JPS59190935A - 酢酸および酢酸エステルの選択的製造方法 - Google Patents

酢酸および酢酸エステルの選択的製造方法

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JPS59190935A
JPS59190935A JP6365083A JP6365083A JPS59190935A JP S59190935 A JPS59190935 A JP S59190935A JP 6365083 A JP6365083 A JP 6365083A JP 6365083 A JP6365083 A JP 6365083A JP S59190935 A JPS59190935 A JP S59190935A
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博司 小野
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渡部 恭吉
Yoshihiro Fujita
藤田 義博
Kenji Yoshida
吉田 研治
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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m−酸化炭素と水素の混合ガス(以下合成ガス
とよぷ)から、直接的に酢酸−エタノール、メタノール
およびこれらのエステル類などの含酸素化合物を製造す
る方法に関し、とくに酢酸およびIn酸エステルの選択
的製造方法に関する。
酊駿、酢酸エチルおよび酢酸メチルなどは工業薬品や溶
媒として工業的に有用な物質であり、合成ガスを原料と
して、このような含酸素化合物を直接に製造する方法(
いわゆる直接法)を開発する試みがなされている。
近年、ルテニウムを用いた液相直接法によって含酸素化
合物を製造する方法が開示された。これら公知技術の目
的生成物は、多くの場合、エチレングリコール、エタノ
ールおよびアセトアルデヒドなどの炭素数2の含酸素化
合物であるが、これらの目的物のいずれかを選択的に製
造する方法は未だ完成されておらず、さらにメタノール
等の他の副生物も相当量生成することが知られている。
このような含酸素化合物の製造方法として、たとえば、
特開昭55−9088号および同55−104217号
公報に開示された方法があるっすなわち、カルボン酸含
有液体媒体中、ルテニウムおよび/またはオスミウムか
らなる触媒を用いることによって、アルコール類をカル
ボン酸溶媒とのエステルとして製造する方法であり、さ
らには、生成したエチルエステルの熱分解によってエチ
レンを製造する方法を開示している。
また、特開昭57−123128号、同5B−921号
、同5B−922号および同58−B026号公報には
ルテニウムと他の遷移金属を含有するルテニウム系二元
触媒を用いたアルコールの製造法が開示された。これら
の方法においては、助触媒および液体媒体として低融点
の第4級ホスホニウム塩が有効に用いられている。この
うち、特開昭58−8026号公報の方法はルテニウム
−コバルト触媒系によるアルコール、とくにエタノール
の製造法であるが、少量の酢酸エステルが生成スること
が知られている。
しかし、酢酸の製造法としては、酢酸の合成活性および
選択性が低く、さらに不都合な副生成物であるメタンの
生成量が多いことなどが問題である。
また、特開昭55−115834号および同56−16
6133号公報の方法は、ルテニウム触媒によるアルコ
ールおよびアセトアルデヒドの製造法であり、助触媒と
してハロゲン塩、溶媒としてエーテル類または非プロト
ン性有機アミド類が好ましく用いられている。さらに、
特開昭57−82327号公報では、有機ホスフィンオ
キサイドが有効な液体婢体として用いられているが、ア
ルコールとくにエタノールの製造法であり、酢酸の生成
に関する記述はみあたらない、っ以上のように、これら
の方法によっても、H1酸および酢酸エステルの工業的
製造方法としては、合成活性および選択性とも未だ不充
分である。
このような公知技術の欠点を改良した酢酸および酢酸エ
ステルの開発は強く望まれているところであり、既に本
発明者らは液相直接法による酢酸(エステルを含む)の
選択的製造方法を開発し、出願した(特願昭56−16
3447号)。その中でルテニウム−コバルト触媒系に
よるMm合成においては、塩基の存在が必要であり、多
種多様の塩基性物質が有効であることを開示した。さら
に本発明者らは、ルテニウム−コバルト触妙系の改良に
ついて鋭意研死した結果−有機ボスフィンオキサイドが
、塩基および液体媒体として特に有効であり、これを用
いることによって、酢酸および酢酸エステルを効率よく
、選択的に製造できることを見出して本発明を完成した
ものである。
すなわち、本発明は、合成ガスをルテニウム化合物、コ
バルト化合物およびハロゲン含有助触媒を含有する液体
媒体中、加熱、加圧下において反応させるにあたり、有
機ホスフィンオキサイドの存在下に反応させることを特
徴とする酢酸、エタノール、メタノールおよびこれらの
エステル類などの含酸素化合物の製造方法に関し、とく
に酢酸および酢酸エステルの選択的製造方法に関する。
本発明の方法によって得られる酢酸メチルや酢酸エチル
などのエステルは、それ自体工業薬品や溶媒として有用
であるが、必要ならば容易に加水分解してカルボン酸と
アルコールに転化することができる。したがって、以下
特にことわらない限り、エステルに含まれるカルボン酸
およびアルコールをも含めて各々のカルボン酸たとえば
酢酸、およびアルコールたとえばエタノールと総称する
本発明の方法に用いられる有機ホスフィンオキザイドは
、一般式 %式% (式中、■は1〜20個の炭素原子を有する未僧換もし
くは#換のアルキル基またはアリール基を示す)によっ
て示される。有極・ホスフィンオキサイドは、液体媒体
(反応FJrj)としての役割と、本発明の方法の生成
物のうち、特に酢酸を有利に生成せしめる塩基としての
役割を有する。すなわち、有機ホスフィンオキサイドの
特徴的な効果は、酢酸の生成速度および(酢酸)/(エ
タノール)の生成モル比を増大させろことである。この
ような有機ホスフィンオキサイドの例としては、次のよ
うなものが挙げられる。すなわち、トリメチルホスフィ
ンオキサイド、トリエチルホスフィンオキサイド、トリ
プロピルホスフィンオキサイド、トリブチルホスフィン
オキサイド、トリへキシルホスフィンオキサイド、トリ
オクチルホスフィンオキサイド、トリシクロヘキシルホ
スフィンオキサイド、トリフェニルホスフィンオキサイ
ド、エチルジフェニルホスフィンオキサイド−= −−
y’ロピルジフェニルホスフィンオキサイド、トリ(p
−メトキシフェニル)ホスフィンオキサイド、トリ(2
−メトキシエチル)ホスフインオギサイドなどである。
有機ホスフインオキザイドの使用量は、反応に用いられ
る液体媒体(すなわち、有機ホスフインオキザイド、ま
たは有機ホスフィンオキサイドと他の溶媒の混合物)の
全重量中01〜100重量係、好ましくは5〜100重
量係である。
本発明の方法において使用するルテニウム化合物および
コバルト化合物としては、反応条件下において一酸化炭
素を配位子として有する可溶性のルテニウム錯体および
コバルト錯体を生成し得るものであればよく、一般に本
技術分野で公知の化合物を用いることができる。ルテニ
ウム化合物のニウムなどのルテニウムの有機酸塩、ルテ
ニウムペンタカルボニル、腺3(00)12、Ck(C
o)3Qh)2などのルテニウムカルボニル錯体、さら
にルテノ七ン、ルテニウムアセチルアセトネートなどの
ほか、ルテニウムに神々の配位子化配位させたルテニウ
ム錯体などがあげられる。
これらのルテニウム化合物の中でも、ルテニウム酸化物
およびその水和物、ルテニウムノ・ロゲン化物、ルテニ
ウムカルボニル錯体およびそのほかの配位子を有するル
テニウム錯体などが好ましい。
また、コバルト化合物の例としては、金属コバルト、コ
バル) 11化物、コバルト水酸化物、塩化コバルト、
ヨウ化コバルト−硝酸コバルトのようなコバルト鉱酸塩
、酢酸コバルト、安息香酸コバルト、ナフテン酸コバル
トのようなコバルトの有機酸塩、ジコバルトオクタカル
ボニル、テトラコバルトドデカカルボニル、シクロペン
タジェニルコバルトジカルボニルなどのコバルトカルボ
ニル錯体、さらにコバルト七ン、コバルトアセチルアセ
トネートなとのほかコバルトに種々の配位子を配位させ
たコバルト錯体などがあげられる。
これらのコバルト化合物の中でもコバルト酸化物、コバ
ルトハロゲン化物、コバルトカルボニル錯体およびその
ほかの配位子を有するコバルト錯体などが好ましい。
また、ルテニウム化合物およびコバルト化合物として、
ルテニウムとコバルトを含有する化合物も好適に用いる
ことができる。
このような例としては、M〔R,LOo3(CO)12
〕、M〔00R,、t3(Co)13’:l (ここで
−Mは水素もしくは陽イオンである)などのルテニウム
・コバルトの異種核錯体があげられる。
本発明の方法において使用するルテニウム化合物および
コバルト化合物の濃度は、ルテニウムおよびコバルトの
金属に換算した重量の和として、反応に用いられる液体
媒体の全重量に対して0.01本発明の方法において用
いられる・・ロゲン含有助触媒としては、■ハロゲンイ
オンを含有するイオン性化合物(以後、ハロゲン塩とよ
ぷ)、■反応条件下においてハロゲン化水素を生成しう
るようなハロゲン含有化合物(以後、ハロゲン化水素源
とよぷ)、および■ハロゲン塩とハロゲン化水素源の組
合せたもの、などの本技術分野において公知なものを用
いることができる。
ハロゲン塩の例としては、第4級アンモニウム塩、第4
級ホスホニウム塩、イミニウム塩などのオニウム塩類、
アルカリ金属塩−アルカリ土類金属塩などの金属塩類が
挙げられる。
これらの塩を構成するハロゲンイオンとしては一塩素イ
オン、臭素イオン、ヨウ素イオンが好ましい。具体的な
例としては、テトラメチルアンモニウムクロライド、テ
トラブチルアンモニウムブロマイド、N−メチルピリジ
ウムアイオダイド、トリメチルアンモニウムクロライド
、トリエチルアンモニウムブロマイド、アンモニウムア
イオダイ°フロマイト、ペンジルトリフェニルホスホニ
ウムアイオダイド、テトラフェニルホスホニウムクロラ
イドなどの第4級ホスホニウム塩−ビス(トリフェニル
ホスフィン)イミニウムクロライド、ビス(トリフェニ
ルホスフィン)イミニウムアイオダイドなどのイミニウ
ム塩、塩化リチウム、臭化リチウム、ヨウ化リチウム、
塩化ナトリウム、ヨウ化カリウム、塩化ルビジウム、ヨ
ウ化セシウム、塩化マグネシウム、臭化カルシウム、ヨ
ウ化バリウムなどのアルカリおよびアルカリ土類金属塩
、ならびに対応する他のハロゲン(ae、 Brおよび
■)塩を挙げることができる。
ハロゲン化水素源としては、本発明の方法の反応条件下
においてハロゲン化水素(HOI!−)113r、HI
)を生成しうるものであればよい。このような例として
は、Oh、Br2、■2などのハロゲン、HOl−HB
r、HIなどのハ1lffゲン化水素、HCeO1HC
1402、HIO3などのオキシ酸、メチルクロライド
、メチルブロマイド、メチルアイオダイド、クロロホル
ム、ジブロモエタン、アセチルブロマイド、アセチルア
イオダイド、ベンジルクロライド、べ/ゼンスルホニル
クロライドなどのような有機ノ・ロゲン化合物、(wB
[z、kI2、A606z、Z(00II2、VOBr
、、0rC13、R,,0#3、RnbO(13,00
I2− N=Brzなどの周期律表ン、ハロゲン化水素
、ハロゲン化メチル、ハロゲン化アセチル、金属ハロゲ
ン化物などが好ましく用いられる。
また、これらのハロゲン含有助触媒は、必要に応じて、
他の促進剤と組合せて用いることができる。このような
促進剤としては、ルイス塩基およびブレンステッド酸な
どがある。ルイス塩基としては、アミン類−有機ホスフ
ィン類、エーテル類、エステル類、チオエーテル類など
の周期律表第V族および第■族元素を供与原子として含
有する化合物などが挙げられる。また、ブレンステッド
酸およびその前駆体としては、リン酸、リン酸エステル
、リン酸塩、亜リン酸、硫酸、有機スルホン酸、カルボ
ン酸などが挙げられる。
1 本発明の方法において用いられる助触媒の量は、触媒と
して用いられるルテニウム化合物の量に対する相対量で
規制される。ルテニウムのダラム原子数に対して、ハロ
ゲン塩の使用量は001〜500倍、好ましくは0.1
〜250倍のモル数でスフィンオキサイドそのものを用
いることができるが、そのほか本技術分野で用いられる
次のような溶媒を有機ホスフィンオキサイドと組合せて
用−゛いることができる。たとえば、ヘプタン、オクタ
ン、シクロヘキサン、デカリン、テトラリン、灯油、ベ
ンゼン、トルエン、キシレン、ジュレン−ヘキサメチル
ベンゼンなどの飽和炭化水素および芳香族炭化水素、ク
ロロペンタン、0−ジクロロベンゼン、p−クロロトル
エン、フルオロベンゼンなどのハロゲン化炭化水素、ジ
オキサン、テトラヒドロフラン、エチルエーテル、アニ
ソール、2 フェニルエーテル、ジグライム、テトラグライム、18
−クラウン−6などのエーテル類、酢酸メチル、酪酸エ
チル、安息香酸メチル、γ−ブチロラクトンなどのエス
テル類、アセトン、アセトフェノン、ベンゾフェノンな
どのケトン類、N−メチルピロリジン−2−オン、N−
エチルピロリジン−2−オン、N、N−ジメチルアセト
アミド、N−メチルピペリドン、ヘキサメチルホスホリ
ックトリアミドなどのN−置換アミ(類、N、N−ジエ
チジノンなどの尿素誘導体、さらに、シリコンオイルお
よび特殊な例として第4級アンモニウム塩、第4級ホス
ホニウム塩、イミニウム塩などの熔融塩などが挙げられ
る。
これらのうち、好ましくは低極性溶媒(たとえば誘電率
εが30以下、さらに好ましくはεが2゛0以下の溶媒
)が用いられる。
本発明の方法において反応温度は、特に制限はないが、
下限は実用的な反応速度を与える温度にまた、上限温度
は触媒としてのルテニウム化合物およびコバルト化合物
が可溶化されるに必要な一酸化炭素分圧が極端に高くな
らないよう、助触媒の分解や反応を抑制するよう、装置
を構成する材料の機械的な強度が著しく低下しないよう
、該材料の腐食が著しく速くならないよう、および、メ
タンなどを生成する好ましくない副反応を抑制するよう
に決定すればよい。通常、反応温度の範囲は、150〜
350°C1好ましくは170〜3000Cである。
また、本発明の方法において、反応圧力は主触を保つた
めに必要な最低限の水素分圧の和からその下限が制限さ
れ、また、反応装置の耐圧やへ合成原料としての一酸化
炭素および水素の圧縮に要する動力などの、経済上の制
限からその上限が制ゲージ、好ましくは80〜600に
97耐ゲージである。
原料として使用する一酸化炭素と水素のモル比は1:1
0〜10:1の範囲が好ましい。また、合成ガス中には
、二崎化炭素、メタン、彎素などのガスが存在していて
も差支えない。
本発明の方法は、バッチ方式、半連続方式または連続方
式のいずれの方式によっても実施することができる。ル
テニウム化合物、コバルト化合物、助触媒、有機ホスフ
ィンオキサイド、溶媒などは反応器にバッチ方式、半連
続方式または連続方式で供給することができる、生成物
は公知の方法、たとえば蒸留、ストリッピングなどの方
法で取り出すことができ、場合によっては生成した酢酸
エステルを加水分解により酢酸とアルコールに分解して
、夫々を取り出すこともできる。また、触媒、助触媒、
有機ホスフィンオキサイド、溶媒などを含む液体媒体は
、再び反応器へ循還させて使用で5 きる。
以下、実施例によって本発明の方法をさらに具体的に説
明する。以下の実施例においては、特記だルテニウム量
に対するモル比(または原子比)で表示し、さらに溶媒
の使用量は15m1である。
また、生成物収量は生成物のミリモル数で示し、生成物
の生成速度はターンオーバー数(TONと示す)〔′W
Ld/〜(7−原子)/ム〕で示す。さらに第1表〜第
6表において、生成物はそれらのエステルおよびエーテ
ル(ジメチルエーテル)として生成したものも含めて、
各々メタノール、エタノールおよび酢酸として表示する
。また、触媒として用いたルテニウムの化合物およびコ
バルトの化合物は、特記しないかぎり、ルテニウムカル
ボニル′RQL3(CO)12およびコバルトカルボニ
ルC82((1))8であり、各記号は以下の化合物を
示す。
PPN0IおよびPPNI :ビス(トリフェニルホス
フロ イン)イミニウムクロライドおよびアイオダイド、HT
Br: 7L−ヘプチルトリフェニルホスホニウムブロ
マイド、pat、NBr :テトラエチルアンモニウム
ブロマイド、Ma3PO4ニリン酸トリメチル、Et3
POニトリエチルホスフィンオキサイド、B、L、、p
o : ) ’)  ”−ブチルホスフィンオキサイド
、−オン、TT、 : )ルエン、B:ベンゼン。
実施例1 内容積50 mlのステンレス製オートクレーフ(パイ
レックスガラス製ライナー使用)に、ルテニウムカルボ
ニル編3(co)、2o、 12 jj (yとして0
56ミリグラム原子)、コバルトカルボニル002(0
0)80144 & ((3oとして084ミリグラム
原子)、ビス(トリフェニルホスフィン)イミニウムク
ロライド(PPN01) 2.019、ビス(トリフェ
ニルホスフィン)イミニウムアイオダイド(PPNI 
) 0.558.!9、リン酸トリメチル0039g、
トリーn−ブチルホスフィンオキサイド、2.94g(
14ミリモル)およびトルエン15m1を装入し、合成
ガス(CO:H2のモル比1:1)を導入してオートク
レーブ内の空気と置換した後合成ガスを室温にて340
 kg/criゲージまで仕込んだ。次にオートクレー
ブを加熱し、内温が800Cに達したところで攪拌を開
始し、さらに内温が2600Cに達したところで一定温
度に保持し、圧力調節弁を通じて合成ガスを導入してオ
ートクロマトグラフにより分析した。液相中には、メタ
ノール220ミリモル、エタノール512ミリモル、プ
ロパツール060ミリモル、酢酸1762ミリモル、プ
ロピオン酸072ミリモル、酢酸メチル3.87 ミI
Jモル、酢jeエチル4.45ミリモル、プロピオン酸
エステル100ミリモル、ギ酸メチ9 ル008ミリモル、ジメチルエーテル009ミリモルが
検出され、気相中には二酸化炭素と53ミリモルのメタ
ンが検出された。反応条件と結果をまとめて第1表にポ
す。
比較例a トリーn−ブチルホスフィンオキサイドを用いない以外
は、全て実線例1と同様に実施(−だ。反応条件と結」
を第1表に示す。
比較例1) 実施例1で使用したオートクレーブに、ルテニウムカル
ボニルo、o6,9(胤として028ミリクラム原子)
、コバルトカルボニルF]、144g、PPN(J 2
.01 、j9. 1)PNI O,558g、リン酸
トリノ熱し、内温か260°Cに達したところで一定温
度に保ち、攪拌下で反応させた。オートクレーブの内圧
が350 kgAcaゲージまで降下した時点で、加0 熱を止め室温まで冷却した。次に、オートクレーブ内容
物をガスクロマトグラフにより分析した。
反応条件と結果を第1表に示す。
実施例2 トリエチルホスフィンオキサイド0.968gを添加し
た以外は、比較例すと同様に実施した。反応条件と結果
を第1表に示す。また、気相中にメタン6ミリモルが検
出された。
実施例3 トルエン15m1の代りにトリエチルホスフィンオキサ
イド1ogを用いた以外は比較例すと同様に実施1−だ
。反応条件と結果を第1表に示す。
また、気相中にメタン35ミリモルが検出された。
以上の実施例および比較例の結果より、有機ホスフィン
オキサイドの使用によって、酢酸の合成活性(TON 
)および酢酸/エタノールの生成モル比が向上すること
がわかる。
)IJ−n−へキシルホスフィンオキザイド10gを用
いた以外は、実施例ろと同様に実施した。反応条件と結
果を第1表に示す。
実施例5 L−プロピルジフェニルホスフィンオキサイド342g
を添加した以外は、比較例すと同様に実施した。反応条
件と結果を第1表に示す。
実施例6 トリエチルホスフィンオキサイドの使用量と反応温度を
第1表に示したように変更した以外は、実施例2と同様
に実施した。反応条件と結果を第1表に示す。また、気
相中にメタン11ミリモルが検出された。この実施例よ
り、反応温度が低いほど酢酸/エタノールの生成モル比
が大きくなる傾向がみられる。
実施例7および比較例C 第1表に示すように反応条件を変更し、合成ガス(CO
:I(2−1:1)の仕込み圧力を290に9/dゲー
ジ(室温)、オートクレーブの加熱を止めて反応を終了
させるときのオートクレーブ内圧を比較例1)と同様に
実施した。ただし、実施例8および10の合成ガス仕込
み圧力を各々ろ20および560 ktt/araとし
た。結果を第2表に示す。
−膚施例1と同様に実施した。分析の結果、液相中には
メタノール0.58ミリモル、エタノール169ミリモ
ル、プロパツール017ミリモル、酢酸1133ミリモ
ル、プロピオン駿035ミリモル、酢酸メチル2.10
ミリモル、イ[酸エチル1.35ミリモル、プロピオン
酸エステル028ミリモル、ギ酸メチル007ミリモル
、ジメチルエーテル010ミリモルが検出され、気相中
には二・投化炭素と17ミリモルのメタンが検出された
。結果をまとめて第2表足示す。
実画例16および比妙例e ルテニウム化合物として〔〜(Co)3Ch 〕2を用
い、@収ガス(co:H2=1: 1.5 )の仕込み
圧力を320にμ論ゲージ(呈温)、オートクレーブの
加熱を止めて反応を終了させるときのオートクレーブ内
圧を300に9〆イゲージとし、さらにその他の反応条
汀を第3表に示すように変更した以外は、比殿?・11
bと同様に実施した。結果乞渠ろ表に示す。
5 実施例14 第6表に示すように反応条件を変更し、合成ガス仕込み
圧力を530 kg/era、ゲージとした以外は、実
施例6と同様に実施した。分析の結果、液相中にはメタ
ノール253ミリモル、エタノール280ミリモル、プ
ロパツール050ミリモル、酢酸1517ミリモル、プ
ロピオン酸139ミリモル、酢酸メチル107ミリモル
、酢酸エチル172ミリモル、プロピオン酸エステル0
73ミリモル、ギ酸エチル0.02 ミIJモルが検出
され、気相中には二酸化炭素と38ミリモルのメタンが
検出された。結果をまとめて第3表に示す。
実施f:115および比較例f テトラエチルアンモニウムブロマイドを助触妙として反
応条汗を第6表に示すように変更し、合成ガスの仕込み
圧力をろ40 je9/znゲージ(室温)、反応終了
時のオートクレーブ内圧を330 kg/fflゲージ
とした以外よ、比較9J bと同様に実施した。
反る条件と結果を第5表に示す。
製許出願人  工粟技術院長 νり田捲汽戸7

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)−酸化炭素と水素を、ルテニウム化合物−コノく
    ルト化合物およびノ・ロゲン含有助触媒を含有する液体
    媒体中、加熱、加圧下において反応させるにあたり、一
    般式R3P=O(式中、几は1〜20個の炭素原子を有
    する未蓋換もしくは置換のアルキル基またはアリール基
    を示す)によって示される有機ホスフィンオキサイドの
    存在下に反応させることを特徴とする含酸素化合物の製
    造方法。
JP6365083A 1983-04-13 1983-04-13 酢酸および酢酸エステルの選択的製造方法 Granted JPS59190935A (ja)

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JPS6121930B2 JPS6121930B2 (ja) 1986-05-29

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61218554A (ja) * 1985-03-23 1986-09-29 Agency Of Ind Science & Technol 酢酸およびプロピオン酸の製造方法
JPS6348237A (ja) * 1986-08-14 1988-02-29 Agency Of Ind Science & Technol エタノ−ルの製造方法

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JPS6348237A (ja) * 1986-08-14 1988-02-29 Agency Of Ind Science & Technol エタノ−ルの製造方法

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