JPH0443698B2 - - Google Patents
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- JPH0443698B2 JPH0443698B2 JP58092510A JP9251083A JPH0443698B2 JP H0443698 B2 JPH0443698 B2 JP H0443698B2 JP 58092510 A JP58092510 A JP 58092510A JP 9251083 A JP9251083 A JP 9251083A JP H0443698 B2 JPH0443698 B2 JP H0443698B2
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- Japan
- Prior art keywords
- catalyst
- hours
- toluene
- borosilicate
- solution
- Prior art date
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- 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
Landscapes
- Catalysts (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はトルエンをメチル化することによりパ
ラキシレンを選択的に製造するために用いられる
触媒に関するものである。 従来から工業的にきわめて有用であるパラキシ
レンをトルエンやベンゼンのメチル化によつて製
造する方法は各種知られており、例えば触媒とし
て結晶性アルミノシリケートを用いる方法が報告
されている。 しかしながら、上記従来技術ではいずれもパラ
キシレンの選択率が不充分であり、また比較的短
期間で触媒活性が低下するという欠点があつた。 本発明者らは、トルエンのメチル化によるパラ
キシレンの製造用触媒について鋭意研究を重ねた
ところ、周期律表第a元素の酸化物担持あるい
はその元素イオン交換した結晶性硼珪酸からなる
触媒を用いてトルエンのメチル化を行なうと、パ
ラキシレンが著しく高い選択率で得られ、しかも
触媒活性が長期間持続することを見出した。本発
明はこの知見に基いて完成したものである。 すなわち本発明は、硼素、アルミニウムあるい
はガリウムの酸化物担持あるいは該元素をイオン
交換で導入した結晶性硼珪酸からなることを特徴
とするトルエンのメチル化によるパラキシレンの
製造用触媒を提供するものである。 本発明の触媒では、上記3種の元素を酸化物の
形態またはイオンの形態(即ち塩の形態)で結晶
性硼珪酸に担持させる。上記3種の元素の酸化物
あるいはイオン源としては、これら元素の各種塩
類、例えば硝酸塩、硫酸塩、塩化物あるいはアン
モニウム塩などがあり、具体的には硝酸アルミニ
ウム、硫酸アルミニウム、硝酸ガリウム、硫酸ガ
リウムなどをあげることができ、また硼素源とし
て硼酸、硼酸アンモニウムなどをあげることもで
きる。そのほか、有機酸塩さらには水酸化物等を
用いることもできる。 本発明における結晶性硼珪酸としては種々の結
晶性硼珪酸を用いることができる。例えば特開昭
53−55500号公報、特開昭55−7598号公報、特開
昭56−84313号公報、特開昭57−123817号公報、
特開昭57−129820号公報などに記載の結晶性硼珪
酸をあげることができる。これらの結晶性硼珪酸
を調製するには種々の方法があるが、たとえばア
ンモニウム型の結晶性硼珪酸は一般に次のように
調製される。すなわち、まず酸化硼素、濃硫酸お
よびテトラプロピルアンモニウムブロマイドを含
む水溶液(溶液A)、酸化珪素、酸化ナトリウム
および水からなる水ガラスの水溶液(溶液B)、
塩化ナトリウム水溶液(溶液C)をそれぞれ調製
し、この溶液AおよびBを溶液Cに滴下し、必要
に応じて混合液のPHを調整し、これをオートクレ
ーブ中で加熱する。その後、冷却、洗浄、乾燥お
よび焼成の過程を経て、結晶性硼珪酸ナトリウム
が得られる。さらに得られた結晶性硼珪酸ナトリ
ウムを硝酸アンモニウム水溶液と処理してアンモ
ニウム型の結晶性硼珪酸が得られる。このように
して得られる結晶性硼珪酸は粉末状のものである
が、これにアルミナゾル等のバインダーを加えて
成形することもできる。 前記硼素、アルミニウムあるいはガリウムの酸
化物担持あるいは該元素をイオン交換で導入した
結晶性硼珪酸の調製は、各種の方法により行なう
ことができるが、通常は結晶性硼珪酸に前記元素
の化合物の水溶液を常法により含浸あるいはイオ
ン交換をすることにより行なう。ここで該元素の
化合物と結晶性硼珪酸との使用割合は特に制限は
なく、各種条件に応じて適宜定めればよいが、一
般的には前記元素の化合物:硼珪酸=0.1〜30:
100(重量比)、好ましくは1〜10:100(重量比)
とすべきである。第a族金属の化合物を結晶性
硼珪酸に含浸あるいはイオン交換により導入した
後、焼成し、さらに必要に応じてバインダーとし
てアルミナゾルを加えて、成形すれば目的とする
パラキシレン製造用触媒となる。さらに、また焼
成後に、リン酸を含浸させたものは、特にパラキ
シレンの選択率のすぐれた触媒となる。 本発明の触媒は、トルエンを原料として、これ
をメチル化してパラキシレンを製造する反応に用
いられるものである。ここで原料であるトルエン
をメチル化するにあたつては、適当なメチル化
剤、例えばメタノール、ジメチルエーテル、塩化
メチル、臭化メチルなどを使用すべきであり、特
にメタノールが好ましい。 本発明の触媒を用いてトルエンからパラキシレ
ンを製造するにあたつては、その反応条件は適宜
選定すればよいが、通常は反応温度400〜700℃、
好ましくは500〜650℃、反応圧力常圧〜10Kg/cm2
G、重量空間速度(WHSV)1〜15hr-1、好ま
しくは5〜10hr-1とし、また、トルエンとメチル
化剤の割合は、前者:後者=1:5〜10:1(モ
ル比)とする。 なお、本発明の触媒を用いる反応は、流通式、
バツチ式のいずれの方法においても行なうことが
でき、パラキシレンを高い選択率で製造すること
ができる。 叙上の如く、本発明の触媒を用いれば、パラキ
シレンを高い選択率ならびに収率にて得ることが
できると同時に、触媒寿命が従来の結晶性硼珪酸
触媒に比べて長いため、長時間にわたつて高い触
媒活性を維持した状態で連続運転を行なうことが
できる。 従つて、本発明の触媒は、パラキシレンを工業
的に製造する際に有効な利用しうるものであり、
極めて利用価値の高いものである。 次に本発明を実施例によりさらに詳しく説明す
る。 参考例(硼珪酸の調製) 酸化硼素1.34g、濃硫酸17.68gおよびテトラ
プロピルアンモニウムブロマイド26.32gを水250
mlに加えた溶液Aと、水ガラス(組成酸化珪素
28.95重量%、酸化ナトリウム9.40重量%、水
61.65重量%)211.1gを水250mlに加えた溶液B
をそれぞれ調製した。次いで溶液AおよびBを塩
化ナトリウム79.0gを水122mlに加えてなる溶液
に室温にて10分間にわたつて同時に滴下した。得
られた混合液は硫酸を用いてPH9.5に調整した。
さらにこの溶液をオートクレーブに入れて、反応
温度170℃で20時間加熱処理した。冷却下、オー
トクレーブ内容物を濾過し、得られた固形物を洗
浄した後、120℃で6時間乾燥した。さらに550℃
で8時間焼成することにより、結晶性硼珪酸ナト
リウム50gが得られた。 次にこの結晶性硼珪酸ナトリウム30gを5倍重
量の1規定硝酸アンモニウム水溶液に加え8時間
還流した。その後冷却、静置して上澄み液をデカ
ンテーシヨンにより除いた。還流、デカンテーシ
ヨンの操作を3回繰り返した後、内容物を濾過、
洗浄し、120℃で10時間乾燥してアンモニウム型
結晶性硼珪酸29.5gを得た。 実施例 1 (1) 触媒の調製 硼酸1.87gを水80mlに溶解し、この溶液に上
記参考例で得られたアンモニウム型結晶性硼珪
酸20gを加え、90℃において16時間撹拌した。
ついで、蒸発乾固して、120℃で16時間乾燥後、
550℃で6時間焼成した。得られた焼成粉末に
バインダー含量が20重量%となるようにアルミ
ナゾルをバインダーとして加え、粒状に成形
し、120℃で5時間乾燥し、550℃で4時間焼成
することにより触媒を得た。 (2) トルエンのメチル化 常圧固定床流通式反応管に上記(1)で得られた
触媒2gを充填し、反応温度600℃において、
WHSV9.2hr-1としてトルエンとメタノールの
送入モル比が4/1となるように供給して反応
を行なつた。反応開始より3時間経過後の反応
結果を第1表に示す。 実施例 2 (1) 触媒の調製 硝酸アルミニウム3.87gをメタノール60mlに
溶解し、この溶液に上記参考例で得られたアン
モニウム型結晶性硼珪酸10gを加え、65℃にお
いて5時間撹拌した。ついで蒸発乾固して120
℃で16時間乾燥後、550℃で6時間焼成した。
その後の成形工程は実施例1(1)と同様に行な
い、触媒を得た。 (2) トルエンのメチル化 実施例1(2)において、触媒として上記(1)で得
られた触媒を用いたこと以外は実施例1(2)と同
様に反応を行なつた。3時間経過後の結果を第
1表に示す。 実施例 3 (1) 触媒の調製 硝酸ガリウム0.82gを水50mlに溶解し、この
溶液に上記参考例で得られたアンモニウム型結
晶性硼珪酸5gを加え、90℃で5時間撹拌し
た。ついで蒸発乾固して120℃で16時間乾燥後、
550℃で6時間焼成した。その後の成形工程は
実施例1(1)と同様に行ない、触媒を得た。 (2) トルエンのメチル化 実施例1(2)において、触媒として上記(1)で得
られた触媒を用いたこと以外は実施例1(2)と同
様にして反応を行なつた。3時間経過後の結果
を第1表に示す。 実施例 4 (1) 触媒の調製 実施例3において得た触媒粉末5gを、リン
酸の1.0%水溶液30c.c.に加えて90℃で16時間撹
拌した。ついで蒸発乾固して120℃で16時間乾
燥後550℃で6時間焼成した。その後の成形工
程は実施例1(1)と同様に行ない、触媒を得た。 (2) トルエンのメチル化 実施例1(2)において、触媒として上記(1)で得
られた触媒を用いたこと以外は実施例1(2)と同
様にして反応を行なつた。3時間経過後の結果
を第1表に示す。 比較例 1 (1) 触媒の調製 上記参考例で得られたアンモニウム型結晶性
硼珪酸にバインダー含量が20重量%となるよう
にアルミナゾルをバインダーとして加えて成形
し120℃で5時間乾燥後、600℃で4時間焼成し
触媒を得た。 (2) トルエンのメチル化 実施例1(2)において、触媒として上記(1)で得
られた触媒を用いたこと以外は実施例1(2)と同
様にして反応を行なつた。3時間経過後の結果
を第1表に示す。 【表】
ラキシレンを選択的に製造するために用いられる
触媒に関するものである。 従来から工業的にきわめて有用であるパラキシ
レンをトルエンやベンゼンのメチル化によつて製
造する方法は各種知られており、例えば触媒とし
て結晶性アルミノシリケートを用いる方法が報告
されている。 しかしながら、上記従来技術ではいずれもパラ
キシレンの選択率が不充分であり、また比較的短
期間で触媒活性が低下するという欠点があつた。 本発明者らは、トルエンのメチル化によるパラ
キシレンの製造用触媒について鋭意研究を重ねた
ところ、周期律表第a元素の酸化物担持あるい
はその元素イオン交換した結晶性硼珪酸からなる
触媒を用いてトルエンのメチル化を行なうと、パ
ラキシレンが著しく高い選択率で得られ、しかも
触媒活性が長期間持続することを見出した。本発
明はこの知見に基いて完成したものである。 すなわち本発明は、硼素、アルミニウムあるい
はガリウムの酸化物担持あるいは該元素をイオン
交換で導入した結晶性硼珪酸からなることを特徴
とするトルエンのメチル化によるパラキシレンの
製造用触媒を提供するものである。 本発明の触媒では、上記3種の元素を酸化物の
形態またはイオンの形態(即ち塩の形態)で結晶
性硼珪酸に担持させる。上記3種の元素の酸化物
あるいはイオン源としては、これら元素の各種塩
類、例えば硝酸塩、硫酸塩、塩化物あるいはアン
モニウム塩などがあり、具体的には硝酸アルミニ
ウム、硫酸アルミニウム、硝酸ガリウム、硫酸ガ
リウムなどをあげることができ、また硼素源とし
て硼酸、硼酸アンモニウムなどをあげることもで
きる。そのほか、有機酸塩さらには水酸化物等を
用いることもできる。 本発明における結晶性硼珪酸としては種々の結
晶性硼珪酸を用いることができる。例えば特開昭
53−55500号公報、特開昭55−7598号公報、特開
昭56−84313号公報、特開昭57−123817号公報、
特開昭57−129820号公報などに記載の結晶性硼珪
酸をあげることができる。これらの結晶性硼珪酸
を調製するには種々の方法があるが、たとえばア
ンモニウム型の結晶性硼珪酸は一般に次のように
調製される。すなわち、まず酸化硼素、濃硫酸お
よびテトラプロピルアンモニウムブロマイドを含
む水溶液(溶液A)、酸化珪素、酸化ナトリウム
および水からなる水ガラスの水溶液(溶液B)、
塩化ナトリウム水溶液(溶液C)をそれぞれ調製
し、この溶液AおよびBを溶液Cに滴下し、必要
に応じて混合液のPHを調整し、これをオートクレ
ーブ中で加熱する。その後、冷却、洗浄、乾燥お
よび焼成の過程を経て、結晶性硼珪酸ナトリウム
が得られる。さらに得られた結晶性硼珪酸ナトリ
ウムを硝酸アンモニウム水溶液と処理してアンモ
ニウム型の結晶性硼珪酸が得られる。このように
して得られる結晶性硼珪酸は粉末状のものである
が、これにアルミナゾル等のバインダーを加えて
成形することもできる。 前記硼素、アルミニウムあるいはガリウムの酸
化物担持あるいは該元素をイオン交換で導入した
結晶性硼珪酸の調製は、各種の方法により行なう
ことができるが、通常は結晶性硼珪酸に前記元素
の化合物の水溶液を常法により含浸あるいはイオ
ン交換をすることにより行なう。ここで該元素の
化合物と結晶性硼珪酸との使用割合は特に制限は
なく、各種条件に応じて適宜定めればよいが、一
般的には前記元素の化合物:硼珪酸=0.1〜30:
100(重量比)、好ましくは1〜10:100(重量比)
とすべきである。第a族金属の化合物を結晶性
硼珪酸に含浸あるいはイオン交換により導入した
後、焼成し、さらに必要に応じてバインダーとし
てアルミナゾルを加えて、成形すれば目的とする
パラキシレン製造用触媒となる。さらに、また焼
成後に、リン酸を含浸させたものは、特にパラキ
シレンの選択率のすぐれた触媒となる。 本発明の触媒は、トルエンを原料として、これ
をメチル化してパラキシレンを製造する反応に用
いられるものである。ここで原料であるトルエン
をメチル化するにあたつては、適当なメチル化
剤、例えばメタノール、ジメチルエーテル、塩化
メチル、臭化メチルなどを使用すべきであり、特
にメタノールが好ましい。 本発明の触媒を用いてトルエンからパラキシレ
ンを製造するにあたつては、その反応条件は適宜
選定すればよいが、通常は反応温度400〜700℃、
好ましくは500〜650℃、反応圧力常圧〜10Kg/cm2
G、重量空間速度(WHSV)1〜15hr-1、好ま
しくは5〜10hr-1とし、また、トルエンとメチル
化剤の割合は、前者:後者=1:5〜10:1(モ
ル比)とする。 なお、本発明の触媒を用いる反応は、流通式、
バツチ式のいずれの方法においても行なうことが
でき、パラキシレンを高い選択率で製造すること
ができる。 叙上の如く、本発明の触媒を用いれば、パラキ
シレンを高い選択率ならびに収率にて得ることが
できると同時に、触媒寿命が従来の結晶性硼珪酸
触媒に比べて長いため、長時間にわたつて高い触
媒活性を維持した状態で連続運転を行なうことが
できる。 従つて、本発明の触媒は、パラキシレンを工業
的に製造する際に有効な利用しうるものであり、
極めて利用価値の高いものである。 次に本発明を実施例によりさらに詳しく説明す
る。 参考例(硼珪酸の調製) 酸化硼素1.34g、濃硫酸17.68gおよびテトラ
プロピルアンモニウムブロマイド26.32gを水250
mlに加えた溶液Aと、水ガラス(組成酸化珪素
28.95重量%、酸化ナトリウム9.40重量%、水
61.65重量%)211.1gを水250mlに加えた溶液B
をそれぞれ調製した。次いで溶液AおよびBを塩
化ナトリウム79.0gを水122mlに加えてなる溶液
に室温にて10分間にわたつて同時に滴下した。得
られた混合液は硫酸を用いてPH9.5に調整した。
さらにこの溶液をオートクレーブに入れて、反応
温度170℃で20時間加熱処理した。冷却下、オー
トクレーブ内容物を濾過し、得られた固形物を洗
浄した後、120℃で6時間乾燥した。さらに550℃
で8時間焼成することにより、結晶性硼珪酸ナト
リウム50gが得られた。 次にこの結晶性硼珪酸ナトリウム30gを5倍重
量の1規定硝酸アンモニウム水溶液に加え8時間
還流した。その後冷却、静置して上澄み液をデカ
ンテーシヨンにより除いた。還流、デカンテーシ
ヨンの操作を3回繰り返した後、内容物を濾過、
洗浄し、120℃で10時間乾燥してアンモニウム型
結晶性硼珪酸29.5gを得た。 実施例 1 (1) 触媒の調製 硼酸1.87gを水80mlに溶解し、この溶液に上
記参考例で得られたアンモニウム型結晶性硼珪
酸20gを加え、90℃において16時間撹拌した。
ついで、蒸発乾固して、120℃で16時間乾燥後、
550℃で6時間焼成した。得られた焼成粉末に
バインダー含量が20重量%となるようにアルミ
ナゾルをバインダーとして加え、粒状に成形
し、120℃で5時間乾燥し、550℃で4時間焼成
することにより触媒を得た。 (2) トルエンのメチル化 常圧固定床流通式反応管に上記(1)で得られた
触媒2gを充填し、反応温度600℃において、
WHSV9.2hr-1としてトルエンとメタノールの
送入モル比が4/1となるように供給して反応
を行なつた。反応開始より3時間経過後の反応
結果を第1表に示す。 実施例 2 (1) 触媒の調製 硝酸アルミニウム3.87gをメタノール60mlに
溶解し、この溶液に上記参考例で得られたアン
モニウム型結晶性硼珪酸10gを加え、65℃にお
いて5時間撹拌した。ついで蒸発乾固して120
℃で16時間乾燥後、550℃で6時間焼成した。
その後の成形工程は実施例1(1)と同様に行な
い、触媒を得た。 (2) トルエンのメチル化 実施例1(2)において、触媒として上記(1)で得
られた触媒を用いたこと以外は実施例1(2)と同
様に反応を行なつた。3時間経過後の結果を第
1表に示す。 実施例 3 (1) 触媒の調製 硝酸ガリウム0.82gを水50mlに溶解し、この
溶液に上記参考例で得られたアンモニウム型結
晶性硼珪酸5gを加え、90℃で5時間撹拌し
た。ついで蒸発乾固して120℃で16時間乾燥後、
550℃で6時間焼成した。その後の成形工程は
実施例1(1)と同様に行ない、触媒を得た。 (2) トルエンのメチル化 実施例1(2)において、触媒として上記(1)で得
られた触媒を用いたこと以外は実施例1(2)と同
様にして反応を行なつた。3時間経過後の結果
を第1表に示す。 実施例 4 (1) 触媒の調製 実施例3において得た触媒粉末5gを、リン
酸の1.0%水溶液30c.c.に加えて90℃で16時間撹
拌した。ついで蒸発乾固して120℃で16時間乾
燥後550℃で6時間焼成した。その後の成形工
程は実施例1(1)と同様に行ない、触媒を得た。 (2) トルエンのメチル化 実施例1(2)において、触媒として上記(1)で得
られた触媒を用いたこと以外は実施例1(2)と同
様にして反応を行なつた。3時間経過後の結果
を第1表に示す。 比較例 1 (1) 触媒の調製 上記参考例で得られたアンモニウム型結晶性
硼珪酸にバインダー含量が20重量%となるよう
にアルミナゾルをバインダーとして加えて成形
し120℃で5時間乾燥後、600℃で4時間焼成し
触媒を得た。 (2) トルエンのメチル化 実施例1(2)において、触媒として上記(1)で得
られた触媒を用いたこと以外は実施例1(2)と同
様にして反応を行なつた。3時間経過後の結果
を第1表に示す。 【表】
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 硼素、アルミニウムあるいはガリウムの酸化
物担持あるいは該元素をイオン交換で導入した結
晶性硼珪酸からなることを特徴とするトルエンの
メチル化によるパラキシレンの製造用触媒。 2 触媒がリン酸を含浸させたものである特許請
求の範囲第1項記載の触媒。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58092510A JPS59222228A (ja) | 1983-05-27 | 1983-05-27 | パラキシレンの製造用触媒 |
| US06/541,664 US4491678A (en) | 1982-10-19 | 1983-10-13 | Process for the production of para-xylene |
| EP83110310A EP0106342B1 (en) | 1982-10-19 | 1983-10-15 | Process for the production of para-xylene |
| DE8383110310T DE3377793D1 (en) | 1982-10-19 | 1983-10-15 | Process for the production of para-xylene |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58092510A JPS59222228A (ja) | 1983-05-27 | 1983-05-27 | パラキシレンの製造用触媒 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59222228A JPS59222228A (ja) | 1984-12-13 |
| JPH0443698B2 true JPH0443698B2 (ja) | 1992-07-17 |
Family
ID=14056304
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58092510A Granted JPS59222228A (ja) | 1982-10-19 | 1983-05-27 | パラキシレンの製造用触媒 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59222228A (ja) |
-
1983
- 1983-05-27 JP JP58092510A patent/JPS59222228A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59222228A (ja) | 1984-12-13 |
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