JPH0725792A - 1,5−ジメチルテトラリンの製造法 - Google Patents

1,5−ジメチルテトラリンの製造法

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JPH0725792A
JPH0725792A JP5174106A JP17410693A JPH0725792A JP H0725792 A JPH0725792 A JP H0725792A JP 5174106 A JP5174106 A JP 5174106A JP 17410693 A JP17410693 A JP 17410693A JP H0725792 A JPH0725792 A JP H0725792A
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健一 中村
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Abstract

(57)【要約】 【目的】5−(O−トリル)−2−ペンテンを環化して
1,5−ジメチルテトラリンを製造するに際して、充分
な触媒寿命を以て、高収率にて長期にわたり安定的に製
造しうる方法を開発する。 【構成】原料5−(O−トリル)−2−ペンテンの品質
に着目し、厳密に管理された保存方法による原料からの
1,5−ジメチルテトラリン製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、側鎖のα位に1個以上
の水素原子が結合している芳香族炭化水素化合物の側鎖
を炭素数4又は5の共役ジエン類を用いてアルケニル化
して得られる5ー(O−トリル)ー2ーペンテンの環化
による1、5ージメチルテトラリンの製造法に関する。
1、5ージメチルテトラリンは、更に脱水素、異性化
なる工程を経て2,6−ジメチルナフタレンに変換さ
れ、更に又酸化工程やエステル化工程を経て2、6ーナ
フタレンジカルボン酸やそのエステルに変換することが
できるものであり、高分子モノマー、医薬品を始めとす
る種々の有機化合物の中間原料として工業的に有用なも
のである。
【0002】
【従来技術】2、6ーナフタレンジカルボン酸の原料と
なる2、6ージメチルナフタレンの合成法として、O−
キシレンと1,3−ブタジエンから側鎖アルケニル化に
より5ー(O−トリル)ー2ーペンテンを合成し、続い
て環化により1、5ージメチルテトラリンを合成し、次
いで脱水素により1、5ージメチルナフタレンを合成
し、更に異性化後、結晶化分離して高純度の2、6ージ
メチルナフタレンを得る方法が知られている。このうち
5ー(O−トリル)ー2ーペンテンの環化による1、5
ージメチルテトラリンの合成については、特開昭49ー
93348では固体燐酸を触媒として用いる方法、特公
平3ー50052では白金及び銅で修飾した超安定化Y
型ゼオライト(USY)を触媒として用いる方法等が開
示されている。しかし、これらの方法ではいずれも触媒
寿命の点では不充分である。即ち、逐次的に5ー(O−
トリル)ー2ーペンテン反応率の低下が起こることが避
けられないが、その主なる原因は触媒のコーキングによ
るものである。又、触媒の性能低下は、原料の反応率が
低下しただ単に目的の1、5ージメチルテトラリンの収
率が低くなるに止まらず、未反応5ー(O−トリル)ー
2ーペンテンが次の脱水素工程において触媒毒となり、
脱水素触媒の寿命をより縮めるなどの悪影響を及ぼすこ
とにもなる。触媒のコーキングによる触媒性能低下の他
に、一般に固体燐酸、ゼオライト、シリカアルミナ等の
固体酸を触媒とした場合には、原料5ー(O−トリル)
ー2ーペンテンの重合や原料5ー(O−トリル)ー2ー
ペンテンの分解が併発し易いが、5ー(O−トリル)ー
2ーペンテンの重合が起ると、副生した高沸点成分によ
る触媒活性点の被毒が起り、これも触媒寿命を短くする
ことになる。
【0003】そこで、本発明者らは、5ー(O−トリ
ル)ー2ーペンテンを環化して対応する1、5ージメチ
ルテトラリンを高反応率、高収率を以て長時間安定して
製造し得る方法について、固体酸触媒の高い環化能力を
維持しつつ、重合、分解等の副反応を抑制する方法につ
いて検討を加え、結晶性アルミノシリケートと担体を組
合わせた比較的良好な触媒を開発するに至った。しかし
ながら、本発明者らの開発した触媒は、反応をある程度
安定的に継続すすることは可能となったが、長期に亘り
触媒性能を保持すると云う点においては満足されるもの
ではなく、経済的な工業プロセスとしては更なる検討が
必要であった。 触媒性能低下の原因を究明したとこ
ろ、改良された触媒であるにも関わらずやはり触媒上で
のタールの生成が認められた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】触媒寿命に影響するタ
−ル生成について鋭意検討を続けた結果、このタールの
生成は触媒性能によるものではなく、原料の品質に由来
するものであることをつきとめることができた。 即
ち、原料5ー(O−トリル)ー2ーペンテンの品質が大
きく影響し、厳密に制御された原料を用いた場合には、
触媒上のタール生成は認められず、長期に亘り触媒性能
低下もなく反応を進行させることができた。
【0005】
【課題を解決するための手段】このように、原料5ー
(O−トリル)ー2ーペンテンを環化して対応する1、
5ージメチルテトラリンを製造するに際しては、触媒上
へのタ−ル生成を防ぐことが重要であり、それには触媒
性能は云うまでもないが、加えて原料の品質が問題とな
ることが明確となったことから、本発明者らは原料の品
質について鋭意検討を続けた。 その結果、原料の品質
を規定すること、実用上は原料の保存状態を厳密に管理
しすることが有効であることを見いだし、本発明を完成
させることができた。即ち、本発明の方法は、5ー(O
−トリル)ー2ーペンテンを環化して1、5ージメチル
テトラリンを合成するに際して、原料となる5ー(O−
トリル)ー2ーペンテンを、酸素濃度100ppm以下
の雰囲気下、あるいは酸素濃度100ppm以下の雰囲
気下で光を遮断した条件下及び/又は温度50゜C以下
の条件下で保存した原料を用い、結晶性アルミノシリケ
ートと担体、及び/又は成形助剤からなる触媒の存在
下、気相状態下、希釈媒の存在下に5ー(O−トリル)
ー2ーペンテンを環化させると云う方法を採ることによ
り、充分な触媒寿命を以て定量的に長期に亘り反応を進
行させ得る方法を開発し、本発明方法を完成させること
ができた。
【0006】原料5ー(O−トリル)ー2ーペンテンに
ついて、酸素の存在する雰囲気下、光の存在する条件下
で保存したもの、及び酸素の存在する雰囲気下、熱の共
存する条件下で保存したもの、なる原料を用いて反応さ
せた場合には触媒上でのタールの生成が認められたこと
から、原料を克明に分析したところ原料中にある種の微
量成分が生成してきていることが判った。 酸素と光の
共存する条件下で保存した場合、この微量成分は5ー
(O−トリル)ー2ーペンテンのアリル位、又はベンジ
ル位水素の引き抜かれた酸化生成物の5ー(O−トリ
ル)ー2ーペンテンー4ーオン、5ー(O−トリル)ー
2ーペンテンー5ーオン、5ー(O−トリル)ー2ーペ
ンテンー4ーオール、5ー(O−トリル)ー2ーペンテ
ンー5ーオール等であることが判った。これらの成分量
は多くても数百ppmであるが、原料中に5ー(O−ト
リル)ー2ーペンテンの過酸化物が存在することを示す
ものである。 過酸化物が生成すると、固体酸触媒上に
おいて5ー(O−トリル)ー2ーペンテンの重合及び分
解が促進され、タールが生成し、触媒の失活を引き起こ
すことになる。
【0007】この原料中の過酸化物生成を防ぐ為には、
酸素濃度100ppm以下の雰囲気下、光を遮断した条
件下で保存する必要がある。 酸素濃度100ppm以
上の雰囲気下、光の存在下の条件では、原料5ー(O−
トリル)ー2ーペンテンの酸化により過酸化物の生成が
促進され好ましくない。酸素濃度100ppm以下の雰
囲気をつくる為の方法は、特に制限されるものではない
が、例えば、高純度の窒素下で保存する方法、高純度の
窒素で溶解酸素を脱気後高純度の窒素下で保存する方
法、真空下に雰囲気酸素及び溶解酸素を除去し保存する
方法等がある。又、光を遮断した条件下で保存する為に
は、原料を遮光できる方法ならば特に制限されるもので
はないが、例えば、ステンレス製タンク、褐色ビン等に
入れて保存する方法等がある。
【0008】酸素と光のうちどちらか一方が断たれて要
る場合には、一般に過酸化物の生成は認められないが、
以下に述べる如く一定基準以上の酸素、及び温度の存在
は原料に悪影響を与える。即ち、光を遮断しても、酸素
が存在する雰囲気下で熱が共存する条件下では、保存さ
れた原料の5ー(O−トリル)ー2ーペンテン中に不都
合な微量成分が生成することが判った。 この微量成分
は、5ー(O−トリル)ー2ーペンテンの酸化生成物
と、5ー(O−トリル)ー2ーペンテンの重合物である
高沸点成分、及びこれら高沸点成分と5ー(O−トリ
ル)ー2ーペンテンからアルケニル基、アルキル基等の
分解によるトルエン、オルソキシレン、エチルトルエン
等の軽沸点成分であることがが確認された。このような
原料の変質は、反応器内において反応条件下で起こるに
止まらず、原料5ー(O−トリル)ー2ーペンテンの蒸
留時、及び反応器への原料導入の為の予熱器、気化器等
の熱供給する段階でも起ることが判った。
【0009】この原料変質を防ぐ為には、酸素濃度10
0ppm以下の雰囲気下、50゜C以下の条件下で、原
料を保存する必要がある。 酸素濃度100ppm以上
の雰囲気下、温度50゜C以上の条件下では、原料5ー
(O−トリル)ー2ーペンテンの変質が促進されるので
好ましくない。しかしながら、温度250゜Cであって
も、酸素濃度100ppm以下の雰囲気下では変質は認
められない。 例えば、反応を気相状態で170゜Cな
る条件で行い、且つ希釈剤として窒素等の不活性気体を
用いる場合には、酸素濃度10ppm以下の高純度窒素
を用いるときには問題はないが、酸素濃度100ppm
以上の窒素を用いるときには触媒性能は急激に低下す
る。
【0010】本発明の上述の如き5ー(O−トリル)ー
2ーペンテンの保存方法は、環化反応に用いる触媒、又
は反応を液相で行うか気相で行うかに限らず重要な要件
であり、いずれの反応形態にも有効に適用できるもので
ある。 従って、本発明の方法は、5ー(O−トリル)
ー2ーペンテンを環化させるあらゆるプロセスに適応で
きるものであるが、特に以下に述べる結晶性アルミノシ
リケートと担体により構成される触媒を用いるプロセス
への適用が好適である。
【0011】結晶性アルミノシリケートと担体により構
成される触媒において、結晶性アルミノシリケートとし
ては、モルデナイト、X型ゼオライト、Y型ゼオライト
等の結晶性アルミノシリケートであり、モルデナイト、
Y型ゼオライト、超安定型Y型ゼオライト(USY)が
好ましく、更にはモルデナイトが好ましい。又、これら
の結晶性アルミノシリケートは、いずれもH型が好まし
い。担体は、結晶性アルミノシリケートを良く分散させ
るものである必要がある。又、活性アルミナ等の酸性の
強いものは、重合や分解等の副反応を起こし易く、5ー
(O−トリル)ー2ーペンテンの反応性が低いものであ
る必要がある。そのような担体としては、炭素、酸化ケ
イ素、酸化チタニウム、酸化ジルコニウム等の酸性でな
いもの、又は酸性の弱いものが好ましく、中でも炭素や
酸化ケイ素が好ましい。結晶性アルミノシリケートと担
体との量比は、担体1重量部に対して結晶性アルミノシ
リケート0.01〜0.5倍重量、好ましくは0.02
〜0.3倍重量である。 結晶性アルミノシリケートの
量が多いと、分解、重合等の副反応が起き易く、少ない
と5ー(O−トリル)ー2ーペンテンの反応性が低下す
る。
【0012】触媒の調製方法としては、結晶性アルミノ
シリケートと担体とが良く分散されるような方法であれ
ばよく特に制限はない。 その様な方法としては、例え
ば、結晶性アルミノシリケートと担体とをスラリー状態
で混合し乾燥、焼成して調製する方法等が挙げられる。
この触媒は、粉末でも使用可能であるが、反応形式に
よっては成型して用いる方が好適な場合がある。 成型
のため上記以外の成分を用いる場合は、その成型助剤は
アルミナが好適である。 一般に、結晶性アルミノシリ
ケートの成型にはアルミナ、シリカ以外に粘土類が広く
用いられるが、本発明の触媒に対しては粘土類の使用は
不適当である。 即ち、粘土類を用いて成型した場合に
は長時間触媒の高活性を維持できないが、アルミナを用
いて成型した触媒の場合には長時間安定して高活性を維
持できる。 但し、アルミナの使用量が多いと副反応を
起こし易くなる。 成型助剤としてのアルミナの量は、
結晶性アルミノシリケート及び担体の20重量%以下が
好ましい。
【0013】この触媒は、非常に高活性、高選択性であ
り、高収率で5ー(O−トリル)ー2ーペンテンから
1,5−ジメチルテトラリンを得ることができるが、環
化反応を気相で実施するのが必須の条件となる。即ち本
反応を液相状態で実施した場合は、環化反応と共に5ー
(O−トリル)ー2ーペンテンの二量化反応がかなり起
こるが、気相状態で実施した場合には二量化がほぼ完全
に抑制され、高収率で1,5−ジメチルテトラリンを得
ることができる。一般に、反応を液相で行う場合には、
生成するコーク、又はその前駆体を原料あるいは生成物
で洗い流すことが期待され、触媒寿命の点からは好まし
いと考えられるが、本発明の方法に適用される触媒の場
合には、予想に反して気相で実施することによって5ー
(O−トリル)ー2ーペンテンの二量化は完全に抑制さ
れ同時に長期間高活性を安定に維持させることができる
ものである。反応を気相状態で行う方法としては、希釈
剤を用いて原料及び生成物の分圧を下げて実施する方
法、あるいは減圧下実施する方法が採用できる。
【0014】希釈剤としては、反応条件下で不活性であ
り、反応系を気相状態に保ち得るものであればよく、例
えば、窒素、二酸化炭素、水素、アルゴン、ヘリウム等
のガス、又はプロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン、
ヘプタン等の飽和脂肪族炭化水素、ベンゼン、トルエ
ン、キシレン等の芳香族炭化水素等が挙げられる。希釈
剤中の酸素濃度は、100ppm以下、好ましくは10
ppm以下にする必要がある。 これらの希釈剤の量
は、反応系を気相に保つに必要な量であればよく、反応
圧力、反応温度、希釈剤の種類により適時決められる。
例えば、窒素を希釈剤として、常圧下、170゜Cで
反応を行う場合には、原料の10倍モル以上の窒素を用
いる必要がある。なお、本反応は、約22Kcal/m
olの発熱反応であり、除熱の面からも希釈剤の使用は
好ましい。このように希釈剤量は、多くとも反応上に問
題はないが、必要以上に多くすることは希釈剤の循環量
が増えることとなり、プロセスの経済面から好ましくは
ないので、実際の使用量はこれらの点を考慮して決めら
れるべきものである。
【0015】本発明の方法により5ー(O−トリル)ー
2ーペンテンの環化反応を行う場合には、反応方式には
特に制限はなく、バッチ法、連続法いずれも採用でき
る。又、反応装置にも特に制限はなく、固定床、スラリ
ー懸濁移動床、流動床等いずれも採用できるが、操作性
の面から固定床流通式による方法が好ましい。又、反応
温度は、100〜400゜C、特に150〜300゜C
の範囲が好ましい。 反応温度が高くなると5ー(O−
トリル)ー2ーペンテンの重合が併発し易く、又生成し
た1,5−ジメチルテトラリンの異性化も起こり易くな
り、1,5−ジメチルテトラリンを高収率で得ることが
できなくなる。又、反応温度がこの範囲より低いと5ー
(O−トリル)ー2ーペンテンの反応率が低下し、1,
5−ジメチルテトラリンを高収率で得ることができなく
なる。単位触媒当りの原料供給量は、反応形式により変
化するが、例えば、固定床流通系で実施する場合には、
WHSVで0.1〜5hr-1 ,好ましくは0.3〜
2.5hr-1 である。
【0016】
【発明の効果】本発明の方法によれば、5ー(O−トリ
ル)ー2ーペンテンを原料として環化反応を行い1,5
−ジメチルテトラリンを製造するに当って、触媒の長寿
命化が実現され、目的とする1,5−ジメチルテトラリ
ンを高収率を以て長期に亘り安定的に得ることができ、
その工業的意義は極めて大きい。
【0017】
【実施例】以下に、実施例、及び比較例にて本発明の方
法を詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例の範囲
に限定されるものではない。 1)5ー(O−トリル)ー2ーペンテンの保存:実施例
1〜4、及び比較例1〜4において、蒸留直後の高純度
5ー(O−トリル)ー2ーペンテンを用い、保存方法の
試験を行なった。保存条件、及び保存試験後の試料の組
成を表1〜3に示す。表より、各当該実施例で行った保
存法の場合のみ、過酸化物の生成、及び原料の変質が起
こっていないことが判る。 これに対して当該比較例の
保存法では、過酸化物の生成および原料の変質が起こっ
ている。
【0018】2)環化反応:実施例1〜4、及び比較例
1〜4の方法で保存された5ー(O−トリル)ー2ーペ
ンテンを原料として環化反応を行った。触媒は、市販モ
ルデナイト(東ソー製H型)15g、シリカ270g、
及びバインダーとしてアルミナ含有率70重量%のアル
ミナゾル21gをステンレス製容器に採り、純水500
gを加えて室温下よく混合撹拌し、その後押出し成形機
を用いて成形後、110゜Cで乾燥し、480゜Cで3
時間焼成し調製した。反応は、触媒20gを、内径20
mmの石英製反応管に充填し、常圧下、反応温度170
゜C、原料5ー(O−トリル)ー2ーペンテン供給速度
毎時24g、及び希釈剤の窒素供給速度毎分600ml
なる条件で行った。希釈剤の原料に対するモル比は11
であり、使用した窒素は高純度品(酸素濃度10ppm
以下)である。なお、反応管の前段には170゜Cに設
定された気化予熱器を備え、原料5ー(O−トリル)ー
2ーペンテンはここで気化され反応管に導入される。結
果を表4〜11に示す。
【0019】表より、実施例1〜4の方法で保存された
原料を用いて環化反応を行わせた実施例5〜8では、反
応は長期に亘り安定して行うことができたが、比較例1
〜4の方法で保存された原料を用いた場合には、比較例
5〜8で示すように短時間で触媒性能が低下しているこ
とが判る。 又、比較例5〜8の場合、反応管触媒層及
び気化予熱器内部にタールの生成が認められた。
【0020】次に、実施例1の方法で保存された原料
で、環化反応時、希釈剤に酸素を200ppm含む窒素
を使用して反応を行行った。結果を表12に比較例9と
して示す。表より、希釈剤に酸素を含んでいる場合、原
料の保存状態がよくても、気化予熱器、反応層で5ー
(O−トリル)ー2ーペンテンの変質が起こり、短時間
で触媒性能が低下することが判る。
【0021】
【表1】 OTP: 5ー(O−トリル)ー2ーペンテン OTPケトン: 5ー(O−トリル)ー2ーペンテンー4
ーオンと5ー(O−トリル)ー2ーペンテンー5ーオン
の和 OTP−アルコール:5ー(O−トリル)ー2ーペンテ
ンー4ーオールと5ー(O−トリル)ー2ーペンテンー
5ーオールの和
【0022】
【表2】 TP: 5ー(O−トリル)ー2ーペンテン OTPケトン:5ー(O−トリル)ー2ーペンテンー4
ーオンと5ー(O−トリル)ー2ーペンテンー5ーオン
の和 OTP−アルコール:5ー(O−トリル)ー2ーペンテ
ンー4ーオールと5ー(O−トリル)ー2ーペンテンー
5ーオールの和
【0023】
【表3】 OTP: 5ー(O−トリル)ー2ーペンテン OTPケトン: 5ー(O−トリル)ー2ーペンテンー4
ーオンと5ー(O−トリル)ー2ーペンテンー5ーオン
の和 OTP−アルコール:5ー(O−トリル)ー2ーペンテ
ンー4ーオールと5ー(O−トリル)ー2ーペンテンー
5ーオールの和
【0024】
【表4】 ──────────────────────────────────── 実施例5(保存方法は実施例1と同じ) ──────────────────────────────────── 反応開始より の経過時間hr 203 1604 2352 5621 ──────────────────────────────────── OTP反応率 100.0 100.0 100.0 100.0 mol% DMTとDMN 99.6 98.9 98.1 97.5 の収率の和 mol% ────────────────────────────────────
【0025】
【表5】 ──────────────────────────────────── 実施例6(保存方法は実施例2と同じ) ──────────────────────────────────── 反応開始より の経過時間hr 250 1501 2540 4800 ──────────────────────────────────── OTP反応率 100.0 99.7 99.3 98.8 mol% DMTとDMN 99.0 98.9 98.5 97.1 の収率の和 mol% ────────────────────────────────────
【0026】
【表6】 ──────────────────────────────────── 実施例7(保存方法は実施例3と同じ) ──────────────────────────────────── 反応開始より の経過時間hr 356 1052 2404 4400 ──────────────────────────────────── OTP反応率 100.0 99.8 99.5 98.7 mol% DMTとDMN 99.5 98.8 98.2 97.0 の収率の和 mol% ────────────────────────────────────
【0027】
【表7】 ──────────────────────────────────── 実施例8(保存方法は実施例4と同じ) ──────────────────────────────────── 反応開始より の経過時間hr 360 720 2160 3600 ──────────────────────────────────── OTP反応率 100.0 99.5 98.6 98.0 mol% DMTとDMN 99.6 98.6 97.8 97.2 の収率の和 mol% ────────────────────────────────────
【0028】
【表8】 ───────────────────────────────── 比較例5(保存方法は比較例1と同じ) ───────────────────────────────── 反応開始より の経過時間hr 48 96 183 ───────────────────────────────── OTP反応率 100.0 90.1 70.2 mol% DMTとDMN 99.6 89.6 67.3 の収率の和 mol% ─────────────────────────────────
【0029】
【表9】 ───────────────────────────────── 比較例6(保存方法は比較例2と同じ) ───────────────────────────────── 反応開始より の経過時間hr 36 201 337 ───────────────────────────────── OTP反応率 100.0 92.3 71.7 mol% DMTとDMN 99.5 90.5 68.2 の収率の和 mol% ──────────────────────────────────
【0030】
【表10】 ───────────────────────────────── 比較例7(保存方法は比較例3と同じ) ───────────────────────────────── 反応開始より の経過時間hr 44 121 212 ────────────────────────────────── OTP反応率 98.7 85.5 72.6 mol% DMTとDMN 98.2 83.7 71.2 の収率の和 mol% ──────────────────────────────────
【0031】
【表11】 ────────────────────────────────── 比較例8(保存方法は比較例4と同じ) ────────────────────────────────── 反応開始より の経過時間hr 65 306 483 OTP反応率 100.0 92.4 71.5 mol% DMTとDMN 99.5 90.6 68.7 の収率の和 mol% ───────────────────────────────────
【0032】
【表12】 ────────────────────────────────── 比較例9(保存方法は実施例1と同じ) ────────────────────────────────── 反応開始より の経過時間hr 173 527 978 ────────────────────────────────── OTP反応率 100.0 91.1 68.7 mol% DMTとDMN 99.3 87.9 66.4 の収率の和 mol% ──────────────────────────────────

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】5ー(O−トリル)ー2ーペンテンを環化
    して1、5ージメチルテトラリンを合成するに際して、
    原料となる5ー(O−トリル)ー2ーペンテンにおい
    て、酸素濃度100ppm以下の雰囲気下に保存したも
    のを反応に使用することを特徴とする1,5−ジメチル
    テトラリンの製造法。
  2. 【請求項2】原料5ー(O−トリル)ー2ーペンテンに
    おいて、光を遮断した状態、及び/又は温度50℃以下
    にて保存したものを反応に使用することを特徴とする請
    求項1記載の方法。
  3. 【請求項3】結晶性アルミノシリケートと担体、及び/
    又は成形助剤からなる触媒を用い、気相状態下、希釈媒
    の存在下において5ー(O−トリル)ー2ーペンテンを
    環化させることを特徴とする請求項1記載の方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP5838029B2 (ja) * 2008-05-21 2015-12-24 昭和電工株式会社 酢酸n−プロピルの製造方法

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