JPH05213918A - オレフィン類の酸化反応法 - Google Patents

オレフィン類の酸化反応法

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JPH05213918A
JPH05213918A JP4047593A JP4759392A JPH05213918A JP H05213918 A JPH05213918 A JP H05213918A JP 4047593 A JP4047593 A JP 4047593A JP 4759392 A JP4759392 A JP 4759392A JP H05213918 A JPH05213918 A JP H05213918A
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reaction
catalyst
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group
valence
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JP4047593A
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Satoshi Teshigahara
聡志 勅使川原
Yoshiaki Kano
芳明 加納
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Tosoh Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】オレフィン化合物を分子状酸素を用いて酸化
し、高選択率かつ高転化率でエポキシ化合物を製造する
方法を提供することにある。 【構成】アルデヒドの存在下に於いて、オレフィン類を
分子状酸素で酸化しエポキシ化合物を製造する方法にお
いて、ポリ原子がタングステンであるヘテロポリ酸オニ
ウム塩および/またはその誘導体を触媒として使用す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、オレフィン類のエポキ
シ化法に関するものである。
【0002】エポキシ化合物は、工業上極めて重要な化
学製品である。一般的なエポキシ樹脂の原料並びに有機
化学薬品及び農薬の中間体としてのみならず、各種の樹
脂の硬化剤として使用が可能である。また、光カチオン
触媒の使用により、透明性樹脂の光硬化剤として使用で
きる。具体的には、インキ、塗料、フォトレジストや各
種基板のハードコーテイング剤等の成分としての用途が
挙げられる。
【0003】
【従来の技術】オレフィン類を遷移金属触媒の存在下、
過酢酸等の有機過酸または過酸化水素等の酸化剤を用い
て、対応するエポキシ化合物をえる方法は知られてい
る。酸素酸化して対応するエポキシ化合物を製造する方
法は知られている。また、アルカンやアルデヒド等の共
酸化剤を存在下、酸素により系内で過酸化物を生成さ
せ、オレフィン類を酸化する、いわゆる共酸化反応によ
る製造方法がある。
【0004】これらの方法は、酸化剤コストが高いこと
や反応条件が過酷であること等の問題点がある。分子状
酸素を用いるエポキシ化反応に関して、これまで多くの
触媒研究がなされてきたが、鉄、マンガン、ルテニウム
の金属ポルフィリン錯体触媒等の僅かな触媒種におい
て、その有効性が認められているのみである。
【0005】また、Chemistry Letter
s 1頁(1991年)には、アルデヒドの共存下、ニ
ッケル−ジケトン錯体を触媒とすることにより、穏和な
条件でオレフィン類を良好にエポキシ化できることが報
告されている。
【0006】しかし、上記の触媒を用いる反応方法で
は、触媒が高価なものであることや、充分に反応を進行
させるには多量の触媒が必要である等に問題点がある。
【0007】
【発明が解決しようとす課題】本発明の目的は、ポリ原
子がタングステンであるヘテロポリ酸のオニウム塩また
はその誘導体を触媒として用いる、アルデヒドの共存
下、穏和な条件下でオレフィン化合物を分子状酸素での
酸化反応により、高選択率かつ高転化率でエポキシ化合
物を得る方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、ポリ原子がタ
ングステンであるヘテロポリ酸のオニウム塩またはその
誘導体を触媒として用いる、アルデヒドの共存下、オレ
フィン化合物を分子状酸素での酸化反応により、エポキ
シ化合物を得る方法に関する。
【0009】以下に本発明について詳細を説明する。
【0010】本発明の方法に於いて使用される触媒は、
ポリ原子がタングステンであるヘテロポリ酸のオニウム
塩またはその誘導体であり、一般式(I) QXW1240 (I) (式中、Xは周期表中の3B〜5B族の元素を表す。ま
た、Qは一般式(II) R (II) (但し、式(II)中のR〜Rは、各々独立して炭
素数が1〜30であるアルキル基であり、その一つが水
素であってもよい。Lは窒素または燐原子を示す。)で
表されるオニウム塩の陽イオン部を表す。)で表される
化合物または一般式(III) QXW11MO39 (III) (式中、Mは周期表中3A〜7A族、8族、1B〜5B
族の元素またはそのオキソ化合物を表し、mはm=12
−(Xの価数+Mの価数)である整数を表し、X、Qは
前記と同じ。)で表される化合物または一般式(IV) Q1862 (IV) (式中、lは、l=16−2×(Xの価数)で表される
整数であり、Q,Xは前記と同じ。)で表される化合物
または一般式(V) Q17MO61 (V) (式中、oはo=20−2×(Xの価数)−(Mの価
数)で表される整数を表し、Q、M、Xは前記と同
じ。)で表される化合物または一般式(VI) Q(XW1139M (VI) (式中、pは9または10であり、Mはランタノイド系
元素を表し、Q,Xは前記と同じ。)で表される化合物
である。
【0011】一般式(III)及び(V)で表される化
合物に於いて、Mは周期表中3A〜7A族、8族、1B
〜5B族の元素またはそのオキソ化合物を表し、Cu,
Fe,Ni,Cr,Co,Mn,Sn,Zn,Pb,B
i,Sb,NbO,VOのいずれかであることが好まし
く、特にCu,Fe,Mn,Co,Ni,VO,Snの
いずれかであることが好ましい。
【0012】また、一般式(I)、(III)〜(V
I)で表される化合物に於いて、Xは周期表中の3B〜
5B族の元素のいずれかを表し、例えばP,As,S
i,Geのいずれかであることが好ましい。
【0013】一般式(VI)で表される化合物に於い
て、Mはランタノイド系元素であり、La,Ce,N
d,Sm等を例示することができる。
【0014】一般式(I)〜(VI)で表される化合物
のオニウム塩の陽イオン部を除いた部分の具体例の一部
を以下に示すが、これらに限定されるものではない。
【0015】一般式(I)で表される化合物の具体例と
して、(PW12403−、(GeW1240
4−、(SiW12404−、(AsW
12403−、(SbW12403−等の組成
式で示される化合物を挙げることができる。
【0016】一般式(III)で表される化合物の具体
例として、(PW11NiO395−、(PW11
eO394−、(PW11MnO395−、(PW
11MnO394−、(PW11CrO394−
(PW11CoO395−、(PW11SnO39
5−,(PW11SnO393−、(PW11VO
404−、(SiW11NiO396−、(SiW
11FeO395−,(GeW11Ni
396−、(GeW11FeO395−等の組成
式で示される化合物を挙げることができる。
【0017】一般式(IV)で表される化合物の具体例
として、(P18626−、(As18
626−、(Si18628−等の組成式で
示される化合物を挙げることができる。
【0018】一般式(V)で表される化合物の具体例と
して、(P17NiO61 、(P17
eO617−、(P17CoO618−、(P
17VO627−、(Si17NiO61
10−、(Ge17NiO6110−等の組成式
で示させる化合物を挙げることができる。
【0019】一般式(VI)で表される化合物の具体例
として、((PW1139Ce)9−、((PW
1139Ce)10−、((PW1139
Nd)9−、((PW1139Nd)10−
((PW1139Sm)9−,((PW11
39Sm)10−等の組成式で示される化合物を挙
げることができる。
【0020】一般式(II)で表されるオニウム塩の陽
イオン部は4級アンモニウムまたは4級ホスホニウムで
あり、具体例としてはテトラエチルアンモニウム、テト
ラノルマルプロピルアンモニウム、テトライソプロピル
アンモニウム、テトラノルマルブチルアンモニウム、テ
トラノルマルヘキシルアンモニウム、テトラシクロヘキ
シルアンモニウム、トリオクチルメチルアンモニウム、
テトラドデシルアンモニウム、セチルピリジニウム、エ
チルピコリニウム、ノルマルブチルピコリニウム、エチ
ルイミダゾリン、テトラノルマルブチルホスホニウム、
テトラシクロヘキシルホスホニウム、トリオクチルエチ
ルホスホニウム等が挙げられるが、これに限定されるも
のではない。
【0021】また、上記化合物には任意量の結合水が含
有していてもよく、通常、化合物の1分子あたり5分子
以下の結合水を含有するものが得られる。よって、必要
に応じて減圧または加熱により脱水して使用すればよ
い。
【0022】一般式(I)、(III)〜(VI)で表
される化合物は、いずれの方法によって得られたもので
もよく、特に限定されない。また、市販品をそのまま使
用してもよい。
【0023】ポリ原子がタングステンであるヘテロポリ
酸オニウム塩またはその誘導体は、例えば、上記一般式
(III)で表される化合物である((C17
CHN)PW11NiO39の場合、以下の操作に
より得ることができる。12−タングスリン酸を水溶液
中で硝酸ニッケルと90℃で反応させ、酢酸カリウム/
酢酸を加えてpHを7に保ち、更に30分間反応させた
後、冷却することでKPW11NiO39・nH
の結晶が得られる。これを水溶液中で、化学量論量の
(C17CHClと反応させることに
より黄色固体として得ることができる。生成した化合物
は、ジクロロエタン等の有機溶剤で抽出後、乾燥して反
応に使用することができる。
【0024】触媒の使用量は、使用されるオレフィン1
モルに対して0.001〜0.5モルの範囲とすること
ができ、0.01〜0.1モルの範囲が特に好ましい。
また、これらの触媒は単独または2種類以上の混合によ
り使用してもよい。
【0025】本発明の化合物を触媒として使用するエポ
キシ化反応に於いて使用されるオレフィン類は、一般式
(VII) RC=CR (VII) (式中、R、R、R、Rは、エポキシ化反応に
おいて不活性な官能基に置換され、それぞれ水素原子ま
たは炭素数20までの炭素原子を有するアルキル及びア
ルケニル、任意に分岐形状にあるシクロアルキル、シク
ロアルケニル、アリール、アルキルアリール、アルケニ
ルアリールを表す。更に、R〜Rは、それぞれ隣接
する基と環を形成してもよい。)で表される。R〜R
で表される基は、例えば、水素原子、ヒドロキシ、ハ
ロゲン、ニトロ、アルコキシ、カルボニル、カルボン
酸、エステル、ニトリル等の基である。
【0026】一般式(VII)で表されるオレフィン類
の具体例としては、アルケン類として、エチレン、プロ
ピレン、ブテン類、ブタジエン、ペンテン類、1−ヘキ
セン、3−ヘキセン、1−ヘプテン、1−オクテン、ジ
イソブチレン、1−ノネン、リモネン、ピネン、ミルセ
ン、1−ウンデセン、1−ペンタデセン、1−オクタデ
セン、1−ノナデセン、プロピレンの3量体および4量
体等が挙げられる。ポリエン類として鎖状テルペン類、
ポリブタジエンが挙げられる。芳香族オレフィン性炭化
水素としてはスチレン、メチルスチレン、ジビニルベン
ゼン、インデン、スチルベン等が挙げられる。また、脂
環式オレフィン性炭化水素類としてシクロペンテン、シ
クロヘキセン、シクロヘプテン、シクロオクテン、シキ
ロオクタジエン、シクロデセン、シクロドデカトリエ
ン、ジシクロペンタジエン、メチレンシクロプロパン、
メチレンシクロペンタン、メチレンシクロヘキサン、ビ
ニルシクロヘキサンが挙げられる。置換型オレフィン性
炭化水素類として、メチルアリルケトン等のオレフィン
ケトン類、塩化アリル、臭化アリル、塩化クロチル、塩
化メタリル、ジクロロブテン類等のハロゲン化オレフィ
ン類、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸等のオレ
フィンカルボン酸類、アリルアルコール等のオレフィン
アルコール類、アリルアセテート、アルキルアクリレー
ト、アルキルメタクリレート、ジアリルマレート、ジア
リルフタレート等のオレフィンエステル類が挙げられる
がこれに限定されるものではない。
【0027】本反応は、アルデヒドの共存下で反応を行
うが、使用されるアルデヒドは炭素数が1〜30である
脂肪族または芳香族アルデヒドであることが好ましい。
具体的には、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プ
ロピオンアルデヒド、ノルマルブチルアルデヒド、イソ
ブチルアルデヒド、イソバレルアルデヒド、シクロヘキ
シルアルデヒド、ベンズアルデヒド、ナフチルアルデヒ
ド、グルタルアルデヒド等を挙げることができるが、こ
れらに限定されるものではない。
【0028】アルデヒドの使用量は、オレフィン1モル
に対して、0.5〜10モルの範囲とすることができる
が、反応効率の面から1〜3モルの範囲とすることが特
に好ましい。
【0029】反応温度及び圧力は、オレフィンの反応
性、物理的及び化学的性状によって決定される。例えば
0〜100℃とすることができる。また、反応は常圧で
もオートクレーブ中で過圧下で行ってもよい。
【0030】反応時間は、0.5〜24時間とすること
ができる。
【0031】本反応は、分子状酸素を用いて酸化を行う
が、純酸素を使用してもよいが分子状酸素を含有する不
活性気体を使用してもよい。また、酸素または酸素を含
有する不活性気体による酸素分圧は、好ましくは0.1
〜30kg/cmであり、0.5〜10kg/cm
であることがより好ましい。また、反応は酸素での加圧
下または雰囲気下で行ってもよく、反応液中へのバブリ
ングによる酸素の供給により行ってもよい。
【0032】また、溶媒を使用してもよく、用いられる
溶媒としてはベンゼン、トルエン等の芳香族炭化水素、
ジクロロメタン、クロロホルム、ジクロロエタン等のハ
ロゲン化炭化水素、アセトン、メチルエチルケトン等の
ケトン類、酢酸エチル等のエステル類、アセトニトリル
等のニトリル類等を挙げることができる。
【0033】本発明の方法において、反応促進剤として
ターシャリブチルハイドロパーオイサイド等のハイドロ
パーオキサイド類、過ぎ酸、過酢酸等の過酸等を添加し
てもよい。その際、促進剤を反応初期に添加しても反応
の進行とともに連続的添加してもよい。
【0034】本発明の反応は、液相中で連続的で行って
もよいし、また回分的に行ってもよい。
【0035】以上の方法によって得られる反応混合物
は、エポキシ化合物並びに副生成物、未反応出発原料、
触媒等を含有するため、目的物であるエポキシ化合物を
反応混合物中から分離、精製して得ることができる。用
いられる分離方法は、特に制限されれず、例えば蒸留、
吸着による方法、抽出、再結晶等の公知の分離方法によ
れば良い。具体的に例示すると、反応液をジクロロメタ
ン等の有機溶媒に溶解し炭酸ナトリウム水溶液および純
水で洗浄し、アルデヒド及びカルボン酸類を除去した
後、溶媒の除去を行うことで粗製品を回収することがで
きる。粗製品を蒸留により回収することで、目的物をえ
ることができる。
【0036】
【実施例】以下に実施例を示し本発明を具体的に説明す
るが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【0037】実施例1 100mlのオートクレーブにイソブチルアルデヒド
(2.88g,40mmol)、シクロオクテン(2.
16g,20mmol)、触媒として((C17
CHN)PW1240(0.08mmol)、
溶媒としてジクロロメタン(10ml)を仕込み、系内
を酸素置換した後、酸素分圧1kg/cmに保ち、室
温で12時間反応させた。
【0038】反応終了後、反応液をガスクロマトグラフ
ィにより分析したところ、シクロオクテンの転化率は、
52mol%であり、エポキシシクロオクタンへの選択
率は98mol%であった。
【0039】実施例2 触媒として、((C17CHN)PW11
NiO39(0.08mmol)を使用したこと以外
は、実施例1と同様の操作により反応を行った。その結
果を表1に示した。
【0040】実施例3 触媒として、((C17CHN)PW11
SnO39と((C17CHN)PW11
SnO39の混合物(0.08mmol)を使用したこ
と以外は、実施例1と同様の操作により反応を行った。
その結果を表1に示した。
【0041】実施例4 触媒として、((C17CHN)PW11
FeO39(0.08mmol)を使用したこと以外
は、実施例1と同様の操作により反応を行った。その結
果を表1に示した。
【0042】実施例5 触媒として、((C17CHN)PW11
MnO39(0.08mmol)を使用したこと以外
は、実施例1と同様の操作により反応を行った。その結
果を表1に示した。
【0043】実施例6 触媒として、((C17CHN)SiW
11NiO39(0.08mmol)を使用したこと以
外は、実施例1と同様の操作により反応を行った。その
結果を表1に示した。
【0044】実施例7 触媒として、((C17CHN)GeW
11NiO39(0.08mmol)を使用したこと以
外は、実施例1と同様の操作により反応を行った。その
結果を表1に示した。
【0045】実施例8 触媒として、((C17CHN)PW11
VO40(0.08mmol)を使用したこと以外は、
実施例1と同様の操作により反応を行った。その結果を
表1に示した。
【0046】実施例9 触媒として、((C17CHN)
1862(0.08mmol)を使用したこと以外
は、実施例1と同様の操作により反応を行った。その結
果を表1に示した。
【0047】実施例10 触媒として、((C17CHN)
17NiO61(0.08mmol)を使用したこと以
外は、実施例1と同様の操作により反応を行った。その
結果を表1に示した。
【0048】実施例11 触媒として、((C17CHN)10((P
1139La)(0.08mmol)を使用し
たこと以外は、実施例1と同様の操作により反応を行っ
た。その結果を表1に示した。
【0049】比較例1 触媒として、((C17CHN)WO
(1mmol)使用したこと以外は、実施例1と同様
の操作を行った。その結果を表1に示した。
【0050】
【表1】 実施例12 オレフィンとして、シクロヘキサンを使用したこと以外
は、実施例1と同様の操作により反応を行った。その結
果を表2に示した。
【0051】実施例13 オレフィンとして、スチレンを使用したこと以外は、実
施例1と同様の操作により反応を行った。その結果を表
2に示した。
【0052】実施例14 オレフィンとして、ノルマルヘキサンを使用したこと以
外は、実施例1と同様の操作により反応を行った。その
結果を表2に示した。
【0053】実施例15 オレフィンとして、
【0054】
【化1】 を使用したこと以外は、実施例1と同様の操作により反
応を行った。その結果を表2に示した。
【0055】
【表2】
【0056】
【発明の効果】本発明の方法によれば、アルデヒドの存
在下、ポリ原子がタングステンであるヘテロポリ酸のオ
ニウム塩及び/またはその誘導体を触媒とて使用するこ
とにより、穏和な条件下で分子状酸素を用いて高選択率
かつ高転化率でエポキシ化合物を得ることができる。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】アルデヒドの存在下、オレフィン化合物を
    分子状酸素により酸化してエポキシドを得る際に、下記
    一般式(I)、(III)、(IV)、(V)及び(V
    I)から選ばれる少なくとも1種以上を触媒として使用
    することを特徴とするオレフィン化合物の酸素酸化法。 QXW1240 (I) (式中、Xは周期表中の3B〜5B族の元素を表す。ま
    た、Qは一般式(II) R (II) (但し、式(II)中のR〜Rは、各々独立して炭
    素数が1〜30であるアルキル基であり、その一つが水
    素であってもよい。Lは窒素または燐原子を示す。)で
    表されるオニウム塩の陽イオン部を表す。) QXW11MO39 (III) (式中、Mは周期表中3A〜7A族、8族、1B〜5B
    族の元素またはそのオキソ化合物のいずれかを表し、m
    はm=12−(Xの価数+Mの価数)である整数を表
    し、Q,Xは前記と同じ。) Q1862 (IV) (式中、lは、l=16−2×(Xの価数)で表される
    整数であり、Q,Xは前記と同じ。) Q17MO61 (V) (式中、oはo=20−2×(Xの価数)−(Mの価
    数)で表される整数を表し、Q、M、Xは前記と同
    じ。) Q(XW1139M (VI) (式中、pは9または10であり、Mはランタノイド系
    元素のいずれかを表しQ,Xは前記と同じ。)
  2. 【請求項2】上記一般式(III)及び(V)のMが、
    Cu,Fe,Ni,Co,Mn,Sn,VOのいずれか
    である請求項1記載の酸素酸化法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2765136A1 (en) * 2013-02-06 2014-08-13 ITICON GmbH Heteropolyoxometalates
JP2016511241A (ja) * 2013-02-06 2016-04-14 ペーオーエム パテントフェルヴァルトゥングス ゲゼルシャフト ビュルゲルリッフェン レヒツPom Patentverwaltungs Gbr ヘテロポリオキソメタレート

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