JPH054138B2 - - Google Patents

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JPH054138B2
JPH054138B2 JP21914085A JP21914085A JPH054138B2 JP H054138 B2 JPH054138 B2 JP H054138B2 JP 21914085 A JP21914085 A JP 21914085A JP 21914085 A JP21914085 A JP 21914085A JP H054138 B2 JPH054138 B2 JP H054138B2
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catalyst
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butanol
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JP21914085A
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Shingijutsu Kaihatsu Jigyodan
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Shingijutsu Kaihatsu Jigyodan
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Publication date
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  • Polymers With Sulfur, Phosphorus Or Metals In The Main Chain (AREA)

Description

【発明の詳现な説明】
産業䞊の利甚分野 本発明は、゚ステル化反応甚ならびに゚ステル
亀換反応甚に䜿甚される高掻性の觊媒、およびそ
の補造方法に関するものである。 埓来技術ずその問題点 埓来、゚ステル化反応は有機酞類ずアルコヌル
類に脱氎゚ステル化觊媒を加え、加熱し生成する
氎を共沞䞋に陀去しお゚ステル化するもので、そ
の觊媒ずしおパラトル゚ンスルホン酞などの有機
酞、硫酞、塩酞などの無機酞、アルカリ、テトラ
アルコキシチタンなどが䜿甚されおいる。䟋え
ば、゚ステル化反応によりゞオクチルフタレヌト
DOPやゞオクチルアゞペヌトDOAなど
のプラスチツク甚可塑剀が工業的に補造されおお
り、その際、皮々の觊媒が䜿甚されおいるが、次
のような問題を抱えおいる。 これら工業的な゚ステル化反応に䜿甚される觊
媒においおは、実甚的な高掻性が圓然に芁求され
るが、前蚘した酞、アルカリ、アルコキシチタン
系觊媒では、酞ずアルコヌルの反応を略100に
近い皋床に反応を行なわせるこずは非垞に困難で
ある。反応速床を䞊げる目的でこれら觊媒を倚量
に䜿甚する堎合、觊媒を倚量に䜿甚すればするほ
ど觊媒残枣の陀去が問題ずなる。特に、残存する
酞及び觊媒の陀去は、可塑剀を配合したプラスチ
ツク組成物の電気的特性、熱安定性などの向䞊か
ら芏栌的にも酞䟡0.1、曎にはも぀ず䜎い倀が必
芁であり、そのためにも䜎濃床でも高掻性である
高掻性觊媒が望たれおいる。パラトル゚ンスルホ
ン酞觊媒の堎合、觊媒掻性は䜎枩で十分に早い
が、觊媒残枣の陀去の点で難があり、たたアルコ
キシチタン觊媒の堎合でも酞觊媒ず同様、觊媒残
枣の陀去觊媒の分解陀去を含めおにより充分
に酞䟡が䞋がらない堎合には、䞭和氎掗工皋が䞍
可欠である。その際、゚ステル化反応に䜿甚され
た未反応の酞が塩ずなり界面掻性剀ずしお働き、
゚ステル局ず氎局に分離䞍良ずいう新たな問題を
提起する。特に耇雑な酞であるほど陀去するこず
ができず、゚ステル化反応生成物を䜎酞䟡ずする
こずができない。 最近、チタン觊媒の觊媒残枣の陀去方法ずしお
キレヌト剀を甚いる方法米囜特蚱4506091号
や反応系に觊媒成分が極力溶解しない䞍均䞀固䜓
觊媒の研究も行なわれおいる。 䟋えば、担䜓䞊に担持した゚ステル化反応甚觊
媒が提案されおいるが〔C.A.131919h1984〕、
これは充分に゚ステル化反応を行぀た埌、埓前ず
同様、アルカリ掗浄により酞成分を陀去しなけれ
ばならず、満足のいくものではない。たた、゚ス
テル化反応における觊媒溶解の損倱を最小限にず
どめ、埮量で䜿甚可胜な䞍均䞀系チタン觊媒ずし
お、テトラアルコキシチタネヌトの重合䜓をアル
カリ存圚䞋、過酞化物により加氎分解的に凊理
し、次いで該凊理物をモノアルコヌル−ブチ
ルアルコヌル、ヘプタノヌルなどの䟡のアルコ
ヌル䞭で還流凊理したものが提案されおいるが
特開昭53−94296号公報、觊媒の調補工皋が耇
雑であ぀たり、各皮の゚ステル化反応に最適な觊
媒特性をデザむンするこずが困難であ぀たりし
お、難がある。 さらに、米囜特蚱第3194764号及びこれず関連
しお米囜特蚱第2643262号明现曞には、モノアル
コヌル、ゞカルボン酞、グリコヌルより合成最滑
油に有甚な耇合゚ステルを調補するに際しお、オ
ル゜チタン酞゚ステルずグリコヌルずの反応生成
物グリコヌルチタネヌトを觊媒に甚いるこず
が開瀺されおいる。そしお、これら文献は觊媒ず
しおのグリコヌルチタネヌトの性状がモノマヌ状
のものずポリマヌ状のものずのコンプレツクスで
あるこず、液䜓状のものであるかたたは固䜓状の
ものであるこず、さらに反応系に盞溶性溶解
性、混和性、分散性であるこずを開瀺しおい
る。たた、觊媒皮の構造をある皮の疑矩があるず
しながらも、觊媒調補時に䜿甚したグリコヌルの
氎酞基がチタン原子に配䜍したキレヌト化合物で
あるこずも開瀺しおいる。しかしながら、この觊
媒系で゚ステル化反応を行なう堎合、觊媒の䞍溶
化、架橋化が䞍充分であるために觊媒掻性が充分
でなく、䜎酞䟡の゚ステル化反応生成物を埗るこ
ずができない。 発明が解決しようずする問題点 本発明は、前蚘した埓来の゚ステル化反応甚な
らびに゚ステル亀換反応甚觊媒の欠点を改善し
た、新芏で高掻性のチタンの䞍均䞀系觊媒を提䟛
しようずするものである。 問題点を解決するための具䜓的な手段 ●発明の経緯 本発明者は、䞋匏に瀺されるポリオヌルポリチ
タネヌトを䜜るこずができれば、それを高分子
化、架橋化するこずによ぀お、゚ステル化反応の
反応系反応液に䞍溶化し觊媒残枣の陀去は単
に濟過すれば達成されるものず考え、鋭意怜蚎を
加えた。 〔ここでは、ずR′は、 官胜性アルコヌル残基 R′倚䟡アルコヌル残基を瀺す。 䞊匏のものは、䟡アルコヌルずの反応を瀺す
ものである。〕 即ち、アルコキシチタン、䟋えばブチルチタネ
ヌトたたはテトラブトキシチタンず倚䟡アル
コヌルずの間にアルコヌル亀換反応が生起するな
らば、䞊匏に埓぀おポリオヌルポリチタネヌトが
生成し、同時に化孊量論量のアルコヌルが生成す
るず考えられる。 実際、官胜性のテトラブトキシチタンブチ
ルチタネヌトず官胜性ポリオヌルであるペン
タ゚リスリトヌルを等モルで混合し、120℃で加
熱反応させるず、ポリオヌルは溶解しないが、そ
の呚囲に倚量の反応生成物であるゲル状の膚最し
た沈柱物が生成する。反応を続けるず、次第に液
状のテトラブトキシチタンが枛少し、長時間の加
熱では反応生成物の぀であるブタノヌルの還流
が始たり、留出するようになる。 ブタノヌルの留出陀去埌、残存する固圢生成物
を120〜180℃に加熱するず、沈柱固圢物䞭からブ
タノヌルが生成し、枛圧䞋の加熱凊理により、固
圢物は倚孔性の比范的硬い硬化物になるず同時
に、生成したブタノヌルは䜿甚したブチルチタネ
ヌトに芋合う量であるこずが刀明した。 この反応過皋ならびに反応生成物を考察する
ず、チタネヌトずアルコヌルずの間では加熱によ
぀お容易に分子間同士でアルコヌル亀換反応が起
り、次いで加熱、ずくに枛圧䞋の加熱凊理により
䞉次元的に立䜓的な、構造の詳现に぀いおは完党
に解明されおいないものの鎖状の、たたおそらく
は䞻ずしお高次に架橋化したポリオヌルポリチタ
ネヌトが生成しおくるものず考えられる。 本発明者は、このようにしお埗られた固䜓状生
成物が予期した通り゚ステル化反応たたぱステ
ル亀換反応に觊媒䜜甚を有し、しかも反応埌の酞
䟡を著しく䜎䞋させるこずを芋い出し、本発明を
完成させるに至぀た。 ●発明の具䜓的な構成 本発明を抂説すれば、その第の発明は固䜓
状、高架橋化したポリオヌルポリチタネヌトから
なる゚ステル化反応ならびに゚ステル亀換反応甚
觊媒に関する発明であ぀お、たた第の発明は前
蚘觊媒をアルコキシチタンずポリオヌルずの反応
から補造する、補造方法に関する発明である。 以䞋、本発明の構成に぀いお詳しく説明する
が、説明の䟿宜䞊、觊媒の補造方法から説明す
る。 本発明になる゚ステル化反応ならびに゚ステル
亀換反応甚觊媒は、前蚘した通りアルコキシチタ
ンずポリオヌルを反応させ、か぀反応生成物を脱
アルコヌル凊理しお高架橋化するこずにより補造
される。たず、このアルコキシチタンずポリオヌ
ルずの反応にどのような物質が䜿甚されるかずい
う点から説明する。 アルコキシチタンずアルコヌルずの反応におい
お郚分的にアルコヌル亀換反応が進むこずは圓然
予枬されるずころであるが、アルコキシチタン類
が䟡〜䟡の倚官胜性で、か぀アルコヌル類が
倚官胜性である堎合、反応生成物の立䜓構造が䞉
次元的に耇雑になるため次工皋の脱アルコヌル反
応が容易に進行するずは考え難い。 しかしながら、予期に反しお、高枩䞋、特に枛
圧䞋においお脱アルコヌル反応を匷制的に行う時
には、固䜓生成物の内郚からも脱アルコヌル反応
が容易に起り、高次に架橋化した生成物が埗られ
るこずが刀぀た。 このこずから、本発明になる觊媒の補造におい
お䜿甚されるポリオヌル成分ずアルコキシチタン
成分は特に限定さるものではなく、䟋えば次に瀺
されるものが䜿甚される。 ポリオヌル成分 Γ゚チレングリコヌル、−プロパンゞオヌ
ル、および−ブタンゞオヌル、ポ
リ゚チレングリコヌル、ポリプロピレングリコ
ヌルなどの官胜性ポリオヌル、 Γグリセリン、ゞグリセリン、−ヘキ
サントリオヌル、トリメチロヌルプロパン、ト
リメチロヌルブタン、ペンタ゚リスリトヌル、
ゞペンタ゚リスリトヌル、゜ルビトヌル、゜ル
ビタン、および糖類ならびにセルロヌズ、ポリ
ビニルアルコヌルなどの倚䟡たたは高分子量の
倚䟡アルコヌルなど。 アルコキシチタン成分 Γテトラブトキシチタンおよびそのテトラマヌ
量䜓、テトラむ゜プロピルオキシチタン、
テトラ゚トキシチタン、テトラオクチルオキシ
チタンなどの官胜性テトラアルコキシチタン
類、 Γ䞉塩化チタン、四塩化チタンのアルコヌル溶
æ¶² Γ別名オルトチタン酞゚ステル類ず呌ばれる化
合物䟋えばブチルチタネヌトなど 前蚘成分の反応は、単なる混合加熱でもよい
堎合もあるが、奜たしくは溶媒䞭に溶解し぀぀
埐々に反応させ、できるだけアルコキシチタンの
アルコキシの郚ずポリオヌルを反応させた埌、
二段階に加熱しおアルコヌル亀換反応によるポリ
オヌルポリチタネヌトを生成させ、次いで加熱、
枛圧䞋で脱アルコヌル反応を充分に行ない高次に
高架橋化するこずが望たしい。 䞀般的には、ブチルチタネヌトを䜿甚した堎
合、ポリオヌルを加えお反応しお生成するブタノ
ヌルずの混合溶液を玄時間、60〜160℃に加熱
するこずによ぀お第䞀段の反応を終え、次いで生
成したブタノヌルを蒞溜陀去した埌、加熱枩床を
160〜180℃に䞊げ生成するアルコヌルを陀き、曎
に枛圧、奜たしくは10mmHg以䞋で時間の加熱
を行぀お、脱アルコヌルによ぀お生成するアルコ
ヌルを陀いた埌、固圢生成物を粉砕しお目的の觊
媒を補造するこずができる。 䞀方、本発明の觊媒補造反応に䜿甚するアルコ
ヌルの圓量OH圓量ず、アルコキシチタンの
圓量OR圓量ずの関係は、生成觊媒の掻性床
に倧きな圱響を䞎える。 即ち、OH圓量に察するアルコキシ圓量の割合
をコントロヌルするこずによ぀お、觊媒掻性床を
高めるこずができ、その圓量関係は、OH圓
量OR圓量1.8〜0.9察の割合が奜たしい
が、OH圓量があたり倚すぎおも良くない。 OH圓量を高めに、即ち、ポリオヌル成分を倚
量に甚いお固䜓觊媒を調補した堎合、この觊媒を
゚ステル反応に適甚するず觊媒からポリオヌル成
分が溶出する可胜性が高たり、結果ずしおポリオ
ヌル成分が゚ステル化反応に入りこんだ゚ステル
耇合゚ステル、ポリ゚ステルが副生しおくる
ので奜たしくない。 たた、倚量のポリオヌル成分を甚いるず觊媒調
補時にチタン化合物に由来するオリゎマヌが生成
し、このオリゎマヌが゚ステル化反応の生成物䞭
に溶解し、生成物の酞䟡を䞊げる原因ずもなるの
で、OH圓量があたりにも倚すぎるこずは奜たし
いこずではない。 曎に、前蚘したアルコヌルの圓量ずアルコキシ
チタンの圓量の調敎による觊媒の高掻性化法ずは
別の高掻性化法ずしお、高架橋化した生成固䜓觊
媒を氎凊理する方法がある。この高掻性化法は、
觊媒組成により、たた觊媒の補造条件によ぀おも
異なるが有効な高掻性化法である。 本発明になる奜たしい觊媒の高掻性化の方法
は、アルコヌルのOH圓量ずチタンのアルコキシ
圓量を略1.5〜0.9察で反応させ、充分にアルコ
ヌル亀換反応ず脱アルコヌル反応を行぀お高分子
化、架橋化した生成物を埗、さらに埌凊理ずしお
氎を含むアルコヌルで垞枩攟眮ないし加熱凊理す
るこずによ぀お、ポリオヌルポリチタネヌトの固
䜓衚面に未反応で残存するチタン原子䞊のアルコ
キシル基を加氎分解によ぀おOH基に倉換するこ
ずである。即ち、この氎による掻性化凊理でポリ
オヌルポリチタネヌトポリオヌルポリチタン酞
゚ステルは、チタン原子䞊のOR基が加氎分解
によりOH基ずなりポリオヌルポリチタン酞構
造ずなり、有効な觊媒掻性皮ずなる。なお、前
蚘加氎分解による掻性化凊理においお、チタン化
合物に由来するTiOH4ずかオリゎマヌが生成
する堎合には初期の脱氎゚ステル化反応の觊媒掻
性は向䞊するものの、゚ステル化反応ならびに゚
ステル亀換反応生成物の酞䟡が䞋がらないずいう
珟象をきたし、觊媒ずしおの特城が半枛するので
留意する必芁がある。 本発明になる固䜓觊媒の倧きな特城は、゚ステ
ル化反応に関䞎する酞に察する遞択性を有するず
いう点である。ブトキシチタンに察比しお立䜓的
に空間の倧きいベンゞル、゚チルヘキシル、シ
クロヘキシル等のアルコキシチタンを䜿甚する時
は、觊媒調補時の脱アルコヌルによる高分子化が
遅くアルコヌル基が倚く残存する短所があるが、
充分に脱アルコヌルを行うずきは、フタヌル酞、
安息銙酞、テレフタヌル酞など、嵩高のベンれン
カルボン酞の゚ステル化反応に察しお反応速床が
高くなる。䟋えばノルマルブタノヌルたたは䜎玚
アルコヌルのアルコキシチタンよりポリオヌルポ
リチタネヌトを䜜り、氎凊理を行぀お掻性化した
堎合、盎鎖の酞であるアゞピン酞では非垞に゚ス
テル化反応速床が速いものの、フタヌル酞に察し
おはなお䞍充分である。これに察しお、テトラ・
゚チルヘキシルオキシチタンより調補した觊媒
では、空隙が倧きく、か぀掻性は非垞に高く、短
時間に䜎酞䟡にするこずが出来る。これらの高玚
アルコヌルのチタン化合物は、䜎玚アルコヌルの
アルコキシチタンであるブトキシチタンあるいは
む゜プロポキシチタンに察し圓量たたは過剰量の
高玚アルコヌルを加え、単に加熱するこずによ぀
おアルコヌル亀換反応を行぀お調補するこずが出
来る。 本発明は、アルコキシチタンに倚官胜性ポリオ
ヌルを反応させ、アルコヌル亀換反応、脱アルコ
ヌル反応を通じお充分に高分子化ならびに架橋化
したポリオヌルポリチタネヌト骚栌を有する固䜓
生成物を䜜り、觊媒ずしお䜿甚する方法に関する
ものであるが、゚ステル化反応時にモノアルコヌ
ルず反応しお可溶性のチタンアルコキサむドに倉
るこずなく、か぀䜎酞䟡の゚ステル生成物を䞎
え、濟過などによ぀お固䜓觊媒を陀去するこずに
よ぀お、埌凊理工皋を省略たたは容易になし埗る
技術を提䟛するものである。 ポリオヌルポリチタネヌト骚栌を有するこれら
固䜓觊媒を䜿甚する゚ステル化反応においお、僅
か〜時間で99.9の酞を゚ステル化反応させ
るこずが出来る。 本発明になる固䜓觊媒は、前蚘した劂く高分子
化、高架橋化したポリオヌルポリチタネヌト骚栌
を有するものである。この点に぀いおさらに蚀及
する。 ゚チルヘキシル等の立䜓的空間の倧きい嵩高
なアルコヌル残基を持぀アルコキシチタンずポリ
オヌルを反応させ、次いで脱アルコヌル反応によ
る高分子化、高架橋化を行なうず、脱アルコヌル
の速床が遅く、架橋化が䞍充分な堎合には生成物
は溶剀に可溶性のものずなる。アルコキシチタン
のアルコヌル残基が高沞点の高玚アルコヌルにな
るほど溶剀に可溶性のものずなり、䟋えばオクタ
ノヌル等の溶剀に熱時可溶性ずなる。 前蚘䞍充分に架橋化したオクタノヌルに可溶性
の郚分ず、高床に架橋化した䞍溶性の郚分を分離
し、氎飜和ブタノヌルを甚いお80℃で時間攪拌
凊理、即ち掻性化凊理を行なうず、䜕れもオクタ
ノヌルに䞍溶又は難溶性の固䜓生成物が埗られ
る。 これら固䜓生成物を䜿甚しおフタル酞゚ステル
を調補する゚ステル化反応の掻性を比范するず、
充分に架橋化した䞍溶性郚分から埗た觊媒は非垞
に掻性が高く反応速床が早い。これに察しお䞍充
分に架橋化した可溶性郚分から埗た觊媒は明らか
に䜎掻性のものである。このこずは、高架橋化し
たポリオヌルポリチタン酞骚栌を有するチタンポ
リマヌの方が掻性床が高いこずを瀺すものであ
る。 たた、む゜プロピル等の䜎玚アルコヌル残基を
も぀アルコキシチタンをポリオヌルず反応させお
觊媒を調補する堎合、脱アルコヌル反応は比范的
早く、高分子化、高架橋化が進み易いが、溶剀に
可溶性の郚分を少なくするためには脱アルコヌル
反応の枩床、時間、枛圧床を充分に高くするこず
が必芁である。脱アルコヌルが䞍充分な堎合に
は、觊媒掻性が倧巟に䜎䞋する。 埓来技術ずその問題点のずころで述べたよ
うに、米囜特蚱第2643262号明现曞には本発明に
なるチタン系固䜓觊媒に類䌌した、オル゜チタン
酞゚ステルず特定のグリコヌルより調補されたキ
レヌト結合を有するチタン化合物が蚘茉されおい
るが、かかるチタン化合物は䞍充分に架橋化した
ポリオヌルポリチタン酞゚ステルの皮ずいえよ
う。 本発明においおは、脱アルコヌル反応により充
分に高分子化、高架橋化を行なうずずもに、アル
コヌル成分ずしお官胜性のみならず倚官胜性ポ
リオヌルを䜿甚するこずによ぀お架橋化密床をあ
げ、゚ステル化反応時に䞍溶性で掻性の高い固䜓
觊媒を補造する点に特城を有するものである。 本発明になる固䜓觊媒の調補法ずしお、ポリオ
ヌル成分をシリカ、れオラむト、モレキナラシヌ
ブ、などの各皮担䜓に吞着させたのち、アルコキ
シチタン成分で凊理するこずによ぀お担䜓を内包
する耇合䜓マトリツクスタむプのものずするこず
ができ、特に䜎官胜性のゞオヌルからでも難溶性
の觊媒を調補するこずができる。 勿論、前蚘した方法ずは逆、即ち、たずアルコ
キシチタン成分を各皮担䜓に吞着させ、次いでポ
リオヌル成分で凊理しおもかたわない。 本発明になる觊媒は、 Γ塩基酞、塩基酞、塩基酞ず䟡アルコヌ
ル類による脱氎゚ステル化反応、 Γ瞁切酞、ゞオヌル類およびモノアルコヌルが
共存するポリ゚ステル生成反応、 Γポリオヌルビスアルキルアゞペヌト等の耇合゚
ステル生成反応の際の脱氎゚ステル化ならびに
゚ステル亀換反応、 Γ脂肪酞の゚ステル化ならびに゚ステル亀換反
応、 Γアルキツド塗料ならびに倉性ポリ゚ステル塗
料などの塩基酞および脂肪酞ずポリオヌルず
の゚ステル化ならびに゚ステル亀換反応、 など、各皮の゚ステル化反応甚ならびに゚ステル
亀換反応甚の觊媒ずしお有甚である。 以䞋、本発明に぀いお、実斜䟋に基づいお曎に
詳しく説明するが、本発明はその技術的思想を逞
脱しない限りこれら実斜䟋蚘茉の觊媒配合、組合
わせならびに䜿甚反応䟋に䜕等、限定されるもの
ではない。 実斜䟋 実斜䟋  テトラブトキシチタン23を300mlナス型フラ
スコに入れ、ペンタ゚リスリトヌル9.2を加え
お120℃に加熱し、時間埌ゲル状の沈柱物を含
む固圢物を埗た。次いで、油济を180℃に䞊げ枛
圧䞋に加熱を続け、ブタノヌルの留出がなくなる
たで加熱を続けブタノヌル19理論倀に察し95
の収率を埗た。その埌、さらに時間加熱し
た埌、取り出しお粉砕し、垯黄色埮粉末13を埗
た。 このようにしお埗た觊媒を−Tiず略蚘する。 146モルのアゞピン酞および222
モルのブタノヌルを口フラスコに入れ、共沞
による脱氎を行぀た。觊媒ずしお、前蚘−
Ti0.5を入れ氎の留出量を確かめながら反応を
行うず、時間埌、略蚈算量の半量が蒞留され、
18時間埌、略蚈算量である36mlの氎が留出され
た。反応21時間埌の圓り滎定量酞䟡1/20
アルカリ溶液のサンプルに察する滎定ml数
ずしお衚わす。は5.25で、順次時間ずずもに酞
䟡は䞋がり、46時間埌は0.06にな぀た。觊媒の回
収量は0.53で玄100の回収率である。なお、
残存する酞は0.1の酞䟡で反応重量350ずしお
0.09であり、0.06の酞䟡は0.05の残存量を瀺
し99.95の酞が反応したこずになる。 察照実隓䟋 146モルのアゞピン酞及び222モ
ルのブタノヌルの系に、觊媒ずしお通垞の脱氎
゚ステル化觊媒である0.3のテトラブトキシチ
タンを加えお脱氎゚ステル化反応を行぀た。 なお、脱氎゚ステル化反応は、TiOBU4の量
が倚いほど、酞䟡は高いずころで終了するので、
この察照実斜䟋においおは、実斜䟋の觊媒量
0.5ではなく、0.3を甚いた。 この脱氎゚ステル化反応はブタノヌル添加量に
芋合぀お反応枩床が䜎く、したが぀お反応速床も
遅いが、時間埌蚈算量の半分の氎が、曎に30時
間埌に蚈算量36mlに近い氎が留出した。その際、
酞䟡は1.8であ぀た。なお、さらに長時間反応さ
せお酞䟡を枬定したが、60時間埌に0.7、80時間
埌に0.6の倀を瀺したが所望の䜎い酞䟡にはなら
なか぀た。觊媒量を枛らすず䞀応䜎い酞䟡になる
こずが予想されたが、実斜䟋のごずく0.1の酞
䟡にするこずはできなか぀た。 実斜䟋  10のペンタ゚リスリトヌルを、20のモレキ
ナラヌシヌブ13Xずずもに氎20ml䞭に入れ加枩し
お溶解した埌、攟眮した。䞍溶性のペンタ゚リス
リトヌルを枩氎で掗い、次いで枛圧也燥噚䞭で加
枩䞋に也燥し吞着物24.5を埗た。吞着したペン
タ゚リスリトヌルに芋合うテトラブトキシチタン
11.5を加えお120〜180℃で加熱し、次いで枛圧
䞋で生成するブタノヌルを陀去した埌、固圢物
26.0を埗た。 埓぀おモレキナラヌシヌブに察しお30の−
Tiを固定した觊媒が埗られた。 アゞピン酞146モルずブタノヌル222
モル䞭に、前蚘モレキナラヌシヌブに固定
化した觊媒の1.7を加えお脱氎゚ステル化反応
を行぀た。その結果、時間半埌玄18mlの氎を、
16時間埌に36mlの氎を留出し、その時の生成゚ス
テルの酞䟡は0.44であ぀た。曎に34時間、加熱攪
拌した結果、酞䟡は0.04に䞋がり、濟過により回
収した觊媒固圢物の重量は1.5で、回収率は88
1.51.7×100あ぀た。 実斜䟋  分子量2000のポリビニヌルアルコヌル粉末垂
販品13.2を、17のテトラブトキシチタンに
加えお120〜180℃に加熱するずずもに、生成する
ブタノヌルを陀去した。次いで10mmHgの枛圧䞋、
180℃で時間加熱を続け垯耐色埮粉15を埗た。
ブタノヌルの回収量は14で略定量的に近い反応
である。この觊媒をPVA−Tiず略蚘する。 アゞピン酞146モルずブタノヌル148
モル、およびPVA−Ti0.5を加えお脱氎゚
ステル化反応を行぀た。共沞蒞留によ぀お18mlの
氎の留出時間は時間匱で、蚈算量の留出は18時
間埌であ぀たが、反応枩床はブタノヌルの反応ず
ずもに䞊り反応速床を幟分速くするこずができ
た。15時間埌より共沞蒞留に必芁な少量のブタノ
ヌルを添加しながら反応枩床を玄200℃190〜
205℃に保぀お反応を続けた結果、22時間埌、
酞䟡は0.13に、26時間埌0.09に䞋が぀た。 実斜䟋  アゞピン酞146モル、−゚チルヘキサ
ノヌル3252.5モルの混合物に0.5のPVA
−Tiを添加しお脱氎゚ステル化反応を行぀た。
反応枩床は170〜180℃ず高く反応速床も速く、
時間埌に半分の18mlの氎を留出し、時間埌に略
蚈算量の36mlを留出した。酞䟡は、時間埌
0.12、10時間埌0.04、14時間埌0.02であ぀た。 実斜䟋  無氎フタノヌル酞148モルず−゚チ
ルヘキサノヌル3252.5モルの混合物に0.5
のPVA−Tiを加えお脱氎゚ステル化反応を行
぀た。玄時間埌mlの氎を留出し、時間埌に
略蚈算量に近い18mlの氎を留出した。時間埌の
酞䟡は0.12、10時間埌0.4であり、15時間埌の酞
䟡は0.09であ぀た。 実斜䟋  アゞピン酞292モル、1.4−ブタンゞオ
ヌル810.9モル、1.3−ブタンゞオヌル81
0.9モル、ブタノヌル580.64モルの混合
物に0.53のPVA−Tiを添加しお脱氎゚ステル
化を行぀た。この実斜䟋は、平均分子量2100の
ポリ゚ステルの補造を目的ずしたものである。 理論脱氎量81.4に察し40の氎の留出は時
間埌で、18時間埌に81mlの氎を留出した。反応液
枩を玄200〜205℃に保぀ようにブタノヌルを远加
しお加熱攪拌を行぀た結果、20時間埌の酞䟡は
0.2であり、次いで枛圧䞋に゚ステル亀換反応を
180℃−20mmHgで脱ブタノヌル時間行぀た。そ
の時の酞䟡は0.15であ぀た。 実斜䟋 〜 觊媒掻性の向䞊詊隓 觊媒の掻性化向䞊の詊みを、ポリオヌルずチタ
ネヌトのモル比を倉えるこずにより行぀た。 実斜䟋  −゜ルビトヌル0.033モル、テトラブ
トキシチタン170.05モルをブタノヌル60ml
に溶解しお、時間還流した埌、ブタノヌルを蒞
留しお陀き、次いで加熱䞋に枛圧20mmHgしお脱
ブタノヌル凊理を時間行぀た。蚈算量8.4に
察比しお生成物は、10.2で、この堎合脱ブタノ
ヌルが䞍十分な觊媒ずな぀た。 アゞピン酞146モル、ブタノヌル148
モルに前蚘觊媒0.5を加えお、脱氎゚ステ
ル化反応をおこな぀た。16ml半分量の氎の留
出は2.5時間埌で、36ml蚈算量の留出は、14
時間埌であ぀た。酞䟡は15時間埌2.0に、30時間
埌に0.10にな぀た。 実斜䟋  −゜ルビトヌル7.20.039モル、テトラ
ブトキシチタン170.05モルを10mlのブタノ
ヌル䞭で還流、時間埌架橋性化反応を枛圧䞋で
時間行぀た。生成物は10.6でただ完党に脱ブ
タノヌルが行われおいない。この觊媒0.5を
モルのアゞピン酞、モルのブタノヌルに加えお
脱氎゚ステル化反応をおこな぀た。氎の留出量は
時間埌に16ml、14時間埌に36mlであ぀たが、24
時間埌の酞䟡は0.08であ぀た。 実斜䟋  −゜ルビトヌル0.049モル、テトラブ
トキシチタン170.05モルを60mlのブタノヌ
ル䞭で還流、時間埌枛圧䞋180℃で時間の架
橋化凊理を行぀た。生成物は12で蚈算量11.6
に察し略定量的に架橋化し、OHの1/3が觊媒衚
面に存圚するず思われる。モルのアゞピン酞ず
モルのブタノヌルの存圚䞋に前蚘觊媒0.5を
添加しお脱氎゚ステル化反応を行い、時間埌に
16mlの氎を、時間埌に蚈算量の36mlの氎を留出
した。その時の゚ステル化生成物の酞䟡は1.0で、
12時間埌の酞䟡は0.2、16時間埌の酞䟡は0.08で
あ぀た。 以䞊の実斜䟋〜の結果をたずめるず、第
衚のようになる。
【衚】 実斜䟋 10 実斜䟋で䜜成した゜ルビトヌル−ポリチタネ
ヌト系觊媒0.5を䜿甚しお、アゞピン酞146
モルず−゚チルヘキサノヌル32.52.5
モルずの脱氎゚ステル化反応を行぀た。觊媒掻
性は著しく向䞊しおおり、氎の留出量は40分埌に
半量の18mlが、時間埌に略蚈算量の36mlの氎が
留出し、酞䟡は3.71であ぀た。さらに反応を続け
るず、時間埌の酞䟡は0.17、時間埌の酞䟡は
0.03に䞋が぀た。 実斜䟋 11 觊媒掻性の向䞊詊隓 氎凊理による觊媒の掻性化向䞊の詊隓を行぀
た。 実斜䟋で䜿甚したポリオヌルずチタネヌトの
等しい圓量反応生成物を氎䞭に入れお、時間攪
拌した埌、濟過也燥しおポオヌルポリチタネヌト
衚面氎和物觊媒0.5を調補した。この觊媒を甚
いお実斜䟋10ず同じくゞオクチルアゞペヌトの補
造実隓を行぀た。反応の速床は、実斜䟋10ず略同
皋床に速か぀た。即ち、時間埌、略蚈算量の氎
を留出し、時間埌の酞䟡は0.04に䞋が぀た。 実斜䟋 12耇合゚ステルの補造䟋 無氎フタノヌル酞740.5モルをゞブチル
アゞペヌト3871.5モルに加え、次いで1.4
ブタンゞオヌル0.5モルを加えお125℃で攪拌
した。ゞオヌルを添加埌30分で無氎フタヌル酞の
無氎物量を滎定法で枬定するず95が反応しおい
た。 時間埌PVA−Ti実斜䟋蚘茉0.5を加
え、たた蚈算量のブタノヌル370.5モルお
よび共沞甚の䜙剰分ずしおブタノヌル30を反応
䞭に远加しながら、反応枩床を165〜185℃に䞊げ
脱氎゚ステル化反応を行぀た。理論量の氎を陀去
した埌の酞䟡は13時間埌で1.2、20時間埌で0.24
であ぀た。さらに枛圧䞋で160〜185℃200mmHg
〜10mmHgで゚ステル亀換反応を行぀おブタノヌ
ルを回収した埌の酞䟡は0.23mlであ぀た。氎
掗埌アルカリ掗浄を行぀お埌、枛圧䞋に過剰に存
圚するゞブチルアゞペヌトを蒞留し、蒞留残ずし
お1.4ブタンゞオヌルブチルアゞペヌトブチルフ
タレヌト164を埗た。このものの21℃における
粘床は102.5センチポむズで、液䜓クロマトグラ
フむヌの分析結果では玄半分以䞊が1.4ブタンゞ
オヌルブチルアゞペヌトブチルフタレヌト
〔C4H9OCOCH24COO
CH24OCOC6H4COOC4H9〕であり、この他に
高分子量の皮のオリゎマヌを含有する高分子量
゚ステルの混合物であ぀た。この反応生成物をポ
リ塩化ビニヌルの可塑剀ずしお䜿甚するず、埓来
のDOPず略同皋床の添加量で同皋床の柔軟性を
付䞎するこずができる。䞀方、170℃における加
熱枛量はDOPに察しお玄1/3量になり著しく耐熱
性が改善される。 以䞊の結果から、前蚘した耇合゚ステル反応生
成物は優れた可塑性を有する可塑剀ずしお䜿甚し
埗るこずがわかる。 実斜䟋 13耇合゚ステルの補造䟋 トリメチロヌルプロパン10を30mlのアセトン
に溶解し、これにケむ゜り土、陶土よりなる担䜓
ずしおクロモ゜ヌフガスクロ工業株匏䌚瀟補
を入れお攟眮しお吞着させた。アセトン溶液
を濟過し、少量のアセトンで掗浄した埌、枛圧也
燥しおトリメロヌルプロパン吞着担䜓を䜜぀た。 その吞着量は0.5であり、これにテトラブト
キシチタン1.05のキシレン溶液80を加えお還
流し、時間埌溶剀および生成したブタノヌルを
陀去し、さらに180℃に枩床を䞊げお枛圧䞋20mm
Hgで時間加熱しお完党に生成ブタノヌルを陀
去した。このようにしお担䜓觊媒5.7を調補し
た。アゞピン酞306.62.1モルず1.3−ブタン
ゞオヌル630.7モルおよびブタノヌル52
0.7モルの混合物に、前蚘觊媒1.5を入れ、
共沞䞋で脱氎゚ステル化反応を行぀た。蚈算量の
25に盞圓する19mlの氎の留出した時点からブタ
ノヌル2072.8モルを加えながら、脱氎反応
を行぀た結果、16時間埌の酞䟡は1.0ずなり、蚈
算䞊では玄98.5が反応した。24時間埌の酞䟡は
0.20ずな぀た。この時の生成反応物は0.7モルの
アゞピン酞のブチル、1.3ブタンゞオヌル゚ステ
ルず1.4モルのアゞピン酞ゞブチルずの混合物で
あるず考えられる。反応液を匱枛圧でブタノヌル
の未反応物を陀去した埌、枩床を180℃に䞊げ枛
圧䞋最終20mmHgに、生成するブタノヌルを
留出させるず略蚈算量に近いブタノヌル48を埗
るこずができ、前蚘觊媒により゚ステル亀換反応
を充分に進行させるこずが確かめられた。この゚
ステル亀換反応により、0.7モルの1.3ブタンゞオ
ヌルビスブチルアゞペヌトず0.7モルのゞブチル
アゞペヌトを生成するこずになるが、実際にはゞ
ブチルアゞペヌト2000.77モルが枛圧蒞留
の結果回収された。゚ステル亀換反応埌の酞䟡は
0.15であ぀た。觊媒を濟過埌、さらにアルカリ氎
で掗浄するこずにより極めお容易に䜎い酞䟡
0.03ずするこずができ、蒞留によ぀お反応生
成物を分離した。蒞留しおゞブチルアゞペヌトを
陀いた生成液の粘床は70センチポむズであり、
1.3ブタンゞオヌルビスブチルアゞペヌトを䞻ず
するオリゎマヌ皮を含む混合゚ステルであ぀
た。蒞留の結果、残留混合液反応生成物の玄
79が高沞点の228〜233℃0.3mmHgの1.3ブタン
ゞオヌルビスブチルアゞペヌトである。この反応
生成物は、DOPの95の䜿甚量で略同等の可塑
性を瀺す優れた塩化ビニヌルの可塑剀ずしお䜿甚
可胜であり、揮発性はDOPの略割に枛少する。
即ち、前蚘反応生成物を可塑剀ずしお䜿甚したポ
リ塩化ビニルシヌトは、80℃、週間曎に100℃、
週間の加熱によ぀おもほずんど硬床が倉化しな
い優れた耐熱性を有しおいる。䞀方、DOPでは
週間埌に、30匷もの可塑剀が揮発し、硬床が
95以䞊になる。 実斜䟋 14 テトラブトキシチタン340.1モルに−
゚チルヘキサノヌル520.4モルを加え、油
济䞭で180〜190℃、時間加熱還流し、生成した
ブタノヌルを垞圧ないし25mmHg枛圧䞋に蒞溜し
お27.693を回収するずずもにテトラオク
チルオキシチタンを埗た。次いで13.60.1モ
ルのペンタ゚リスリトヌルを、テトラオクチル
オキシチタンのアルコキシ圓量ずの比が察に
なるように加え、180〜190℃で2.5時間加熱した
埌、30mmHg、次いでmmHgの枛圧䞋で時間加
熱凊理し、生成した−゚チルヘキサノヌルを蒞
溜陀去するずずもにペンタ゚リスリトヌルポリチ
タネヌト固状物を埗た。次に氎10を含む50の
ブタノヌル溶液を加え80℃で時間攪拌しお掻性
化凊理を行な぀た。吞匕濟過した埌ブタノヌルで
よく掗浄しおオクタノヌルを陀き次いで枛圧也燥
しお24.6の固状物を埗た。この固䜓化合物のオ
クタノヌル䞭フタヌル酞モノオクチルの酞吞着量
は0.117であ぀た。 0.5モルの無氎フタヌル酞および1.25モルの
−゚チルヘキサノヌルを䜿甚しお0.8の前蚘固
䜓觊媒の存圚䞋、脱氎゚ステル化反応を行なうず
時間埌の酞䟡は0.08、時間半埌の0.05の倀を
瀺し、短時間に䜎酞䟡の゚ステル化反応生成物が
埗られる。掻性癜土を濟過助剀に甚いお濟過しお
無色のDOPを埗た。 同様に0.5モルのアゞピン酞ず1.25モルのブタ
ノヌルを䜿甚しお前蚘固䜓觊媒0.8の存圚䞋に
160〜190℃でブタノヌルを郚分添加しお゚ステル
化反応を行なうず時間埌に酞䟡は0.5、10時間
半埌にに0.03たで酞䟡が䞋がり、次いで掻性癜土
を濟過助剀に甚いお濟過しお極䜎酞䟡ゞブチルア
ゞペヌトを埗た。 たた、0.5モルの無氎フタヌル酞ず1.25モルの
ブタノヌルを䜿甚しお前蚘固䜓觊媒0.8の存圚
䞋に160〜190℃でブタノヌルを郚分添加しお゚ス
テル化反応を行な぀た結果、19時間埌に酞䟡は
0.05ずな぀た。この゚ステル化反応に぀いおは未
だフタヌル酞に察する遞択性が充分であるずはい
えないが、この固䜓觊媒の掻性床は可溶性チタン
觊媒の掻性床ず同等たで向䞊しおおり、䜎酞䟡゚
ステル類を埗るこずが出来た。 実斜䟋 15 テトラブトキシチタン340.1モルに−
゚チルヘキサノヌル520.4モルを加え、油
济䞭で180〜190℃、時間加熱還流し、生成した
ブタノヌルを垞圧ないし25mmHg枛圧䞋に蒞溜し
お27.693を回収するずずもにテトラオク
チルオキシチタンを埗た。次いでアルコキシ圓量
ずアルコヌル圓量が察に盞圓する1.4ブタン
ゞオヌル180.2モルを加え、180〜190℃で時
間加熱した埌30mmHgの枛圧䞋で生成した゚チ
ルヘキサノヌルを蒞溜し固圢生成物を埗た。 次に゚チルヘキサノヌル45を加え、油济䞭
180〜190℃で時間加熱し、溶解する郚分を熱時
傟斜で分離した。䞍溶性郚分に50のブタノヌル
及び氎10を加えお80℃で時間加熱攪拌を行な
぀た埌、濟過し枩ブタノヌルで掗い、次いで枛圧
也燥しお固䜓觊媒10.5を埗た。 䞀方、゚チルヘキサノヌルに溶解した郚分を
枛圧䞋で溶剀を濃瞮しお埗た固䜓を、前蚘ず同様
に10の氎ず50のブタノヌル混合液䞭で80℃
時間加熱攪拌を行な぀た埌、濟過し枩ブタノヌル
で掗浄し、枛圧也燥しお11.5の固䜓觊媒を埗
た。0.5モルの無氎フタヌル酞ず、1.1モルの゚
チルヘキサノヌルに前蚘固䜓觊媒を倫々0.8を
入れお少量のトル゚ンの存圚䞋190〜210℃で共沞
脱氎゚ステル化反応を行な぀た。前者䞍溶性郚
分の掻性化物は時間埌に酞䟡0.10、時間埌
に酞䟡0.06、時間埌に酞䟡0.04ずな぀たのに察
し、埌者はそれぞれ0.30、0.15、0.10、の䟡を瀺
し反応速床に倧幅な差があり、特に時間以降の
酞䟡の䞋がり方が埌者では極端に悪い。゚ステル
化反応埌、少量の濟過助剀ずしお掻性癜土を加え
お濟過した埌、枛圧䞋で残存する゚チルヘキサ
ノヌルを蒞溜しお無色の䜎酞䟡DOPを埗た。な
お觊媒残枣陀去は極めお容易であ぀た。前蚘
DOPをポリ塩化ビニヌルの可塑剀ずしおそのた
た䜿甚しおシヌトを䜜成し、垂販の可塑剀を䜿甚
したものず性胜比范を行なうため100℃、1500時
間の加熱テストを行な぀たが着色性には党く差が
認められなか぀た。 発明の効果 本発明になる固䜓状の高架橋化したポリオヌル
ポリチタネヌトからなる゚ステル化反応ならびに
゚ステル亀換反応甚觊媒は、觊媒䜜甚が倧きく、
特に高枩サむド180〜220℃で倧きく、か぀反
応生成物の酞䟡を極めお䜎いものにするこずがで
きる。このこずの工業的意味は倧きく、觊媒残枣
固䜓は単なる濟過操䜜のみで良く、か぀、本
発明になる觊媒の存圚䞋で補造される゚ステル化
ならびに゚ステル亀換の反応生成物は極めお酞䟡
が䜎いこずから、反応生成物の掗浄工皋を省略す
るこずができる。

Claims (1)

  1. 【特蚱請求の範囲】  高架橋化したポリオヌルポリチタネヌトから
    なる゚ステル化反応ならびに゚ステル亀換反応甚
    觊媒。  アルコキシチタンずポリオヌルを反応させ、
    次いで反応生成物を脱アルコヌル凊理により高架
    橋化したこずを特城ずする゚ステル化反応ならび
    に゚ステル亀換反応甚觊媒ずしお甚いられる高架
    橋化したポリオヌルポリチタネヌトの補造方法。  シリカ、アルミナ、れオラむト、モレキナラ
    シヌブ、掻性炭などの担䜓䞊にポリオヌルたたは
    アルコキシチタンを吞着させた埌、アルコキシチ
    タンたたはポリオヌルを反応させるこずを特城ず
    した特蚱請求の範囲第項蚘茉の高架橋化したポ
    リオヌルポリチタネヌトの補造方法。  アルコキシチタンのアルコキシ圓量ず、ポリ
    オヌルのOH圓量の比をOH圓量アルコキシ圓
    量1.8〜0.9ずしたこずを特城ずした特蚱請
    求の範囲第項、たたは第項蚘茉の高架橋化し
    たポリオヌルポリチタネヌトの補造方法。  アルコキシチタンずしお、䜎玚アルコヌルの
    アルコキシチタンに高玚アルコヌルを添加しお加
    熱し、高玚アルコヌルのアルコキシチタンずした
    ものを甚いるこずを特城ずした特蚱請求の範囲第
    項、第項、たたは第項蚘茉の高架橋化した
    ポリオヌルポリチタネヌトの補造方法。  高架橋化したポリオヌルポリチタネヌトを氎
    凊理により氎和物ずしたこずを特城ずした特蚱請
    求の範囲第項、第項、第項、たたは第項
    蚘茉の高架橋化したポリオヌルポリチタネヌトの
    補造方法。
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