JPH026418A - p−イソブチルスチレンの製造方法 - Google Patents

p−イソブチルスチレンの製造方法

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JPH026418A
JPH026418A JP63156331A JP15633188A JPH026418A JP H026418 A JPH026418 A JP H026418A JP 63156331 A JP63156331 A JP 63156331A JP 15633188 A JP15633188 A JP 15633188A JP H026418 A JPH026418 A JP H026418A
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isobutylethylbenzene
isobutylstyrene
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dehydrogenation
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清水 五十雄
Yasuo Matsumura
泰男 松村
Yuichi Tokumoto
徳本 祐一
Kazumichi Uchida
内田 和道
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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (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】 [産業上の利用分野コ 本発明は、p−イソブチルエチルベンゼンからp−イソ
ブチルスチレンを製造する方法に間するものである。
p−イソブチルスチレンは、オキソ反応、あるいはレッ
ベ反応などによりカルボニル化することにより、有用な
医薬などを得ることができる、重要な有機中間体である
[従来の技術および発明が解決しようとする課題]例え
は、従来p−イソブチルスチレンは、特公昭59−35
899号公報の中に開示されているように、p−イソブ
チルアセトフェノンを水素添加したのち、脱水して製造
されることが知られている。また、特開昭81−245
27号公報の中に開示されているように、イソブチルベ
ンゼンとアセトアルデヒドとを硫酸触媒存在下で反応さ
せてl。
1−ビス(p−イソブチルフェニル)エタンとし、この
】。
1−ビス(p−イソブチルフェニル)エタンを酸触媒存
在下で接触分解してp−イソブチルスチレンを製造して
いる。
しかしこれらは、工程数が多いとか、大量の触媒を消費
する上に、使用済みの廃触媒が強酸であるため、廃棄)
<容易でないといった問題点があるため、p−イソブチ
ルスチレンの製造コストがどうしても高くなってしまう
ざらに、芳香族炭化水素の脱水素反応における従来技術
をみると、構造の異なるアルキル基を複数もち、かつと
のアルキル基も脱水素される可能性のあるようなポリア
ルキルヘンゼンの、特定の1つの置換基のみを選択的に
脱水素するような技術は、今まで知られていない0例え
ば、特公昭62−6528号、特開昭56−13542
5号、特開昭58−189034号、特開昭59−12
0243号、特開昭(31−158940号なとの公報
に見られるようなメチルエチルベンゼンを脱水素してメ
チルスチレンを製造する方法、あるいは特開昭56−1
515648号、特開昭56−155849号、特開昭
56−1515650号、特開昭56−155651号
、特開昭56−1 !55(352号、特開昭60−1
15534号なとの公報に見られるようなターシャリ−
ブチルエチルベンゼンを脱水素してターシャリ−ブチル
スチレンを製造する方法、さらには特開昭62−295
37号公報などに見られるようなジエチルベンゼンを脱
水素してエチルスチレンまたはジビニルベンゼンを製造
する方法などが開示されている。しかし、メチルエチル
ベンゼンおよびターシャリ−ブチルエチルベンゼンは、
脱水素される可能性のあるエチル基をどちらも持ってい
るが、もう一つの置換基はメチル基とターシャリ−ブチ
ル基であり、共に脱水素される可能性のないものである
。従って、これらの化合物の脱水素反応における副反応
はクラッキング反応であり、脱水素反応そのものの選択
性は問題とならない、また、ジエチルベンゼンを脱水素
する場合は、脱水素される可能性のあるアルキル基、す
なわちエチル基を二つ持っているが、どちらのエチル基
が一つ脱水素されても生成するのはエチルスチレンただ
一つであり、二つの置換基のどちらか一方を選択する必
要はない上、目的生成物はジビニルベンゼンであるので
、前記エチルスチレンの残りのエチル基をさらに脱水素
すればよい、つまり二つのエチル基に区別がなく、特に
問題ではないのである。
本発明におけるp−イソブチルエチルベンゼン(以下、
PBEと称することがある)の選択的脱水素によるp−
イソブチルスチレン(以下、PBSと称することがある
)の製造技術は、これらの公知の従来技術と根本的に異
なる。
具体的には、原料のp−イソブチルエチルベンゼンのベ
ンゼン核に結合している置換基はエチル基とイソブテニ
ル基であり、これらはどちらも脱水素されてそれぞれビ
ニル基とイソブテニル基などになる可能性を持っている
。すなわち、p−イソブチルエチルベンゼンのエチル基
のみが脱水素されるとp−イソブチルスチレンとなり、
イソブチル基のみが脱水素されるとp−イソブテニルエ
チルベンゼン(以下、EDSと称することがある)など
になる、また、エチル基とイソブチル基の両方が脱水素
されると、p−イソブテニルスチレン(以下、VDSと
称することがある)なととなる。このように、p−イソ
ブチルエチルベンゼンは脱水素され得る異なるアルキル
基を二つ持ち、しかもどちらが脱水素されるかによって
生成物が全く異なる。
ざらに、報文Journal  of  Cataly
sislユ、167〜174 (1974)によると、
クメンの脱水素の反応速度定数は、B12UOa−酸化
ウラン系触媒を用いた場合、エチルベンゼンの脱水素反
応速度定数の約2倍であると報している。また、報文A
zerb、Khim、 Zh、 196B、 (2)、
 !59−62 (Russ)によると、イソプロピル
エチルベンゼンを脱水素して同一分子内のアルキル基の
脱水素選択性を比較すると、イソプロピル基のみ脱水素
されたイソプロペニルエチルベン士ンの生成量の、エチ
ル基のみ脱水素されたイソプロピルスチレンの生成量に
対する比は2以上であり、選択率を上げるために反応温
度を下げると、この比は3以上になると報じている。こ
れらの公知文献かられかることは、分岐型のイソプロピ
ル基と直鎖型のエチル基とでは、約2〜3倍分岐型のイ
ソプロピル基の方が脱水素され易いということである。
また、本発明者らの検討によると、銅−クロム系触媒の
存在下にp−5ec−ブチルエチルベンゼン(以下、S
BEと称することがある)を脱水素した場合、反応温度
550℃、p−5ee−ブチルエチルベンゼンに対する
スチームのモル比93、p−8ec−ブチルエチルベン
ゼンの触媒との接触時間0.2fjの条件で、p−5e
c−ブチルエチルベンゼンの転化率が43.4重量%、
p−5ec−ブテニルエチルベンゼン:p−5ee−ブ
チルスチレンの比がおよそ2: lとなり、5ec−ブ
チル基の方がエチル基の約2倍脱水素されやすく、反応
条件等を変化させても、この傾向が逆転することはない
ことが確かめられた。この事実から、前述のイソプロピ
ルエチルベンゼンの文献と同様に、分岐型の炭素数4の
5ec−ブチル基の方が、直鎖型のエチル基よりも脱水
素されやすいと考えられる。シかじ、このような方法で
は本発明の目的を達成することはできない。
すなわち、本発明の目的生成物は、エチル基のみ脱水素
されたp−インブチルスチレンである。そのため、p−
イツブチルスチレンの選択率の高いp−イソブチルエチ
ルベンゼンの脱水素方法、すなわち、p−イソブチルエ
チルベンゼンのもつエチル基とイソブチル基のうちエチ
ル基のみを選択的に脱水素する方法の開発が切に望まれ
ていた。
上記のような事情に鑑み、p−イソブチルスチレンを安
価で経済的に製造するために解決しなければならない問
題点をまとめると、以下のようなる。
(イ)反応工程数が少なく、かつ単位操作が少なく容易
なこと。
(ロ)安価な試薬または触媒を利用すること。
(ハ)触媒の消費量は、できるだけ少なくすること。
(ニ)原料のロスが少ないこと。
(ホ)反応生成物から、高純度の目的生成物の分離が容
易なこと。
(へ)反応生成物から、高純度の未反応原料の分離が容
易なこと。
本発明は、これらの事項を充足することを目的として為
されたものである。
[課題を解決するための手段] 本発明は、p−イソブチルエチルベンゼン(P B E
)を、銅−クロム系触媒の存在下、400〜700℃、
好ましくは450〜650℃の範囲内の温度で、触媒層
との接触時間を0.005〜20秒、好ましくは0.0
1〜10秒の範囲にとり、p−イソブチルエチルベンゼ
ンの転化率を40重量%以下になるようしながら脱水素
し、エチル基を選択的に脱水素してp−イソブチルスチ
レンを得て、これを蒸留により回収することを特徴とす
るp−イソブチルスチレン(P B S)の製造方法に
間するものである。
本発明の方法を反応式で表すと、下記の通りである。
以下、本発明の技術を更に具体的に説明する。
本発明は、鋼−クロム系触媒の存在下、p−イソブチル
エチルベンゼンのエチル基のみを選択的に脱水素してp
−イソブチルスチレンを製造する方法に関するものであ
る。
本発明の出発原料であるp−イソブチルエチルベンゼン
は、公知の方法で得られるいずれのものも使用できる。
p−イソブチルエチルベンゼンの製造方法としては、例
えば、Be1lstein  EIVI5(Sys、N
r、470/H445)あるいはEm5 (Sys、N
r、470/H5,446)なとがある。また、特開昭
61−37743号公報の実施例で開示されているよう
な1,1−ビス(p−イソブチルフェニル)エタンの接
触分解反応の副生成物としてのp−イソブチルエチルベ
ンゼンなとも、もちろん有効に使用しうる。
本発明における脱水素の触媒は、銅−クロム系触媒すな
わち銅とクロムとを有効成分とする触媒であり、この銅
−クロム成分の他に添加される得る成分としては、亜鉛
、ニッケル、パラジウム、白金、コバルト、ロジウム、
イリジウム、ルテニウム、バナジウム、ニオブ、モリブ
デン、チタン、ジルコニウム、カリウム、アルミニウム
、カルシウム、マグネシウム、セリウム、セシウム、ル
ビジウームなどの金属化合物があり、それら単独または
複数用い適宜の量を添加したものも有効に使用しつる。
W4とクロームの含有割合は、鋼1〜99f[11%、
クローム99〜1重量%の範囲から適宜に選択できる。
鋼及びクロームとも好ましくは酸化物である。さらに該
触媒を成形するために、かつ/または触媒の細孔を増し
て表面積を大きくする目的で、酸化珪素、アルミナ、マ
グネシアなどを適宜含有させてもよい。
また本発明の触媒は、脱水素反応に使用する前に200
〜500℃の温度で水素の流れの中に置くことによる水
素処理をしても差し支えない。
一般に脱水素触媒は、長時間使用しているとコーキング
等によりしだいに少しづつ活性が低下してくるので、そ
の場合は触媒を、例えば500℃程度の高温で、空気等
でデコーキングすることにより、初期の活性を再現する
ことができる。
脱水素温度は、触媒の組成、接触時間、希釈モル比など
に応じて400〜700℃好ましくは450〜650℃
の範囲内で選択することができる0反応温度がこの範囲
より高くなると、p−イソブチルスチレン生成反応との
競争反応のみならず、生成したp−イソブチルスチレン
が右らに脱水素されたりあるいは分解されるといった副
反応が急激に多くなり、p−イソブチルスチレンの選択
率が著しく低下する。これはp−イソブチルエチルベン
ゼンの損失が大きいだけでなく、生成物分布が非常に複
雑になって蒸留等によるp−イソブチルスチレンおよび
p−イソブチルエチルベンゼンなとの分離が困難になる
ので好ましくない、また、反応温度がこの範囲より低い
と、p−イソブチルスチレンの選択率は高いが反応速度
が著しく低下して経済性が悪くなるのでこれも好ましく
ない。
脱水素反応によって生成するオレフィンは重合性である
ため、反応槽中でのオレフィン濃度が高い状態を高温で
続けると、せっかく生成したp−イソブチルスチレンの
一祁が重合して損失となる。これを避けるためには、非
還元性ガス、例えば窒素ガス、ヘリウムガス、アルゴン
ガス、スチーム、酸素ガスなどを同伴させて水素ガス濃
度を希釈により下げたり、あるいは酸化性雰囲気を保っ
たりすることが有効である。ヘンゼンなどの脱水素され
にくい溶媒で希釈することもできる。また、脱水素の触
媒活性を維持するために、反応層にスチームを同伴して
脱水素を行うのもよい、スチームは一般に銅−クロム系
触媒の活性を高−く保つ効果をもち、そのためにp−イ
ソブチルスチレンの選択率を幾分下げる効果も合わせも
っているが、スチームの量には特に制限はない。
反応形式は固定床、移動床、流動床のいずれを用いても
、本発明の目的を達成できる。
反応圧力は、上記反応条件下で生成したp−イソブチル
スチレンが気化しうる範囲であれは特に制限はないが、
通常常圧ないし10kg/cm2以下が経済的である。
本発明における原料p−イソブチルエチルベンゼンと触
媒の接触時間は、0.005〜20秒、好ましくは0.
01−10秒の範囲で適宜選択できるが、更に好ましく
は0゜05〜5秒の範囲で選択するのが適当である。接
触時間がこれより短いと、反応率が低くて好ましくない
、また、接触時間がこれより長いと、生成したp−イソ
ブチルスチレンがざらに脱水素されるなどの副反応が大
きくなり、p−イソブチルスチレンの選択率が下がるの
で、これも好ましくない。反応形式、反応ガス組成、触
媒の組成、反応温度、あるいは原料ガスの予熱温度等の
種々の組合せの相違により、上記範囲内で適宜変化せし
めることができる。
以上、反応条件およびそれぞれの因子の反応に及1zす
影響について述べてきたが、本発明の条件でp−イソブ
チルエチルベンゼンの脱水素を行うと、反応条件および
それぞれの因子の反応に与える影響についてはすべて、
p−イソブチルエチルベンゼンの転化率とp−イソブチ
ルスチレンの選択率との関係でまとめることができるこ
とが本発明者等の研究から明らかになった。すなわち、
前記反応条件下で得られるp−イソブチルエチルベンゼ
ンの任意の転化率Xに対して、p−イソブチルスチレン
への選択率yは一次関数 y=ax+b (a、bは触媒固有の定数) の間係にある。図に、後述の実施例で得られたp−イソ
ブチルエチルベンゼンの転化率とp−イソブチルスチレ
ンの選択率の関係(以後、脱水素性能直線と呼ぶ)の例
を示す。
例えば、前記反応条件内で、ある条件を設定すれば、そ
のときの転化率に対応する脱水素性能直線上の点は、実
際に得られるp−イソブチルスチレンの選択率を示して
いる。
本発明の方法において、転化率を好まbくは40重量%
以下、さらに好ましくは30重量%以下に保つのが適当
である。転化率が40fI量%を越えるとp−イソブチ
フレスチレンへの選択率が急激に低下し、副生成物であ
るp−イソブテニルエチルベンゼン、p−イソブテニル
スチレンのみならず、クラッキング生成物も多くなり好
ましくない。転化率が40重量%以下の場合、転化率が
低ければ低いぼど選択率は高くなるが、p−イソブチル
スチレンの生成率は前記転化率と選択率の積であるから
、あまり転化率を低くとるのも、後に続く蒸留などによ
る未反応p−イソブチルエチルノ\ンゼンの分離回収操
作にかかる負担が大きくなり好ましくない、経済的には
5重量%以上の転化率に保つのが適当であろう。
本発明の方法で行われる脱水素反応は、p−イソブチル
スチレンの選択率が高く、これにより得られた脱水素反
応iαは、p−イソブチルエチルベンゼンおよびp−イ
ソブチルスチレンの分離精製を困難にするような副生成
物をほとんど含有しないため、例えば単蒸留などの簡単
な単位操作で、高純度のp−イソブチルスチレンおよび
未反応p−イソブチルエチルベンゼンを得ることができ
る。この未反応p−イソブチルエチルベンゼンは、もぢ
ろん回収して再び脱水素の原料とすることができる。ま
たさらに、副生成物であるp−イソブテニルエチルベン
ゼンおよび/ま売はp−イソブテニルスチレンは、公知
の方法で水素添加し蒸留等でI&1すれば、p−イソブ
チルエチルベンゼンとして再び脱水素原料とすることも
できる。
[発明の効果] 本発明の方法でp−イソブチルエチルベンゼンの転化率
を40重量%以下に慄つ条件を選べば、選択率が50重
量%あるいはそれ以上という高選択率てp−イソブチル
スチレンを製造できる。従って前述したように、本発明
の方法で得られた脱水素反応イαを、例えば気液層から
分液し、乾燥後、単蒸留などといった二〜三の間車な単
位操作だけで、高純度のp−イソブチルスチレンおよび
未反応のp−イソブチルエチルベンゼンが得られる。ま
たこの未反応p−イソブチルエチルベンゼンは、回収し
て再び脱水素の原料とすることができ、副生成物である
p−イソブテニルエチルlベンゼンおよび/またはp−
イソブテニルスチレンは、水素添加してp−イソブチル
エチルベンゼンとして再び脱水素原料とすることもでき
る。また、鋼−クロム系触媒を利用するので、イソブチ
ル基の骨格異性化反応や、p−イソブチルスチレンの重
合反応が少ない。従って未反応p−イソブチルエチルベ
ンゼンを高回収率で、および目的生成物であるp−イソ
ブチルスチレンを高選択率で得ることができる。このこ
とは経済的観点、すなわち本発明の方法を安価にかつ経
済的なものとするために重要なことである。このような
経済上大変有利な効果を実現し得たのは、脱水素される
可能性のあるイソブチル基とエチル基を同時に持フてい
るp−イソブチルエチルベンゼンの、エチル基のみを高
い選択率て脱水素する技術を、確立し得たからである。
また、本発明の方法で得られる脱水素反応液は、蒸留な
どによりp−イソブチルスチレンを分離して、あるいは
反応液をそのまま、例えばカルボニル化反応なとの原料
として供することができる。 以上述べてきたように、
本発明は、p−イソブチルエチルベンゼンかられずか一
工程でp−イソブチルスチレンを製造するものであり、
なおかつ安価な銅−クロム系触媒をデコーキングなとの
再生操作により繰り返し使用することにより、効率良く
p−イソブチルスチレンを製造する方法を完成させたも
のであり、画期的な発明ということができる。
以下、実施例により本発明を詳述する。
(実施例) 実遊[ユ、」2 Cu0 43重量%、Cr20342重量%、5IO2
15重量%からなる鋼−クロム系の脱水素触媒な粒径1
−〜2Mに調整し、内径12m、長さ1mのステンレス
管に20m1充填し、300℃で約2時間水素を100
〜150時空間速度で流したのち、系内な窒素で置換し
た。
純度97. 8!ffi%のp−イソブチルエチルベン
ゼンを10m1/lu・、および水90m1/hrを、
予熱管を経て、温度550℃で触媒層に通し脱水素させ
たく触媒との接触時間0.2秒、p−イソブチルエチル
・ベンゼンに対するスチームのモル比93)。脱水素物
は冷却し、気液を分離したのち、有機相についてGLC
分析によりp−イソブチルエチルベンゼンの転化率およ
びp−イソブチルスチレンの選択率を確認した。
脱水素物の有機相の組成は、次のようであった。
PBE       78゜ P B S        14゜ EDS         3゜ VDS         O。
不明分     3゜ 7wt% 2wt% 2   wt% 2  wt% 7   wt% 1重量%であることがわかり、高い選択率で脱水素され
ていることが確認できた。
脱水素物の各成分を分対し、Ma s s、  I R
,NMRで確認したところ、p−イソブチルエチルベン
ゼンについては原料に用いたものと全く同一であり、5
ec−ブチルベンゼンやtert−ブチルベンゼンの生
成は認められずイソブチル基の異性化等の副反応は生じ
ていないことが確認できた。またp−イソブチルスチレ
ンについても、ブチル基はイソブチル基であり、その置
換位置はp−位であった。
1No、 2〜5 実施例No、1  に準じて、反応温度を変えて脱水素
反応を行った。得られた結果を実施例N091と一緒に
表1に示した。
これから、 p−イソブチルエチルベンゼンの転化率は1肌 6重量%、 p−イソブチルスチレンの選択率は74゜表」− 表2 No。
反応温度(℃) 反応温度(’C) 接触時間(秒) スチームモル比 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 接触時間(秒) 0.06 0.10 0.21 0.28 0.38 PBE転化率(%)5 スチームモル比 PBS選択率(%)80 PBE転化率(%)14 1  o、 6〜l 実施例No、1  に準じて、接触時間を変えて脱水素
反応を行った。得られた結果を表2に示した。
PBSi!!択率(%)75 No、  1  〜13 実施例No、1  に準じて、スチームのモル比を変え
て脱水素反応を行った。得られた結果を表3に示した。
■ 夏庄 No。
反応温度(C) 接触時間(秒) 0.20 0.21 0.20 !3 反応温度(°C) 接触時間(秒) スチームモル比 N2モル比 PBE転化率(%) PBS選択率(%) スチームモル比 +05 0、20 PBE転化率(%) PBS選択率(%) X嵐五及立工1】 実施例No、1  に準じて、窒素ガスのみを希釈剤と
して脱水素反応を行った。得られた結果は表5の通りで
あった。
1施1■臼り一上ユ 実施例No、  1  に準じて、 窒素ガスとスチーム等希釈 剤として脱水素反応を行った。
結果は表4の通りであった。
1旦 表1− 反応温度(’C)     550 接触時間(秒)     0.21 スチ一ムモル比     O N2モル比       96 PBE転化率(%)   11 PBS選択率(%)74 1No、  16〜20 C「20318!量%、CuO39重量%、Zn038
重量%からなる鋼−クロム系脱水素触媒を使用して、実
施例No、  1  に準じて脱水素反応を行った。得
られた結果を表6に示した。
反応温度(’C)  450 接触時間(秒) 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 スチームモル比 PBE転化率(%)26 PBS選択$(%)78 76、 72   64  
 47、1〜 Cr20312重量%、Mg03重量%、Al2038
5重量%からなる脱水素触媒を使用して、実施例No、
1に準じて脱水素反応を行った。得られた結果を表7に
示し表1− 1旦 No。
反応温度(′C) 接触時間(秒) 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 スチームモル比 PBE転化率(%)0.1 PBS選択率(%)40 比較1口こし一旦 実施例No、1  に準じて、p−5ec−ブチルエチ
ルベンゼン(純度97.5重量%)の脱水素反応を行フ
た。
結果は表8の通りであった。
反応温度(℃) 接触時間(秒) スチームモル比 PBE転化率(%) 反応物の組成 BE p−sec−ブチル スチレン p−5ec−ブテニル エチルベンゼン p−5ec−ブテニル スチレン 不明分 0、20 43、4 55.4wt% 6.5wt% 13.3wt% 14.6wt% 10.2wt%〜
【図面の簡単な説明】
図は、p−イソブチルエチルベンゼンの転化率とp−イ
ソブチルスチレンの逼択率の関係を示す0図において、
実線は本発明の実施例を、 また破線は同じく比較例を示す。 特 許出願人  日本石油化学株式会社 ゛11!、 転化季 (%) 手続補正書

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)p−イソブチルエチルベンゼンを高温気相で脱水素
    してp−イソブチルスチレンを製造するに際し、触媒層
    温度が400〜700℃、p−イソブチルエチルベンゼ
    ンの触媒との接触時間が0.005〜20秒の範囲でも
    ってp−イソブチルエチルベンゼンを含有する供給流を
    気相で銅−クロム系触媒と接触させ、該p−イソブチル
    エチルベンゼンの転化率を40重量%以下に保ちながら
    脱水素し、得られたp−イソブチルスチレンを蒸留で回
    収することを特徴とする、p−イソブチルスチレンの選
    択的な製造方法。 2)触媒層温度が450〜650℃、p−イソブチルエ
    チルベンゼンの触媒との接触時間が0.01〜10秒の
    範囲にある請求項1記載の方法。
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DE89111484T DE68908624T2 (de) 1988-06-24 1989-06-23 Verfahren zur Herstellung von alpha-(4-Isobutyl)propionsäure oder ihres Vorläufers.
EP89111484A EP0347939B1 (en) 1988-06-24 1989-06-23 Method for preparing alpha-(4-isobutylphenyl) propionic acid or its precursor
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN103894201A (zh) * 2012-12-27 2014-07-02 中国石油化工股份有限公司 低碳烷烃脱氢催化剂、制备方法及其用途

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