JPS62225251A - パラジウムの酸化再生法 - Google Patents

パラジウムの酸化再生法

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JPS62225251A
JPS62225251A JP61069313A JP6931386A JPS62225251A JP S62225251 A JPS62225251 A JP S62225251A JP 61069313 A JP61069313 A JP 61069313A JP 6931386 A JP6931386 A JP 6931386A JP S62225251 A JPS62225251 A JP S62225251A
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Japan
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oxidizing
acetic acid
oxygen
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JP61069313A
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English (en)
Inventor
Kazumi Murakami
和美 村上
Rikuo Yamada
陸雄 山田
Hirotoshi Tanimoto
博利 谷本
Yoshio Matsuo
松尾 宣雄
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Mitsubishi Power Ltd
Original Assignee
Babcock Hitachi KK
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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】 (産業上の利用分野) 本発明は、パラジウムPd (0)の酸化再生法に係り
、特に酸素錯体およびアルカリ金属塩添加により、含水
系においてもPd (0)を迅速に酸化再生し得るパラ
ジウムの酸化再生法に関する。
(従来の技術) 従来、工業的に実施されている各種オレフィンの酸化反
応としてはヘキスト・フッカ法がある(特公昭36−1
475号、同36−7869号)。
ごの方法では触媒であるPd (2)c12とCu(2
)Cl2を塩酸水溶液(pH:O〜2)に溶解させた複
合触媒が用いられている。例えばエチレンの酸化反応で
説明するならば、まず、Pd(2)Cl2によってエチ
レンを酸化しアセトアルデヒドを生成する。その反応は
次式で示される。
CH2CH2+Pd (2) Cl2+H20−=CH
3CHO+Pd (0)  ↓+2l−Ic1   (
1)ここで還元されたpa (0)を多量のCu (2
> cx2でPd (2)Cl2に酸化再生する。
Pd (0)+2Cu (2)Cl2→Pd (2)C
l2+2Cu (2)CI!2    (2)このとき
副生し難溶性のCu (1)CI!、はHClの共存下
、次式に従い酸素酸化されCu (2)cz2に戻され
る。
2Cu (1)Cj’+’JO2+2HCl→2Cu 
(2)Cj!2 +H20(3)また、酢酸溶媒中で酢
酸ナトリウムの存在下、エチ1/ンと酢酸から酢酸ビニ
ルを合成する方法でもPd (2)Ce2が酸化剤とし
て用いられている(J、 J、 Mo1seev  e
t  al、 D。
kfady、Akad、Nouk  5SSR,133
,377(1960))。
CH2=CH2+Pd (2)Clh+2CH3COO
Na →この化学量論的アセトキシ化はPd (2)C
l2を再生できるレドックス系の共存で触媒プロセスと
なる(反応式(2)および(3))。
上記従来技術におけるオレフィンの酸化反応ではpa 
(2)塩としてPd (’2)Cl2が用いられている
。そこでオレフィンの酸化的カルボニル化反応および芳
香族化合物の酸化または酸化的カルボニル化反応にPd
 (2)Cj2を用いると、一般に反応条件が厳しくな
り、また反応収率も低い(田、村、触媒、21.168
.379 (1979))。また酢酸溶媒中でPd (
2)(CH3C00)2を用いた芳香族化合物の酸化(
R,van  Heff1den  et  aj!、
Rec、Trav、Chim、Pays−Bas  8
4.1263(1965))または酸化的カルボニル化
が検討されているが、量論反応であり、Pd (Q)の
酸化再生が困難という課題がある。
酢酸溶媒中でPd (0)を効率よく酸化再生する方法
としては、本発明者らの未公開の出[(特願昭60−2
91419号)があるが、この方法は、予め反応系に水
を含む液または水を副生ずる反応系では、酸素錯体が徐
々にではあるがCu(2)に変化L、Cu (2)は酢
酸溶媒中ではPd(0)を酸化再生できないので、Pd
 (0)の酸化再生速度が小さくなるという問題がある
(発明が解決しようとする問題点) 本発明の目的は、酢酸またはトリフルオロ酢酸溶媒中で
水の存在下であってもPd (0)を効率よ<Pd(2
)へ酸化再生する方法を提供することにある。
(問題点を解決するための手段) 本発明は、パラジウムPd (0)を酢酸または/およ
びトリフルオロ酢酸溶媒中で酸化剤により酸化再生する
方法において、酸化剤として酸素と配位結合することに
より酸素錯体を形成し得る錯体(MmXn−Ljりを用
い、かつ反応系内にアルカリ金属塩CM”X’)を存在
させること(式中、Mは周期律第1族、第IV〜VII
族または第1族に属する遷移金属、M′はL i % 
KまたはNa、Xは、Cl−、Br−、I−のハロゲン
イオンまたはBF4−1PF6−1S042−等の陰イ
オン、X′はCl−2Br−、I−のハロゲンイオン、
CH3Coo−またはCF3CO0−1配位子しは有機
リン化合物、ニトリル類、m、nは原子価バランスによ
って決まる定数、lは配位数を示す)を特徴とする。
本発明によれば、水の存在下で酸素錯体がたとえCu 
(2)へ酸化された場合でもPd (0)を速やかにP
d (2)へ酸化再生でき、H2Oの存在下で酸素錯体
がたとえCu (2)へ酸化された場合でもpa (0
)を速やかにpa (2)へ酸化再生することができる
本発明者らは先に、酸素が遷移金属錯体に配位結合する
ことにより生成する酸素錯体がPd  (0)を効率よ
<Pd (2)Cl2へと酸化再生する能力を有するこ
とを見出L、含水混合溶媒中、温和な条件下でオレフィ
ンを酸化するプロセスを提案した(59−122600
号、同60−8862号)。
本発明者らは、還元されたPd (0)を上記酸素錯体
を用いてPd (2)(CH3COO)2に酸化再生す
るために溶媒として酢酸を用いて検討した結果、Pd 
(0)が速やかに酸化され、Pd(2)(CH3Coo
)2となることを見出した。
すなわち、その代表例で述べるならば反応式(5%式% ここで副生ずるCu (1) CI2・Lt&f体は空
気の通気により容易に02錯体として再生される。
2Cu (1)CI ・Lt +02 = (Cu (1)Cl−Lt )2  ・02   
   (6)ここで、Llは例えばhmp aまたはベ
ンゾニトリル(PhCN) 、L2はPhCNである。
(5)式に示すPd (0)のPd (2)(CH3C
OO)2 ・Ll・L2への酸化再生反応の70℃にお
ける速度は先に述べたCu (2)Cl2による再生(
反応式(2))速度の約10倍の大きさであった。なお
、酢酸溶媒中、Pd (0)はCu (2)(CH3C
oo)2によっては全(酸化再生されないことが確認さ
れた。
Pd (0) +2Cu (2)  (CH3Coo)
 24=Pd (2)  (CH3Coo) 2 +2
Cu (1)  (CH3Coo)  (7)しかL、
これは重要な事実であり、もし酸素錯体がH20存在下
により、次式のように酸化されるならば、酢酸溶媒中に
おいて最後にはPd (0)は酸化再生されなくなるこ
とを意味する。
H2O′ Cu (1) ;=丑Cu (2) + e −(8)
本発明者らは、LiX (X=Cj、 Br等)塩共存
下では、酢酸溶媒中でもCu (2)塩はPd(0)を
酸化再生することができる点に着目L、予め反応系にア
ルカリ金属塩を添加しておくことにより、Cu (2)
を生じてもPd  (0)の酸化再生能力を保たせるこ
とが可能であることを見出した。
上記の推定反応式は以下のとおりである。
−−Li  (Pd (1)X2)+Cu (1))l
Lx +LiX   (10)−Pd(2)Xz ・L
t・Lz+Cu(1)X−Lt+3LiX    (1
1)ココで、Llは例えばhmpaまたはPhCN。
Xは溶媒として酢酸を含む場合はCl−またはBr−1
酢酸を含まない場合はCH3Coo−またはCF3 C
OO”−である。
反応式(9)〜(11)によって、pd (0)は容易
にPd (2)x2・Ll・L2塩に再生される。pa
 (2)塩を再生後、空気を通気すれば反応式(12)
に従ってCu (1)X−Ltは02錯体に再生される
2Cu (1)X−Ll +02 →(Cu (1)>1Lt)2oz    (12)て
9)  上述のごとき酸素錯体を形成する錯体を一般式
MmXn−Llで示した場合、Cu (1) Cj2−
hmp aはm=1、n=1、N=1の場合に相当する
。また、例えばTi  (3)あるいは■(3)を中心
金属とし陰イオンを01−とじた場合、生成錯体はTi
  (3)Cl3・hmpa、V (3)Cl3・hm
paであり、いずれの場合もm=l、n−3、z=1に
相当する。
反応式(5)で生成するCu (1) (1!・Llは
空気から選択的に酸素を吸収して酸素錯体に戻ることは
言うまでもない(特願昭59−122600号)。した
がって上記酸素錯体を酢酸溶媒中で用いるならばPd 
(Q)のPd (2)(CH3COO)2への再生を効
率よく行なえることになる。
以上のように、本発明においては、還元したPd (0
)が酸素錯体中の活性化された酸素で酸化再生されるた
め、例えば常圧ないしはわずかな加圧下、80℃以下の
ような温和な条件で短時間に高選択的、高収率でオレフ
ィンの酸化的カルボニル化、芳香族化合物の酸化または
酸化的カルボニルを実施することが可能になる。また水
の存在下(15重量%=以下)、02錯体がCu(2)
へ酸化されたとしてもアルカリ金属塩が存在しているの
でPd  (2)塩を容易に再生できる。
本発明において酸素錯体を形成し得る錯体触媒としての
MmXn−Lj!におけるMとしては、周期律第■族の
Cu、Ag、第■族のT i % Z r %第■族の
■、Nb、第■族のCr 1M OXW 1第■族のM
n、第1族のF e % Co等の遷移金属が好ましく
、Cu (1) 、Ti (3) 、V (3)がより
好ましい。また、Xとしては、Cl−、Br−1I−の
ハロゲン化物イオン、BF4−1PF6−1S042−
等の陰イオンが好ましく、Cl−、Br−、I−がより
好ましい。また溶媒として酢酸を含まない場合は、Xは
CH3Coo−1CF3 COO−が好ましい。配位子
としては、ニトリル類、リン酸の誘導体であるトリフェ
ニルホスフィンオキシト、ヘキサメチルホスホルムアミ
ド(hmpa)およびリン酸とメタノール、エタノール
等の反応からできるモノ、ジまたはトリエステル、さら
に、メチルホスホン酸ジメチル、ジメチルホスフィン酸
メチル、あるいは亜リン酸の誘導体である亜リン酸とメ
タノール、エタノール等の反応からできるモノ、ジまた
はトリエステルおよびフェニル亜ホスホン酸エステル、
ジメチルホスフィン酸エステル、トリエチ゛ルホスフィ
ン、トリフェニルホスフィン等で代表される有機リン化
合物が好ましいものと挙げられ、特にアセトニトリル、
ベンゾニトリル、ヘキサメチルホスホルアミド(hmp
a)が好ましい。
一方、Pd (2)(CH3Coo)2またはPd (
2)(CF3 Coo)2錯体の配位子としてはアセト
ニトリル、プロピオニトリル、ベンゾニトリル等のニト
リル類、および上述の有機リン化合物、さらにはフッ化
トルエン、ペンシトリフロライド等の有機フッ素化合物
が好ましいものとして挙げられる。
なお、反応系の溶媒としては、酢酸および/またはトリ
フルオロ酢酸のほかに、錯体触媒を熔かすとともに、生
成する化合物との分離が容易で、かつ、触媒溶液の粘度
を下げ、物質移動を促進するものを添加することができ
る。このような溶媒としては、例えば、ヘプタン、ケロ
シン、トルエン、メチルシクロヘキサン、ジオキサン、
プロピレンカーボネート、クロロベンゼン、N−メチル
ピロリドン、テトラヒドロフランおよびエチレングリコ
ールモノメチルエーテル、エチレングリコールジブチル
エーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル等
のエーテル類などの各種溶媒から選ばれた少なくとも1
種の溶媒、またはこれらの混合物が挙げられ、さらには
、配位子そのものを酢酸および/またはトリフルオロ酢
酸と混合して用いることもできる。
また、酸素錯体の安定性を増すためには、スルホラン、
ジメチルスルホラン、ジメチルスルホキシド、ジメチル
ホルムアミド、トリメチルメタン、ジメチルスルホン等
の電子供与性化合物を共存させることが好ましい。
以上、酸素錯体およびアルカリ金属塩を用いてPd  
(0)を酢酸および/またはトリフルオロ酢酸を含む溶
媒中でPd (2)(CH3CO2)2および/または
pd (2)(CF3 Coo)2に酸化再生する方法
を述べたが、次に本発明を実施例により、さらに詳細に
説明する。  −(実施例) 内容積200mfの反応容器にCu (1)C7!を5
g(0,05モル)、ベンゾニトリルを61.5g(0
,6モル)、スルホランを38g(0,04モル)、L
iClを0.84 g (0,02モル)、酢酸を5.
8g(0,1モル)およびエチレングリコールモノメチ
ルエーテルを28.7 g (0,38モル)仕込みC
u (1)Cj2− PhCN錯体溶液100m1を調
製した。反応容器内を脱気L、30°Cl常圧下で空気
を導入L、酸素錯体0.125mol/lの溶液とした
。その後、40℃に加熱し窒素ガスを通気したが反応器
の気相部に残存していた酸素と物理溶解していた酸素が
除かれたのみで、液中の酸素錯体からの結合酸素の脱離
は認められず、酸素の吸収スペクトルは不可逆であった
。これは実プロセスにおける安全性の面で有利である。
系内を完全に窒素で置換した後、反応容器内を70°C
に保ち、予めPd (2)(CHa Coo)2を水素
で還元したPd  (0)12.5mM相当を反応器に
速やかに導入L、Pd (0)の酸化再生反応を吸収ス
ペクトルで追跡した。Pd (0)は2分で完全に酸化
再生され、pd (2)(CH3C00)2を与えたこ
とがスペクトルで確認できた。
実施例2〜6 実施例1において第1表のような条件下で実験を行なっ
たところ、2分後のPd (2)(CH3coo)2の
再生率は第1表の最右欄のようになった。
以下余白 これらの結果から、Pd (0)再生速度を大にするに
は、酸素錯体濃度を大とすること、このためにはCu 
(1)Cβ濃度を大にすること、また、CH3CO0H
濃度は1M以上あることが好ましいことが分った。Pd
 (0)再生速度は反応温度にはあまり依存しないよう
であり、H204度5Mまででは再生速度にかわりない
ことが分った。
実施例9 実施例1において酢酸の代わりにトリフルオロ酢酸を用
いる以外は同様の実験を実施したところ、Pd (0)
は2分で100%Pd (2)(CF3Coo)2を得
た。
実施例10 実施例1において、エチレングリコールモノメチルエー
テルの代わりにhmp aを30.8g(0゜17モル
)を用いるほかは実施例1と同様の操作を行なったとこ
ろ、2分でPd (0)再生率は100%であった。
実施例11 実施例1において、LiCl0代わりにLiBrまたは
Na Clを用いるほかは同様の実験を行なったところ
、実施例1と同様に2分でPd(0)再生率100%の
結果を得た。
実施例12 実施例1においてLiO2の代わりにLiCF3CO0
あるいはL i CH3Cooを用いるほかは同様の操
作を行なったところ、実施例1とほぼ同様に2分でPd
 (0)再生率100%の結果を得た。各々の系で、P
d (CFa Coo)2 、Pd(CHa Coo)
2が生成した。
実施例13 実施例12〜13において、H2Oを15%加えるほか
は、同様の実験を行なったところ、反応時間2分でPd
 (2)100%を生成した。
実施例14 実施例1において、Cu (1)Cj’の代わりにTi
  (3)Cl30,5Mを用いるほかは同様の実験を
行なったところ、2分でPd (0)再生率は50%で
あった。
実施例15 実施例1において、Cu (1)C/!の代わりにV 
(3)Cl30,5Mを用いるほかは同様の実験を行な
ったところ、pa (0)再生率は55%であった。
実施例16 実施例13において、H2Oを10%加えるほかは実施
例13と同様の操作を行ない、Pd (0)の酸化還元
を繰返し行なったところ、Li塩添加系では、繰返し回
数100回でも、Pd (2)塩が100%再生した。
一方Li塩を含まない系では、Pd (2)の再生率9
8%であった。
比較例1 内容積200mj!の反応容器にCu (2)  (C
H3Coo) 2 1.82 g (0,01モル)を
CH3CO0H100mlに溶解L、反応容器内を脱気
L、窒素ガスを通気してlatmとした。反応容器内を
70℃に保ち、予めPd (2)(CH3C00)2を
水素で還元したPd (0)12.5mM相当を反応容
器に速やかに導入L、Pd (0)の酸化再生反応を吸
収スペクトルで追跡した。第1図にPd (2)(CH
3Coo)2の可視吸収スペクトルを示したが、395
nmに極大吸収を持つ。第2図にCu (2)(CH3
Coo)2の可視吸収スペクトルを示したが、370 
nmと680nmに2つの極大ピークを持つ。したがっ
て再生反応が進むとすれば反応式(6)によりPd(2
)(CH3Coo)2が増大L、Cu(2)(CH3C
oo)2が減少するはずである。すなわち、395 n
mの吸収が増大L、680nmの吸収が減少するはずで
ある。再生反応は、反応液をCH3C0OHで10倍に
希釈して吸収スペクトルを測定して行なったので、再生
反応が全く進まなければ第2図のCu (2)(CH3
Coo)2=1.OXlo−2Mの吸収スペクトルと重
なるはずである。第3図に反応時間を2分〜17時間の
反応液の吸収スペクトルを示したが、いずれのスペクト
ルもCu  (2)  (CH3Coo)2 =1.O
Xlo−2Mのスペクトルと一致しており、反応は進ま
ないことが分った。ちなみに、図中の点線は、pa (
0)が全てpct (2)(CH3Coo)2に再生し
たと過程した場合のスペクトルである。
一方、この溶媒にLiCAあるいはLiBrを加えると
Pd  (0)は、2分間で酸化再生することはすでに
述べた。
以上のように、Pd  (0)は、酢酸溶媒中でCu 
(2)(CH3Coo)2では、酸化再生されないが、
酸素錯体とアルカリ金属塩を用いることによって、効率
よ(再生されることが分った。また、含水系において同
様な結果が得られた。
(発明の効果) 本発明によれば、遷移金属錯体に配位して活性化された
酸素により還元されたPd (0)を、酢酸溶媒および
/またはトリフルオロ酢酸溶媒中で水を含んだ系であっ
ても、温和な条件下で速やかにPd (2)(CH3C
oo)2および/またはPd (2)(CF3 Coo
)2に再生することができる。これにより従来、Pd 
(0)の再生効率の悪かった、Pd  (2)  (C
H3Coo)2を用いるオレフィン酸化的カルボニル化
、芳香族化合物の酸化または酸化的カルボニル化反応を
温和な条件で実施することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、Pd (2)(CH3Coo)2の可視吸収
スペクトルを示す図、第2図は、Cu (2)(CH3
Coo)2の可視吸収スペクトルを示す図、第3図は、
Cu (2)(CH3Coo)2によるPd (0)の
再生反応を追跡したスペクトルを示す図である。 代理人 弁理士 川 北 武 長 第2図 波長(nm) 波長(nm)

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)パラジウムPd(0)を酢酸または/およびトリ
    フルオロ酢酸溶媒中で酸化剤により酸化再生する方法に
    おいて、酸化剤として酸素と配位結合することにより酸
    素錯体を形成し得る錯体(MmXn・Ll)を用い、か
    つ反応系内にアルカリ金属塩(M’X’)を存在させる
    こと(式中、Mは周期律第 I 族、第IV〜VII族または第
    VIII族に属する遷移金属、M’はLi、KまたはNa、
    Xは、Cl^−、Br^−、 I ^−のハロゲンイオン
    またはBF_4^−、PF_6^−、SO_4^2^−
    等の陰イオン、X’はCl^−、Br^−、 I ^−の
    ハロゲンイオン、CH_3COO^−またはCF_3C
    OO^−、配位子Lは有機リン化合物、ニトリル類、m
    、nは原子価バランスによって決まる定数、lは配位数
    を示す)を特徴とするパラジウムの酸化再生法。
  2. (2)特許請求の範囲第1項において、前記配位子Lと
    して有機リン化合物は、リン酸または亜リン酸のアルコ
    キシ、アルキルもしくはアミド誘導体で代表される化合
    物であることを特徴とするパラジウムの酸化再生法。
  3. (3)特許請求の範囲第1項または第2項において、塩
    基性(電子供与性)化合物であるスルホラン、ジメチル
    スルホラン、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムア
    ミド等を添加することを特徴とするパラジウムの酸化再
    生法。
  4. (4)特許請求の範囲第1項、第2項または第3項にお
    いて、酢酸および/または)トリフルオロ酢酸溶媒以外
    に、配位子L、水、脂肪族、芳香族、脂環式炭化水素類
    、含酸素有機化合物、有機ハロゲン化物、有機フッ素化
    合物および複素環化合物から選ばれた少なくとも1種の
    化合物を反応系内に存在させることを特徴とするパラジ
    ウムの酸化再生法。
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60149677U (ja) * 1984-03-15 1985-10-04 島谷 弘 野球兼用ライン引き具
JPS60187780U (ja) * 1984-05-23 1985-12-12 中嶋 友彦 競技区域の区画用具

Patent Citations (2)

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