JPH11152238A - ヒドロホルミル化法 - Google Patents
ヒドロホルミル化法Info
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- JPH11152238A JPH11152238A JP10238530A JP23853098A JPH11152238A JP H11152238 A JPH11152238 A JP H11152238A JP 10238530 A JP10238530 A JP 10238530A JP 23853098 A JP23853098 A JP 23853098A JP H11152238 A JPH11152238 A JP H11152238A
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C45/00—Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds
- C07C45/49—Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by reaction with carbon monoxide
- C07C45/50—Preparation of compounds having >C = O groups bound only to carbon or hydrogen atoms; Preparation of chelates of such compounds by reaction with carbon monoxide by oxo-reactions
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- C07—ORGANIC CHEMISTRY
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- C07C29/00—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring
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Abstract
する方法の改善を提供する。 【解決手段】 a)白金族金属カチオンの給源、 b)非ハロゲン化物アニオンの給源、 c)式 R1R2M1RM2R3R4 (I) 〔式中、M1およびM2は独立的にリン、ヒ素またはアン
チモン原子を表し、Rは架橋部において1〜4個の原子
を含有する二価架橋基を表す〕の少なくとも1種の二座
配位子の給源、および d)塩化物、ヨウ化物および臭化物並びにそれらの混合
物の群から選ばれたハロゲン化物アニオンの給源 からなる触媒系の存在下でエチレン不飽和化合物を一酸
化炭素および水素でヒドロホルミル化する方法におい
て、反応混合物の総量を基準として0.6重量%より多
くかつ反応条件下における溶解限度までの量の水の追加
的存在を特徴とする上記方法。
Description
エチレン不飽和化合物と一酸化炭素および水素との反応
によるエチレン系不飽和化合物のヒドロホルミル化法に
関する。
ル化してアルデヒドおよび/またはアルコールを形成さ
せることは、きわめて工業的に重要である。その方法は
何十年間も商業的に操業されてきており、そして反応条
件、触媒系および装置を最適化するために何年間にもわ
たって多くの開発研究がなされてきた。一層高い収率お
よび生成物選択性に向けて大きな進歩があったけれど
も、該方法の更なる改善が依然必要とされる。
媒系がパラジウムカチオンの給源、アニオンの給源およ
び下記に定められるような二座ジホスフィンを含んでな
るモノカルボニル化法が開示されている。オレフィンを
ヒドロホルミル化する際、この触媒系の活性および選択
性は依然完全には満足でない。
白金族金属カチオンの給源、ハロゲン化物アニオン以外
のアニオンの給源、下記に定められるような二座配位子
の給源、および多くとも3:1のハロゲン化物アニオ
ン:白金族金属カチオンのモル比のハロゲン化物アニオ
ンの給源からなる触媒促進剤を含んでなるヒドロホルミ
ル化法が開示されている。ハロゲン化物イオンの存在が
所望アルコール生成物への該方法によって活性および選
択性の著しい向上が説明されるということが示されてい
る。しかしながら、WO95/05354による方法は
また、ハロゲン化物イオン濃度の小さい変動に過度に敏
感であるように思われ、しかしてその正的効果は約0.
4:1の該カチオンに対するモル比においてシャープな
ピークを有する。WO95/05354の実施例10〜
12において、塩化スズが使用される促進剤であり、そ
して水が反応混合物の総量を基準として計算して0.6
重量%の量まで添加された。しかしながら、この文献か
らは、該水のいかなる特別な効果も認められず、また演
繹され得ない。
量を基準として0.6重量%より多くかつ反応条件下の
反応混合物中における溶解限度まで、特に3重量%まで
の量にて添加されるとき、ハロゲン化物アニオンの強力
な共促進剤として作用する、ということが今般見出され
た。
チモン原子を表し、Rは架橋部において1〜4個の原子
を含有する二価架橋基を表し、R1およびR2は独立的に
置換もしくは未置換ヒドロカルビル基を表し、または一
緒に2つの自由原子価がM1に結合した二価の置換もし
くは未置換環式基を表し、そしてR3およびR4は独立的
に置換もしくは未置換ヒドロカルビル基を表しまたは一
緒に2つの自由原子価がM2に結合されている二価の置
換もしくは未置換環式基を表す〕の少なくとも1種の二
座配位子の給源、および d)塩化物、ヨウ化物および臭化物並びにそれらの混合
物の群から選ばれたハロゲン化物アニオンの給源 からなる触媒系の存在下でエチレン系不飽和化合物を一
酸化炭素および水素でヒドロホルミル化する方法におい
て、反応混合物の総量を基準として0.6重量%より多
くかつ反応条件下における溶解限度までの量の水の追加
的存在を特徴とする上記方法に関する。
族金属の間のモル比は、0.02:1と3:1の間にあ
る。
を基準として0.7〜3.0重量%の間にある。
番号28、46および78を有する金属、即ちニッケ
ル、パラジウムおよび白金と定義される。これらのう
ち、パラジウムおよび白金が好ましい。
酸、硫酸もしくはスルホン酸の塩、白金もしくはパラジ
ウムと12個までの炭素原子を有するカルボン酸の塩、
パラジウムもしくは白金の錯体、例えば一酸化炭素もし
くはアセチルアセトネートとの錯体、またはイオン交換
体もしくはカーボンのような固体物質と結合されたパラ
ジウムのような、白金またはパラジウムの化合物であ
る。パラジウム(II)アセテートおよび白金(II)
アセチルアセトネートが、好ましい金属給源の例であ
る。
として、これらのアニオンを発生するいずれの化合物も
用いられ得る。酸またはそれらの塩、例えば上記に挙げ
られた酸のいずれかがアニオンの給源として用いられる
ことが適当であり、しかしてそれらはまた白金族の金属
の塩に関与し得る。
がアニオン給源として用いられ、即ち18℃において水
溶液にて測定して3未満、好ましくは2未満のpKa値
を有する酸である。これらの酸に由来するアニオンは、
白金族の金属に対して非配位性または弱配位性である。
硫酸、スルホン酸およびトリフルオロ酢酸のようなハロ
ゲン化カルボン酸のアニオンである。
スルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸、tert
−ブタンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸および
2,4,6−トリメチルベンゼンスルホン酸である。
BF3、AlCl3、SnF2、Sn(CF3SO3)2、S
nCl2もしくはGeCl2のようなルイス酸とスルホン
酸、例えばCF3SO3HもしくはCH3SO3Hのような
プロトン酸またはHFもしくはHClのようなハロゲン
化水素酸との組合わせ、あるいはルイス酸とアルコール
との組合わせにより発生されるアニオンのようなもので
ある。かかる錯体アニオンの例は、BF4 -、SnC
l3 -、[SnCl2・CF3SO3]-およびPF6 -であ
る。
cにおいて、M1およびM2は好ましくは同じであり、そ
して一層好ましくは両方共リン原子であり、この場合配
位子はビスホスフィンである。
には、すべての架橋基が炭素原子である。好ましくは、
架橋基は、架橋部において2個または3個一層好ましく
は2個の炭素原子を含有する。例えば、典型的な有機架
橋基Rは、CH2−CH2およびCH2−CH2−CH2で
ある。
換)環式基は、一般に、少なくとも5個の環原子を含
み、そして好ましくは6〜9個の環原子を含有する。一
層好ましくは、環式基は、8個の環原子を含有する。置
換基は、もしあるとすれば、通常、1〜4個の炭素原子
を有するアルキル基である。概して、すべての環原子は
炭素原子であるが、しかし環において1個または2個の
ヘテロ原子(酸素原子または窒素原子のような)を含有
する二価環式基は排除されない。適当な二価環式基の例
は、1,4−シクロヘキシレン、1,4−シクロヘプチ
レン、1,3−シクロヘプチレン、1,2−シクロオク
チレン、1,3−シクロオクチレン、1,4−シクロオ
クチレン、1,5−シクロオクチレン、2−メチル−
1,5−シクロオクチレン、2,6−ジメチル−1,4
−シクロオクチレンおよび2,6−ジメチル−1,5−
シクロオクチレン基である。
クチレン、1,5−シクロオクチレンおよびそれらのメ
チル(二)置換誘導体から選択される。
また用いられ得、例えば1,4−シクロオクチレン基を
有する配位子および1,5−シクロオクチレン基を有す
る配位子の混合物である。
は独立的に、1〜4個の炭素原子を有するアルコキシ
基、ハロゲン原子もしくは(C1〜C4アルキル)アミノ
基のような置換基で随意に置換された様々な非環式また
は環式基を表し得る。
ec−ブチルおよびtert−ブチル基のようなアルキ
ル基、シクロペンチルおよびシクロヘキシル基のような
シクロアルキル基、フェニルおよびトリル基のようなア
リール基およびヘキサメチレン基のような二価の基であ
る。しかしながら、好ましくは、R3はR4と一緒に、二
価環式基、特にR2と一緒にR1により表される基と同じ
基(この場合、該二価環式基の2つの自由原子価は無論
M1の代わりにM2に結合される)を表す。かくして、式
(I)の好ましい二座配位子は、1,2−ビス(1,4
−シクロオクチレン−ホスフィノ)エタン、1,2−ビ
ス(1,5−シクロオクチレン−ホスフィノ)エタンお
よびそれらの混合物である。
法、例えばGB−A−1,127,965に開示されて
いる方法が参照される。
広範囲内で変動し得る。通常、エチレン不飽和化合物1
モル当たり白金族金属10-8〜10-1モル原子の範囲好
ましくは10-7〜10-2モル原子の範囲の量が用いられ
る。触媒系における関与物質の量は、白金族金属1モル
原子当たり0.5〜10、好ましくは1〜6モルの二座
配位子そして0.5〜15、好ましくは1〜8モルのア
ニオン給源または錯体アニオン給源が用いられるように
選択されることが好都合である。
ンの間のモル比は、好ましくは3:1より大きくない。
一層多い量のハロゲン化物アニオンが存在する場合、触
媒系の活性は、おそらくパラジウム部とハロゲン化物部
の間で起こる配位の為、悪影響を受ける傾向にある。
族金属カチオンの間のモル比は、多くとも2:1、一層
好ましくは1:1未満、例えば0.02:1ないし1:
1である。
条件下でハロゲン化物アニオンを発生するいずれの化合
物も用いられ得る。
ばHCl、HBrおよびHI並びにハロゲン化金属、例
えばNaCl、MgBr2、ZnCl2、ZnI2、KB
r、RbCl、CsCl、CsI、MgI2およびCu
Clのような無機化合物である。
別のカテゴリーは、ハロゲン化物アニオンを反応媒質に
提供することの可能なハロゲン含有有機化合物から成
る。適当なものは、例えば、トリアリールアルキルホス
ホニウムクロライドのような有機ホスホニウムハライド
並びに5−ハロ安息香酸、例えば5−クロロ安息香酸、
2,5−ジクロロ安息香酸、2,3,5−トリヨード安
息香酸、3,5−ジ−ヨード安息香酸、m−ハロフタル
酸およびそれらのエステルのようなハロゲン含有芳香族
化合物である。
特に好ましい。
和化合物は、好ましくは、1分子当たり2〜30個の炭
素原子を有するオレフィンまたはそれらの混合物であ
る。それらは、1分子当たり1つまたはそれ以上の二重
結合を含み得る。好ましいものは、4〜24個の炭素原
子を有する内部オレフィンまたはそれらの混合物であ
る。かかるオレフィン混合物は、例えばエチレンをオリ
ゴマー化しそしてその後二重結合異性化および不均化反
応を行う方法の生成物として、商業的に容易に入手でき
る。本発明の方法において、これらの内部オレフィン、
通常1分子当たり6〜20個の炭素原子を有する線状内
部オレフィンの混合物またはかかる混合物の比較的沸点
の近い留分は、高い反応速度にておよびほぼ完全な転化
度にてヒドロホルミル化され得る。それらの例は、線状
内部C6〜C8オレフィンの混合物および線状内部C10〜
C14オレフィンの混合物である。
不飽和カルボン酸、かかる酸のエステル、またはカルボ
ン酸の不飽和エステル、例えばアリルアセテートであ
る。
体ブテン二量体(“ダイマーソル(DIMERSO
L)”,商標)のような分枝状オレフィンが用いられ得
るが、しかしその際ヒドロホルミル化生成物もまた無論
分枝構造を含有する。
レフィンのオリゴマーの混合物)、“ナプヴィス(NA
PVIS)”および“ハイヴィス(HYVIS)”(低
分子量ポリイソブチレンの商標)のようなアタクチック
ポリオレフィン並びにスチレン−ブタジエン(ブロッ
ク)コポリマーのようなオレフィン系不飽和ポリマー供
給原料は、興味あるアルコール(合成潤滑剤、機能化添
加剤、等の中間体として)に転化され得る。
うなアルファ−オレフィン並びにノルボルナジエン、ジ
シクロペンタジエン、1,5−ヘキサジエンおよび1,
7−オクタジエンのようなジオレフィンは用いられ得
る。ジオレフィンは無論(主として)ジヒドロホルミル
化生成物を生じるけれども、モノヒドロホルミル化生成
物もまた形成され得る。
非等モル比にて例えば8:1ないし1:4、典型的には
4:1ないし1:2の範囲内の比率にて供給され得る。
好ましくは、それらは、3:1ないし1:2の範囲内の
比率にて供給される。
応条件にて行われ得る。従って、50〜200℃の範囲
の温度が推奨され、好ましい温度は70〜160℃の範
囲にある。5〜100バールの範囲の反応圧が好まし
く、より低いまたはより高い圧力は選択され得るが、特
に有利であるとは考えられない。更に、より高い圧力
は、特殊な装置上の設備を必要とする。
出発物質および形成されたヒドロホルミル化生成物は、
反応希釈剤として作用し得る。従って、別個の溶媒の使
用は必要でない。しかしながら、好都合には、ヒドロホ
ルミル化反応は、溶媒の追加的存在下で行われ得る。か
かるものとして、飽和炭化水素、例えばパラフィンおよ
びイソアルカンが推奨され、そして更にブタノール、1
−エチルヘキサノール、1−ノナノールのような好まし
くは1分子当たり4〜10個の炭素原子を有するアルコ
ール、または一般的にヒドロホルミル化生成物として形
成されたアルコール;2,5,8−トリオキサノナン
(ジグライム)、ジエチルエーテルおよびアニソールの
ようなエーテル、メチルブチルケトンのようなケトンが
推奨される。
のような以前のヒドロホルミル化法においては、溶媒と
してのアルコールの使用は、用いられるヒドロホルミル
化触媒がオレフィン、一酸化炭素および溶媒アルコール
が関与する反応においてエステルの形成にも触媒活性で
あったので、望ましくないとしばしば考えられた。しか
しながら、本発明の触媒系は、所望のヒドロホルミル化
生成物への高選択性にかんがみて、溶媒としてのアルコ
ールの使用を許容する。
質が比較的低分子量を有する場合、即ち5〜7個の炭素
原子を有するエチレン系不飽和化合物が用いられる場合
特に好ましい。
0〜18個の炭素原子を有するオレフィンのヒドロホル
ミル化については、通常比較的極性の低い不活性溶媒の
使用で十分である。
ンから成る溶媒が好ましい。スルホンが特に好ましく、
例えばジメチルスルホンおよびジエチルスルホンのよう
なジアルキルスルホン並びにスルホラン(テトラヒドロ
チオフェン−2,2−ジオキシド)、スルホレン、2−
メチルスルホランおよび2−メチル−4−エチルスルホ
ランのような環式スルホンである。
とって非常に有効な溶媒であることが分かった。
ルホンとプロトン性溶媒(例えばアルコール)との混合
物である。オレフィンのヒドロホルミル化において、典
型的には、ヒドロホルミル化反応において得られるアル
コールと同一または同様であるアルコールが選択され
る。
の量は、著しく変動し得る。各場合において多相液状反
応媒質の形成のために必要とされる冷却の度合いおよび
溶媒の最適量を確立することは、当業者の達成し得る範
囲内にある。以後に提供される実験結果もまた、好まし
くは用いられるべき溶媒の量の指摘となる。
ラジウムを基剤とした上記に定められた触媒系を用い
て、高反応速度にて内部オレフィンからアルコールを製
造することに非常に適している。
金を基剤とした上記に定められた触媒系を用いることに
より、高線状度を有するアルデヒドの製造のために非常
に有用である。
る。略記は、次の意味を有する。
オクチレンホスフィノ)エタン TFSA=トリフルオロメタンスルホン酸 EH=2−エチルヘキサン−1−オール実施例 これらの実施例において、平衡になるまで異性化された
C11/C12オレフィン混合物(即ち、主に内部線状オレ
フィン)の、Pd/BCPE/TFSA触媒組成物並び
に変動量の塩化物および水の存在下での一酸化炭素およ
び水素によるヒドロホルミル化を、サンプルをガスクロ
マトグラフィー(GC)分析することにより追跡した。
活性に依存する)、すべての場合で、C12/C13アルコ
ール最終生成物への選択度は98モル%を上回り、生成
アルコールの線状度は75モル%であり、そして生成パ
ラフィンの量は1モル%未満であった。
表されるときの活性度にある。アルコールへのオレフィ
ンの転化がオレフィンおよび金属(Pd)の両方におい
て一次であるとすると、kはPd1モル当たり1時間に
ついて表され、式k=−(1/[Pd])・ln{(1
00−X)/t}〔式中、[Pd]は用いられたPdの
モル量であり、Xは転化されたオレフィンのモル%であ
り、そしてtはhrでの時間である〕により回分操作に
ついて算出される。
O=0.6重量%) 実験を、300mlの撹拌回分型オートクレーブにて行
った。オートクレーブに、77.68mlのC11/C12
異性化オレフィン、64.47mlのEHおよび0.8
1mlの水を装填した。フラッシした後、オートクレー
ブを2:1のモル比の水素および一酸化炭素で5000
kPaの圧力に加圧し、そして105℃に加熱した。触
媒溶液(16.4mlのスルホラン中に溶解された0.
475ミリモルのパラジウム(II)アセテート、0.
665ミリモルのBCPE、0.0475ミリモルのN
aClおよび1.09ミリモルのTFSA)を、オート
クレーブの内容物に添加した。
量%) 実験を実質的に実施例1と同様に行ったが、0.143
ミリモルのNaClを用いた点が相違した。
量%) 実験を実質的に実施例1と同様に行ったが、0.38ミ
リモルのNaClを用いた点が相違した。
量%) 実験を実質的に実施例1と同様に行ったが、2.16m
lの水を適用したことおよび触媒溶液が16.4mlの
スルホラン中に溶解された0.25ミリモルのパラジウ
ム(II)アセテート、0.3ミリモルのBCPE、
0.075ミリモルのNaClおよび0.575ミリモ
ルのTFSAから成っていた点が相違した。
重量%) 実験を実質的に実施例4と同様に行ったが、0.108
ミリモルのNaClを用いた点が相違した。
量%) 実験を実質的に実施例4と同様に行ったが、0.175
ミリモルのNaClを用いた点が相違した。
量%) 実験を実質的に実施例1と同様に行ったが、0.143
ミリモルのNaClおよび3.24mlの水を用いた点
が相違した。
重量%) 実験を実質的に実施例1と同様に行ったが、0.261
ミリモルのNaClおよび3.24mlの水を用いた点
が相違した。
量%) 実験を実質的に実施例1と同様に行ったが、0.38ミ
リモルのNaClおよび3.24mlの水を用いた点が
相違した。
いる。
水の添加はハロゲン化物の活性促進効果を高めると結論
され得る。最大活性度が観測されるハロゲン化物/金属
のモル比も上げられる。
Claims (8)
- 【請求項1】 a)白金族金属カチオンの給源、 b)非ハロゲン化物アニオンの給源、 c)式 R1R2M1RM2R3R4 (I) 〔式中、M1およびM2は独立的にリン、ヒ素またはアン
チモン原子を表し、Rは架橋部において1〜4個の原子
を含有する二価架橋基を表し、R1およびR2は独立的に
置換もしくは未置換ヒドロカルビル基を表し、または一
緒に2つの自由原子価がM1に結合した二価の置換もし
くは未置換環式基を表し、そしてR3およびR4は独立的
に置換もしくは未置換ヒドロカルビル基を表し、または
一緒に2つの自由原子価がM2に結合されている二価の
置換もしくは未置換環式基を表す〕の少なくとも1種の
二座配位子の給源、および d)塩化物、ヨウ化物および臭化物並びにそれらの混合
物の群から選ばれたハロゲン化物アニオンの給源 からなる触媒系の存在下でエチレン系不飽和化合物を一
酸化炭素および水素によりヒドロホルミル化する方法に
おいて、反応混合物の総量を基準として0.6重量%よ
り多く且つ反応条件下における溶解限度までの量の水の
追加的存在を特徴とする上記方法。 - 【請求項2】 ハロゲン化物アニオンと白金族金属カチ
オンの間のモル比が0.02:1と3:1の間にあるこ
とを特徴とする、請求項1に記載の方法。 - 【請求項3】 a)がパラジウムカチオンまたは白金カ
チオンの給源であることを特徴とする、請求項1または
2に記載の方法。 - 【請求項4】 b)が、3未満のpKaを有する強酸で
あることを特徴とする、請求項1から3のいずれか一項
に記載の方法。 - 【請求項5】 式(I)の二座配位子においてM1およ
びM2の両方がリンでありそしてRがCH2−CH2また
はCH2−CH2−CH2であることを特徴とする、請求
項1から4のいずれか一項に記載の方法。 - 【請求項6】 式(I)の二座配位子においてR2と一
緒にR1により、およびR4と一緒にR3によりそれぞれ
表される二価環式基の各々が、6〜9個、好ましくは8
個の環原子を有するシクロアルキレン基であることを特
徴とする、請求項1から5のいずれか一項に記載の方
法。 - 【請求項7】 ハロゲン化物アニオンが塩化物であるこ
とを特徴とする、請求項1から6のいずれか一項に記載
の方法。 - 【請求項8】 水の量が反応混合物の総量を基準として
0.7〜3.0重量%の間にあることを特徴とする、請
求項1から7のいずれか一項に記載の方法。
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