JPS58183647A - 第三級アミンの製造方法 - Google Patents

第三級アミンの製造方法

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JPS58183647A
JPS58183647A JP57065067A JP6506782A JPS58183647A JP S58183647 A JPS58183647 A JP S58183647A JP 57065067 A JP57065067 A JP 57065067A JP 6506782 A JP6506782 A JP 6506782A JP S58183647 A JPS58183647 A JP S58183647A
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reaction
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rhodium
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柳 良夫
Kuniichi Yoneyama
米山 国一
Hiroyuki Omori
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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
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  • 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】 本発明はオレフィン、−酸化炭素、水素および第一級ま
たは第二級アミンを触媒の存在下に反応ゼしめて第三級
アミンを製造する方法に関するものである。
末端または内部に二重結合を有するn−オレフィン類を
原料として、一段で第三級アミンを合成し得ることは公
知であり、既にいくつかの文献、特許に記載されている
例えば特公昭41−9527号明細書にはトリヒドロカ
ルビルホスフィンとフバルトカルボニルからなる錯化合
物を含む触媒を用い、オレフィン、−酸化炭素、水素お
よび第二級アミンからの第三級アミンの一段合成法が記
載されている。しがしながら、この方法では常に第三級
アミンと共に比較的多量のアルコールが副生ずるため、
目的生成物であるアミン収率は低く、アミン製造法とし
ては有効ではない。
He1vet、ica Ohemica  Acta、
54巻 1440〜]445頁(197]−年)あるい
は米国特許第3947458号明細tfには鉄ペンタカ
ルボニルとロジウム化合物から成る触媒の存在下に、オ
レフィン、−酸化炭素、水および窒素含有化合物からア
ミンを製へする方法が開示されている。この方法では、
アミン収率はかなり良いが、高価なロジウム化合物を高
濃度で使用することが要求され、また、原料ガスとして
、安価な水素と一酸化炭素の混合ガスではなく、割高な
一酸化炭素を多量に必要とする等の難点がある。
特開昭49−88812号明細書には、電子供与性原子
が酸素、窒素または硫黄である配位子を含有する第1圧
族金属錯体の存在下に、オレフィン、−酸化炭素、水素
および窒素含有化合物から置換アミン類を製造する方法
が開示されている。この方法でも、高価な第■族貴金属
化合物、例えばロジウム化合物等を比較的高濃度で使用
することが要求されるため、触媒コストの増加を招き、
安価な置換アミン類の合成を困難にしている。
以上説明したように、オレフィン類からの長鎖アルギル
基を有する第三級アミン類の一段合成においては、コバ
ルト等の比較的安価な第■族金属の場合Gこは反応選択
性が低く、−力ロジウム等の高価な第■r族金属を使用
すると反応選択性が改良されてアミン収率は高まるが、
触媒が高価であるため触媒コストが著しく高くなり、い
ずれの方法も第三級アミンの工業的製造法としては必ず
しも有利とはいいがたい。
従って本方法を工業的に有利に実施するためには、高収
率をあげるためにロジウム等の高価な触媒を使用した場
合、反応混合物からの触媒の回収、再使用のための技術
を確立することが不可欠であるが、これらの処理過程中
では高価な金属錯体の一部がどうしても分解したり、損
失したりすることは避けられず、この量は、例え微量で
あっても、ロジウム等の極めて高価な第■族金属の場合
、触媒コストに大きく影響を及ばず。かかる錯体の分解
および損失量は、通常その濃度が高くなればなる程多く
なるのが普通であり、その意味では可能な限り低濃度で
反応を実施することが望ましい。
しかしながら、ロジウム含有化合物、例えば、RhCl
3・3O,、O等を触媒とした場合、その濃度を低 3
− 下していくと反応速度が小さくなり、オレフィン転化率
が低下するだけでな(、反応選択性の低下かみられ、目
的生成物である第三級アミン類への中間物質であるアル
テヒド類が反応帯域中に多量存在するようになり、これ
らアルテヒド類の縮合等に基因する重質物質の生成量が
急激に増加したり、あるいは生成物であるアルキル基を
有する含窒素化合物中に、所望のアミン類以外にアルキ
ル基内に不飽和結合をもったアミン類や、炭素−窒素二
重結合を有するイミン類等の不純物が多量に含まれてく
るようになる。
そのため、あまりにロジウム濃度を低下することはかえ
って不都合であり、反応選択性を低下させないためには
どうしても一定濃度以」―のロジウム濃度にする必要が
あった。
本発明者らは、ロジウム含有化合物を触媒とする当該反
応の選択性を改良すべく鋭意検討した結果、ルテニウム
含有化合物の共存下で反応を実施することにより、ロジ
ウムの濃度を低下させても一定条件下でのオレフィン転
化率こそ低下するが驚くべきことにこの間反応帯域中に
は所望生成物である第三級アミンへの中間体であるアル
デヒドは殆んどみとめられないこと、従ってこれに基因
する重質物の生成も全くみとめられないことが判明し、
その上、生成するアルギル基含有第三級アミン留分中に
は、先に述べたアルキル基内に不飽和結合を有するアミ
ン類や炭素−窒素二重結合を有するイミン類等の不純物
も殆んど含まれないことを見出し、本発明を完成するに
到ったものである。
即ち本発明は、副しフィン、−酸化炭素、水素および第
一・級もしくは第二級アミンを、触媒の存在下に反応せ
しめて第三級アミンを製造する方法において、該触媒が
ロジウム化合物およびルテニウム化合物よりなることを
特徴とする第三級アミンの製造方法である。
本発明に用いられる原料オレフィンとしては炭素数2〜
30のオレフィン性不飽和結合を有する炭化水素であり
、特に炭化水素構造が直鎖状のものが好適である。かか
る原料オレフィンとしては例えばエチレンの低重合反応
により得られる末端二重結合を有するエチレンオリゴマ
ー、アルイハ灯軽油留分から得られる直鎖炭化水素の接
触脱水素やエチレンオリゴマー等のα−オレフィンの異
性化不均化等の方法により得られる内部二重結合を有す
るn−オレフィン類等を挙げることができる。
本発明で原料として使用される第一級または第二級アミ
ンに関しては、例えば所望生成物が繊維柔軟仕上げ剤の
中間体である長鎖アルキルジメチルまたはジエチルアミ
ンや、長鎖ジアルキルメチルまたはエチルアミン等であ
る場合には、第一級アミンとしてはメチル、エチルアミ
ンが、また第二級アミンとしてはジメチル、ジエチルア
ミンが好都合となる。
しかしながらこれら原料アミン類の種類は所望生成物に
応して決定されるべき事項であり、本発明の実施にあた
って何ら制限されるべき事項ではない。
原料オレフィンとこれらアミン類のモル比は、第二級ア
ミンを用いて長鎖モノアルキル型の第三級アミンを合成
する場合と、第一級アミンを用いて長鎖ジアルキル型の
第三級アミンを合成する場合では異なる。前者の場合は
オレフィン:第二級アミンの仕込みモル比は少なくとも
]=1以」二であり、好ましくは]:1〜1:3であり
、また後者の場合にはオレフィン:第二級アミンの仕込
みモル比は]、5〜2.5 : jOの範囲内にあるこ
とが必要で、2゛]の近傍にあることが特に好ましい。
本発明において用いられる触媒は、ロジウム化合物とル
テニウム化合物とよりなるものである。
これらの化合物はそれぞれ、ハロゲン化物、硝酸塩、ハ
ロカルボニルまたGJカルボニルコンプレックスの形で
用いられ、具体的には塩化ロジウム、硝酸ロジウム、ク
ロロジカルボニルロジウムニ量体、ロジウムカルボニル
、塩化ルテニウム、硝酸ルテニウム、臭化ルテニウム、
ジクロロトリ力ルポニルルテニウムニ量体、ルテニウム
カルボニル等が挙げられる。
本発明で用いられるロジウム触媒の量は、原料オレフィ
ン300〜50000モルに対してロジウム化合物1モ
ルの範囲である。ロジウム化合物が単独で触媒として用
いられる場合には、ロジウム化合物1モルに対して原料
オレフィン量が20000モルが限度であり、これ以上
ロジウム濃度が低い場合には、反応速度の低下によりオ
レフィン転化率が低下すると共に反応選択率が急激に悪
くなり、アルデヒドおよび重質物の副生が急増する。一
方、本発明においてはルテニウム化合物を併用すること
により、反応速度の低下に伴なう選択率の低下が生ぜず
、ロジウム化合物1モルに対して原料オレフィンの使用
量を50000モル程度まで増加せしめることが可能で
ある。勿論ロジウム濃度の低下と共に反応速度の低下は
避けられないが、生成アミンに対する選択率の低下が少
なく、アルデヒド、重質物の副生が少ない。ロジウム化
合物1モルに対して50000モル以上の原料オレフィ
ンの使用は、反応速度が極めて小さくなるので実用的で
はない。一方、ロジウム化合物1モルに対して原料オレ
フィンを300モル以下使用することは、 8− 必ずしも有害ではないが、ロジウム濃度が大であること
は触媒損失量の増大を生じ易く、それに見合うほどの利
点もないので経済的ではない。
本発明でロジウム化合物と同時に使用されるルテニウム
化合物の量は、ロジウム化合物1モルに対してOj〜1
00モルの範囲で使用される。ルテニウム化合物の使用
量がロジウム化合物1モルに対してO,]モル以下の場
合には、ロジウム化合物単独の場合に比して特に添加効
果が認められず、従ってロジウム化合物が低濃度の場合
には反応選択性が急激に悪化する。また、ルテニウム化
合物の使用量がロジウム化合物1モルに対して100モ
ル以上の場合は、ロジウム触媒の有するオレフィンのヒ
ドロポルミル化反応に対する高い触媒能力に影響を及ぼ
し、特にロジウムの低濃度条件下ではオレフィン転化率
が急激に低下し、がっ、ルテニウムの使用量も増大する
ので経済的に有利ではない。
本発明において好ましい触媒使用量は、原料オlzフィ
ン500〜35000モルに対してロジウム化合物1モ
ルの割合であり、特に好ましくは原ポ]オレフィン20
00〜25000モルに対してロジウム化合物]モルの
割合である。この場合、使用するルテニウム化合物はロ
ジウム化合物]モルに対しOj〜50が好ましく、特に
好ましいのは0.2〜30の範囲である。
本発明の第三級アミン合成反応では、反応に対して不活
性な任意な溶剤を用いることができる。
そのような溶剤は、例えばヘンゼン、l・ルエン、ギシ
レン等の芳香族炭化水素、エタノール、メタノール、イ
ソブタノール、エチレンゲリコール、7’ ロビレング
リコール、エチレンダリコール脱水縮合物、プロピレン
グリコール脱水縮合物等ノ水酸基含有疾化水素等柚々の
ものがあるが、本発明はその性格−1ユこれら溶剤の種
類は何ら制限されるべき事項ではない。
上記溶媒群のうち、特定の一価、多価アルコール類の場
合、杢発明者らは先に提案した反応後の相分離現象を利
用した生成アミン類と触媒との分離が可能となるが(特
願昭56−201986号)、本発明で使用するロジウ
ム含有化合物、ルテニウムS m化合物の相分離時の挙
動は極めて類似しており、いずれも触媒の大半は生成ア
ミン層ではなく溶媒層中に存在するため、かかる相分離
方式の可能な系によって、本発明は有利に実施すること
ができる。
アミン合成に際しての反1+j+条件は、約70°C〜
240°Cの調度、約30〜:500気圧の圧力であり
、イJ利に本発明を実施するためには特に約100”C
−200°Cの調度、約60〜200気圧の圧力が好ま
しい。この圧力は実質的に一酸化炭素と水素の分圧より
なるものであるが、場合にJ:つではこれに加えて窒素
、ヘリウム、メタン等の不活性ガスが同時に存在するこ
とは何ら差支えない。水素ニー酸化炭素のモル比も広範
囲にわたって変動可能であるが、多くの場合、オレフィ
ン転化率、所望アミン収率は共に1,5〜2.、O: 
jOにすることにより良好な結果が得られる。
次に本発明のもつ利点について述べる。
利点の第一は、本発明の実施に」:リオレフィンる。即
ち、このため反応後の反応液から未反応物質として分離
回収された反応帯域へIJ−9イクルされる物質は基本
的にはオレフィン類のみであり、所望物質である長鎖ア
ルキル基含翁アミンとの分離がフルテヒF類が存在して
いる場合に比べ容易であるばかりか、」−記リサイクル
に伴なう弊害は何ら存在しない。
それに対して、本発明によらない場合は、未反応物質と
して反応帯域ヘリサイクルされる物質は、オレフィン類
とアルデヒド濃度であり、生成物である長鎖アルギル基
含有アミンとの分離が困難であるばかりか、リサイクル
により反応帯域中のアルデヒド濃度が更に上り、反応選
択性もそれに応じてますます悪化するという弊害をはら
んでいる。
従って、本発明により、オレフィン類から長鎖アルキル
基含有第三級アミン類への効率のよい転換法がi)能と
なった。
利点の第二は、オレフィン転化率の高低にかか−1,2
−− わらず反応帯域中のアルデヒド濃度が痕跡量であるため
、アルデヒドの縮合等を原因とする重質物の生成が殆ん
どないことである。重質物の生成量は、均一系触媒反応
で通常用いられる生成物と触媒の分離方式である生成物
留出方式、即ち反応液を直接蒸留して生成物を留出させ
た後、触媒を含有する残留分を反応帯域にリサイクルす
る方式の場合には、単に原料オレフィンコストのみでな
く触媒コストにも大きな影響を及ばず。つまりこの方式
では、反応帯域中の重質物の蓄積を防ぐため、常にあら
たに反応で生成する重質物に見合う量だけリザイクル触
媒流の一部を系外に抜出し、重質物の量をバランスさせ
るのが普通であり、この時同時に含有触媒も系列に抜出
されてしまう。従って、かかる重質物の生成ができるだ
け小さいことが触媒コストを低下させる上で極めて重要
である。
本発明の実施により重質物の生成は極めて微量となり、
かかる方式における触媒コストは大1〕に低下すること
となる。
利点の第三は、長鎖アルギル基含有第三級アミン留分中
に不飽和アミン類やイミン類等の不純物の含有緻が極め
て低いという点である。即ち本発明による場合、生成物
より蒸留等の操作により対応するアミン留分を分離しさ
えずれば、そのまま製品にすることができる程に高純度
であり、通常必要とされる精製処理、例えば精製水添等
を何ら施す必要がy((い。
利点の第四は、本発明においては反応選択性を低下させ
ることなく、ロジウム濃度を低下させることができ、そ
の結果、反応開始時の初期充填コスI・および触媒の分
離、回収、再使用時のロジウムの分解、損失量を低下で
きるという点である。
以下、本発明を実施例によって具体的に説明するが、本
発明はこれにより限定されるものではない。なお以下の
実施例における%は、仕込オレフィン電に対するもので
、重質物副生率(重量%)以外は、すべて理論生成量に
対するモル%である。
実施例1 0.0028gのRl〕CZ 3・3 H□0および0
.032gのRIJC13・3H20を含むエチレング
リフール32g 、 1−− i’テセン34gおよび
ジエチルアミン20gを200 mlオートクレーブに
仕込み、水素ニー酸化炭素のモル比が1.8 : jO
の混合ガスで1.20kg/ca G  まで昇圧し、
150°Cで約2時間かけて反応を実施した。
反1ル、終T後、生成アミンおよび未反応オレフィンを
主とする」二層と、触媒および溶媒からなる下層が得ら
れた。組成分析の結果、オレフィン転化率は52%で、
所望生成物であるトリデシルジエチルアミンの収率は4
9%であり、望ましくないアルデヒド類や重質物は殆ん
ど認められなかった。
実施例2 0.0025 gのRhCl3・3H20および0.0
110 gのRu CZ 3・3H20を含むエチレン
グリコール32gを用いた以外は、すべて実施例1に記
載の方法で反応を実施した。
その結果、オレフィン転化率は61%、所望トリデシル
ジエチルアミン収率は56%で、アルデヒド収率0.7
%であり、重質物の副生は殆んど詔められなか−)た。
実施例6 0.0026 gのRh013−3H20およびり、、
0030 g(’) Ru OZ a・3 H□0を含
むエチレングリフール32gを用いた以夕1はずべて実
施例1に記載の方法で反応を実施した。
その結果、オレフィン転化率は64%、所望トリデシル
ジエチルアミン収率は60%、アルデヒド収率は2%で
あり、重質物は0.5%収率で副生していた。
比較例1 Ru C! Z 3・3H20を使用しながったこと以
外はずべて実施例1に記載の方法により反応を実施した
反応後の分析結果より、オレフィン転化率は75%であ
ったが、所望生成物であるトリデシルジエチルアミンの
IIY率は31%で、アルデヒド収率が]2%であり、
重質物の副生率は32%にも達していた。また、これ以
外にも多量の不飽和アミン類が検出された。
実施例4 0.024 gのRh (N o3)3・2H,、Oお
よび0.030 gのRu OZ 3−16 − ・3H20を含むエチレングリコール32gを使ったこ
と以外はずべて実施例1のとおりに反応を実施した。
反応後の分析結果より、オレフィンの転化率は93%、
所望l・リゾシルジエチルアミンの収率は73%、アル
デヒド収率Gコ]−:5%であり、重質物の副生率は3
%たらずであった。
実施例5 0.0 :19 gのRh013・3H20お」二び0
,050 gのRu Ol 3・3I]20ヲ含むエチ
レングリコール32gを用いた以夕1は、ずべて実施例
1のとおりに反応を実施した。
反応後の分析結果より、オレフィンの転化率は85%、
所望トリデシルジエチルアミンの収率は82%であり、
望ましくないアルデヒド類や重質物は反応液中に殆んど
認められなかった。
比較例2 0、O]、9gのRh Cl、・3H20のみを含むエ
チレングリフール32gを用いて、実施例1に記載の方
法に従い反応を実施した。
反応後の分析結果より、オレフィンの転化率は94%、
所望トリテシルジエチルアミンの収率は72%、アルデ
ヒド収率は4%であり、望ましくない重質物の副生率は
]7%に達した。
実施例6 0.0076gのR)1013−3 H2Oおよび0.
012gのRu O13・3H20を含む平均分子量6
00のポリエチレングリコール32gを用いた以外はず
べて実施例1に記載された条件で反応を実施した。
反応後の分析結果より、オレフィンの転化率は75%、
所望トリデシルジエチルアミンの収率は71%であり、
望ましくないアルデヒド類、i質物は反応液中には殆ん
ど詔められなかった。
実施例7 0.0081−gのRhCl3・3H20および(j0
52gのRuCl13・3H20を含む平均分子量60
0のポリエチレングリコール32gを用いたこと以外は
、すべて実施例1のとおりに反応を実施した。
反応後の分析結果より、オレフィン転化率は62%、所
望トリデシルジエチルアミンの収率は59%で、アルデ
ヒド類や重質物は反応液中に殆んど認められなかった。
実施例8 0.0079gのRHO1,・3H20および0.00
30gのRuCl33H20を含むエチレングリコール
32gを用いた以外は、すべて実施例1に記載の条件で
反応を実施した。
反応後の分析結果より、オレフィン転化率は83%、所
望トリテシルジエチルアミンの収率は75%、アルデヒ
ド収率は5%であり、重質物の副生率は1%〜弱にすぎ
なかった。
以」二のエチレングリコールを溶媒とし、原料オレフィ
ンとして1−ドデセンを用いた実施例および比較例につ
いての1結果を第1表にまとめて示す。
実施例9 0.0060 gのRh O7A・3H20および(j
040gのRu073’3H20を含むエタノール34
g、1−ドデセン30gおよびジエチルアミン20gを
200m1オートクレーブに仕込み、水素、−酸化炭素
の= 19− たO 反応後の内容物の分析結果より、オレフィン転化率ハa
 3%、所望トリテシルジエチルアミンの収率は83%
であった。望ましくないアルデヒド類や重質物は殆んど
検出されなかった。
実施例10 0.0050 gのRhCl3・3H20および0.0
60gのRu O13−3H□Oを含むエチレングリコ
ール35g1] −ヘキサデセン34gおよびジエチル
アミン20gを200 mlオートクレーブに仕込み、
水素ニー酸化炭素のモル比が1.8 : jOの混合ガ
スで120に9/cl Gまで昇圧し、160°Cで約
3時間かけて反応を実施した。
内容物の分析結果より、オレフィン転化率は85%、所
望へブタテシルジエチルアミンの収率は78%であった
。アルデヒド類や重質物等、望ましくない副生物は反応
液中に殆んど認められなかった。
実施例11 20 一 実施例10でイ(1られた触媒を含有する溶媒層を触媒
として反応を実施した。この溶媒層32gに1−ヘキサ
デセン30gおよびジエチルアミン20gを加え、これ
を200 mlオートクレーブ中で実施例10と同一条
件で反応をくり返し実施した。
反応後の分析結果より、オレフィン転化率は81%、所
望へブタテシルジエチルアミンの収率は75%であり、
実施例10の場合と同様に反応液中にはアルデヒド類や
重質物等の望ましくない生成物は殆んど認められなかっ
た。
実施例12 0.0045 gのRh C13・31120  およ
び0.080gのRu OZ 3・3H20を含む平均
分子量600のポリエチレングリコール3’7g、]−
オクタデセン35乙およびジエチルアミン1.9 g 
ヲ200 mlオートクレーブに仕込み、水素ニー酸化
炭素のモル比が1.9 : JOの混合ガスで、1.5
0 kg/cl a  に昇圧し、1、60 ”Cで反
応を約5時間かけて実施した。
反応終丁後、内容物は殆んど無色透明の生成アミン、未
反応オレフィンを含む上層と、触媒を含む黄色の溶媒の
下層とに分離した。
組成分析の結果、オレフィン転化率は88%、所望ノナ
テシルジエチルアミンの収率は79%であり、アルデヒ
ド類は殆んと検出されなかった。
実施例16 実施例12で得られた触媒を含む溶媒層34gに1−オ
フタテセン30gおよびジエチルアミン20gを加え、
再度実施例12と同一条件で反応を実施した。
その結果、副レフイン転化率は83%、所望ノナテシル
ジエチルアミンの収率は76%であり、実施例12の場
合と同様にアルデヒド類は極めて僅かしか検出されなか
った。
実施例14 0.0068 gのRhCl3・3H20およびO,O
’75gのRuCl3・3H20を含むトルエン32g
、l−オクテン20gおよびジエチルアミン45gを2
00mtA−1−クレープに仕込み、水素ニー酸化炭素
のモル比1.8 + 1.0の混合ガスで1.10 k
g/crl o  まで昇圧し、140°Cで釣2時間
かけて反応を実施した。
反応後の分析結果より、オレフィン転化率は94%、所
望ノニルジエチルアミ〕ノの収率は83%であり、重質
物の副生率は4%であった。
比較例6 0.028 gのR1λC1,・31120のみを含む
エチレングリコール32gを用いたこと以外は、すべて
実施例1に記載の方法で反応を実施した。
反応後、内容物は未反応オレフィンおよび生成アミンを
主とする」二層と、大半のルテニウム触媒を含有する下
層とからなる二層混合物であった。
組成分析の結果、オレフィン転化率は14%、所望トリ
デシルジエチルアミン収率は12%であった。
ルテニウム含有化合物だけの場合には、反応選択性は良
好であるが、満足すべきオレフィン転化率は得られない
実施例9〜14および比較例6についての結果は第2表
にまとめて示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (])  オレフィン、−酸化炭素、水素および第一級
    もしくは第二級アミンを、触媒の存在下に反応せしめて
    第三級アミンを製造する方法において、該触媒がロジウ
    ム化合物およびルテニウム化合物よりなることを特徴と
    する第三級アミンの製造方法0 (2)触媒中のロジウム化合物1モルに対し、原料オレ
    フィン量が300〜50000モルである、特許請求の
    範囲第(1)項に記載の方法。 (3)触媒中のロジウム化合物1モルに対し、ルテニウ
    ム化合物が0.1〜1.00モルである、特許請求の範
    囲第(1)項または第(2)項に記載の方法。 (4)原料オレフィンが炭素数2〜30の直鎖オレフィ
    ンである、特許請求の範囲第(1)項に記載の方法。
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