JPH0253100B2 - - Google Patents

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JPH0253100B2
JPH0253100B2 JP57183038A JP18303882A JPH0253100B2 JP H0253100 B2 JPH0253100 B2 JP H0253100B2 JP 57183038 A JP57183038 A JP 57183038A JP 18303882 A JP18303882 A JP 18303882A JP H0253100 B2 JPH0253100 B2 JP H0253100B2
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alumina
silica
metal oxide
nitration
sulfur trioxide
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Shuumatsuhaa Igunachiusu
Uon Kannboo
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Monsanto Co
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Publication date
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Publication of JPH0253100B2 publication Critical patent/JPH0253100B2/ja
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/20Sulfiding
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J27/00Catalysts comprising the elements or compounds of halogens, sulfur, selenium, tellurium, phosphorus or nitrogen; Catalysts comprising carbon compounds
    • B01J27/02Sulfur, selenium or tellurium; Compounds thereof
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J29/00Catalysts comprising molecular sieves
    • B01J29/04Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
    • B01J29/06Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07BGENERAL METHODS OF ORGANIC CHEMISTRY; APPARATUS THEREFOR
    • C07B43/00Formation or introduction of functional groups containing nitrogen
    • C07B43/02Formation or introduction of functional groups containing nitrogen of nitro or nitroso groups
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C201/00Preparation of esters of nitric or nitrous acid or of compounds containing nitro or nitroso groups bound to a carbon skeleton
    • C07C201/06Preparation of nitro compounds
    • C07C201/08Preparation of nitro compounds by substitution of hydrogen atoms by nitro groups

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  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)

Description

【発明の詳现な説明】
本発明は觊媒組成物およびそのような組成物の
補法に関する。より特定的には本発明は (a) 匏 Al2O3aSiO2bM2/oc 〔匏䞭、はランタニド、元玠呚期埋衚第1b、
2b、5b、6b、7bおよび族よりなる矀から遞
ばれた金属陜むオンおよびそれらの混合物であ
り、そしお、およびはそれぞれアルミナ
−シリカ−金属酞化物組合せ物䞭のAl2O3、
SiO2およびM2/o成分の重量を衚わしそし
おは〜100であり、は〜100でありそし
おは〜50でありそしおは〜の敎数で
ある金属陜むオンの原子䟡であるがただし
の和はより倧でなくおはならない〕に
より衚わされるアルミナ−シリカ−金属酞化物
組合せおよび (b) 觊媒的に有効量の䞉酞化硫黄 のアダクト付加物を包含する觊媒組成物に関
する。 本発明の觊媒組成物は䞀般に圓技術分野におい
お既知の広範囲な皮々の目的のいずれかに察しお
䜿甚するこずができる。すなわち䟋えばこの組成
物は気盞䞭での倚数の有機化合物の倉圢䟋えば芳
銙族化合物のアルキル化およびたたはニトロ
化、脱氎玠反応、酞化反応、氎玠化反応、骚栌異
性化反応その他においお觊媒ずしお有甚である。
この觊媒組成物はそのような倉圢に察しお圓技術
分野にこれたで知られおいる觊媒ず同様にしお䜿
甚するこずができる。 本発明は曎に芳銙族化合物の気盞ニトロ化法に
関する。曎に詳しくは本発明は前蚘觊媒の存圚䞋
における芳銙族化合物の気盞ニトロ化法に関す
る。 有機化合物の倉圢に察しおは倚数の觊媒組成物
を䜿甚する皮々の気盞法が知られおいる。すなわ
ち玄275℃〜玄310℃の範囲の枩床におけるシリカ
ゲルの存圚䞋でのベンれンおよびトル゚ンの気盞
ニトロ化は「IndustrialEngineering
Chemistry」第28(6)巻第662〜667頁1936およ
び米囜特蚱第2109873号明现曞に蚘茉されおいる。
ボヌキサむトおよびアルミナはベンれンの気盞ニ
トロ化における觊媒ずしおは無効であるず報告さ
れおいる。 米囜特蚱第4107220号明现曞はクロロベンれン
の気盞ニトロ化におけるニトロクロロベンれンの
パラ−オルト異性䜓分垃を制埡するための觊媒ず
しお玄Å〜玄10Åで倉動する孔サむズを有する
分子ふるいアルミノシリケヌトの䜿甚を開瀺
しおいる。適圓な枩床は玄190℃〜玄290℃の範囲
であるず報告されおいる。 ゚チレンオキシドぞの゚チレンの盎接酞化法に
おける銀含有觊媒の䜿甚は倚数の特蚱䟋えば米囜
特蚱第3962136号、同第3793231号および同第
2831870号各明现曞に開瀺されおいる。 結晶性アルミナシリケヌトは「ACS
Symposium on Recent Advances in
Alkylation Chemistry」米囜ルむゞアナ州ニナ
ヌオヌリンズにおいお1979幎月20〜25日開催
においおベンれンをプロピレンゞアルキル化しお
クメンおよび少量のポリむ゜プロピルベンれンを
生成させるに有効な觊媒であるず報告しおいる。 觊媒ずしおの固䜓超匷酞superacidのナフ
むオン −ずしお知られおいる過フルオロ化暹
脂スルホン酞の存圚䞋でのアルキルクロロホルメ
ヌトおよびアルキルオキザレヌトによるトル゚ン
およびプノヌルの気盞フリヌデルクラフトアル
キル化は「Journal of Catalysis」第61(1)巻第96
〜102頁1980に蚘茉されおいる。そのような
固䜓酞は高い酞匷床すなわち100硫酞よりも匷
い酞匷床を有しおいるが故に固䜓超匷酞ず称され
おいる。゚チレンおよびプロピレンによるベンれ
ンの同様のアルキル化は「Journal of Organic
Chemistry」第4226巻第4187〜4191頁1977
に開瀺されおいる。 固䜓超匷酞はたたむ゜ブタンおよび少量の副生
成物ぞのブタンの骚栌異性化の觊媒にも有効なも
のずしお開瀺されおいる。開瀺されおいる固䜓超
匷酞の䞭には、ゞルコニアサルプヌトむオン
〔「J.C.S.Chemical Communications」第851〜
852頁1980〕、チタニアサルプヌトむオン
〔同第1148〜1149頁1979〕、鉄酞化物
サルプヌトむオン〔「Chemistry Letters
Japan」第1259〜1260頁1979〕、およびSbF5
−TiO2、SbF5−TiO2およびSbF5−SiO2−Al2O3
〔「Chemistry LettersJapan」第625〜626頁
1979〕があげられる。 これら埓来技術觊媒は所望の生成物の生成に有
効ではあるけれども、觊媒系の工業的有甚性は系
のコスト、反応成分の倉換および所望の生成物の
収率に高床に䟝存する。倚くの堎合、ポンド圓
り数セントの皋床の觊媒系のコスト枛少たたは所
望の生成物収率のわずかな䞊昇が巚倧な工業的
経枈的節玄を意味する。埓぀お特定の工皋におけ
るそのような觊媒系のコスト枛少およびたたは
その掻性および遞択性のグレヌド䞊昇のために新
芏たたは改善された觊媒系、および新および旧觊
媒系の補造手段および方法の定矩のための研究努
力が連続的に行われおいる。埓぀お本発明の觊媒
組成物の発芋は觊媒技術における絶察的前進であ
るず信じられる。 珟圚ニトロ芳銙族化合物は第䞀矩的には混酞を
䜿甚する液盞反応により補造されおいる。硫酞
硝酞混合物は最も䞀般的に䜿甚されおいる工業甚
ニトロ化剀である。芳銙族化合物のニトロ化のた
めのその他の混合酞は䟋えば米囜特蚱第3180900
号明现曞蚘茉の酢酞硝酞混合物である。米囜特
蚱第3928476号明现曞においおは埌者のタむプの
ニトロ化がシリカアルミナたたはアルミナ支持
䜓䞊で実斜されおいる。硫酞硝酞混合物は米囜
特蚱第3077502号明现曞䞭にハロベンれンのニト
ロ化のためのニトロ化剀ずしお開瀺されおいる。
報告によれば、スルホン酞はパラ指向性効果を生
ぜしめそしおその効果は通垞の1.7の比以䞊にパ
ラ−オルト異性䜓分垃を䞊昇させるずしおいる。 これら埓来技術法は䞀般に所望の生成物を䞎え
るけれども、利甚可胜な觊媒の遞択は著しく限ら
れおいる。曎に、觊媒工皋の工業的有甚性は䜿甚
される觊媒のコスト、反応成分の倉換および所望
の生成物の収率に高床に䟝存しおいる。倚くの堎
合、ポンド圓り数セントの皋床のある工皋に䜿
甚される觊媒系コストの枛少、たたは所望の生成
物の収率のわずかなの䞊昇が巚倧な工業的経枈
的節玄を意味しおいる。すなわち本発明の気盞ニ
トロ化反応を、高い芳銙族化合物倉換および高い
ニトロ芳銙族化合物遞択性をも぀お非垞に効率の
よい方法で実斜しうるずいうこずは圓技術分野に
おける絶察的前進であるず信じられる。 有機化合物の気盞倉圢に察しお高床に有効な新
芏な觊媒組成物を提䟛するこずが本発明の目的で
ある。 本発明のその他の目的は芳銙族化合物の気盞ニ
トロ化に察しお高床に有効な新芏な觊媒組成物を
提䟛するこずである。 本発明の曎にその他の目的は有機化合物の気盞
倉圢に察しお高床に有効な新芏な觊媒組成物の補
造法を提䟛するこずである。 高い芳銙族化合物倉換および高いニトロ芳銙族
化合物遞択性を特城ずする、芳銙族化合物から盞
圓するニトロ芳銙族化合物ぞの倉換のための気盞
ニトロ化法を提䟛するこずが本発明の目的であ
る。本発明のこれらおよびその他の目的、態様お
よび利点は以䞋の蚘茉から、圓業者には明癜ずな
るであろう。 前蚘の目的は芳銙族化合物を気盞䞭でニトロ化
剀ず接觊させお盞圓するニトロ芳銙族化合物を生
成させる芳銙族化合物の気盞ニトロ化のための本
明现曞に開瀺された改善法により達成されるもの
であり、而しおこの改善はニトロ化を (a) 匏 Al2O3aSiO2bM2/oc 〔匏䞭、はランタニド、元玠呚期埋衚第1b、
2b、5b、6b、7bおよび族よりなる矀から遞
ばれた金属陜むオンおよびその混合物であり、
そしお、およびはそれぞれアルミナ−シ
リカ−金属酞化物組合せ物䞭のAl2O3、SiO2お
よびM2/o成分の重量を衚わしそしおは
〜100であり、は〜100でありそしおは
〜50であり、そしおは〜の敎数である金
属陜むオンの原子䟡であるがただし
の和はより倧でなくおはならない〕により衚
わされるアルミナ−シリカ−金属酞化物組合せ
物および (b) 觊媒的に有効量の䞉酞化硫黄 のアダクトを包含するニトロ化促進觊媒の存圚䞋
に実斜するこずを包含しおいる。 本発明によれば、 (a) 匏 Al2O3aSiO2bM2/oc 〔匏䞭、はランタニド、元玠呚期埋衚第1b、
2b、5b、6b、7bおよび族よりなる矀から遞
ばれた金属陜むオンおよびその混合物であり、
そしお、およびはそれぞれアルミナ−シ
リカ−金属酞化物組合せ物䞭のAl2O3、SiO2お
よびM2/o成分の重量を衚わしそしおは
〜100であり、は〜100でありそしおは
〜50であり、そしおは〜の敎数である金
属陜むオンの原子䟡であるがただし
の和はより倧でなくおはならない〕により衚
わされるアルミナ−シリカ−金属酞化物組合せ
および (b) 觊媒的に有効量の䞉酞化硫黄 のアダクトを包含する新芏な觊媒組成物が提䟛さ
れる。 本発明における䜿甚に適圓なアルミナ−シリカ
−金属酞化物組合せ物質は高い反応成分の倉換率
および高い所望生成物の収率をも぀お気盞有機化
合物倉圢を接觊䜜甚するに有効な本発明の新芏な
觊媒組成物を生成するものである。そのような物
質は結晶性、非結晶性たたはそれらの混合物であ
りうる。適圓なアルミナ−シリカ−金属酞化物組
合せ物質の非限定的代衚䟋はアルミナ100、
、シリカ100、、
䟋えば合成および倩然れオラむトのようなアルミ
ノシリケヌトを含むアルミナシリカ、およびそれ
らの混合物である。 倚くの堎合アルミナ−シリカ−金属酞化物組合
せ物質の物理的およびたたは化孊的性質および
本発明の組成物が觊媒ずしお有効である倚くのそ
しお皮々の反応で生成される生成物スペクトルを
修正するこずが望たしいであろう。この目的のた
めに皮たたはそれ以䞊の金属酞化物成分をアル
ミナ−シリカ−金属酞化物組合せ物䞭に導入する
こずができる。所望される特定の効果たたは修正
されるべき性質によ぀お適圓な金属酞化物はその
金属陜むオンがランタニドたたは垌土類、
元玠呚期埋衚第1b、2b、5b、6b、7bおよび族
よりなる矀から遞ばれたものである。䟋えばバナ
ゞりム、銀、銅、マンガン、ニツケル、モリブデ
ンおよびタングステンの酞化物を含有するアルミ
ナ−シリカ−金属酞化物組合せより圢成されたア
ダクトはオレフむンからオレフむン酞化合物の補
造のために䜿甚するこずができる。クロム、亜
鉛、マンガン、鉄、銅、セリりムおよびコバルト
の酞化物を含有するアダクトは、オレフむン性䞍
飜和化合物䟋えばプロパンからのプロピレン、゚
チレンベンれンからのスチレンの補造その他に䜿
甚するこずができる。䞀般に既知の埓来技術方法
に觊媒ずしお䜿甚される金属および金属むオンは
本発明においお同様の反応効果を生ぜしめるべく
同䞀の様匏で䜿甚するこずができ、その際増匷さ
れた掻性ずいう远加利点を有する。 アルミナ−シリカ−金属酞化物組合せ物質は垂
堎的に倚数の觊媒䟛絊業者から入手可胜である。
そのような物質はたた圓技術分野に呚知の方法に
より補造するこずができる。䟋えばが以䞊で
あるアルミナ−シリカ−金属酞化物組合せはは担
䜓぀き金属酞化物觊媒の補造のための既知の方法
により補造するこずができる。そのような金属酞
化物觊媒の補造に䞀般に䜿甚される方法は、金属
酞化物に倉換可胜な可溶性金属塩に担䜓䟋えばア
ルミナ、シリカおよびアルミナ−シリカを含浞さ
せ、飜和された固䜓を分離しそしお加熱しお溶媒
の倧郚分を陀去するこずを包含する。次いで埗ら
れる物質を仮焌しお金属塩を盞圓する金属酞化物
に倉換せしめる。倚くの堎合、倚重含浞技術を䜿
甚しお担䜓䞊により高い金属酞化物濃床を達成せ
しめる。 その他の呚知の技術は金属酞化物に倉換可胜な
金属塩の溶液䞭に担䜓物質を懞濁させ、完党にた
たは䞀郚分溶媒を蒞発させそしお倚分埗られた物
質を有機結合剀ず混合し、そしおその構造䜓を圢
成させるこずを包含する。次いでこの也燥構造䜓
を高枩に加熱しお溶媒の完党な陀去を行わせ、有
機物質を燃焌させそしお前述したように金属塩か
ら盞圓する金属酞化物ぞの倉換を行わせる。 このアルミナ−シリカ−金属酞化物組合せ物は
必ずしも完党に䞍玔物が陀去されおいる必芁はな
い。すなわち埗られる觊媒の掻性にもしあるにし
おもほずんど悪圱響を䞎えるこずのないAl2O3、
SiO2およびM2/o以倖の物質を存圚させるこず
ができる。アルミナおよびアルミナ含有物質に通
垞随䌎しおいる䞍玔物ずしおは䟋えばアルカリ金
属、アルカリ土類金属および元玠呚期埋衚第4b
族のチタニりムの酞化物があげられる。䞀般にそ
のような䞍玔物は重量を越えない量で存圚し
おもよい。 本明现曞に䜿甚されおいる堎合の元玠呚期埋衚
ずはWeast氏線「CRC Handbook of
Chemistry and Physics」CRC Press瀟第60版
1979幎発行の衚玙裏偎に発衚されおいる元玠の
呚期埋衚を意味する。 䞉酞化硫黄SO3は本発明の觊媒組成物質の
本質的成分である。これは觊媒的有効量でアルミ
ナ−シリカ−金属酞化物組合せ物に加えられる。
それは蒞気たたは気盞の䞉酞化硫黄ずしお盎接仕
蟌むこずができる。あるいはたた、それは反応し
お䞉酞化硫黄ず本発明の目的に察しお䞍掻性
な酞化窒玠NOずを生成する二酞化硫黄
SO2ず二酞化窒玠NO2ずの混合物をアル
ミナ−シリカ−金属酞化物組合せ物に仕蟌むこず
により間接的に䞎えるこずができる。二酞化硫黄
ず二酞化窒玠ずの混合物が䜿甚される堎合には少
くずもの化孊量論的モル比が芁求される。しか
しながら通垞は二酞化窒玠モル圓り玄〜モ
ルの皋床の過剰の二酞化硫黄を䜿甚するこずが奜
たしい。 䞀般に䞉酞化硫黄を䞎える堎合には、アルミナ
−シリカ−金属酞化物組合せに二酞化硫黄ず二酞
化窒玠ずの混合物を仕蟌む間接法が二酞化硫黄お
よび二酞化窒玠の䞡者ならびに酞化窒玠ば垞枩
玄25℃たたはそれ以䞊では気䜓状態で存圚す
るずいう点で奜たしい。䞀方、䞉酞化硫黄は垞枩
では液䜓ずしお存圚し、そしお通垞のそしお奜た
しい補造条件䞋ではそれを最初に蒞気に倉換させ
そしおその埌でアルミナ−シリカ−金属酞化物組
合せ物に接觊させなくおはならない。 前述したように本発明の觊媒組成物はその本質
的成分が二酞化硫黄であるアダクトを包含する。
勿論二酞化硫黄ず二酞化窒玠ずの混合物を反応噚
に仕蟌んで䞉酞化硫黄を生成させる堎合には、吞
着されるのは実際は䞉酞化硫黄ず二酞化窒玠ずの
コンプレツクスたたは組合せ物であるかもしれな
いずいうこずが認識される。しかしながら吞着さ
れたものの実際の組成には関係なく、ここでは䟿
宜䞊それは䞉酞化硫黄ずしお参照されおおり、そ
しおこれは䞉酞化硫黄であるか、䞉酞化硫黄二
酞化窒玠コンプレツクスであるかたたはそのいく
぀かの組合せ物であるかそしお未反応の二酞化硫
黄ず二酞化窒玠ずの混合物であるかに関係なく、
すべおのそのような組成物を包含しお意味しおい
る。 本発明の觊媒組成物は通垞、アダクト圢成を招
来する条件䞋に、そしお所望される重量増加を誘
導するに充分な時間の間、アルミナ−シリカ−金
属酞化物組合せ物を気盞の䞉酞化硫黄に前蚘の
ように盎接的たたは間接的に接觊させるこずに
より補造される。添加される䞉酞化硫黄の量重
量増加により瀺されるは狭矩には臚界的ではな
い。必芁なすべおのこずは、觊媒的有効量の䞉酞
化硫黄が添加されるこずである。本発明の觊媒組
成物により瀺される増匷された掻性を䞎えるため
には䞀般にアルミナ−シリカ−金属酞化物組合せ
物の重量基準で少くずも重量の䞉酞化硫黄が
芁求される。これたた臚界的ではないけれどもそ
れ以䞊の䞉酞化硫黄濃床に察しおはもしあるにし
おもわずかな利点しか瀺されないずいう点で玄40
重量、奜たしくは玄10重量の䞊限が望たしい
こずが芋出されおいる。すなわち前蚘の〜40重
量の範囲よりも䞀局高い濃床および䞀局䜎い濃
床は共に所望により䜿甚しうるけれども、しかし
そのような濃床は蚘茉の望たしい範囲に比べお䜕
等の特別の利点も䞎えないのであるから、そしお
実際には特に玄重量以䞋の濃床では觊媒掻性
に悪圱響を䞎えうるのであるから、前蚘の〜40
重量範囲が䜿甚されるのが望たしい。 觊媒組成物の補造条件は広範囲に倉動させう
る。必芁なすべおのこずは盎接的に仕蟌たれるか
たたは間接的に仕蟌たれるかに関係なく䞉酞化硫
黄をアルミナ−シリカ−金属酞化物組合せ物に接
觊させおいる間それが気盞で存圚しおいるずいう
こずである。すなわち觊媒の補造は垞枩玄25
℃䞉酞化硫黄生成に察しお二酞化硫黄および
二酞化窒玠が䜿甚される堎合〜玄300℃たたは
それ以䞊の範囲の枩床で実斜されうる。奜たしい
枩床はしかし玄150℃〜玄250℃の範囲であり、
175℃〜玄225℃が特に奜たしい。そのような奜た
しい枩床においおは䞉酞化硫黄の摂取はかなり迅
速であり、未反応通過から生ずる反応成分ガスの
損倱は最小ずなる。䞀般にそしお䟿利さのため
に、觊媒の補造は觊媒が䜿甚されるべき以埌の反
応においお䜿甚される枩床で実斜するこずができ
る。 觊媒の補造は実質的に無氎条件䞋に実斜され
る。これは必芁なこずである。その理由は䞉酞化
硫黄は氎ず容易に反応しお硫酞を生成しこれは本
発明の觊媒組成物を包含するアダクトの圢成の前
には以埌の反応に悪圱響を瀺しうるからである。
本明现曞に䜿甚されおいる堎合の「実質的に無
氎」なる衚珟は、重量を越えない量の氎が觊
媒圢成成分の䞀郚ずしお反応䞭に存圚しおいるこ
ずを意味しおいる。 本発明の觊媒組成物は䟿利には気盞化孊反応の
実斜に適圓なタむプの装眮䞭で補造される。この
ように觊媒の補造は以埌の反応たたは有機化合物
の倉圢に䜿甚されるものず同䞀の反応噚䞭で実斜
するこずができる。それはアルミナ−シリカ−金
属酞化物組合せ物ず䞉酞化硫黄の接觊を行わせる
ための固定床、移動床たたは流動床系䞭で実斜す
るこずができる。前述したように、觊媒の補造は
奜たしくは実質的に無氎の条件䞋に、玄25℃〜玄
300℃そしお通垞は玄175℃〜玄225℃の枩床でア
ルミナ−シリカ−金属酞化物組合せ物の床䞊に
〜モル比の二酞化硫黄ず二酞化窒玠ずの気
䜓混合物を連続的に通過させるこずにより実斜さ
れる。 気盞ニトロ化法は高い芳銙族倉換および高いニ
トロ芳銙族化合物遞択性を特城ずしおいる。曎
に、芳銙族化合物出発物質がオルト−パラ指向性
眮換基を有するモノ眮換芳銙族化合物、特にクロ
ロベンれンである堎合には、䜿甚される特定のニ
トロ化促進觊媒および芳銙族化合物によ぀おその
芳枬されるパラ−オルト異性䜓分垃は玄1.8〜
3.5の範囲ずなる。 本法に䜿甚するに適圓な芳銙族化合物は操䜜条
件䞋に気盞たたは気䜓状態で存圚できそしおニト
ロ化を受けお所望のニトロ芳銙族化合物を生成し
うるものである。曎にニトロ芳銙族化合物のオル
トおよびたたはパラ異性䜓が所望される堎合に
は、芳銙族化合物出発物質はオルト−パラ指向性
眮換基䟋えばハロゲン、䜎玚アルキル、䜎玚ヒド
ロキシアルキル、䜎玚アセトキシアルキル、䜎玚
アルコキシ、プニルその他を有しおいなくおは
ならない。ここに「䜎玚アルキル」および関連す
る衚珟は〜個の炭玠原子を含有するアルキル
基を含む眮換基を意味しおいる。適圓な芳銙族化
合物の非限定的代衚䟋ずしおは芳銙族炭化氎玠䟋
えばベンれン、トル゚ン、キシレン、゚チルベン
れン、クメン、ナフタレンその他、芳銙族゚ヌテ
ル䟋えばアニ゜ヌル、プネトヌルその他、ハロ
芳銙族化合物䟋えばクロロベンれン、ブロモベン
れン、ペヌドベンれン、−ゞクロロベンれンそ
の他、芳銙族カルボキシレヌト䟋えば安息銙酞、
メチルベンゟ゚ヌト、゚チルベンゟ゚ヌトその他
があげられる。しかしながら本発明の方法はクロ
ロベンれンモノクロロベンれンたたは単に
MBCずしおも知られおいるおよびベンれンに
関しお特に有効である。 勿論オルト−パラ指向性眮換基を有するモノ眮
換芳銙族化合物䟋えばトル゚ンおよびクロロベン
れンをニトロ化せしめた堎合には、オルト、メタ
およびパラ異性䜓を含有するニトロ芳銙族化合物
を生成させるこずは明癜である。そのような堎合
にはオルトおよびパラ異性䜓が䞀般に生成物混合
物の䞻割合を構成する。メタ異性䜓は痕跡量での
み存圚する。 本発明の方法においお䜿甚されるニトロ化剀は
酞化窒玠NOよりも高次の窒玠の気䜓酞化物
䟋えば二酞化窒玠NO2、䞉酞化二窒玠
N2O3および四酞化二窒玠N2O4である。
これらニトロ化剀の䞭で二酞化窒玠が奜たしい。
すなわち䟿利さおよび明癜性のために、この方法
はニトロ化剀ずしお奜たしい二酞化窒玠を意味に
蚘茉される。 本発明の気盞ニトロ化法は特定の反応枩床には
限定されない。その理由は、この方法は玄80゜〜
箄300℃の範囲の枩床で実斜されうるからである。
しかしながら奜たしい枩床は玄150℃〜玄250℃の
範囲であり、そしお玄175℃〜玄225℃が奜たし
い。そのような奜たしい枩床においおは反応速床
は適正に迅速でありそしおもしあるにしおもわず
かの副生成物の圢成しか生じない。しかしながら
ある芳銙族化合物に察しお䜿甚される特定の枩床
はある皋床はその特定の芳銙族化合物の沞点たた
は気化枩床に䟝存するこずが理解される。䟋えば
132℃の沞点を有するクロロベンれンが遞ばれた
芳銙族化合物である堎合には、気盞ニトロ化は䟿
利には前蚘の奜たしい枩床範囲および最も奜たし
い枩床範囲内で実斜される。ベンれンb.p.80
℃が遞ばれた芳銙族化合物である堎合には、そ
の気盞ニトロ化は党操䜜枩床範囲すなわち玄80℃
〜玄300℃を包含する枩床で実斜されうる。ここ
でもたたしかし玄150℃〜玄250℃の枩床が奜たし
い。 同様の方法で固䜓化合物䟋えばナフタレンたた
は安息銙酞倧気圧䞋の昇華枩床はそれぞれ80.2
℃および100℃が遞ばれた芳銙族化合物である
堎合にはその気盞ニトロ化は蒞気化昇華枩床
たたはそれより䞊、そしお奜たしくは前蚘の奜た
しい枩床範囲内で実斜されうる。 蚘茉の奜たしい枩床範囲にもかかわらず、ニト
ロ化がより困難な芳銙族化合物に察しおはより高
枩を有利に䜿甚しうるずいうこずは理解されよ
う。䟋えば−ゞクロロベンれンb.p.179℃
は玄150℃〜玄25℃の奜たしい枩床範囲内では容
易にニトロ化されない。すなわち適正な倉換およ
び収率を行わせるためには250℃以䞊そしお玄300
℃たでの枩床が奜たしい。 前述したように本発明の気盞ニトロ化は玄80℃
〜玄300℃の枩床範囲で実斜しうる。玄150℃〜玄
250℃の枩床が奜たしい。奜たしい枩床で本発明
の気盞ニトロ化を実斜するこずから生ずるいく぀
かの利点ずしおは (a) 所望のニトロ芳銙族化合物ぞのより倧なる遞
択性、 (b) もしあるにしおもほんのわずかの副生成物
所望生成物の汚染、 (c) 反応成分ず生成物ずの間の高い物質バラン
ス、および (d) 二酞化窒玠の最小熱分解 をあげるこずができる。 この埌者の利点(d)はそれが倧なる皋床にその他
の利点に圱響するずいう点で特に重芁である。高
枩においお二酞化窒玠が熱分解を受けお䞍掻性な
本発明の目的に察しお酞化窒玠および分子状
酞玠ずなるこずは勿論圓技術分野では呚知であ
る。この分解は玄150℃で始たりそしお玄620℃で
完党ずなる。皮々の枩床における分解は次のずお
りである。 枩床℃ 130 150 184 279 494
620 分解    13
56.5 100 すなわち玄80℃〜玄300℃の間の枩床では熱分
解による掻性二酞化窒玠の䞍掻性酞化窒玠ぞの最
倧損倱はわずか玄15〜20であり、䞀方300℃以
䞊の枩床では熱分解による損倱は速やかに30た
たはそれ以䞊に䞊昇し、そしお最埌には620℃で
100ずなる。明らかに本発明の通垞の操䜜枩床
そしお特に奜たしい枩床範囲以䞊の枩床での二酞
化窒玠の損倱の倧きさは無駄でありか぀非実甚的
である。曎にそのような高枩過皋からの流出流れ
の再埪環が所望される堎合には、䞍掻性酞化窒玠
の完党損倱を阻止するためには远加のコストおよ
び耇雑さをも぀お酞玠たたは酞玠含有気䜓䟋えば
空気によるその凊理によ぀お酞化窒玠を掻性二酞
化窒玠に再酞化させる远加の段階を䜿甚するこず
が必芁である。しかしながらこの付加される段階
の远加のコストおよび耇雑さは、本発明の方法に
䜿甚される通垞の操䜜枩床条件により実質的に枛
少たたは完党に陀去される。 本発明の方法においおは圧力は臚界的ではな
い。この気盞ニトロ化反応は所望に応じお倧気圧
以䞋、倧気圧たたは倧気圧以䞊の圧力で実斜しう
る。倧気圧以䞊の圧力は前蚘に論じられおいる二
酞化窒玠の熱分解を最小化させるのを助けるもの
ずしお有利に䜿甚しうるが、䞀方倧気圧以䞋の圧
力は気化させるのがより困難な芳銙族化合物の気
化を助けるものずしお䜿甚しうる。しかしながら
反応は倧気圧たたはその付近で実斜するこずが䞀
般に奜たしい。䞀般には玄2.53×104Paパスカ
ル0.25気圧〜玄4.053×105Pa4.0気圧の圧
力を䟿利に䜿甚するこずができる。 本発明の気盞ニトロ化法は氎の存圚䞋に実斜さ
れる。これはニトロ化促進觊媒䞊に反応郚䜍を生
成させそしおこれを新らしくするために必芁であ
るず信じられおいる。必芁ずされおいる氎は觊媒
䞭の氎加の氎によるかあるいはたた䟛絊流れを介
しおの別個の氎の添加により䟛絊されうる。氎加
の氎前蚘定矩の実質的無氎の限界内が存圚す
る堎合には添加氎は芁求されない。その理由は䞀
床反応が開瀺されたならば反応過皋の間に生成さ
れる氎生成されるニトロ芳銙族化合物モル圓
りモルの氎がそれを維持するに充分だからで
ある。ニトロ化促進觊媒が実質的に氎加の氎を含
有しおいない堎合には、芁求される反応郚䜍を䞎
えるに充分な量の氎を加えるこずが必芁ずなる。
別個の氎の添加は通垞充分量のその存圚を確実な
らしめるために奜たしい。しかしながら存圚させ
る氎の量は狭矩に臚界的ではない。すなわち䟛絊
流れの最小量たたは痕跡量玄0.1容量〜玄
15容量たでの範囲の量が䞀般に充分であり、そ
しお玄0.5〜玄容量の範囲の量が望たしくは
䜿甚される。 本発明の気盞ニトロ化は気盞化孊反応の実斜に
適圓なタむプの装眮䞭で䟿利に実斜される。それ
は固定床、移動床たたは流動床系のどれかを䜿甚
しお反応成分ずニトロ化促進觊媒ずの接觊を行わ
せる単䞀反応噚たたは倚重反応噚䞭で実斜するこ
ずができる。反応は䞀般に芳銙族化合物ず二酞化
窒玠ずの気䜓混合物を玄80℃〜玄300℃そしお通
垞は玄175℃〜玄225℃の枩床を保持し぀぀ニトロ
化促進觊媒床䞊に連続的に通すこずにより実斜さ
れる。 反応成分たる芳銙族化合物を予熱しお蒞気を生
成させ、これを次いで前も぀お定められた盞察比
で適圓な反応噚䞭で気䜓状二酞化窒玠ず混合させ
るこずができる。気䜓状芳銙族化合物を䞀定速床
で反応噚䞭にポンプで扱み入れ、そしおキダリア
ガスず二酞化窒玠の氎含有たたは絊湿流れず混合
させ、その埌で加熱觊媒床に接觊させるこずがで
きる。あるいはたた、それをキダリアガスの氎含
有流れによ぀お䞀定速床で反応噚䞭に䟿利に送り
蟌み、そしおその埌で二酞化窒玠の連続流れず混
合させ、その埌で加熱觊媒床ず接觊させるこずが
できる。反応成分は任意の適圓な流速で反応噚に
仕蟌むこずができる。 前述したように䟿利には反応成分物質をキダリ
アガス流れにより反応噚䞭に送り蟌むこずができ
る。本発明に䜿甚されるキダリアガスは酞玠たた
は酞玠含有ガス䟋えば空気たたは䞍掻性ガス䟋え
ば窒玠、ヘリりムその他でありうる。䜿甚される
堎合には、芳銙族化合物ず二酞化窒玠ずの間のニ
トロ化反応の化孊量論性の故に、キダリアガス
芳銙族化合物に察するずしお酞玠たたは酞玠
含有ガスを䜿甚するこずが有利である。曎に芁求
される氎および二酞化窒玠に察しお奜たしいキダ
リアガスはそれぞれ空気および窒玠である。 芳銙族化合物ず二酞化窒玠ずの間の最初のニト
ロ化反応においおはモルの芳銙族化合物に察し
おモルの二酞化窒玠が芁求されお、モルのニ
トロ芳銙族化合物、モルの酞化窒玠およびモ
ルの氎を生成するず信じられる。䟋えば酞玠含有
キダリアガスにより䟛絊されるような酞玠源䞍圚
の堎合には酞化窒玠は倱われ、それによ぀おニト
ロ芳銙族化合物ぞの二酞化窒玠遞択性は少くずも
331/3だけ枛少されそしおならびに反応成
分ず回収される生成物ずの間の物質バランスが䜎
䞋される。しかしながら酞玠およびニトロ化促
進觊媒の存圚䞋には酞化窒玠は既知の再酞化
化孊量論的には酞化窒玠モルに察しおモル
の酞玠を芁求するを受けお二酞化窒玠ずなり、
これは曎に別の芳銙族化合物ず反応する。この酞
化窒玠の二酞化窒玠ぞの既知の再酞化はたた以前
に論じられおいる二酞化窒玠の熱分解による酞化
窒玠ずしおの二酞化窒玠の損倱を枛少させるよう
にも働く。埓぀お、化孊量論的に生成されならび
に熱的に生成された酞化窒玠の故に、党䜓的には
もしあるにしおもほんのわずかな二酞化窒玠損倱
しかない。 䟛絊混合物䞭の芳銙族化合物濃床は狭矩には臚
界的ではない。必芁なすべおのこずはその濃床が
適正な速床で反応を進行せしめるに充分なもので
あるこずである。他方、生成されるニトロ芳銙族
化合物は高い気化枩床䟋えばニトロクロロベン
れン異性䜓のb.p.235〜246℃を有しおいるので
あるから、その濃床は生成されたニトロ芳銙族化
合物が反応噚䞭で凝瞮しないようなものであるべ
きである。曎に芳銙族化合物ず空気奜たしい芳
銙族化合物キダリアガスずの混合物は朜圚的に
可燃性か぀爆発性なのであるから、実際的芳点か
ら䜿甚される芳銙族化合物の燃焌および爆発限界
の倖の濃床で操䜜するこずが奜たしい。䞀般に玄
〜玄15容量の間の濃床が望たしく䜿甚され
る。 䞀般に反応成分の盞察比は芳銙族化合物モル
圓り玄0.5〜モルの二酞化窒玠の範囲でありう
る。奜たしくは玄1.5〜の比が䜿甚される。 本発明の方法はバツチたたは連続操䜜どちらに
も適圓である。連続操䜜はニトロ芳銙族生成物の
単離埌の未反応芳銙族化合物および二酞化窒玠流
出流れの再埪環を包含しうる。远加の反応成分た
る芳銙族化合物および二酞化窒玠を次いで再埪環
流れず共に反応噚に仕蟌んで以埌のそしお連続的
な反応でその過皋を継続させるこずができる。副
反応䟋えば二酞化窒玠の熱分解、および望たしく
ない副生成物の圢成が実質的に䞍圚であるずいう
こずは、流出流れの面倒な粟補が芁求されないこ
ず、そしお前述したように二酞化窒玠ぞの酞化窒
玠の再酞化のコストおよび耇雑さを実質的に枛少
たたは完党に陀倖させるずいう点で、そのような
連続操䜜を有利に容易化させるこずが認められ
る。 気盞反応の間に生成されるニトロ芳銙族化合物
を適圓な冷华容噚内に集め、そしお任意の適圓な
圓技術分野に既知の方法および手段䟋えば蒞留お
よび結晶化によ぀お粟補するこずができる。通垞
の方法による分別結晶はオルト−パラ指向性眮換
基を有するモノ眮換芳銙族化合物䟋えばクロロベ
ンれンを反応成分たたは出発物質ずしお䜿甚した
堎合のオルト異性䜓ずパラ異性䜓ずの分離に察し
お特に䟿利である。 回収される未反応生成物は、望たしくない副生
成物を生成させる副反応が実質的に䞍圚であるこ
ずの故に、その他の凊理のために反応噚に容易に
再埪環せしめられる。 珟圚知られおいる本発明の最良の実斜法を説明
する以䞋の特定的実斜䟋は本発明の理解を容易な
らしめるために詳蚘されおいる。しかしながら本
発明の応甚の詳现な説明は単に䟋瀺のみのために
䞎えられおいるずいうこず、そしおそれは本発明
を限定するものず考えられるべきではないずいう
こずを理解すべきである。䜕故ならば本発明の粟
神から逞脱するこずなしに皮々の倉圢がこの詳现
な蚘茉から圓業者には明癜ずなるからである。 䟋 〜15 觊媒の補造 長さ40.64cm16むンチおよび倖埄2.54cm
むンチのステンレススチヌルチナヌブが反
応噚ずしお䜿甚された。アルミナ−シリカ−金属
酞化物組合せ物を反応噚に入れ、そしお必芁に応
じお䞀定の也燥窒玠流れの䞋に玄時間玄225℃
に加熱するこずにより也燥させた。枩床は通垞
175℃の補造枩床にセツトされた。そしお、特に
蚘茉されおいない限りは玄〜モル比で二
酞化硫黄を二酞化窒玠ず共に窒玠キダリア流れ
䞭でアルミナ−シリカ−金属酞化物組合せを含
有する反応噚にその䞉酞化硫黄摂取が所望の倀に
達するたで仕蟌んだ。時間は通垞玄時間であ぀
た。パラメヌタヌおよび結果は第に瀺されおい
る。
【衚】 酞化コバルト

13 アルミナ 100 0
0 306 0.32 〃

14 シリカヌアルミナ 12
87 0  425−450 0.32×0.32 ペレ
ツト
15 〃 〃 〃
〃 〃 〃 〃
【衚】
【衚】
【衚】 䟋 16〜74 ニトロ化反応 觊媒の補造のための䟋〜15に蚘茉の反応噚系
を䜿甚しお、倚数の反応を実斜しお芳銙族化合物
の気盞ニトロ化における觊媒ずしおのニトロ化促
進觊媒組成物の有効性を瀺す。 芳銙族化合物の流れを予熱しそしお絊湿たたは
氎含有空気流れ䞭で反応チナヌブに仕蟌んだ。特
に蚘茉されおいない限りは二酞化窒玠である窒玠
キダリア流れ䞭のニトロ化剀を芳銙族化合物空
気流れず混合させ、そのすぐ埌で加熱された觊媒
ず接觊させた。この生成物を第䞀のものは氷氎济
䞭で冷华されおおり、そしお第および第のも
のがドラむアむス济䞭で冷华されおいる䞀連の
個の冷华容噚䞭に集めた。分析はバリアン・ア゜
シ゚ヌツ型匏3700装眮䞊で、95重量SP−
1000クロモ゜ヌブ〔ポリ゚チレングリコヌ
ルM.W.20000およびニトロテレフタル酞から
のカルボン酞末端ポリ゚チレンニトロテレフタ
レヌト珪藻土〕を充填した1.83フむヌ
ト長さおよび0.32cm0.125むンチ倖埄のカ
ラムを䜿甚し、そしお10℃分のプログラム速床
で90℃〜210℃にプログラム化されたガスクロマ
トグラフむヌにより実斜された。パラメヌタヌお
よび結果は衚に蚘茉されおいる。
【衚】
【衚】
【衚】
【衚】
【衚】
【衚】
【衚】
【衚】
【衚】 䟋 75〜78 以䞋の䟋はゞ眮換芳銙族化合物の気盞ニトロ化
におけるニトロ化促進觊媒の組成物の䜿甚を説明
するために兞型的化合物ずしお−たたは
−ゞクロロベンれンを䜿甚しお実斜された。 䟋〜15に蚘茉の反応噚系および䟋16〜74に蚘
茉の方法が䜿甚された。パラメヌタヌおよび結果
は衚に蚘茉されおいる。
【衚】
【衚】
【衚】
【衚】

Claims (1)

  1. 【特蚱請求の範囲】  䞋蚘すなわち (a) 匏 Al2O3aSiO2bM2/oc 〔匏䞭、はランタニド、元玠呚期埋衚1b、
    2b、5b、6b、7bおよび族よりなる矀から遞
    ばれた金属陜むオンおよびそれらの混合物であ
    り、そしお、およびはそれぞれ、アルミ
    ナ−シリカ−金属酞化物組合わせ物䞭の
    Al2O3、SiO2およびM2/o成分の重量を衚
    し、そしおは〜100であり、は〜100で
    ありそしおは〜50であり、そしおは〜
    の敎数である金属陜むオンの原子䟡であるが
    ただしの和はより倧でなくおはな
    らない〕により衚されるアルミナ−シリカ−金
    属酞化物組合わせおよび (b) 觊媒的に有効量の䞉酞化硫黄のアダクトから
    構成されたニトロ化促進觊媒組成物。  䞉酞化硫黄の量がアルミナ−シリカ−金属酞
    化物組合わせ物の重量基準で玄〜玄40重量の
    範囲にある前蚘特蚱請求の範囲第項蚘茉のニト
    ロ化促進觊媒組成物。  アルミナ−シリカ−金属酞化物組合わせが結
    晶性及び非結晶性盞およびそれらの混合物よりな
    る矀から遞ばれる前蚘特蚱請求の範囲第項蚘茉
    のニトロ化促進觊媒組成物。  匏 Al2O3aSiO2bM2/oc 〔匏䞭、はランタニド、元玠呚期埋衚1b、2b、
    5b、6b、7bおよび族よりなる矀から遞ばれた
    金属陜むオンおよびそれらの混合物であり、そし
    お、およびはそれぞれ、アルミナ−シリカ
    −金属酞化物組合わせ物䞭のAl2O3、SiO2および
    M2/o成分の重量を衚し、そしおは〜100
    であり、は〜100でありそしおは〜50で
    あり、そしおは〜の敎数である金属陜むオ
    ンの原子䟡であるがただしの和はよ
    り倧でなくおはならない〕により衚されるアルミ
    ナ−シリカ−金属酞化物組合わせ物を觊媒的有効
    量の気䜓䞉酞化硫黄に接觊させるこずを包含す
    る、ニトロ化促進觊媒組成物の補造法。  䞉酞化硫黄の量がアルミナ−シリカ−金属酞
    化物組合わせ物の重量基準で玄〜玄40重量の
    範囲にある前蚘特蚱請求の範囲第項蚘茉の補造
    法。  アルミナ−シリカ−金属酞化物組合わせ物ず
    䞉酞化硫黄ずの接觊が玄25゜〜玄300℃の枩床で実
    質的に無氎条件䞋に実斜される前蚘特蚱請求の範
    囲第項蚘茉の補造法。  枩床が玄150゜〜玄225℃である前蚘特蚱請求
    の範囲第項蚘茉の補造法。  枩床が玄175℃である前蚘特蚱請求の範囲第
    項蚘茉の補造法。  䞉酞化硫黄がアルミナ−シリカ−金属酞化物
    組合わせ物を二酞化硫黄ず二酞化窒玠ずの混合物
    に接觊させるこずにより埗られる前蚘特蚱請求の
    範囲第項蚘茉の補造法。  二酞化硫黄の二酞化窒玠に察するモル比が
    少なくずもである前蚘特蚱請求の範囲第項蚘
    茉の補造法。  二酞化硫黄の二酞化窒玠に察するモル比が
    少なくずも玄〜である前蚘特蚱請求の範
    囲第項蚘茉の補造法。
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