JPS61218541A - アルカンポリオ−ルの製造法 - Google Patents

アルカンポリオ−ルの製造法

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JPS61218541A
JPS61218541A JP60056073A JP5607385A JPS61218541A JP S61218541 A JPS61218541 A JP S61218541A JP 60056073 A JP60056073 A JP 60056073A JP 5607385 A JP5607385 A JP 5607385A JP S61218541 A JPS61218541 A JP S61218541A
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imidazole
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佳久 木曽
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正秀 田中
Hideto Matsuoka
英登 松岡
Kenji Saeki
憲治 佐伯
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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】 〔技術分野〕 本発明は、−酸化炭素および水素を触媒の存在下に反応
させることによりアルカンポリオール、トくにエチレン
グリコールを製造する方法ニ関する。さらに詳しくは、
従来の触媒にくらべて活性が高くしかも比較的低い圧力
条件下の反応においてもアルカンポリオールを高い収率
で製造することのできる方法を提供するものである。
〔従来の技術〕
従来、−酸化炭素と水素とを反応させることによりアル
カンポリオールを製造する方法とシテロジウム系触媒を
使用する方法が数多く提案されている。ロジウム系触媒
を使用するこれらの方法では触媒活性はかなり高いが、
ロジウム系触媒の価格が著しく高価であることの他に、
いずれの方法においても反応終了後にロジウム系触媒が
ロジウム金属として反応器西部あるいはその池の場所に
沈着して不活性化し、容易に回収して再使用することが
できないという欠点がある。従って、ロジウム系触媒を
使用する方法は触媒活性がかなり高いにもかかわらず、
アルカンポリオールを工業的規模で経済的に製造する方
法として採用し難い。
また、前記ロジウム系触媒の欠点を回避するために他の
貴金属系触媒が提案されている。たとえば、ロジウム系
触媒以外の貴金属系触媒として。
特開昭55−115834号公報、アメリカ特許第4.
170.605号明細書、J、Am、Chem、 Sa
c、 、 102゜6855(1980)、Erdol
 Kohle ErgasPetrochem、、52
* 513(1979)、Int、 HlghPres
sure Conf、 (USA)、 6th(197
7)、 (1)。
733〜73BC1979)およびJ、 Ca、tal
、 、 6 L359(1980)などには、ルテニウ
ム系触媒を使用する方法が提案されている。これらのル
テニウム系触媒を使用する方法では、触媒そのものの価
格が安価で経済性に優れているが、ロジウム系触媒にく
らべて活性、とくに低い反応圧力条件下における活性に
劣っている。たとえば、前記アメリカ特許第4.170
.605号明細書ならびにInt、HlghPress
ure Conf、 (USA)46th(1977)
、〔1〕、733〜738(1979)には特定のルテ
ニウム化合物とピリジン類塩基配位子とから形成された
ルテニウム錯体触媒を使用する方法が提案されており。
前記特開昭55−115834号公報には可溶化したル
テニウムカルボニル錯体を触媒として使用する方法が提
案され、前記公開公報には該ルテニウムカルボニル錯体
と共に助触媒としてアミン類、ピリジン類、プリン、ピ
リミジン、ピペラジンなどの環状アミン類、ビス(トリ
フェニルホスフィン)イミニウムハライド、アルカリ金
属ハライド、アルカリ土類金属ハライド、沃化コバルト
、沃化鉄などが使用できることが開示されている。しか
し。
前記公開公報にはルテニウムカルボニル錯体、アミン類
およびハロゲン化合物の三成分を併用して反応を実施す
ることを示唆する記載は存在しない。
これらの先行技術文献に記載されていたいずれのルテニ
ウム系触媒を使用しても活性、とくに比較的低い反応圧
力条件下における活性が低く、高い収率でアルカンポリ
オールを製造することはできない。
本出願人はかかる状況のもと先に特開昭58−2973
0号公報によって、触媒としてルテニウムカルボニル錯
体、アミン類およびハロゲン化合物の組み合せからなる
触媒を用いる方法を提案した。
該方法は従来法に比べて反応の活性が高く、アルカンポ
リオールへの選択性ならびにその収率も向上したが、工
業化を考える場合には更に一層の改良が望まれる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明者等は従来の技術が前記状況にあることを認知し
た上で、アルカンポリオール、中でもエチレングリコー
ルの収率ならびに選択性を更に向上させることを目的と
して従来技術の改良について検討した。
〔発明を解決するための手段〕
その結果、下記方法を採用すれば前記目的を達成できる
ことを見出し本発明を完成するに到った。
すなわち1本発明の方法によれば触媒の存在下ならびに
加熱加圧条件下に、−酸化炭素および水素を反応させる
ことによりアルカンポリオールを製造する方法において
、該触媒が (a)ルテニウムカルボニル錯体 (b)  イミダゾール類 (c)  ハロゲン化合物 (d)  炭素原子をはさんでその両側に窒素原子を有
する構成要素をその骨格中に含むN、N−2座配位子化
合物 の組み合せからなることを特徴とするアルカンポリオー
ルの製造法、が提供される。
本発明の方法において触媒を構成するルテニウムカルボ
ニル錯体として具体的には、たとえば(C5Hs )(
c H,)RU(CO)2、RU3(Co)12、Ru
(Co)4− Ru6(co)18. H2Ru4(C
o)13%H6Ru 4(CO) 12 、(R’u 
(CO) s Cj’ 2 )2などの配位子に少なく
とも1個以上のCoを有するルテニウム化合物を例示す
ることができる。本発明の方法において使用される触媒
は、その触媒を構成しているところのルテニウムカルボ
ニル錯体について言及すると、加熱加圧条件下に一酸化
炭素と水素が存在する反応系内でルテニウムカルボニル
錯体が形成されるならば、反応を開始するに先立って必
ずしもルテニウム化合物をルテニウムカルボニル錯体の
形で初めから反応器に仕込む必要はない。
すなわち1本発明の触媒を構成しているところのルテニ
ウムカルボニル錯体に関しては、反応系内でルテニウム
カルボニル錯体が形成される限りにおいて2本発明の方
法ではルテニウムカルボニル錯体以外の後述する任意の
ルテニウム化合物を使用することも本発明の方法に包含
される。このような反応系内でルテニウムカルボニル錯
体に’&化し得ると考えられるルテニウム化合物として
具体的には1例えばルテニウムのハロゲン化物、カルボ
ン酸塩、無機酸塩、m化物1程々の有機配位子と錯結合
した化合物、Coを除く種々の無機配位子と錯結合した
化合物などを例示することができ。
具体的には例えば塩化ルテニウム、臭化ルテニウム、沃
化ルテニウム、ギ酸ルテニウム、 酢ml’fニウム、
硝酸ルテニウム、二酸化ルテニウム、四酸化ルテニウム
、Ru(acac)3および(Cs Hs )2 Ru
などを例示でき、また微粉末のルテニウム金属も反応系
内においてカルボニル錯体を形成して溶解するので使用
することができる。
本発明の方法において触媒を構成するイミダゾール類は
、具体的にはイミダゾール、炭化水素基置換イミダゾー
ル、1−ヒドロキシメチルイミダゾール、2−ヒドロキ
シメチルイミダゾール、4−ヒドロキシメチルイミダゾ
ール、1−(2−ヒドロキシエチル)イミダゾール、2
−(2−ヒドロキシエチル)イミダゾール、4−(2−
とドロキシエチル)イミダゾール等のヒドロキクアルキ
ル基置換イミダゾール、1−カルボキシメチルイミダゾ
ール。
2−カルボキシメチルイミダゾール、4−カルボキシメ
チルイミダゾール、1−(2−カルボキシエチル)イミ
ダゾール、4−(2−カルボキシエチル)イミダゾール
等のカルボキシ基置換イミダゾールなどをあげることが
できる。
本発明では、前記イミダゾール類の中でも特に好ましい
イミダゾール類は一般式 (式中 R1,R2,R3およびR4は水素原子または
炭化水素基を示し、R3およびRは二価の炭化水素基で
結合して環を形成していても差しつかえない)で表わさ
れるイミダゾールおよび炭化水素基置換イミダゾールで
あって、該炭化水素基置換イミダゾールとして具体的に
はN−メチルイミダゾール、N−エチルイミダゾール、
N−プロピルイミダゾール、N−イソプロピルイミダゾ
ール、N−ブチルイミダゾール、2−メチルイミダゾー
ル、2−エチルイミダゾール、2−プロピルイミダゾー
ル、2−イソプロピルイミダゾール、4−メチルイミダ
ゾール。
4−エチルイミダゾール%4−プロピルイミダゾール、
4−イソプロピルイミダゾール、4−ブチルイミダゾー
ル、4,5−ジメチルイミダゾール、4,5−ジエチル
イミダゾール、N−メチル−2−エチルイミダゾール、
N−メチル−4−エチルイミダゾール、1−フェニルイ
ミダゾール、4−フェニルイミダゾール、ベンズイミダ
ゾール、N−メチルベンズイミダゾール、N−エチルベ
ンズイミダゾール、N−ブチルベンズイミダゾール、N
−ヘキシルベンズイミダゾール、2−メチルベンズイミ
ダゾール、4,5−ジメチルベンズイミグゾールなどを
例示できる。
本発明の方法において使用される触媒の第三のIR成成
分であるハロゲン化合物とは、アルカリ金属ハライド、
第四アンモニウムハライド、第四ホスホニウムハライド
およびイミニウムハライドであって、本発明ではこれら
の群から選ばれる少なくとも1種のハロゲン化合物が使
用される。該ハロゲン化合物として具体的には、弗化リ
チウム、塩化リチウム、臭化リチウム、沃化リチウム、
弗化ナトリウム、塩化ナトリウム、臭化ナトリウム、沃
化ナトリウム、弗化カリウム、塩化カリウム。
臭化カリウム、沃化カリウム、塩化ルビジウム。
臭化ルビジウム、沃化ルビジウム、弗化セシウム。
塩化セシウム、臭化セシウム、沃化セシウムなどのアル
カリ金属ハライド、弗化テトラメチルアンモニウム、塩
化テトラメチルアンモニウム、臭化テトラメチルアンモ
ニウム、沃化テトラメチルアンモニウム、弗化テトラエ
チルアンモニウム、塩化テトラエチルアンモニウム、臭
化テトラエチルアンモニウム、同様にテトラプロピルア
ンモニウムハライド、テトラブチルアンモニウムハライ
ド、トリメチルベンジルアンモニウムハライド、トリ1
エチルベンジルアンモニウムハライド、トリイソプロピ
ルベンジルアンモニウムハライドなどの第四アンモニウ
ムハライド、弗化テトラメチルホスホニウム、塩化テト
ラメチルホスホニウム、臭化テトラメチルホスホニウム
、沃化子トラメチルホスホニウム、弗化テトラエチルホ
スホニウム、塩化テトラエチルホスホニウム、臭化テト
ラエチルホスホニウム、沃化テトラエチルホスホニウム
同様にテトラプロピルホスホニウムハライド、テトラブ
チルホスホニウムハライド、テトラフェニルホスホニウ
ムハライド、トリフェニルメチルホスホニウムハライド
、トリフェニルエチルホスホニウムハライドなどの第四
ホスホニウムハライド。
弗化ビス(トリフェニルホスフィン)イミニウム、塩化
ビス(トリフェニルホスフィン)イミニウム、臭化ビス
(トリフェニルホスフィン)イミニウム、沃化ビス(ト
リフェニルホスフィン)イミニウムなどのイミニウムハ
ライドを例示することができる。これらのハロゲン化合
物のうちでは。
塩化物、臭化物または沃化物を使用することが好ましい
本発明では、触媒を構成する成分としては、前化合物か
らなる合計4つの成分を組み合わせてなる触媒が本発明
のアルカンポリオールの製造に使用される。
本発明の方法において使用されるN、N−2座配位子化
合物は、炭素原子をはさんでその両側に窒素原子を有す
る構成要素をその化合物の骨格中に含む有機の2座配位
子化合物である。本発明では該N、N−2座配位子化合
物の中では、炭素原子を2又は3個はさんでその両側に
窒素原子を有する構成要素をその骨格中に含むN、N−
2座配位子化合物が好ましく、この場合2つの窒素原子
が例えば式(1) のように環構造を形成しているときには、少なくともい
ずれか一方の側において、両室素原子の間に介在する炭
素原子の個数が2又は3個であればこれは本発明の好ま
しいN、N−2座配位子化合物に含まれる。
本発明で使用されるN、N−2座配位子化合物に関して
念のために更に言及すると1本発明では甑に有機化合物
の骨格中に炭素原子をはさんでその両側に窒素原子を有
する構成要素を有する化合物であれば全て本発明で言う
ところのN、N−2座配位子化合物に該当するものでは
なく、キレート形成能を有する化合物、す′なわち本発
明の場合には2座配位子化合物であることを要する。従
って本発明の場合には、例えば前記したイミダゾール類
や後述する反応の溶媒として使用することのできるイミ
ダゾリトン等のキレート形成能の無い化合物は本発明の
N、N−2座配位子化合物には包含されない。
本発明で使用される前記したN、N−2座配位子化合物
として具体的には、 2.2’−ジピリジル、4−メチ
ル−2,ダージピリジル、 4.4’−ジメチル−2゜
2′−ジピリジル等のジピリジルm、1.10−7エナ
ントロリン等の7エナントロリン類、エチレンジアミン
、N−エチルエチレンジアミン゛、N、N−ジメチルエ
チレンジアミン、 N、N、N’−トリメチルエチレン
ジアミン、 N 、 N 、 N’ 、 N’−テトラ
メチルエチレンジアミン、1,2−ジピペリジノエタン
等のエチレンジアミン類、ピペラジン、N−メチルビペ
ラジン、N、N−ジメチルピペラジン、ジベンゾ−N、
N’−ジメチンアミン類、2−(ジメチルアミノメチル
)ピリジン、2−(ジメチルアミンエチル)ピリジン等
のアミノアルキルピリジン類、2−ピリジンアルドキシ
ム等のイミノメチルビリジン類等の炭素原子2つをはさ
んでその両側に窒素原子を有する構成要素をその骨格中
に含むN、N−2座配位子化合物およびN、N、N 、
N−テトラメチルトリメチレンジアミン等のトリメチレ
ンジアミン類、1.8−ジアミノナフタレン、1.8−
ビス(ジメチルアミノ)ナフタレン等のジアミノナフタ
レン類等の炭I!i子3つをはさんでその両側に窒素原
子を有する構成要素をその骨格中に含むN、N−2座配
位子化合物などを例示できる。本発明では、これらの中
ではジピリジル類およびジアミノナフタレン類の使用が
好ましい。
本発明の方法では、−酸化炭素および水素の反応は前記
した本発明の触媒を構成する成分の存在下に通常は溶媒
の共存下に実施される。この場合の溶媒としては反応に
不活性な有I4溶媒ならばいずれでも使用することがで
き、具体的にはテトラヒドロ7ラン、ジエチレングリコ
ールのジ〆チレエーテル、テトラエチレングリコールの
ジメチル壬−テル(テトラグライム)、ジエチルエーテ
ル、′ジインプロピルエーテル、ジオキサン、1.2−
ジメトキシベンゼン、18−クラウン−6などのエーテ
ル類;酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル。
エチレングリコールジアセテート、ジエチレングリコー
ルジアセテート、γ−ブチロラクトン、ジメチル−γ−
ブチロラクトン、δ−バレロラクトンなどのエステル類
;スルホラン、ジメチルスルホンなどのスルホン類;ジ
メチルスルホキシド、ジエチルスルホキシドなどのスル
ホキシド類:N、N−ジメチルホルムアミド、N、N−
ジエチルホルムアミド、N、N−ジメチルアセトアミド
、N−メチルピロリドン、N−エチルピロリドン、N−
メチル−2−ピリドンなどのアミド類; N、N、N’
、N’−テトラメチル尿素、1.3−ジメチル−2−イ
ミダゾリトンなどの置換尿素類;へキサメチルリン酸ト
リアミド、ヘキサエチルリン酸トリアミドなどのリン酸
トリアミド類;メタノール、エタノール、2−メトキシ
エタノール、エチレングリコール、ジエチレングリコー
ル、トリエチレングリコールなどのアルコール類;ヘキ
サン、ヘプタン、ヘキセン、シクロヘキセン、ナフサ、
灯油などの炭化水素;ベンゼン、トルエン、キシレンな
どの芳香族炭化水素、トリプロビルホスフィンオキシト
、トリブチルホスフィンオキシト等のホスフィンオキシ
Fなどを例示することができる。これらの溶媒のうちで
はエーテル類、スルホン類、アミド類、エステル類など
の非プロトン性極性溶媒を使用すると。
反応速度が向上するので好ましい。
本発明の方法において使用される触媒の使用割合は任意
であるが、一般には次のとおりである。
ルテニウムカルボニル錯体の使用割合は1反応系内のル
テニウム原子の濃度として通常1ないし10−6グラム
原子/!、好ましくは5 X 10−’ないし10 グ
ラム原子/Eの範囲である。また、イミダゾール類の使
用割合は1反応系内のイミダゾール類の濃度として通常
は10−6モル/1以上であり、本発明では必要に応じ
てイミダゾール類を溶媒として多量に使用しても差し支
えなく、イミダゾール類の使用割合を多くするとアルカ
ンポリオールの生成量が増すので好ましい。ハロゲン化
合物の使用割合は1反応系内のハロゲン化合物の濃度と
して通常は5ないし10−6モル/Il、好ましくは1
ないし10 モル/lの範囲である。またN、N−2座
配位子化合物の使用割合は1反応系内のN、N−2座配
位子化合物の合計した濃度として通常は50ないし1o
−6モル/1.好ましくは5×10−1ないし10 モ
ル/lである。本発明では。
N、N−2座配位子化合物は前記したN、N−2座配位
子化合物の群から1種類を選んで紙独使用する他に、必
要に応じて2種類以上を選んで混合使用することができ
ることは、他の触媒の構成成分であるルテニウムカルボ
ニル錯体、イミダゾール類およびハロゲン化合物の場合
と同様である。反応系内におけるルテニウムカルボニル
錯体に対するイミダゾール類の割合は、ルテニウム1グ
ラム原子に対するイミダゾール類として通常103ない
し10−1モル、好ましくは10 ないし1モルの範囲
であり、同様に反応系内におけるルテニウム化合物に対
するハロゲン化合物の割合はルテニウム1グラム原子に
対するハロゲン原子として通常1o2ないし10 グラ
ム原子、好ましくは5oないし5×10 グラム原子の
範囲である。また、同様に反応系内におけるルテニウム
カルボニル錯体に対するN、N−2座配位子化合物の割
合は、ルテニウムの1g原子に対するN、N−2座配位
子化合物として通常は10 ないし10 モル、好まし
くは102ないし1モルである。
本発明の方法において使用される触媒の調製法として、
ルテニウムカルボニル錯体、イミダゾール類、ハロゲン
化合物お上びN、N−2座配位子化合物をそれぞれ別々
に反応系内に添加し1県内において触媒活性種を形成さ
せる方法を採用することもできる。また、触媒構成成分
のルテニウムカルボニル錯体とイミダゾール類とが錯体
を形成する場合には、画構成成分から形成されたルテニ
ウムカルボニル錯体とイミダゾールの錯体として反応系
内に添加して、系内において触媒活性種を形成させる方
法を採用することもできる。また、触媒構成成分のルテ
ニウムカルボニル錯体、イミダゾール類、ハロゲン化合
物およびN、N−2座配位子化合物の4成分が錯体を形
成する場合には、該4構e、成分から形成されたルテニ
ウムカルボニル錯体・イミダゾール類・ハロゲン化合物
・N、N −2座配位子化合物の錯体を反応系内に添加
し1県内において触媒活性種を形成させる方法を採用す
ることもできる。また、使用するハロゲン化合物が第四
アンモニウムハライドあるいは第四ホスホニウムハライ
ドの場合は、第三アミン化合物あるいは第三ホスフィン
化合物およびこれらと等モルの有機ハライドを反応系に
添加し、系内において第四アンモニウムハライドあるい
は第四ホスホニウムハライドを形成させることもできる
。いずれノ方法を採用した場合にも、ルテニウムカルボ
ニル錯体、イミダゾール類およびN、N−2座配位子化
合物のそれぞれの使用割合はいずれも前記範囲にある。
本発明の方法において1反応系に供給される一酸化炭素
および水素ガスの供給割合は水素ガスに対する一酸化炭
素のモル比として通常20・ないし0.05、好ましく
は5ないし0.2の範囲である。
本発明の方法において1反応は加熱加圧条件下に実施さ
れる。反応の際の圧力は通常2000ないし1 kg/
lyn −G、好ましくは1000ないし50kg/a
n −Gの範囲である。一般に反応の際の圧力が高くな
るほど反応速度は向上するので好ましいが、本発明の方
法ではとくに比較的低圧領域においてもアルカンポリオ
ールが生成するという特徴がある。また1反応の際の温
度は通常50ないし350℃、好ましくは150ないし
300℃の範囲である。反応に要する時間は通常0.1
ないし20時間、好ましくは0.2ないし10時間の範
囲である。
通常反応は攪拌条件下に実施される。
本発明の方法において、反応終了後の反応混合物を蒸留
、抽出などの常法によって処理することによりアルカン
ポリオールを単離することができる。本発明の方法にお
いて得られるアルカンポリオールは主成分のエチレング
リコールの他に少量のプロピレングリコール、微少量の
グリセリンなどである。また、本発明の方法において得
られる生成物としては前記アルカンポリオールの池にメ
タノール、エタノールがある、 〔発明の効果〕 本発明の方法を採用すれば従来の方法にくらべ、アルカ
ンポリオールを中でもエチレングリコールを高い収率で
得ることができ、かつ副生成物のメタノールを抑えるこ
とによりエチレングリコールを選択性よく得ることが出
来る。
〔発明の実施例〕
次に、本発明の方法を実施例によって具体的に説明する
実施例1 内容量60m+1のハステロイc製オートクレーブの内
部をアルゴンで置換した後、このオートクレーブにRu
 3(c o ) 12をRu原子として0.5ミリグ
ラム原子、N−メチルベンズイミダゾール2.55ミリ
モル、塩化ビス(トリフェニルホスフィン)イミニウム
(ppNctl) 1.01ミリモル、 2.2’−ジ
ピリジル2.50ミリモルおよび1,3−ジメチル−2
−イミダゾリトン(DMI)10m#を入れてオートク
レーブを閉じた。次にこのオートクレーブにガス導入管
から一酸化炭素/水素のモル比が1/3の混合ガスを反
応系内に導入して、圧力520〜48CJkQ/α2、
温度240”Cで0.5時間反応させた。
反応終了後、混合物を室温まで冷却し、過剰のガスを排
出した後1反応混合物を取り出した。
これをガスクロマトグラフィーにより定量した結果を第
1表に示す。
実施例2〜14 実施例1において第1表に示す条件とする以外は同様に
行った。結果を第1表に示す。
比較例1〜5 実施例1において第2表に示す条件とする以外は同様に
行った。結果を第2表に示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)触媒の存在下ならびに加熱加圧条件下に、一酸化
    炭素および水素を反応させることによりアルカンポリオ
    ールを製造する方法において、該触媒が (a)ルテニウムカルボニル錯体 (b)イミダゾール類 (c)ハロゲン化合物 (d)炭素原子をはさんでその両側に窒素原子を有する
    構成要素をその骨格中に含むN,N−2座配位子化合物 の組み合せからなることを特徴とするアルカンポリオー
    ルの製造法。
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