体极性相的选择性的萃 取因子为如下的分配系数比率：

以上比率的Ef1值保持在大于大约2.5，优选大于大约3.0，更 优选大于大约3.5的水平，所述的值取决于所述萃取方法的效率。 如果此Ef1值高，则所述的萃取选择性高。
定义相对于一种或多种有机磷配体降解产物的有机磷配体极性 相的选择性的萃取因子为如下的分配系数比率：

以上比率的Ef2值保持在大于大约2.5，优选大于大约3.0，更 优选大于大约3.5的水平，所述的值取决于所述萃取方法的效率。 如果此Ef2值高，则所述的萃取选择性高。
定义相对于一种或多种反应副产物的有机磷配体极性相的选择 性的萃取因子为如下的分配系数比率：

以上比率的Ef3值保持在大于大约2.5，优选大于大约3.0，更 优选大于大约3.5的水平，所述的值取决于所述萃取方法的效率。 如果此Ef3值高，则所述的萃取选择性高。
本发明的萃取方法可以分一个或多个阶段进行。萃取阶段的确 切数目受资金成本和实现高萃取效率和操作简化，以及萃取条件下 的原料和目标反应产物的稳定性之间的最佳折衷支配。而且，本发 明的萃取方法可以分批或连续方式进行。当连续进行时，所述的萃 取可以直流或逆流方式进行，或者可以使用分级逆流萃取。适宜的 分级逆流萃取法如在同一天申请的共同未决的美国专利申请 (D-18040和D-18041)所述，本文引用其内容作为参考。在一个实施 方案中，当分离反应产物液体时，反应产物液体优选包含至少 5wt.％，优选至少10wt.％的一种或多种产物。
本发明中可以使用的例举类型的萃取器包括柱、离心器、混合 器-沉降器和混杂设备。可以使用的萃取器包括不搅拌的柱如喷啉、 档极盘，和填充、搅拌的柱如脉冲、旋转搅拌和往复震动板式，混 合器-沉降器如泵-沉降器、静电混合器-沉降器和搅拌的混合器-沉降 器，离心萃取器，如由Robatel、Luwesta、deLaval、Dorr Oliver、 Bird和Podbielniak生产的萃取器，以及混杂萃取器如乳剂相接触器 和中空纤维膜。可以在Handbook of Solvent Extraction(溶剂萃取手 册)，Krieger出版公司，Malabar，Fla.，1991中找到这些装置的描述， 本文引用所述文献的内容作为参考。本发明所用的各种类型的萃取 器可以任何组合方式组合以进行目标萃取。
萃取后，可以通过相分离回收目标产物和任何有机磷配体降解 产物和反应副产物，其中，从极性相中分离包含一种或多种产物、 有机磷配体降解产物和反应副产物的非极性相。所述的相分离技术 可以对应于迄今应用于常规方法的技术，并可以在萃取器中和分离 的液-液分离装置中完成。适宜的液-液分离装置包括但不限于聚结 器、旋流器和离心器。在Handbook of Seperation process Technology(分离方法技术手册)，ISBN 0-471-89558-X，John Wiley& Sons，Inc.，1987中描述了用于液-液相分离装置的典型设备，本文引 用其内容作为参考。
从自由能观点来看，为了实现含磷配体在特定溶剂中的溶解或 混溶，混合焓应该尽可能小。混合焓(ΔHm)可以由希尔德布兰特方 程(1)估算：
ΔHm＝ΦSΦLV(δ溶剂-δ配体)2    (1)
所述估算使用溶剂的溶解度参数(δ溶剂)和配体的溶解度参数 (δ配体)，其中，V为混合物的摩尔体积，而ΦS和ΦL分别为溶剂和配 体的体积分数。根据方程(1)，理想的配体溶剂具有与配体本身相同 的溶解度参数，因此ΔHm＝0。但是，对于每一种配体，存在一个源 自其溶解度参数的特征性范围，它包含所有作为所述配体的溶剂的 液体。一般地，溶解度参数在两个单位的配体溶解度参数范围内的 溶剂或溶剂掺混物将溶解此配体；但是，有时可能存在该值的较大 偏差，特别是如果存在强烈的氢键相互作用的话。因此方程(2)：
δ溶剂-δ配体＜2.0(cal/cm3)1/2    (2)
可以半定量地用于确定液体是否为给定配体的良好溶剂。在方 程(2)中，δ溶剂和δ配体分别代表溶剂和配体的溶解度参数。
为了本发明的目的，可以由方程(3)计算溶剂的溶解度参数：
δ溶剂＝(ΔHv-RT)d/MW    (3)
其中，ΔHv为蒸发热，R为气体常数，T为绝对温度，d为溶 剂的密度，而MW为溶剂的分子量。以下文献报道了大量溶剂的溶 解度参数：K.L.Hoy，“New Values of the Solubility Parameters from Vapor Pressure Data(来自蒸气压数据的新溶解度参数值)，”Journal of Paint Technology(油漆技术杂志)，42，(1970)，76。
含磷化合物的蒸发热不可能容易地测得，因为这些化合物中的 许多在高温度下分解。而且，由于许多含磷化合物在室温下为固体， 因此密度的测量不方便。可以使用方程(4)计算以(cal/cm3)1/2为单位 的含磷配体的溶解度参数。
δ配体＝(∑FT+135.1)/(0.01211+∑NiV1i)1000    (4)
根据以下文献提出的基团贡献理论：(1)K.L.Hoy，“New Values of the Solubility Parameters from Vapor Pressure Data(来自蒸气压数 据的新溶解度参数值)，”Journal of Paint Technology(油漆技术杂志)， 42，(1970)，76和(2)L.Constantinou，R Gani，J.P.O’Connell， “Estimation of Acentric Factor and the Liquid Molar Volume at 298 K Using a New Group Contribution Method(在298K下使用新基团贡献 法估算偏心因子和液体摩尔体积)，”Fluid Phase Equilibria(液相平衡)， 103，(1995)，11；在方程(4)中，∑FT为所有基团摩尔吸引力常数的总 和，而∑NiV1i为所有存在Ni次的一级液体摩尔体积常数V1i的总和。 这些方法已延伸至包括79.4(cal/cm3)1/2/mol的基团摩尔吸引力常数 和(＞P-)的0.0124m3/kmol的一级液体摩尔体积常数，所述数据来自 在以下文献中发现的三苯基膦数据：T.E.Daubret，R.P.Danner，H.M. Sibul，和C.C.Stebbins，″DIPPR Data Compilation of Pure Compound Properties(纯化合物性能的DIPPR数据汇编)，″Project 801，Sponsor Release，1995年7月，Design Institute for Physical Property Data， AIChE，New York，N.Y。
因此，例举性的甲酰酯产物包括甲酰基十一酸酯如11-甲酰基十 一酸酯、10-甲酰基十一酸酯、9-甲酰基十一酸酯等等。优选的甲酰 酯由下式表示：
H-C(O)-CH2-CH2-(CH2)7-CH2-C(O)-OR
其中，R为氢或具有足以使所述甲酰酯在非极性溶剂中混溶的 碳原子数。一般地，R包含大约6或7至大约30个碳原子。适宜的 取代和未取代的甲酰酯产物的例子包括在以下文献中所述的可允许 的取代和未取代的甲酰酯：Beilsteins Handbuch der Organischen Chemie，Springer Verlag KG，第四版，本文引用其相关部分作为参 考。
优选的甲酰酯产物包括本发明所用的甲酰基十一酸酯和/或其 衍生物，甲酰酯的衍生物包括甲酸及甲酸的盐。本发明不意在以任 何方式受可允许的甲酰酯的衍生物限制。
在另一实施方案中，本发明包括分批或连续产生的反应混合物， 所述混合物包含：
(1)一种或多种取代或未取代的甲酰酯和/或其衍生物，
(2)任选的一种或多种取代或未取代的不饱和酯和/或其衍生 物；和
(3)任选的蓖麻油和/或其衍生物；
其中，组分(1)与组分(2)和(3)的总和的重量比大于大约0.1；而 组分(3)与组分(1)和(2)的总和的重量比为大约0-100。而且，本发明 包括含有一种或多种甲酰酯和/或其衍生物的反应混合物，其中，所 述反应混合物由本文所述的方法制备。根据本发明，所述的甲酰酯 产物混合物可以从所述粗反应混合物的其它组分萃取和分离，其中， 所述甲酰酯混合物通过上述的相分离生产。
由本发明的方法生产的甲酰酯可以进行进一步的反应以提供其 目标衍生物。这些可允许的衍生反应可以根据本技术中的常规方法 完成。例举性的衍生反应包括氢化、酯化、醚化、氨基化、烷基化、 脱氢、还原、酰化、缩合、羧化、羰基化、氧化、环化、甲硅烷基 化等等，包括其可允许的组合。本发明不意在以任何方式受限于可 允许的甲酰酯的衍生反应。
一般优选以连续的方式完成本发明的加氢甲酰基化方法。一般 地，连续加氢甲酰基化方法在本技术中是已知的，且可能包括：(a) 用在包含极性溶剂、金属-有机磷配体配位催化剂、游离有机磷配体 和任选的非极性溶剂液体的均相反应混合物中的一氧化碳和氢加氢 甲酰基化烯烃原料；(b)保持有利于加氢甲酰基化烯烃原料的反应温 度和压力条件；(c)在这些反应物用完时给反应介质提供组成量的烯 烃原料、一氧化碳和氢；(d)将至少一部分反应介质与非极性溶剂混 合以从反应介质中萃取目标醛加氢甲酰基化产物；和(e)通过相分离 回收目标醛产物。
在本发明的方法结束时(或期间)，可以从用于本发明方法的反应 混合物中回收目标甲酰酯。例如，在连续液体催化剂再循环方法中， 可以将从反应区回收的液体反应混合物部分(包含甲酰酯产物、催化 剂等)通入分离区，其中，可以通过相分离从液体反应混合物中萃取 和分离目标甲酰酯产物，如果需要的话再进行纯化。然后可以将的 剩余的含反应混合物的催化剂如同任何其它材料(如果需要的话)如 未反应的烯烃一样，在其从甲酰酯产物中分离后与任何溶于的液体 反应物中的氢和一氧化碳一起再循环回反应区。在相分离中，从剩 余反应产物液体层中分离萃取液层，例如非极性溶剂和一种或多种 有机磷配体降解产物、一种或多种反应副产物和一种或多种甲酰酯； 然后可以通过常规方法如蒸馏法从不期望的有机磷配体降解产物和 反应副产物中分离目标甲酰酯。
氢化步骤或阶段
所述的氢化方法包括分一个或多个步骤或阶段将一种或多种取 代或未取代的甲酰酯如11-甲酰基十一酸酯转化为一种或多种取代 或未取代的酯醇如12-羟基月桂酸酯，或转化为一种或多种取代或未 取代的二醇如1，12-十二烷二醇。本文所用的术语“氢化”意指包括 但不限于所有可允许的氢化方法，所述方法包括将一种或多种取代 或未取代的甲酰酯如甲酰基十一酸酯转化成一种或多种取代或未取 代的酯醇如羟基月桂酸酯，或者转化为一种或多种取代或未取代的 二醇如十二烷二醇。一般地，所述的氢化步骤或阶段包括使一种或 多种取代或未取代的甲酰酯在氢化催化剂存在下反应产生一种或多 种取代或未取代的酯醇或一种或多种取代或未取代的二醇。
用于氢化方法的甲酰基十一酸酯是已知的材料，并可以通过上 述的加氢甲酰基化步骤或其它常规方法制备。包含甲酰基十一酸酯 的反应混合可以用于本发明。在氢化步骤中使用的甲酰基十一酸酯 的量严格来说不是关键，且可以是任何足以优选高度选择性地生产 羰基月桂酸酯和/或十二烷二醇的数量。可以将所述的甲酰基十一酸 酯以任何常规的方式如在溶液中或作为均匀的液体供给反应器。
可以分一个或多个步骤或阶段，以任何可允许的步骤或阶段的 顺序完成氢化方法。在一步方法中，羟基月桂酸酯和/或十二烷二醇 为留在反应区的目标产物。在多步骤或多阶段方法中，中间产物为 遗留在单独反应区中的主要产物。
具体的氢化反应条件严格来说不是关键，且可以是任何足以生 产羟基月桂酸酯和/或十二烷二醇的有效氢化条件。所述的反应器可 以是搅拌箱、管状反应器等等。可以通过以下因素之间的最佳折衷 来支配确切的反应条件：获得高催化剂选择性、活性、周期和操作 容易性，以及讨论的甲酰基十一酸酯的固有反应性和反应条件下甲 酰基十一酸酯与目标反应产物的稳定性。可以用于所述氢化方法的 某些反应条件的例子在以文献中所述：P.N.Rylander，Hydrogenation Methods(氢化方法)，Academic Press(学院出版社)，纽约，1985，第5 章，本文引用其内容作为参考。在具体的的反应区之后可以回收产 物，且如果需要的话进行纯化，虽然它们可以在不经纯化的情况下 被加到下一反应区。回收和纯化可以是任何适宜的方法，它们将主 要由具体使用的反应物来确定。
氢化反应可以在大约0℃至大约400℃的温度下进行大约1分钟 或更少至大约4小时或更长的时间，其中在较低的温度下使用较长 的时间，优选在大约50℃至大约300℃下进行大约1分钟或更短至 大约2小时或更长，更优选在大约50℃至大约250℃下进行大约3 小时或更短。所述温度应该足以使反应发生(它可能随催化剂体系而 变)，但并不高到使甲酰基十一酸酯分解或聚合。
可以在从大约10psig至大约4500psig的宽压力范围内进行氢 化反应。优选在大约100psig至大约2000psig的反应压力下进行氢 化反应。所述的氢化反应优选在液体或蒸汽状态或其混合状态下进 行。总压力将取决于所用的催化剂体系。应该选择氢分压以使氢化 催化剂的效率最高，并获得目标选择性和转化程度。
氢化反应步骤或阶段包括催化剂的使用。这些催化剂在本技术 中是已知的，且可以常规量使用。当然如果需要的话还可以使用催 化剂的混合物。催化剂的用量将取决于所用的氢化反应条件，且所 述用量应该足以获得目标选择性和转化程度。一般地，催化剂的用 量应该足以使甲酰基十一酸酯能够转化为羟基月桂酸酯和/或十二 烷醇，其转化率为至少大约5％，优选至少大约20％，更优选至少 大约50％。
如上述，可以通过常规的技术如过滤、蒸馏、萃取、沉淀、结 晶、膜分离或其它适宜的方法分离由氢化步骤生产的取代和未取代 的羟基月桂酸酯和/或十二烷二醇。例如，粗反应产物可以在大气压 或减压下通过填充蒸馏塔进行蒸馏分离。反应蒸馏可以用于进行氢 化反应步骤。
可以由本发明的氢化阶段或步骤制备的例举性的取代和未取代 的羟基月桂酸酯包括一种或多种以下物质：12-羟基月桂酸甲酯、12- 羟基月桂酸乙酯，12-羟基月桂酸丙酯和12-羟基月桂酸丁酯，包括 含有一种或多种以上酯醇的混合物。优选的酯醇由下式表示：
RO(O)C-CH2-CH2-(CH2)7-CH2-CH2-OH
其中，R为氢或具有大约6或7至大约30个碳原子的取代或未 取代的烃。适宜的取代和未取代的酯醇的例子包括在以下文献中所 述的可允许的取代和未取代的酯醇：Dictionary of Organic Compounds(有机化合物词典)，第六版，Chapman和Hall，Cambridge， 1996，本文引用其相关部分作为参考。
可以由本发明的水解阶段或步骤制备的例举性的取代和未取代 的二醇包括一种或多种以下物质：1，12-十二烷二醇、2-甲基-1，11- 十一烷二醇、3-甲基-1，11-十一烷二醇，包括含有一种或多种以上二 醇的混合物。优选的二醇由下式表示：
HO-CH2-CH2-CH2-(CH2)7-CH2-CH2-OH
其中，R为氢或具有大约6或7至大约30个碳原子的取代或未 取代的烃。适宜的取代和未取代的二醇的例子包括在以下文献中所 述的可允许的取代和未取代的二醇：Dictionary of Organic Compounds(有机化合物词典)，第六版，Chapman和Hall，Cambridge， 1996，本文引用其相关部分作为参考。
本文所述的羟基月桂酸酯和十二烷二醇用于多种应用，如制造 合成纤维、塑料、刚毛、薄膜、涂层、合成皮革、增塑剂和涂料赋 形剂、聚氨酯交联剂等等。所述羟基月桂酸酯可以与诸如以下的多 元醇反应：二乙二醇、1，4-丁烷二醇、新戊二醇、1，6-己烷二醇、三 羟甲基丙烷等等，以得到可以改善涂层的柔韧性和耐水解性的聚酯 多元醇。所述的聚酯多元醇可以与尿烷高弹体的制备中的二异氰酸 酯反应。酯醇的自缩合可以产生具有低溶解度参数的热塑性聚酯。 将酯醇水解成酸醇可以产生具有对液体涂层和粉末涂层双反应性的 交联剂和粘合剂。
还原氨基化步骤或阶段
还原氨基方法包括分一个或多个步骤或阶段将一种或多种取代 或未取代的甲酰酯如11-甲酰基十一酸酯转化(与氢一起)为一种或多 种取代或未取代的氨基酯如12-氨基月桂酸酯。本文所用的术语“还 原氨基化”意指包括但不限于所有可允许的涉及将一种或多种取代 或未取代的甲酰酯如甲酰基十一酸酯转化为一种或多种取代或未取 代的氨基酯如氨基月桂酸酯的还原氨基化方法。一般地，还原氨基 化步骤或阶段包括使一种或多种取代或未取代的甲酰酯任选地在一 种还原氨基化催化剂存在下反应以生产一种或多种取代或未取代的 氨基酯。
用于所述还原氨基化方法的甲酰基十一酸酯是已知的材料，且 可以由上述的加氢甲酰基化步骤或其它常规方法制备。包含甲酰基 十一酸酯的反应混合物可以用于本发明。还原氨基化步骤中甲酰基 十一酸酯的用量严格来说不是关键，且可以是任何足以优选以高选 择性地生产氨基月桂酸酯的用量。
可以分一个或多个步骤或阶段，以任何可允许的步骤和阶段顺 序完成所述的还原氨基化方法。在一个步骤方法中，氨基月桂酸酯 是留在反应区的目标产物。在多步骤或多阶段方法中，中间产物为 留在各个反应区中的主要产物。
具体的还原氨基化反应条件严格来说不是关键，且可以是任何 足以生产氨基月桂酸酯的有效还原氨基化条件。反应器可以是搅拌 槽、管式反应器等等。通过获得以下因素之间的最佳折衷而控制确 切的反应条件：高催化剂选择性、活性、周期和操作容易性，以及 所讨论的甲酰基十一酸酯的固有反应性和反应条件下甲酰基十一酸 酯与目标反应产物的稳定性。以下文献描述了可以用于还原氨基化 方法的某些反应条件的例子：美国专利2,777,873、4,766,237、 5,068,398和5,700,934，本文引用其内容作为参考。可以在具体的反 应区之后回收产物，且如果需要的话进行纯化，虽然它们可以不经 纯化被加到下一反应区。回收和纯化可以是任何适宜的方法，它们 主要由具体使用的反应物决定。
还原氨基化反应可以在大约0℃至大约400℃的温度下进行大 约1分钟或更少至大约4小时或更长的时间，其中在较低的温度下 使用较长的时间，优选在大约50℃至大约300℃下进行大约1分钟 或更短至大约2小时或更长。所述温度应该足以使反应发生(它可能 随催化剂体系而变)，但并不高到使甲酰基十一酸酯分解。
可以在从大约10psig至大约4500psig的宽压力范围内进行还 原氨基化反应。优选在大约100psig至大约2000psig的反应压力下 进行还原氨基化反应。所述的还原氨基化反应优选在液体或蒸汽状 态或其混合状态下进行。总压力将取决于所用的催化剂体系。应该 选择氢分压以使氨基化催化剂的周期最大，并获得目标选择性和转 化程度。
氨在优选用作这些反应中的氨基化剂，其用量为常规量，优选 过量，而且可以多种方式将其供给反应器，包括作为液体和气体， 在溶液如水中，或作为在溶液中铵盐或某些其它适的形式如脲。任 何过量的氨优选在还原氨基化完成后分离出来。可以任何常规方式 如在溶液中或作为均匀液体将甲酰基十一酸酯供给反应器。
某些反应步骤或阶段可以包括催化剂的使用。这些催化剂在本 技术中是已知的，且可以常规量使用。用于还原氨基化阶段或步骤 的催化剂包括阮内镍、阮内钴、担载在二氧化硅/氧化铝上的镍、担 载在碳上的钯、担载在碳上的铂、担载在氧化铝上的铂等等。当然 如果需要的话还可以使用催化剂的混合物。催化剂的用量将取决于 所用的还原氨基化反应条件，且所述用量应该足以获得目标选择性 和转化程度。一般地，催化剂的用量应该足以使甲酰基十一酸酯能 够转化为氨基月桂酸，其转化率为至少大约5％，优选至少大约20％， 更优选至少大约50％。
如上述，可以通过常规的技术如过滤、蒸馏、萃取、沉淀、结 晶、膜分离或其它适宜的方法分离由还原氨基化步骤生产的取代和 未取代的氨基月桂酸酯。例如，粗反应产物可以在大气压或减压下 通过填充蒸馏塔进行蒸馏分离。反应蒸馏可以用于进行氢化反应步 骤。
可由本发明的方法制备的例举性的氨基月桂酸酯包括12-氨基 月桂酸酯、12-氨基月桂酸甲酯、12-氨基月桂酸乙酯、12-氨基月桂 酸丙酯和12-氨基月桂酸丁酯。优选的氨基酯由下式表示：
H2N-CH2-CH2-CH2-(CH2)7-CH2-C(O)-OR
其中，R为氢或具有大约6或7至大约30个碳原子的取代或未 取代的烃。适宜的取代和未取代的氨基月桂酸酯的例子包括在以下 文献中所述的可允许的取代和未取代的氨基月桂酸酯：Dictionary of Organic Compounds(有机化合物词典)，第六版，Chapman和Hall， Cambridge，1996，本文引用其相关部分作为参考。
氧化阶段或步骤
本发明的氧化阶段或步骤包括将一种或多种取代或未取代的甲 酰酯如11-甲酰基十一酸酯转化为一种或多种取代或未取代的酸酯 如十二烷二酸的单烷基酯。本发明的氧化阶段或步骤可以分一个或 多个步骤或阶段进行，优选以一步方法进行。
本文所用的术语“氧化”意指包括所有可允许的氧化方法，这 些氧化方法包括将一种或多种取代或未取代的甲酰酯如甲酰基十一 酸酯转化为一种或多种取代或未取代的酸酯如十二烷二酸的单烷基 酯。一般地，所述氧化步骤或阶段包括使一种或多种取代或未取代 的甲酰酯如11-甲酰基十一酸酯与氧源如空气、基本纯氧或含有至 少大约50％的氧的富含氧的空气，任选在氧化催化剂或氧化催化剂 与助催化剂以及任选的引发剂存在下反应，以生产一种或多种取代 或未取代的酸酯如十二烷二酸的单烷基酯。
用于所述氧化方法的甲酰基十一酸酯如以上所述并可以由上述 的方法制备。氧化步骤中甲酰基十一酸酯的用量严格来说不是关键， 且可以是任何足以优选以高选择性生产十二烷二酸的单烷基酯的用 量。
可以分一个或多个步骤或阶段，以任何可允许的步骤或阶段顺 序完成所述的氧化方法。在一步方法中，十二烷二酸的单烷基酯为 留在反应区中的目标产物。在多步骤或多阶段方法中，中间产物为 留在各个反应区中的主要产物。当然各种转化的某些重叠可能存在， 因此在两个阶段方法中，某些转化可能以不同的次序发生。
具体的氧化反应条件严格来说不是关键，且可以是任何足以生 产十二烷二酸的单烷基酯的有效氧化条件。反应器可以是搅拌槽、 管式反应器等等。通过获得以下因素之间的最佳折衷而控制确切的 反应条件：高度选择性、活性、周期和操作容易性，以及所讨论的 甲酰基十一酸酯的固有反应性和反应条件下甲酰基十一酸酯与目标 反应产物的稳定性。以下文献描述了可以用于氧化方法的某些反应 条件的例子：美国专利5,831,121、5,840,959、4,537,987和5,817,870， 本文引用其内容作为参考。可以在具体的反应区之后回收产物，且 如果需要的话进行纯化，虽然它们可以不经纯化被加到下一反应区。 回收和纯化可以是任何适宜的方法，它们主要由具体使用的甲酰基 十一酸酯原料决定。
氧化反应可以在大约0℃至大约200℃的温度下进行大约1分钟 或更少至大约4小时或更长的时间，其中在较低的温度下使用较长 的时间，优选在大约10℃至大约150℃下进行大约1分钟或更短至 大约2小时或更长。所述温度应该足以使反应发生(它可能随催化剂 体系而变)，但并不高到使甲酰基十一酸酯分解。
可以在从大约10psig至大约2000psig的宽压力范围内进行氧 化反应。优选在大约10psig至大约1000psig的反应压力下进行氧化 反应。所述的氧化反应优选在液体或蒸汽状态或其混合状态下进行。 总压力将取决于温度和其它反应条件。
可以使用多种氧化剂进行氧化反应。例举性的氧化剂包括分子 氧、与惰性气体如氮混合的分子氧、在空气中的单分子氧、过氧化 氢、过乙酸等等。所述氧化剂可以常规量使用。
氧化步骤或阶段可以包括催化剂的使用。这些催化剂在本技术 中是已知的，且可以均相和非均相的。用于氧化阶段或步骤的催化 剂包括担载在碳上的钯、担载在载体如氧化铝或二氧化硅上的钯、 担载在碳上的铂、碱金属氢氧化物、乙酸钴、乙酸镁、钼酸铋、氧 化钼钒、锰卟啉配合物、均相钼配合物等等。当然如果需要的话还 可以使用催化剂的混合物。催化剂的用量将取决于所用的氧化反应 条件，且所述用量应该足以获得目标选择性和转化程度。一般地， 催化剂的用量应该足以使甲酰基十一酸酯能够转化为十二烷二酸的 单烷基酯，其转化率为至少大约5％，优选至少大约20％，更优选 至少大约50％。
氧化方法还可以在助催化剂存在下进行。本文所用的术语“助 催化剂”在用于关于氧化的上下文时，意指加到氧化反应混合物以 给催化活性如速率、产物选择性和/或催化剂稳定性(催化剂的机械 或外形强度)带来促进作用的材料。例举性的助催化剂包括碱金属氢 氧化物、乙酸盐、第VII族金属、稀土氧化物、碱土金属等等。助 催化剂在氧化反应混合物中单独存在或结合到催化剂结构内。目标 助催化剂将取决于催化剂的性质。所用的助催化剂的浓度将取决于 所用的催化剂体系的细节。
氧化方法还可以在引发剂存在下进行。本文所用的术语“引发 剂”在用于关于氧化上的下文时，意指加到氧化反应混合物以通过 启动游离基链式反应而引发反应的材料。例举性的引发剂包括过硫 酸钠、过硫酸铵、苯甲酰基过氧化物、过苯甲酸、叔丁基氢过氧化 物、烷基过氧化物、过酸、过酸酯、偶氮二异丁腈、氧化还原体系 如过氧化氢/乙酸铁等等。引发剂在氧化反应混合物中可能单独存在 或另加到催化剂中。目标引发剂将取决于反应体系的性质和反应条 件。所用引发剂的浓度将取决于所用反应体系的细节。
可以由本发明的氧化阶段或步骤制备的例举性的取代和未取代 的十二烷二酸的单烷基酯包括一种或多种以下化合物：1，12-十二烷 二酸的单烷基酯、1，12-十二烷二酸甲酯、1，12-十二烷二酸乙酯、1，12- 十二烷二酸丙酯和1，12-十二烷二酸丁酯，包括含有一种或多种以上 十二烷二酸的单烷基酯的混合物。优选的酸酯由下式表示：
HO(O)C-CH2-CH2-(CH2)7-CH2-C(O)-OR
其中，R为氢或具有大约6或7至大约30个碳原子的取代或未 取代的烃。适宜的取代和未取代的十二烷二酸的单烷基酯的例子包 括在以下文献中所述的可允许的取代和未取代的十二烷二酸的单烷 基酯：Dictionary of Organic Compounds(有机化合物词典)，第六版， Chapman和Hall，Cambridge，1996，本文引用其相关部分作为参考。
十二烷二酸的单烷基酯的回收和纯化可以是任何适宜的方法， 且可以包括相分离、萃取、沉淀、吸性、结晶、膜分离、衍生物形 成和其它适宜的方法。蒸馏可能导致大气压下的分解，因而不是期 望的。结晶是优选的纯化方法。随后的十二烷二酸的单烷基酯的衍 化可以在无需从粗反应混合物中的其它组分分离的情况下进行。
在一个实施方案中，本发明的氧化阶段或步骤可以在如1998年 4月21日申请的共同未决美国专利申请09/063,675中所述的液体氧 化反应器中进行，本文引用该文献的内容作为参考。
水解步骤或阶段
所述的水解方法包括分一个或多个步骤或阶段将一种或多种取 代或未取代的氨基酯如12-氨基月桂酸酯转化(当使用还原氨基化时) 为一种或多种取代或未取代的氨基酸如12-氨基月桂酸，或者分一个 或多个步骤或阶段将一种或多种取代或未取代的酸酯如1，12-十二 烷二酸的单烷基酯转化(当使用氧化时)为一种或多种取代或未取代 的二酸如1，12-十二烷二酸。本文所用的术语“水解”意指包括但不 限于所有可允许的水解方法，所述水解方法包括将一种或多种取代 或未取代的氨基酯转化为一种或多种取代或未取代的氨基酸，或者 包括将一种或多种取代或未取代的酸酯转化为一种或多种取代或 未取代的二酸。一般地，所述水解步骤或阶段包括使一种或多种取 代或未取代的氨基酯如氨基月桂酸酯，任选在催化剂存在下反应以 生产一种或多种取代或未取代的氨基酸如氨基月桂酸，或者使一种 或多种取代或未取代的酸酯如十二烷二酸的单烷基酯，任选在催化 剂存在下反应以生产一种或多种取代或未取代的二酸如十二烷二 酸。
用于水解方法的氨基月桂酸酯为已知的材料，且可以由上述的 还原氨基化或其它常规方法制备。包含氨基月桂酸酯的反应混合物 可以用于本发明。用于水解方法的十二烷二酸的单烷基酯为已知的 材料，且可以由上述的氧化步骤或其它常规方法制备。包含十二烷 二酸的单烷基酯的反应混合物可以用于本发明。水解步骤中氨基月 桂酸酯和十二烷二酸的单烷基酯的用量严格来说不是关键，且可以 是任何足以优选以高度选择性生产氨基月桂酸或十二烷二酸的用 量。
所述水解方法可以分一个或多个步骤或阶段，以任何可允许的 步骤或阶段顺序完成。在一步方法中，氨基月桂酸或十二烷二酸是 留在反应区的目标产物。在多步骤或多阶段方法中，中间产物是留 在各个反应区的主要产物。
具体的水解反应条件严格来说不是关键，且可以是任何足以生 产氨基月桂酸或十二烷二酸的有效水解条件。反应器可以是搅拌槽、 管式反应器等等。通过获得以下因素之间的最佳折衷而控制确切的 反应条件：高度催化剂选择性、活性、周期和操作容易性，以及所 讨论的氨基月桂酸酯或十二烷二酸的单烷基酯的固有反应性和反应 条件下氨基月桂酸酯或十二烷二酸的单烷基酯与目标反应产物的稳 定性。美国专利4,950,429描述了可以用于水解方法的某些反应条件 的例子，本文引用其内容作为参考。可以在具体的反应区之后回收 产物，且如果需要的话进行纯化，虽然它们可以不经纯化被加到下 一反应区。回收和纯化可以是任何适宜的方法，它们主要由具体使 用的反应物决定。
水解反应可以在大约0℃至大约400℃的温度下进行大约1分钟 或更少至大约4小时或更长的时间，其中在较低的温度下使用较长 的时间，优选在大约50℃至大约300℃下进行大约1分钟或更短至 大约2小时或更长。更优选在大约50℃至大约250℃下进行大约1 分钟或更短至大约2小时或更长。所述温度应该足以使反应发生(它 可能随催化剂体系而变)，但并不高到使氨基月桂酸酯或十二烷二酸 的单烷基酯分解。
可以在从大约10psig至大约4500psig的宽压力范围内进行水 解反应。优选在大约10psig至大约2000psig的反应压力下进行水解 反应。所述的水解反应优选在液体或蒸汽状态或其混合状态下进行。 总压力将取决于所使用的催化剂体系。
某些反应步骤或阶段可以包括催化剂的使用。这些催化剂在本 技术中是已知的，且可以均相或非均相的。用于水解阶段或步骤的 催化剂是已知的材料，且包括第IVB族金属氧化物、可以或不可以 具有环结构的金属磷酸盐、可以或不可以具有缩合结构的金属缩聚 磷酸盐、含第VIB族金属的物质等等。典型的酯水解催化剂包括酸 和酸性树脂。例如，参见美国专利4,950,429。当然如果需要的话还 可以使用催化剂的混合物。催化剂的用量将取决于所用的水解反应 条件，且所述用量应该足以获得目标选择性和转化程度。一般地， 催化剂的用量应该足以使氨基月桂酸或十二烷二酸能够转化为氨基 月桂酸，其转化率为至少大约5％，优选至少大约20％，更优选至 少大约50％。
可以通过常规的技术如蒸馏、萃取、沉淀、结晶、膜分离或其 它适宜的方法分离由水解步骤生产的取代和未取代的氨基月桂酸或 十二烷二酸。例如，粗反应产物可以在大气压或减压下通过填充蒸 馏塔进行蒸馏分离。反应蒸馏可以用于进行水解反应步骤。可以由 本发明的方法制备的例举性的ε-己内酰胺如上述。
可以由本发明的水解阶段或步骤制备的例举性的取代和未取代 的氨基月桂酸包括一种或多种以下化合物：12-氨基十二烷二酸、11- 氨基-10-甲基十一烷二酸，包括含有一种或多种以上氨基酸的混合 物。优选的氨基酸由下式表示：
HO(O)C-CH2-CH2-(CH2)7-CH2-CH2-NH2
其中，R为氢或具有大约6或7至大约30个碳原子的取代或未 取代的烃。适宜的取代和未取代的氨基酸的例子包括在以下文献中 所述的可允许的取代和未取代的氨基酸：Dictionary of Organic Compounds(有机化合物词典)，第六版，Chapman和Hall，Cambridge， 1996，本文引用其相关部分作为参考。
可以由本发明的水解阶段或步骤制备的例举性取代和未取代的 十二烷二酸包括一种或多种以下化合物：1，12-十二烷二酸、2-甲基 -1，11-十一烷二酸，包括含有一种或多种以上二酸的混合物。优选的 二酸由下式表示：
HO(O)C-CH2-CH2-(CH2)7-CH2-C(O)-OH
其中，R为氢或具有大约6或7至大约30个碳原子的取代或未 取代的烃。适宜的取代和未取代的二酸的例子包括在以下文献中所 述的可允许的取代和未取代的二酸：Dictionary of Organic Compounds(有机化合物词典)，第六版，Chapman和Hall，Cambridge， 1996，本文引用其相关部分作为参考。
本发所述的氨基月桂酸和十二烷二酸用于多种应用，如制造合 成纤维(特别是由12-氨基月桂酸的聚合制造的尼龙12和由1，12-十 二烷二酸和六亚甲基二胺的共聚而制造的尼龙6、12)、塑料、刚毛、 薄膜、涂层、合成皮革、增塑剂和涂料赋形剂、聚氨酯交联剂等等。 聚酰胺的制备为优选的应用。
本发明的方法可以分批或连续的方式进行，如果需要则再循环 未消耗的原料。所述反应可以在多个反应区中连续或平行地进行， 或者它可以分批或连续地在伸长的管状区或一系列这样的反应区内 进行。例如，可以与多级反应器串联使用返混反应器，并以返混反 应器为先。所用建造材料应该在反应期间对原料惰性，且设备的建 造应该能够能够禁得起反应温度和压力。加入和/或调节在反应期间 分批或连续进入反应区的原料或成分的数量的方法可以在所述方法 中方便地利用，以特别保持目标原料摩尔比率。可以通过递增加入 一种原料至另一种原料而进行反应步骤。而且，反应步骤可以结合 一起加入原料。当完全转化是不期望或无法实现时，可以从产物中 分离原料，然后将原料再循环回反应区。
所述方法可以在搪瓷、不锈钢或类似类型的反应装置中进行。 反应区可以配备一个或多个内部/外部热交换器以控制不良的温度 波动，或防止任何可能的“失控”反应温度。
本发明的方法可以分一个或多个反应步骤和多于一个反应阶段 进行。通过资金成本和获得以下因素之间的最佳折衷而控制确切的 反应条件：高催化剂选择性、活性、周期和操作容易性，以及所讨 论的原料的固有反应性和反应条件下原料与目标反应产物的稳定 性。
为本发明的目的，术语“烃”意指包括所有可允许的具有至少 一个氢和一个碳原子的化合物。这些可允许的化合物还可以具有一 个或多个杂原子。在广义上，所述可允许的烃包括无环(具有或不具 有杂原子)和环、支链和非支链、碳环或杂环、芳香或非芳香有机化 合物，它们可以是取代或未取代的。
除非另外指出，本文所用的术语“取代的”意指包括所有可允 许的有机化合物取代基。广义上，可允许的取代基包括无环和环式、 支链或非支链、碳环和杂环、芳香和非芳香有机化合物取代基。例 举性的取代基包括烷基、烷氧基、芳基、芳氧基、羟基、羟基烷基、 氨基、氨基烷基、卤素等等，其中，碳数的范围为1至大约20或更 多，优选为1至大约12。对于适宜的有机化合物，可允许的取代基 可以是一种或多种和相同或不同的。本发明不意在以任何方式受可 允许的有机化合物取代基限制。
发明简述