JPS62114930A - ハロ−炭化水素の高収率カルボニル化 - Google Patents

ハロ−炭化水素の高収率カルボニル化

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JPS62114930A
JPS62114930A JP61257124A JP25712486A JPS62114930A JP S62114930 A JPS62114930 A JP S62114930A JP 61257124 A JP61257124 A JP 61257124A JP 25712486 A JP25712486 A JP 25712486A JP S62114930 A JPS62114930 A JP S62114930A
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alcohol
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mmol
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ロナルド アラン エプステイン
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Stauffer Chemical Co
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C51/00Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides
    • C07C51/10Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by reaction with carbon monoxide

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  • 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、芳香族酸、芳香族酢酸及びオレフィン酸、エ
ステル、チオエステル、アミド及び同様のものを生成す
るためのハロ−炭化水素のカルボニル化に関する。
以下余白 〔従来の技術〕 100℃又はそれ以下の温度及び大気圧下でアミン及び
触媒量のパラジウム触媒の存在下で一酸化炭素及びアル
コールの反応によってハロ−炭化水素、たとえば塩化ベ
ンジルをカルボニル化し、エステルを形成することは知
られている。
The Journal of Organic Ch
emistry 、第39巻、3318ページ(197
4)における、A、 Schoenbergなど、によ
る”Palladium −Catalyzed Ca
rboalkoxy−1ation of Aryl 
、 Benzyl及びVinylic Halides
″と題する論文は、臭化及び添加アリール及びビニル及
び塩化ベンジルが、第三アミン及び触媒量のパラジウム
−トリフェニルホスフィン複合体の存在下で、100℃
又はそれ以下及び大気圧で一酸化炭素及びアルコールと
それぞれ反応し、エステルを形成する方法を開示する。
ここで開示されている第三アミンは、トリブチルアミン
である。枝分れの第三脂肪族アミン又は過剰のホスフィ
ンの使用に関する教授又は開示は存在しない。
アメリカ特許第3,116.306号は、次の物質を反
応せしめることによるカルボキシル化されl有機化合物
の製造方法を開示する:(1)一般式RnZによって表
わされる有機化合物、式中、Rは少なくとも1つの脂肪
族基又は脂環式基を有する有機化合物であり、Zはso
、、x、x、又はR’ SO。
(ここで、Xはハロゲンであり、そしてR′はアルキル
、アルケニル、シクロアルキル、アリール又はアラルキ
ルである)であり、nが1の場合、ZはX 、X2又は
R’SO3であり、そしてnが2の場合、ZはSO4で
あり、該Z置換基は、脂肪族又は脂環式の第−又は第二
炭素原子に結合している; (2)−酸化炭素; (3
)ヒドロテトラカルボニルコバルト及びジヒドロテトラ
カルボニル鉄から成る群のヒドロカルボニル金属の塩及
び(4)水、アルコール、フェノール、メルカプタン、
アンモニア、ヒドラジン、第−有機−窒素塩基及び第二
有機−窒素塩基から成る群の材料。
上に引用された特許は、第三アミン、たとえばジシクロ
ヘキシルエチルアミンが本発明の方法において一般的に
使用できるものであることを開示する。
アメリカ特許第3,708.529号は、塩化ベンジル
のカルボニル化によってフェニル酢酸を合成するための
方法を教授する。その方法は、コバルト塩、鉄−マンガ
ン合金及び硫化促進剤から成る触媒混合物を用いて、3
5%までの水を含む水−メタノール媒体中において、2
0℃〜80’Cの温度で大気圧下で、塩化ベンジル及び
−酸化炭素を反応することを開示する。
上の参照文献中にヒンダードアミン塩基及びパラジウム
触媒の使用又はその方法における過剰のオスフィンの使
用の説明はない。
アメリカ特許第4,480.121号は、パラジウムに
より触媒された2−ハロ−1−アルケンのカルボニル化
及び塩基としていくつかのアミン化合物の使用(この塩
基は、本発明に使用されるヒンダードアミン塩基を説明
する)を開示する。
The Journal of Organic Ch
emistry 、第40巻、532ページ(1975
)においてJohn K、5tilleなどによるCa
rboalkoxylation of Aryl a
nd Benzyltlalides Catalyz
ed by Dichlorobis(triphen
yl−phosphine) −palladium 
 (I[)  ”と題する論文において、パラジウム触
媒を用いて、を機ハリドのカルボニル化についての方法
が開示されている。
その論文は、パラジウム触媒の使用に必要ないくつかの
反応条件(200ps i及び20時間よりも長い又は
等しい反応時間)が触れられている。第三アミンの使用
もまた、触れられている。その論文に触れられたアミン
化合物は、トリエチルアミン、2.6ルチジン及び1.
8−ビス−(ジメチルアミノ)ナフタレンである。
The Bulletin of the Chemi
cal 5ociety ofJapan 、第48巻
(7)、2075〜2077ページ(1975)におい
てMasanobu 1lidaiなどによる” Ca
rboxymethylation of Organ
ic Halides byPalladium Co
n+plexes under Mild Condi
tions  ”と題する論文において、ひじょうに穏
やかな条件下での種々の有機ハリドのカルボキシメチル
化を開示する。その論文は、遷移金属複合体による有機
ハリドのカルボニル化が報告されているがしかし、その
反応は高温及び高圧を必要とし、そしてカルボニル化さ
れた生成物は低い収率であったことを開示する。その論
文において、パラジウム複合体及びアミン源としてジエ
チルアミンを使用する方法が記載されている。他のアミ
ン類、たとえばジシクロヘキシルアミンの使用がさらに
記載されている。第三アミン、さらに重要なことには、
たとえばそれらの上に枝分れしたアルキル基を有するヒ
ンダード第三アミンの使用の開示又は提案は、存在しな
い。
上の参考文献において、ヒンダード第三アミン塩基及び
パラジウム触媒並びに過剰のホスフィンの組み合せは、
示されていない。
〔発明の要約〕
高い収率の芳香族酸、芳香族酢酸及びオレフィン酸、エ
ステル、チオエステル、アミド及び同様ノモのを、ハロ
−炭化水素のカルボニル化によって穏かな条件下で得る
ことができる新規方法が発見された。その方法は、アル
コール、可溶性パラジウム触媒及び第三ヒンダードアミ
ン塩基(ここで、該触媒は過乗りのホスフィンと共に使
用される)の存在下でハロ−炭化水素をカルボニル化す
ることを含む。そのヒンダードアミン塩基は、その上に
03〜CIOの枝分れアルキル成分、環式化合物及び芳
香族化合物又はそれらの混合物を有するアミンを含むこ
とができる。特に適切なヒンダードアミン化合物は、ジ
メソプロピルエチルアミンである。
〔発明の詳細な説明〕
この方法は、高い収率の芳香族酸、芳香族酢酸、及びオ
レフィン酸、エステル、アミド、チオエステル及び同様
のものを得るために比較的穏かな条件下で、アルコール
、可溶性パラジウム触媒及び過剰のホスフィン並びにヒ
ンダード第三アミン塩基の存在において、式RXを有す
るハロ−炭化水素化合物のカルボニル化を含んで成る。
本発明は、ヒンダードアミン塩基及びホスフィンと共に
混合された可溶性パラジウム触媒の使用を含む。
一般的に、ヒンダード第三アミン化合物は、少なくとも
2つの枝分れ脂肪族基又は脂環式基を有するアミン、又
はN原子が脂環式環又は芳香族環にあり、N原子のまわ
りで立体群(steric crowding)を誘発
する方法で置換されているアミン化合物である。第−及
び第三アミンは、カルボニル化された中間体と反応し、
アミドを形成することができる。一般的にそのような化
合物は、式R’、+N〔式中、R′は03〜CIO0技
分れ脂肪族成分又は枝分れ脂肪族化合物と1〜10個の
炭素原子を有する直鎖脂肪族化合物との組合せ、環式化
合物又は芳香族化合物もしくはそれらの組み合せを含ん
で成る〕を含んで成る。
そのような反応の例は次の通りである:PHCIIzC
OzR”十塩基・IIcβ〔式中、RItはC3〜CI
l、のアルキル、シクロアルキル又はアリール基である
〕。本明細書に使用される場合、略語“Ph”はフェニ
ル成分を意味する。
本発明の目的のためには、式RXのRは、エチレン性不
飽和脂肪族基、たとえばエチニル、メタリル、ブテニル
、ペンテニル、ウンデセニル、了りルオキシメチル、メ
チアリルオキシメチル及び同様のもの;脂環式又は脂肪
族の置換又は置換されていないアラルキル基、たとえば
ベンジル、フェネチル\フェニルプロピル、フェニルア
リル、P−ビニルベンジル、フェニルイソプロピル、フ
ェニルオクチル、メトキシベンジル、キシリル、α−メ
チルナフチル、β−メチルナフチル及び同様のもの;及
び複素環式基、たとえばメチレンチオフェン、ジメチレ
ンチオフェン及び同様のものであり得る。
本発明の目的のために適切な有機ハリドは、分子内に少
なくとも1つの脂肪族又は脂環式基を有スル、モノハロ
ゲン及びジハロゲンの置換又は置換されていない有機化
合物であり、そしてここで該ハロゲンは、前記脂肪族又
は脂環式基内の第−又は第二炭素原子に結合されている
ことが見出された。次の例により(但しそれだけに限定
されないが)、適切な有機ハリドは、ハロゲン化アルケ
ニル、たとえば塩化アリル、臭化アリル、塩化メタリル
、塩化ペンテニル、沃化ペンテニル、塩化ウンデセニル
、ジクロロペンテン及び同様のもの;ハロゲン化アラル
キル、たとえば塩化ベンジル、オルト−、メタ−及びパ
ラメトキシベンジルクロリド、α−モノクロローキシレ
ン及びα′α′−ジクロローキシレン(オルト、メタ又
はバラ)、α−クロロメチル−ナフタレン、β−クロロ
メチルナフタレン、α−クロロメシチレン、臭化ヘンシ
ル、沃化ベンジル、塩化ベラトリル、α−ヨードキシレ
ン(オルト、メタ又はバラ)、メチルp−クロロメチル
ベンゾエート及び同様のもの;ハロエステル、たとえば
メチルクロロアセテート、エチルブロモアセテート、メ
チル2−クロロプロピオネート及び同様のもの;ハロ−
酸類の塩、たとえば、ナトリウムクロロアセテート、ナ
トリウムクロロプロピオネート、及び同様のもの;及び
複素環式ハリド、たとえばクロロメチルチオフェン及び
同様のものを含む。
本発明を実施するための触媒は、−a式PdXzLt〔
式中、Xはハリドであり、そしてLは第三ホスフィン又
は溶液中で第三ホスフィンと置換するであろうベンゾニ
トリルのような基である〕又はPdX、”−もしくはP
dcl、  (第三ホスフィンと反応し、PdX2L、
を生成する)によって例示されるパラジウム(If)複
合体;又は1 ) PdLn C式中、Lは第三ホスフ
ィンであり、そしてnは2〜4であり、又はLはジベン
ジリデンアセトンでありそしてnは2である〕 (溶液
中で第三ホスフィンと反応するであろう) 、2) P
d、 (Co)y L、式中、Lは第三ホスフィンであ
り、X=Yはlであり、そしてZは3であり、又はX=
Yは3であり、Zが3又は4である〕によって例示され
るパラジウム(0)複合体に由来される。これらの複合
体はその場で又は反応に添加される前に製造され得る。
適切な触媒は、Pdc j! 2 (PPhi) 2 
、  Pdc A z(PhC=N) z  、及びP
dc l z(CH3C= N)zを含むことが見出さ
れた。その成分(PPh3)は、トリフェニルホスフィ
ンである。
ホスフィン:パラジウムの比が2=1である弐PdXz
Lg又はPd、(COh Lxで一般的に供給される過
剰のホスフィンがこの方法を通して使用される。
L (Lは第三ホスフィンである):使用されるPdの
モル比は、約2:1〜約100:1、そして好ましくは
約3:1〜約30:1であるべきである。
与えられた比はモル比であるので、それらは、もしP:
Pd又はpphz : paの比として表わされる場合
、同じであろう。最っとも好ましくは、ホスフィン:P
dのモル比が5:1〜15:1とあるべきである。過剰
のホスフィンを供給する適切な化合物は、式PR’R”
R”  C式中、R1,R2及びR3はフェリルホスフ
ィン又は置換フェニルホスフィン、たとえばオルト、メ
タ又はパラ−トリルホスフィン、メトキシフェニルホス
フィン又はフェニルエチルホスフィンである〕の化合物
を含む。
この発明に使用される触媒の世は、ハロ−炭化水素の約
10モル%〜約0.01モル%、そして好ましくは約0
.6〜約0.02モル%である1理論量以上の過剰の一
酸化炭素がこの発明に使用される。好ましくは、ひじょ
うに過剰量の一酸化炭素が使用され、そしてその反応は
通常且つ便利に、−酸化炭素の雰囲気内で行なわれる。
しかしながら、純粋な一酸化炭素は、この反応において
必ずしも使用される必要はなく、そしてたとえ、ば窒素
、アルゴン、メタン、エタン及び同様のもの(これらは
カルボニル化反応に関して不活性である)との−酸化炭
素の混合物が本発明の目的のために完全に満足する。
大気圧又はそれ以下〜約351.54kg/ ctA 
(5,000Lb/in”)又はそれ以上の広範囲の圧
力が本発明の目的のために適切であることが見出された
。約大気圧〜約35.15kg/cJ (500Lb/
1nz)の間の圧力が所望含れ、そして大気圧〜7.0
3kg/c+J (100Lb/in”)の間の圧が好
ましい。同様に、本発明の方法を、約り℃〜約150℃
又はそれ以上の広範囲の温度内で行なうことができる。
好ましい温度は、約り0℃〜約100℃である。いくつ
かのエステルの形成が、他のエステルと比較してより急
速である。そのような好ましい方法の場合、種々のエス
テルを製造するのに必要な温度は、かなり異なることが
できる。
ハロゲン化水素受容体を用いて、カルボニル化過程を触
媒する。その不在においては、遊離ハロゲン化水素が形
成されない。ハロゲン化水素受容体として機能するアミ
ンがその反応に添加される。
アミンがハロゲン化水素受容体として使用される場合、
アミン−ハロゲン化水素の塩が形成される。
適切なアミンは、いづれかのヒンダードアミン塩基、た
とえばジイソプロピルエチルアミン、ジイソプロピルメ
チルアミン及びジシクロへキシルエチルアミンによって
表わされ、そしてこれらは本発明に使用するために適切
である。生成されるハロゲン化水素のそれぞれ1モルに
対して少なくとも1モルのアミンが、その反応に添加さ
れるべきである。
本発明の目的のために適切な典型的なアルコールは、脂
肪族アルコール、たとえばメチルアルコール、エチルア
ルコール、プロピルアルコール、イソプロピルアルコー
ル、n−ブチルアルコール、第ニブチルアルコール、n
−ヘキシルアルコール、ヘキサノール−2、n−オクチ
ルアルコール、カプリルアルコール、イソプロピルドデ
シルアルコール、ステアリルアルコール、セリルアルコ
ール、ミリシルアルコール、及び同様のもの;多価アル
コール、たとえばエチレングリコール、ジエチレングリ
コール、グリセロール、ペンタエリトリトール及び同様
のもの;オレフィン性アルコール、たとえばアリルアル
コール、クロチルアルコール、ブテン−1−オール−4
、ペンテン−1−オール−5,2,6−シメチルオクテ
ンー1−オール−8,3、7,11,15−テトラ−メ
チルへキサデセン−2−オール−1、及び同様のもの;
脂環式アルコール、たとえばシクロペンチルアルコール
、シクロヘキシルアルコール、メチルシクロヘキシルア
ルコール及び同様のもの;アラルキルアルコール、たと
えばベンジルアルコール、ジフェニルカルビノール、フ
ェニルエチルアルコール、フェニルプロピルアルコール
、シンナミルアルコール、及び同様のものを含む。
本発明は水の存在において行なうことができるが、無水
条件下で本発明を行なうことが好ましい。
本発明は、あらゆる種類のカルボキシ化された有機化合
物の製造のために新規で且つ有用な方法を提供すること
が前述の記載から明らかであろう。
さらに、それによって生成された、カルボキシ化された
有機化合物は、合成及び天然のポリマー材のための溶媒
、可塑剤として、界面活性剤として、殺虫剤、殺ダニ剤
及び防カビ薬の製造における成分として、合成樹脂及び
合成ポリマーの製造における成分として、及び同様のも
のとして種々の通常の使用のために適切である。
次の例は本発明の詳細な説明である。
廻−上 ガス入口及びガス出口、サーモカップル及び電磁攪拌バ
ーを備えた12オンス(350m1)のガラス反応器に
、Pdc 1 z(PPhz) z  0.201g(
0,286mモル)及びPPhz 0.592g (2
,26mモル)を充填した。その反応器を密封し、排気
し、そしてN2により満たす。N2パージ下で、脱酸素
化された塩化ベンジル7.97g (63,0mモル)
、イソプロパノール74.0 g (1,23モル)及
びN、N−ジイソプロピルエチルアミン14.2g (
110mモル)全添加した。PPh3 : Pdの比は
10:lであった。
その反応器を、高純度のCOによりフラッジし、30p
sig  加圧し、そして100℃に加熱した。次に、
その反応器を、45psig (3,16kg/cd)
で維持し、そして要求あるだけCOを供給した。100
℃で2時間後、その反応器を冷却しそしてガス抜きした
その反応生成物のガスクロマトグラフィー分析(GC)
は、塩化ベンジルの100%転換を示し、そして97%
収率のイソブロビルフェニルアテート及び2%収率のベ
ンジルイソプロピルエーテルを得た。
汎−I 例1で使用された装置と類似する装置を用いて、カルボ
ニル化をメタノール中で行なった。但し、その反応器は
機械的な攪拌機を備えた。Pdc l z(PPh3)
 K O,200g  (0,286mモル) 、PP
h30.150g(0,572mモル)、塩化ベンジル
7.71 g (60,8mモル)、脱酸素化されたメ
タノール70 g (2,18モル)及びジイソプロピ
ルエチルアミン11.20g(86,7mモル)を用い
た。その反応器を、15psigのCO下で加熱した。
78℃でco摂取がわかり、そしてその反応器をCOに
より45psig (3,16kg/cd)にした。摂
取を約1時間、続け、その間、その反応器を、約85℃
に加熱した。
GC分析は、塩化ベンジルのメチルフェニルアセテート
へのほぼ量的な転換を示した。PPhff : Pdの
比は、4:1であった。
■−1 塩化ベンジル15.2g (0,120モル)、ジイソ
プロピル−エチルアミン20.6g (0,159モル
)、メタノール75mJ、PdCIt 2(PPh3)
 20.05 g (0,071mモル)及びPPhi
 0.114g (0,43モル)を、例2に記載した
ようにして反応器に充填した。80 ’Cで100分間
、COにより43ps ig (3,0kg / ca
! )にした後、メチルフェニルアセテートへの99%
転換が得られた。PPh、 : Pdの比は8:1であ
った。
此MJ、生1 例1と同じ反応器及び同じ方法を用いて、塩化ヘンシル
7.50g  (59,2mモル)、トリブチルアミン
20.95g  (113,0mモル)及びイソプロパ
ノール77 g (1,28モル)を、PdCjl! 
z 0.202g (0,288mモル)及びPPh3
0.591g(0,225mモル)の存在下で100℃
、45ps ig (3,16kg / CIJ )で
反応せしめた。
30分後、その反応器を冷却し、そして追加の塩化ヘン
シル2 g (15,8mモル)を添加し、そしてその
反応器を、さらに1時間50分100”Cで再加熱した
。次に、その反応器を冷却し、そして排気した。GC分
析は、イソプロピルエステルへの47%選択性及びエー
テルへの1%選択を供なって塩化ベンジルへのすべての
転換を示した。そのPPh3: Pdの比は、9.8:
1であった。
±較災I 例1のようにして、塩化ベンジル6.50g (51,
3mモル)、トリオクチルアミン27.91g (79
mモル)及びイソプロパノール67.9 g  (1,
13モル)を、触媒としテPdc 1 z(PPh3)
 20.202g(0,288m モル)及びPPhi
 O,659g (2,51m モ/I/)を用イテ1
oo℃テ5時間、45psig (3,16に+r/c
ffl)で反応せしめた。
GC分析は、イソプロピルフェニルアセテートへ(7)
30%選択性及びベンジルイソプロピルエーテルへの2
%選択性を供なって塩化ヘンシルの99%転換を示した
几較倒ユ 例1と同じ反応器及び同じ方法を用いて、塩化ベンジル
7.44 g (59,8mモル)を、ジイソプロピル
エチルアミン9.8 g (75,8mモル)及び触媒
としてビス(トリフェニル−ホスフィン)イミニウムテ
トラカルポニルコベルテート0.2047 g (0,
289mモル)によりメタノール62 g (1,97
モル)中においてカルボニル化した。その反応は、80
 ”cで4時間、45psig (3,16kg/c+
()で行なわれた。
メチルフェニル−アセテートへの83%選択性を供なっ
て塩化ベンジルの79%転換が得られた。
几較±λ 例1と同じ方法が、Pdc l z(PPh:+) z
52.1mg(0,074mモル)、塩化ベンジル1.
65g (1’3.0mモル)、インプロパツール20
.8 g (0,346モル)及びN、N−ジイソプロ
ピル−エチルアミン2.60g(20,1mモル)によ
り行なわれた。100℃で4.5時間2にのGC分析は
、イソプロピルフェニルアセテートへの89%選択性及
びベンジルイソプロピルエーテルへの4%選択性を供な
って塩化ヘンシルの95%転換を示した。
例1においては、PPh3 : Pdの比は10:1で
あり、この例は、2:1を示した。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、ハロ−炭化水素をカルボニル化するための方法であ
    って、アルコール、Co、ヒンダードアミン塩基及びパ
    ラジウム触媒並びに過剰のオスフィンの存在下でハロ−
    炭化水素をカルボニル化することを含んで成る方法。 2、前記ヒンダードアミンが次の式:R′_3N〔式中
    、R′はC_3〜C_1_0の枝分れ脂肪族化合物、環
    式化合物及び芳香族化合物又はそれらの混合物を含む〕
    を有する特許請求の範囲第1項記載の方法。 3、前記第三ヒンダードアミンがN,N−ジイソプロピ
    ルエチルアミンである特許請求の範囲第2項記載の方法
    。 4、前記第三ヒンダードアミンがN,N−ジイソプロピ
    ルエチルアミンである特許請求の範囲第2項記載の方法
    。 5、前記第三ヒンダードアミンがジシクロヘキシルエチ
    ルアミンである特許請求の範囲第2項記載の方法。 6、前記過剰のホスフィンを、トリフェニルホスフィン
    の形で添加する特許請求の範囲第1項記載の方法。 7、前記パラジウム触媒が、式 PdX_2L_2〔式
    中、Xはヘリドであり、そしてLが第三ホスフィンであ
    る〕を有するパラジウムII複合体である特許請求の範囲
    第1項記載の方法。 8、前記パラジウム触媒がPdCl_2(PPh_3)
    _2である特許請求の範囲第7項記載の方法。 9、Lがベンゾニトリルである特許請求の範囲第7項記
    載の方法。 10、前記芳香族ハリドが塩化ベンジルである特許請求
    の範囲第1項記載の方法。 11、前記ベンゾニトリルがその場でホスフィンと反応
    する特許請求の範囲第9項記載の方法。 12、前記アルコールがイソプロパノールである特許請
    求の範囲第1項記載の方法。 13、前記アルコールがメタノールである特許請求の範
    囲第1項記載の方法。 14、無水条件下で行なう特許請求の範囲第1項記載の
    方法。 15、前記ホスフィン:パラジウムの比が2:1〜10
    0:1である特許請求の範囲第1項記載の方法。 16、前記ホスフィン:パラジウムの比が3:1〜30
    :1である特許請求の範囲第15項記載の方法。 17、前記ホスフィン:パラジウム比が5:1〜15:
    1である特許請求の範囲第16項記載の方法。
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