JPH0259534A - オルトアルキルフエノールの製造方法 - Google Patents

オルトアルキルフエノールの製造方法

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JPH0259534A
JPH0259534A JP63204537A JP20453788A JPH0259534A JP H0259534 A JPH0259534 A JP H0259534A JP 63204537 A JP63204537 A JP 63204537A JP 20453788 A JP20453788 A JP 20453788A JP H0259534 A JPH0259534 A JP H0259534A
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catalyst
manganese
aqueous solution
magnesium
water
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JP63204537A
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Doko Rin
林 童廣
Reibun Ka
何 伶文
Andan Ka
柯 安男
Eishu Ho
彭 詠洙
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China Petrochemical Development Corp
Original Assignee
China Petrochemical Development Corp
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    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
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    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

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  • Catalysts (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はオルトアルキルフェノール化合物の製造に用い
る触媒を、共沈法で得られた化合物を主要触媒とするも
のに関する。
米国特許第3446856号は先に酸化マグネシウムを
触媒としてフェノールとメタノールからオルトメチルフ
ェノールを合成した。その反応温度は460〜600℃
の間で行ない、代表的11度530℃で反応を続ければ
使用寿命は約90〜100時間であった。かつその触媒
は純粋な酸化マグネシウム粉末、又はその焼結物の形態
で使い、触媒自身の物理的強度が悪いので、反応中、こ
とに高頻度の再生などの作業中に触媒が破砕現象を起こ
し、いろいろなトラブルの原因になっている。
パンサージ(Van 5Orll113 )は上記米国
特許第3446856号と同じiiJ製方法で改良を講
じた。主として適当な結合剤を選び酸化マグネシウムを
固結して触媒にした。パンサージ(Van 5Or(l
e ’)の米国特許第3843606号、第39742
29号、第3972836@及び第4201880号等
の特許の中で各別に不活性有機ポリマー、酸化マンガン
、及びシリカを適当な結合剤にしている。これらの結合
剤で酸化マグネシウムを結合させた触媒は一般に物理強
度が優れており、所望の形状に成形され、より長い使用
寿命が得られる。例えば使用時間は数百時間以上、より
良いオルトアルキルフェノールの選択率及び高い収率が
得られる。
パンサージ(Van 5orae )の改良触媒特許は
、結合剤と酸化マグネシウムの結合に物理的方法をとり
、すなわち両者の微粉末を均一に混合し、水を加えて混
練し、所望の形状に成形し、乾燥、か焼して成型品とす
る。
酸化マグネシウム触媒はバンナージ(VanSorge
 )が結合剤を用い、反応温度、使用寿命、オルト化物
選択率等を単純なる酸化マグネシウム触媒より明らかに
改良されているにもかかわらず、完璧には至らなかった
。それでもう−歩改良の案が出されている。例えば米国
特許第3974229号実験番号(Run ) 3ak
−示される通り、反応温度が480℃では反応時間が4
00時間を越えると26−シメチルフエノール(2,6
−DHP )の収率は50.2%に落ち込み、触媒の活
性が低下してきている。
本発明はフェノール類とアルコール類を原料とし、オル
トアルキルフェノール化合物を合成する適当な触媒を開
発するとともに触媒の:gl製方法、すなわちマグネシ
ウム塩とマンガン塩を溶解している水溶液をアルカリで
処理し、それに対応するアルカリのマグネシウム、マン
ガン塩を共沈させ、濾過、洗浄して乾燥する。これを所
望の形状に成形し、高温にて焼成する。
上記で述べたマグネシウム塩、マンガン塩は全て水溶性
塩で例えば塩素酸塩、硝酸塩、酢酸塩等どする。父上記
の方法で調製した触媒をアルカリ金属塩水溶液で含浸し
、乾燥後高い温度でか焼し、アルカリ金属酸化物を触媒
の表面に形成し、使用寿命をのばす。
酸化マグネシウム/酸化マンガン触媒はパンサージ(V
an 5oroe )の米国特許第3974229@と
第3972836号の物理的方法による酸化マグネシウ
ムと酸化マンガンの混合酸化物触媒に比べ、より低い反
応温度で高い反応活性を有し、殊に使用寿命の増長が明
らかになっている。
本発明の酸化マグネシウムと酸化マンガン混合触媒のマ
ンガン:マグネシウムの原子数比は1:  100乃至
100 :  100であって、この触媒の調製方法と
して、普通はアルカリ溶液にマンガン塩とマグネシウム
塩混合水溶液を加え、このアルカリのマンガン塩とマグ
ネシウム塩を共沈させ、共沈物を濾別し、水洗して付着
している雑費とイオンを除去し、乾燥粉砕して微粉にす
る。適Sの水を加えて混練し、所望の形に成形し、高温
か焼して所要の酸化マグネシウム/酸化マンガンの混合
酸化物触媒が得られる。か焼温度は約250から600
℃で時間は約1〜4時間でよい。か規模触媒の表面積は
少なくとも20況/g以上とし、80〜300yd/9
が適当としている。触媒の形状は何ら限定されず、例え
ば球形、円柱形、リング形、半リング形その他任意の形
状とし、流動床用に粒径10μm以上の粒子として成形
することもできる。
上記のマンガン及びマグネシウム塩溶液を得るには、例
えば塩素I’ll塩、硝酸塩、硫酸塩、酢酸塩等の塩類
を用い、調製方法として各別にマグネシウム及びマンガ
ン塩を水に溶し、その侵両水溶液を混ぜ合せる方法や水
の中にマグネシウム塩とマンガン塩を前後に分けて投入
し混合溶液を作る方法等がある。
使用するアルカリ液濃度と添加量については、溶液中の
Hg/)4nイオンが充分に沈澱する程度とし、適用す
るアルカリ液として例えばアンモニア水、苛性ソーダ、
苛性カリ、炭酸ソーダ、重曹、炭酸カリ、重炭酸カリ等
がある。通常、アルカリ液を上記のマグネシウム、マン
ガン塩混合液に加えた後、水溶液のpilfIXが8.
0になれば沈澱が開始し、沈澱の最終溶液のpHを9.
3以上にする。以上述べたマグネシウムやマンガン塩の
沈澱物は、加えた塩基と対応して現われ、例えば使用し
たアルカリが苛性カリのとき、水酸化マグネシウムや水
酸化マンガンが沈澱し、アルカリ金属炭酸塩を用いたと
きは炭酸塩や水酸化物が沈澱する。
上記の方法で作られた触媒を用いて、さらにこの表面に
微量ながらもアルカリ金属酸化物の薄い層を付着させる
ことにより明らかに触媒の使用寿命が長くなることを見
出した。その調製法としては上記触媒をアルカリ金属塩
類及び水酸化物等の水溶液に浸漬し、取り出し乾燥後、
高温でか焼して製品を得る。ここで使われるアルカリ金
属塩はか焼により分解して酸化物になる。例えば硝酸塩
、炭酸塩、酢酸塩、シュウ酸塩等はこれに属する。ここ
で用いるアルカリ金属酸化物の量は触媒のO,swt%
以下で好ましくは0.0001〜0.1wt%にする。
か焼の適切な温度は約250〜600℃で1〜3時間が
妥当である。
本発明に係る触媒を用いてフェノールとアルコールから
高温の条件下でオルトアルキルフェノール化合物を合成
する方法について、概略的に米国特許第3446856
号や第3974229号に発表された製造法を参照され
たい。しかし本発明に係る触媒は活性が一層高く、触媒
床の温度は米国特許より低く、300〜550℃の間で
、従来品の380〜500℃より良い。その中、アルキ
ルアルコールと少なくとも一つのオルト位が置換されて
いないフェノールを気相状態で高温の触媒床に通すとオ
ルトアルキル化反応を起こす。使用されるアルキルアル
コールは飽和のアルキルアルコールとする。例えばメチ
ルアルコール、エチルアルコール、プロピルアルコール
、シクロヘキサノール及び炭素数10以上ののアルコー
ルも属する。ただし炭素原子数が6以下のアルキルアル
コ−・ルが適当であり、殊にメチルアルコールは最適で
ある。ここで云う「少なくとも一つのオルト位が置換さ
れていないフェノール」の一般式を次に示す。
ここで、RはH,C+〜C1λのアルキル基、フェニル
基、あるいはC+−C+2のアルキル基で置換したアル
キルフェニル基からなる群から選ばれた一価の置換基を
指す。但し本発明は主としてメタノールとフェノールあ
るいはオルトクレゾールとからのオルトクレゾールある
いは2.6−シメチルフエノールの合成に用いている。
本発明による触媒反応において、オルトアルキルフェノ
ールを最も良い収率にするためには、フェノール1モル
に対して少なくとも1モルのアルコール、好ましくは1
〜4モルのアルコールを用いる。それと共に反応時に供
給原料に対しt20wt%以下の水分を入れると、触媒
の使用寿命が増加する。触媒床から流出した生成ガスを
冷部、分離して、結晶化、蒸溜やその他一般的精製法で
製品を分離精製する。
反応に使われた上記の触媒は一定時間使用すると失活す
るが、触媒床に300〜600℃で空気やスチームを通
し表面に付着しているカーボンを除き活性化することに
より再生使用することができる。
上記で述べたオルトアルキルフェノール類の合成反応に
は例えば固定床や流動床反応器、恒温あるいは断熱反応
器等の触媒反応器を用いることができる。反応は常圧、
減圧あるいは30 K9/cd以下の加圧下で行う。
本発明を下記の実施例をもとに詳述する。この実施例は
あくまでも一例を示すに過ぎない。
ここに記載されているパーセントは特に指摘する以外は
全てモル(iole)とする。
実施例1 触媒の調製 No (NO3) 2  ・6H205GGgとHn(
NOz)2・6H20209を、500−の脱塩水の中
に入れ、攪拌して完全に溶し、28%のアンモニア水を
ゆっくりと加え、DH値を10.3とする。この時マグ
ネシウムとマンガン塩は水酸化物の状態で共沈してくる
。1時間攪拌した後共沈物を濾別し、脱塩水で水洗した
後、120℃で約1〜2時間乾燥する。乾燥した析出物
を粉砕した後、少盪の水を加えて混練し、押出成形機に
かけ 4m+φX611111の円柱形に成形してから350
℃で3時間か焼し触媒を活性化する。得られた酸化物触
媒のマグネシウム:マンガンの原子数比は約100: 
 5になる。
0−クレゾールの合成 上記の方法で作られた触媒30gを反応器の中に入れ、
電気炉で加熱し、一定の温度に保持、定はポンプでフェ
ノール、メタノール及び水の混合物を30d / hr
の速度で反応器に送り込む。
混合物のモル比はフェノール:メタノール:水が1: 
 6:  1である。反応生成物を捕集冷却し、ガスク
ロマドクラフィーにより分析した。この反応を行なった
夫々の反応条件と生成物の分析データは下表1の試験1
に記載した。
対象例1 米国特許第3972836号及び第3974229号に
記載の方法(rtlnaa)により触媒を調製した。調
製は酸化マグネシウムとHn203の微粒子を均一に混
合して、350℃で3時間か焼して行った。
反応生成物の分析データを下表、中の試験1aに掲載し
た。
触媒 Hn/)4!J原子数比 調製法 反応条件 圧力 141sV (hr −1) ” 反応時間(hr) 反応温度(”C) 表1 結果 フェノール転化率(mole%) ” 生成物分布(mole%) ” 0−クレゾール 2.6−シメチルフエノール オルト化選択率(へ) 2.6−ジメチルフェノール収率 (mole%) 試験1 5/100 共沈降法 常圧 0.9 試験1a 5/100 物理的混合法 99.7 99.6 99.0 9.2 83.8 93.0 83.5 13.6 83.6 97.2 羽、2 13.5 84.3 羽、4 97.9 66.5 97.9 64.9 注: (1)WH8V: 1時間当たり液体重湯の空間速度、
即ら1時間に単位重量 触媒を通る反応液体の重量。
(1)フェノール転化率:フェノール1モル当り実際に
反応したフェノ ールのモル数。
(ロ)生成物分布:生成物の各フェノール化物成分のモ
ル分率。
(へ)オルト化選択率二オルトメチルフェノールと2,
4−ジメチルフェ ノールの和が総量フェノール 系生成物の中に占めるモル分 率。
(V)2.6−シメチルフエノール収率:反応体中のフ
ェノール1モル当 りの生成2.6−ジメヂルフエ ノールのモル数。
表1のデータから知るように共沈法から調製した触媒を
用いてオルトアルキルフェノールを合成する時の反応開
始温度は前項の物理的混合法で得られた触媒の方法より
35℃低く、フェノール転化率、2.6−ジメチルフェ
ノール収率も高く、共沈法による本発明の触媒は物理的
混合法触媒より活性が優れている。
フェノールからオルトメチルフェノールへの反応とオル
トフェノールから2,6−シメチルフエノールへの反応
は二段階の連続反応である。
それで第二段3階の生成物の含有量が高いときは、この
触媒はより優れた反応活性を帯びていることを示す。本
発明の触媒は反応温度が480℃のとき、2.6−シメ
チルフエノールの収率を80%以上維持している時間が
1181時間と長く、それに対して物理的混合法で調製
した触媒は反応温度が同じ480℃のとき、2.6−シ
メチルフエノールの収率は一度も80%に達することが
できなかった。米国特許第3974229号の実施例3
(Run3a)に記載されているように、物理的混合法
で調製した触媒で反応温度が480℃のとぎ、反応時間
は400時間で2.6−シメチルフエノール生成率は5
0.2wt%しかなかったが、本発明に係る触媒は反応
温度を445℃にしたとき、反応開始から51時間及び
629時間経過したとき、その2.6−シメチルフエノ
ールの生成率はそれぞれ83.8%、83.6%であっ
て、その収率は殆ど衰退を見せず83.5%と83.2
%を維持していた。そして、1181時間後にも2.6
−シメチルフエノールの収率はあまり下がっていない。
それゆえ本触媒は公知技術に基づく物理的混合法の触媒
より遥かに性能は優越であるといえる。
実施例2 触媒調製条件の変更、例えばマグネシウム、マンガン塩
の種類、比率と溶液濃度、アルカリの種類と濃度、共沈
方法あるいはが焼温度等を変えて、実施例1の方法に準
じて触媒を1iI製した。供給原料は、フェノール:メ
タノール:水のモル比を1:  6:  1に調製した
。反応条件と試験データを表2− (11(2)に掲げ
た。
表2−(11 実験番号(Run ) Hn/)kl原子数比 マンガン塩 マグネシウム塩 金属塩溶液濃度(wt%) アルカリ アルカリ溶液濃度(wt%) 沈降方式(+) か焼温度(℃゛) 反応条件 温度(’C) 圧力& Kg/cd) 11SV (hr −1) 結果 フェノール転化率(mole%) 2.6−DHP選択率(mole%)(i)2.6−D
HP収率(mole%) 5/10G Hn (803) 2 ・6tlz O)4g (80
3) 2 ・61120NH4α1 5/100 @ Hn (803) 2 ・61120 NIQ  (Nos  )z  ・6H20H40H 4,0 器、4           98.6羽、2    
      73.1 82.7          72.05/100 Hn (803) 2 ・61120 Hg (Ilo3) 2 ・聞20 H40H α力 45.0 1/100 HnC12iHz 0 HQCI2 争61120 H40H お り 69.3 注=(I)沈降方式:A:金属溶液にアルカリ溶液を加
え混合する。B:アルカリ土類金属塩溶液を加え混合す
る。
C:アルカリ土類金属溶液を同時に加え合い混合する。
(i) 2.6−DHP選択率とは反応したフェノール
1モル当りの2.6−〇MPの生成モル数である。
(至)触媒中にに20をo、oswt%含む。
表2−(1) +2]かられかるように触媒はHn/ 
Hg原子数比を1/100〜100/100まで変えて
調製した。
金属塩あるいはアルカリの種類と使用の溶am度及び共
沈法などを変えて所望の触媒を得た。
触媒のか焼温度は250℃〜600℃、反応の一11s
Vは0.5hr”1〜5.0hr−1、m度は380℃
〜500℃、圧力は常圧〜30Ky/cdで反応を行っ
た。
実施例3 実施例1の方法でより大量のHn/ H(+= 5/1
00の触媒を調製し、その60gをとり、1.311g
のにN03を溶解した液に1時間浸漬した後60℃でゆ
っくりと乾燥し、後350℃で3時間か焼し、K20含
量o、oo1wt%の触媒を得た。この触媒と別のに2
0を含まない触媒を用い比較反応実験を行なった。実験
はフェノール:メタノール:水のモル比を1:  6:
  1とした反応液を圧力9Ky/ai、WH8V= 
2.4hr−11”通して行い、ソノ反応条件並に試験
データを表3に記載した。表中の実験番号10はに20
を含むもので、11番はに20を含まないものである。
表 実験番号 Hn/Ha原子数比 に20は(wt%) 反応温度(”C) 反応結果 フェノール転化率(%) 2.6−0HP収率(%) 使用寿命(時間) 5/100 0.001 5/100 99.2 83.7 75.6 注: 使用寿命:反応開始から反応温度480℃で2.6−D
HP収率が10% 以上保持している反応時間 数で示した。
上記式のデータから見てに20を加えた触媒の寿命は明
らかに増加した結果が得られ、ごく微量のアルカリ金属
酸化物で未添加の場合の約2.1倍の長い寿命になって
いる。
実施例4 実施例3と同様にして、それぞれ0.1wt%し120
 、 0.05wt  %に 20 と 0.1wt%
C320を含む触媒を調整して、反応実験を行ない表4
にそのデータを示した。データから見て分かるようにo
、 1wt%のアルカリ金属酸化物を含む触媒は、全て
良い結果が得られる。
表4 実験番号 Hn/Hg原子数比 アルカリ金属酸化物 アルカリ金属酸化物含有量(’?It%)反応条件 圧力(Nff/cai) WIISV (hr −1) 温 度(’C) 反応結果 反応時間(h「) フェノール転化率(sole%) 2.6−DHP  (sole%) 5/1鈴    5/100 L+20     K 20 01      0.05 5/100 0.1 %、3 99.4  98.9 99.4  99.3
66.5 79.8  68.5 70.2  65.
1実施例5 マグネシウム、マンガン塩溶液を徐々にアンモニア水の
中に加えた以外は、実施例1の方法に基づき共沈法で触
媒を得た。この触媒に9N9/dでフェノール、メタノ
ール及び水の混合反応液を通す(フェノール:メタノー
ル:水のモル比は1:  6:  1とする) 、 W
H3V= 2.4hr(にて反応し、反応条件とそのデ
ータを表5の実験番号15に掲げた。別に実施例1の方
法で得られた触媒にフェノール:メタノール:水のモル
比を1:  9:  3とした反応液を常圧下、WH3
V=2.7hr(で通し反応実験を行なった。その反応
条件並にデータを表5の実験番号16の欄に記載した。
表5 実験番号 Hn/89原子数比 フェノール:メタノール:水 の反応液モル比 圧力(Kg/cll) 曲SV (hr −1) 温度(’C) 結果 フェノール転化率(sole%) 0−クレゾール選択率(11018%)2.6−DHP
選択率(note%) オルトメチル化選択率(n+ole%)注: 5/100 1:  6:  1 79.6 80.2 18.3 98.5 50.6 11.6 98.3 5/100 1:  9:  3 常圧 2.1 表5のデータから判るように、フェノールのオルトメチ
ル化反応は、選択的に進行して目的とするオルトクレゾ
ールあるいは2.6−シメチルフエノールになる。メタ
ノールの添加モル数をフェノールのモル数の9倍以上に
すると、オルトアルキル化反応の選択性は98%以上に
達する。
実施例6 実施例1で調製した触媒を用い、0−クレゾール、メタ
ノールと水から2.6−シメチルフエノールを合成した
。反応中に供給原料のモル比を数回変え°て実験を行っ
た。その反応条件とデータを表6に掲げた。
オルトメチル化選択率:反応により転 化したフェノール1モル当 りの0−クレゾールと2.6 − DHPのモル数。即ち目的 とする生成物の全生成物に 対するモル分率を示す。
実験番号 反応時間(h「) 表 ルキル化フェノール生成物の収率が高く、触媒寿命も長
く、高い触媒活性を示すことがわかる。

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)酸化マグネシウムおよび酸化マンガンを含有する
    触媒の存在下において、フェノール、オルトクレゾール
    およびフェノールとオルトクレゾールとの混合物からな
    る群から選ばれた気相フェノール化合物とメタノールか
    ら選ばれた気相アルコールとを反応させて行なう200
    乃至500℃における気相接触反応によってオルトアル
    キルフェノールを製造する方法において、 前記触媒が、可溶性のマグネシウムイオン並にマンガン
    イオンを含む水溶液をアルカリで処理して、前記アルカ
    リに対応するマグネシウムとマンガンの塩を共沈させ、
    この共沈物を濾別し、水洗し、次いで250乃至600
    ℃の温度で1乃至4時間か焼することによって、原子比
    でMg/Mnが100:100乃至100:1の酸化マ
    グネシウムと酸化マンガンとからなる触媒を形成するこ
    とによって得られることを特徴とするオルトアルキルフ
    ェノールの製造方法。
  2. (2)前記マグネシウムイオンおよびマンガンイオンの
    水溶液が、水の中に水溶性のマグネシウム塩およびマン
    ガン塩を溶解せしめるか、あるいは水溶性のマグネシウ
    ム塩を含む水溶液と水溶性のマンガン塩を含む別の水溶
    液とを混合することによって調製されることを特徴とす
    る請求項(1)記載の方法。
  3. (3)前記水溶性のマグネシウム塩が硝酸塩、ハロゲン
    化塩、硫酸塩および酢酸塩から選ばれた塩であることを
    特徴とする請求項(2)記載の方法。
  4. (4)前記水溶性のマンガン塩が、硝酸塩、ハロゲン化
    塩、硫酸塩および酢酸塩から選ばれた塩であることを特
    徴とする請求項(2)記載の方法。
  5. (5)前記アルカリが、アンモニア、水酸化ナトリウム
    、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、重
    クロム酸ナトリウム、および重クロム酸カリウムから選
    ばれたものであることを特徴とする請求項(1)記載の
    方法。
  6. (6)前記アルカリが更に前記アルカリの水溶液を含む
    ことを特徴とする請求項(5)記載の方法。
  7. (7)前記触媒の調製が、更に、調製された触媒をアル
    カリ金属塩の水溶液あるいはアルカリ金属水酸化物の水
    溶液中に浸して含浸せしめ、乾燥し、250乃至600
    ℃において1乃至3時間か焼して触媒の表面上にアルカ
    リ金属酸化物の薄い層を形成することを含むことを特徴
    とする請求項(1)記載の方法。
  8. (8)前記アルカリ金属塩の水溶液あるいはアルカリ金
    属水酸化物の水溶液が硝酸塩、炭酸塩、酢酸塩あるいは
    シュウ酸塩の水溶液またはアルカリ金属水酸化物の水溶
    液であることを特徴とする請求項(7)記載の方法。
  9. (9)酸化マグネシウムおよび酸化マンガンを含有する
    触媒の存在下において、フェノール、オルトクレゾール
    およびフェノールとオルトクレゾールとの混合物からな
    る群から選ばれた気相フェノール化合物とメタノールか
    ら選ばれた気相アルコールとを反応させて行なう200
    乃至500℃における気相接触反応によってオルトアル
    キルフェノールを製造する方法において、 前記触媒が、可溶性のマグネシウムイオン並にマンガン
    イオンを含む水溶液をアルカリで処理して、前記アルカ
    リに対応するマグネシウムとマンガンの塩を共沈させ、
    この共沈物を濾別し、水洗し、乾燥し、摩砕し、水と混
    練して所望の形に成形し、次いで250乃至600℃の
    温度で1乃至4時間か焼することによって、原子比でM
    g/Mnが100:100乃至100:1の酸化マグネ
    シウムと酸化マンガンとからなる触媒を形成することに
    よって得られることを特徴とするオルトアルキルフェノ
    ールの製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6345782B1 (en) 1998-10-02 2002-02-12 Seiko Epson Corporation Printer and control method for the same
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