專利名稱：乙酸乙烯酯的羰基化的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及酯、特別是乙酸乙烯酯的羰基化，并且具體說(shuō)(但非窮盡性地)，使用羰基化來(lái)提供乳酸甲酯和丙酸3-羥基甲酯生產(chǎn)中的第一步。
目前，乳酸甲酯是通過(guò)將乳酸酯化來(lái)生產(chǎn)的，其中的乳酸是通過(guò)合成方法或者發(fā)酵來(lái)生產(chǎn)得到的。
主要合成路徑是基于乙醛的反應(yīng)。在一個(gè)方法中，將乙醛與氰氫酸反應(yīng)，產(chǎn)生乳腈，然后將其水解。或者，可以將乙醛與一氧化碳和水在碘化鎳(II)或硫酸催化劑的存在下反應(yīng)。合成路徑產(chǎn)生乳酸的外消旋混合物，并且結(jié)果由此得到乳酸甲酯的外消旋混合物。近些年，發(fā)酵方法得到改進(jìn)，使得其成為生產(chǎn)乳酸及其衍生物的優(yōu)選路徑。通過(guò)將糖用仔細(xì)選擇的細(xì)菌發(fā)酵，生產(chǎn)純的或非純的乳酸。乳酸菌往往是耐熱性的，從而發(fā)酵溫度為約50℃，以抑制副反應(yīng)。該工藝較慢，并且需要仔細(xì)監(jiān)測(cè)pH、溫度和氧含量，但通過(guò)選擇合適的細(xì)菌培養(yǎng)基，可以生產(chǎn)R和S形式的純的或非純的乳酸。
乳酸甲酯可用作高沸點(diǎn)溶劑，并且存在于各種各樣的物料中，如洗滌劑、脫脂劑、化妝品和食品風(fēng)味劑。它是可生物降解的，所以是環(huán)境安全的。
生產(chǎn)1，3-丙二醇的路徑是工業(yè)有利的，因?yàn)槟壳皼](méi)有生產(chǎn)二醇的路徑可以是商業(yè)上可行的。二十世紀(jì)八十年代，Davy Process Technology發(fā)現(xiàn)了生產(chǎn)1，4-丁二醇的路徑，是通過(guò)用丁烷在固體酸催化劑上形成馬來(lái)酸二乙酯，然后將其脫氫成二醇。1，4-丁二醇目前廣泛地用作聚合物組分并且還在纖維生產(chǎn)中使用并且用作高沸點(diǎn)溶劑。通常使用多元醇在反應(yīng)中與異氰酸酯反應(yīng)以便產(chǎn)生氨基甲酸酯，并且在反應(yīng)中與酸和酸酐反應(yīng)以便產(chǎn)生(聚)酯。1，3-丙二醇被認(rèn)為可用作聚合物組分和用作高沸點(diǎn)溶劑。
很多歐洲專利和專利申請(qǐng)中都描述過(guò)使用一氧化碳，在醇或水及催化劑體系的存在下，對(duì)烯鍵式不飽和化合物進(jìn)行羰基化，其中所說(shuō)的催化劑體系含有VIII族金屬(例如鈀)和膦配體(例如烷基膦、環(huán)烷基膦、芳基膦、吡啶膦或二齒膦)，例如，EP-A-0055875、EP-A-04489472、EP-A-0106379、EP-A-0235864、EP-A-0274795、EP-A-0499329、EP-A-0386833、EP-A-0441447、EP-A-0489472、EP-A-0282142、EP-A-0227160、EP-A-0495547和EP-A-0495548。具體說(shuō)，EP-A-0227160、EP-A-0495547和EP-A-0495548公開了二齒膦配體提供催化劑體系，其能夠達(dá)到高反應(yīng)速率。
前述公開的催化劑體系的主要問(wèn)題在于，雖然可以達(dá)到相對(duì)高的反應(yīng)速率，但鈀催化劑很快失活，這在工業(yè)上是缺乏吸引力的。
據(jù)WO96/19434中公開，一組特定的二齒膦化合物可以提供明顯穩(wěn)定的催化劑，其需要很少或不需再補(bǔ)充；使用這種二齒催化劑可導(dǎo)致反應(yīng)速率明顯高于以前所公開的情況；在高轉(zhuǎn)化率下產(chǎn)生很少或沒(méi)有雜質(zhì)。
此外，WO 96/19434公開了同樣的催化劑過(guò)程，當(dāng)用于丙烯時(shí)，發(fā)現(xiàn)該過(guò)程較困難。
WO01/68583公開了當(dāng)在外加非質(zhì)子溶劑的存在下，同樣的過(guò)程用于C3或更多碳原子的高級(jí)烯烴的速率。
EP0495548B1給出使用C3橋連膦1，3雙(二-叔丁基膦基)丙烷羰基化乙酸乙烯酯的實(shí)例。據(jù)說(shuō)速率是200摩爾產(chǎn)物每摩爾Pd每小時(shí)，并且導(dǎo)致產(chǎn)生40∶60(直鏈∶支鏈)比的1和2-乙酰氧基甲基丙酸酯。
WO01/68583公開了當(dāng)用二齒膦進(jìn)行羰基化時(shí)具有用于直鏈產(chǎn)物的高區(qū)域選擇性，其中所說(shuō)的二齒膦具有借助環(huán)上的相鄰碳與各自的膦橋連的芳基。
然而，意想不到地發(fā)現(xiàn)用同樣的二齒膦(具有芳基橋連的配體)對(duì)乙酸乙烯酯進(jìn)行羰基化，主要產(chǎn)生的是支化產(chǎn)物，而不是在用其它物質(zhì)時(shí)那樣得到直鏈產(chǎn)物。
本發(fā)明的第一方面是提供一種乙酸乙烯酯的羰基化的方法，包括將乙酸乙烯酯與一氧化碳在羥基源和催化劑體系的存在下反應(yīng)，此催化劑體系可通過(guò)結(jié)合以下物質(zhì)來(lái)獲得(a)VIII B族金屬或其化合物，和(b)以下通式(I)的二齒膦 其中Ar是橋連基，該橋連基含有非必須取代的芳基部分，其中所說(shuō)的芳基部分在可利用的相鄰碳原子上與磷原子相連；A和B各自獨(dú)立地表示低級(jí)亞烷基；K、D、E和Z是芳基部分(Ar)的取代基并且各自獨(dú)立地表示氫、低級(jí)烷基、芳基、Het、鹵素、氰基、硝基、OR19、OC(O)R20、C(O)R21、C(O)OR22、NR23R24、C(O)NR25R26、C(S)R25R26、SR27、C(O)SR27或-J-Q3(CR13(R14)(R15))CR16(R17)(R18)，其中J表示低級(jí)亞烷基；或者選自K、Z、D和E中的兩個(gè)相鄰基團(tuán)與芳基環(huán)的跟它們相連的碳原子一起形成另一個(gè)苯環(huán)，該苯環(huán)非必須地被一個(gè)或多個(gè)取代基所取代，所說(shuō)的取代基選自氫、低級(jí)烷基、鹵素、氰基、硝基、OR19、OC(O)R20、C(O)R21、C(O)OR22、NR23R24、C(O)NR25R26、C(S)R25R26、SR27或C(O)SR27，或者，當(dāng)Ar是環(huán)戊二烯基時(shí)，Z可以表示為-M(L1)n(L2)m并且Z借助金屬配位鍵與環(huán)戊二烯基相連；R1至R18各自獨(dú)立地表示低級(jí)烷基、芳基或Het；R19至R27各自獨(dú)立地表示氫、低級(jí)烷基、芳基或Het；M表示VIB族或VIIIB族金屬或其金屬陽(yáng)離子；L1表示環(huán)戊二烯基、茚基或芳基，這些基團(tuán)各自非必須地被一個(gè)或多個(gè)取代基所取代，所說(shuō)的取代基選自氫、低級(jí)烷基、鹵素、氰基、硝基、OR19、OC(O)R20、C(O)R21、C(O)OR22、NR23R24、C(O)NR25R26，C(S)R25R26，SR27，C(O)SR27或二茂鐵基；L2表示一個(gè)或多個(gè)配體，其各自獨(dú)立地選自氫、低級(jí)烷基、烷基芳基、鹵素、CO、PR43R44R45或NR46R47R48；R43至R48各自獨(dú)立地表示氫、低級(jí)烷基、芳基或Het；n＝0或1；并且m＝0至5；前提條件是當(dāng)n＝1時(shí)m等于0，并且當(dāng)n等于0時(shí)m不等于0；Q1、Q2和Q3(當(dāng)存在時(shí))各自獨(dú)立地表示亞磷、砷或銻，并且在后兩種情形中，涉及上述膦或亞磷的符號(hào)作相應(yīng)地改變。
優(yōu)選，VIII B族金屬是鈀。
本發(fā)明的第二方面是提供一種下式II的乳酸酯或酸的生產(chǎn)方法 該方法包括以下步驟將乙酸乙烯酯在羥基源和催化劑體系的存在下用一氧化碳羰基化，其中所說(shuō)的催化劑體系可通過(guò)將以下物質(zhì)結(jié)合獲得(a)VIII B族金屬或其化合物；和(b)根據(jù)本發(fā)明第一方面所定義的通式(I)的二齒膦，以便產(chǎn)生含有支化(異)產(chǎn)物2-乙酰氧基(CH3).CH.C(O)OR28的產(chǎn)物，其中R28選自H或C1-C30烷基或芳基部分，其可以是取代的或未取代的并且是支鏈的或直鏈的，并且將所說(shuō)的支化(異)產(chǎn)物進(jìn)行化學(xué)性處理，以便產(chǎn)生相應(yīng)的式II的乳酸酯或酸。
本文中，處理意指對(duì)羰基化的乙酰氧基產(chǎn)物進(jìn)行的、適宜于將乙酰氧基裂解以便產(chǎn)生羥基酸或酯的常規(guī)化學(xué)處理，諸如水解或酯交換反應(yīng)。
可以在處理步驟之前或之后將羰基化的直鏈(n)和支化(異)產(chǎn)物分離。優(yōu)選，通過(guò)蒸餾來(lái)分離反應(yīng)產(chǎn)物。支鏈和直鏈產(chǎn)物通常具有非常不同的沸點(diǎn)，從而使得蒸餾對(duì)于反應(yīng)產(chǎn)物來(lái)說(shuō)是有效的分離技術(shù)。
優(yōu)選，羰基化過(guò)程中得到的支鏈產(chǎn)物∶直鏈產(chǎn)物的比大于1.5∶1，更優(yōu)選大于2∶1，首選大于2.5∶1。
因此，本發(fā)明的第三方面是提供一種下式(III)的3-羥基丙酸酯或酸的生產(chǎn)方法CH2(OH)CH2C(O)OR28(III)該方法包括以下步驟將乙酸乙烯酯在羥基源和催化劑體系的存在下用一氧化碳羰基化，其中所說(shuō)的催化劑體系可通過(guò)將以下物質(zhì)結(jié)合獲得(a)VIII B族金屬或其化合物；和(b)根據(jù)本發(fā)明第一方面所定義的通式(I)的二齒膦，其中R28選自H或C1-C30烷基或芳基部分，其可以是取代的或未取代的并且是支鏈的或直鏈的，并且對(duì)所說(shuō)的直鏈(n)產(chǎn)物1-乙酰氧基CH2.CH2C(O)OR28進(jìn)行處理，以便產(chǎn)生式(III)的3-羥基丙酸酯或酸。
可以在處理步驟之前或之后將羰基化的直鏈(n)和支化(異)產(chǎn)物分離。優(yōu)選，通過(guò)蒸餾將所說(shuō)的產(chǎn)物與反應(yīng)產(chǎn)物分離。
本發(fā)明的第四個(gè)方面是如本發(fā)明第一至第三方面之任一方面所定義的催化劑體系用于生產(chǎn)、優(yōu)選工業(yè)化生產(chǎn)式(II)乳酸酯或酸的用途，其中所說(shuō)的生產(chǎn)包括將乙酸乙烯酯羰基化、隨后將羰基化的支化(異)產(chǎn)物處理，以便產(chǎn)生酯或酸的步驟。
本發(fā)明的第五個(gè)方面是如本發(fā)明第一至第三方面之任一方面所定義的催化劑體系用于生產(chǎn)、優(yōu)選工業(yè)化生產(chǎn)式(III)3-羥基丙酸酯的用途，其中所說(shuō)的生產(chǎn)包括將乙酸乙烯酯羰基化、隨后將羰基化的直鏈(n)產(chǎn)物處理的步驟。
有利地，可以將本發(fā)明的乳酸酯或3-羥基丙酸酯或酸氫化，分別產(chǎn)生1，2和1，3二醇。
優(yōu)選，處理是水解或酯交換并且通過(guò)本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任何適宜技術(shù)來(lái)進(jìn)行。這種技術(shù)在例如″Kirkothmer Encyclopaedia ofChemical Technology″，Volume 9，第4版，第783頁(yè)-″hydrolysis ofOrganic Esters″中有詳細(xì)描述。這些方法包括堿水解、酸解、蒸汽水解和酶解。優(yōu)選，水解是堿水解，更優(yōu)選，水解在過(guò)量堿中進(jìn)行，然后酸化，產(chǎn)生酸產(chǎn)物。水解產(chǎn)物的氫化可以通過(guò)本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任何適宜的方法來(lái)進(jìn)行。優(yōu)選，進(jìn)行羥基鏈烷酸酯的汽相氫化。一種適宜的技術(shù)在WO01/70659(Crabtree等)中有舉例。適宜的實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)在公開說(shuō)明書的實(shí)施例1-9中描述并且舉例說(shuō)明了由3-羥基丙酸酯至1，3-丙二醇的路徑。優(yōu)選，氫化在含有多相氫化催化劑的氫化區(qū)中進(jìn)行。適宜的條件和催化劑在WO 01/70659中給出，其內(nèi)容引入本文作為參考，只要它們與3-羥基丙酸酯的氫化有關(guān)。然而，在本申請(qǐng)中，這種氫化反應(yīng)也被認(rèn)為適用于乳酸酯的氫化，以便生產(chǎn)1，2丙二醇。優(yōu)選，酯交換是用鏈烷醇來(lái)進(jìn)行，其中所說(shuō)的鏈烷醇對(duì)應(yīng)于所需要的烷基酯產(chǎn)物的烷基、例如，甲醇適用于將乙酰氧基烷基酯轉(zhuǎn)化成羥甲基酯，并且乙醇適用于將乙酰氧基烷基酯轉(zhuǎn)化成羥基乙基酯等等。有利地，此裂解乙酰氧基但不改變羥基烷基鏈烷酸酯。優(yōu)選，酯交換要在適宜的催化劑的存在下進(jìn)行，例如甲磺酸或?qū)?甲苯磺酸。
優(yōu)選，當(dāng)K、D、E或Z表示-J-Q3(CR13(R14)(R15))CR16(R17)(R18)時(shí)，K、D、E或Z各自在相鄰于連接A或B的芳基碳的芳基碳上，或者，如果不是這樣相鄰，則是相鄰于其本身表示-J-Q3(CR13(R14)(R15))CR16(R17)(R18)的其余K、D、E或Z基團(tuán)。
為引用方便，可以將本發(fā)明五個(gè)方面的任何一個(gè)或多個(gè)在本發(fā)明中稱作本發(fā)明的方法。
適宜地，本發(fā)明的方法可以用于在一氧化碳和含羥基化合物的存在下，催化乙酸乙烯酯化合物的羰基化，即，本發(fā)明的方法可以催化乙酸乙烯酯化合物分別轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的乙酰氧基羧酸或酯，取決于所用含羥基化合物的選擇。方便地，本發(fā)明的方法可以利用在典型羰基化反應(yīng)條件下高度穩(wěn)定的化合物，以致于它們需要很少或不需要補(bǔ)給。方便地，本發(fā)明的方法可以具有高速度的乙酸乙烯酯化合物羰基化反應(yīng)。方便地，本發(fā)明的方法可以促進(jìn)乙酸乙烯酯化合物的高轉(zhuǎn)化速度，由此高產(chǎn)率地獲得含很少含不含雜質(zhì)的所需產(chǎn)物。所以，通過(guò)使用本發(fā)明的方法，可以增加羰基化過(guò)程(如，乙酸乙烯酯化合物的羰基化)的商業(yè)可行性。
當(dāng)在本文中使用時(shí)，術(shù)語(yǔ)“Ar”或“芳基”包括五至十元、優(yōu)選六至十元碳環(huán)芳族或假芳族基團(tuán)，如苯基、二茂鐵基和萘基、除K、D、E或Z外，這些基團(tuán)還非必須地取代有一個(gè)或多個(gè)取代基，選自芳基、低級(jí)烷基(其烷基本身可以是非必須取代的或封端的，如下定義)、Het、鹵素、氰基、硝基、OR19、OC(O)R20、C(O)R21、C(O)OR22、NR23R24、C(O)NR25R26、SR27、C(O)SR27或C(S)NR25R26，其中R19至R27各自獨(dú)立地表示氫、芳基或低級(jí)烷基(其烷基本身可以是非必須取代的或封端的，如下定義)。
適宜地，當(dāng)Ar或芳基是環(huán)戊二烯基、并且當(dāng)D和E與環(huán)戊二烯基環(huán)的跟它們相連的碳原子一起形成苯環(huán)時(shí)，金屬M(fèi)或其陽(yáng)離子與茚基環(huán)體系相連。
式I化合物中的術(shù)語(yǔ)“M表示VIB族或VIIIB族金屬”包括諸如Cr、Mo、W、Fe、Co、Ni、Ru、Rh、Os、Ir、Pt和Pd等的金屬。優(yōu)選，金屬選自Cr、Mo、W、Fe、Co、Ni、Ru和Rh。為避免疑問(wèn)，本文中說(shuō)到VIB族或VIIIB族金屬，應(yīng)當(dāng)包括現(xiàn)代周期表命名法中的第6、8、9和10族。
術(shù)語(yǔ)“其金屬陽(yáng)離子”意指本文所定義的式I化合物的VIB族或VIIB族金屬(M)具有正電荷。適宜地，金屬陽(yáng)離子可以是以鹽的形式或者可以含有弱配位陰離子，其得自鹵素、硝酸；硫酸；低級(jí)鏈烷(至多C12)酸，如乙酸和丙酸；磺酸，如甲磺酸、氯磺酸、氟磺酸、三氟甲磺酸、苯磺酸、萘磺酸、甲苯磺酸，例如對(duì)-甲苯磺酸、叔丁基磺酸和2-羥基丙磺酸；磺化離子交換樹脂；全鹵代酸，如高氯酸；全氟化羧酸，如三氯乙酸和三氟乙酸；正磷酸；膦酸，如苯膦酸；及得自Lewis酸和Broensted酸之間相互作用的酸?？梢蕴峁┻m宜陰離子的其它來(lái)源包括四苯基硼酸鹽衍生物。
優(yōu)選M表示VIB族或VIIIB族金屬。換句話說(shuō)，金屬M(fèi)的總電子數(shù)是18。
鹵素基團(tuán)，L2可以表示為其并且上述基團(tuán)可以被其取代或封端，包括氟、氯、溴和碘。
適宜地，如果A表示環(huán)戊二烯基并且n＝1，式I化合物可以含有兩個(gè)環(huán)戊二烯基環(huán)、兩個(gè)茚基環(huán)或者一個(gè)茚基和一個(gè)環(huán)戊二烯基環(huán)(這些環(huán)體系可以各自是非必須取代的，按本文所述)。這種化合物可以被稱作“夾心化合物”，因?yàn)榻饘費(fèi)或其陽(yáng)離子被兩個(gè)環(huán)體系相夾。各自的環(huán)戊二烯基和/或茚基環(huán)體系可以彼此基本上是共平面的或者它們可以彼此傾斜(常稱作彎曲金屬茂)。
或者，當(dāng)n＝1，本發(fā)明化合物可以含有一個(gè)環(huán)戊二烯基或一個(gè)茚基環(huán)(這些環(huán)體系可以各自是非必須取代的，按本文所述)和一個(gè)芳基環(huán)(即L1表示芳基)，該芳基環(huán)是非必須取代的，按本文所述。適宜地，當(dāng)n＝1并且L1表示芳基、則如本文定義的式I化合物的金屬M(fèi)一般是以金屬陽(yáng)離子的形式。
適宜地，當(dāng)n＝0，本發(fā)明化合物只含有一個(gè)環(huán)戊二烯基或茚基環(huán)(這些環(huán)體系可以各自是非必須取代的，按本文所述)。這種化合物可以被稱作“半夾心化合物”。優(yōu)選，當(dāng)n＝0，則m表示1-5，以便式I化合物的金屬M(fèi)具有18電子數(shù)。換句話說(shuō)，當(dāng)式I化合物的金屬M(fèi)是鐵時(shí)，配體L2所提供的電子總數(shù)一般是5。
適宜地，式I的環(huán)戊二烯基化合物中的金屬M(fèi)或其陽(yáng)離子一般與環(huán)戊二烯基環(huán)(s)或茚基環(huán)(s)的環(huán)戊二烯基部分鍵合。一般來(lái)說(shuō)，環(huán)戊二烯基環(huán)或茚基環(huán)的環(huán)戊二烯基部分與金屬顯出五合鍵合模式；然而，環(huán)戊二烯基環(huán)或茚基環(huán)的環(huán)戊二烯基部分與金屬之間的其它鍵合模式，如三合配位，也屬于本發(fā)明的范圍。
優(yōu)選，式I化合物中，其中Ar是環(huán)戊二烯基、M表示Cr、Mo、Fe、Co或Ru或其金屬陽(yáng)離子。更優(yōu)選，M表示Cr、Fe、Co或Ru或其金屬陽(yáng)離子。首選，M選自VIIIB族金屬或其陽(yáng)離子。特別優(yōu)選的VIIIB族金屬是Fe。雖然本文所述的金屬M(fèi)可以是以陽(yáng)離子的形式，但優(yōu)選它基本上不攜帶任何歸因于與L1和/或L2配位(如本文定義的)而導(dǎo)致的殘余電荷。
優(yōu)選，當(dāng)式I化合物中的n＝1，L1表示環(huán)戊二烯基、茚基或芳基、各自的環(huán)非必須地取代一個(gè)或多個(gè)取代基，其中所說(shuō)的取代基選自氫、低級(jí)烷基、鹵素、氰基、OR19、OC(O)R20、C(O)R21、C(O)OR22、NR23R24、SR27或二茂鐵基(其意指L1可以表示的環(huán)戊二烯基、茚基或芳基環(huán)與金屬茂基團(tuán)的環(huán)戊二烯基環(huán)直接鍵合)。更優(yōu)選，如果L1可以表示的環(huán)戊二烯基、茚基或芳基環(huán)是取代的，則優(yōu)選取代有一個(gè)或多個(gè)取代基、其選自C1-C6烷基、鹵素、氰基、OR19、OC(O)R20、C(O)R21、C(O)OR22、NR23R24，其中R19、R20、R21、R22、R23和R24各自獨(dú)立地表示氫或C1-C6烷基。
優(yōu)選，當(dāng)n＝1，L1表示非必須取代的環(huán)戊二烯基、茚基、苯基或萘基、如本文定義的。優(yōu)選，環(huán)戊二烯基、茚基、苯基或萘基是未取代的。更優(yōu)選，L1表示環(huán)戊二烯基、茚基或苯基、這些環(huán)各自是未取代的。首選，L1表示未取代的環(huán)戊二烯基。
在本發(fā)明的一個(gè)特別優(yōu)選的實(shí)施方案中，式I化合物中，n＝1，L1如本文定義的并且m＝0。
或者，當(dāng)式I化合物中的n等于0并且m不等于0，L2表示一個(gè)或多個(gè)配體，其各自獨(dú)立地選自低級(jí)烷基、鹵素、CO、PR43R44R45或NR46R47R48。更優(yōu)選，L2表示一個(gè)或多個(gè)配體，其各自獨(dú)立地選自C1-C4烷基、鹵素、特別是氯，CO、PR43R44R45或NR46R47R48，其中R43-R48獨(dú)立地選自氫、C1-C6烷基或芳基、如苯基。
在本發(fā)明的另一個(gè)特別優(yōu)選的實(shí)施方案中，式I化合物中，n＝0，L2如本文定義的并且m＝3或4，特別是3。
M表示金屬，選自Cr、Mo、Fe、Co或Ru或其金屬陽(yáng)離子；L1表示環(huán)戊二烯基、茚基、萘基或苯基、這些環(huán)各自可以非必須地取代一個(gè)或多個(gè)取代基，其中所說(shuō)的取代基選自C1-C6烷基、鹵素、氰基、OR19，OC(O)R20、C(O)R21、C(O)R22、NR23R24；L2表示一個(gè)或多個(gè)配體，這些配體各自獨(dú)立地選自C1-C6烷基、鹵素、CO、PR43R44R45或NR46R47R48；n＝0或1；并且m＝0至4；前提條件是當(dāng)n＝1則m＝0，并且當(dāng)m不等于0則n＝0。
其它優(yōu)選的式I化合物包括，其中M表示鐵或其陽(yáng)離子；
L1表示環(huán)戊二烯基、茚基或苯基、這些基團(tuán)各自非必須地取代一個(gè)或多個(gè)取代基，其中所說(shuō)的取代基選自C1-C6烷基、鹵素、氰基、OR19、OC(O)R20、C(O)R21、C(O)R22；L2表示一個(gè)或多個(gè)配體，這些配體各自獨(dú)立地選自C1-C6烷基、鹵素、CO、PR43R44R45或NR46R47R48，其中R43至R48獨(dú)立地選自氫、C1-C6烷基或苯基；n＝0或1；并且m＝0至4。
其它優(yōu)選的式I化合物包括，其中L1表示未取代的環(huán)戊二烯基、茚基或苯基、特別是未取代的環(huán)戊二烯基；并且，n＝1且m＝0。
其它優(yōu)選的式I化合物包括，其中n＝0；L2表示一個(gè)或多個(gè)配體，這些配體各自獨(dú)立地選自C1-C6烷基、鹵素、CO、PR43R44R45或NR46R47R48，其中R43至R48獨(dú)立地選自氫、C1-C6烷基或苯基；并且m＝1至4，特別是3或4。例如，當(dāng)m＝3時(shí)，三個(gè)L2可以表示的配體包括(CO)2鹵素、(PR43R44R45)2鹵素或(NR46R47R48)2鹵素。
本文中所說(shuō)的乙酸乙烯酯包括下式(IV)的取代的或未取代的乙酸乙烯酯R29-C(O)O CR30＝CR31R32其中R29可以選自氫、低級(jí)烷基、芳基、Het、鹵素、氰基、硝基、OR19，OC(O)R20、C(O)R21、C(O)OR22、NR23R24、C(O)NR25R26、C(S)R25R26、SR27、C(O)SR29，其中R12-R18和R19-R27如本文定義的。
優(yōu)選，R29選自氫、低級(jí)烷基、苯基或低級(jí)烷基苯基。更優(yōu)選，氫、苯基、C1-C6烷基苯基或C1-C6烷基、如甲基、乙基、丙基、丁基、戊基和己基、更優(yōu)選，C1-C6烷基、特別是甲基。
優(yōu)選，R30-R32各自獨(dú)立地表示氫、低級(jí)烷基、芳基和Het，按本文所述。首選，R30-R32表示氫。如上所述，R28可以是非必須取代的，優(yōu)選，取代有一個(gè)或多個(gè)取代基，其中所說(shuō)的取代基選自低級(jí)烷基、芳基、Het、鹵素、氰基、硝基、OR19、OC(O)R20、C(O)R21、C(O)OR22、NR23R24、C(O)NR25R26、C(S)R25R26、SR27或C(O)SR27，按本文所述。
R28首選是得自C1-C8鏈烷醇如甲醇、乙醇、丙醇、異-丙醇、異-丁醇、叔丁醇、正丁醇、苯酚和氯辛醇的烷基/芳基。首選的基團(tuán)是甲基和乙基、最特別優(yōu)選的基團(tuán)是甲基。
當(dāng)在本文中使用時(shí)，術(shù)語(yǔ)“Het”包括四至十二元、優(yōu)選四至十元環(huán)體系，這些環(huán)含有一個(gè)或多個(gè)選自氮、氧、硫及其混合物的雜原子，并且這些環(huán)可以含有一個(gè)或多個(gè)雙鍵或者特征方面是是非-芳族、部分芳族或完全芳族的。環(huán)體系可以是單環(huán)、雙環(huán)或稠合的。本發(fā)明中的每個(gè)“Het”基團(tuán)非必須地取代一個(gè)或多個(gè)取代基，其中所說(shuō)的取代基選自鹵素、氰基、硝基、氧代、低級(jí)烷基(其烷基本身可以是非必須取代的或封端的，如下定義)、OR19、OC(O)R20、C(O)R21、C(O)OR22、NR23R24、C(O)NR25R26、SR27、C(O)SR27或C(S)NR25R26，其中R19至R27各自獨(dú)立地表示氫、芳基或低級(jí)烷基(其烷基本身可以是非必須取代的或封端的，如下定義)。由此，術(shù)語(yǔ)“Het”包括諸如以下的基團(tuán)非必須取代的氮雜環(huán)丁烷基、吡咯烷基、咪唑基、吲哚基、呋喃基、噁唑基、異噁唑基、噁二唑基、噻唑基、噻二唑基、三唑基、噁三唑基、噻三唑基、噠嗪基、嗎啉基、嘧啶基、吡嗪基、喹啉基、異喹啉基、哌啶基、吡唑基和哌嗪基。Het上的取代可以是在Het環(huán)的碳原子上或者，適宜時(shí)，在一個(gè)或多個(gè)雜原子上。
“Het”基團(tuán)還可以是以N氧化物的形式。
當(dāng)在本文中使用時(shí)，術(shù)語(yǔ)“低級(jí)烷基”是指C1-C10烷基、并且包括甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基和庚基。除非有另外的說(shuō)明，烷基可以是直鏈或支鏈的(當(dāng)有足夠的碳原子數(shù))，飽和或不飽和的，環(huán)狀、無(wú)環(huán)或部分環(huán)狀/無(wú)環(huán)，和/或被一個(gè)或多個(gè)取代基取代的或封端的，其中所說(shuō)的取代基選自鹵素、氰基、硝基、OR19，OC(O)R20、C(O)R21、C(O)OR22、NR23R24、C(O)NR25R26、SR27、C(O)SR27、C(S)NR25R26、芳基或Het，其中R19至R27各自獨(dú)立地表示氫、芳基或低級(jí)烷基、和/或被一個(gè)或多個(gè)氧或硫原子或者被橋亞甲硅基或二烷基硅基團(tuán)(silano or dialkylsilcon)所中斷。
低級(jí)烷基或烷基、R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13、R14、R15、R16、R17、R18、R19、R20、R21、R22、R23、R24、R25、R26、R27、R28、R29、R30、R31、R32、K、D、E和Z可以表示為此低級(jí)烷基或烷基，并且芳基和Het可以被其取代，可以是直鏈或支鏈(當(dāng)有足夠的碳原子數(shù)時(shí))，飽和或不飽和，環(huán)狀、無(wú)環(huán)或部分環(huán)狀/無(wú)環(huán)，和/或被一個(gè)或多個(gè)氧或硫原子或者被橋亞甲硅基或二烷基硅基團(tuán)所中斷，和/或被一個(gè)或多個(gè)取代基所取代，其中所說(shuō)的取代基選自鹵素、氰基、硝基、OR19、OC(O)R20、C(O)R21、C(O)OR22、NR23R24、C(O)NR25R26、SR27、C(O)SR27、C(S)NR25R26、芳基或Het，其中R19至R27各自獨(dú)立地表示氫、芳基或低級(jí)烷基。
同樣，術(shù)語(yǔ)“低級(jí)亞烷基”，式I化合物中的A、B和J(當(dāng)存在時(shí))表示為此低級(jí)烷基，當(dāng)在本文中使用時(shí)，包括C1-C10基團(tuán)，其可以在基團(tuán)上的兩個(gè)位置鍵合，否則按相同方式定義為“低級(jí)烷基”。
鹵素基團(tuán)(上述基團(tuán)可以被其取代或封端)包括氟、氯、溴和碘。
當(dāng)本發(fā)明所示式的化合物(例如式I-IV)含有鏈烯基時(shí)，可以出現(xiàn)順式(E)和反式(Z)異構(gòu)體。本發(fā)明包括本發(fā)明所示任何式的化合物的單個(gè)立體異構(gòu)體，并且適宜時(shí)，其單個(gè)互變異構(gòu)形式，與其混合物一起。非對(duì)映異構(gòu)體或順式和反式異構(gòu)體的分離可以通過(guò)常規(guī)技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，例如通過(guò)將所示式之一的化合物的立體異構(gòu)混合物或其適宜的鹽或衍生物分級(jí)結(jié)晶、色譜或H.P.L.C.。所示式之一的化合物的單個(gè)對(duì)映異構(gòu)體還可以從相應(yīng)的光學(xué)純中間體中制備或者通過(guò)拆分，如通過(guò)將相應(yīng)的消旋體H.P.L.C.，使用適宜的手性載體，或者通過(guò)將非對(duì)映異構(gòu)鹽分級(jí)結(jié)晶，其中所說(shuō)的非對(duì)映異構(gòu)鹽是按需要通過(guò)將相應(yīng)的消旋體與適宜的光學(xué)活性酸或堿反應(yīng)形成的。
所有的立體異構(gòu)體包含在本發(fā)明方法的范圍內(nèi)。
本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠領(lǐng)會(huì)，式I化合物(b)可以起配體的作用，與VIIIB族金屬或其化合物(a)配位，形成在本發(fā)明中使用的化合物。一般來(lái)說(shuō)，VIIIB族金屬或其化合物(a)配位至式I化合物的一個(gè)或多個(gè)亞磷、砷和/或銻原子。
優(yōu)選，R1至R18和R28各自獨(dú)立地表示低級(jí)烷基或芳基。更優(yōu)選，R1至R18和R28各自獨(dú)立地表示C1-C6烷基、C1-C6烷基苯基(其中苯基是非必須取代的，按本文所述)或苯基(其中苯基是非必須取代的，按本文所述)。更優(yōu)選，R1至R18或R28各自獨(dú)立地表示C1-C6烷基、其非必須取代的，按本文所述。首選，R1至R18或R28各自表示非-取代的C1-C6烷基、如甲基、乙基、正-丙基、異-丙基、正丁基、異-丁基、叔丁基、戊基、己基和環(huán)己基。
或者，或附加地，R1-R3、R4-R6、R7-R9、R10-R12、R13-R15或R16-R18中各基團(tuán)可獨(dú)立地一起形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)，如1-降冰片基、1-降冰片二烯基或金剛烷基。復(fù)合基團(tuán)的其它實(shí)例包括在R1-R6和R7-R12之間形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)?；蛘撸鶊F(tuán)的一個(gè)或多個(gè)可以表示與配體相連的固相。
在本發(fā)明一個(gè)特別優(yōu)選的實(shí)施方案中，R1、R4、R7、R10、R13和R16各自表示相同的如本文所定義的低級(jí)烷基、芳基或Het部分，R2、R5、R8、R11、R14和R17各自表示相同的如本文所定義的低級(jí)烷基、芳基或Het部分，并且R3、R6、R9、R12、R15和R18各自表示相同的如本文所定義的低級(jí)烷基、芳基或Het部分。更優(yōu)選R1、R4、R7、R10、R13和R16各自表示相同的C1-C6烷基，特別是非-取代的C1-C6烷基、如甲基、乙基、正-丙基、異-丙基、正丁基、異-丁基、叔丁基、戊基、己基或環(huán)己基；R2、R5、R8、R11、R14和R17各自獨(dú)立地表示相同的如上所定義的C1-C6烷基；并且R3、R6、R9、R12、R15和R18各自獨(dú)立地表示相同的如上所定義的C1-C6烷基。例如R1、R4、R7、R10、R13和R16各自表示甲基；R2、R5、R8、R11、R14和R17各自表示乙基；并且R3、R6、R9、R12、R15和R18各自表示正丁基或正-戊基。
在本發(fā)明一個(gè)尤其優(yōu)選的實(shí)施方案中，R1至R18和R28各自表示相同的如本文所定義的低級(jí)烷基、芳基或Het部分。優(yōu)選，R1至R18各自表示相同的C1-C6烷基，特別是非-取代的C1-C6烷基、如甲基、乙基、正-丙基、異-丙基、正丁基、異-丁基、叔丁基、戊基、己基和環(huán)己基。首選，R1至R18和R28各自表示甲基。
式I的化合物中，優(yōu)選Q1、Q2和Q3(當(dāng)存在時(shí))各自是相同的。首選，每一Q1、Q2和Q3(當(dāng)存在時(shí))表示亞磷。
優(yōu)選，式I的化合物中，A，B和J(當(dāng)存在時(shí))各自獨(dú)立地表示C1-C6亞烷基，其是非必須取代的，如本文定義的，例如取代有低級(jí)烷基，優(yōu)選，A、B和J(當(dāng)存在時(shí))表示的低級(jí)亞烷基是非-取代的。A、B和J可以獨(dú)立地表示的特別優(yōu)選的低級(jí)亞烷基是-CH2-或-C2H4-。首選，A、B和J(當(dāng)存在時(shí))各自表示相同的如本文定義的低級(jí)亞烷基，特別是-CH2-。
優(yōu)選，式I的化合物中，當(dāng)K、D、E或Z不表示-J-Q3(CR13(R14)(R15))CR16(R17)(R18)時(shí)，K、D、E或Z表示氫、低級(jí)烷基、苯基或低級(jí)烷基苯基。更優(yōu)選，K、D、E或Z表示氫、苯基、C1-C6烷基苯基或C1-C6烷基，如甲基、乙基、丙基、丁基、戊基和己基。首選，K、D、E或Z表示氫。
優(yōu)選，式I的化合物中，當(dāng)K、D、E和Z與芳基環(huán)的跟它們相連的碳原子一起不形成苯環(huán)時(shí)，K、D、E和Z各自獨(dú)立地表示氫、低級(jí)烷基、苯基或低級(jí)烷基苯基。更優(yōu)選，K、D、E和Z各自獨(dú)立地表示氫、苯基、C1-C6烷基苯基或C1-C6烷基，如甲基、乙基、丙基、丁基、戊基和己基。更優(yōu)選，K、D、E和Z表示相同的取代基。首選，它們表示氫。
優(yōu)選，式I的化合物中，當(dāng)K、D、E或Z不表示-J-Q3(CR13(R14)(R15))CR16(R17)(R18)并且K、D、E和Z與芳基環(huán)的跟它們相連的碳原子一起不形成苯環(huán)時(shí)，K、D、E和Z各自表示相同的基團(tuán)，選自氫、低級(jí)烷基、芳基或Het，如本文定義的；特別是氫或C1-C6烷基(更特別是未取代的C1-C6烷基)，尤其是氫。
優(yōu)選，式I的化合物中，當(dāng)K、D、E和Z中的兩個(gè)與芳基環(huán)的跟它們相連的碳原子一起形成苯環(huán)時(shí)，則苯環(huán)非必須地取代有一個(gè)或多個(gè)取代基，其中所說(shuō)的取代基選自芳基、低級(jí)烷基(其烷基本身可以是非必須取代的或封端的，如下定義)、Het、鹵素、氰基、硝基、OR19、OC(O)R20、C(O)R21、C(O)OR22、NR23R24、C(O)NR25R26、SR27，C(O)SR27或C(S)NR25R26，其中R19至R27各自獨(dú)立地表示氫或低級(jí)烷基(其烷基本身可以是非必須取代的或封端的，如本文定義的)。更優(yōu)選，苯環(huán)沒(méi)有被任何取代基所取代，即它只攜帶氫原子。
優(yōu)選的式I化合物包括，其中A和B各自獨(dú)立地表示未取代的C1-C6亞烷基；K、D、Z和E各自獨(dú)立地表示氫、C1-C6烷基、苯基、C1-C6烷基苯基或-J-Q3(CR13(R14)(R15))CR16(R17)(R18)，其中J表示未取代的C1-C6亞烷基；或者K、D、Z和E中的兩個(gè)與芳基環(huán)的跟它們相連的碳原子一起形成苯環(huán)，該苯環(huán)非必須地取代一個(gè)或多個(gè)取代基，其中所說(shuō)的取代基選自低級(jí)烷基、苯基或低級(jí)烷基苯基。
R1-R18各自獨(dú)立地表示C1-C6烷基、苯基或C1-C6烷基苯基。
其它優(yōu)選的式I化合物包括，其中A和B都表示-CH2-或C2H4，特別是CH2；K、D、Z和E各自獨(dú)立地表示氫、C1-C6烷基苯基或C1-C6烷基或-JQ3(CR13(R14)(R15))CR16(R17)(R18)，其中J與A相同；或者K、D、E和Z中的兩個(gè)與芳基環(huán)的跟它們相連的碳原子一起形成未取代的苯環(huán)；R1至R18各自獨(dú)立地表示C1-C6烷基；其它另外的優(yōu)選的式I化合物包括，其中R1至R18相同并且各自表示C1-C6烷基、特別是甲基。
其它優(yōu)選的式I化合物包括，其中K、D、Z和E各自獨(dú)立地選自氫或C1-C6烷基，特別是K、D、Z和E各自表示相同的基團(tuán)，尤其是K、D、Z和E各自表示氫；或者K表示-CH2-Q3(CR13(R14)(R15))CR16(R17)(R18)并且D、Z和E各自獨(dú)立地選自氫或C1-C6烷基，特別是D和E二者表示相同的基團(tuán)，尤其是D、Z和E表示氫。
尤其優(yōu)選的式I的特定化合物包括，其中R1至R12各自是相同的并且表示甲基；A和B是相同的并且表示-CH2-；K、D、Z和E是相同的并且表示氫。
本發(fā)明提供一種乙酸乙烯酯化合物的羰基化的方法，該方法包括使乙酸乙烯酯化合物與一氧化碳和含羥基化合物，在如本發(fā)明定義的催化劑化合物的存在下接觸。
適宜地，含羥基化合物包括水或具有羥基官能團(tuán)的有機(jī)分子。優(yōu)選，具有羥基官能團(tuán)的有機(jī)分子可以是支鏈或直鏈，并且包括鏈烷醇，特別是C1-C30鏈烷醇，包括芳基鏈烷醇，其可以非必須地取代有一個(gè)或多個(gè)取代基，其中所說(shuō)的取代基選自低級(jí)烷基、芳基、Het、鹵素、氰基、硝基、OR19、OC(O)R20、C(O)R21、C(O)OR22、NR23R24、C(O)NR25R26、C(S)R25R26、SR27或C(O)SR27，如本文定義的。非常優(yōu)選的鏈烷醇是C1-C8鏈烷醇，如甲醇、乙醇、丙醇、異-丙醇、異-丁醇、叔丁醇、正丁醇、苯酚和氯辛醇。雖然一元鏈烷醇是首選的，多元-鏈烷醇，優(yōu)選，選自二元至八元醇，如二元醇、三元醇、四元醇和糖也是可以使用的。一般來(lái)說(shuō)，這種多元鏈烷醇選自1，2-乙二醇、1，3-丙二醇、丙三醇、1，2，4丁三醇、2-(羥甲基)-1，3-丙二醇、1，2，6三羥基己烷、季戊四醇、1，1，1三(羥甲基)乙烷、甘露糖、山梨糖、半乳糖和其它糖。優(yōu)選的糖包括蔗糖、果糖和葡萄糖。尤其優(yōu)選的鏈烷醇是甲醇和乙醇。首選的鏈烷醇是甲醇。
醇的量不是關(guān)鍵。通常來(lái)說(shuō)，所用的量要超過(guò)欲羰基化的乙酸乙烯酯化合物的量。由此，醇還可以起反應(yīng)溶劑的作用，如果合意的話，也可以使用單獨(dú)的溶劑。
能夠領(lǐng)會(huì)，反應(yīng)的終產(chǎn)物至少部分地是由所用的含羥基化合物的來(lái)源來(lái)決定的。如果使用水作為含羥基化合物，則終產(chǎn)物是相應(yīng)的羧酸，而使用鏈烷醇產(chǎn)生相應(yīng)的酯。方便地，使用甲醇來(lái)生產(chǎn)丙酸2-乙酰氧基甲酯或丙酸3-乙酰氧基甲酯。
本發(fā)明的方法中，一氧化碳可以是以純的形式使用，或者用惰性氣體稀釋，如氮、二氧化碳或貴氣體，如氬。也可以使用少量的氫，一般來(lái)說(shuō)小于5％體積。
乙酸乙烯酯化合物與含羥基化合物的比(體積/體積)可以在很寬的界限內(nèi)變化選擇，并且適宜地在1∶0.1至1∶10范圍內(nèi)，優(yōu)選2∶1至1∶2并且最多至含羥基化合物大量過(guò)量(當(dāng)后者還是反應(yīng)溶劑時(shí))，如最多達(dá)50∶1過(guò)量的含羥基化合物。
本發(fā)明的催化劑在乙酸乙烯酯化合物的羰基化過(guò)程中的使用量不是關(guān)鍵。優(yōu)選，當(dāng)VIII族金屬的量在10-7至10-1摩爾每摩爾乙酸乙烯酯化合物范圍內(nèi)，更優(yōu)選10-6至10-2摩爾，首選10-5至10-2摩爾每摩爾烯鍵式不飽和化合物時(shí)，可以獲得良好的結(jié)果。優(yōu)選，式I的二齒化合物相對(duì)于不飽和化合物的量的范圍為10-7至10-1、更優(yōu)選10-6至10-2、首選10-5至10-2摩爾每摩爾乙酸乙烯酯化合物。
適宜地，盡管對(duì)本發(fā)明來(lái)說(shuō)不是必要的，如本文定義的乙酸乙烯酯化合物的羰基化可以在一種或多種非質(zhì)子溶劑中進(jìn)行。適宜的溶劑包括酮類，例如甲基丁基酮；醚類，例如茴香醚(甲基苯基醚)、2，5，8-三氧雜壬烷(二甘醇二甲醚)、二乙醚、二甲醚、四氫呋喃、二苯醚、二異丙醚和二甘醇的二甲醚；酯類，例如乙酸甲酯、己二酸二甲酯、苯甲酸甲酯、鄰苯二甲酸二甲酯和丁內(nèi)酯；酰胺類，例如二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮和二甲基甲酰胺；亞砜和砜類，例如二甲基亞砜、二-異丙基砜、環(huán)丁砜(四氫噻吩-2，2-二氧化物)、2-甲基環(huán)丁砜、二乙基砜、四氫噻吩1，1-二氧化物和2-甲基-4-乙基環(huán)丁砜；芳族化合物，包括這些化合物的鹵素取代物，例如苯、甲苯、乙苯、鄰-二甲苯、間-二甲苯、對(duì)-二甲苯、氯苯、鄰-二氯苯、間-二氯苯；鏈烷，包括這些化合物的鹵素取代物，例如己烷、庚烷、2，2，3-三甲基戊烷、二氯甲烷和四氯化碳；腈類，例如芐腈和乙腈。
非常適宜的是，在298.15K和1×105Nm-2的介電常數(shù)低于數(shù)值50、更優(yōu)選3-8的非質(zhì)子溶劑。在本發(fā)明中，針對(duì)給定溶劑的介電常數(shù)，按其正常的含義來(lái)使用，表示具有電介質(zhì)物質(zhì)的電容器的電容量與具有真空用于電介質(zhì)的相同電容器的電容量之比。常用有機(jī)液體的介電常數(shù)在一般的參考書籍中都有記載，如the Handbook of Chemistry andPhysics，第76版，David R.Lide等編，并且由CRC press于1995出版，并且通常針對(duì)的是約20℃或25℃(即約293.15k或298.15K)和大氣壓(即約1×105Nm-2)來(lái)講的，或者使用引用的換算系數(shù)可以容易地?fù)Q算成那個(gè)溫度和壓力。如果對(duì)于特定的化合物，不能獲得文獻(xiàn)數(shù)據(jù)，則可以使用公知的物理-化學(xué)方法不費(fèi)力地測(cè)定介電常數(shù)。
例如，茴香醚的介電常數(shù)是4.3(在294.2K下)，二乙醚的介電常數(shù)是4.3(在293.2K下)，環(huán)丁砜的介電常數(shù)是43.4(在303.2K下)，戊酸甲酯的介電常數(shù)是5.0(在293.2K下)，二苯醚的介電常數(shù)是3.7(在283.2K下)，己二酸二甲酯的介電常數(shù)是6.8(在293.2K下)，四氫呋喃的介電常數(shù)是7.5(在295.2K下)，壬酸甲酯的介電常數(shù)是3.9(在293.2K下)。優(yōu)選的溶劑是茴香醚。
如果含羥基化合物是鏈烷醇，則非質(zhì)子溶劑能夠通過(guò)反應(yīng)來(lái)產(chǎn)生，因?yàn)橐宜嵋蚁セ衔?、一氧化碳和鏈烷醇的酯羰基化產(chǎn)物是非質(zhì)子溶劑。
該過(guò)程可以在過(guò)量的非質(zhì)子溶劑中進(jìn)行，即非質(zhì)子溶劑與含羥基化合物的比(v/v)至少1∶1。優(yōu)選，這個(gè)比的范圍為1∶1-10∶1，更優(yōu)選1∶1-5∶1。首選比值(v/v)范圍為1.5∶1-3∶1。
雖然如前所述，但優(yōu)選反應(yīng)在沒(méi)有任何外加的非質(zhì)子溶劑的條件下進(jìn)行，即通過(guò)反應(yīng)本身不產(chǎn)生非質(zhì)子溶劑。
本發(fā)明的催化劑化合物可以起到“多相”催化劑或“均相”催化劑的作用。
術(shù)語(yǔ)“均相”催化劑是指催化劑，即本發(fā)明的化合物，沒(méi)有被承載而是與羰基化反應(yīng)的反應(yīng)物(例如乙酸乙烯酯化合物、含羥基化合物和一氧化碳)簡(jiǎn)單地?fù)交旎蚓偷匦纬桑瑑?yōu)選在如本文所述的適宜的溶劑中。
術(shù)語(yǔ)“多相”催化劑是指催化劑，即本發(fā)明的化合物，承載在載體上。
由此，本發(fā)明的另一方面是提供一種如本文定義的乙酸乙烯酯化合物的羰基化的方法，其中所說(shuō)的方法用含有載體的催化劑進(jìn)行，優(yōu)選不溶性載體。
優(yōu)選，載體包括聚合物，如聚烯烴、聚苯乙烯或聚苯乙烯共聚物，如二乙烯基苯共聚物或本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的其它適宜的聚合物或共聚物；硅衍生物，如官能化的二氧化硅、硅氧烷或硅橡膠；或者其它多孔顆粒材料，例如無(wú)機(jī)氧化物和無(wú)機(jī)氯化物。
優(yōu)選，載體材料是多孔二氧化硅，其表面積為10-700m2/g，總孔體積0.1-4.0cc/g并且平均顆粒粒度10-500μm。更優(yōu)選，表面積為50-500m2/g，孔體積0.5-2.5cc/g并且平均顆粒粒度20-200μm。最合意地，表面積為100-400m2/g，孔體積為0.8-3.0cc/g并且平均顆粒粒度為30-100μm。典型的多孔載體材料的平均孔徑為10-1000。優(yōu)選，使用平均孔徑為50-500的載體材料，并且最合意的是75-350。特別合意的是將二氧化硅在100℃-800℃下脫水3-24小時(shí)。
適宜地，載體可以是撓性或剛性載體，通過(guò)本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的技術(shù)，用本發(fā)明方法中的化合物涂布和/或浸漬不溶性載體。
或者替換地，將本發(fā)明方法中的化合物固定至不溶性載體的表面上，非必須地通過(guò)共價(jià)鍵，并且排列非必須地包括雙官能性間隔分子，以便將化合物與不溶性載體隔開。
通過(guò)促進(jìn)式I化合物中存在的官能團(tuán)(例如芳基部分的取代基K、D、Z和E)與載體上存在的或預(yù)先摻入的互補(bǔ)型(complimentary)反應(yīng)活性基團(tuán)的反應(yīng)，可以將本發(fā)明化合物固定至不溶性載體的表面。載體的反應(yīng)活性基團(tuán)與本發(fā)明化合物的互補(bǔ)型(complimentary)取代基的結(jié)合，提供了多相催化劑，從而使本發(fā)明的化合物和載體借助諸如醚、酯、酰胺、胺、脲、酮基團(tuán)的鍵來(lái)連接的。
將本發(fā)明方法的化合物與載體相連接的反應(yīng)條件的選擇，取決于乙酸乙烯酯化合物和載體的基團(tuán)的選擇。例如，可以使用諸如碳二亞胺、1，1’-羰基二咪唑的反應(yīng)物和諸如使用混合酸酐、還原性胺化的過(guò)程。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明提供本發(fā)明任何方面有關(guān)方法的用途，其中催化劑與載體相連。
特別優(yōu)選的是當(dāng)有機(jī)基團(tuán)R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10、R11和R12或R1-R18(當(dāng)與它們各自的碳原子相聯(lián)時(shí))形成復(fù)合基團(tuán)，該復(fù)合基團(tuán)至少與叔丁基一樣是空間位阻性的。本文內(nèi)容中的位阻與″Homogenous Transition Metal Catalysis-A Gentle Art″第14頁(yè)及其后頁(yè)中討論的一樣(C Masters，Chapman and Hall出版，1981)。這些空間基團(tuán)可以是環(huán)狀、部分環(huán)狀或無(wú)環(huán)的。當(dāng)是環(huán)狀或部分環(huán)狀時(shí)，基團(tuán)可以是取代或未取代的，或飽和或不飽和的。環(huán)狀或部分環(huán)狀基團(tuán)可以在其環(huán)狀結(jié)構(gòu)中含有C4-C30、更優(yōu)選C6-C20、首選C10-C15碳原子，包括叔碳原子。環(huán)狀結(jié)構(gòu)可以被一個(gè)或多個(gè)取代基取代，其中所說(shuō)的取代基選自鹵素、氰基、硝基、OR19、OC(O)R20、C(O)R21、C(O)OR22、NR23R24、C(O)NR25R26、SR27、C(O)SR27、C(S)NR25R26、芳基或Het，其中R19至R27各自獨(dú)立地表示氫、芳基或低級(jí)烷基，和/或被一個(gè)或多個(gè)氧或硫原子或者被橋亞甲硅基或二烷基硅基團(tuán)所中斷。
橋連基Ar是芳基部分，例如苯基，其可以是非必須取代的，前提條件是兩個(gè)磷原子連接至相鄰碳原子上，例如苯基的第1位和第2位。此外，芳基部分可以是稠合的多環(huán)基團(tuán)，例如萘、亞聯(lián)苯基或茚。
適宜的二齒配體的實(shí)例是雙(二-叔丁基膦基)-鄰-二甲苯(也已知是1，2雙(二-叔丁基膦基甲基)苯)；1，2雙(二金剛烷基膦基甲基)苯；1，2雙(二金剛烷基膦基甲基)萘；1，2雙(二-叔-戊基膦基)-鄰-二甲苯(也已知是1，2雙(二-叔-戊基-膦基甲基)苯)；及雙2，3(二-叔丁基膦基甲基)萘。除此之外，可以借助至少一種橋連基Ar，將二齒膦鍵合至適宜的聚合物底物，可以借助二甲苯基團(tuán)，將連接基A或連接基B例如雙(二-叔丁基膦基)-鄰-二甲苯，鍵合至聚苯乙烯，以便得到固定多相催化劑。適宜的二齒二茂鐵配體的實(shí)例是1，2-雙-(二叔丁基膦基甲基)二茂鐵；1，2，3-三-(二叔丁基膦基甲基)二茂鐵；1，2雙(二金剛烷基膦基甲基)二茂鐵；和1，2雙(二-叔-戊基膦基甲基)二茂鐵。
二齒配體的使用量可以在很寬的界限內(nèi)變化選擇。優(yōu)選，二齒配體的存在量致使存在的二齒配體的摩爾數(shù)與存在的VIII族金屬的摩爾數(shù)之比為1-50、例如1-10、特別是1-5mol每mol金屬。更優(yōu)選，式I化合物與VIIIB族金屬的摩爾∶摩爾范圍為1∶1至3∶1，首選1∶1至1.25∶1。方便地，能夠使用這么低的摩爾比是有利的，因?yàn)樗苊饬耸褂眠^(guò)量的式I化合物，因而最大程度地降低了這些通常比較昂貴的化合物的消耗量。適宜地，在乙酸乙烯酯化合物的羰基化反應(yīng)就地使用之前，將本發(fā)明的催化劑在單獨(dú)步驟中制得。
方便地，本發(fā)明的方法可以通過(guò)如下過(guò)程來(lái)進(jìn)行將如本文定義的VIIIB族金屬或其化合物溶解于適宜的溶劑中，如前面描述的含羥基化合物或非質(zhì)子溶劑(特別優(yōu)選的溶劑是特定羰基化反應(yīng)的酯或酸產(chǎn)物，例如乳酸甲酯適合乙酸乙烯酯羰基化)的一種，隨后與如本文定義的式I化合物摻混。
一氧化碳可以在有其它氣體的存在下使用，其中所說(shuō)的其它氣體在反應(yīng)中是惰性的。這種氣體的實(shí)例包括氫、氮、二氧化碳和諸如氬的貴氣體。
可以與式I化合物結(jié)合的適宜的VIIIB族金屬或其化合物包括鈷、鎳、鈀、銠和鉑。優(yōu)選，VIIIB族金屬是鈀或其化合物。這種VIII族金屬的適宜的化合物包括這種金屬與以下酸的鹽，或者含有得自以下酸的弱配位陰離子的化合物硝酸；硫酸；低級(jí)鏈烷(至多C12)酸，如乙酸和丙酸；磺酸，如甲磺酸、氯磺酸、氟磺酸、三氟甲磺酸、苯磺酸、萘磺酸、甲苯磺酸，例如對(duì)-甲苯磺酸、叔丁基磺酸和2-羥基丙磺酸；磺化離子交換樹脂；全鹵代酸，如高氯酸；鹵化羧酸，如三氯乙酸和三氟乙酸；正磷酸；膦酸，如苯膦酸；及得自Lewis酸和Broensted酸之間相互作用得到的酸?？梢蕴峁┻m宜陰離子的其它源包括非必須鹵化的四苯硼酸鹽衍生物，例如全氟四苯硼酸鹽。除此之外，可以使用零價(jià)鈀絡(luò)合物，特別是具有不穩(wěn)定配體例如三苯基膦或烯烴的那些零價(jià)鈀絡(luò)合物，如二亞芐基丙酮或苯乙烯或三(二亞芐基丙酮)二鈀。
陰離子可以得自或者以下物質(zhì)中的一種或多種的形式引入具有pKa值小于4、更優(yōu)選小于3(在18℃水溶液中測(cè)定)的酸；具有陽(yáng)離子的鹽，其中所說(shuō)的陽(yáng)離子不干擾反應(yīng)，例如金屬鹽或大型有機(jī)鹽，如烷基銨；及在反應(yīng)條件下可以分解就地產(chǎn)生陰離子的前體，如酯。適宜的酸和鹽包括如上列舉的未取代羧酸鹽除外的酸和鹽。
存在的陰離子的數(shù)量對(duì)于催化劑體系的催化性能來(lái)說(shuō)不是關(guān)鍵。陰離子與鈀的摩爾比可以為1∶1至500∶1，優(yōu)選2∶1至100∶1，特別是3∶1至30∶1。當(dāng)陰離子是通過(guò)酸和鹽的組合形式提供時(shí)，酸和鹽的相對(duì)比例不是關(guān)鍵。正如所提及的，本發(fā)明的催化劑體系可以均相或多相形式使用。優(yōu)選，催化劑體系是以均相形式使用。
優(yōu)選，本發(fā)明的催化劑體系在液相中構(gòu)成，其中所說(shuō)的液相可以由一種或多種反應(yīng)物形成或者通過(guò)使用適宜的溶劑形成。
反應(yīng)中乙酸乙烯酯化合物的使用量與羥基提供用化合物的量的摩爾比不是關(guān)鍵，并且可以在很寬的界限范圍內(nèi)變化選擇，例如0.001∶1-100∶1mol/mol。
可以通過(guò)任何適宜的方式，將反應(yīng)產(chǎn)物與其它組分分離。然而，本發(fā)明方法中有利之處是，形成明顯較少的副產(chǎn)物，由此減少了在將產(chǎn)物初步分離后進(jìn)行進(jìn)一步純化的需要，正如通常具有顯著較高的選擇性所證明的那樣。其它優(yōu)點(diǎn)在于可以將含有催化劑體系的其它組分再循環(huán)和/或在另一個(gè)反應(yīng)中再使用，從而補(bǔ)充最少的新催化劑。
優(yōu)選，羰基化在-10℃至150℃、更優(yōu)選0℃至140℃、首選20℃至120℃的溫度下進(jìn)行。尤其優(yōu)選的是在80℃至120℃之間選擇的一個(gè)溫度。有利地，羰基化可以在中等溫度下進(jìn)行，能夠在室溫(20℃)下進(jìn)行反應(yīng)是特別有利的。
優(yōu)選，當(dāng)在低溫下羰基化操作時(shí)，羰基化在-30℃至49℃、更優(yōu)選-10℃至45℃、更優(yōu)選0℃至45℃、首選10℃至45℃之間進(jìn)行。尤其優(yōu)選10至35℃的范圍。
優(yōu)選，羰基化在0.80×105N.m-2-90×105N.m-2、更優(yōu)選1×105N.m-2-65×105N.m-2、首選1-30×105N.m-2的CO分壓下進(jìn)行，尤其優(yōu)選的是5-20×105N.m-2的CO分壓。
優(yōu)選，還包括低壓羰基化。優(yōu)選，當(dāng)?shù)蛪呼驶僮鲿r(shí)，羰基化在0.1-5×105N.m-2、優(yōu)選2-2×105N.m-2、首選0.5-1.5×105N.m-2的CO分壓下進(jìn)行。
如上所述，乙酸乙烯酯可以是取代或未取代的。然而，優(yōu)選乙酸乙烯酯是未取代的。
將穩(wěn)定化用的化合物與催化劑體系一起使用，在改進(jìn)回收從催化劑體系中損失的金屬方面可能也是有利的。當(dāng)將催化劑體系在液體反應(yīng)介質(zhì)中使用時(shí)，這種穩(wěn)定化用的化合物可以有助于VI族或VIIIB族金屬的回收。
因此，優(yōu)選催化劑體系在液體反應(yīng)介質(zhì)中含有溶解在液體載體中的聚合物分散劑，所說(shuō)的聚合物分散劑能夠穩(wěn)定化催化劑體系的VI族或VIIIB族金屬或金屬化合物的顆粒存在于液體載體內(nèi)而成的膠體懸浮液。
液體反應(yīng)介質(zhì)可以是適合于反應(yīng)的溶劑或者可以含有一種或多種反應(yīng)物或反應(yīng)產(chǎn)物本身。呈液體形式的反應(yīng)物和反應(yīng)產(chǎn)物可以與溶劑或液體稀釋劑相溶混或可以溶解在溶劑或液體稀釋劑中。
聚合物分散劑可溶于液體反應(yīng)介質(zhì)，但應(yīng)當(dāng)不以有害于反應(yīng)動(dòng)力學(xué)或熱交換的方式顯著增加反應(yīng)介質(zhì)的粘度。在反應(yīng)溫度和壓力的條件下，分散劑在液體介質(zhì)中的溶解性應(yīng)當(dāng)不至于大到顯著阻礙分散劑分子吸附在金屬顆粒上。
聚合物分散劑能夠穩(wěn)定化存在于液體反應(yīng)介質(zhì)內(nèi)的所說(shuō)VI族或VIIIB族金屬或金屬化合物顆粒的膠體懸浮液，以致于催化劑降解結(jié)果所形成的金屬顆粒以懸浮液的形式保持在液體反應(yīng)介質(zhì)中，并且從反應(yīng)器中與液體一起排放，以便利于收復(fù)并且非必須地在制作另外數(shù)量的催化劑中再使用。金屬顆粒正常情況下具有膠體大小，例如5-100nm平均顆粒粒度，但在一些情形中可以形成較大的顆粒。聚合物分散劑的一部分被吸附至金屬顆粒的表面，而其余的分散劑分子保持至少部分被液體反應(yīng)介質(zhì)所溶劑化，并且按此方式，分散的VI族或VIIIB族金屬顆粒被穩(wěn)定化，而不是沉降在反應(yīng)器的壁上或反應(yīng)器死空間中，并且不是形成金屬顆粒的附聚物，這種附聚物可以通過(guò)顆粒的碰撞而生長(zhǎng)并且最終凝聚。顆粒的一些附聚甚至在適宜分散劑的存在下也會(huì)出現(xiàn)，但當(dāng)將分散劑類型和濃度進(jìn)行優(yōu)化時(shí)，這種附聚應(yīng)當(dāng)是相對(duì)低程度的，并且可僅僅松散地形成附聚物，以致于它們可以被破碎并且顆粒通過(guò)攪拌而再分散。
聚合物分散劑可以是包括均聚物或共聚物的聚合物，如接枝共聚物和星狀聚合物。
優(yōu)選，聚合物分散劑具有足夠的酸性或堿性官能性，以便能夠基本上穩(wěn)定化所說(shuō)VI族或VIIIB族金屬或金屬化合物的膠體懸浮液。
“基本上穩(wěn)定化”是指基本上避免VI族或VIIIB族金屬?gòu)娜芤合嘀谐恋沓鰜?lái)。
為此目的，特別優(yōu)選的分散劑包括含有羧酸、磺酸、胺和酰胺的酸性或堿性聚合物，如聚丙烯酸酯或雜環(huán)，特別是氮雜環(huán)，取代的聚乙烯基聚合物，如聚乙烯基吡咯烷酮或前面所說(shuō)的共聚物。
這種聚合物分散劑的實(shí)例可以選自聚乙烯基吡咯烷酮、聚丙烯酰胺、聚丙烯腈、聚氮丙啶、聚甘氨酸、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚(3-羥基丁酸)、聚-L-亮氨酸、聚-L-蛋氨酸、聚-L-脯氨酸、聚-L-絲氨酸、聚-L-酪氨酸、聚(乙烯基苯磺酸)和聚(乙烯基磺酸)。
優(yōu)選，聚合物分散劑中摻加酸性或堿性部分，所說(shuō)的部分在聚合物的側(cè)鏈或在聚合物的主鏈內(nèi)。優(yōu)選，酸性部分的離解常數(shù)(pKa)小于6.0，更優(yōu)選小于5.0，首選小于4.5。優(yōu)選，堿性部分的堿離解常數(shù)(pKb)小于6.0，更優(yōu)選小于5.0并且首選小于4.5，pKa和pKb是在稀釋水溶液中于25℃下測(cè)定。
適宜的聚合物分散劑，除在反應(yīng)條件下可溶于反應(yīng)介質(zhì)外，還含有至少一種酸性或堿性部分，所說(shuō)的酸性或堿性部分在聚合物主鏈內(nèi)或者以側(cè)鏈基團(tuán)的形式。據(jù)發(fā)現(xiàn)，摻入酸和酰胺部分(如聚乙烯基吡咯烷酮(PVP))和聚丙烯酸酯(如聚丙烯酸(PAA))的聚合物是特別適宜的。適宜在本發(fā)明中使用的聚合物的分子量取決于反應(yīng)介質(zhì)的性質(zhì)和本文的聚合物的溶解性。據(jù)發(fā)現(xiàn)，正常情況下，平均分子量小于100,000。優(yōu)選，平均分子量在1,000-200,000范圍內(nèi)，更優(yōu)選，5,000-100,000，首選，10,000-40,000。例如，當(dāng)使用PVP時(shí)，Mw優(yōu)選為10,000-80,000，更優(yōu)選20,000-60,000，并且在PAA的情形中具有1,000-10,000的數(shù)量級(jí)。
針對(duì)欲使用的每種反應(yīng)/催化劑體系，應(yīng)當(dāng)測(cè)定分散劑在反應(yīng)介質(zhì)內(nèi)的有效濃度。
可以從由反應(yīng)器排出的液體物料流中回收分散的VI族或VIIIB族金屬，例如通過(guò)過(guò)濾，然后進(jìn)行處理或加工，以便作為催化劑或其它用途再使用。在連續(xù)式方法中，可以將液體物料流通過(guò)外部熱交換器進(jìn)行循環(huán)，并且在此情形中，在這些循環(huán)裝置中放置針對(duì)鈀顆粒的濾器是方便的。
優(yōu)選，聚合物∶金屬質(zhì)量比(以g/g計(jì))在1∶1至1000∶1之間，更優(yōu)選，1∶1至400∶1，首選1∶1至200∶1。
優(yōu)選，聚合物∶金屬質(zhì)量比(以g/g計(jì))最大至1000，更優(yōu)選最大至400，首選最大至200。
以下實(shí)施例將進(jìn)一步舉例說(shuō)明本發(fā)明。
制備1，2-雙-(二叔丁基膦基甲基)苯按WO 99/47528所公開的方式(參考實(shí)施例18)，進(jìn)行此配體的制備。
制備1，2-雙-(二叔丁基膦基甲基)二茂鐵在氮?dú)鈼l件下，將二-叔丁基膦(Aldrich，0.616ml，3.33mmol)添加至1，2-雙(二甲基氨基甲基)二茂鐵(實(shí)施例1，0.5g，1.66mmol)于無(wú)水乙酸(100ml)中的溶液，并且將所得的混合物在80℃下攪拌72小時(shí)。將無(wú)水乙酸在大約70℃下真空除去，得到橙/黃色固體形式的粗制標(biāo)題產(chǎn)物。將粗制產(chǎn)物從乙醇中重結(jié)晶，同時(shí)冷卻至-17℃，過(guò)濾并且將濾液用冷乙醇洗滌，得到標(biāo)題化合物淡黃色固體(0.365g，44％，84℃)。
1H NMR(250MHz；CDCl3)δ4.4(2H，d，J＝2Hz)；3.95(5H，s)；3.75(1H，t，2Hz)；2.8(2H，dd，12Hz，2Hz)；2.6(2H，dd，12Hz，2Hz)；1.1(18H，m).
13C NMR(63MHz；CDCl3)δ86.73(d，5.46Hz)70.08(d，4.41Hz)；69.4665(s)；63.75(s)；31.80(d，2Hz)；31.45(d，1.98Hz)；29.89(d，1.88Hz).
31P NMR(101MHz；CDCl3)δ15.00ppm.
元素分析實(shí)際測(cè)定C66.79％；H9.57％計(jì)算C66.93％；H9.63％制備1，2雙(二金剛烷基膦基甲基)苯如下進(jìn)行此配體的制備。
1.1制備(1-Ad)2P(O)Cl三氯化磷(83cm3，0.98mol)借助套管快速添加至氯化鋁(25.0g，0.19mol)和金剛烷(27.2g，0.20mol)的組合中，得到褐色懸浮液。將反應(yīng)加熱至回流。10分鐘之后，形成黃-橙色懸浮液(顏色歸因于P(O)Cl3？)。將反應(yīng)回流總共6h。通過(guò)大氣壓下(BP 75℃)蒸餾除去過(guò)量的PCl3。冷卻至常溫后，形成橙色固體。添加氯仿(250cm3)，得到橙色懸浮液，將其冷卻至0℃。緩慢添加水(150cm3)開始，懸浮液粘度增加，但水全部添加完后，粘度變小。自此點(diǎn)開始，反應(yīng)不再保持在Ar的氣氛下。將懸浮液Buchner過(guò)濾，以便除去黃-橙色固體雜質(zhì)。此濾液由兩相體系組成。使用分液漏斗分離下層相，經(jīng)MgSO4干燥并且Buchner過(guò)濾。通過(guò)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去揮發(fā)物，最后真空干燥，得到灰白色粉末。產(chǎn)量35.0g，99％。31P NMR□＝85ppm，99％純。FW＝352.85。
1.2制備(1-Ad)2PH將LiAlH4(2.54g，67.0mmol)用90分鐘的時(shí)間添加至(1-Ad)2P(O)Cl(10.00g，28.3mmol)于THF(120cm3)中的冷凍(-10℃)溶液。讓反應(yīng)加溫至常溫，然后攪拌20h。將此灰色懸浮液冷卻至-10℃。借助注射器緩慢添加HCl(含水，5cm3c.HCl于50cm3脫氣水中)(開始，由于反應(yīng)放熱非常緩慢)，得到兩相體系，下層相中含有一些固體物料。添加另外的HCl(～5cm3c.HCl)，以便改進(jìn)層的分離。
借助扁平切斷套管除去上層相，經(jīng)MgSO4干燥并且借助套管過(guò)濾。真空除去揮發(fā)物，得到白色粉末狀的產(chǎn)物，在手套箱中隔離。產(chǎn)量6.00g，70％。31P NMR□＝17ppm，100％純。FW＝302.44。
1.3制備(1-Ad)2PCl將Ad2PH-(10.5g，34.7mmol)和DBU(6.12cm3，40.9mmol)于甲苯(250cm3)中的溶液冷凍至-10℃。將光氣溶液(30.0cm3，56.7mmol)借助套管緩慢添加，借助測(cè)量圓筒轉(zhuǎn)移。由此獲得非常粘的淡黃色懸浮液。借助套管添加附加的甲苯(100cm3)，以降低粘度并且使攪拌容易。將反應(yīng)物通過(guò)套管過(guò)濾，得到黃色濾液。將殘余物用附加的甲苯洗滌(2×100cm3)并且將洗滌物與原始濾液合并。將揮發(fā)物真空去除，得到淡黃色固體，將其用戊烷洗滌(2×30cm3，洗滌物顏色實(shí)際無(wú)色)。將產(chǎn)物真空干燥并且以檸檬黃色粉末形式在手套箱中隔離。產(chǎn)量7.84g，67％。31P NMR□＝139ppm，99+％純。FW＝336.88。
1.4制備1，2-雙(二-1-金剛烷基膦基甲基)苯1.4.1制備二-鈉代-鄰-二甲苯(DISOD)將BunLi(2.5M，于己烷中，11.28cm3，28.2mmol)借助注射器在15分鐘內(nèi)滴加至NaOBut(粉碎，2.71g，28.2mmol)、鄰-二甲苯(1.15cm3，9.4mmol)和N，N，N′，N′-四甲基乙二胺(TMEDA)(4.26cm3，28.2mmol)于庚烷(100cm3)中的攪拌懸浮液中。將反應(yīng)在60℃下加熱2h，然后允許冷卻/沉降，得到亮橙色固體(DISOD)和淡黃色溶液。將溶液借助套管過(guò)濾除去并且將固體用附加的庚烷(50cm3)洗滌并且真空干燥。90％產(chǎn)量(假定)，8.47mmol。
1.4.2二-鈉代-鄰-二甲苯與2當(dāng)量(1-Ad)2PCl的反應(yīng)-78℃下制備DISOD(8.47mmol)于Et2O(100cm3)中的懸浮液。將Ad2PCl(5.70g，16.9mmol)于Et2O(120cm3)中的懸浮液-78℃下快速攪拌并且借助寬口套管添加至DISOD懸浮液中。允許反應(yīng)物加溫至常溫并且攪拌18h，得到淡黃色渾濁溶液。借助套管添加水(脫氣，100cm3)，得到兩相體系，有大量白色固體存在(產(chǎn)物)，歸因于這種物料溶解性低。借助套管除去上層相(Et2O)。使用二氯甲烷(200cm3)萃取含水相中的固體，形成兩透明相。將下層相(CH2Cl2)借助套管除去并且與原始Et2O相合并。真空去除揮發(fā)物，得到微粘固體。將此固體用戊烷(200cm3)洗滌，同時(shí)進(jìn)行研磨，將洗滌物借助套管過(guò)濾去除。將白色固體真空干燥并且以易碎的白色粉末形式在手套箱中隔離。產(chǎn)量3.5g，59％。FW＝707.01。
31P{1H}NMR數(shù)據(jù)-δ24ppm1H NMR數(shù)據(jù)-(400MHz，CDCl3，298K)δ7.59-7.50(m，2H，Ar-H)，7.09-6,99(m，2H，Ar-H)，3.01(d，4H，2JPH＝3.2Hz，CH2)，2.07-1.57(m，60H，C10H15)ppm.
13C{1H}NMR數(shù)據(jù)-(100MHz，CDCl3，298K)δ139.4(dd，JPC＝10.7Hz，JPC＝2.3Hz，Ar-C)，131.0(d，JPC＝16.8Hz，Ar-C)，125.0(s，Ar-C)，41.1(d，2JPC＝10.7Hz，Ad-C2)，37.2(s，Ad-C4)，36.9(d，1JPC＝22.9Hz，Ad-C1)，28.8(d，3JPC＝7.6Hz，Ad-C3)，22.0(dd，1JPC＝22.9Hz，4JPC＝3.1Hz，CH2).
乙酸乙烯酯羰基化實(shí)施例1-6實(shí)施例1標(biāo)準(zhǔn)條件如下在無(wú)氧(＜10ppmO2)環(huán)境中，將Pd2(dba)3(22.0mg，0.04mmoles Pd)和1，2-雙(二-叔丁基膦基甲基)苯(95.0mg，0.24mmoles)稱重至500ml圓底燒瓶中。在氮?dú)獗Ｗo(hù)氣氛下，向其中添加300ml脫氣甲醇，并且允許攪拌溶液一小時(shí)。然后與0.34g聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)和75ml乙酸乙烯酯(VAM)一起添加甲磺酸(16μl，0.24mmoles)。真空條件下將此溶液添加至高壓釜中，并且當(dāng)添加10巴CO時(shí)，加熱至85℃。氣體添加使得溫度達(dá)到100℃，保持其在此溫度下，并且讓溶液反應(yīng)3小時(shí)。然后將溶液冷卻，壓力釋放，并且將高壓釜排空。取GC樣品用于分析。
用相同的配體，改變反應(yīng)物的量，重復(fù)本實(shí)驗(yàn)，并且結(jié)果示于表3中，實(shí)施例1-5。實(shí)驗(yàn)6重復(fù)實(shí)驗(yàn)并且使用金剛烷基配體。實(shí)驗(yàn)7涉及使用1，2-雙(二-叔丁基膦基甲基)二茂鐵作為配體。
結(jié)果配體1，2-雙(二-叔丁基膦基甲基)苯和1，2-雙(二-叔丁基膦基甲基)二茂鐵，當(dāng)與鈀(II)絡(luò)合時(shí)，顯出對(duì)乙酸乙烯酯羰基化的催化活性。同時(shí)生產(chǎn)出直鏈和支鏈的產(chǎn)物(甲基-2-乙酰氧基丙酸酯和甲基-3-乙酰氧基丙酸酯)，其可以用作前體用于工業(yè)上有用的乳酸甲酯和1，3丙二醇。這兩種配體產(chǎn)生2或3比1的異態(tài)與正態(tài)比，速率差不多。與對(duì)直鏈產(chǎn)物的高度選擇性(基于配體的空間體積)相反，反應(yīng)有利于支鏈金屬-烷基中間體，其是水解/酯交換產(chǎn)物乳酸甲酯的前體。
表1顯示了溫度對(duì)按實(shí)施例1進(jìn)行的羰基化反應(yīng)的產(chǎn)量和速率的影響。具體說(shuō)，在不同溫度下重復(fù)實(shí)施例1并且結(jié)果示于下表1。
表1溫度對(duì)轉(zhuǎn)化率的影響
表2顯示了壓力對(duì)速率和產(chǎn)量的影響，其它方面使用實(shí)施例1的條件和反應(yīng)物
進(jìn)行表3中詳細(xì)列舉的實(shí)驗(yàn)實(shí)施例1-5，以便分析放熱和各種組分的含量對(duì)結(jié)果的影響。進(jìn)行如上所述的實(shí)驗(yàn)，但用表3中所示的組分的量。通常來(lái)說(shuō)，實(shí)驗(yàn)在100℃下進(jìn)行并且在保持此溫度時(shí)考慮放熱。然而，在實(shí)施例2和3中，不考慮放熱，放熱引起實(shí)驗(yàn)溫度升高至130℃。實(shí)施例6和7按照實(shí)施例1的過(guò)程，但用所示的反應(yīng)物和溶劑量并且分別使用金剛烷基和二茂鐵配體。
表3
NB“配體”是1，2-雙(二-叔丁基膦基甲基)苯Me配體是1，2-雙(二-叔丁基膦基甲基)二茂鐵“Ad配體”是1，2雙(二金剛烷基膦基甲基)苯Pd是Pd(dba)，19％ Pd實(shí)施例8和9在低溫和低CO壓力下進(jìn)行，但用比乙酸乙烯酯高的催化劑濃度。意想不到地，在這些條件下達(dá)到了高轉(zhuǎn)化率。實(shí)施例8在30℃下進(jìn)行并且實(shí)施例9在40℃下進(jìn)行。
實(shí)施例8和9低溫度，低CO壓力，高催化劑濃度實(shí)驗(yàn)低溫、高催化劑濃度的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)條件如下在無(wú)氧(＜10ppmO2)環(huán)境中，將Pd2(dba)323.19％ Pd(45.7mg，0.1mmoles Pd)和1，2-雙(二-叔丁基膦基甲基)苯(157.7mg，0.4mmoles)稱重至250ml圓底燒瓶中。在氮?dú)獗Ｗo(hù)氣氛下，向其中添加甲醇(23ml)、乙酸乙烯酯(2ml)、甲苯(530μl)和甲磺酸(29μl，0.4mmoles)。將此溶液加溫直至所有固體溶解，然后給燒瓶裝配cardice電容器并且放入水浴中。借助磁力隨動(dòng)件攪拌反應(yīng)物并且允許在水浴凝固點(diǎn)平衡。借助一引入到密封蓋下方的針管(穿過(guò)反應(yīng)燒瓶中的密封蓋)，將一氧化碳鼓泡至攪拌的溶液中1分鐘的時(shí)間。之后，不改變一氧化碳的流速，將針管從液體中拔出，并且將針管完全保持在位于液體之上的程度，以便進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的其余部分。在實(shí)施例8中(30℃下進(jìn)行)，在2小時(shí)的期間，以30分鐘的間隔取樣品，然后以每小時(shí)為間隔取用品，最長(zhǎng)至5小時(shí)。在實(shí)施例9中(40℃下進(jìn)行)，在0.5、1和3小時(shí)之后取樣品。將樣品儲(chǔ)存在-20℃下，然后通過(guò)GC分析。結(jié)果示于下表1.0和2.0中。
實(shí)施例8 30℃
實(shí)施例9 40℃
將羰基化產(chǎn)物蒸餾之后，分不同的蒸餾物收集丙酸2-乙酰氧基甲酯和丙酸3乙酰氧基甲酯。
生產(chǎn)乳酸酯和3-羥基酯制備丙酸3羥甲酯向25g丙酸3-乙酰氧基甲酯(0.171moles)中添加25g含有1％w/w甲磺酸的MeOH(0.78moles)。將溶液在60℃下攪拌6小時(shí)然后冷卻至室溫。將樣品GC分析，相對(duì)于丙酸3乙酰氧基甲酯的峰完全消失，并且取而代之的是相對(duì)于丙酸3-羥甲酯的峰。
制備丙酸2-羥基甲酯向25g丙酸2-乙酰氧基甲酯(0.171moles)中添加25g含有1％w/w甲磺酸的MeOH(0.78moles)。將溶液在60℃下攪拌6小時(shí)然后冷卻至室溫。將樣品GC分析，相對(duì)于丙酸2乙酰氧基甲酯的峰完全消失，并且取而代之的是相對(duì)于丙酸2-羥甲酯的峰。
制備2羥基丙酸(乳酸)向25g丙酸2-乙酰氧基甲酯(0.171moles)中添加25g MeOH。向此攪拌溶液中添加溶解于20ml水中的20g氫氧化鈉(0.5moles)。將此溶液50℃攪拌1小時(shí)，然后冷卻至室溫。然后通過(guò)緩慢添加HCl并且將樣品攪拌1小時(shí)，將溶液的pH調(diào)節(jié)至pH3.0。將樣品GC分析，相對(duì)于丙酸2乙酰氧基甲酯的峰完全消失，并且取而代之的是相對(duì)于2-羥基丙酸的峰。
制備3羥基丙酸向25g丙酸3-乙酰氧基甲酯(0.171moles)中添加25g MeOH。向此攪拌溶液中添加溶解于20ml水中的20g氫氧化鈉(0.5moles)。將此溶液50℃攪拌1小時(shí)，然后冷卻至室溫。然后通過(guò)緩慢添加HCl并且將樣品攪拌1小時(shí)，將溶液的pH調(diào)節(jié)至pH3.0。將樣品GC分析，相對(duì)于丙酸3乙酰氧基甲酯的峰完全消失，并且取而代之的是相對(duì)于3-羥基丙酸的峰。
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權(quán)利要求
1.一種乙酸乙烯酯的羰基化的方法，包括將乙酸乙烯酯與一氧化碳在羥基源和催化劑體系的存在下反應(yīng)，此催化劑體系可通過(guò)結(jié)合以下物質(zhì)來(lái)獲得(a)VIIIB族金屬或其化合物，和(b)以下通式(I)的二齒膦 其中Ar是橋連基，該橋連基含有非必須取代的芳基部分，其中所說(shuō)的芳基部分在可利用的相鄰碳原子上與磷原子相連；A和B各自獨(dú)立地表示低級(jí)亞烷基；K、D、E和Z是芳基部分(Ar)的取代基并且各自獨(dú)立地表示氫、低級(jí)烷基、芳基、Het、鹵素、氰基、硝基、OR19、OC(O)R20、C(O)R21、C(O)OR22、NR23R24、C(O)NR25R26、C(S)R25R26、SR27、C(O)SR27或-J-Q3(CR13(R14)(R15))CR16(R17)(R18)，其中J表示低級(jí)亞烷基；或者選自K、Z、D和E中的兩個(gè)相鄰基團(tuán)與芳基環(huán)的跟它們相連的碳原子一起形成另一個(gè)苯環(huán)，該苯環(huán)非必須地被一個(gè)或多個(gè)取代基所取代，所說(shuō)的取代基選自氫、低級(jí)烷基、鹵素、氰基、硝基、OR19、OC(O)R20、C(O)R21、C(O)OR22、NR23R24、C(O)NR25R26、C(S)R25R26、SR27或C(O)SR27，或者，當(dāng)Ar是環(huán)戊二烯基時(shí)，Z可以表示為-M(L1)n(L2)m并且Z借助金屬配位鍵與環(huán)戊二烯基相連；R1至R18各自獨(dú)立地表示低級(jí)烷基、芳基或Het；R19至R27各自獨(dú)立地表示氫、低級(jí)烷基、芳基或Het；M表示VIB族或VIIIB族金屬或其金屬陽(yáng)離子；L1表示環(huán)戊二烯基、茚基或芳基，這些基團(tuán)各自非必須地被一個(gè)或多個(gè)取代基所取代，所說(shuō)的取代基選自氫、低級(jí)烷基、鹵素、氰基、硝基、OR19、OC(O)R20、C(O)R21、C(O)OR22、NR23R24、C(O)NR25R26，C(S)R25R26，SR27，C(O)SR27或二茂鐵基；L2表示一個(gè)或多個(gè)配體，其各自獨(dú)立地選自氫、低級(jí)烷基、烷基芳基、鹵素、CO、PR43R44R45或NR46R47R48；R43至R48各自獨(dú)立地表示氫、低級(jí)烷基、芳基或Het；n＝0或1；并且m＝0至5；前提條件是當(dāng)n＝1時(shí)m等于0，并且當(dāng)n等于0時(shí)m不等于0；Q1、Q2和Q3(當(dāng)存在時(shí))各自獨(dú)立地表示亞磷、砷或銻，并且在后兩種情形中，涉及上述膦或亞磷的符號(hào)作相應(yīng)地改變。
2.一種下式II的乳酸酯或酸的生產(chǎn)方法 該方法包括以下步驟將乙酸乙烯酯在羥基源和催化劑體系的存在下用一氧化碳羰基化，其中所說(shuō)的催化劑體系可通過(guò)將以下物質(zhì)結(jié)合獲得(a)VIIIB族金屬或其化合物；和(b)根據(jù)本文第一方面所定義的通式(I)的二齒膦，以便產(chǎn)生含有支化(異)產(chǎn)物2-乙酰氧基(CH3).CH.C(O)OR28的產(chǎn)物，其中R28選自H或C1-C30烷基或芳基部分，其可以是取代的或未取代的并且是支鏈的或直鏈的，并且將所說(shuō)的支化(異)產(chǎn)物進(jìn)行化學(xué)性處理，以便產(chǎn)生相應(yīng)的式II的乳酸酯或酸。
3.一種下式(III)的3-羥基丙酸酯或酸的生產(chǎn)方法CH2(OH)CH2C(O)OR28(III)該方法包括以下步驟將乙酸乙烯酯在羥基源和催化劑體系的存在下用一氧化碳羰基化，其中所說(shuō)的催化劑體系可通過(guò)將以下物質(zhì)結(jié)合獲得(a)VIIIB族金屬或其化合物；和(b)根據(jù)權(quán)利要求1或2所定義的通式(I)的二齒膦，其中R28選自H或C1-C30烷基或芳基部分，其可以是取代的或未取代的并且是支鏈的或直鏈的，并且對(duì)所說(shuō)的直鏈(n)產(chǎn)物1-乙酰氧基CH2.CH2C(O)OR28進(jìn)行處理步驟，以便產(chǎn)生式(III)的3-羥基丙酸酯或酸。
4.前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的方法，其中VIII B族金屬是鈀。
5.前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的方法，其中可以在處理步驟之前或之后將羰基化的直鏈(n)和支化(異)產(chǎn)物分離。
6.前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的方法，其中反應(yīng)產(chǎn)物通過(guò)蒸餾來(lái)分離。
7.前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的方法，其中羰基化過(guò)程中得到的支鏈產(chǎn)物∶直鏈產(chǎn)物的比大于1.5∶1。
8.前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的方法，其中當(dāng)K、D、E或Z表示-J-Q3(CR13(R14)(R15))CR16(R17)(R18)時(shí)，K、D、E或Z各自在相鄰于連接A或B的芳基碳的芳基碳上，或者，如果不是這樣相鄰，則是相鄰于其本身表示-J-Q3(CR13(R14)(R15))CR16(R17)(R18)的其余K、D、E或Z基團(tuán)。
9.前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的方法，其中該方法用于在一氧化碳和含羥基化合物的存在下，催化乙酸乙烯酯化合物的羰基化。
10.前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的方法，其中一氧化碳可以是以純的形式使用，或者用惰性氣體稀釋，如氮、二氧化碳或貴氣體，如氬。
11.前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的方法，其中乙酸乙烯酯化合物與含羥基化合物的比(體積/體積)在1∶0.1至1∶10范圍內(nèi)。
12.前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的方法，其中VIII族金屬的量在10-7至10-1摩爾每摩爾乙酸乙烯酯化合物范圍內(nèi)。
13.前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的方法，其中乙酸乙烯酯化合物的羰基化在一種或多種非質(zhì)子溶劑中進(jìn)行。
14.權(quán)利要求13的方法，其中非質(zhì)子溶劑的介電常數(shù)在298.15K和1×105Nm-2下低于50。
15.前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的方法，其中催化劑化合物起多相催化劑作用。
16.權(quán)利要求1-14任一項(xiàng)的方法，其中催化劑化合物起均相催化劑的作用。
17.權(quán)利要求15的方法，其中該方法用含有載體的催化劑來(lái)進(jìn)行。
18.權(quán)利要求17的方法，其中載體是不溶性的。
19.權(quán)利要求17或權(quán)利要求18的方法，其中載體包括聚合物，如聚烯烴、聚苯乙烯或聚苯乙烯共聚物，如二乙烯基苯共聚物或本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的其它適宜的聚合物或共聚物；硅衍生物，如官能化的二氧化硅、硅氧烷或硅橡膠；或者其它多孔顆粒材料，例如無(wú)機(jī)氧化物和無(wú)機(jī)氯化物。
20.前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的方法，其中羰基化在-10至150℃溫度下進(jìn)行。
21.前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的方法，其中羰基化在0.80×105N.m-2-90×105N.m-2CO分壓下進(jìn)行。
22.權(quán)利要求1-20任一項(xiàng)的方法，其中羰基化在0.1-5×105N.m-2的低CO分壓下進(jìn)行。
23.前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的方法，其中二齒膦獨(dú)立地選自以下中的任一種雙(二-叔丁基膦基)-鄰-二甲苯(也稱為1，2雙(二-叔丁基膦基甲基)苯)；1，2雙(二金剛烷基膦基甲基)苯；1，2雙(二金剛烷基膦基甲基)萘；1，2雙(二-叔-戊基膦基)-鄰-二甲苯(也稱為1，2雙(二-叔-戊基-膦基甲基)苯)；雙2，3(二-叔丁基膦基甲基)萘；1，2-雙-(二叔丁基膦基甲基)二茂鐵；1，2，3-三-(二叔丁基膦基甲基)二茂鐵；1，2雙(二金剛烷基膦基甲基)二茂鐵；及1，2雙(二-叔-戊基膦基甲基)二茂鐵。
24.前述權(quán)利要求任一項(xiàng)的催化劑體系用于生產(chǎn)式(II)乳酸酯或酸的用途，其中所說(shuō)的生產(chǎn)包括將乙酸乙烯酯羰基化、隨后將羰基化的支化(異)產(chǎn)物處理，以便產(chǎn)生酯或酸的步驟。
25.權(quán)利要求1-23任一項(xiàng)的催化劑體系用于生產(chǎn)式(III)3-羥基丙酸酯的用途，其中所說(shuō)的生產(chǎn)包括將乙酸乙烯酯羰基化、隨后將羰基化的直鏈(n)產(chǎn)物處理的步驟。
26.權(quán)利要求1-23任一項(xiàng)所定義的催化劑體系的用途，其中催化劑與載體相連。
27.權(quán)利要求24或權(quán)利要求25的催化劑體系的用途，其中處理是水解或酯交換。
28.權(quán)利要求27的催化劑的用途，其中在水解后將產(chǎn)物氫化。
全文摘要
本發(fā)明涉及酯、特別是乙酸乙烯酯的羰基化。該方法包括將乙酸乙烯酯與一氧化碳在羥基源和催化劑體系的存在下反應(yīng)，此催化劑體系可通過(guò)結(jié)合(c)VIII B族金屬或其化合物和(d)通式(I)的二齒膦來(lái)獲得。本發(fā)明還描述了式(II)的乳酸酯或酸的生產(chǎn)方法，包括將乙酸乙烯酯在羥基源和催化劑體系的存在下用一氧化碳羰基化乙酸乙烯酯的步驟。式(III)的3－羥基丙酸酯或酸的生產(chǎn)方法，包括將乙酸乙烯酯在羥基源和催化劑體系的存在下用一氧化碳羰基化乙酸乙烯酯的步驟，該方法也形成本發(fā)明的一個(gè)方面。CH
文檔編號(hào)C07C67/31GK1720217SQ200380104652
公開日2006年1月11日 申請(qǐng)日期2003年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月30日
發(fā)明者G·R·伊斯特哈姆, A·J·魯克里德格, D·克勒-哈密爾頓 申請(qǐng)人:盧西特國(guó)際英國(guó)有限公司