JPS5888327A - テルペンをシメンに転化する方法 - Google Patents

テルペンをシメンに転化する方法

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JPS5888327A
JPS5888327A JP57179686A JP17968682A JPS5888327A JP S5888327 A JPS5888327 A JP S5888327A JP 57179686 A JP57179686 A JP 57179686A JP 17968682 A JP17968682 A JP 17968682A JP S5888327 A JPS5888327 A JP S5888327A
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JP
Japan
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alkali metal
cymene
metal carbonate
carrier
temperature
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JP57179686A
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English (en)
Inventor
ジヨゼフ・アンドリユ−・クツツコ−スキ−
ロ−ソン・ギブソン・ワイドマン
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Goodyear Tire and Rubber Co
Original Assignee
Goodyear Tire and Rubber Co
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Publication date
Application filed by Goodyear Tire and Rubber Co filed Critical Goodyear Tire and Rubber Co
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C5/00Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing the same number of carbon atoms
    • C07C5/32Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing the same number of carbon atoms by dehydrogenation with formation of free hydrogen
    • C07C5/367Formation of an aromatic six-membered ring from an existing six-membered ring, e.g. dehydrogenation of ethylcyclohexane to ethylbenzene
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C5/00Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing the same number of carbon atoms
    • C07C5/32Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing the same number of carbon atoms by dehydrogenation with formation of free hydrogen
    • C07C5/373Preparation of hydrocarbons from hydrocarbons containing the same number of carbon atoms by dehydrogenation with formation of free hydrogen with simultaneous isomerisation

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Catalysts (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】 本発明は、テルペンのシメンへの経済的転化に関する。
さらに詳しくは、本発明は、木の中に存在する揮発性油
である、再生しうる炭化水素源を、石油に基づかない炭
化水素供給原料の代替源を提供できる化合物に、転化す
る方法に関する。本発明の方法は、式C1・H,を有す
る一環式および二環式の不飽和炭化水素である、少なく
とも1種のチル(ンを、担体に担持されたアルカリ金属
炭酸塩の触媒と、800〜475℃の温fにおいて、接
触させることによって、チル(ンのシメンへの転化を達
成する。
ターインタインは、木、主として針葉樹の中に存在する
揮発性油の一般名である。化学的には、それは主として
不飽和の一環式および二環式のC1゜H,炭化水素の混
合物である。主成分はアルファーピネンであシ、それは
すべての種のターペンタインを含有する木からのターペ
ンタイン中に存在する。
ターペンタインの組成は、木の種によって決定される。
″ターインタインのクロマトグラフハ、種を同定するた
めのすぐれた指紋を作る。
80種類の化合物がターペンタイン中に同定されている
が、わずかに数種のみが商業的意味を有する、すなわち
、それらは引き続く使用のために高純度で分離すること
ができる。アルファーピネン、ベーターピネン、および
ベーターフエランドレンおよびジインテンは単離を可能
とするために十分に大きい体積で、大部分の種のゴムや
サルフェートターインタイン中に存在する。Δ−8カレ
ンはある種、ことに北西部の松およびスカンジナビアの
松の中に大量に存在する。チルインは、期待されるよう
に1多数の反応、たとえば、水素化、異性化、重合、酸
化、ハロゲン化、エステル化および脱水素を行うであろ
う。
石油に基づかない源から大量の化学物質を製造する研究
が、今日まで続けられてきている。木、ことに針葉樹は
、木片に粉砕することができ、かつ樹脂およびテルペン
が抽出されてきた、再生可能な資源である。したがって
、テルペンは、はとんどの工業用炭化水素の現在の石油
に基づく源に代わって使用できる再生可能な資源である
。しかしながら、ターインタインまたはテルペンの混合
物は、それら自体、商業的に意味ある炭化水素の供給原
料ではない。したがって、テルペンまたはターインタイ
ン供給原料を価値あるまたは商業的によシ受は入れられ
つる化合物に容易に転化する方法は、高度に望ましい。
過去において、多数の刊行物“は、多数の反応条件およ
び触媒を用いて、ター(ンタインを種々の化学的化合物
に転化することを報告した。さらに詳しくは、ミズラヒ
(Mi gデahi)とニガムCN1−毒)J、Chr
omatog6.25 、  B 80〜241  (
1966))は、微小規模の反応ガスクロマトグラフに
おいて、接触脱水素を用いて、7種類のモノ−チル(ン
をパラ−シメンに脱水素することを報告している。
ミズラとニガムは、炭化水素からp−シメンを得るため
に、アルミナ担体白金を使用することを開示している。
また、先行技術は、白金化木炭の使用による、ピネンの
p−シメンへの蒸気相脱水素を開示している( J、C
ha惰、Soc、1189〜l l 4 ?(1940
)))しかしながら、先行技術の刊行物は、いずれも、
Cs e Ht・を有する一環式および二環式の不飽和
炭化水素から成る群よシ選ばれた少なくとも1種のチル
々ンを、担体に担持されたアルカリ金属炭酸塩の触媒と
、800〜475℃の温度および0.SO〜20のLH
:Vにおいて、接触させることからなる、チル(ンのシ
メンへの転化法を、開示したりあるいは示唆したシして
いない。
本発明によれば、式C,,H1,を官等る一環式および
二環式の不飽和炭化水素から成る群より選ばれた少なく
とも1種のテルペンを、担体に担持されたアルカリ金属
炭酸塩の触媒と、800〜475℃の温度において、接
触させることからなる、チルインをシメンに転化する方
法が、提供される。
チル(ンは、厳格表意味において、実験式C1,Hl、
の揮発性炭化水素である。よシ広い意味において、この
用語はセスキチルイソCwsH鵞a、ジチルインC1・
Ho、およびよシ高級のポリマーを包含する。なお厳し
くない意味において、この用語はテルペン炭化水素から
誘導された種々の酸素含有化合物、たとえば、アルコー
ル、ケトンおよびショウノウを包含する。チルインはイ
ソプレン単位CuHs K基づき、そして1個またはそ
れ以上のベンゼノイド基をもつ非環式または環式化合物
であることができる。本発明の方法において使用できる
チルインの代表例は、アルファーピネン、ベーターピネ
ン、リモネン、Δ−8カレン、およびテルビルンである
チルインのシメンへの転化は、クレゾール、ジメチルス
チレンおよび7タル酸のような化合物の再生可能な炭素
源を提供しうるので、非常に重要である。
本発明の方法において有用なアルカリ金属炭酸塩の触媒
の代表例は、炭酸ナトリウム、炭酸リチウムおよび炭酸
カリウムまたはそれらの混合物である。好ましくは、炭
酸ナトリウムと炭酸カリウムは、安価であシかつ副反応
を生ずる傾向が少ないので、使用する。本発明の方法は
、担体に担持されたアルカリ金属炭酸塩を崩いて実施す
る。アルカリ金属炭酸塩の担体への担持は、材料の1f
当りの触媒の表面積を大きくするので、必要である。ア
ルカリ金属炭酸塩を担持できる担体の代表例は、シリカ
;酸化アルミニウムCAL鵞O畠);酸化マグネシウム
(A/gQ);炭素(C)および二酸化チタン(T i
 (h )でおるが、アルカリ金属炭酸塩の活性に悪影
響を及ぼさずかつ少なくとも10 m”/ fの表面積
を有する、いずれの担体をも使用できる。
酸化アルミニウム(Aj鵞Qs)および酸化マグネシウ
ムCMctO)は、アルカリ金属炭酸塩の好ましい担体
である。担体を製造するため、酸化アルミニウムの種々
の変性物、たとえば、α−に一1H−%r−% η−ま
たはσ−変性物が適する。しかしながら、r−酸化アル
ミニウムは、製造が容易でありかつ満足すべき結果を生
ずるので、一般に好ましい。
触媒の効率を良好にするために1担体材料の比表面積は
、一般に20 m”/ fより大きく、好ましくは10
0d/fより大きくあるべきである。
触媒系は、2〜25重量−のアルカリ金属炭酸塩(仕上
げた触媒に基づく)を含有すべきである。
5重量嗟よシ低い濃度において、シメンの収率は低く、
そして25重量%よル高い濃度において、触媒は注入性
に劣るので取扱いが困難となシかつ収率における利点が
得られない。
しかしながら、好ましくは、触媒は約5〜15重量−の
アルカリ金属炭酸塩を含有する。なぜなら、高い活性と
きわめてすぐれた注入性がこの範囲において同時に得ら
れるからである。きわめてすぐれた活性は、約10重量
−のアルカリ金属炭酸塩を含有する触媒を用いて得られ
る。
触媒の使用量は、反応系のLH8V K関係する。
LH8Vは、チルでンをシメンに効率よく転化するため
Kは、十分に太き(,0,20以上であるべきである。
0.4〜10f)LH8Vはとくに有利である。この比
の範囲内で、反応はシメンの高い収率を与えるようにコ
ントロールすることができる。
酸化アルミニウム上にアルカリ金属炭酸塩を含有する触
媒の製造法は、長い間技術的に知られてお夛、そして多
数のよく知られた刊行物および多数の特許、たとえば、
米国特許第&886.688号に開示されている。
1つの好ましい実ms+様において、触媒は、非常に簡
単な方法に従い、まず担体材料を約zo。
〜400℃の温WILにおいて約5時間予備乾燥するこ
とKよって製造される。乾燥後、担体材料を約100℃
に冷却し1次いで対応する量のアルカリ金属炭酸塩を機
械的混合装置に保護雰囲気のもとに加える。用いる温W
において、アルカリ金属炭酸塩はそれ自体で担体材料上
に均一に分布する。
さらに1アル力リ金属脚酸塩を担体上に水溶液として分
散させることができる。必要に応じて、触媒は処理後、
それを200〜600″CK約2〜20時間加熱するこ
とによって、高温に暴露することができる。
製造後、触媒は粉末、粒体、ベレットまたは押出し物の
形であることができる。
本発明の方法を実施できる温度は、80o〜475℃の
範囲であることができる。よシ好ましい温度範囲は85
0〜450℃であシ、最も好ましい範囲は880〜42
5℃である。
本発明の方法は連続的方法で実施するが、この概念はパ
ッチ法を包含するように変えることができる。しかしな
がら、多数の実施の困難および劣った収率は、バッチ法
または半連続法における本発明の実施から生ずるであろ
う。反応温度は出発物質の沸点よシも高いので、本発明
の方法は蒸気相で実施する。
本発明の方法に適する、反応器を通る材料の液体時間空
間速変比または処理速変は、0.80〜20である。液
体時間空間速変、以後LH8Vという、は触媒の総体積
轟夛の液体の処理体積を意味する。触媒の総体積は、実
際の体積プラス隙間体積である。たとえば、9011j
の液体供給原料は4 See、(総体積)の触媒を1時
間で通過すると、2f)LH8Vを生ず6゜Chew、
Esg、Kineticm。
J、M、Sn4 th、McGrav−H4El 、N
、Y、、 pp 99−100(1956)参照。
本発明の方法は、一般に管状反応器中で上昇流または下
降流の方式で実施する。予熱器を用いて、チルインを蒸
発させ、次いで反応器に通す。反応は大気圧または過圧
において実施することができ、いずれの場合にも認めつ
る経済的利点は存在しない。満足すべき結果を得るため
Kは、触媒床および反応壁の適切な温度コントロールを
必要とする。
不活性ガス、たとえば、窒素または二酸化炭素、の流れ
を反応器中のキャリヤーガスとして使用する。チル(ン
の流れを導入する前に、反応器の触媒床および予熱器を
すべて反応温度までKする。
チルインの供給流を予熱器中で蒸発させ、次いで不活性
ガスによシ、触媒を含有する反応器へ、運ぶ。触媒を通
る材料のこの流速は、0.20〜zOであることができ
、よシ好ましくは0.4〜20、最も好ましくは0.4
〜10である。
本発明によって得ることができる利点は、前述のテルペ
ンを、比較的安価な触媒を用いかつ短かい反応時間内に
1実際上定量的にシメンに転化できるということである
。反応生成物のシメンは、非常に純粋であるので、それ
以上処理または精製しないで、使用してジメチルスチレ
ンを製造することができる。
80〜284d/lの表面積を有しかつ95%がガンマ
型であシそして5チがアルファ型である98重量−のA
 l 鵞Osから成る、商業的に入手できる酸化アルミ
ニウムを、攪拌機を備える容器内で窒素のもとに400
℃で15時間乾燥する。次いでこの酸化アルミニウムを
150℃に冷却し、これに化学量論量のアルカリ金属炭
酸塩を加える。アルカリ金属炭酸塩、この場合、特定的
には、炭酸ナトリウム、を10時間攪拌することにより
担体上へ分布させる。攪拌工程の間、温度は徐々に40
0’CK上げる。冷却後、触媒は使用できる状態にある
10 * f)KtCOs/ C1tesを用いるター
(ンタイヱhニソZ5立引り一一一一一一一一−10イ
ンfXO,? 6イ7f(Z5.4awX19.IC1
l)のステンレス鋼製反応器に1触媒としてlOチのに
*COs / A l *Osの45Ceを入れ、7m
/分子)窒素の一定流でフラッシュした。ターインタイ
ンの供給物は、分析によると、54チのα−ピネン、8
4−のβ−ピネン、?−のリモネン、1〜2襲のp−メ
ンタン異性体(シスおよびトランス)、ト4−のテルビ
ルン、1〜z嗟のテルピネン、1〜zIsのメンタジェ
ンおよび1〜2−のΔ−Sカレンから成っていえ。ター
(ンタインを下降流で管状反応器に計量して入れた。タ
ーインタインは、内部ガスのクロクトグラ7標準として
、10−のへブタンを含有した。ガラスビーズの予熱器
を用いて供給物を蒸発した後、触媒と接触させた。
キャリヤーガスとして窒素を、7−7分で、−一インタ
イン流とともに反応器に計量して入れた。
反応器は、手動温度コントロールを有する加熱ジャケッ
トと、内部温度を監視するための触媒床の熱電対列とを
含有した。反応は大気圧下に実施した。
管状反応器と予熱器を所望の反応器1[i’c加熱し九
後、供給物を導入した。反応器からの流出流をドライア
イス/ア七トン浴中で凝縮し、ガスクロマドグラスとN
MRの分析に付した。GC検出器に対するターペンタイ
ンとp−シメンの感度を、前もって決定した。試料は、
1時間流した後、採取し喪。3時間の実験における、タ
ーインタインの転化率とシメンの選択率を表IK記載す
る0ここで転化率x時間−収率である。
実施例3 アルミナに担持され九lO−のに*C(hを用いるり反
応器および反応条件は、実施例IK記載したとお〕であ
った。表■に、3回の実験において得られたデータを記
載する。
表   ■ 10チに*COs/AkOs 284惰”/f  40
010嗟Kx(1’Qm/AkOs 284tn冨/l
  45010% K*COs/Altos 284m
”/r  400リモネンの転化率   p−シメンの
選択率100         95       0
.48100         95       0
.48100         95       1
.00実施例8 アルミナを用いるターペンタインのシメンへの転反応器
、反応条件、ターペンタイン供給流およびLH8Vは実
施例IK記載したとおシであるが、ただしアルカリ金属
炭酸塩を含まない28491”/Vの表面積のAkOs
を触媒として使用した。400℃において、88嘩のシ
メンへの選択率でターペンタインの1001の転化率が
得られた。450’Cにおいて、81−のシメンへの選
択率でター(ンタインの100IGの転化率が得られた
。こうして、担体へ担持され九アルカリ金属炭酸塩は、
ターペンタインのシメンへの効果的かつ経済的な転化を
達成するために必要であることが、明らかである。
実施例4 10%のNa@C01/A l 103を用いるリモネ
ンのp−シメンへの 反応器と反応条件は実施例IK記載したとおシ/であっ
たが、ただしリモネンの供給原料を用い、そしてAt、
O,に担持され7’tlO−のNa、CO,を触媒とし
て使用した。アルミナに担持された10チのNa11(
::Q、の表面積は、反応の温度およびLH8Vととも
に変化させた。実験の結果を、表IK記載する。
実施例5 反応器および反応条件は実施例1K記載したとおりであ
るが、えだしΔ−8カレンは供給原料であった。アルミ
ナに担持され九Ham COsおよびに、CO,を、触
媒とし【使用した。LH8Vと温度を変化させた。6回
の実験において得られたデータを、表IVK記載する。
実施例6 反応器および反応条件は実施例IK記載したとおりであ
るが、ただしリモネンは供給原料であシ、そして不活性
担体をAt、O,からTtO,およびMg0K変えた。
結果を表VK記載する。
反応器および反応条件は実施例IK記載したとおシであ
るが□、ただしΔ−8カレンは供給原料であシ、触媒は
N6鵞COsであ)、そし【不活性担体はr t os
およびMgOであつ九。結果をl!VIK記載する。
本発明の方法は、再生可能な供給原料であるターインタ
インを、商業的供給原料として非常によ)重要である芳
香族化合物に転化する手段を提供する。さらに、本発明
の方法は、この転化を、高価な、時には阻害されやすい
、触媒、たとえば、炭素担持白金を使用しないで、そし
て高度に効率的なかつ非常に選択的な方法で、達成する
。こうして、本発明の方法は、再生可能な炭化水素供給
原料を、よシ商業的に受は入られる芳香族供給原料に転
化する、実行可能な経済的手段を特徴する特許出願人 
 ザ・グツドイヤー・タイヤ・アンド・ラバー中カンノ
fニー (外4名)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、弐〇nHt−を有する一項式および二環式の不飽和
    炭化水素から成る群より選ばれた少なくとも1種のチル
    (ンを、担体に担持されたアルカリ金属炭酸塩の触媒と
    、800〜475℃の温度において、接触させることか
    らなる、チルインをシメンに転化する方法。 2、チル(ンはα−ピネン、I−ピネン、リモネン、p
    −メンタン、(シスおよびトラス異性体の)テルピノレ
    ン、テルピネン、メンタジェンおよびΔ−8カレンから
    成る評よ)選ばれる、特許請求の範囲第1項記載の方法
    。 8、アルカリ金、属炭酸塩はNa*CO,、LitCO
    ,およびX*CO,から成る評よ)選ばれる、特許請求
    の範囲第1項記載の方法。 4、アルカリ金属炭酸塩の触媒はシリカ、酸化アルきニ
    ウム、酸化マグネシウム、炭素および二酸化チタンから
    成る群よシ選ばれた担体に担持されている、特許請求の
    範囲第1項記載の方法。 5、反応温度は850〜450℃である特許請求の範囲
    第1項記載の方法。 6、温度は880〜425℃である特許請求の範囲第1
    項記載の方法。 ?、アルカリ金属炭酸塩は炭酸ナトリゆムでsn、そし
    て担体は二酸化チタンである、特許請求の範囲第1項記
    載の方法。 8、アルカリ金属炭酸塩はx、CO,であ)−そして担
    体は酸化マグネシウムである%特許請求の範囲第1項記
    載の方法。 9、弐C1・gt&有する一環式および二環式の不飽和
    炭化水素から成る群よシ選ばれた少なくともl・種のテ
    ルペンを、少なくとも10 d/ f f)1!面積を
    有する担体に担持され九アルカリ金属炭酸塩の触媒と、
    800〜475℃の温度において、接触させることから
    なる、チル(ンをシメンに転化する方法。 ■、テルペンはα−ピネン、β−ピネン、リモネン、p
    −メンタン、(シスおよびトラス異性体の)テルビルン
    、テルピネン、メンタジェンおよびΔ−3カレンから成
    る詳よシ選ばれる、特許請求の範囲第9項記載の方法。 n、7JLlり金属炭酸塩はN@*C(% % Ls*
    CO1>よびに*CO,から成る詳より選ばれる、特許
    請求の範囲第9項記載の方法。 n、アルカリ金属炭酸塩の触媒はシリカ、酸化アルミニ
    ウム、酸化マグネシウム、炭素および二酸化チタンから
    成る群よシ選ばれた担体に担持されている1%許請求の
    範囲第9項記載の方法。 あ5反応温度は850〜450℃である特許請求の範囲
    第9項記載の方法。 風温変は880〜435℃である特許請求の範囲第9項
    記載の方法。 3、アルカリ金属炭酸塩は炭酸ナトリウムであ)、そし
    て担体は二酸化チタンである、特許請求の範囲第9項記
    載の方法。 述、アルカリ金属炭酸塩はに*COmであ〕、そして担
    体は酸化マグネシウムである、特許請求の範囲第9項記
    載の方法。 r、弐〇toZf、を有する一環式および二環式の不飽
    和炭化水素から成る群よ)選ばれた少なくとも1種のチ
    ル(ンを、担体に担持されたアルカリ金属炭酸塩の触媒
    と、800〜475℃の温度および0.20〜80F)
    液体時間中間遠[CLH8V)Kkいて、接触させるこ
    とからなる、テルペンをシメンに転化する方法。 1B、  fルインはα−ピネン、β−ピネン、リモネ
    ン、p−メンタン、(シスおよびトラス異性体の)テル
    ビルン、テルピネン、メンタジェンおよびΔ−8カレン
    から成る群より選ばれる、特許請求の範囲第17項記載
    の方法。 19、フルカリ金属炭酸塩はNa*CO@ 、 Ls*
    C(%およびKxCOaから成る群より選ばれる、特許
    請求の範囲第17項記載の方法。 加、アルカリ金属炭酸塩の触媒はシリカ、酸化アルミニ
    ウム、酸化マグネシウム、炭素および二酸化チタンから
    成る詳よシ選ばれた担体に担持゛されている、特許請求
    の範囲第17項記載の方法。 21、反応温度は850〜450℃である特許請求の範
    囲第17項記載の方法。 2g、温度は880〜425℃である特許請求の範囲第
    17項記載の方法。 部、アルカリ金属炭酸塩は炭酸ナトリウムであり、そし
    て担体は二酸化チタンである、特許請求の範囲第17項
    記載の方法。 1、アルカリ金属炭酸塩はに*COsであり、そして担
    体は酸化マグネシウムである、特許請求の範囲第1)項
    記載の方法。 2.5.LH8Vは0.25〜15である特許請求の範
    囲第17項記載の方法。 Za  LH8Vは0.8〜lOである特許請求の範囲
    第17項記載の方法。 27、LH8Vは0.4〜10である特許請求の範囲第
    17項記載の方法。 2&弐〇、。Hvaを有する一環式および二環式の不飽
    和炭化水素から成る詳よシ選ばれ九少なくとも1種のチ
    ル(ンを、酸化アルミニウムの担体く担持されたNal
    Co、と、400〜450℃の温度オヨび0.4〜lO
    のLH8V において、接触させることがら表る、テル
    ペンをシメンに転化する方法。 2α式C1・Hl、を有する一環式および二環式の不飽
    和炭化水素から成る群よル選ばれた少なくとも1種のチ
    ルインを、酸化アルミニウムの担体に担持され九に*C
    Osと、400〜450℃の温度および0.4〜10の
    LH8Vにおいて、接触させることからなる、チル(ン
    をシメンに転化する方法。 諺弐〇、・Hl、を有する一環式および二環式の不飽和
    炭化水素から成る群より選ばれた少々くとも1種のチル
    (ンを、酸化マグネシウムの担体に担持されたNa*C
    OBと、400〜450℃の温度および0.4〜10の
    LH8Vにおいて、接触させることからなる、チル(ン
    をシメンに転化する方法。
JP57179686A 1981-10-14 1982-10-13 テルペンをシメンに転化する方法 Pending JPS5888327A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
US06/311,220 US4382152A (en) 1981-10-14 1981-10-14 Process for the conversion of terpenes to cymenes
US311220 1994-11-07

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPS5888327A true JPS5888327A (ja) 1983-05-26

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