JP3227020B2 - ケタール類及びその製造法 - Google Patents
ケタール類及びその製造法Info
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- Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
- Y02P20/52—Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts
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- Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
Description
油、乳化剤、潤滑剤、保湿剤等として、又界面活性剤の
製造中間体として有用なケタール類及びその製造法に関
する。
グリセリン誘導体は、香料の固定剤(米国特許第209
1162号)、石鹸の添加剤(米国特許第215702
2号、同第3350460号)、有機物質の抽出溶剤
(米国特許第2156724号)、保湿剤(特開平3−
14505号、特開平3−14506号)、水性インキ
組成物の成分(特開昭58−67770号)、化粧料成
分(特開昭52−12109号、特公昭57−3626
0号、特公平3−31187号)等の広い分野で利用さ
れている。
質中に存在するパルミチルグリセリルエーテル(キミル
アルコール)やステアリルグリセリルエーテル(バチル
アルコール)などが古くから知られている。これらの天
然アルキルグリセリルエーテルは、乳化剤として優れた
性能を有することから広い分野で使用されているが、融
点の高い固体であるため、化粧料等の多成分配合系では
使用上の制約が多いという欠点を有している。そこで、
種々のアルキル基を有するグリセリルエーテルが合成さ
れ、化粧料等に配合されている。その例としては、ラウ
リルグリセリルエーテル、β−分岐アルキルグリセリル
エーテル(特開昭52−12109号)、アルキル鎖の
ほぼ中央付近にメチル分岐を有するイソステアリルグリ
セリルエーテル混合物(特公昭57−36260号)、
テルペンアルコールのグリセリルエーテル(特公平3−
31187号)等がある。
法としては、アルコールとエピクロルヒドリンから合成
されるアルキルグリシジルエーテル(米国特許第302
4273号、特公昭57−36260号)を中間体とし
て1,3−ジオキソランを経由して加水分解する方法
(特開昭56−133281号)、及び直接加水分解す
る方法(特開昭49−86307号)が知られている。
グリセリン誘導体は、混合物であるために品質管理が困
難であったり、原料が天然物由来のものであるため入手
量が制限され、高価になるなどの欠点があった。また、
従来のグリセリン誘導体の合成方法は、食塩などの廃棄
物を大量に生じることや、生産性が悪く、工程が複雑で
あることなどから製品が高価なものとなってしまうとい
う問題点を有していた。従って、本発明の目的は、幅広
い用途に使用できる新規なグリセリン誘導体及びその工
業的に有利な製造法を提供することにある。
に入手し得る原料を用いてグリセリン誘導体を得るべく
種々検討してきたところ、アルデヒド又はケトン類を原
料とし、ケタールを経由する合成法により工業的に有利
に後記ケタール類が得られること、さらに、得られた化
合物の中には低融点で使用性が良く、極性油や、化粧料
の成分として有用な新規化合物が存在することを見出
し、本発明を完成するに至った。
〜21のアルキル基を示すか、又はR 2 と一緒になって
炭素数2〜21のアルキレン基を形成し、R2 は炭素数
1〜21のアルキル基を示す。ただし、R1、R2 共に
α位に水素原子を有さないアルキル基である場合を除
く。〕で表わされるカルボニル化合物に、酸触媒下グリ
セリンを反応させ、得られた化合物に水素添加すること
を特徴とする一般式(1)
示す〕で表わされるケタール類の製造法を提供するもの
である。
いてもよい炭素数3〜21のアルキル基を示す〕で表わ
されるケタール類を提供するものである。
炭素数1〜21のアルキル基としては、直鎖及び分岐鎖
のいずれも挙げられ、具体的には、メチル基、エチル
基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、
イソブチル基、sec−ブチル基、ペンチル基、ヘキシ
ル基、ヘプチル基、1−エチルペンチル基、オクチル
基、ノニル基、デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、
トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキ
サデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基、ノナデ
シル基、エイコシル基、ヘンエイコシル基、イソヘプタ
デシル基、1−メチルオクチル基、1−メチルデシル基
等が挙げられる。また、R1とR2が一緒になって形成
する炭素数2〜21のアルキレン基としては、エチレン
基、トリメチレン基、テトラメチレン基、ペンタメチレ
ン基、2−メチルペンタメチレン基、3−メチルペンタ
メチレン基、1−メチルペンタメチレン基、1−ter
t−ブチルペンタメチレン基、3−tert−ブチルペ
ンタメチレン基、ヘキサメチレン基、ヘプタメチレン基
等が挙げられる。
できる。
示す〕
(2)には、アルキルアルデヒド及びジアルキルケトン
があるが、このうちアルキルアルデヒドは、例えば脂肪
アルコールの脱水素反応、オレフィンのヒドロホルミル
化反応(オキソ法)、脂肪酸クロライドのローゼムント
還元や脂肪酸よりの直接水添等によって容易に得られ
る。オキソ法の場合直鎖体と分岐体が生成するが精密蒸
留により単品に分離精製することができる。当該アルキ
ルアルデヒドの具体例を挙げると以下のようになるが必
ずしもこれらに限定されるものではない。例えば、アセ
トアルデヒド、プロピオンアルデヒド、ブチルアルデヒ
ド、イソブチルアルデヒド、バレルアルデヒド、イソバ
レルアルデヒド、カプロンアルデヒド、ヘプチルアルデ
ヒド、カプリルアルデヒド、2−エチルヘキシルアルデ
ヒド、ペラルゴンアルデヒド、カプリンアルデヒド、ウ
ンデカンアルデヒド、ラウリンアルデヒド、トリデカン
アルデヒド、ミリスチンアルデヒド、ペンタデカンアル
デヒド、パルミチンアルデヒド、マルガリンアルデヒ
ド、ステアリンアルデヒド、イソステアリンアルデヒ
ド、2−メチルノニルアルデヒド、2−メチルウンデシ
ルアルデヒド、ベヘニンアルデヒドなどが挙げられる。
ンは安価なオレオケミカルである脂肪酸の高温脱炭酸二
量化反応やオレフィンの触媒酸化反応(ワッカー法)や
第2級アルコールの酸化、脱水素やシクロアルカンの酸
化等によって容易に得られる。ワッカー法の場合、得ら
れるケトンは分布を持つが精密蒸留により単品に分離精
製することができる。ジアルキルケトンの具体例を挙げ
ると以下のようになるが必ずしもこれらに限定されるも
のではない。例えば、アセトン、メチルエチルケトン、
メチルプロピルケトン、メチルイソプロピルケトン、メ
チルブチルケトン、メチルイソブチルケトン、メチルペ
ンチルケトン、メチルヘキシルケトン、メチルヘプチル
ケトン、メチルオクチルケトン、メチルノニルケトン、
メチルデシルケトン、メチルウンデシルケトン、メチル
ドデシルケトン、メチルトリデシルケトン、メチルテト
ラデシルケトン、メチルペンタデシルケトン、メチルヘ
キサデシルケトン、メチルヘプタデシルケトン、メチル
オクタデシルケトン、メチルノナデシルケトン、メチル
エイコシルケトン、メチルヘンエイコシルケトン、シク
ロヘキサノン、2−メチルシクロヘキサノン、3−メチ
ルシクロヘキサノン、4−メチルシクロヘキサノン、2
−tert−ブチルシクロヘキサノン、4−tert−
ブチルシクロヘキサノン、シクロペンタノン、シクロブ
タノン、シクロプロパノン、シクロドデカノン、シクロ
ヘプタノン、シクロオクタノン、ジエチルケトン、ジプ
ロピルケトン、ジブチルケトン、ジペンチルケトン、ジ
ヘキシルケトン、ジヘプチルケトン、ジオクチルケト
ン、ジノニルケトン、ジウンデシルケトン、ジトリデシ
ルケトン、ジペンタデシルケトン、ジヘプタデシルケト
ン、3−ヘキサノン、3−ヘプタノン、3−オクタノ
ン、4−オクタノン、3−ノナノン、4−ノナノン、3
−デカノン、4−デカノン、3−ウンデカノン、4−ウ
ンデカノン、5−ウンデカノン、3−ドデカノン、5−
ドデカノン、3−トリデカノン、ジイソプロピルケト
ン、ジイソブチルケトンなどが挙げられる。
ド(2)とグリセリンとの反応はアセタール化反応であ
り、アルキルアルデヒドに対するグリセリンの比率(モ
ル比)は1.5〜0.2好ましくは1.2〜0.6であ
る。この反応は触媒としてパラトルエンスルホン酸、メ
タンスルホン酸、硫酸などの酸触媒をアルキルアルデヒ
ド(2)に対して0.01〜5モル%、好ましくは0.
1〜1モル%用いて行なう。この方法は無溶媒あるいは
キシレン、トルエン、ベンゼン、オクタン、イソオクタ
ン、ヘプタン、ヘキサン、シクロヘキサン、ペンタン、
ブタン、リグロイン、石油エーテルなどの不活性溶媒あ
るいはこれらの混合溶媒中で、使用するアルデヒドの沸
点にもよるが20〜130℃、好ましくは50〜100
℃の温度にて生成する水を除去しながら行なうのが好ま
しい。温度が低いと反応が進行せず、高いと着色が激し
く副反応が生じる。また、窒素流通条件下、窒素雰囲気
下及び空気雰囲気下のいずれでもよい。反応時間は、種
々の条件によって変りうるが通常1〜30時間が好まし
い。得られたアセタールは中和したのち濾過、洗浄等の
前処理を行なったのち、白土処理、晶析、蒸留などの操
作によって精製できる。
ンとの反応はケタール化反応であり、ジアルキルケトン
に対するグリセリンの比率(モル比)は1.5〜0.
2、好ましくは1.2〜0.6である。この反応は、触
媒としてパラトルエンスルホン酸、メタンスルホン酸、
硫酸などの酸触媒をジアルキルケトン(2)に対して
0.1〜5モル%、好ましくは1〜3モル%用いて行な
う。この反応は無溶媒あるいはキシレン、トルエン、ベ
ンゼン、オクタン、イソオクタン、ヘプタン、ヘキサ
ン、シクロヘキサン、ペンタン、リグロイン、石油エー
テルなどの不活性溶媒中あるいはこれらの混合溶媒中
で、使用するケトンの沸点にもよるが40〜130℃、
好ましくは70〜100℃の温度にて生成する水を除去
しながら行なうのが好ましい。温度がこれより低いと反
応が進行せず高いと着色が激しく副反応が生じ好ましく
ない。また窒素流通条件下、窒素雰囲気下及び空気雰囲
気下のいずれでもよい。反応時間は種々の条件によって
変りうるが通常5〜200時間が好ましい。得られたケ
タールは中和したのち濾過、洗浄等の前処理を行なった
のち、白土処理、晶析、蒸留などの操作によって精製す
ることができる。
〔(3)及び(4)〕の水素添加反応は、パラジウム、
ロジウム、ルテニウム、プラチナ等、通常の水素化分解
触媒をアセタノールあるいはケタールに対し、5〜50
00ppm 添加し、水素圧を常圧〜250kg/cm2 、温度
を50〜250℃とし、1〜30時間反応させればよ
い。上記水素化分解触媒は、これらをカーボン、アルミ
ナ、シリカ、ケイソウ土、酸化チタン等に0.1〜20
%担持させたものを使用してもよい。なお、水素化分解
触媒としては、パラジウムが特に好ましく、そのpHは5
〜8のものが特に好ましい。又、水分はあらかじめ除去
されていることが好ましい。この反応は無溶媒でも、デ
カン、オクタン、イソオクタン、ヘプタン、ヘキサン、
シクロヘキサン等の不活性溶媒を用いてもよい。また、
アセタール、ケタールの原料であるグリセリンやアルキ
ルアルデヒド、ジアルキルケトンを添加してもよい。さ
らに、リン酸などの酸性物質を微量添加してもよい。反
応は密閉方式でも、水素流通方式でもよい。
するには、濾過を行なって触媒を除去したのち、常法に
より、例えば溶媒留去、洗浄、再結晶、蒸留、クロマト
グラフィー等を単独又は組み合せて行なうことができ
る。
(1)以外に、下記の化合物(5)及び(6)が副生す
る。
示す〕
には、アルキルアルデヒド又はジアルキルケトンを多量
添加し、水素添加の反応を途中で止めればよい。
ルキル部分が炭素鎖のα−位で分岐しているため、分子
量が大きい割りには、融点が低く、室温で液体であるも
のが多く、物性が良好であるため、潤滑剤や極性油とし
ての使用性が良好である。また、水との相互作用も認め
られ、乳化剤や保湿剤などとしても有用である。また、
本発明方法によれば、安価で供給が充分可能なオレオケ
ミカルや合成のアルデヒド及びケトンとグリセリンとか
ら、ケタール類が安価に合成できる。
が、本発明はこれらの実施例に限定されるものではな
い。
オキソラン(1a)の合成:
ン−4−メタノール(4a)及び2−ペンチル−1,3
−ジオキサン−5−オール(3a) 温度計、還流冷却器、ディーン−スタークトラップ、塩
化カルシウム管及び攪拌器を備えた容量31の反応容器
にカプロアルデヒド400g(3.994モル)、グリ
セリン404.5g(4.392モル)、パラトルエン
スルホン酸1水和物3.80(0.02モル)及びヘキ
サン400mlを仕込んだ。攪拌しながら昇温し、69
〜77℃で4時間反応を行ない、計算量の水を留去し
た。反応終了後60℃に冷却し、炭酸ナトリウム4.2
4g(0.04モル)を加えて中和し、60℃で30分
間攪拌したのち、除々に130℃まで昇温し、ヘキサン
350mlを回収し、粗標記化合物(3a)及び(4
a)774.9gを得た。このものを濾過したのちビグ
リュー管(20cm×1.5cmφ)を通して減圧蒸留
を行ない、標記化合物(3a)及び(4a)668.0
4gを得た(収率96.0%)。b.p.87〜102
℃/0.3mmHg、ガスクロマトグラフィー純度9
4.1%、水酸基価372.0(理論値322.0)。
で得た(3a)及び(4a)200g(1.148モ
ル)及び5%Pd/C(乾燥品:50%含水品を真空ポ
ンプで減圧、室温で1日乾燥したもの)(エヌ・イー・
ケムキャット社製「5%Pdカーボン粉末50%含水
品,E−type,pH6.9」)4g(2重量%)を仕
込んだ。水素圧10kg/cm2 にて攪拌しながら昇温し、
190℃にて水素圧20kg/cm2 で1時間反応させた。
反応率30%、水素添加選択率90%。生成物は標記化
合物(1a)51%と3−ヘキシルオキシ−1,2−プ
ロパンジオール49%の混合物であった。この混合物か
ら、アルミナカラムクロマトグラフィーにより標記化合
物(1a)を分離した。
ブトキシ)−1,3−ジオキソラン(1b)の合成: (1)2−メチル−2−イソブチル−1,3−ジオキソ
ラン−4−メタノール(4b) 温度計、還流冷却器、ディーン−スタークトラップ、塩
化カルシウム管及び攪拌器を備えた2lの反応容器にメ
チルイソブチルケトン790g(7.887モル)、グ
リセリン484.2g(5.258モル)、パラトルエ
ンスルホン酸1水和物20.0g(0.105モル)及
びヘキサン400mlを仕込んだ。攪拌しながら昇温し、
85〜90℃で105時間反応を行ない、計算量の水を
留去した。反応終了後40℃に冷却し、炭酸ナトリウム
22.29g(0.210モル)を加えて中和し、50
℃で1時間攪拌したのち、水300mlを加えて室温で3
0分間攪拌し、静置分層した。下層をのぞいたのち飽和
食塩水で2回(250ml/200ml)洗浄して芒硝で乾
燥し、エバポレートし、粗標記化合物(4b)105
0.1gを得た(純度81.1%)。粗収率93%。こ
のものを減圧蒸留し、標記化合物(4b)824.5g
を得た(収率90.0%)。b.p.76℃/1mmHg。ガス
クロマトグラフィー純度97.3%。水酸基価314.
1(理論値322.03)。
(1,3−ジメチルブトキシ)−1,3−ジオキソラン
(1b): 0.51のオートクレーブに(1)で得た(4b)10
0g(0.574モル)及び5%Pd/C(乾燥品:5
0%含水品を真空ポンプで減圧、室温で1日乾燥したも
の)(エヌ・イー・ケムキャット社製「5%Pdカーボ
ン粉末50%含水品,E−type,pH6.24」)
1.0g(1重量%)を仕込んだ。水素圧10kg/c
m2にて攪拌しながら昇温し、190℃にて水素圧70
kg/cm2で4時間反応させた。反応率60%。水素
添加選択率90%。生成物は、標記化合物(1b)51
%、3−(1,3−ジメチルブトキシ)−1,2−プロ
パンジオール42%、1,3−ビス(1,3−ジメチル
ブトキシ)−2−プロパノール7%の混合物であった。
この混合物よりアルミナカラムクロマトグラフィーによ
り標記化合物(1b)を単離した。
ブトキシ)−1,3−ジオキソラン(1b)の合成:
0.5lのオートクレーブに実施例2の(1)で得た
(4b)50g(0.287モル)及び5%Pd/C
(乾燥品:50%含水品を真空ポンプで減圧、室温で1
日乾燥したもの)(エヌ・イー・ケムキャット社製「5
%Pdカーボン粉末50%含水品,E−type,pH
6.24」)1.0g(1重量%)を仕込んだ。水素圧
10kg/cm2 にて攪拌しながら昇温し、190℃にて水
素圧20kg/cm 2 で6時間反応させた。反応率99%。
水素添加選択率90%。生成物は、標記化合物(1b)
2%、3−(1,3−ジメチルブトキシ)−1,2−プ
ロパンジオール72%、1,3−ビス(1,3−ジメチ
ルブトキシ)−2−プロパノール26%の混合物であっ
た。この混合物からシリカゲルカラムクロマトグラフィ
ーにより標記化合物(1b)を単離した。
タデシルオキシメチル)−1,3−ジオキソラン(1
c)の合成:
ジオキソラン−4−メタノール(4c) 温度計、還流冷却器、ディーン−スタークトラップ、塩
化カルシウム管及び攪拌器を備えた容量500mlの反応
容器に、ジヘプタデシルケトン200g(0.395モ
ル)、グリセリン36.34g(0.395モル)、パ
ラトルエンスルホン酸1水和物0.38g(0.002
モル)及びヘキサン50mlを仕込んだ。攪拌しながら昇
温し、100℃で136時間反応を行ない、計算量の水
を留去しさらにヘキサンを留去して化合物(4c)を含
む反応混合物225.26gを得た。(ガスクロマトグ
ラフィーによる反応率85.4%。)このうち124.
31gをヘキサン600mlに溶解し、炭酸ナトリウム
1.2gを加えて中和し、50℃1時間攪拌した。その
うち、50℃で不溶物を濾過し、室温に冷却して析出す
る未反応のジヘプタデシルケトンを7.87g回収し
た。濾液は、−20℃に冷却して結晶を析出させたの
ち、結晶を濾集しデシケーターで減圧乾燥して標記化合
物(4c)95.23gを得た。(収率75.2%)。
m.p.37〜39℃。
−ヘプタデシルオクタデシルオキシメチル)−1,3−
ジオキソラン(1c)
化合物(4c)50g(0.086モル)、ヘキサン1
00ml及び5%Pd/C(乾燥品:50%含水品を真空
ポンプで減圧、室温で1日乾燥したもの)(エヌ・イー
・ケムキャット社製「5%Pdカーボン粉末50%含水
品,E−type,pH6.24」)0.9g(1.8重
量%)を仕込んだ。水素圧10kg/cm2 にて攪拌しなが
ら昇温し、190℃にて水素圧175〜250kg/cm2
で2時間反応させた。反応終了後、濾過助剤としてセラ
イト545を用い、減圧濾過して触媒を除去し、エバポ
レートして標記化合物(1c)を含む混合物を43.3
3g得た。m.p.36〜38℃。このうち5gをクロロホ
ルム20mlに溶解し、ワコーゲルC−200 150g
を充填したシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより
精製した。クロロホルム1000mlで最初に溶出する留
分より、化合物(1c)を1.81g得た(収率31.
3%)。m.p.55〜56℃
変角),1094(C-O-C伸縮)
Claims (5)
- 【請求項1】 次の一般式(1A) 【化1】 〔式中、R1a及びR2aは同一でも異なっていてもよい炭
素数3〜21のアルキル基を示す〕で表わされるケター
ル類。 - 【請求項2】 次の一般式(2) 【化2】 〔式中、R1 は水素原子もしくは炭素数1〜21のアル
キル基を示すか、又はR 2 と一緒になって炭素数2〜2
1のアルキレン基を形成し、R2 は炭素数1〜21のア
ルキル基を示す。ただし、R1、R2 共にα位に水素原
子を有さないアルキル基である場合を除く。〕で表わさ
れるカルボニル化合物に、酸触媒下グリセリンを反応さ
せ、得られた化合物に水素添加することを特徴とする一
般式(1) 【化3】 〔式中、R1 及びR2 は前記と同じものを示す〕で表わ
されるケタール類の製造法。 - 【請求項3】 水素添加をパラジウム触媒を用いて行な
うことを特徴とする請求項2記載のケタール類の製造法 - 【請求項4】 水素添加を活性炭に担持された触媒を用
いて行なうことを特徴とする請求項2又は3記載のケタ
ール類の製造法。 - 【請求項5】 水素添加をpHが5〜8の触媒を用いて行
なうことを特徴とする請求項2、3又は4記載のケター
ル類の製造法。
Priority Applications (2)
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JP11181493A JP3227020B2 (ja) | 1993-05-13 | 1993-05-13 | ケタール類及びその製造法 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
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