JPS6372640A - ジフエニルエ−テル類の製造方法 - Google Patents

ジフエニルエ−テル類の製造方法

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JPS6372640A
JPS6372640A JP61217630A JP21763086A JPS6372640A JP S6372640 A JPS6372640 A JP S6372640A JP 61217630 A JP61217630 A JP 61217630A JP 21763086 A JP21763086 A JP 21763086A JP S6372640 A JPS6372640 A JP S6372640A
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water
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catalyst
diphenyl ethers
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治仁 佐藤
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  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (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】 [産業上の利用分野] この発明は、たとえば香料、熱媒体、難燃剤などの中間
体として用いられるジフェニルエーテル類の製造方法に
関し、さらに詳しく言うと、フェノールおよび/または
低級アルキル基で置換されたフェノールを特定の触媒の
存在下に反応させることにより、ジフェニルエーテル類
を高い選択率で得ることができるジフェニルエーテル類
の製造方法に関する。
[従来の技術およびその問題点1 従来、ジフェニルエーテル類の製造方法としては触媒と
してシリカ−アルミナを用いる方法や酸化チタンまたは
酸化ジルコニウムを用いる方法(特開昭59−1968
35号公報)などが知られている。
しかしながら、触媒としてシリカ−アルミナを用いる方
法においては、副生物としてメチル化フェノールが生成
し、ジフェニルエーテル類の選択率が低いという問題が
あった。
また、触媒として酸化チタンまたは酸化ジルコニウムを
用いる方法においては副生物としてジベンゾフランが生
成し、ジフェニルエーテル類の選択率が低いという問題
の他に、ジベンゾフランの分離が困難であるので、得ら
れるジフェニルエーテル類の純度が低いという問題があ
゛った。
[前記問題点を解決するための手段] この発明は前記事情に基いてなされたものである。
すなわち、この発明の目的はジフェニルエーテル類の従
来の製造方法が有していた前記問題点を解消し、高い選
択率でジフェニルエーテル類を得ることができるジフェ
ニルエーテル類の製造方法を提供することである。
この発明者らは、触媒として特定の結晶性金属シリケー
トを用い、かつ、該結晶性金属シリケートとフェノール
および/または低級アルキル基で置換されたフェノール
(以下、これらをフェノール類と総称することがある。
)とを液相反応系で接触させることにより前記[1的が
達成できることを見い出してこの発明に到達した。
前記目的を達成するためのこの発1月の要旨は、ケイ素
酸化物(SiOz)と三価金属の酸化物(M2Os)と
のモル比(S i O2/M2O3 )が12以上であ
る結晶性金属シリケートを含む触媒と、フェノールおよ
び/または低級アルキル基で2′2検されたフェノール
とを液相反応系で接触させ゛ることを特徴とするジフェ
ニルエーテル類の製造方法である。
+Wj記結晶性金属シリケートとしては、たとえば式[
l]; M2 03   ・ XSiO2争 mHz  O[1
](ただし、式[11中、mH2Oは結晶の構造水を示
し、mはMの種類、Xの価などによって変化する。) で表わされるケイ素酸化物と三価の金属酸化物とから4
11成され、Mが、Ai、Ga、B、Fe、In、La
、Sc、Y、Cr、Ttよりなる群から選択される一種
もしくは二種以上の金属元素であり、かつ、Xすなわち
、モル比(SiOz/M2Oコ)が12以上、好ましく
は40〜3000であり、結晶性の空洞構造を有する結
晶性金属シリケートを挙げることができる。ここで、上
記モル比(S i O2/M2O3 )が12未満であ
ると、ジフェニルエーテル類の選択率が低い場合や触媒
活性の低下が著しい場合があるので好ましくない。
なお、H型ゼオライトもこれに含まれる。これらのうち
、酸素IO員環の主空洞を有するZSM−5型構造のゼ
オライトすなわちペンタシル型構造の金属シリケートに
屈する結晶性金属シリケートが好ましい、このような結
晶性金属シリケートとして、たとえば、MがAiである
場合について特公昭4B−10064号公報、米国特許
第3,790,471号+ヌ1細書などに記載されてい
るZSM−5、特開昭47−25097号公報に記載さ
れているZSM−8、特公昭53−23280号公報に
記載されているZSM−11、特開昭52−13902
9号公報などに記載されているZSM−35、米国特許
第4,001,348号Ill細書などに記載されてい
るZSM−21などの結晶性アルミノシリケートであっ
て、S i 02 /M2O3が12以上のものを好適
に使用することができる。
また、MがFeの例として、ジャーナル・オブ・キャタ
リシス(Journal of Catalysis)
第35巻、第256頁〜272頁(1974年)、特開
昭50−127898号公報あるいは特開昭55−85
415号公報などに記載されているフェリエライトなど
の結晶性鉄シリケートがある1MがGaの例としては、
ZSM−5型構造を有するガロシリケートなどの結晶性
ガロシリケートがある0Mが、B、In、La、Sc、
Y、Cr、Tiである例としては、油温結晶性アルミノ
シリケート中の三価のB、I n、La、Sc、Y、C
r、 Tt−t’aき換わった構造を有する結晶性金属
シリケートがある。
これらのうち、前記式[1]中のMがAi、Ga、B、
Fe、Crであるものが好ましい。
この発明の方法において用いられる前記結晶性金属シリ
ケートは、公知の方法によって調製することができる。
たとえば、前記ZSM−5型ゼオライトもしくはペンタ
シル型の結晶性金属シリケートを合成する方法としては
、炭素数が2〜5であるテトラアルキルアンモニウムハ
ライド、その他のアミン類の存在下もしくは不存在下に
おいて、シリカ源としてコロイド状シリカまたは木ガラ
スなどのケイ酸またはその縮合物、あるいはケイ酸塩、
金属酸化物CM2O11 )源として、たとえば、硫酸
アルミニウム、硝酸ガリウム、ホウ酸、硫酸第二鉄、硫
酸クロム、アルミン酸ナトリウムなどの金属元素Mの硫
酸塩、硝酸塩などの塩あるいは酸素酸塩などを主成分と
する混合物を用いて水熱合成によって31製できること
が知られている。
また、前記の水熱合成の際に、ナトリウムなどのアルカ
リ金属水酸化物、ハライドなどのアルカリ金属化合物ま
たはアルカリ土類金属の水酸化物およびその塩を共存さ
せて2gl!lする方法も知られている。
これらの方法によって得られる結晶性全屈シリケートは
一般にHo型ではなく、Hoの代わりに4級アンモニウ
ムイオンおよび/またはNa中などのアルカリ金属イオ
ンが置換されているので、これをH−型に変えるのが好
ましい、この変換は公知の方法によって容易に達成でき
る。
たとえば4級アンモニウムイオンをHoに変えるには、
空気中的500〜600℃の温度で焼成することによっ
て達成できることが知られており、一方、Na’などの
アルカリ金属塩型結晶性金属シリケートを、硝酸アンモ
ニウム、塩化アンモニウムなどのアンモニウム塩の水溶
液で処理してアンモニウム塩型金属シリケートを得る方
法がよく用いられる。
これらのほか、直接、為塩酸などの稀iな酸で処理する
方法を用いることもできる。
前記結晶性金属シリケートの合成方法としては、これら
以外にも種々の方法が知られている。
この発明の方法において触媒として用いる前記結晶性金
属シリケートはこれらのいずれの方法によっても合成す
ることができ、この発明は、特定の調製法による触媒の
使用に限定されるものではない。
なお、この発明では、結晶性金属シリケートはHo型で
あることが好ましいが、この発明の目的の達成を阻害し
ない限り、触媒中のHoの一部もしくは全部が他の陽イ
オン、たとえばアンモニウムイオン、ナトリウムイオン
、カリウムイオン、カルシウムイオン、マグネシウムイ
オン、バリウムイオン等で置き代わっていてもよい。
この発明における固体触媒の形状は、粉末状、粒状、細
片状、球状、ペレット状などのいずれの形状であっても
良い、また、この発明における触媒は、バインダーとし
て、たとえばシリカ、アルミナ、シリカ−アルミナ、マ
グネシア、粘土鉱物などを含んでいてもよい。
この発明においては、触媒の活性を高めるために反応油
に空気および/または窒素などの不活性ガス気流中で、
前記結晶性金属シリケートを焼成することが好ましい。
焼成条件は前記結晶性金属シリケートの種類、4級アン
モニウムイオンおよび構造水の残存の度合などにより異
なるが、通常、400〜800℃、好ましくは450〜
550℃の温度で1時間以上、好ましくは3時間以上加
熱することによって十分な活性が得られる。
この発明においては前記結晶性金属シリケートのうち、
少なくとも一種または二種以上からなる混合物を触媒と
して使用することができる。
前記フェノール類としては、フェノールおよび/または
低級アルキル基で置換されたフェノールを用いる。
低級アルキル基で置換されたフェノールとしては、たと
えば0−クレゾール、m−クレゾール。
p−クレゾール、2.4−ジメチルフェノール、2.4
−ジエチルフェノールなどを挙げることができる。
前記低級アルキル基としては、メチル基、エチル基、n
−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブ
チル基、 5ea−ブチル基、terL −ブチル基、
n−7ミル基、n−ヘキシル基などを挙げることができ
る。
前記フェノール類は充分に精製されたものを用いるのが
好ましいが、この発明の目的を阻害しない限り、たとえ
ばll量の水を含んでいてもよい。
この場合、反応系に含まれる水は、フェノール類と木と
の総量に対して4重量%以下であるのが好ましい0反応
系に含まれる水の量が4重量%を超えると、この発明の
方法において得られるジフェニルエーテル類の選択率が
低下することがある。
この発11の方法で重要な点の一つは、油記結晶性金属
シリケートと前記フェノール類とを液相反応系で接触さ
せて反応を進行させることである。
また、この発明の方法では、溶媒として炭化水素を用い
、反応系に含まれる上記水と共沸させることにより反応
系から水を除去することもてきる。前記溶媒としてはフ
ェノール類と反応しないものであれば特に制限はないが
、木と共沸できるものが好ましい、このような溶媒とし
ては、炭化水素が挙げられ、たとえばn−ペンタン、イ
ンペンタン、n−ヘキサン、メチルジエチルメタン、ジ
メチルプロピルメタン、ジメチルイソプロピルメタン、
トリエチルメタン、n−へブタン、2−メチルヘキサン
、3−メチルヘキサン、3−エチルペンタン、2.2−
ジメチルペンタン、2,3−ジメチルペンタン、2.4
−ジメチルペンタン、3.3−ジメチルペンタン、2,
2.3− )リメチルブタン等のパラフィン類などを挙
げることができる。
この発明の方法の重要な点の一つは前記結晶性金属シリ
ケートと前記フェノール類とを液相で接触させて反応を
進行させることである。
匍記結晶性金属シリケートと前記フェノール類との仕込
み比はフェノール類/結品性金属シリケートの重量比が
1 / 1−100/ 1の範囲内であるのが好ましい
、前記結晶性金属シリケートの量が前記範囲よりも少な
い場合にはジフェニルエーテル類の収率が低下すること
があり、一方、前記範囲よりも多く用いても、そのこと
による効果は生じないため経済的ではない。
この発明の方法において液相反応系で反応を進行させる
ための反応圧力は、液相を保ち得る圧力であれば特に制
限は無いが、通常、5〜1(10kg/C112である
、なお、この発明では高圧下で反応を進行させることに
よりジフェニルエーテル類の選択率を高めることができ
る。
反応温度は、通常、2O0〜380℃、好ましくは25
0〜330℃である。前記反応温度が2O0 ”Cより
低いと充分に反応が進行しないことがあり、380℃よ
り高いと副反応が起こってジフェニルエーテル類の選択
率が低下することがある。
反応時間は、通常、2〜50時間である。前記反応時間
が2時間未満の場合には、反応が充分に進行しないこと
がある。また、50時間以上5反応させた場合には、も
はや反応が進行しないことがあるため効率的ではない。
この発Illの方法においては、ヰ較的低い温度で長時
間、反応させることがジフェニルエーテルの選択率を高
める上で好ましい。
[9,明の効果] この9.11のジフェニルエーテルの製造方法は、触媒
として特定の結晶性金属シリケートを用い、かつ、フェ
ノール類と該触媒とを液相で接触させるため、次のよう
な効果を有する。
(1)触媒としてシリカ−アルミナを用いる方法のよう
にメチル化フェノールが副生じ、ジフェニルエーテルの
選択率が低いという問題がない。
(2)触媒として酸化チタンまたは酸化ジルコニウムを
用いる従来の方法のように分離が困難なジベンゾフラン
が副生じてジフェニルエーテルの選択率が低いという問
題や得られるジフェニルエーテルの純度が低いという聞
届がない。
すなわち、この発明のジフェニルエーテル類の製造方法
によれば、従来の方法が有していた晒1題を解消し、高
い選択率で効率よくジフェニルエーテル類を()ること
ができるジフェニルエーテル類のSJ造方法を提供する
ことができる。
[″X施例] この発明のジフェニルエーテル類の製造方法につき、触
媒調製例、実施例および比較例に基いて、さらに具体的
に説明する。
触媒調製例1 硫酸アルミニウム7.5gを水250m1に溶解し、さ
らにこれに濃硫酸17.8gおよびテトラ−n−プロピ
ルアンモニウムブロマイド26.3gを溶解してA液を
gA製した。また、水ガラス[商品名「Jケイ酸ソーダ
3号」:日本化学工業(株)製] 211.Ogを水2
50mMに溶解してB液を211*した。さらに、塩化
ナトリウム?9.Orを木122m交に溶解してC液を
調製した。
次いで、A液とB液とを室温下に10分間にわたって同
時にC液に滴下した。得られた混合液をオートクレーブ
に入れ、170℃で2O時■l、加熱処理した。冷却後
、内容物を濾過水洗し、12O℃で12時間、乾燥させ
た。生成物をX線回折により分析したところZSM−5
であることが確認された。
得られたZSM−5を550℃で6時間、焼成すること
によりナトリウム型ZSM−5を58.5g得た。この
ナトリウムfiZsM−5を5倍玉量の1規定硝酸アン
モニウム水溶液に加えて8時間、還流した。その後、冷
却して静置し、上澄みをデカンテーションにより除去し
た。さらに、この還流およびデカンテーションの操作を
3回繰り返した後、内容物を濾過、水洗し、12O℃で
12時間、乾燥し、アンモニウム型ZSM−5を得た。
得られたアンモニウムfiZsM−5のSiO2/AJ
LzOx(モル比)ハsoであった。このアンモニウム
fiZsM−5を空気中550℃で4時間、焼成してH
fiZSM−5,すなわち結晶性アルミノシリケートを
得た。
触媒調製例2 硝酸ガリウム2.34 g 、濃硫酸4.42gおよび
テトラ−n−プロピルアンモニウムブロマイド8.58
gを水62m文に溶解して溶液Aを:149aシた。ま
た、水ガラス[商品名「Jケイ酸ソーダ3号];日本化
学工業(株)製] 52.78 gを木82mJlに溶
解して溶液Bt−調袈した。さらに、塩化ナトリウム1
9.75 gを水30m文に溶解して溶液Cft調製し
た。
次いで、A液とB液とを同時にC液に滴下した。得られ
た混合液をオートクレーブに入れ、170℃で24時間
1反応させた。冷却後、オートクレーブの内容物を濾過
水洗し、12O℃で12時間。
乾燥させた後、さらに600℃で6時間、焼成してナト
リウム型結晶性ガロシリケート9.8 gを得た。
得られたこのガロシリケートを5倍ff1Mの1規定硝
酸アンモニウム溶液に加え、80℃で8時間、加熱処理
してから冷却し、濾過により固形物を得た。
さらに、得られた固形物に加熱、濾過の操作を3回繰り
返した後、水洗し、12O℃で16時間、乾燥させてア
ンモニウム型結晶性ガロシリケートを得た。このアンモ
ニウム型結晶性ガロシリケートのS i O2/Ga2
O3(モル比)は75テあった。また、このガロシリケ
ートをxla回析により分析したところZSM−5構造
を有するものであることが確認された。このアンモニウ
ム型結晶性ガロシリケートを空気中550℃で4時間、
焼成してH準結晶性ガロシリケートを得た。
触媒調製例3 酸化ホウ素1.34gを木250mJ1に溶解し、さら
に、eWL酸17.8gおよびテトラ−n−プロピルア
ンモニウムブロマイド28.3gを加えてA液を調製し
た。また、水ガラス[商品名「Jケイ酸ソーダ3号」;
日本化学工業(株)製] 211.0 gを水250m
Jlに溶解して溶液Bを調製した。さらに、塩化ナトリ
ウム79.0gを水122mMに溶解して溶液Cを7A
製した。
次いで、A液とB液とを室温下に10分間にわたって同
時にC液に滴下した。得られた混合液をオートクレーブ
に入れ、170℃で2O時間、加熱処理した。冷却後、
内容物を濾過水洗し、12O℃で12時間、乾燥させた
。その後、さらに550℃で6時間、焼成してナトリウ
ム型ボロシリケート45.3gを得た。
得られたボロシリケートを5倍重量の1規定硝酸アンモ
ニウム水溶液に加えて8時間、還流した。その後、冷却
して静近し、上澄みをデカンテーションにより除去した
。さらに、還流およびデカンテーションの操作を3回繰
り返した後、内容物を濾過、水洗し、12O℃で12時
間、乾燥し、アンモニウム型ボロシリケートを得た。得
られたアンモニウム型ボロシリケートのS i O2/
B2O3(モル比)は10Gであった。このアンモニウ
ム型ボロシリケートを空気中550℃で4時間、焼成し
て1(!f!結晶性ボロシリケートを得た。
1蜆11璽A 酸化ホウ素1.34gの代りに硝酸鉄(m) 8.24
gを使用して前記触媒y4gi例3と同様にして、ナト
リウム型鉄シリケー)48.2gを得、5i02/Fe
zOx  (モル比)が100であるアンモニウム型鉄
シリケートを得、これからH型結晶性鉄シリケートを得
た。
隨暖盈1負1 酸化ホウJ1.34gの代りに硝酸クロム8.18 g
を使用して前記触媒調製例3と同様にして、ナトリウム
型鉄シリケート48.2gを得、S i 02/Cr2
O3 (モル比)が100であるアンモニウム型クロム
シリケートを得、これからHJ!!結晶性クロムシリケ
ートを得た。
(実施例1) 内容150ccの耐圧オートクレーブに、フェノールl
ogおよび前記触媒2gl!例1で得た結晶性アルミノ
シリケート2gを充填してから、窒素ガスを用いて初期
充填圧を30kg/c■2とし、反応温度2O0℃で2
O時間1反応を行なった0次いで、反応混合物を取出し
、触媒を濾別、洗浄してから生成物をガスクロマトグラ
フィーにより分析した。
結果を第1表に示す。
(実施例2〜4) 前記実施例1において、反応温度を第1表に示した温度
にしたほかは前記実施例1と同様に実施した。
結果を第1表に示す。
(実施例5) 前記実施例1において、結晶性アルミノシリケートの代
わりに、前記触媒調製例2で得た結晶性ガロシリケート
を用い、反応温度を300℃にした番\かは前記実施例
1と同様に実施した。
結果を第1表に示す。
(実施例6) 前記実施例5において、結晶性ガロシリケートの代わり
に、前記触Jlim製例3で得た結晶性ボロシリケート
を用いたほかは前記実施例5と同様に実施した。
結果を第1表に示す。
(実施例7) 前記実施例5において、結晶性ガロシリケートの代わり
に、結晶性鉄シリケートを用いたほかは前記実施例5と
同様に実施した。
結果を第1表に示す。
(実施例8) 前記実施例5において、結晶性ガロシリケートの代わり
に、結晶性クロムシリケートを用いたほかは前記実施例
5と同様に実施した。
結果を第1表に示す。
(実施例9) 内容Q50ccの耐圧オートクレーブに、p−クレゾー
ル10gおよび前記触媒[i例1で得た結晶性アルミノ
シリケート2gを充填してから、窒素ガスを用いて初期
充填圧を30kg/cm2とし、反応温度300℃で2
O11!F間、反応を行なった0次いで、反応混合物を
取出し、触媒を濾別、洗浄してから生成物をガスクロマ
トグラフィーにより分析した。
その結果、p−クレゾールの転化率は35%であり、4
,4′−ジメチルジフェニルエーテルが86%の選択率
で得られた。
(実施例10) 前記実施例9において、p−クレゾールの代わりに2,
4−ジメチルフェノールを用いたほかは、前記実施例9
と同様に実施した。
その結果、2.4−ジメチルフェノールの転化率は23
%であり、テトラメチルジフェニルエーテルが88%の
選択率で(1)られた。
(実施例11) 内容桔2O0ccの攪拌槽型耐圧反応容器にフェノール
2Og、n−へブタン80gおよび前記触媒調製例1で
得られた結晶性アルミノシリケート8gを充填してから
、窒素ガスを用いて初期充填圧を30kg/cm2とし
、反応温度290℃テ10時間1反応を行なった。この
反応により生成した水をn−へブタンで共沸させ、冷却
分離してから、n−へブタンを反応容器に戻した。
生成物をガスクロマトグラフィーにより分析したところ
、フェノールの転化率は46%であり、ジフェニルエー
テルが91%の選択率で得られた。
(実施例12) 前記実施例11において、フェノールの代わりにp−ク
レゾールを用いたほかは、前記実施例11と同様に実施
した。
その結果、p−クレゾールの転化率は31%であり、 
4.4’−ジメチル−ジフェニルエーテルが31%の選
択率で得られた。
(比較例1) 前記実施例1において結晶性アルミノシリケートの代わ
りに、シリカ−アルミナ[商品名「N832−HNJ 
;1揮化学(株)製]を粉砕し、微粉化して用いたほか
は前記実施例1と同様に実施した。
結果を第1表に示す。
(以下、余白、) 第1表

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)ケイ素酸化物(SiO_2)と三価金属の酸化物
    (M_2O_3)とのモル比(SiO_2/M_2O_
    3)が12以上である結晶性金属シリケートを含む触媒
    と、フェノールおよび/または低級アルキル基で置換さ
    れたフェノールとを液相反応系で接触させることを特徴
    とするジフェニルエーテル類の製造方法。
  2. (2)液相反応系に含まれる水が、反応初期において、
    フェノールおよび/または低級アルキル基で置換された
    フェノールと水の総量の4重量%以下である前記特許請
    求の範囲第1項に記載のジフェニルエーテル類の製造方
    法。
  3. (3)前記液相反応系において、溶媒として炭化水素を
    用い、水と共沸させることにより液相反応系から水を除
    去する前記特許請求の範囲第1項または第2項に記載の
    ジフェニルエーテル類の製造方法。
  4. (4)前記結晶性金属シリケートが酸素10員環の主空
    洞を有するゼオライトである前記特許請求の範囲第1項
    から第3項までのいずれかに記載のジフェニルエーテル
    類の製造方法。
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