JPS6042345A - カルボン酸の製造方法 - Google Patents

カルボン酸の製造方法

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JPS6042345A
JPS6042345A JP15415984A JP15415984A JPS6042345A JP S6042345 A JPS6042345 A JP S6042345A JP 15415984 A JP15415984 A JP 15415984A JP 15415984 A JP15415984 A JP 15415984A JP S6042345 A JPS6042345 A JP S6042345A
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alkyl
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C51/00Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides
    • C07C51/347Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by reactions not involving formation of carboxyl groups
    • C07C51/353Preparation of carboxylic acids or their salts, halides or anhydrides by reactions not involving formation of carboxyl groups by isomerisation; by change of size of the carbon skeleton

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  • 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】 本発明は、−酸化炭素、可溶性のパラジウム触媒および
沃素化合物および/筐たは臭素化合物源の存在下で蟻酸
エステルを加熱することによりカルボン酸を製造する方
法に関する。本発明は、メチルホルメートから酢酸を製
造する方法に特に関する。
英国特許明細書第1.2′?3./り3号は、−酸化炭
素、周期律表の第VlllまたはIlb族の金属を含む
触媒、および溶剤としてアミド、複素環式のアミン、ニ
トリルまたはケトンの存在下で蟻酸エステルを加熱する
ことによシカルがン酸を製造する方法を記載している。
前記の明細書に記載された方法は、高温高圧で多量の触
媒を用いることを必要としている。ロジウム触媒を用い
、温匿と圧力の穏和な反応条件で、−酸化炭素の存在下
でメチルホルメートから酢酸が製造される方法がたとえ
ば英国特許明細書箱1、=gb、L評号および米国特許
明細書箱≠、/’?11.036号に記載されている。
ロジウムは、非常に高価であるので、高価でない触媒が
穏オロな温度と圧力で用いられる方法の開発がめられて
いる。
狭口特許公開明細書箱3,0≠乙、♂9り号は、−酸化
炭素、パラジウム、イリジウムまたはルテニウム触媒、
ハロゲン促進剤および任意に加えてもよい第=有機促進
剤たとえばアミン、ホスフィン、アミド、またはニトリ
ルの存在下の穏和な条件でメチルホルメートを異性化す
る酢酸の製造方法を記載している。ツヤラジウムおよび
ルテニウム触媒は、ロジウム触媒よシもさらに安価であ
る。
しかしながら、大現模なカルボン酸の製造では、比較的
安価な触媒が使用されるときでも、金属化合物、ハロゲ
ン含有促進剤および存在する他の化合物の相互作用で反
応混合物中に形成される接触系の活性は、可能なかぎシ
高くすべきである。カルボン酸の製造速度は、生ずるカ
ルボン酸のグラム数/金属/グラム/ハロrン含有、促
進剤中に存在するハロrン/グラム/時で表される。こ
のようにして表される製造速度は、反応混合物に中に生
成される接触系の活性にたいする適当な目安である:な
゛ぜなら反応は、金属触媒の量とハロゲン含有促進剤の
量の両方に比例して促進されるからである。
パラジウム触媒および沃素含有または臭素含有促進剤に
基づく接触系の活性が、ニッケル助触媒とアミド基含有
化合物まだはスルホンとの同時的な存在によりかな9高
められることが予期せぬことにも明らかとされた。
本発明は、したがって、一般式RCOOH(ここで、R
は、アルキル基、シクロアルキル基まだはアラルキル基
)のカルボン酸を製造する方法であって、−酸化炭素、
可溶性の・ぐラジウム触媒および沃化物および/または
臭化物源の存在下で一般式RC!0OH(Rは前記の通
シ定義される)の蟻酸のエステルを加熱することによシ
前記一般式RCOOHのカルボン酸を製造する方法にお
いて、ニッケル助触媒おスルホンを反応混合物中に存在
させることを特徴とするカルボン酸を製造する方法に関
する。
本発明の方法によシ、従来の製造方法から計算される製
造速度に比較して非常に高い製造速度が達成される。し
たがって、満足な結果を得るために少址の高価なi9ラ
ジウム触媒と通常腐食性の沃化物含有および/まだは臭
化物含有促進剤が必要とされる。
本発明に従う方法で出発材料として用いられる蟻酸エス
テルは、一般式ROOOHを有している(ここでRは、
好ましくは7〜20個特に7〜6個)炭素原子を有する
アルキル基、好ましくは3〜70個特に!または6個の
炭素原子を有するシクロアルキル基または7〜/j個特
に7〜10個の炭素原子を有するアラルキル基を示す)
。本発明の方法は、カルがし酸たとえばノロピオン酸、
n−酪酸、イソ−酪酸、ラウリン酸、シクロヘキシルカ
ルボキシル酸、フェニル酢酸および特に酢酸の製法に適
当である。
本発明の方法で触媒として用いることのできる適当な可
溶性A’ラジウム化合物を次に示す;可溶性ieラジウ
ム塩たとえば塩化i4ラジウム、臭化パラジウム、塩化
パラジウム!水塩、沃化ツヤラジウム、硝Eel ” 
7 シウム、蟻酸・母ラジウム、酢酸パラジウム、ゾロ
ピオン酸パラジウム、イソ酪酸ノぐラジウムまたはパラ
ジウム錯体たとえばパラジウムアセチルアセトネート、
Na 2 P b C14、K2Pdc14、K2Pd
J4、〔Pd(co)c12〕2、Pd((C6H5)
3P)2:’2、[(n−C4H2)4P)]2[Pd
C14]、Pd〔(C6H5)3P〕2(co)Brお
よびPd〔Cn−C4H2)3P〕2J2゜本発明の方
法で用いられるパラジウム触媒の量は、臨界的ではなく
、触媒活性を示す量であるならよい。触媒は、・ぞラジ
ウムに基づき10−2〜10−6%に70〜70 グラ
ム原子/蟻酸エステル1モルで好ましく用いられる。
本発明の方法で用いられる沃化物および/まだは臭化物
源は、元累沃素または臭素、まだは沃化水素または臭化
水素、またはアルカリ金属のまだはアルカリ土類金属の
沃化物壕だは臭化物たとえば沃化リチウム、沃化ナトリ
ウム、沃化カリウム、沃化ルビジウム、沃化ホシウム、
臭化リチウム、臭化ナトリウム、臭化カリウム、臭化ル
ビジウム、臭化セシウム、沃化カル/ラム、臭化カルシ
ウム、沃化マグネシウム、臭化マグネシウム、またはア
ンモニウム、ホスホニウム、アルソニウムtりUスチボ
ニウムの沃化物または臭化物たとえばトリノェニルホス
ホニウムヨージド、メチルトリノェニルホスホニウムヨ
ージド、テトラメチルアンモニウムヨーシトおよびテト
ラメチルアンモニウムヨーシトである。臭化物および/
または沃化物源としてさらに次のものがあるニ一般式R
1(Co)nHalの有機化合物(ここで、n−0また
は/でおシ、Halは、BrまたはJを示し、R1は、
7〜72個の炭素原子を有するアルキル基または72個
以下の炭素原子を有するアリール基、アラルキル基また
はアルカリール基たとえばCH,Br 、 C2H5,
j。
C4H,J 、 C3H1,J 、特にCH3Jを示す
)。アルカリ金属臭化物の使用、またはアルカリ金属沃
化物とアルキルヨーシト特にCH3Jとの混合物の使用
が好ましい。
反応混合物中に存在する沃化物および/または臭化物源
の全量は、/〜1000.好ましくは3〜jOO特に1
0〜300グラム原子沃素および/または臭素/グラム
原子パラジウムに等しい。
本発明の方法に用いられる適当なニッケル助触媒は、た
とえば可溶性のニッケル化合物たとえば塩化ニッケル、
塩化ニッケル乙水塩、沃化ニッケル、硝酸ニッケル、ま
へは酢酸ニッケルまたはニッケル錯体fc ト、t ハ
ニッケルのビスハロビスホスフィノまたはビスサリフル
アルジミナト錯体である。
ニッケル化合物の量は、J〜100、好ましくは夕〜7
0%に70〜タ0グラム原子ニツケル/グラム原子パラ
ジウムに相当するようにした。
\ イO 本発明の方法に用いられる N−C基を含/ \ む有機窒素化合物またはスルホンは、反応材料および/
または生成物と反応条件下で溶液を形成す\ ジ0 る。 N−C基を含む非常に適当な有機窒素/ \ 化合物は、反応中に用いられる温度および圧力で流体で
ある尿素誘導体、尿素、カルバメートおよか、または7
0個以下の炭素原子を有するアルキル基、シクロアルキ
ル基、アリール基、アルカリール基またはアラルキル基
を示し、RおよびR4が、それぞれHを示すかまたは、
C=0基を含んでいてもよく10個以下の炭素原子を有
するアルキル基、了り−ル基、アルカリール基まだはア
ラルキル基を示すか、またはR3およびR4が!個まで
の炭素原子を有する環状基を窒素原子と共に形成してい
るか、まだはR2とR3またはR4が5個までの炭素原
子を含む環状基を窒素原子と一緒になって構成している
)のアミドである。これらのアミドの特定の例を次に示
す:ホルムアミド、アセトアミド、N−メチルアセトア
ミド、N−エチルアセトアミド、N、N−ジメチルホル
ムアミド、N、N−ノエチルホルムアミド、N、N−ツ
メチルアセトアミド、N、N−ノエチルアセトアミド、
N−メチル−N−エチルアセトアミド、NlN−ツメチ
ルシクロヘキシルカルボキシアミド、N、N−ジメチル
ベンジルアミド、N−フェニルアセトアミド、N、N−
ジフェニルアセトアミド、N−メチルピロリドン、N−
ホルミルモルホリン、N−アセチルモルホリン、N−ホ
ルミルピペリジン、N−アセf kピペリジン、および
N−アセチル−V−メチルビイ2ジン。N、N−ジメチ
ルアセトアミドおよびN−メチルピロリドンが特に適当
である。前記一般式のアミドには、次のものもあるニジ
アミド、トリアミドたとえばソアセトアミド、トリアセ
トアミド、ジベンズアミド、トリベンズアミドおよびN
−メチルジベンズアミドおよびイミドたとえばスクシン
イミド、/、2シクロヘキサンジカル?キシミドおよび
N−フェニルフタルイミド。
炭素原子を有するアルキル基、アリール基、アルカリー
ル基またはアラルキル基を示し、R6およびR7はそれ
ぞれHを示すか、まだは70個までの炭素原子を有する
アルキル基、アリール基、アルカリール基まだはアラル
キル基を示している)のカルバメートである。これらカ
ルバメートの特定の例を次に示す:メチルカルバメート
、エチルカルバメート、フェニルカルバメート、メチル
N −−メチルカルバメート、メチルN−エチル−カル
パフ−)、ノー1−ルN−フエニルカルバ、メート、エ
チルN−メチル“カルバメート、エチルN−エチルカル
バメート、フェニルN−エチルカルバメート、フェニル
N−フェニルカルパメート、・メチルN、N−ジメチル
カルベメート、メチルN。Nジエチルカルバメート、メ
チルN、N −ジフェニルカルバメート、エチルN。N
−ジメチルカルバメート、エチルN。N−ジエチルカル
バメート、エチルN。N−ジフェニルカルバメート、フ
ェニルN。N−ジメチルカルバメート、フェニルN。N
−ジエチルカルバメート、フェニルN、N−ジフェニル
カルバメート、メチルN−メチル−N−メチルカルバメ
ートおよびx チルN −メfルーN−エチルカルパメ
−)。
こて、・R,R,RおよびR11がそれぞれHを示すか
、または70個以下の炭素原子を有するアルキル基、ア
リール基、アラルキル基、またはアルカリール基を示す
)を有する。
これら化合物の特定の例は、尿素、/、3−ジメチルウ
レア、/、3−ジメチルウレア、ム3−ジフェニルウレ
ア、/、/−ジメチルウレア、ム/−ジフェニルウレア
および/、/、3.3−テトラメチルウレアである。適
当な′スルホンは、たとえば一般式ぞれ10個までの炭
素原子・を有するアルキル基、アリール基、アルカリー
ル基またはアラルキル基を示しているか、またはRとR
とが5個までの炭素原子を含む環状基を硫黄原子と一緒
になって構成している)のスルホンである。
これらのスルホ/の特定の例は、−)メチルスルホン、
ジエチルスルホン、メチルエチルスルホン、メチルブチ
ルスルホン、ブチルフェニルスルホン、ジベンジルスル
ホ/、≠、lJl’ −シ)ルイルスルホ7、≠、ts
−ジアセトイミドジフェニルスルホン、スルホラン、ノ
ーメチルスルポラン、3+メチルスルホラン、または−
一メチルーグーブチルスルホラ/である。スルホランま
たはメチル置換スルホランが好ましい。
通常は、≧N−Cく0 基を含む有機−素化合物または
スルホンを蟻酸エステル/mo1当シ少なくとも0.0
/mol好ましくは0.0 !r 〜3 molの割合
で存在させる。
所望なら本発明に従う方法は、追加の促進剤の存在下で
行なってよい。適当な追加の促進剤は、次に示す一般式
で表わされる有機燐化合物である:(ここでnは0また
は/で、a、bおよびCが0または/であって、そして
R14、R15およびR16は、同一または異なってい
てもよく任意には置換されていてもよい炭化水素基であ
るか、またはaとbとがOであってCが0−1.たは/
でそしてR14とR15とがPと共に複素環式基を形成
している)。
好ましい化合物は前記の一般式でa、b、cが0である
化合物である。これらの化合物で、R、R15およびR
16は、7〜72個の炭素原子を含む同一または異なっ
たアルキル基または5〜72個の炭素原子を含むシクロ
アルキル基、アリール基またはアルカリール基であシ、
これらの基は、反応媒体中で実質的に不活性な基たとえ
ば塩素、アルコキシ基、カルボキシルエステル(car
boxyl 1cester )基またはオキソ基によ
シ置換されていてよい。
非常に適当な追加の促進剤は、第三ホスフィンおよびそ
れらのオキシドたとえばトリーn−ブチルホスフィン、
ト’)−n−ブチルホスフィンオキシト、トリエチルホ
スフィン、トリエチルホスフィンオキシト、トリシクロ
ヘキシルホスフィン、トリシクロヘキシルホスフィンオ
キシド、トリエチルホスフィン、トリフェニルホスフィ
ンオキシト、トリーp−トルイルホスフィンオキシト、
ト’)−p−クロロフェニルホスフィンおよびフェニル
ホスホランオキシドである。トリフェニルホスフィンお
よびトリフェニルホスフィンオキシトが最も好ましい。
本発明の方法で用いられる追加の促進剤の量は臨界的で
はなく、o、oiないし、200モル有機燐化合物/グ
ラム原子ノ9ラジウムの範囲でよい。
反応混合物中で、有機燐化合物と、存在する沃化物また
け臭化物との反応によシ塩または錯体が、形成されるこ
とがよいであろう。そのような錯体の例は、((C6H
5)3PO−H−OP(C6H5)3)+J3−である
よって、別個に製造した追加の促進剤としてのこのよう
な塩または錯体の使用も本発明の範囲にある。さらに、
ホスフィンのオキシドが、分子酸素または過酸化水素の
存在下で反応を行うことにより対応するホスフィンから
その場でつくられてもよいことがわかるであろう。
本発明に従う方法は、温度範囲jO℃〜2よ0℃で行う
ことができる。温度範囲は、好ましくは、/10℃〜2
2jC特に723℃〜200℃である。通常、反応は、
−酸化炭素分圧0、夕ないし70バールで行われる。7
000バールもの間圧も用いられ得るが、投資とエネル
ギーコストの面から経済的でない。10ないし60パー
ルの範囲の一酸化炭素分圧が好ましい。
本発明の方法に用いられる一酸化炭素は、不活性な気体
たとえば窒素、貴ガス、二酸化炭素またはメタンを含ん
でいてもよい。−酸化炭素と水素との混合物すなわち合
成ガスも用いることができる。合成ガスは、容易に入手
できる利点がある。
水素と一酸化炭素とのモル比は、θ〜3好ましくはO〜
/の範囲にある。
本発明の方法は、液相で行われる。(追加の)溶剤を用
いる必要はない:なぜなら、出発物質として用いられる
蟻酸エステルおよび/または生じるカルボン酸は十分な
程度の溶剤活性を有しているからである。反応混合物の
他の成分、だとえは液体沃化物源捷たは液体ホスフィン
(オキシド)も溶剤として活性である。所望なら追加量
のこれらの化合物を反応混合物に加えてもよい。適当な
(追加)の溶剤は、好ましくは、カルボン酸またはエス
テルたとえば酢酸、プロピオン酸、酪酸、ラウリン酸、
酢酸メチルまたはブチロラクトンである。
本発明の方法は、無水争件下で好ましくは行われる。商
業的に入手できる出発物質に存在するような夕月の水は
許容できる。本発明に従う方法は、連続的またはパッチ
式に行うことができる。得られる反応混合物は、公知の
方法たとえば分別蒸留で処理してよい。さらに本発明の
方法は、出発物質を製造するための既存の方法と組合せ
てもよく、または得られるカルボン酸をさらに処理する
方法と組合せてもよい。
例I 3、fmlの蟻酸メチル、3夕mlのN−メチルピロリ
ドン、0. / mmolの酢酸パラジウム、2. I
I mmolのNiCl2・乙H20および表Aに示し
た各成分を各量として、磁気的に攪拌を行なう300T
nlのHastelloy(オートクレーブ(Hast
elloyは商標である)に入れた。オートクレーブを
一酸化炭素でフラッジし、次に一酸化炭素と水素との混
合物で4tタパール(−酸化炭素の分圧30バール、水
素の分圧/jバール)に加圧した。オートクレーブを/
70’Cに熱し、この温度に3時間保持した。反応時間
の後、反1+lj+混合物を冷却してから、気液クロマ
トグラフィーによシ分析した。酢酸の製造速度は、酢酸
のグラム数/パラジウム7i/沃化物1g7hで表わし
た。
実験3について、溶剤としてピリジンまたはジグリノ(
dlglyme)をN−メチルピロリドンの代シとし、
10TfLlの蟻酸メチルを33m1の蟻酸メチルの代
シとして行ったとき、痕跡量の酢酸が生じた。
ニッケル助触媒を存在させない点を別として実験−を繰
シ返すと、酢酸の製造速度は、酢酸/乙011/・母ラ
ジウム/9/沃化物/ 、iil/hであった。
例■ 磁気的に攪拌した300dのHastelloy (オ
ートクレーブ(Hastelloyは商標である)に、
蟻酸メチル/ Oml、スルホラン33;ml、および
表Bに示した各成分を合量で入れた。オートクレーブを
−e化炭素でフラッジしてから、−酸化炭素と水素との
混合物で≠jバールに加圧した(−酸化炭素の分圧30
パール、水素の分圧/jパール)。
次にオートクレーブを770℃に熱し、この温度で茨B
に示す時間保持した。後の手順は、例Iに記載したよう
にした。比較実験ノと3は、パラジウム触媒またはニッ
ケルを用いると劣る結果が得られることを示している。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (リ 一般式RCOOH(ここで、Rは、アルキル基、
    シクロアルキル基またはアラルキル基)のカルボン酸を
    製造する方法であって、−酸化炭素、可溶性の・やラジ
    ウム触媒および沃化物および/−または臭化物源の存在
    下で一般式RCOOH(Rは前記の通り定義される)の
    蟻酸のエステルを加熱することにより前記一般式RCO
    OHのカルボン酸を製造する方法において、ニッケル助
    触媒および ホンを反応混合物中に存在させることを特徴とするカル
    がン酸を製造する方法。 (2、特許請求の範囲第1項記載の方法に奢いて、ホン
    を蟻酸エステル/mo1当シ少なくとも0.0/mol
    好ましくは0.0j〜3molの割合で存在させること
    を特徴とする方法。 (3)特許請求の範囲第1または2項記載の方法すか、
    または70個以下の炭素原子を有するアルキル基、シク
    ロアルキル基、アリール基、アルカリール基またはアラ
    ルキル基を示し、R3およびR4が、それぞれHを示す
    かまたはゝc−o基を含ん/ でいてもよ<70個以下の炭素原子を有するアルキル基
    、アリール基、アルカリール基まだはアラルキル基を示
    すか、またはR3およびIζ4が5個までの炭素原子を
    有する環状基を窒素原子と共に形成しているか、または
    R2とR3またはR4が5個までの炭素原子を含む環状
    基を窒素原子と一緒になって構成している)のアミドで
    あることを特徴とする方法。 (4)特許請求の範囲第1ないし3項のいずれか7項に
    記載の方法において、アミドがN−メチルピロリドンで
    あることを特徴とする方法。 (5)特許請求の範囲第7または2項記載の方法70個
    までの炭素原子を有するアルキル基、了り−ル基、アル
    カリール基またはアラルキル基を示し、R6およびR7
    はそれぞれHを示すか、または70個までの炭素原子を
    有するアルキル基、アリール基、アルカリール基または
    アラルキル基を示している)のカルバメートでちること
    を特徴とする方法。 (6)特許請求の範囲第1または2項記載の方法R9、
    R10およびR11がそれぞれHe示すか、または10
    個以下の炭素原子を有するアルキル基、アリール基、ア
    ラルキル基、またはアルカリール基を示す)の尿素誘導
    体または尿素であることを特徴とする方法。 (7)特許請求の範囲第1または2項記載の方法(ここ
    で、RおよびR13がそれぞれ70個までの炭素原子を
    有するアルキル基、アリール基、アルカリール基゛また
    はアラルキル基を示しているか、またはR12とR13
    とが5個までの炭素原子を含む環状基を硫黄原子と一緒
    になって構成している)のスルホンであることを特徴と
    する方法。 (8)特許請求の範囲第1.2.または7項のいずれか
    7項に記載の方法において、スルホンが、スルホランま
    たはメチル置換スルホランであることを特徴とする方法
    。 (9)特許請求の範囲第1ないしg項のいずれか7項に
    記載の方法において、沃化物および/または臭化物源か
    、元素沃素まだは臭素、臭化水素、沃化水素、アルカリ
    金属の沃化物または臭化物、アルカリ土類金属の沃化物
    または臭化物まだは一般式R’ (CO)nHa 1 
    (ここで、n−=Oまたは/であシ、Halは、Br 
    iたはJを示し、そしてR1が7〜72個の炭素原子を
    有するアルキル基を示すか、または72個までの炭素原
    子を有するアリール基、アラルキル基またはアルカリー
    ル基を示す)を有する有機化合物であることを特徴とす
    る方法。 90 特許請求の範囲第2ないし2項のいずれか7項に
    記載の方法において、沃化物および/または臭化物源が
    、アルカリ金屑の・沃化物またはアルカリ金属の沃化物
    とアルキルヨーシトとの混合物であることを特徴とする
    方法。 0η 特許請求の範囲第1ないし70項のいずれか7項
    に記載の方法において、沃化物および/または臭化物源
    が、グラム原子パラジウム当シ/〜1000好ましくは
    3〜200.特に10〜30θグラム原子沃素および/
    または臭素に等しい全量で存在していることを特徴とす
    る方法。 α4 特許請求の範囲第1ないし70項のいずれか7項
    に記載の方法において、第三ホスフィンまたはそのオキ
    シドが追加の促進剤として存在していることを特徴とす
    る方法。 (13特許請求の範囲第1ないし72項のいずれか7項
    に記載の方法において、追加の促進剤がトリフェニルホ
    スフィン1fcld、)リフェニルホスフィンオキシド
    であることを特徴とする方法。 αゆ 特許請求の範囲第1ないし73項のいずれか7項
    に記載の方法において、反応が一酸化炭素分圧0.5な
    いし70バール好壕しくは10ないし乙0バールで行な
    われることを特徴とする方法。
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