JPS5828854B2 - アルケン−3−オ−ル−1の異性化方法 - Google Patents

アルケン−3−オ−ル−1の異性化方法

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JPS5828854B2
JPS5828854B2 JP51117984A JP11798476A JPS5828854B2 JP S5828854 B2 JPS5828854 B2 JP S5828854B2 JP 51117984 A JP51117984 A JP 51117984A JP 11798476 A JP11798476 A JP 11798476A JP S5828854 B2 JPS5828854 B2 JP S5828854B2
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    • Y02P20/52Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はアルケン−3−オール−1を、アルケン−2−
オール−1へ異性化する改善された方法に関する。
不飽和アルコールの異性化方法において、触媒として周
期律表第8族の金属のカルボニル化合物を用いることは
公知である。
しかしながら該触媒は、たとえばChem、Comm、
97 (1968)およびJ、 Am、Chem、So
c、、85.1549(1963)に記載されているよ
うに、アルケン2−オール−1を対応する飽和アルデヒ
ドへ異性化する能力を有するので、アルケン−3−オー
ル−1の異性化によりアルケン−2−オール−1を製造
する目的には、必ずしも適しない。
この欠点を改善する方法として、たとえば特公昭487
408号に示されているように、塩基性物質の存在下に
金属カルボニルを用いて異性化する方法が提案されてい
る。
しかしながらこれによっても依然として工業的に満足し
うる収率および選択率を得ることは困難である。
触媒を使用せず、単に加熱のみで不飽和アルコールを異
性化することは、ある程度可能であるが(Canadi
an J 、Chem。
(兵、2225(1968))極めて高い反応温度を必
要とすることが多く、このため出発物質が分解したり、
部分的に樹脂化するなどの副反応が生じる。
他の方法としてパラジウムもしくはその化合物および水
素の存在下にブテン−1−オール4化合物をブテン−2
−オール−4化合物へ異性化する方法が提案された(ベ
ルギー特許第744410号)。
この方法は、金属カルボニルのような、取扱が必ずしも
簡便でない触媒を使用しない点において有利であろう。
しかしながらこノ方法によるアルケン−3−オール−1
のアルケノー2−オール−1への異性化、たとえば3−
メチル−3−ブテン−1−オールの3−メチル−2−ブ
テン−1−オールへの異性化では、炭化水素、アルデヒ
ド等の低沸点化合物および化学構造不明の高沸点化合物
が顕著量副生ずることが認められている。
パラジウム触媒存在下でのアルケン−3−オール−1の
異性化において副生ずる炭化水素およびアルデヒドは、
異性化生成物であるアルケン−2オール−1が、反応条
件下で逐次的に水素化分解および異性化の如き望ましく
ない反応を受けることに由来すると信ぜられる。
M、 F reifelder著「practical
Catalytic Hydrogenatio
n J(197■乍John Wiley & 5on
s Inc、発行)の第390−394頁によれば、ア
リル型アルコールのエステルもしくはエーテルにおける
アリル−酸素結合は、パラジウム触媒によって開裂する
またアリルアルコールが鉄カルボニル化合物とπ−アリ
ル錯体を経由してプロピオンアルデヒドに異性化される
という前記Chem、Comm、、97(1968)の
教示する反応機構は、同様なπ−アリル錯体を形成する
能力を有すると考えられているパラジウム化合物(Ch
em、Comm、、9(1976)およびJ、 C,S
、 Perkin I、2870(1973))によっ
ても、同様にアリル型アルコールが対応するアルデヒド
に異性化することを示唆する。
本発明の目的は、入手および取扱の容易なパラジウム触
媒を使用し、アルケン−3−オール−1を、副反応をほ
とんど全く起すことな(、アルケン−2−オール−1へ
異性化する改良された方法を提供することである。
本発明の他の目的は、アルケン−3−オール−1からア
ルケン−2−オール−1を高収率、高選択率で製造する
方法を提供することである。
」二記目的は本発明によれば、一般式 で表わされるアルケン−3 オール−1を、パラ ジウムおよび/またはパラジウム化合物および水素の存
在下で異性化するに際し、反応系に硼酸化合物を共存さ
せることによって達せられることが見出された。
ここで上記式においてR1、R2、R3、R4、R5お
よびR6は水素原子および脂肪族残基から選ばれた同一
もしくは異なる基であり、R2とR3は一諸になって−
CH20CH2cH2−を表わすかあるいはR1、R2
、R3、R4、R6およびR6の任意の2個は、それら
の間の炭素原子と一緒になって脂環族の環の員子である
ことができる。
本発明で出発物質として使用する上記一般式で表わされ
るアルケン−3−オール−1において、R,−R6は好
ましくは水素、炭素数1〜10個の鎖状アルキル基、炭
素数1〜5個の鎖状ヒドロキンアルキル基、炭素数1〜
10個の環状アルキル基および該環状アルキル基中の環
形成炭素原子の1個が酸素と置換した環状エーテル残基
から選ばれた同一または異なる基であり、この場合R2
とR3が一諸になって−CH20CH2CH2−を形成
するかあるいはR,−R6の任意の2個がそれらの間に
ある炭素原子と一緒になって上記環状アルキルまたは環
状エーテルを形成していてもよい。
R1−R6の炭素原子の総数は11以下が好ましい。
有用なアルケン−3−オール−1の例は3−ブテンオー
ル−1,3−メチル−3−ブテンオール−1,2−メチ
ル−3−ブテンオール−1,2−エチル−3−ブテンオ
ール−1,3−ペンテンオール−1,3−メチレンペン
タノール−1,3−メチル−3−ペンテンオール−L3
−メチレンペンタン−1・5−ジオール、3−メチレン
−7−メチルオクタン−1・7−ジオール、3−メチレ
ン−7−メドキシーオクタノールー1.3−シクロペン
チル−3−ブテンオール−1,3−メfルー5−(2・
2・6−ドリメチルシクロヘキシル)−3−ペンテンオ
ール−1,2−イソフロベニル−5−メチルシクロヘキ
サノール−1,2−(5・6−シヒドロー4−ピラニル
)−エタノール−1,3・7・11−トリメチル−3−
ドデセンオール−1,3−ベンジル−3−ブテンオール
−1などである。
本発明者らの知見によれば、アルケン−3−オール−1
をaf2エステルの形でパラジウム触媒により異性化す
るときは、副反応の生起が極端に少なく、しかも異性化
反応自体も促進される。
この事実はたとえば3−メチル−3−ブテン−1−オー
ルを酢酸エステルの形で異性化しても、3−メチル−3
−ブテン−1−オールアセテートの異性化と同時に、水
素化分解生成物である炭化水素および酢酸が顕著量生成
し、目的とする3−メチル−2−ブテン−1−オールの
酢酸エステルの収率は高くないことに徴して予期しえな
いことである。
本発明によれば、上記と同様の効果はパラジウム触媒お
よび水素の存在下でアルケン−3−オール−1を異性化
するに際し、反応系に硼酸化合物を共存させることによ
っても得られることが判明した。
本発明の方法は、異性化反応に先立ってアル**ケン−
3−オール−1の硼酸エステルを調製する工程を省略し
うる点で一層有利である。
アルコール類に硼酸化合物を混合溶解することにより、
アルコール類の硼酸エステルが生成するが、該エステル
は水および/またはアルコールとの接触によって、他に
何ら化学的変化を伴なわずに、極めて容易に加溶媒分解
されることは周知である(たとえばI nd、 Eng
、Chemo、49(2)、174(1957))。
アルコール類と硼酸化合物とのエステル化は平衡反応で
あり、たとえばオルソ硼酸エステルについて、反応は次
式で示される。
式中Rはアルコール残基、R′は水素原子またはアルコ
ール残基、mは1. 2または3である。
本発明において、異性化反応系中に硼酸化合物を共存さ
せれば、アルケン−3−オール−1の硼酸エステルが生
成するけれども、上記式で示されるように、このエステ
ル化は平衡反応であって、反応系中には平衡組成に相当
する割合でアルケン−3−オール−1、硼酸化合物、ア
ルケン−3オール−1の硼酸エステルおよび硼酸化合物
に由来する水またはアルコール等が混在する。
理論的考察は本発明において重要ではないが、かかる混
合物をパラジウム触媒および水素の存在下で異性化反応
に付す場合は、先に言及したように硼酸エステルを形成
しているアルクノールの二重結合が選択的ないし優先的
に異性化されるとともに、硼酸化合物の存在のために、
遊離の状態で存在するアルケン−3−オール−1の水素
化において生起するかもしれない分解等の副反応が抑制
されるものと考えられる。
したがって本発明において反応系に共存させるべき硼酸
化合物は、異性化反応条件下でアルケン−3−オール−
1とエステルを形成するものであればよく、たとえば硼
酸、無水硼酸、メタ硼酸、その他の硼素のオキシ酸及び
その無水物の如き無機硼酸化合物および硼酸メチル、硼
酸ブチル、メタ硼酸シクロヘキシル、硼酸フエニ/L/
、l・3・2−ジオキサボロラン、1・3・2−ジオキ
サボリナン等の脂肪族、脂環族、脂肪香族、芳香族のモ
ノアルコール及び多価アルコールの硼酸エステルを挙げ
ることができ、これらの(Meエステルは、混合アルコ
ール残基からなる混合エステルでも、モノ、ジエステル
、あるいは縮合硼酸エステルでもよい。
反応促進の見地からは無機硼酸化合物よりもアルコール
の硼酸エステルが好ましく、無用の異性化を避ける意味
で飽和アルコールの硼酸エステル特にトリアルキル硼酸
エステルが好ましく、また反応後の該硼酸エステルと生
成アルケン−2−オール−■との分離が容易である点で
低級飽和アルコールの硼酸エステル特に硼酸メチルが推
奨される。
しかしながら異性化スヘキアルケンー3−オール−lの
硼酸エステル、あるいは生成物に相当するアルケン−2
−オール1の硼酸エステルおよびアルカンオール−1の
硼酸エステルは、反応終了後の分離および回収操作を複
雑にする異種アルコールを持ち込まないために、本発明
において好ましく使用される。
アルコールの(M酸エステルはオルソ土ステル、メタエ
ステル、縮合硼酸エステルまたはそれらの混合物のいず
れでもよい。
異性化反応系に添加される硼酸化合物は、反応系内の遊
離水酸基全体に対して、硼酸換算で少なくとも20モル
%の量であることが、所期の添加効果を得るうえで望ま
しい。
多量の硼酸化合物の存在は、もしそれがアルコールの硼
酸エステルであるならば、反応系の容積が増大し、不経
済となることを除けば、反応自体に不利益をもたらさな
いが、無機硼酸化合物の場合は、触媒の活性を低下させ
る原因となる。
したがって、硼酸化合物は一般に反応系内の遊離水酸基
全体に対して20〜200モル%が用いられ好ましくは
30〜100モル%が用いられる。
特に無機硼酸化合物の場合は30〜50モル%の範囲が
好ましい。
本発明において、異性化に用いるパラジウム触媒はパラ
ジウム金属、パラジウム化合物または両者の混合物であ
り、それらは一般に微細に分散された形で、アルケン−
3−オール−1に対し、パラジウム金属に換算して、0
.005〜5重量%特に有利にはo、oi〜1重量%の
範囲の量で使用される。
反応系中に異性化されうる他のアルコールが遊離の形で
、あるいは硼酸エステルの形で共存する場合は、上記の
割合に準じて触媒を増量するのがよい。
パラジウム触媒は、たとえばパラジウム黒、パラジウム
粉末、酸化パラジウム、塩化パラジウム、硝酸パラジウ
ム、硫酸パラジウムおよび塩化テトラミンパラジウムの
如き金属、塩もしくは錯塩の形のパラジウムの単独また
は混合物である。
これらのパラジウム触媒は、常法により活性炭、シリカ
ゲルのような適当な担体に担持させて用いるのが好まし
い。
硼酸化合物の存在下、アルケン−3−オールlのパラジ
ウム触媒による異性化は、水素の不存在下でも生起させ
ることが可能である。
しかしながら、反応促進の観点から、本発明においては
反応系に水素を添加すべきである。
反応系中の水素はもし大量に存在する場合、生成するア
ルケン−2−オール−1の二重結合がさらに水素化され
た形のアルカノール−1の併産が増大することを除けば
、特に量的な制限はない。
水素の共存量はアルケン−3−オール−1に対して0.
5〜10モル%特に1〜5モル%の割合が好ましい。
添加される硼酸化合物が本発明に従って異性化されうる
アルクノールの硼酸エステルである場合は、水素は上記
の割合に準じて増量される。
水素は純粋な形であるいは窒素の如き不活性ガスと混合
して、連続的または非連続的に反応系に添加することが
できる。
本発明において異性化反応の圧力は何ら制限されないけ
れども、ことさら高圧もしくは低圧の使用による利益は
ないので、装置および操作を考慮して大気圧ないし大気
圧より若干高い圧力が好ましい。
異性化反応は0〜250℃、有利には30〜200℃の
温度範囲で可能である。
反応温度が高いほど、目的とするアルケン−2−オール
−1の生成量が増大する一方数アルカノールの水素化物
であるアルカノール−1の生成が抑制されるという事実
に徴して、本発明においては、反応温度は、水素の量と
ともに、アルケン−2−オール−1とアルカノール−1
の生成比を決定する重要な因子とみなされる。
ところで上記事実は、パラジウム触媒による二重結合の
異性化に関して、出発物質が熱的に安定であることが望
ましいことを意味する。
本発明において、アルケン−3−オール−1は、硼酸化
合物の存在と組合された場合に、硼酸化合物の不存在下
におけるアルケン−3−オー /L/−1よりも熱的に
安定であり、このことはアルケン−3−オール−1(7
)異性化K ヨるアルケン−2−オール−1の製造を意
図した場合の本発明の有利性を明瞭に証明するものであ
る。
本発明による異性化において、反応は溶媒の存在下もし
くは不存在下で行なうことができる。
所望の反応温度において出発物質が固体状であるかある
いは触媒の分散を容易にすることが望まれる場合、ある
いは反応温度の調節を容易にする目的で、反応に不活性
な溶媒を使用することができる。
このような溶媒の例は、ジエチルエーテル、テトラハイ
ドロフラン、ジオキサン、アニソールの如きエーテル類
、シクロヘキサン、ヘプタン ベンゼン、キシレンの如
き炭化水素類、メタノール、エタノール、ブタノールの
如きアルコール類である。
オレフィン性二重結合を有する化合物を溶媒として用い
うろこともあるが、それによって収率および経済性に利
益がもたらされることはない。
無機の硼酸化合物が使用されるときは、溶媒の不存在下
で反応を行なうのが好ましい。
反応系は完全に無水の状態である必要はないが、無水で
あるか、できるだけ無水に近い状態を維持するのが望ま
しい。
したがって反応系への追加的な水の導入は避けるべきで
ある。
反応時間は主として反応温度、硼酸化合物の使用量、水
素の量、水素と触媒との接触状態および所望の転化率に
よって変化するが、通常30〜300分の範囲である。
結局本発明による異性化反応は、上述の条件でアルケン
−3−オール−1に硼酸化合物を混合し、該混合物にパ
ラジウム触媒を分散させて水素の存在下、望ましくは加
熱下に保持することによって行なわれるのである。
この場合アルケン−3−オール−1と硼酸化合物とのエ
ステル化反応で生成する水もしくはアルコールは、異性
化反応系外へ除去しても、しなくともよい。
本発明により得られるアルケン72−オール1は、少く
とも一部は硼酸エステルの形になっている。
前述したように、アルクノールの硼酸エステルは、水ま
たはアルコールとの接触によって、他の化学的変化を伴
なうことなく極めて容易に加溶媒分解されてアルクノー
ルを生成する。
したがって本発明において異性化反応混合物をそのまま
あるいは必要に応じて触媒および溶媒を除去したのち、
過剰の水と接触させて、含有されている硼酸エステルを
加水分解し、油相と水相を分離したのち、油相を蒸留す
るか、あるいは反応混合物に水蒸気を吹込んで、加水分
解と同時に水蒸気蒸留を行ない、留出液を油相と水相に
分げたのち、油相を蒸留することによって目的とする下
記一般式で表わされるアルケン−2−オール−1を単離
することができる。
(式中RI R6は前記のように定義される)別に、
異性化反応混合物をメタノール、エタノール、グロパノ
ール等の低級モノアルコールおよび/またはエチレング
リコール、グリセリン、マンニトール等の多価アルコー
ルで処理して硼酸エステルを加アルコール分解し、蒸留
することによっても、目的とするアルケン−2−オール
−Iを得ることができる。
本発明により得られるアルケン−2−オール−1は、医
薬、農薬、香料およびその他の合成原料として有用であ
り、またそれ自体溶剤、抽出剤として用いられる。
次に実施例により本発明を具体的に説明する。
実施例 1 乾燥管付き還流冷却器、攪拌機、温度計およびガス導入
管を付した500rrllの四つロフラスコに硼酸トリ
ノルマルブチル230?(1,0モル)および3−メチ
ル−3−ブテン−1−オール43P(0,5モル)を窒
素気流下に仕込み、120℃まで昇温して脱気した。
室温に戻してから、5%パラジウム担持活性炭触媒o、
osyをjJDえて、ガス導入管から水素を吹込みなが
ら、5分間室温に保ったのち、引続き水素気流下に攪拌
しながら100℃に昇温し、この温度に2時間保った。
反応抜水素気流を窒素に切換え、室温に3時間静置した
上澄液をサンプリングしてベンゼンに溶解し、これに苛
性ソーダ水溶液を加えて激しく振とうし、静置した。
上澄みベンゼン相をガスクロマトグラフィにて分析し、
次の結果を得た。
(1)3−メチル−3−ブテン−1−オ 62.5%−
ル転化率 (2)3−メチル−2−ブテン−1−オ 79.5%−
ル選択率 (3)3−メチルブタノール−1選択率 15.3%叱
較例 1 硼酸トリノルマルブチルを使用しない以外は実施例1と
同様に反応を行った。
反応液の上澄液をガスクロマトグラフィで分析したとこ
ろ次の結果が得られた。
(1)3−メチル−3−ブテン−1−オ 58.O%−
ル転化率 (2)3−メチル−2−ブテン−1−オ 55.7%−
ル選択率 (3)3−メチルブタノール−1選択率 1.9%ガ
スクロマトグラムによれば、2−メチルブタン、2−メ
チル−2−ブテン、3−メチルブチルアルデヒドなどの
生成が相当量認められた。
実施例 2〜4 電磁攪拌式耐圧ガラス製オートクレーブに、3−メチル
−3−ブテンオール−■と3−メチルブタノール−10
モル組成が7:3からなる混合物43.3fおよび硼酸
メチルとメタノールのモル組成が1:1.25からなる
混合物を48.3P仕込み、窒素を10kg/fflの
圧力に装填したのち、静かにパージした。
次いで5%担持パラジウム活性炭触媒0.06Pをすば
やく添加した。
窒素を所定の圧力に装填し、所定の温度に昇温したのち
、その温度での圧力が0.5に9/crAだげ増大する
ように水素を導入しながら、激しく攪拌反応させた。
結果を次表に示す。
実施例 5 実施例1と同様の方法によりイソブレゴール1.5.4
P、硼酸トリエチル21.9fおよびパラジウム黒0.
0IPを用いて2時間反応を行ない、次の結果を得た。
(1)インブレゴール転化率 57.8%(2)ブレ
ゴール選択率 78,7%(3)メントール選択
率 15,7%実施例 6 ]、5.l’の3−メチレン−7−メチルオクタノ−ル
ー1.12.6L?のメタ硼酸シクロヘキシル三量体(
トリシクロへキシルオキシボロキシン)、トルエン20
m1および10%担持パラジウム/活性炭触媒0.03
♂を用いて、実施例1と同様にして反応を行ない、次の
結果を得た。
(1)3−メチレン−7−メチルオクタ 53.9%ノ
ール−1転化率 (2)3・7−シメチルー2−オクテン 87.1%オ
ール−1選択率 (3)3・7−シメチルオクタノールー 9.0%1
選択率 実施例 7 3−メチレンペンタン−1・5−ジオール23.6?、
ジエチレングリコールジメチルエーテル20rul!お
よび無水硼酸7.01を実施例1と同様な装置に仕込み
、窒素気流下で加熱、攪拌、溶解した。
次に5%担持パラジウム/活性炭触媒0.05Pをすば
やく加えて窒素気流を水素に換え、80℃で水素を吹込
みながら2時間反応させた。
結果は次のとおりであった。
(1) 3−メチレンペンタン−1 ジオール転化率 一 5.4% (2) 3−メチル−2−ペンテン−1 5−ジオール選択率 85.4% (3)3−メチルペンタン−1・5−ジ 9.8%オ
ール選択率 実施例 8 4−(β−ヒドロキシエチル)−5・6−シヒドロー2
H−ピラン25.6Pとトリメトキシボロキシン1]、
、67および5%担持パラジウム活性炭触媒0.02L
?を用いて、実施例1と同様な操作で2時間反応を行な
った。
(1) 4−(β−ヒドロキシエチル)−60,7%
5・6−シヒドロー2H−ピラン 転化率 (2)4−(β−ヒドロキシエチリデニ 80.3%ル
)−5−6−シヒドロピラン選 折率 (3)4−(β−ヒドロキシエチル)−16,3%テト
ラヒドロピラン選択率 実施例 9 3−メチル−3−ブテン−1−オール86Z1硼酸トリ
イソアミル272′fIおよび5%担持パラジウム活性
炭触媒0.2@を用いて実施例1と同様に150℃で3
時間反応を行なった。
この時の反応成績は次の通りであった。
(1)3−メチル−3−ブテンオール−61,9%1転
化率 (2)3−メチル−2−ブテンオール−87,8%1選
択率 (3)3−メチルブタノール−1選択率 8.8%反
応液を1過して触媒を除去し、PKを500社のメタノ
ールと混合して、内径20mvt×長さ500mmのマ
クマホン充填塔(還流頭付)で蒸溜して、塔頂より硼酸
メチル/メタノールの混合物をほぼ共沸組成に近い組成
で溜出させ、引続き過剰のメタノールを溜出させた。
この時残存するわずかの硼酸化合物も硼酸メチルとして
溜出し、塔**底液からは硼素の検出がみもれなくなっ
た。
次に40 mmHgの減圧で蒸溜を行ない、得られた各
溜升を分析したところ、次の結果が得られた。
O初留(59℃/ 40mmHg 〜98.2 ?61
.7℃/ 40 mmHg )留出量○本留(61,7
℃/40mmHg 〜 204.OL?62.0℃/
40 mmHg )留出量○残留物(塔内ホルトアッ
プを含む) 44.9♂上記残留物中の高沸点物と
3−メチル−2−ブテンオール−■とは、簡単な蒸留に
より分離され純度99%以上の3−メチル−2−ブテン
オール−1を取得することができた。
実施例 10 5%パラジウム担持活性炭、触媒o、osyの代りに酸
化パラジウム11を用いた以外は実施例1と同様にして
反応を行ない、次の結果を得た。
(1)3−メチル−3−ブテン−1−オ 70.7%−
ル転化率 (2) 3−メチル−2−ブテン ール選折率 1−オ 80.5% (3) メチルブタノール選択率 ■ 4.3%

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 一般式 で表わされるアルケン−3−オール−1を、パラジウム
    および/またはパラジウム化合物および水素の存在下で
    異性化するに際し、反応系に硼酸化合物を共存させるこ
    とを特徴とするアルケン−3オール−1の異性化方法。 上記式中R1、R2、R3、R4、R5およびR6は水
    素原子および脂肪族残基から選ばれた同一もしくは異な
    る基であり、R2とR3は一諸になって−CH20CH
    2CH2−を表わすかあるいはR1、R2、R3、R4
    、R6およびR6の任意の2個は、それらの間の炭素原
    子と一緒になって脂環族の環の員子であることができる
JP51117984A 1976-06-08 1976-09-30 アルケン−3−オ−ル−1の異性化方法 Expired JPS5828854B2 (ja)

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