JPS61501632A - メタレートアニオンの有機塩及びその製造方法 - Google Patents

メタレートアニオンの有機塩及びその製造方法

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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】 メタレートアニオンの有機塩及びその使用によるアルキレングリコールの製造方 法本発明は有機メタレート含有化合物およびこのような化合物の使用してアルキ レンオキシドおよび水からアルキレングリコールを製造する方法に関する。本発 明の化合物は少なくとも1つの環式アルキレ4とキシ部分を有するメタレートア ニオンの有機塩である。メタレートアニオンは酸素が結合した多価金属元素のア ニオンであるとみなされる。これらの化合物は液体または蒸気のいずれかとして の水との接触によるアルキレングリコールの製造に有用である。
金属および有機物含有部分を有する化合物の 論種々の有機メタレートが開示さ れてきた。例えば、米国特許第4,217,292号(Kroenke 、 1 980年8月12日発行)には、本質的に酸のないかつ酸の水溶性アンモニウム および/または金属塩を含有する水性媒体中で三酸化モリブデンとアミンとを反 応させることによって製造されるモリブデン酸アミンが記載されている。もつと 最近では、米国特W!f第4,406,837号:第4,406,838号:第 4,406,839号および第4,406,840号(Kroenk、すべて1 983年9月27日発行)は有機基含有アンモニウムおよびアミンモリブデート を開示した。米国特許第4,406,837号では、酸性の水性媒体中で重モリ ブデン酸アンモニウムとメチルトリカプリルアンモニウムクロリドとを反応させ ることによってメチルトリカプリルアンモニウムモリブデートを製造している。
米国特許第4,406.838号では、酸性の水性媒体中で重モリブデン酸アン モニウムとトリオクチルアミンとを反応させることによってトリオクチルアンモ ニウムモリブテートt−製造している。米国特許第4,406,840号では、 酸性の水性媒体中で重モリブデン酸アンモニウムとトリ(トリデシル)アミンと を反応させることによってトリ(トリデシルンアンモニウムモリプデートを製造 している。米国時FFg 4,406.839号には、モリブデン酸アミンを製 造する方法が開示されており、この方法では、2液相反応混合物を用いる。水性 相には、モリブデン反応物(例えば、三酸化モリブデン、モリブデン酸またはそ の塩ンが溶液状で存在し、非混和性有機相には、アミンまたはアミン塩反応物( 例えば、第一、第二又は第三アミンあるいは第四級アン七ニウム塩〕が溶解され ているかあるいは溶解されることになる。モリブデン酸アミンは有機相に溶解さ れる。反応混合物には、好ましくは無機酸を添加する。
米国特W!f第4,412,956号(Abramson等、1983年11月 1日発行)には、触媒として記載されている塩基性窒素化合物の存在下で五酸化 バナジウムとアルキルアルコールとを反応させることによってアルキルパナデー トヲ襄造する方法が開示されている。開示されている塩基性窒素化合物としては 、アンモニアおよびアンモニウム化合物、アミン、ホルムアミド化合物、尿素、 ピリジン、グアニジンカーゼネート等がある。
A+Martinsen等は、Acta Ohemica 8candinav ica(人31(1977年)第8巻)の645〜650頁ノ「フリハレーショ ン・アンド・プロパテイーズ・オン・サム・ビス(トリフェニルホスフィン)イ ミニウム・ソルト、((Ph5P)2N ) X Jに、相応のクロリド塩およ び所望のアニオンのアルカリ金属塩を用いる温水性反応媒体からの沈澱によるビ ス(トリフェニルホスフインンイミニウム塩の製造を述べている。こレラの著者 によって開示された種々のアニオンには、クロメート、サルフェート、ニトレー トおよびニトライトがある。
先に開示された化合物は種々の実用性を有するものとみなされていた。例えば、 Kroenkeによって開示されたモリブデン酸は塩化ビニルポリマー組成物用 の防煙性添加剤であると述べられている。
有機モリブデン化合物は、例えば、あるエチレン性不飽和化合物の酸化、例えば 、あるオレフィン化合物のエポキシ化のための触媒として提案された。例えば、 米国特許第3,668,227号(1972年6月6日発行)においては、有機 モリブデン化合物、例えば、モリブデンアセチルアセトンと、隣位水酸基を有す る有機物質とを反応させることによってモリブデンアルキレンージオキシ誘導体 を製造している。有機モリブデン化合物は下記の一般式を有するものであると@ F権者が述べている。
R4)I R4 R,2R3 (上記式中、 ”PL4. R,、la、およびR4の各々は水素、炭素数1〜 10個のとドロカルビル、−C(O)R+。
−No2であシ、あるいはR1とR4、またはR2とR3は2価炭化水素基を形 成し得る) また、米国時計第3,991,090号(1976年11月9日発行)を参照の こと。
米国特許第3,480,563号には可溶性有機モリブデン含有触媒が開示され ており、これらの触媒は、二酸化モリブデンと、オクタノ−ルー1などの一価の 第1飽和アルコール、またはジエチレングリコールモノメチルエーテルなどのポ リアルキレングリコールモノアル争ルエーテルとを反応させることによって製造 させる。また、これらの触媒はオレフィンのエポキシ化に有用であると開示され ている。
R,A、 5heldon は、Recl、 Trav、 Ohim、Pa 5 −Bas。
lユt (1973年)の253頁および次頁の「モリブデンーキャタライズド Φエポキシデーション・オン・オレフインズψウィズ・アル中ル・ヒドロパーオ キシド」において、Mo(N)−ヒドロパーオキシド錯体からオレフィンへの酸 素原子の移動が有機過酸によるオレフィンのエポキシ化についてのものと類似の 環状遷移状態を経て起るオレフィンのエポキシ化機11Iを提案した。30人、 8heldonは次のように述べている。 Mo(■)へのヒドロパーオキシド の配位は過酸化物の酸素原子を電子性にし、それによシオレフイ/分子による核 攻撃を容易にする。かくして、ポリモリブデン錯体はルイス酸として作用する。
さらに、モリブデンを取囲む配位子の性質はルイス酸性度、従って反応速度に影 響すべきであると述べている。
k山」旦!匪b」肛5−Bas、 、L」(1973年)の367頁および次頁 の論文「モリデンーキャラクタライズド・エボキシデーション・オン・オレフィ ン・ウィズ會アルキル・ヒドロパーオキサイド、■、インレージョンーアンド・ ストラクチュア・オン・ザ・キャタリスト」において、几、A、8heldon は次のように述べている。エポキシ化反応中に形成するモリブデン種は、モリブ デンヘキサカルIニルまたはモリブデンアセチルアセトンのどちらを初めに用い たかどうかにかかわらず、 Mo(■)ジオール錯体でワ#)、すなわち、ジオ ール錯体はヒドロパーオキシPの存在下でエポキシドとの反応を介してその場で 形成される。これらのジオール錯体は下記の構成を有するものとして表わされる 。
HHH ルーマニア特肝第76,785号(198i年5月30日発行ケミ・アブP9  : 121790に、1983年)において、 O,L、G、Huchはアルケ ンのエポキシ化用の触媒としてジオキソモリブデン ビス(1,2−プロパンジ オレート)を開示している。開示された製造は芳香族炭化水素反応媒体中におけ るモリブデン酸と1,2−プロパンジオールとの反応である。
ジャーナル・オン・オルガノメタリックΦケミストユ、154巻、09〜012 頁(1978年)の「Formation et C!haractetisa tion de Germanones 几2Ge=Oa Partir d’  Heterocycles Germanies Jにおいて1B、Lava yssieve等は構造 を有するエチルゲルマジオキサンを開示している。
アルキレングリコール アル中レンゲリコール、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコールお よびブチレングリコールを製造する商業的方法は非常に過剰のモル量の水の存在 下での相応のアルキレンオキシドの液相水和を含む(例えば、 Kirk−Ot hmer署のエンサイクロペディアーオン・ケミカル拳チクノロシイ、■巻、第 3版、939頁(1980年)を参照せよ】。加水分解反応は、典型的には、ア ルキレンオキシド1モルあた915モルの過剰量の水を反応帯域に供給して適温 、例えば、約100℃乃至約200℃で行われる。加水分解反応の主な副生物は ジーおよびポリグリコール、例えば、ジアルキレンクリコール、トリアルキレン グリコールおよびテトラアルキレングリコールである。ジーおよびポリグリコー ルの形成は主としてアルキレングリコールとアルキレングリコールとの反応によ るものと思われる。アルキレンオキシドは水とよりもアルキレングリコールとの 方が一般に反応性であるので、水との反応を良好にし、それによりモノグリコー ル生成物への商業的に魅力のある選択性を得るために、非常に過剰量の水を用い る。
加水分解反応混合物からアルキレングリコールを回収しなければならないので、 水が非常に過剰量であると、エネルギを浪費する手順になってしまう。典型的に は、蒸発により水を除去してアルキレングリコール含有残渣を残し、この残渣を 蒸留により精製する。従って、モノグリコール生成物への選択性を維持した9高 めたりしながら水の使用量を減少させることがエネルギ効率の観点から有利であ る。
加水分解反応は非接触で進行するが、酸または塩基触媒の存在は反応速度を高め る。しかしながら、酸および塩基触媒は欠点を有している。例えば、塩基触媒は モノグリコール生成物の形成に対して一般に選択性ではなく、酸触媒は典型的に は腐食問題が伴う。故に、商業的方法は典型的には比較的中性の加水分解条虫例 えば、pH6〜10)を利用する。
アルキレンオキシドの水利に使用するために提案された多くの酸触媒の代表例と しては、フッ素化アルキルスルホン酸イオン交換樹脂(1979年8月21日発 行の米国特許第4,165,440号);カルゼン酸およびハロゲン酸(197 8年9月5日発行の米国特許第4.112,054号):強酸型カチオン交換樹 脂(1978年8月15日発行の米国特許第4,107,221号);脂肪族モ ノ−および/またはポリカルぎン酸(1976f−1月20日発行の米国%;” FI! 3,933,923号);カチオン交換樹脂(1962年11月6日発 行の米国特許第3,062,889号);酸性ゼオライ)(1962年4月3日 発行の米国特許第3,028,434号):二酸化イオウ(1957年9月24 日発行の米国特許第2,807,651号);トリハロゲン酢酸(1949年6 月7日発行の米国特許第2,472,417号):および銅助触媒化リン酸アル ミニウム(1977年3月29日発行の米国特許第4,014,945号ンがあ る。
酸触媒のほかに、二酸化炭素の存在下でのアルキレンオキシドの水利用の触媒が 多く提案された。これらの触媒としては、クロリド、ゾロミドおよびヨーダイト などのアルカリハライド:テトラメチルアンモニウムプロミドおよびテトラメチ ルアンモニウムプロミドなどの第四級アンモニウムハライド(英国特許第1゜1 77.877号ン:トリエチルアミンおよびピリジンなどの有機第3アミン(西 独公開特許出願筒2,615゜595号(1976年10月14日)、および1 981年12月22日発行の米国特許第4,307,256号】;第四級ホスホ ニウム塩(1979年7月3日発行の米国特許第4,160.116号):塩素 型またはヨウ素型アニオン交換樹脂(1982年8月27日公開の日本公開特許 特開昭57−139026):および部分アミン中和スルホン酸触媒、例えば、 部分アミン中和スルホン酸樹脂(1983年7月12日発行の米国特許第4,3 93,254号)が挙げられる。
アルキレンオキシドの加水分解用触媒としての金属醸化物を含む金属含有化合物 が種々提案された。例えば、1938年12月27日発行の米国特許第2,14 1.443号は、脱水用金属酸化物1例えば、アルミ大トリア、またはタングス テン、チタン、バナジウム、モリブデンまたはジルコニウムの酸化物の存在下に おけるアルキレンオキシドと水との反応によるグリコールの製造を開示している 。反応は、液相で、かつこの液相を維持するのに適した温度および圧力の条件下 で行う。特許権者は、実施例7において、黄色のタングステン[Hll、これと シリコンエステル/アルコール/水混合物とを混合した後、乾燥することによっ て機械的によシ安定にすることを開示している。同様に、1957年9月24日 発行の米国特許第2.80.7,651号には、アルカリ金属塩基、アルコラー ド、チタン、タングステンおよびトリムの酸化物によってアルキレンオキシドと 水との反応を触媒作用させることは公知であると述べられている。
また、α−オレフィンの1.2−エポキシドおよび有機tドロパーオキシドを製 造するための触媒の成分として、多くの金属、例えば、バナジウム、モリブデン 、タングステン、チタン、クロム、ジルコニウム、セレン、テルリウム、メンタ ル、レニウム、ウラン、およびニオビウムが提案された。これらの金属はしばし ば後の加水分解反応中に存在する。例えば、1969年10月28日発行の米国 e¥fPFF第3,475,499号の実施例Iおよび■には、炭素原子数11 〜15個のノルマルのα−オレフィン混合物をモリブデンナツタネート触媒の存 在下でエチルベンゼンヒドロパーオキシドによりエボキク化したことが開示され ている。蒸留後、1.2−エポキシドおよびモリブデン含有触媒を含有する残留 物t O,5%の水酸化ナトリウムを含有する水と90℃の温度で接触させた。
その反応生成物を蒸留し、1.2−エポキシドの転化率は100チであると報告 され、1,2−グリコールへの選択率は94チであると報告された。
もつと最近では、1981年7月7日発行の米国特許第4,277,632号は 、モリブデンおよびタングステンよシなる群から選択される少なくとも1徨の触 媒の存在下でアルキレンオキシドの加水分解によってアルキレングリコールを製 造する方法を開示している。
この特許は、触媒は金属モリブデン又は金属タングステン、あるいはその無機又 は有機化合物、例えば、オキシド、酸、ハライド、リン化合物、ポリ酸、酸およ びポリ酸のアルカリ金属および、アルカリ土類金属、アンモニウム塩および重金 属塩、および有機酸塩であってもよいと開示している。開示された方法の対象は 、ポリグリコールなどの多少の量の副生物を形成することのない化学量論値の1 〜5倍量の水が存在するアルキレンオキシドの加水分解であると述べられている 。
反応は二酸化炭素の存在下で行い得るが、窒素、空気等の存在下で反応を行うと きには、反応混合物のpHを5〜10の範囲の値に調整する必要があると述べら れている。日本公開特許特開昭54−128507(1979年10月5日公開 )は、金属タングステンおよび/またはタングステン化合物を使用してアルキレ ンオキシドおよび水からアルキレングリコールを製造する方法を開示している。
日本公開特許特開昭56−073,035 (1981年6月17日)は、チタ ン、ジルコニウム、ノ9ナジウム、ニオビウム、タンタルおよびクロムよシなる 群から選ばれる少なくとも1つの元素を含有する化合物よυなる触媒の存在下、 二酸化炭素雰囲気でアルキレンオキシドを加水分解する方法を開示している。上 記の化合物としては、オキシド、スルフィド、酸 7%ライド、リン化合物、ポ リ酸、酸およびポリ酸のアルカリ金属塩、酸およびポリ酸のアンモニウム塩、お よび酸の重金属塩がある。
日本公開特許特開昭56−073,036 (、1981年6月17日公開)は 、アルミニウム、シリコン、ゲルマニl、if、鉛、鉄、コバルトおよびニッケ ルよりなる群から選ばれる少なくとも1つの元素を含有する化合物よりなる触媒 の存在下、二酸化炭素雰囲気でアルキレンオキシドを加水分解する方法を開示し ている。
日本公開特許特開昭56−92228(1981年7月25日公開)は純度の高 いアルキレングリコールを製造する方法に関している。この開示は、二酸化炭素 の存在下でのフルキレンオキシドの加水分解工程からモリブデンおよび/lたは タングステン含有触媒を回収する蒸留手順に向けられている。この出願には、触 媒はモリブデンおよびタングステンの化合物よシなる群から選ばられた少なくと も1種の化合物であシ、この化合物はアルカリ金属化合物、アルカリ土類金属化 合物、第四級アンモニウム塩および第四級ホスホニウム塩よりなる群から選ばら れる少なくとも1種の添加剤との組合せであってもよいと述べられている。好ま しい触媒はそリブデン酸、モリブデン酸ナトリウム、モリブデン酸カリクム、タ ングステン酸、タングステン酸ナトリウムおよびタングステン酸カリウムである と述べられている。ヨウ化カリウムが実施例で用いられた唯一の添加剤である。
米国特許出願第428.815号(1982年9月30日出願、現在放棄)およ び第530,235号(1983年9月8日出願) (J、 H,Robson およびαg、Keller)は水溶性バナジン酸塩の存在下で隣位アルキレンオ キシドと水との反応によって高選択性でモノアルキレングリコールを製造する方 法を開示している。従って、モノグリコール生成物への選択性が良好な開示方法 を使用すると、水対アルキレングリコールの比は、より低い比を用いることがで きる。パナデートと反対のイオンを選んで用いた反応条件下で水溶性バナジン酸 塩を得ているが、アルカリ金属、アルカリ土類金属、第四級アンモニウム、アン モニウム、鋼、亜鉛および鉄が提案されたカチオンである。また、パナデート金 塩の形態またはシリカ、アルミナ、ゼオライトおよび粘土などの担体に担持して 反応系中に導入することが開示されている。パナデートイオンは、水溶性である ので、反応系から損失することがラシ、これを反応帯域からの流出物から回収す る手段を備えなければならない。
不運にも、メタバナジン酸カルシウムなどの不溶性のメタノ々ナジン酸塩、なら びに不溶性のモリブデン酸塩、タングステン酸塩等、および他の金属酸塩は水溶 性塩で達成できるモノグリコール生成物への選択性をもたらすとは思われない。
故に、水溶性塩の回収に関しての問題が商業的規模での技術の使用全考慮する際 に重要な要因である。
本発明の概要 本発明の化合物はヒドロカルビル置換基含有するカチオンよりなる隣位ジオキシ アルキレン有機メタレートでちる。発明の一面では、本発明の化合物は、(a) 少なくとも1種のヒドロカルビル含有置換基を有するカチオンよシなる有機メタ レートの1つの分子単位と。
(b) X位アル印しンオキシドの少なくとも1つの分子単位との付加物である こと″1特徴としている。
化学構造の理解を容易にするために、実際の化学構造が異なっていることが十分 に認められても、式の表示を化合物に基づいて考えることは当業界では平凡なこ とであった。このような従来の式の表示を使用して、本発明の隣位ジオキシアル キレン有機金属化合物は下記の式で弄わし得る。
上記式中、〔(Ro)mYn)!+はXの正の電荷を有する有機基含有カチオン でアリ、有機基含有カチオンYはイオン電荷をもつ中核である多価元素であり$ q!rR0は同一または異なるものでおって、水素またはヒドロカルピル含有置 換基であシ、但し、有機基含有カチオンはヒドロカルビル置換基を含有するRo t少なくとも1つ有し、mはYと全R基が共有する電子対の平均数であり、nは 電荷をもつ中核の数であり、この場合、m。
nおよびXは等式x = n (V−m)によって関係づけられる。この等式中 、vFiRoに結合する際に各Yによって使用される各電子対が1の値で示され るYの平均関数的酸化状態およびRoに結合する電子対とXInとの合計の関数 的酸化状態であシ、Xは1または2の整数である。また、上記式中、LはXIの 正電荷を有するカチオンであり、このカチオンは有機基含有カチオンと同じでも 異ってもよ< 、 XIは通常1または2である。また、上記式中、2は有機基 含有カチオンの数であり、通常、1ないし3または4であシ、そして は負の電荷a(aはx+((z−1)(xす〕の値に等しいンを有する隣位ジオ キシアルキレン有機メタレートアニオンでちゃ、Mはw(wの絶対値は(q+2  )の絶体値に等しい)の正の関数的酸化状態を有する多価金属であり、AはM の残シの原子価を満たすべき置換基であシ;そしてB1.几2.R3およびR4 は同じかあるいは異なるものであって、水素又は例えば炭素原子数約20個まで のヒドロカルビル含有置換基である。
有機基含有カチオンにおいて有用であるヒドロカルビル含有置換基は少なくとも 1個の炭素原子、しばしンと反応性でない部分でさらに置換されてもよい。Lは 適当なカチオンいずれでもよいし、しばしば、他の有機基含有カチオンまたは有 機基非含有カチオン、例えばアルカリまたはアルカリ土類金属あるいはアンモニ ウムまたはホスホニウムカチオンであり、そして隣位ジオキシアルキレン有機メ タレートアニオンの電荷の均衡をとるのに役立つ。隣位ジオキシアルキレン有機 メタレートアニオン中の置換基Aはいずれの適当な置換基でもよく、他の隣位ジ オキシアルキレン基を形成してもよい。
本発明の隣位ジオキシアルキレン有機メタレート化合物は、水と接触すると、ア ルキレングリコールを生じる。アルキレングリコール生成物は下記の式■で表わ し得、その結果生じたメタレート(以下、有機メタレートと称する)は下記の式 ■で表わし得る。
OHOH 本発明の隣位ジオキシアルキレン有機メタレートは、式■で示す隣位ジオキシア ルキレン有機メタレートを形成するQに十分な温度および圧力下で弐■の化合物 と、下記式の隣位アルキレンオキシPとを接触させることによって製造し得る。
(上記式中、R1,几2.凡3およびR4は式Iに記載の如くであるン 従って、アニオン((A)qM(0)]”−はアルキレンオキシドと反応性のも のである。
かくして、式Iの隣位ジオキシアルキレン有機メタレートを水と接触させ、次い で隣位ジオキシアルキレン有機メタレートをアルキレンオキシドで再生すること によって、アルキレンオキシドを相応のアルキレングリコールに加水分解する循 環方法を提供することができる。この方法はモノアルキレングリコール生成物へ の高い選択性で進行し、反応を行う際に用いる特定の技術により、モノアルキレ ングリコールの実質的に100−の選択性を得ることができるということがわか った。
好都合に、本発明の隣位ジオキシアルキレン有機メpv−トを使用する方法は、 モノアルキレンクリコール生成物への選択性を犠牲にすることなしに、従来の商 業的方法におけるアルキレンオキシドの加水分解のために現在用いられている水 対アルキレンオキシドの比よりも水の低い比で行うことができる。その結果、エ ネルギ効率を高めることができる。さらに1本発明の隣位ジオキシアルキレン有 機メタレートの多くは比較的安定であるので、従来の商業的操作において用いら れているものと同様の温度および圧力条件下で加水分解反応を行い、それによシ 既存のアルキレングリコールプラン)Kおける方法の採用を容易にし得る。しか しながら、それよシ高いあるいは低い温度および圧力を用いてもよい。
本発明の好ましい隣位ジオキシアルキレン有機メタレートは有機基含有カチオン 中K R0置換基を少なくとも1つ有し、それにより隣位ジオキシアルキレン有 機メタレートおよび有機メタレートを水性媒体に対してよりも有機媒体に優先的 に可溶であるようにする。本発明の踏面では、R0置換基は、隣位ジオキシアル キレン有機メタレートおよび有機メタレートの両刃が水に本質的に不溶であるよ うなものである。かくして、これらの好ましい有機基含有カチオンを使用すると き、アルキレンオキシドおよび水からアルキレングリコールを製造する方法は、 水との接触後の有機メタレート残留物の回収が容易化されるので、より魅力的に なる。
例えば、有機メタレート残留物は、固形でちって従来の液−固分離技術で反応生 成物から分離し得るか、あるいは非混和性の液体または非混和性有機相中に抽出 可能である液体でおることもおる。
隣位ジオキシアルキレン有機メタレートの説明本発明の隣位ジオキシアルキレン 有機メタレート中の金属は、多価のもの、例えば、少なくとも+3.すなわち、 +4ないし+6または+7の正の関数的酸化状態を有するものであり、そして遷 移金属であるのがよい。好ましい金属は、水と接触すると、アルキレンオキシド と反応性のメタレートアニオンを生じる隣位ジオキシアルキレンメタレートを生 じるものである。
これらのメタレートアニオンは下記の式で示すように少なくとも1種の金属原子 および二重結合した酸素原子と従来見なされている少なくとも1つの酸素配位子 を含有するアニオン構造f:特徴としている。
((A)qM(0))”− 上記式中、aは−1と−4との間の負の電荷のアニオンであり、人はMの残シの 原子価(q)を満たすべき1つまたはそれ以上の置換基であり、同じでも異なっ てもよく、例えば、二重結合した酸素;通常は炭素原子数1〜約12個のアルキ ル、アルコキシ、アシル、アリール、アミノ、ホスフィンなどの有機基;ハロゲ ン(例えば、塩素、フッ素、ヨウ素) : −o−tたは−8−でちってもよく 、酸素原子の残りの原子価は遊離イオン形態であるか、おるいは有機基含有カチ オンすなわちLに結合している。最も一般的には、特に有機メタレートとアルキ レンオキシドとの反応によって隣位ジオキシアルキレン有機メタレートを発生す るとき、Aは一〇−または=0である。出発原料の有機メタレート中の人が一〇 −以外のもの、例えば、塩素であるときでさえ、元の置換基は隣位ジオキシアル キレン有機メタレートを発生する途中で一〇−でt換されることが可能である。
故に、隣位ジオキシアルキレン有機メタレートはしばしば下記の構造で表わされ る。
(上記式中、吾λ′は=0または一〇−である)メタレート用の特に好ましい金 属としては、ノ9ナジウム、モリブデンおよびタングステンなどの周期律表第V b族およびVb族の金属があるが、レニウムおよびゲルマニウムなどの他の金属 も適用し得る。アルキレンオキシドと接触したとき、ジオキシアルキレン有機メ タレートを容易に形成し、そして水と接触したとき、アル中レンゲリコールを生 成する代表的なメタレートとしては、モリブデート、タングステート、メタノセ ナデート、水素ピロパナデートおよびピロパナデートが挙げられる(しかし、多 くのメタレートアニオンと関連した化学が複雑であるため、効果的な糧の正確な 構造は異なってもよい)。しばしば、メタレートアニオフh式(Mo04)2− 、 (vo3)−t (V207H’)3−e (V2O3)’−および〔WO 4〕2−で従来表わされる少なくとも1つのアニオンよりなるが、これらのメタ レートアニオン、特にパナデートの化学は複雑でちることが認められ、方法の条 件下での正確な化学式は異なることがわかる。
バナジウム、タングステンおよびモリブデンよりなるものを含むメタレートアニ オンはすべてがアルキレンオキシドとの所望の活性を呈するとはかぎらない。
例えば、ノゼラモリブデートおよびパラタングステートアニオン(メタレートア ニオンが添加された場合)は選択性を高めるための活性をもしあればほんのわず か呈するらしいことがわかった。
本発明の一面では、メタレート用の金属は、周囲のフルキレンオキシドに対する アニオンにおける核性および電子性に基づいて選択する。例えば、メタレート中 の金属は、しばしば、同じ条件下でレネートアニオン中のレニウムが呈するもの より大きいアルキレンオキシドに対する核性を有する。また、メタレートの金属 が同じ条件下でオルトノ々ナデート中(その種としてのンパナデートが呈するよ シも大きいエチレンオキシドに対する電子性を有する場合もそうである。
メタV−)中の金属の核性および電子性特性に近づくだめの特に有利な方法は、 等モルt(アニオンに対して)の当該メタレートアニオンおよび照合用アニオン を用いて、同じ加水分解条件下でモノエチレングリコールへの反応速度および選 択性を比較することくよるものである。容易のために、カチオンはナトリウムで あるのがよい。モノエチレングリコールへの割合および/または選択性がレネー トアニオンのレニウムがなすよりも低い場合、メタレートの金属は、おそらく、 エチレンオキシドに対する核性がレネートのレニウムより低い。ジエチレングリ コールおよびポリエチレングリコールの生産t がエチレンクリコール類の形成 割合にかかわらず、オルトパナデートの場合よシも大きければ、メタレートの金 属はエチレンオキシドに対して、おそらく、オルトノ々ナデートよりも電子性で ない。
隣位ジオキシアルキレン有機メタレートのal、 R2゜R3および几4置換基 は同じでも異なってもよく、水素または炭素数1〜20.好ましくは1〜6ない し8の置換ヒドロカルビルを含むヒドロカルビルである。しばしば、B1. B 2. R3およびR4は、水素、1と約10との間の炭素数のアルキル、炭素数 約12個までのモノシクロまたはビシクロアリール、炭素数7〜約10個のアル カリル、炭素数7〜約15個のモノシクロまたはビシクロアラルキル、炭素数2 〜3個のアルケニル、炭素数3〜約8個のシクロアルキル、および几。
R2,R3およびR4のうちの2つを結合する炭素数3〜約8個の環状構造でお る。
頻繁には、アニオンは、下記式 (C2H40□Mo03) * ((C2H40□)2MoO□〕2−CC2H 402VO2) ’−+ t ft−d C0zH402WC)5 )2−6  ルイu〔(C2H40□)2WO2〕 および可及的には〔C2H402v20 6〕4−マタハ〔C2H40□v206H)3−で従来表わされるアニオンであ るが、これらのメタレート、特にノ々ナデートの化学は複雑であると認められて おり、正確な化学式は異なるものであることがわかる。実際、特にパナデートに 関しては、種混合物が存在しているかも知れないし、種の優位性および糧類はメ タレート含有溶液の温度、溶媒およびpHにより異なる。
隣位ジオキシアルケン有機メタレートの有機基含有カチオンは多価元素、Yt有 するものとして表わされる。多価元素としては、周期律表第VaJIおよび■a 族中の元素、例えば、窒素、リン、ヒ素、アンチモン、ビスマス、イオウ、セレ ンおよびテルリウムがある。
好都合にも、カチオンは水の存在下で安定である。故に%Yは好ましくは酸素で はない。安定性および入手性の観点から、Yは通常、リン、イオウ、特に、窒素 である。
アルキレンオキシドから水との接触によってアルキレングリコールを製造するの に使用するとき、カチオンは、溶液状にしたい場合、有機媒体に対して着しい溶 解度を有し、かつ水に対してよりも優先的にこの有機媒体に可溶であることが好 ましい。(隣位ジオキシアルキレン有機メタレートの水との反応性のため、有機 メタレート生成物についての水溶性)七うメータを定める。)しばしば、カチオ ンのヒドロカルビル含有成分は、所定の温度、例えば、25℃で蒸留水中よシも トルエンなどの所定の水非混和性有機溶媒中のほうが大きい有機メタレート生成 物の溶解度を与えるのに十分である。ある場合には、溶解度係数は、25℃で蒸 留水中の有機メタレート生成物の溶解度係数よりもトルエン中の方が少なくとも 約5倍、例えば、少なくとも約20倍大きい。
本発明の一面では、有機メタレート生成物は蒸留水に実質的に不溶であり、例え ば、25℃で1リツトルの蒸留水に約50.未満、例えば、約10.未満の有機 メタレートが溶解する。有機メタレート生成物は。
蒸留水と非混和性のものもあシ、またあるものは常温、例えば、25℃、あるい はアルキレンオキシドおよび有機メタレートから隣位ジオキシアルキレン有機メ タレートヲ形成するのに適した温度、例えば、約50℃ないし250℃でさえ、 固形である。
隣位ジオキシアルキレン有機メタレートの親水性および親有機物性は有機基含有 カチオンのヒドロカルビル含有量によって影響されるので、隣位ジオキシアルキ ル有機メタレートは、しばしば、炭素原子数少なくとも4個の置換基を少なくと も1種含有する。Yのいずれか1つの置換基あるいはYの全置換基中の炭素原子 の全個数についての理論上最大値は存在しない。
ある置換基が隣位ジオキシアルキレン有機メタレートを実質的に固形にしている かも知れないし、あるいは有機または無機固体に結合したり錯化されたりしてい るかも知れない。出願中の米国特許出願第(attydocket D −13 947) (本出願の同じ日に出願、FL、D、Be5t 、 G、A、Co1 1ier、 B、T、KeenおよびJ 、H。
Robson) (参照によってここに組入れられる)は固形担体、例えば、他 の可能性のなかでも、メタレートアニオンと会合状態にある第四級アンモニウム および第四級ホスホニウム部分であることができる陽電性錯化ナイトを有するア ニオン交換樹脂を開示している。会合状態のメタレートアニオンを有するこれら の固形担体はアルキレンオキシドからアルキレングリコールを製造する方法に有 用である。例えば、ダウケミカルCo。
から市販されているDOWBX MS人−1(TM)樹脂などの第四級アンモニ ウム置換基を有するスチレン−ジビニルベンゼン樹脂をモリブデン酸ナトリウム 水溶液と接触させて元のクロリドアニオンを置換することができる。
このような樹脂は、水およびアルキレンオキシドの存在下、適当な加水分解条件 、例えば、約100℃〜120℃で用いると、モノアルキレングリコールへの選 択性を高める。
本発明の一面では、Yは周期律表第Va族中の多価元素でちゃ、カチオン構造の うちのいくつか、例えば、アンモニウム、ホスホニウムおよびアルソニウムは式 で表わし得、周期律衣第■a族の金属についてのカチオン構造、例えば、スルホ ニウムは式 で表わし得る。上記両式中 BS、 R6,B7およびFL8は同じでも異なっ てもよく、組合せで環状構造を形成し得るものである。R5,几6.R7および R8各々の例は水素、およびヒドロカルビルであり、これらのヒドロカルビルは 置換されていてもいなくともよく、炭素原子数少なくとも1個のものであり、好 ましくは1つ、最も好ましくはすべて、炭素数が少なくとも約4、例えば、約4 〜70.時には、4〜20のものである。しかしながら、これらの置換基のうち の少なくとも1つはビトロカルビルを含有するものでなければならない。
ヒドロカルビル置換基は、脂肪族でも芳香族でもよ<、 例、ttf、 n、− ヘキシル、シクロヘキシル、フエニル、ベンジル、ナフチルなどが挙げられる。
第四級アンモニウムおよび第四級ホスホニウム部分の例を挙げると、テトラヒド ロカルビルアンモニウム、例、tば、テトラメチルアンモニウム、テトラエチル アンモニウム、テトラ−n−プロピルアンモニウム、テトラ−n−ブチルアンモ ニウム、テトラ−イソブチルアンモニウム、トリメチルブチルアンモニウム、テ トラヘプチルアンモニウム、テトラフェニルアンモニウム、テトラベンジルアン モニウム、テトラドテシルアンモニウム、テトラオクタデシルアンモニウム等; トリヒドロカルビルアンモニウム、例えハ、トリメチルアンモニウム、トリエチ ルアンモニウム、)I77二二ルアンモニウム、トリドデシルアンモニウム、ト リオクタデシルアンモニウムlニー:7ヒドロカルビルアンモニウム、例えば、 ジメチルアンモニウム、ジメチルアンモニウムs 表n −ブチルアンモニウム s ’) −n−ヘプチルアンモニウム、ジフェニルアンモニウム、ジベンジル アンモニウム、ジドデシルアンモニウム等;ヒドロカルビルアンモニウム、例え ば、メチルアンモニウム、n−ブチルアンモニウム、Pデシルアンモニウム、オ クタデシルアンモニウム、フェニルアンモニウム、ベンジルアンモニウム等:テ トラヒドロカルビルホスホニウム、例えば、テトラメチルホスホニウム、テトラ エチルホスホニウム、テトラ−n−プロピルホスホニウム、テトラ−n−ブチル ホスホニウム、テトラ−イソブチルホスホニウム、トリメチルブチルホスホニウ ム、テトラヘプチルホスホニウム、テトラフェニルホスホニウム、テトラベンジ ルホスホニウム、テトラドデシルホスホニウム、テトラオクタデシルホスホニウ ム等;トリヒドロカルビルホスホニウム、例えば、トリメチルホスホニウム、ト リエチルホスホニウム、トリフェニルホスホニウム、トリドデシルホスホニウム 、トリオクタデシルホスホニウム等;ジヒドロカルピルホスホニウム、例えば、 ジメチルホスホニウム、ジエチルホスホニウム、ジ−n−ブチルホスホニウム、 ジーn−へブチルホスホニウム、ジフェニルホスホニウム、ジベンジルホスホニ ウム、ジドデシルホスホニウム、ジオクタデシルホスホニウム等;ヒドロカルビ ルホスホニウム、例えば、メチルホスホニウム、n−ブチルホスホニウム、ドデ シルホスホニウム、オクタデシルホスホニウム;フェニルホスホニウム、ベンジ ルホスホニウム等がある。
他の群の有機基含有カチオンとしては、下記式で表わされるビス(ヒドロカルビ ル−ホスフィン)イミニウムがある。
〔(几93P)2N″l+ (上記式中、各R9は同じでも異なってもよく、h5乃至R8について記載した ものと同じでらる)ビス(とドロカルビル−ホスフィン)イミニウムの例を挙げ ると、ビス(トリフェニル−ホスフィン)イミニウム、ビス(トリベンジル−ホ スフィン)イミニウム、ビス(トリメチル−ホスフィン)イミニウム、ビス(ト リドデシル−ホスフィン)イミニウム等がある。
さらに他の群の料理含有カチオンとしては、下記式:%式%)) (上記式中、R10は炭素原子数1〜約6個のアルキレンでちり、R11は水素 または置換または非置換のものでもよいヒドロカルビルであり、rは3である) を有するもので、例えば、第四級化ジアミン、第四級化ジホスフィン等がある。
この群のものには、N、N’−ビス(トリメチル)プロピレンジアミン、N、N ’−ビス(トリフェニル)プロピレンジアミン、N、N’−ビス(トリオクタデ シル)プロピレンジアミン、p、p’−ビス(トリメチル)プ四ピレンジホスフ ィン等がある。
隣位ジオキシアルキレン有機メタレートのアニオンは有機基含有カチオンのほか のカチオンと会合してもよい。これらのカチオン、すなわち、式IのLはアルカ リ金属、アルカリ土類金属、銅、亜鉛、鉄、アンモニウムカチオン、ホスホニウ ムカチオン、スルホニウムカチオン、および有機基1例えば、炭素数1〜約12 個のアルカリ、アルコキシ、アクル、アリール、アミノ、ホスフィノ等を含有す る有機基含有カチオンを含む他のカチオンを包含し得る。
隣位ジオキシアルキレン有機メタレートは任意の従来方法で製造し得る。好まし い技術は弐■の有機メタレートを調整し、次層でこれをアルキレンオキシドと反 応させる方法である。
有機基含有メタレートは任意の従来方法で製造し得る。一つの一般方法では、メ タレートアニオンの水溶性塩を、好ましくは、この水溶性塩を溶液状に保つのに 十分な高温、例えば、少なくとも約35℃ないし40℃にある水に溶解し、これ を所望の有機基含有カチオンの塩と接解させる。この所望のカチオンのアニオン は、アセテート、グロピオネート、ラクテート、オキサV−)等の有機酸および ポリ酸からのハライド、ニトレート、ニトライト、スルフェート、スルファイト 、クロレート、クロライド等であり、メタレートアニオンと反対のイオンはアン モニウムまたはアルカリ金属(I#に、ナトリウム、カリウムおよびリチウム) であるのがよい。所望のカチオンおよびメタレートアニオンと反対のイオンとし て使用すべき0足のアニオンおよびカチオンの選択は1通常、反応物および反対 イオンによって形成される生成物、すなわち、塩についての溶解度を考慮するこ とに基づく。−面では、形成有機メタレートは溶液から沈澱する。あるいは、非 混和性有機液相を用いて水性相から有機メタレートを抽出回収し得る。
有機基含有メタレートを製造する他の方法は有機媒体中でメタレートの重金属( 例えば、@)塩と所望の有機基含有カチオンとを反応させることを含み、この場 合、所望のカチオンと反対のイオン、例えば、クロリドアニオンが銀と反応し、 不溶性の塩を形成する。
用いる温度は物質の性質によシ変わるが、しばしば常温、例、tば、25℃カ適 シテオリ、−10’ 〜150℃の範囲の温度を用いてもよい。有機溶媒はメタ レート含有反応生成物を溶解することができるべきである。有機溶媒の例はジク ロロメタンである。このような方法は米国特許出願第(D−14292)号(J 、R,Br1gg1゜本出願と同じ日に出願)(参照することによってここに組 入れられる)により詳細に記載されている。
有機基含有メタレートを製造するために用いられる技術は、例えば、メタレート の金属の還元によってメタレートに不当に悪影響しないことが好ましい。どの製 造技術でも同様に、いくつかの反応物が他のものよプ容易に用いられる。
有機メタレートまたは隣位ジオキシアルキレン有機メタレートを得るために、メ タレート形態を使用する必要はない。アルキレンオキシドおよび有機メタレート との反応により、および/または隣位ジオキシアルキレン有機メタレートと水と の反応(アルキレンオキシドの加水分解方法中、その場での反応を含む)によシ 、隣位ジオキシアルキレン有機メタレートを生成する金属、Mのいずれの形態も 適していると思われる。
従って、金属含有種は、ハライド、例えば、クロリドおよびヨーダイト、スルフ ィド、脂肪族または芳香族炭化水素または同様の置換基を含有し得る。メタレー ト又はメタレートの前駆体の選択は、一般に、化合物の入手性およびその処理特 性により、メタレートに対する前駆体の場合には、さらに、隣位ジオキシアルキ レン有機メタレートを形成することができることにより定まる。
有機メタレートから隣位ジオキシアルキレン有機メタレートを製造するのに使用 し得る隣位アルキレンオキシドは下記一般式を有する。
(上記式中 B1. R2,R3およびR4は以上に記載の如くである)アルキ レンオキシドの代表例を挙げると、エチレンオキシド、プロピレンオキシP、ブ チレンオキシド(例えば、インブチレンオキシド、1.2−ブチレンオキシドお よび2,3−ブチレンオキシド)、ペンチレンオキシド、スチレンオキシド、シ クロヘキセンオキシド等がある。好ましくは、アルキレンオキシドは炭素原子数 2または3個の脂肪族アルキレンオキシド、すなわち、エチレンオキシドおよび プロピレンオキシドである。
アルキレンオキシドは、それらの製造については周知である。例えば、触媒の存 在下でオレフィンと有機ヒドロノゼーオギシドとを反応させることによって、あ るいは銀触媒の存在下、分子酸素含有ガスによるアル=? V y (%にエチ レンンの部分酸化によって、アルキレンオキシドを製造することができる。
有機メタレートとアルキレンオキシドとの反応は比較的低い温度ないし高温、例 えば、約−15℃〜250’Cで行い得るが、カチオンまたはメタレートに対し て害になる温度で行うべきでない。有機モリブデート、有機タングステートおよ び有機パナデートなどのより反応性のメタレートの場合、反応は隣位ジオキシア ルキレン有機メタレートを形成すべくより低い温度、例えば、06〜15℃で進 行し得る。しばしば、温度は約00と200℃との間でアシ、便宜上およびさら にの処理操作との適合性の観点から高温が好ましい。この反応は、アルキレンオ キシドまたは有機メタレートと非反応性である無水有機媒体、例えば、ジクロロ メタン、1,1.2−トリクロロエチレン、トルエン、ベンゼンおよびキシレン 中で行ってもよいし、あるいは特に、隣位ジオキシアルキレンオキシド有機メタ レートの単離をめないならば、水含有媒体中で行ってもよい。
加水分解反応は、一般に、隣位ジオキシアルキレン有機メタレート形成反応より 急速に進行する。しかしながら、水との反応性は、アルキレンオキシドからアル キレングリコールを製造するために本発明の隣位ジオキシアルキレン有機メタレ ートを使用する魅力を高めている。有利に、アルキレンオキシドおよび水からア ルキレングリコールを製造する方法に隣位ジオキシアルキレン有機メタレートを 使用する。
アルキレングリコールの形 についての一式■のアルキレングリコールを形成す る方法において、隣位ジオキシアルキレンを形成するの効果的な反応条件下で有 機メタレートをアルキレンオキシドと接触させる。これらの条件では、隣位ジオ キシアルキレン有機メタレートを液状または蒸気形態の水と接触させると、アル キレングリコールが容易に遊離し、有機メタレートが発生する。しばしば、アル キレングリコール生成物中にやっかいな不純物を生成することのある成分の存在 を回避するために、アルキレンオキシドは精製したものでちる。
また、水は相応のアルキレングリコールの形成用の試薬として用いる。通常、水 は好適な品質のアルキレングリコール生成物を生じるのに十分な純度のものであ る。水は、蒸留したり、例えば、イオン交換処理により脱イオン化したりするの がよい。
有機メタレートは反応条件下で固形でも液状でもよい。最もしばしば、便宜上、 有機メタレートを反応条件下で液状の溶媒に溶解する。液状溶媒はアルキレンオ キシド、アルキレングリコールおよび水に対して不活性でちるべきである。好適 な溶媒の選択は、一部、有機メタレートを溶解する能力および/または有機メタ レートとの混和性に基づいておシ、好ましくはアルキレンオキシドは液状溶媒中 でのいくらかの溶解度を有する。しばしば、大気圧下25°で液状溶媒に1tあ た9少なくとも約57、例えば、少なくとも約20゜の有機メタレートが可溶で あり、ある有機メタレートは反応条件下で溶媒とあらゆる割合で混和性である。
液状溶媒の例を挙げると、アルキル、シクロアル中ルおよび芳香族基含有溶媒、 特に、ハログシ化アルキル、シクロアルキルおよび芳香族物質、例えば、シクロ ペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン。
シクロヘプタン、ベンゼン、トルエン、キシレン、ナフタレン、二硫化炭素、ジ クロロメタン、1,1.2−)ジクロロメタン、四塩化炭素等がある。シリコー ン油および鉱油も適用し得る。tた、1.2−ジメトキシエタンなどの相互活性 溶媒も使用し得る。本発明の有機メタレートに上記溶媒すべてが適しているわけ ではない。
アルキレングリコールへの反応は少なくとも2つの過程で進行することができる と思われる。第1過程はアルキレンオキシドが水と直接反応する従来の過程であ る。代案として、アルキレンオキシドが有機メタン−4と反応して隣位ジオキシ アルキレン有機メタレートを形成することができ、このメタレートを水と接触さ せると、アルキレングリコールを遊離する。アルキレンオキシドとメタレートと の特定の反応速度は、一部、用いるアルキレンオキシドおよび用いる有機メタレ ートにより定まる。本発明の隣位ジオキシ有機メタレートを使用するときKは、 従来の商業的加水分解技術と比較してモノグリコール生成物への選択性を高める ことができる。アルキレ/グリコールは種々の方法でアルキレンオキシドおよび 水から製造することができる。
モノアルキレングリコールへの極めて高い選択性をもたらすのに特に魅力のある 一方法は、有機メタレートを水と次々に接触させて隣位ジオキシアルキレン有機 メタレートを形成し、次いで隣位ジオキシアルキレン有機メタレートを水と接触 させて相応のアルキレ/グリコールを形成することよりなる。表かでも有機メタ レートを含むこのような方法は、出願中の米国特許出願第(Atty dock et D −13955)号(B、Br1gg5゜G、L、O’0onnorお よびJ、H,Robson 、本出願と同じ日に出願)(参照することによって ここに組入れられる)に開示されている。好ましくは、アルキレンオキシドと有 機メタレートとの反応は、エチレンオキシドと反応してジーおよびポリグリコー ルを形成してしまうアルキレングリコールの形成を最小限にしたシ回避したプす るために、あるにしてもほんの少しの水の存在下で行う。例えは、初めに存在す る水対アルキレンオキシドのモル比は、しばしば、約0.5 : 1未満、例え ば、約0.1 : 1未満であるのがよく5反応媒体は実質的に水を含有してい ないのがよい。しかしながら、おる場合には、メタレートアニオンの安定性を高 めるために、いくらかの水を供するのが有利であることもある。
通常、アルキレンオキシドとの完全反応に十分な量の有機メタレートを供給し、 実質的に完全な転化を確保するために、化学量論に基づくアルキレンオキシドと の反応に必要される量の過剰量の有機メタレートを用いる。しかしながら、所望 なら、もつと少ない量の有機メタノールを用いてもよい。かくして、アルキレン オキシド対メタレートアニオンのモル比は、しばしば、約20:1〜1:20. 例えば、約5:1〜0.5=1、最も好ましくは約3=1〜0.9 : 1の範 囲にある。いくつかのモリブデートおよびタングステートなどのアルキレンオキ シドと会合するための1つ以上の反応性サイトを有するメタレートアニオンでは 、メタレートアニオンの童をそれに応じて減少させ得る。
どの未反応アルキレンオキシドも、水との接触に先立って隣位ジオキシアルキレ ンから回収したシ、反応生成物とともに、水と接触させたりするのがよい。モノ アルキレングリコールへの最も高い選択性のためには、アルキレンオキシドと有 機メタレートとの反応が実質的に完全であったシ、未反応アルキレンオキシドを 水との接触に先立って除去したりするのが好ましい。
次いで、隣位ジオキシアルキレン有機メタレートを水または水蒸気と接触させて 相応のアルキレングリコールを形成する。水または水蒸気は、隣位ジオキシアル キレン有機メタレートおよび未反応アルキレンオキシドと反応するのに必要とさ れる量以上の量で供給するが、もつと少ない量を用いることもできる。かくして 、水または水蒸気対峙ジオキシアルキレン有機メタレートおよび未反応アルキレ /オキシド全体のモル比は約0.5 : 1〜50:1であるのがよい。隣位ジ オキシアルキレン有機メタレート含有相を水性相に連続的に通したり、別法とし て、水蒸気または水を隣位ジオキシアル中しン有機メタレート含有相に通したシ すればよい。故に1反応溶媒中所定量での水または水蒸気対隣位ジオキシアルキ レン有機メタレートおよび未反応アルキレンオキシドのモル比は反応帯域に供給 される反応物の全景に対してである前記モル比よシ多くても少なくてもよい。ア ルキレングリコールの道側のために水源として水蒸気を用いるときには、アルキ レングリコール生成物から例えば蒸発により除去すべき水は、もしおるとすれば 、わずか存在する。かくして、水蒸気対隣位ジオキシアルキレン有機メタレート および未反応アルキレンオキシドのより高い比、例えば、約5:1〜40:1は 有利である。他方、水を用いるときKは、水をアルキレングリコール生成物から 除去しなければならなく、従って、エネルギ効率の観点から、水対隣位ジオキシ アルキレン有機メタレート反応生成物および未反応アルキレンオキシドの比は、 より低い方、例えば、約l:1〜5:1が望ましい。
水との反応後、アルキレングリコールを、例えば、相分離によって、アルキレン オキシドと反応させる際の再使用に適している有機メタレート含有相から分離す ることができる。故に、この操作様式は有機メタレートを再循環させる連続法K 特に有利である。
連続法はどの有利な方法でも行い得る。例えば、この連続法を2つの容器で行い 得、第1の容器では有機メタレートとフルキレンオキシドとの反応を行い、第2 の容器では水または水蒸気との接触を行ってアルキレングリコールを生成する。
また、いくつかの帯域を有する単一容器でこの連続法を行うことも可能であり、 この場合、容器の第1部分では、有機メタレートおよびアルキレンオキシドを接 触させ、後方部分では、水または水蒸気を導入する。容器は反応物間の接触を促 進する手段を備えるのがよい。例えば、攪拌機、充填材、トレイおよび液−液接 触または気−液接触を促進する他の装置を臨機応変に用いればよい。どちらの相 も連続相であるのがよい。例示としては、水蒸気を液状のメタレート含有相全体 にわたって細かい泡として分散してもよいし、あるいは液状のメタレート含有相 を水性相中に分散してもよい。
アルキレングリコールt−製造する他の例示的方法は、有機メタレート、アルキ レンオキシドおよび水が存在する2液相反応帯域を維持することを含み、これら の13943)号(J、R,Br1gg5およびJ 、H,Robson、本1 lIj願と同じ日1clf3願)(参照することによってここに組入れられる) に開示されている。
従来の加水分解反応が起り得るので、モノアルキレングリコール生成物の収率を 高めるべ(a々の手順を用いることができる。例えば、アルキレンオキシ1′ヲ 液状の有機メタレート含有相中へ導入することができる。また、反応器の単位容 積67jり多量の有機メタレートを供給し得る。一般に、反応器中へ供給される 有機メタレート対アルキレンオキシドのモル比は少なくとも約o、ooi:i、 そしてしばしば、少なくとも約o、o i : iである。ある場合には、反応 帯域に存在するアルキレンオキシドとの反応のために化学量論に基づいて必要と される量より多い量の有機メタレートを供給するのが望まれることもある。反応 器の容積および有機メタレートの必要量の几め、経済上、通常は有機メタレート 対アルキレンオ牛シトのモル比は約0J)l:工ないし2.0 : 1、IMJ えば、約0.05 : 1ないし1.5:lの範囲内とする。有機メタレートの 址がより多いと、化学速変論によシ、隣位ジオキシアルキレン有機メタレートの 形成を介して形成されるアルキレングリコールの相対部分が高められる。
また、水対アルキレンオキシドの比は、有機メタレートと反応するアルキレンオ キシドの部分を高めるために比較的低いのがよいが、低すぎる比では、アルキレ ングリコールの製置はかなりの量のレートよびポリグリコールが形成されるのに 十分高くなってしまう。
従って、隣位ジオキシアルキレン有機メタレートから形成されるアルキレングリ コールの散および望ましくない址のジーおよびポリアルキレングリコールが形成 されるようなアルキレングリコールの製置の存在を最適化するためり】つりめい が存在する。しかしながら、一般に、水対プルキレンオキシドの比は、モノアル キレングリコールへの選択性を少なくとも大きいものとf−で達成する場合、従 来の加水分解のために用いられる比より低い方がよい。しばしば、水対アルキレ ンオキシドの比は約o、s : iないし50:l、例えば、約l:lないし2 0:1.好ましくは約3:lないし10:1の範囲でおる。
2相手順では、有機メタレート含有相または水性相が連続相でらるのがよい。好 ましくは、断続相は非常に分散され、そして相関の界面面積を高めるべく小さ散 を高める装置を用いるのがよい。
さらに他の方法では、有機メタレートとアルキレンオキシドとの反応およびジオ キシアルキレン有機メタレートと水との反応は均一液相で行うのがよい。有機基 含有カチオンは、有機メタレートがジクロロメタン。
1.1.2−)リクロロエタン、ヘキサン、トルエンなどの非混和性有機液体に 優先的に可溶でおるが、それで4、選択性を高める鎗の有機メタレートを反IF rWi媒中に供することができるのに十分、水に可溶でめるように選択する。例 えば、テトラ−n−ブチルおよびナトシーn−ヘキシルアンモニウムメタレート 塩ハ、これらを水シよびエチレンオキシド含有反応媒体に多を溶解するととがで きるのに十分な吸湿性を呈し、かつ従来の抽出装置を使用して反応帯域からの流 出物から抽出するのに十分な、例えば、トルエン中の、親有機物性を有する。な お一層の詳細は米国特許出願用(D−143683号(本出願と同じ日に出願、 B、T。
Keen等)(参照によってここに組入れられる)に記載されている。
また更らに他の方法では、有機メタレートは、陽電性錯化サイトとの会合により 、固相とともに、米国特許出願用(D−13947)に記載の如き固形担体上に 用意1.得る。
有機メタレートを非水性相に用いるとき、例えば、溶楳と合金するとき、水溶性 メタレートであってもよいメタレートアニオン含有物′Mを夕景添加することに より、米国特許出願用(D−143663号(本出願と同じ日に出願、B、で、 Keen)(参照によってここに組入れられる)に開示の如き有機メタレートの 安定性が高められる。
反応浴媒のpHは、しばしば、比較的中性、ガえば、約5と11との間、好まし くは約6〜10.5のpHに維持し、最もしばしば、pHは約6〜工0の範囲で ある。
バネデートおよびモリブデートなどのい(つかのメタレートでは、媒体のpHK ↓シ、存在する種が定まる。
例えば、強塩基では、オルトパナデートが王となるが、中性条件では、メタパナ デートが存在することになる。
他の例では、よシ酸性の媒体が、隣位ジオキシアルキレン有機メタレートを形成 する活性を、もしめれば、しばしば、わずか有する多核モリブデートの形成を促 進する。
pHは、当業界で周知のように、酸または塩基の添加または緩衝剤の添加によ? て所望の範囲内に維持するのがよいが、塩の存在および性質を考慮すべきである 。
というのは、そのカチオンが有機基含有カチオンを置換することがあるからであ る。他の種類の加水分解方法において所望のpHを維持するための提案嘔れた機 構無機酸または有機酸の添加を含む。反すニ、溶媒のpH値を維持する剤は、例 えば、二酸化炭素による)ぞ−ジによって、又は反応器への反応物の導入に先立 つl糧以上の反応物への添加によって、反応中などのどの従来法でも添加し得る 。ガえば、水成分のpHはアルキレンオキシドとの混合するに先立って所望のレ ベルVcy4整するのがよい。
所望範囲内K pHを維持すると、有機メタレートの安定性を高める効果もある 。
しかしながら、温度は、有機基含有カチオン及びメタレートが不当に悪影響され るほど高くてはならない。
従って、しばしば、方法を約20℃と約220″Cまたは250℃との間の温度 で行う。最もしばしば、反応を約50℃と200℃との間、例えば、約80℃〜 180℃の@度で行う。隣位ジオキシアルキレン有機メタレートと水との反応は 、低温でさえ、ジオキシアルキレン有機メタレートを形成すべきアルキレンオキ シドと有機メタレートとの反応より速く進行するものと思われる。
本発明の方法は大気圧板Fの圧力、大気圧または大気圧以上の圧力で行い得る。
しかしながら、しばしば、隣位ジオキシアルキレン有機メタレートおよび有機メ タレート生成物を液相に維持するのに十分な圧力を用いる。便宜上、反応は典型 的には常圧より高い圧力、例えば、約o、xky/l−と1000 kF/−と の間、好ましくは約2 kt/mとi o o x/−との間の圧力で行う。
本発明によるアルキレングリコールの製造は、好マしくは不活性であるガスの存 在丁で行うのがよい。用い得るガスとしては、空気、二酸化炭素、窒素、アルゴ ン等が6る。しばしば、この方法およびアルキレンオキシI−′(特にエチレン の部分酸化による)の源の真の性質によシ、アルキレングリコールの加水分解中 、二酸化炭素が存在する。I、ばしば、反応溶媒のpHK影響することが望まれ なければ、二etU凛対アルキレンオキシドのモル比を0.1 : 1未満、特 に0.05 : 1未満に維持することが望ましい。二酸化炭素をある量使用し て米国特許出願術(D−142533号(本出願と同じ日に出願、B、T、Ke en)(参照によってここに組入れられる)[開示の如きパナデートアニオンが なす選択性を高めることができる。
一般に、実質的にすべてのアルキレンオキシl−′ヲ反応せしめるのに十分な時 間、反応を行う。実質的に完全な反応を達成するのに必要とされる時間は温度、 存在する反応物の量等を含む他の使用条件によシ定められる。反応は、非常に短 い時間、例えば、数分1秒間行ってもよいし、所望なら、数時間までの期間、例 えば、約0.01秒ないし5時間、好ましくは約1秒ないし30分の期間行って もよい。
アルキレングリコール含有生成物は有機メタレートを含有するかも知れない。こ の有機メタレートはこれが優先的に可溶でろる非混和性液体との接触によってア ルキレングリコール含有流から抽出することができる。なお一層の論述について は、米国特許出願術(D−143683号を参照せよ。別法として、アルキレン グリコール含有流ヲ、例えば、ダウケミカル社がら市販されているクロリド保有 DOWgX (でM )MS &−1樹脂などのアニオン交換樹脂と接触させて メタレートアニオンを回収し得る。この樹脂は分離しかつ再生することができ、 メタレートアニオンは加水分解反応帯斌に戻す。アルキレングリコールは適当な 方法で回収し、精製することができる。な訃一層の論述については、米国特許f lj願@D−14367号(本出願と同じ日VC出願、J、A、Co11ier ) (参照によってここに組入れられる)を参照せよ。また、有機メタレート物 質を蒸気により(例えば、蒸発まfcは分留)によってアル千レンゲリコールか ら回収することが可能でろる。より高い@変、飼えば、約100℃ないし120 ℃より高い温度の分離法を用いるときには、少量の水の存在によシ多(のメタレ ートアニオンの安定性が高められる。
アルキレングリコールはどの従来法でも反応RtkJ物から回収し得る。典型的 には、水を一連の多重効用蒸発で除去し、さらにアルキレングリコールを真空蒸 留により精製する。
また、本発明の隣位ジオキシ有機メタレートは、エーテルを形成すぺ(アルエー ル、例えば、メタノール。
エタノール訃よびn−ブタノールとの反応にも適用し得る。カルーン酸、アミン 等との反応もまた有用な生成物を生じ得る。
F記の諸実施例は本発明を理解することに役立つものでろって、本発明を限定す るものではない。別段指示がないかぎり、固体のすべてのパーセントおよび部は 重量により、液体および気体のすべてのパーセントおよび部は容tによるもので らる。
列 1 300−容量のパー氏(Parr)反応容器に5.73 fのビス〔ビス(トリ フェニルホスフィン)イミニウム〕タングステートおよび予め水素化カルシウム で乾燥し、蒸留した@4A5+子篩で乾燥したジクロロメタン40mを装入し友 。この反応容器に、予め水素化カルシウムの上で乾燥したプロピレンオキサイド 10mを同様に装入17た。次にこの反応混合物を約3時間にわたり140℃に 加熱し、そして冷却水によって約20ないし25℃C外気温)に冷却した。冷却 の後、揮発性物質を真空(絶対圧力で約1ないし2ミリバール)のもとに除去し 、固型残渣が得られた。この固型残渣を30−のジエチルエーテルで2回洗滌し て真空のもとに乾燥した。プロピレンオキサイドとビス〔ビス(トリフェニルホ スフィン]イミニウム〕タンf、x、f −1との付加化合物である生成物的5 .8fが回収された。
この生成物を同定のために、パリアンX L −10100nスペクトロメータ により、試料温度約25°ないし30℃VCおいてジジューテリウム化ジクロロ メタン溶媒を用いてプロトン核磁気共鳴スペクトル分光分析した(以F%特に言 及しない限りnmrスペクトル分光は上記プロトン核磁気分光分析を意味する) 。
ガ 2 5、Ofのビス〔(トリフェニルホスフィン)イミニウムコモリブデートと20 mのジクロロメタンとの混合物を上記例1に記述した方法に従って乾燥した。こ の混合物を4A5+子篩の存在のもとに一夜放置し、セしてこの混合物を傾瀉し て300ゴ容lのノミー氏反応容器中iC装入した。・乙の反応容器に、予め水 素化カルシウムの上で乾燥させた約4艷のプロピレンオキサイドを装入し友。こ の反応混合物を約6時間にゎたシ還流加熱し、冷却した。この液体から真空のも とに(絶対気圧で約1ないし2ミリバール)ストリッピングすることにより溶媒 を除去した。得られた約4.8tの置屋残渣はプロピレンオキサイドとビス〔ビ ス(トリフェニルホスフィン)イミニウムコモリブデートとの付加化合物であっ た。この生成物を同定のためにノぐ−キンーエルマーR−20B nmrスペク トロメータヲ用いてnmrスペクトル分光分析し友。
例3 5.08 tのビス〔ビス(トリフェニルホスフィン)イミニウム〕もリブデー トと45−のジクロロメタン(水素化カルシウムから蒸溜することにより乾燥し た)に4A分子篩を加え友。この液体混合物を傾瀉して300−容量のパー氏反 応容器中に装入し、セして分子篩を25−の乾燥ジクロロメタンで洗滌した後こ のジクロロメタンは反応容器に加えた。次VC?:、の反応容器に粉末化した水 素化カルシウムの上で予め乾燥した約5gItのスチレンオキサイドを加えた。
この混合物を約3時間にわたシはソエoo℃に加熱し、次いで冷却水を用いて約 20ないし25℃に冷却した。この冷却され友混合物から真空を用いて(絶対気 圧で約1ないし2ミリバール)揮発成分を進出した。残渣を30mのジエチルエ ーテルによ93回洗滌し、次いで20mのジクロロメタンと40−のジエチルエ ーテルとの混合物から再結晶させた。ビス〔ビス(トリフェニルホスフィン)イ ミニウムコモリブデートのスチレンオキサイド付加生成物である反応生成物は同 定のために飼1iC記述し九装置を用いてnmrスペクトル分光にょシ3001 容量のノぞ一氏反応容器に5.08 fのビス〔ビス(トリフェニルホスフィン )イミニウム〕タングステートと66−の乾燥ジクロロメタンと、及び10.2 69のスチレンオキサイドとを装入した。この混合物を3時間を僅かに超える時 間にわたって140Cに加熱し、セして次に冷却水を用いて約20ないし25℃ に冷却した。揮発成分は真空のもと[T絶対気圧で約1ないし2ミリバール)七 の混合液から追出した。残渣を20s+jのジエチルエーテルで4回洗滌し、乾 燥し、次いで洗滌して真空のもとに(絶対気圧で1ナイし2ミリバール)乾燥し た。ビス〔ビス(トリフェニルホスフィン)イミニウム〕タングステートのスチ レンオキサイド付加生成物であるその反応生成物は同定のために例1に記載した 装置を用いてnmrスペクトル分光により分析し次。
飼5入 4弗化ポリエチレン内張りを有する300−容量のノw−氏反応容器に4.7  Ofのビス〔ビス()+37エ二ルホスフイン)イミニウム〕タングステート及 び45−の乾燥ジクロロメタンを装入した。この混合物を約15℃に冷却し、そ して12.57 fのエチレンオキサイドを約−78℃の温度において加えた。
この反応混合物を約3.5時間にわたり約ioo℃に加熱し、セしてその反応の 間vclE力は約100 tb/i−ゲージまで上昇した。次いで反応容器を1 7℃に冷却し、溶媒を真空のもとて(絶対気圧で1−2ミリバール)追出した。
残渣はビス〔ビス(トリフェニルホスフィン)イミニウム〕タングステートのエ チレンオキサイド付加生成物を含有する同伴沈澱が含まれ友粘稠油状物質でめっ た。
ガ5B 約25−の乾燥ジクロロメタン中[5,01fのビス〔ビス(トリフェニルホス フィン)イミニウム〕タングステートを含む溶液を4A分子篩の含まれたガラス フラスコ中で作製した。この溶液を週末中装置し、次いで300−容量のパー氏 反応容器中に傾瀉して装入し友。七の分子篩はlO−の乾燥ジクロロメタンによ #)2回洗滌し、そして洗滌に用いたジクロロメタンは反応容器に加えた。
エチレンオキサイドをジクロロメタン溶媒を通して吹込むことによシガラス7ラ スコの中でジクロロメタン中のエチレンオキサイドの浴液を作J) 、’t:  ’−てコノ溶液のエチレンオキサイドの濃度をガスクロマトグラフィによってめ た。0゜491のエチレンオキサイドを含む約41−の溶液を反応容器中に装入 した。
この反応混合物を攪拌し、そして3時間にわたり140℃に加熱した後冷却した 。この混合物から真空のもと<(絶対気圧で約1ないし2ミリバール)揮発成分 を追出した。約5.48 fの固型残渣が回収され、こt’130m/のジエチ ルエーテルで3回洗滌しfc、この洗滌した固敷物を真空の本と[[絶対気圧で 約lないし2ミリバール)乾燥した。この生成物は赤外線分光及びamrスペク トル分光によって分析した。
コンデンサ付きの100耐容量ガラスフラスコをアルゴンでパージして5.0− の乾燥ジクロロメタンと約1.069のビス〔ビス(トリフェニルホスフィン) イミニウムコモリプデートとを装入した。この混合物を約lθ℃に冷却し、セし てこのフラスコの中に約uitのエチレンオキサイドを流入させた。この混合物 を約3時間にわ次りドライアイス/アセトンのコンデンサを用いて還流し九(約 35℃)。このコンデンサ上4A分子篩が収容されている乾燥管に連結されてい 友。反応混合物から、6時間の反応時間の最後にその溶媒及び過剰のエチレンオ キサイド ないし2ミリバール)により追出・した。ビス〔ビス(トリフェニルホスフィン )イミニウムコモリブデートのエチレンオキサイド付加生成物である七の反応生 成物は同定のためにガ、■に記載した装置を用いてytmrスペクトル分光によ って分析し次。
上記例1ないし例6に記述した技術は種々の有機メタレートの他のアルキレンオ キサイド付加生成物を調製するのに有用である。@I表に他の隣位ジオキシアル キレン有機メタレートを調製する若干の例を挙げる。
特に註記しない限りアルキレンオキサイドは化学量そ1ら隣位ジオキシアルキレ ン有機メタレートハマた下記式 の種々の化合物からも弐R5R6FL7Xの塩基との反応によって作ることがで きる。flLU表に種々の隣位ジオキシアルキレン有機メタレートの例全挙げる 。
第■表 本発明に従う隣位ジオキシアルキレン有機メタレートの多くのもの\製造VCハ 有機メタレート出発物質の使用が含まれる。以下の踏倒は種々の隣位ジオキシア ルキレン有機メタレートを製造するのに有用な種々の有機メタレートの製造を例 示する。
例 18 約55℃の温度の600−の蒸留水中の309のビス(トリフェニルホスフィン フイミニウムクロ2イドの混合物をガラスフラスコの中に装入した。約55℃の 温度の蒸留水lO〇−中に6.329のモリブデン酸2水素ナトリウムを溶解し て予め調製さnた溶液全上記7ラスコの中に加えてその反応媒体を約55℃の温 度の維持のもとに約75分間攪拌した。この反応媒質を約42℃に冷却させた。
白色沈澱が現ゎまた。この沈#全戸遇し、水(50℃)により3回洗滌し、空中 で乾燥し1次いで真空(絶対気圧で約1ないし2ミリバールノのもとに°5酸化 燐の上で乾燥させた。この反応生成物は744 (23,91f〕の収率で得ら fi、そして165−170℃の融点を有していた。この生底物ハ赤外スペクト ル分光分析によってビス〔ビス(トリフェニルホスフィンJイミニウム〕モリブ デートであることが確認された。
例 エ9 ガラスフラスコ中で約2.35 fのビス(トリ7エ二ルホスフインノイミニウ ムクロライドを約55℃の温度において45IItの蒸留水中に溶解させた。こ の溶液に、予め約50℃の水5d中に0.67 tのタングステン酸ナトリウム 2水和物を溶解して作った溶液を加えた。そのタングステン酸ナトリウムの含ま nでいたフラスコt−5m1の蒸溜水で丁\ぎ、そしてこの丁\いだ水を反応混 合物に加えた。反応混合物を約55℃の温度の維持のもとに90分間攪拌した。
反応混合物全豹45℃に冷却した後、その反応媒質中に生じた沈#全−過によっ て除去した。p液全約40℃において蒸溜水で3回洗滌し、空中で乾燥させ1次 いで真空(絶対気圧で約1ないし2ミリバールノのもとに5酸化燐の上で乾燥さ せた。反応生成物は約561 (1,50f Jの収率で回収さnた。この生成 物は赤外線スペクトログラフィ分析によってビス〔ビス(トリフェニルホスフイ ンノイミニウム〕タングステートであることが確認さ九た。
例 20 ガラスフラスコの中で20−の水と約S、Otのモリブデン酸ナトリウム2水和 物との溶液Thl!m1ll [、九。別に20mの水の中に約7.Ofの硝酸 銀全溶解した溶液を別のガラスフラスコの中で作り、そしてとfii上記モリブ デン酸ナトリウムの含ま1ている溶液に加えた。
直ちに白色沈澱が現わnた。この反応混合物を5分間撹拌し、ついでその沈澱t −濾過によって回収した。その回収さnた沈澱を水洗し1次いでアセトンにより 、そして最後にジエチルエーテルで洗滌した。この洗滌さnた固形物を空中で吸 引によって乾燥した。モリブデン酸銀であるこの固形物(約7.7 f J t −、予め75艷のジクロロメタンと5dの蒸溜水との中に約189のテトラ−n −ヘキシルアンモニウムヨーダイドラ溶解して作った溶液が入っているフラスコ の中に加えた。
この反応混合物を光線に曝されるのを少なくするために紙袋で覆って約95分間 攪拌した。不溶性物質kP遇し、そしてジクロロメタンで数回洗滌した。溶媒全 真空(絶対気圧で約1ないし2ミリパール]のもとでストリッピングにより除去 した。その生成物であるビス(テトラ−n−ヘキシルアンモニウムノモ97’  テートは赤外スペクトログラフィー分析によって同定され。
そして75 ’1 (14,OP )の収量で回収された。
一方のガラスフラスコの中で25−の水の中に4.0?の硝酸銀を溶解し、もう 一方のフラスコの中で25dの水の中に3.92のタングステン酸ナトリウム2 水和物を溶解させた。こnらの溶液全−緒に合一して約5分間攪拌した。沈澱物 を濾過によって回収し、そして約30dの水で3回、約30gのアセトンで3回 。
そしてジエチルエーテルで3回洗滌し、タングステン識銀約5.4fが回収さn た。
更にもう一つのガラスフラスコの中に約9.379のテトラ−n−ヘプチルアン モニウムクロライドt−125dのジクロロメタンの中に溶解し、そして約5. 37 tの上記タンゲス酸銀’t8dの水と共に加えた。この反応混合物を光線 に曝らされるのを防ぐように紙袋で覆って約6.5時間攪拌した。その反応媒質 中に含まnた塩化銀を7リツトガラスフイルタの上のハイクロ(商標)P4Bh 材ケーキの使用のもとに濾過することによって除去した。このガラスフィルタ全 ジクロロメタンで洗滌し、そして残液に加えた。残液全真空(絶対気圧で約1な いし2ミリバールノのもとにストリッピングして約9.3tの生底物、ビス〔( テトラ−n−へブチルJアンモニウム〕タングステートが得らまた。この生成物 の同定は赤外スペクトログラフィ分析に二つガラスフラスコの中1c5.OFの ビス(トリ7エ二ルホスフインノイミニウムクロライドと109−の水とを加え た。この混合物を攪拌して60℃に加熱し、そしてそのpHt=15%の水酸化 ナトリウムの含ままた水溶液によって10に調節した。
別のフラスコの中で約1.06 fのメタバナジン酸ナトリウムを44−の水と 共に攪拌し、そしてその混合物全豹60℃に加熱することによってバナジン酸ナ トリウムの溶液を別に調製した。そのpHk上記水酸化ナトリウム溶液によって 10に調節した。これらの各溶液全60℃に再び加熱し、そしてバナジン酸ナト リウム溶液をビス(トリフェニルホスフィンλイミニウム溶液に加えてこの混合 物を約60℃の温度の維持のもとに約40分間攪拌した。反応混合物全約48分 間にわたり攪拌全継続しながらウォータ紛バスの中で約42℃に冷却した。その 不溶性の物質”t”濾過によって分離し1次いで約42℃の温度におhて蒸溜水 で2f洗滌した。このものは吸引しながら空中で乾燥させ1次いで5酸化燐の上 でデシケータ中で乾燥させた。その生成物、ビス(トリフェニルホスフィンフィ ミニウムバナデートは4.5fの量で得られた。
例 23 ガラスフラスコ中で約5.11 fの硝酸銀を約20sdの蒸溜水中に溶解させ た。別のガラスフラスコの中で約3.64 Fのモリブデン酸ナトリウムを約2 0mの蒸溜水中に溶解させ、そして上記硝酸銀溶液をこの中にそ\ぎ入nた。そ の混合物を約5分間攪拌し1次いでフリットガラス付きの15−容量のブッ7す 漏斗を用いて約lo℃において濾過した。炉滓’kl Osgの蒸溜水で3回、 10mのアセトンで3回、そして10−のジエチルエーテルで3回洗滌した。乾 燥するまで吸引した後でこの炉滓は約5.64 fの重量であった。
ガラスフラスコの甲で約15.OFの(テトラ−n−オクタデシルノアンモニウ ムブロマイドと62.5 dのジクロロメタンとの溶液を加熱によって調製した 。次に30℃において攪拌を続けながら前に調製した炉滓をこの溶液の中に投入 した。6時間後に今庇券禁4その溶液?を流(大気圧において〕のもとに加熱し た。
この溶液″f:濾過し、そしてそのP液から真空(絶対気圧で約1ないし2ミリ パールJのもとに揮発取分全追出した。約i s、o i tのビス(テトラ− n−オクタデシルアンモニウムノモリプデートが回収さ1.そしてこの本の\同 定は赤外スペクトログラフィ分析によつ予め3dの蒸溜水の中に約ifの硝酸銀 を溶解して作った溶液が約50℃において入っているガラスフラスコの中に、約 O0γ2fのメタバナジン酸ナトリウム’e30adの蒸溜水中に溶解した約6 0℃の温度の溶液を加えた。この混合物全豹50’Cがら6o℃の温度に維持し ながら約10分間にわたって攪拌した。橙黄色の沈澱が生じ、こf’Lk濾過に よって回収した。その固形物は蒸溜水で3何、アセトンで3回、モしてジエチル エーテルで3回洗滌した後吸引のもとに空気中で乾燥させた。
別のフラスコの中で30mのジクロロメタン中に2.55 Fのテトラ−n−ヘ キシルアンモニウムヨーダイトを溶解させて溶液を作った。゛ 約3−の水を加え1次いで外気温のもとで攪拌しながら前に調製したバナジン酸 銀を加えた。光に曝すのを避けるために紙袋で覆って攪拌を約1.5時間継続し た。この過程の間にその沈澱は橙黄色の外観から青黄色に色が変化した。沈澱物 を濾過によって回収してバイア0(商標)濾過助材の使用のもとにジクロロメタ ンで完全に洗滌し、そしてその洗液にp液に加えた。
次いでそのP液を真空(絶対気圧で約1ないし2ミリバールフのもとでストリッ ピングした。その生成物(テトラ−ローへキシルフアンモニウムバナデートの同 定は赤外スペクトログ之フイ分析によって行った。
予め25dの水中に約1.21Fのテトラ−n−プロピルアンモニウムヨーダイ トを溶解して調製した溶液全ガラスフラスコ中で外気温(すなわち約20℃ない し25℃]において攪拌しながらl、2 fのモリブデン酸銀に加えた。約15 分間後に、不溶性の物質k濾過によって除去した。無色の残留溶液を真空(絶対 気圧で約1ないし2ミリバールンのもとて301:を超えない温度においてスト リッピングして揮発取分を追出した。
回収さnた液をジエチルエーテルで洗滌し、真空(絶対気圧で約lないし2ミリ バールノのもと1c50℃において乾燥させ、そして生成物全結晶化させるため に一78℃に冷却した。この生成物は室温まで加温した時に結晶のま\に残留し ていた。この生成物、すなわちビス(テト7−a−プロピルアンモニウム]モリ プデートは約0.969の量で得られ、そしてとnが吸湿性であるためにデシケ ータ中に保存した。この生成物の同定に赤外スペクトログラフィ分析によって行 った。
本発明に従う隣位ジオギシアルキレン有機メタレートは特に水と接触した時にモ ノアルキレングリコール全土ずるために有用である。そnらの隣位ジオキシアル キレン有機メタレートに典型的VCに、有機メタレートとアルキレンオキサイド とから作ることができるものである。以下の踏倒においてはアルキレンオキサイ ド、水及び各種有機メタレートからアルキレングリコール類を作ることが示さn ている。このモノアルキレングリコールに対する高めらまた選択性はそ1ら有機 メタレートとアルキレンオキサイドとからの隣位ジオキシアルキレン有機メタレ ートの生放及びとのもの\引続く水との反応によるアルキレングリコールの生底 の証拠と信じらする。
もし本発明に従う付加生成物が生じてbなかったとするならばアルキレンオキサ イドとアルキレングリコールとの反応によ゛り生ずる。より多量のジアルキレン グリコールが観測された筈である。
特に言及しない限り、以下の全ての例は300−容量のパー氏反応容器を用いて 1.0の加水分解率(アルキレンオキサイドの重量に対する水の重量)において 実施さまたものである。
反応生成物の分析はクロモソープ101(60/80メツシユ) li[しり1 0 (t X 1 /8 + nのステンレス鋼カラムを用いて温度的にプログ ラムさまたガスクロマトグラフィによって行った。試料の注入(2−3マイクロ リツター)は内部標準として0.12ないし0.152の2−エチル−1,3− ヘキサンジオールを加えた1、5ないし2.0?の加水分解生反物の試料で行っ た。
そうでないときはこの分析は内部標準として約2重量係の1.3−ブタンジオー ル?加えて試料全調製することによって行った。この混合物の約50IIt(マ イクロリッター)全血清風の中で、イリノイ州モートングローブのRegis  Chemical Company 社より入手できるレジシル(商標、 n、 n−ビストリメチルシリルトリフルオロアセトアミド、すなわちB8TFAより なる]の1、Odに加え、そして少なくとも約12時間以上混合する。モノエチ レングリコール、ジエチレングリコール、及びトリエチレングリコールの重量憾 はいずれも。
ペンシルバニア州ベラ7オンテの5upelco、工nc、社より入手できる8  0/100メツシユのクロモソーブW)IP(商標)の上に支持さnた20% の0V−101メチルシリコーン静液体で充填さnた4+nX外径1/8ia( 0,32cy+rJのステンレス鋼カラム全備え九ヒウレットパツカ−)’58 80(商標λガスクロマトグラフ装置を用騒て標準蒸気相クロマトグラフィ和よ ってめる。選択性は弐〇/CM+D+TJX100%値によっテ定義さn、こ\ でGは対象とするグリコールの重量を。
M[モノアルキレングリコールの重量t−,Dflジアルキレングリコールの重 量を、そして’l’fl)リアルキレングリコールの重量を表わす。
例 26 反応容器にエチレンオキサイド16.43F、蒸溜水16.59り、ビス〔(テ トラ−n−へキシルノアンモニウム〕モリブデート0.82 を及びトルエン2 6.17 f全装入した。二相反応媒質が生じ、この混合物は各相の分散を維持 するために継続的に攪拌した。この反応混合物k170tVc加熱し、圧力は約 220 psiゲージに上昇した後約13分以内に120 psiゲージの定常 圧力まで降下した。約50分の後に加熱全終了し、そして反応容器を氷水で冷却 した。約10分間の間に攪拌を止めて反応容器1?開放し1分離した二層が現ゎ nた。その水性層全分析してこnがモノエチレングリコール(選択率79%)、 ジエチレングリコール(選択率19%)及びトリエチレングリコール(選択率2 <)k含むことが示ざまた。
例 27 反応容器に16.04 fのエチレンオキサイド、16.192の蒸溜水、2. 92 tのビス〔(テトラ−n−へキシルノアンモニウム〕モリプデート及び2 6.24 fのトルエンを装入した。2相の反応媒質が生じ、そしてこの混合物 は両相の分散全維持するために継続的に攪拌した。この反応媒質を一時間を僅か に超える時間にわたって約140′cK加熱した。この反応の間に圧力は約16 0 psiゲージまで上昇した後約40 psiゲージに降下した。反応容器を 冷却水で冷却した後氷水で約5℃に冷却して開放した。その水性層全回収して分 析した結果、モノエチレングリコール(選択率89GJ。
ジエチレングリコール(選択率11’lハ及びトリエチレングリコール(選択率 1%以下Jが含まれていることが示さnた。
例28 反応容器に15.49のエチレンオキサイド、15.42の蒸溜水、0.775 fのビス〔(テトラ−n−ヘプテk)アンモニウムクメンゲステート及び27. 67 fのトルエンを装入した。
2相の反応媒質が生じ、そしてこの混合物はそnら各層の分散を維持するために 継続的に攪拌した。この反応混合物を約3時間にわたっては′1140’cに加 熱したう この反応の間に圧力は約155 psiゲージまで上昇した後約50 psif ’に降下した。次に反応容器を冷却水で冷却した後、氷水で約2℃まで冷却した 。水性層全回収して分析し、モノエチレングリコール(選択率68憾λ、ジエチ レングリコール(選択率264)。
及びトリエチレングリコール(選択*64)が含まnていることが示さnた。
例 29 反応容器1c 14.89のエチレンオキサイド、15.42の水、0.95f のビス〔(テトラ−h−へキシルノアンモニウム〕モリブデート及び30.75 9のジメチルスルホキシドを装入した。単一液相の反応混合物が生じた。この反 応混合物全攪拌しながら約140℃に加熱し、そしてこの温度において約47分 間保ち、この時間の間にその圧力は約130 psiゲージまで上昇した後約2 0 psiゲージまで降下した。この反応混合物全氷水で冷却して分析し、その 結果モノエチレングIJ j−ル(選択率95憾)及びジエチレングリコール( 選択率5係りを含むことが示された。トリエチレングリコールは検出さfLなか つ念。
例 30 丸底の50Mt容量のガラスフラスコに10.Ofのビス()リフェニルホスフ ィンJイミニウムバナデート及び10−のジクロロメタンt−装入した。その溶 液を10℃以下に冷却し1次いで6.919のエチレンオキサイド(約o′c) を加えた。このフラスコを秤量した後6.91Pの蒸溜水(約O℃)@加えると 2相の反応混合物が形底さnた。この混合物を迅速に攪拌してドライアイス/ア セトンのコンデンサのもとて約7時間にわたり還流(約35℃)した。次にその 混合物を一夜外気温で放重し九。水性層を有機層から分離して分析し、モノエチ レングリコール全会むことが示さnf3゜ジエチレングリコールもトリエチレン グリコールも検出さ1なかった。
例 31 100ad容iの丸底ガラスフラスコに約3.0IPのビス〔ビス(トリフェニ ルホスフィンJイミニウム〕モリブデート全装入し、そしてこのフラスコの中に 約14.35 fのエチレンオキサイド全凝縮させた。次に10adのジクロロ メタン(0℃)を加えた。この混合物を約3時間静置した。次に溶媒とエチレン オキサイドと?真空(絶対気圧で約1ないし2ミリバールノのもとに追出した。
その残留物に約10mのl、L、2− )ジクロロメタン及び0.18 Fの蒸 溜水を加え、そし、て大気圧のもとて約2F!#間20分ドライアイス/アセト ンコンテンサのもとで還流させた。このコンデンサは1.1.2−トリクロロエ タンで、そして次rこ水で洗滌した。水性NIヲ分離して分析し、モノエチレン グリコールが含まnていることが示された。ジエチレングリコールもトリエチレ ングリコールも検出さfLながった。
例 32 反応容器に15.75 tのエチレンオキサイド。
15.46 fの蒸溜水、29.949のジメチルスルホキシド及び1.54  fLのビス(テトラオクタデシルノアンモニウムモリブデートを装入した。この 反応混合物?攪拌しながら約80分間にわ・たり140℃に加熱した。
次にこの反応混合物を冷却水及び氷水で冷却して分析し6その結果モノエチレン グリコール(選択率92.54 )及びジエチレングリコール(選択率7.5% Jk含むことが示さnた。
例 33 反応容器に20.0りのプロピレンオキサイド、20.3Vの蒸溜水、 26. 7 Fのジクロロメタン及び2.01 fのビス〔ビス(トリフェニルホスフイ ンノイミニウム〕モリプデートを装入した。この反応混合物を継続的に攪拌して 約4時間にわたり140℃に加熱した。この加熱時間の間に圧力は約190 p siゲージまで上昇した後締160 psiゲージに降下した。次にこの反応混 合物を冷却水及び氷水で冷却した。有機層と水性層と全分離した。有機m金蓋溜 水で洗滌してこの洗滌水金上記分離した水性層に加えた。この合一さnた水性相 は約20.7 Fのモノプロピレングリコールを含Vfることか見出さnた。
例 34 反応容器に2.Q 1 fのビス〔ビス(トリフェニルホスフインノイミニウム 〕モリプデート、20.Ofの蒸溜水、20.1!IM’のスチレンオキサイド 及び26.792のジクロロメタンt″装入した。この反応混合物を継続的く攪 拌して約2時間50分にわたり140′cに加熱した。この時間の間に圧力は約 165 psiゲージまで上昇した。その後でこの反応混合物に冷却水及び氷水 によって冷却し、そしてその水性相を分離した。この水性相を分析した結果スチ レングリコールを含むこコンデンサを備えた50mg容量の攪拌装置付き丸底ガ ラスフラスコに1.OFのビス〔ビス(トリフェニルホスフインフィミニウム〕 モリプデート、5m/のシクロヘキセンオキサイド、1.Odの蒸溜水及び5. 0−の1.1.2−トリクロロエタンを装入した。この混合物をドライアイス/ アセトンでそのコンデンサ全冷却しながら3時間還流(大気圧においてJのもと に加熱した。
加熱と攪拌とを停止し、そして約15な込し16時間の後に再開して約7.5時 間継続した。褐色の溶液が生じた。水とシクロヘキセンオキサイドとを真空(絶 対気圧的1ないし2ミリバールJのもとて約35℃ないL40℃ニオイてその混 合物から除去した。フラスコの側面に白色固体が沈澱した。この固体は約100 .5℃から101,5℃の融点を有していた。赤外スペクトル分光による分析は この生底物がもっばら1.2− トランス−ジヒドロキシ−シクロヘキサンより なることを示した。
例36 コンデンサ金儲えて攪拌さまた50m容量の丸底ガラスフラスコに4.92のビ ス(テトラ−n−ヘキシル77 %ニウムフモリプデート及び20dのトルエン (水素化カルシウムから蒸溜Jt−装入した。この混合物を氷水中で約0.5℃ まで冷却し、そしてとfLに約9.52 tのエチレンオキサイド(約0℃Ji 加えた。
この混合物を大気圧のもとて約5時間にわたって還流加熱した。揮発取分を真空 (絶対気圧で約1ないし2ミリバールノのもとでストリッピングし、そして、緑 色の粘稠物質が得らnた。この物質に20a/のトルエンと約0.107−の水 と金加え、そしてこの混合物を大気圧のもとて2時間還流加熱した。この溶液の 最初の緑色は淡褐色に変化した。コンデンサ全約2艷の水で、そして次に5−の トルエンで洗滌した。揮発性取分を75Tスコがら蒸lv#、去し、エチレング リコールが絶対圧力で0.5ミリバールにおいて底液温度約95℃ないし98℃ において回収さまた。
° 下にあげる第■表は以上の踏倒に記述した1理に従う更に別な踏倒を要約し て示すものである。
次の例は比較の目的であげる。
例43 反応容器にtat9ro蒸溜水、30−のトルエン及び(約0−5℃に冷却し友 後)1497?のエチレンオキサイPを装入した。この混合物を攪拌して約お時 間にわたりは’?140℃に加熱し、氷水中で約2℃まで冷却した。水性Ffj iを回収し、そして分析した結果モノエチレングリコール(選択悪56%)、ジ エチレングリコール(這択慕33%)及びトリエチレングリコール(選択墓l1 %)が含まnていることが示され友。
例44fkいし例47 下記のそれぞれの出発溶液を調製し友。
溶液A : BTHAM Z Of及びジクロロメタンs、oP浴液c : B THAMλOv及びテトラヒドロ7ランー〇溶液D : BTHAM O,4? 及びテトラヒドロフラン40? [[:エチレンオキサイド449及びジクロロメタン46− 溶液F:エチレンオキサイ)!44f及びテトラヒドロ7ラン46− 注: BTHAMa r ヒス(テトラヘキシル)アンモニウムコモリブデート 。
溶液E及び溶液Fは約0−5℃に冷却。
操作は長さ約91、外直径的13.3++のステンレス鋼製マイクロリアクタを 用いて行つ九つ上記出発溶液人ないしDの一つと出発溶液EないしFの一つとを それぞれ予め乾燥しt適当な大きさの注射器を用いて予め乾燥したマイクロリア クタの中に一定の比!で注入し、このマイクロリアクタを閉じて60℃の恒温槽 の中に入れて往復運動させながら2時間保つ友0次にマイクロリアクタを取出し て一夜はy室温に冷却し、開放し。
水を加えて再び閉じ、そしてもう一度60℃の恒温槽の中で1時間加熱した。そ のあとでこのマイクロリアクタを冷却し、そして内容物を分析した。その詳細は 第N表にあげる。
第N表 *エチレンオキサイドの転化不完全 例48なAし例52 と\にあげる猪例では下記の一般的操作を採用し文。
溶媒中に1機メタレートを溶解して予め論′製し几溶液を反応容器中への輸送を 助けるために真空を利用してその中、に導入し文0次に水を注入してそのオート クレーブを窒素ガスでパージし、そしてガス抜きし友、冷却シ几エチレンオキサ イド(液体)1cこのオートクレーブ中に窒素ガスの圧力に工って注入した6反 応媒質を約800 rpcoの攪拌器回転速度で攪拌した。このオートクレーブ は約3.5気圧(絶対)に加圧され、これを加熱した後実質的に一定の温度に約 1時間維持し友。
圧力は上昇した。冷却の後水性相の一部を分析の丸めに抜き出し友、6例の詳細 は第v表にあげである。
第 ■ 表 例53ないし例5に れらの例においては下記の一般的操作を採用した。
エチレンオキサイド(33F )及び水(71Mの出発溶液を血清瓶の中で調製 し、そして約2℃に保つ友。
トルエン(xo′?)及びビス(テトラヘキシルアンモニウム)モリブデート( BTHAM ) (45It’ ) ノモ’5 一つの出発溶液を120d容量 の血清瓶の中で室温(22℃)において調製し友、これらのそれぞれの出発溶液 を一定の割合でステンレス鋼製の冷却された(約2℃)チューブ状マイクロリア クタに導入した。このマイクロリアクタは外直径約9.6錫長さ76−を庸し、 そして恒温槽中に浸漬することができるものであった。このマイクロリアクタは 上記の物質t−導入するのに先立って窒素ガスでA−ジした1反応物質を導入し たあとでこのリアクタを閉じ、そして攪拌を促進するために往復運動させながら 恒温槽の中に浸漬し友。約1時間の後にこのマイクロリアクタを恒温槽から取出 して水浴中で約θ℃まで冷却した。その水性相の各区#を抜き出して分析した。
これらの例の詳細は第1表にあげである。
4し I−イ#Sシ4−祈 I イエ ノ 〒 、喝−1ノ −ノ −^−11 −−−jR命 噛1Pのビス(ト17フエニルホスフイン)イミニウムメタノ々 ナデートが入れられている真空脱気(e対圧力で約10ミリ、6−ル)シ九ガラ ス容器の中に室温におい−c、sol量%のエチレンオキサイドt!=501t %のアルゴンとの混合物をこの容器内圧力が約500ないし550ミリバールに 上昇するまで導入した。矢に1OI11/の水と50mの1.1.2− トリク ロロエタンとの混合物をこの反応容器中に注射器で注入した0反応容器t−磁石 攪拌しながら還流加熱した。約1時間後に循環ボンfを運転開始した。この系を 約3時間後に停止して一夜装置し九。次に追加的に更に4dのエチレンオキサイ py<加えてこの系の運転を再開し友、約2時間後に1.1.2− )リクロロ エタンで数回洗滌して溶媒層tX空のもとに加熱して蒸溜除去し7’?(72, 39の溶媒層が回収さfl−た)、4ti9の水性層が得られ、れていることが 示された。
例58 アルゴン雰−気のもとて5.289のテトラヘキシルアンモニウムモリブデート rtoo−容量のガラスプラスJの中に入れた0次にこのフラスコを約lo℃ま で冷却して9.66fのエチレンオキサイドをこのフラスコの中に流し込み、そ して次に約9.61 rの蒸留水(約θ℃)ヲ加え友。このフラスコを窒素ガス でパージしt後、アセトン中にドライアイスを加工九冷却コンデンfを用いて5 時間再還流し、次いでこのコンデンサを室温まで温め九、この装置を一夜装置し 友、震盪と共に約9−の水を加え、次いで約30−のトルエンを加えると明確に 分離し九3つの相が形成さまた。
水性層はモノエチレングリコールを含有することが艶出ざたし 例57々いし例70 例53ないし例56に記述したと実質的に同じ操作をこれらの例においても採用 し友、その詳細は第4表にあげである0例61及び例62を除いてすべての例に おrて攪拌速度は約42 Orpmであり几0例61においては回転速度は約8 4 Orpmであり、そして62においては攪拌速度け300 rptnであっ た0例63を除いてすべての例においてその反応混合物の最高@度は約140℃ であった。例63においては最高侶度は約170℃あった。
*:α5時間茄熱、エチレンオキサイPの完全反応くは時間が不充分7 #二有機相は触媒@を含む。
A+ビス(テトラ−n−ヘキシルアンモニウム)モリブデート B=ビス(テトラ−n−オクタデシルアンモニウム)モリブデート C−ビス(テトラ−n−ドデシルアンモニウム)モリブデート H=ヘギサン B−ジゾチルエーテル M−トルエン20 i’及IJ h IJ フェニルホスフィンオキサイP25 2 T=)ルエン A冨アセトン D−ジメチルスルホキシド 例5に記述したと、実質的に同じ操作?採用したが、たソしそのトルエン含有層 を反応混合物から回収して次の反り混合物中に用いた。トルエンを放出し九この 反応からの水11層は約10−のトルエンを用いて2回抽出し、そしてこのす\ ぎに用い友トルエンの一部ハまた次の反応に使用した。第1実験では約159の ビス(テトラ−n−ヘキシルアンモニウム)モリソデートを用い文、その詳細は 第■衣にあけである。第2ないし第5実験における低い選択票は迅速で良好な相 分aを得ることが困難であつ友ことによると信ぜらnる。
Lり好ましい溶媒は恐らく例えばジクロロメタンであると思われる。
これらの実験FiU字型の外直径3/8 in ((195am )のステンレ ス鋼反応容器中で実施し友、この反応容器にその両gsgi!lから所望の容積 のI!脂を水中のスラリとして充填し丸0反応容器中に装入され尺湿潤樹脂の容 積及び反応容器の長さは第■表にあげである。この樹脂は反応床の両端に設けら れたステンレスm7!Jツトに工ってその位置に保持された。冷却し友水(5℃ )。
エチレンオキサイド及びアルカリメタレート(もし用いる場合)t−供給タンク (内容積900ct−)の中に情交し、そして窒素ガスで25 pSiゲージの 圧力で加圧状顧に保つ友、これらの反応成分をこの供給タンクから上記反応容器 へステンレス鋼パイプ(1/16 in 、すなわち0.16 tx )を通し て送り込み、そして同様な/臂イゾによってその反応生成物をこの反応容器から 生成物受槽へ送り込んだ、この系の圧力に200psiゲージに保つために背圧 レギュレータ?用い友(窒素ガス)。
反応容器へのftf″L、はダブルピストン式高圧液体クロマト グラフィ ポ ンプによって制御し友0反応生成物は反応容器からの出口バイブのコイル状部分 を水浴中に浸漬することに工って外気温FrLまで冷却し友、このU字型の反応 容器は攪拌器つきの恒温油浴中に浸漬し几(典型的にはこの反応容器内の合成樹 脂の水準までのみ)。
アルキレンオキサイドの転化!は註記し友ものを除いて100%であシ、そして モノアルキレングリコールの選択嘉は第■表にあげ友通りであった。その陰イオ ン交換酒脂触媒は記載のナトリウムまたはカリウムメタレートの水性溶液を用い て作った。すべての場合にメタレートアニオンとの交換のあとでその洗滌流出液 の塩素イオン濃度はイオンクロマトグラフィで測定して約5pmJ:りも低かっ た。その調製操作は、上記樹脂?室温において攪拌しながら約15時間にわたっ てメタレートの水性溶液(例えば5重量%)の中に懸濁ζせ、洗滌し、そしてこ の樹脂で充填し友ガラスカラムを通してメタレートの水性溶液全塩素イオンが完 全に交換されてしまうまで溶離する工うに繰返しメタレートと接触させた。次い でこの樹脂を完全に水で洗滌した。
例77 Calgon 、 Inc、社より入手できる、平均分子量約30万で且つ塩素 イオンと結合している第4級アンモニウム基としての異部窒素原子tVするCa t−Floe T −1(商標)の重合物の水溶液(約15重t%)の400? をガラス容器の中に入f′L友。この溶液に約1600−の水を加え、′v<い でThe Dow Che+n1cal Company社ニジ入手できる、ス ルホン酸基を有する湿ったDOWEX(商標)M2O−1陽イオン交換樹脂の約 80−を加え友、この混合物を約50℃において一夜攪拌した。
液体部分t−頌瀉し、そして1200−の水及びCat −FlocT−1重合 物を含有する上記水溶液400?を加え友、この混合物を約5時間にわたシ約7 0−80℃に加熱しながら攪拌した。液体部分を傾瀉し、そして1200mの水 を用いてもう一つの別な混合物を作シ、そしてこれを攪拌しながら5時間約70 @ないし80℃に加熱し九、液体部分を傾瀉して固体の樹脂を500−の水で2 回洗滌した。
約5重量%のナトリウム モリブデート會含む水溶液約1#の中に前記1M脂を スラリー化(5lurryi叶)することに工ってメタレートtこのIIB旨の 中に含有させた。このスラリーを攪拌しながら約50℃に加熱した。液体部分を 傾瀉してこのスラリー化工程を更にもう二回実施した。液体部分全傾瀉した後で この樹脂をガラスカラム(直径約251)の中に充填し、そして3重量%のモリ ブデン酸ナトリウムを含む水溶液約llを比較的低い速度(1分間に5−程度) でこのカラムに通じ友。
前記例72ないし76において記述した工うな装置を用いて上記樹脂をエチレン オキサイドの加水分解に使用した1反応容器の長さは約33a++であり、この 中に上記1M脂力;ゆるく充填されていた。各7リツト目皿と復脂床との間にガ ラスウールt−はさんで7リツトがつまるのを防いだ、この反応容器へ供給し友 溶液は約tsoorの水% 180fのエチレンオキサイr、及び約0.6Pの モリブデン酸ナトリウムft含んでいた。
この供給速Ifは一分間当り約0.2から1. OMtの間で変動した。この反 応容器を約125℃及び約14気圧(ゲージ)の圧力に保った。−分間当り約1 2III10供給速度においてエチレンオキサイrの転fヒは実質的に完全であ り、そしてその生成物はモノエチレングリコールの選択工を算出する几めに分析 したが、こnは約93%であった。
例78 W 、 R−Grace Co、社のデビンン拳ケミカル・デイピ・ジョンJ: り入手できるDavison 59 (商標)のシリカゲル(*印面系列で約8 表いし20メツシユ)の約50rt−s o o−容量のガラスエルレンマイヤ ーフラスコの中に装入し、そして1重量部の水に対して2重重部の濃塩酸を加え 友溶液253?に加えた。このプラスコの上にコンデンサ(水冷式)を取付は友 、その溶液を3時間還流加熱し、そして液体部分1に#瀉した。固体部分を水で 3回洗滌しそしてこれを直径約Z5.x、長さ約70譚のガラスカラムの中に入 nた。次いでこのシリカゲル床を通してそのpHが約6ないし7の範囲になるま で水を流した(約41の水)。
そのシリカゲルから水を除く丸めにとのカラムに約500−のメタノールを供給 し、そして固形物?メタノールで覆われ良状態全維持して回収し友。
この酸活性化シリカゲルを傾瀉に工ってメタノールと分離し、そしてこれを予め 乾燥し友50〇−容量Q丸底フラスコの中に3001dのトルエンと共に装入し 友。このフラスコを窒素ガスでノぐ−ジし、コンデンサt−取付けて加熱還流し た。約35−の留出物(液体)が回収これ友、この混合物を約60℃に冷却して これに8.6Nの(Nシージメチル−3−アミノ)プロピルトリメトキクシラン を滴加した0次にこの溶液を一夜還流加熱して約lO−の留出物が得られ几、約 60℃に冷却し友後、更に8?の上記シランを滴加し、そしてこの浴液全4時間 還流加熱した後締60℃に冷却した。約1−の水を加えてこの溶液を再び一夜還 流加熱した。約60℃に冷却し友後上記シロキサンの約52を加えそしてその溶 液を約4時間還流加熱した。約60℃に冷却しm後、1gItの水を加えてその 溶液七−夜還流加熱した。次にこの溶液t−冷却し、そしてF遇して固形物?回 収し%次いでこれを150’Cにシいテ約1時間乾燥ζせ之。分析の結果はこの シリカゲルが約121 meq / ?のアミン部分を有していることを示し友 、上記のアミン部分を有するシリカゲル約30?に攪拌器付き丸底フラスコの中 に約100sa/の1.2−ジメトキシエタンと共に装入した。この混合物に%  10−のヨーPメタン及び5−の1.2−ジメトキシエタンt−含む予め調製 した溶液15−を加え友、この混合物を一夜静置しt後、攪拌しながら更に5m のヨーPメタンを加え、そしてこの混合物を約60℃に加熱し友。
次にこれを冷却しくその固形物t−濾過にLつで回収し、そしてこれを水で洗滌 した。この洗滌し友固形物を直径約Z 5 am、長ζ約45ffiのガラスカ ラムの中に入れ友。
液約21を約80℃の温度において上記のカラムにゆつぐりと通じた(1分間当 り約3ないし5−)、その固形物?再び洗滌し次後真空乾燥し友0元素分析の結 果、この固形物は約146%のモリブデン1c含んでいることが示づれた。この 物質を用いて例72表いし例76に記述したと同様な装置にニジエチレンオキサ イrの加水分解を行った8反応容器の長ζは約33.mであり、この中に上記樹 脂がゆるく充填されてい丸、m脂床と7リツト目皿との闇にガラスウールを置い た。
加水分解に用い几溶液は約1800111の水、約180―のエチレンオキサイ ド及び約a25?のモリブデン酸ナトリウムを含有してい文、供給速には一分間 当シ約LOfxいしα5−の間で変動した。この反応容器は約14気E(ゲージ )の圧力のもとて約125℃に保たれ友、−分間当り約0−5−の供給速度にお いてエチレンオキサイドの転化は完全であシ、そしてモノエチレングリコールの 選択墓は約95%であった。約1日か1日中の後にその圧力は上昇し、そして反 応器は運転停止ζせた。固形物の充填層は圧縮されてしまっており、そして微細 物が観測され迄。
例79 エルレンマイヤ・フラスコの中K Cat−Floe T −1ポリマーの20 z濃度水溶液約769及びB、T−dup−ont de Namours &  Co、 Tnc、社から入手できるLudoxした。直ちに沈澱が形成された 。このスラリーを攪拌しながら約2時間にわたり10@ないし80℃に加熱し友 0次に液体部分を傾瀉し、水を加えて更に別なスラリーを形成させ、そしてこの スラリーを約70@ないし80℃に加熱した。この操作を数回繰り返し次。
次いでその固形物を再び水中にスラリー状に懸濁させてそのpm(をモリブデン 酸に19約7に調節し友。この溶液を再び30時間約60°ないし80℃に加熱 した。その固形物’t濾過にLって回収し、そしてこれ全g5スカラム(直径約 25−)に充填し、そしてこのカラム全通じて溶離液中に実際上塩素イオンがな くなるまでモリブデン酸ナトリウムの稀薄水溶液を通し友。
次に固形物を回収して前記例72ないし例76に記述したと同様な装置を用いて エチレンオキサイドの加水分解の定めに使用し友、長さ約253の反応器の中に 上記の固形物的6.69 (乾燥)ftゆるく充填し友。
この固形物と7リツト目板との間にガラスクールt−おいてこの反応器を通して 空気を追出すように水′を流した。用い友供給混合物は約1800−の水、約1 80−のエチレンオキサイド及び約(125fのモリブデン酸ナトリウムを含有 してい友、その供給速度は一分間当シ約(13から1.0−まで変動したうこの 反応器の温度は約125℃に保ち、そして圧力は約14気圧(ゲージ)であった 、−分間当シ約(133−の供給速度においてエチレンオキサイドの転化は実質 的に完全であり、そしてモノエチレングリコールへの選択罵は約95ないし96 zであった。温度を約140℃に上昇させ、供給速度を1分間当り約0.511 I/ K した場合に、その転化は実質的に完全のま\に保たれたが、但し圧力 は上昇し、そして選択嘉は約94%であった。この反応器の運転を停止し、そし て検食した際にこの反応器の内側の7リツト目皿が目詰りしてい几。
手 続 補 正 書 昭和61年ヂ月22日

Claims (45)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.ヒドロカルピル含有置換基を有するカチオンよりなる隣位ジオキシァルキレ ン有機メタレート。
  2. 2.アニオンが周期表第Vb族おび第VIb族に属する金属を含有し、しかも該 カチオンが炭素原子数少なくとも4個のヒドロカルドロカルビル含有置換基少な くとも1つ含有することを特徴とする請求の範囲第1項に記載の隣位ジオキシア ルキレン有機メタレート。
  3. 3.アニオンがモリブデン、バナジウムまたはタングステンを含有する、エチレ ンジナキシ有機メタレートであることを特徴とする請求の範囲第1項に記載の隣 位ジオキシアルキレン有機メタレート。
  4. 4.アニオンが式: 〔C2H402M2O5〕2−、 〔(C2H402)2Mg02〕2−、〔C2H4O2VO2〕1−、〔C2H 4O2WO3〕2−または〔(C2H4O2)2WO2〕2− で表わされるアニオンよりなることを特徴とする請求の範囲第3項に記載の隣位 ジオキシアルキレン有機メタレート。
  5. 5.カチオンが第四級アンモニウムよりなることを特徴とする請求の範囲第4項 に記載の隣位ジオキシアルキレン有機メタレート。
  6. 6.第四級アンモニウムが炭素原子数少なくとも4個のヒドロカルビル含有置換 基を少なくとも1つを有することを特徴とする請求の範囲第5項に記載の隣位ジ ォキシアルキレン有機メタレート。
  7. 7.第四級アンモニウムの置換基により、隣位ジオキシアルキレン有機メタレー トを水に比較してトルエンに優先的に可溶性となしていることを特徴とする、請 求の範囲第5項に記載の隣位ジオキシアルキレン有機メタレート。
  8. 8.アンモニウムの各置換基は炭素原子数少なくとも4ないし20個のものであ ることを特徴とする請求の範囲第6項に記載の隣位ジオキシアルキレン有機メタ レート。
  9. 9.カチォンが第四級ホスホニウム、あるいは炭素原子数少なくとも4個のヒド ロカルビル含有置換基を少なくとも1つ有するビス(ヒドロカルビルホスフイン )イミニウムであることを特徴とする請求の範囲第4項に記載の隣位ジオキシア ルキレン有機メタレート。
  10. 10.カチオンが炭素原子数少なくとも4個のヒドロカルビル含有置換基をなく とも1つ有する第四級化ジアミン、あたは第四級化ジホスフインよりなることを 特徴とする請求の範囲第4項に記載の隣位ジオキシァルキレン有機メタレート。
  11. 11.ヒドロカルビル含有置換基を少なくとも1つ有するカチオンよりなる有機 メタレートと、アルキレンオキシドとを、反応を行う温度で密に接触させること によって製造され、有機メタレートの一分子単位とアルキレンオキシドの少なく とも一分子単位との付加物である反応生成物。
  12. 12.有機メタレートが周期表第Vb族および第Vb族に属する金属を含有し、 そして有機メタレートがアルキレンオキシドと反応性であることを特徴とする請 求の範囲第11項に記載の反応生成物。
  13. 13.アルキレンォキシドがエチレンォキシドであり、有機メタレートがタング ステート、メタバナデート、水素ピロバナデート、ピロバナデート、またはモリ ブデートアニ才ンであり、そして温度が約20℃と220℃との間であることを 特徴とする請求の範囲第11項に記載の反応生成物。
  14. 14.有機メタレートが、炭素原子数少なくとも4個のヒドロカルビル含有置換 基を少なくとも1つ有する第四級アンモニウムカチオンよりなることを特徴とす る請求の範囲第13項に記載の反応生成物。
  15. 15.第四級アンモニウムの置換基が有機メタレートを25℃て水に対してより トルエンに優先的に可溶性にしていることを特徴とする請求の範囲第13項に記 載の反応生成物。
  16. 16.第四級アンモニウムの置換基が有機メタレートを25℃て水に案質的に不 溶性にしていることを特徴とする請求の範囲第13項に記載の反応生成物。
  17. 17.有機メタレートが、炭素原子数少なくとも4個のヒドロカルビル含有置換 基を少なくとも1つ有する第四級ホスホニウム、第四級ジアミン、または第四級 ジホスホニウム、あるいはビス(ヒドロカルビルーホスフイン)イミニウムより なることを特徴とする請求の範囲第13項に記載の反応生成物。
  18. 18.式: ▲数式、化学式、表等があります▼ (上記式中、Yはイオン電荷保有中核である多価元素であり:各R0は同一また は異なり、水素またはヒドロカルピル含有置換基であるが、但し、Yはヒドロカ ルビル置換基を含有するR0を少なくとも1つ有することを条件とし:mはYと 全R0基とが共有する電子対の平均数であり:0は電荷保有中核の数であり、m 、nおよびx′は等式x′=n(V−m)で関係づけられ、この等式においてV はYの平均関数的酸化状態であり、Bに結合する際に各Yが使用する各電子対は 1の値で示され、そしてYの関数的酸化状態はR0に結合する量子対とx/nと の合計であり、x′は1または2の整数であり:Lはxの正の電荷を有するカチ オンであって、その際、xは1または2であり、Lは 〔(R0)mYn〕+ アルカリ性金属、第四級アンモニウムおよび第四級ホスホニウムカチオンよりな る群から選択さされるものとし:zは1ないし3であり:Mは正の関数的酸化状 態を有する多価金属であり:AはMの残余原子価(q)を満たすための1個また はそれ以上の置換基を表わし、同一か、あるいは異なつたものであって、二重結 合酸素、 ▲数式、化学式、表等があります▼ よりなる群から選択したものであり:aはx′+(z−1)(x)の値に等しく :そしてR1、R2、R3およびR4は同一か、あるいは異なったものであって 、水素、1個と約10個との間の炭素数のアルキル、炭素数約12個までの単環 式1たは二環式アリール、炭素数7〜約10個のアルカリール、炭素数7〜約1 5個の単環式または二環式アラルキル、炭素数2〜3のアルケニル、炭素数3〜 約8個のシクロアルキル、およびR1、R2、R3およびR4のうちの2種を連 結する炭素原子数3〜約8個の環式構造である)の隣位ジオキシアルキレン有機 メタレート化合物。
  19. 19.R1、R2、R3およびR4が水素またはアルキルよりなる群から選択し たものてあり、Mがモリブデン、バナジウムまたはタングステンよりなることを 特徴とする請求の範囲第18項に記載の化合物。
  20. 20.Yが窒素またはリンであり、各R0がヒドロカルビル含有のものであるこ とを特徴とする請求の範囲第18項に記載の化合物。
  21. 21.少なくとも1つのR0が炭素原子数少なくとも4個のものであることを特 徴とする請求の範囲第20項に記載の化合物。
  22. 22.化合物が有機溶媒に可溶性であるのに十分な数の炭素が、少なくとも1つ のR0置換基に存在することを特徴とする請求の範囲第18項に記載の化合物。
  23. 23.化合物が水に実質的に不溶性であるのに十分な数の炭素が、少なくとも1 つのR0置換基に存在することを特徴とする請求の範囲第18項に記載の化合物 。
  24. 24.R1、R2、R3およびR4が水素またはアルキルであり、Mがモリブデ ン、バナジウムまたはタングステンであり、そして各R0がヒドロカルビル含有 のものであることを特徴とする請求の範囲第22項に記載の化合物。
  25. 25.R1、R2.R3およびR4が水素またはアルキルであり、Mがモリブデ ン、バナジウムまたはタングステンであり、そして各Rがヒドロカルビル含有の ものであることを特徴とする請求の範囲第23項に記載の化合物。
  26. 26.アニオンカ:▲数式、化学式、表等があります▼▲数式、化学式、表等が あります▼ のうちの少なくとも1つよりなることを特徴とする請求の範囲第22項に記載の 化合物。
  27. 27.アニオンが式〔VO4C2H4〕−1で表わされるアニオンよりなること を特徴とする請求の範囲第22項に記載の化合物。
  28. 28.アニオンが式〔V2O4C2H4〕−4で表わされることを特徴とする請 求の範囲第22項に記載の化合物。
  29. 29.アニオンが式 〔C2H4O2WO3〕2−または 〔(C2H4O2)2WO2〕2− で表わされるアニオンよりなることを特徴とする請求の範囲第22項に記載の化 合物。
  30. 30.アニオンが式 〔V2O8C2H5〕3− で表わされるアニオンよりなることを性徴どする請求の範囲第22項に記載の化 合物。
  31. 31.少なくとも1つのR0が炭素数4個のものであることを特徴とする請求の 範囲第22項に記載の化合物。
  32. 32.カチオンが式〔(R39P)2N+(式中、各R9は同一か、あるいは異 なるものであって、水素またはヒドロカルピル含有基である)を有することを特 徴とする請求の範囲第31項に記載の化合物。
  33. 33.各R9がフエニルてあることを特徴とする請求の範囲第32項に記載の化 合物。
  34. 34.式 ▲数式、化学式、表等があります▼ のアルキレングリコールを製造する方法において、R1、R2、R3およびが請 求の範囲第18項の隣位ジオキシアルキレン有機メタレート化合物のR1、R2 、R3及びR4に相当するアルキレングリコールを生じるのに十分な温度および 圧力で、請求の範囲第18項の化合物と液状の水または水蒸気と接触させること を特徴とするアルキレングリコールの製造方法。
  35. 35.式: ▲数式、化学式、表等があります▼ の有機メタレートがアルキレングリコールとともに製造されることを特徴とする 請求の範囲34項に記載の方法。
  36. 36.メタレート中の金属が同一条件下でレネートアニオン中のレニウムが示す もりより大きいエチレンオキシドに対する求核性を有することを特徴とする請求 の範囲第34項に記載の方法。
  37. 37.メタレート中り金属が同一条件下でオルバナデート中のバナジウムが示す ものより大きいエチレンオキシドに対する求電子性を有することを特徴とする請 求の範囲第36項に記載の方法。
  38. 38.隣位ジォキシアルキレン有機メタレート化合物を形成するのに十分な温度 および圧力で、式:▲数式、化学式、表等があります▼ のアルキレンオキシドと式: ▲数式、化学式、表等があります▼ の有機メタレートとを接触させることを特徴とする請求の範囲第18項に記載の 化合物を製造する方法。
  39. 39.実質的に水の不存在下で行うことを特徴とする請求の範囲第38項に記載 の方法。
  40. 40.メタレート中の金属が、同一条件下でレネートアニオン中レニウムが示す ものより大きいエチレンオキシドに対する求核性を有することを特徴とする請求 の範囲第39項に記載の方法。
  41. 41.メタレート中の金属が、同一条件下でオルトバナデート中のバナジウムが 示すものより大きいエチレンオキシドに対する求電子性を有することを特徴とす る請求の範囲第40項に記載の方法。
  42. 42.隣位ジオキシアルキレン有機メタレート化合物を形成するのに十分温度お よび圧力で、引き続き有機メタレートを式: ▲数式、化学式、表等があります▼ のアルキレンォキシドと接触させることを特徴とする請求の範囲第37項に記載 の方法。
  43. 43.式: ▲数式、化学式、表等があります▼のアルキレンオキシドの存在下、かつアルキ レンオキシドと有機メタレートとを反応させるのに十分な温度および圧力で行う ことを特徴とする請求の範囲第37項に記載の方法。
  44. 44.ヒドロカルビル含有置換基を有するアニオン、および構造 ▲数式、化学式、表等があります▼ (上記式中、Mは関数的酸化状態を有する多価金属であり;AはMの残りの原子 価(q)を満たすべく1個又はそれ以上の置換基を表わし;R1、R2、R3お よびR4は同一か、あるいは異なるものであって、水素またはヒドロカルビル含 有置換基であり;そしてa−は−1と−4との間であるアニオンの負の電荷であ る) で表わされるアニオンよりなることを特徴とする隣位ジオキシアルキレン有機メ タレート。
  45. 45.R1、R2、R3およいR4が各々が水素であり、Mがモリブデン、バナ ジウムまたはタングステンであり、そしてカチオンが炭素原子数少なくとも4個 のヒドロカルビル含有置換基を少なくとも1つ有することを特徴とする請求の範 囲第44項に記載の化合物。
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