JPS61289060A - 4−ペンテン酸エステルの製法 - Google Patents

4−ペンテン酸エステルの製法

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JPS61289060A
JPS61289060A JP61136372A JP13637286A JPS61289060A JP S61289060 A JPS61289060 A JP S61289060A JP 61136372 A JP61136372 A JP 61136372A JP 13637286 A JP13637286 A JP 13637286A JP S61289060 A JPS61289060 A JP S61289060A
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JP
Japan
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zeolite
pentasil
catalyst
ester
pentenoic acid
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JP61136372A
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ヴォルフガング、ヘルデリヒ
ヴォルフガング、リヒター
フーベルト、レンドレ
クラウス−ディーター、マルシュ
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BASF SE
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BASF SE
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    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C67/00Preparation of carboxylic acid esters
    • C07C67/30Preparation of carboxylic acid esters by modifying the acid moiety of the ester, such modification not being an introduction of an ester group
    • C07C67/333Preparation of carboxylic acid esters by modifying the acid moiety of the ester, such modification not being an introduction of an ester group by isomerisation; by change of size of the carbon skeleton
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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  • Organic Chemistry (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
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  • Catalysts (AREA)
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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】 たとえば西独特許出願公告第3040432号記載のと
おり金属カルボニル触媒の存在において一酸化炭素及び
アルカノールを用いるブタジェンの化学変化によるペン
テン酸エステルの製造の際にはぺンテン酸エステルの異
性体混合物が得られる。しかしたとえばペンテン酸エス
テルのヒドロホルミル化によるδ−ホルミル吉草酸エス
テルの製造のための爾後の化学変化には原料化合物とし
て4−ペンテン酸エステルが望ましい。それゆえすでに
異性体のペンテン酸エステルの異性化により4−ペンテ
ン酸エステルを得ることが試みられた。しかしBull
、 of C!hθm、 Sac、 of Japan
第46巻第358頁から公知のとおり、コバルトカルボ
ニルの存在における3−ペンテン酸メチルエステルの異
性化により主として2−ペンテン酸メチルエステルが得
られる。Tetrahedron第28巻(1972年
)第5769−77頁記載の別の作業方法に従って、ロ
ジウムトリフェニルホスフィンと塩化亜鉛とからの錯体
の存在において確かに異性体平衡を4−ペンテン酸エス
テルが得られるよう移行させることができる。しかしそ
こで用いられる触媒は数時間以内に不活性となる。
欧州特許出願第126349号にはペンテン酸エステル
混合物から周期律表の第■属の貴金属を含有している酸
性ゼオライトで処理して4−ペンテン酸エステルを得る
方法が記述しである。
ペンテン酸エステルの異性化の場合には、熱力学的平衡
に到達した後に5種の異性体すなわち4−ペンテン酸エ
ステル、シス−及びトランス−3−ペンテン酸エステル
ならびにシス−及びトランス−2−ペンテン酸エステル
が存在しており、平衡は強くトランス−2−ペンテン酸
エステルの側へ移行している。
それゆえ異性体のペンテン酸エステルから4−ペンテン
酸エステルを得る方法であって用いられる触媒はその寿
命が長くてかつ容易に再生可能であり、そのうえ二重結
合の4−ペンテン酸エステルへの線的移行が優先的に進
行し、そのうえ分離の困難なシス−2−ペンテン酸エス
テルの生成ができるだけ少ないものを提供するという技
術的課題が課せられた。
この技術的課題は異性化による4−ペンテン酸エステル
の製法であって異性体のペンテン酸エステルを高温にお
いてゼオライトをもって処理し4−ペンテン酸エステル
を反応混合物から蒸留分離するものにおいてペンタシル
型ゼオライトを用いることを特徴とする方法において解
決される。
この新規の方法には用いられるペンタシルゼオライトが
優先的に二重結合の4−ペンテン酸エステルへの線的移
行のみを許し、シス−2−ペンテン酸エステルの生成は
ほぼ完全に抑止されるという利点がある。さらに新方法
には用いられるペンタシル・ゼオライトは寿命が長くな
っておりかつ活性損失なしにより容易に再生可能である
という利点がある。また用いられるペンタシルゼオライ
トは触媒活性の金属の添加なしにすでに、二重結合の4
−ペンテン酸エステルへの線的移行に触媒として作用す
るという利点もある。そのうえ発生する反応混合物は蒸
留によって、より容易に分離可能である。
有利には異性体のペンテン酸エステルだと、t ハ炭素
原子数12までのアルコールから由来する2−又は3−
ペンテン酸エステルから出発する。とくに炭素原子数4
までのアルコールからの異性体のペンテン酸アルキルエ
ステルを用いるのがとくに望ましい。適切なペンテン酸
エステルはたとえば3−ペンテン酸メチルエステル、3
−ペンテン酸エチルエステル、3−ペンテン酸プロピル
エステル、3−ペンテン醗ブチルエステル、2−ペンテ
ン酸メチルエステル、2−ペンテン酸エチルエステルな
らびに2−ペンテン酸プロピルエステルである。西独特
許出願公開第30’40432号に対応して金属カルボ
ニルの存在において一酸化炭素及びアルコールを用いて
のブタジェンの化学変化の際ニ得られるとおりのペンテ
ン酸エステル異性体混合物も適している。特別に重要と
なったのは3−ペンテン酸エステルである。
ゼオライトは共通の酸素原子によって結合しである5i
n4−及びA104−四面体の剛性の三次元網構造のあ
る高度に規則正しい組織を備えている結晶質アルミノ珪
酸塩である。酸素に対する珪素−及びアルミニウム原子
の比率は1;2である。−アルミニウム含有の四面体の
電気原子価は結晶内へカチオンを含めることによってた
とえばアルカリ土又は水素イオンによって相殺しである
。カチオン交換が可能である。四面体間の空間は乾燥乃
至販焼によって脱水する前には水分子で塞がれている。
ゼオライトはその組織に応じてさまざまなグループに区
分される( Ullmanns EnzyklopAd
ie dertechn、 Ohemie第4版第24
巻第575頁(1983)参照)。それでモルデン沸石
グループではゼオライト組織のある四面体の鎖が、又は
斜沸石グループではそれらの層が存在しており一方フォ
ージャサイトグループでは四面体がたとえば四員環乃至
六員環から構成されているアルキメデス十四面体の形を
している多面体に分類される。アルキメデス十四面体の
くっつき方によって大きさの異なる空洞及び気孔が生じ
、それに応じてゼオライトをA、X及びYの型に区別す
る。
本発明による方法に従って、基本構成単位として5in
4四面体から構成された五員環を共有するペンタシル型
ゼオライトが触媒として用いられる。
これらは5102対Al2O3の比率の高いことならび
に気孔の大きさがA型ゼオライトのものと又又はY型の
ものとの間にあることを特徴とする( Ull−man
ns EncyclopKdie d+techn、 
Ohem、第4版第24巻1983年参照)。
用いられるゼオライトはさまざまな組成を示すことがあ
る。それらはアルミノ−1硼−1鉄−。
ガリウム−、クロム−2砒−及びビスマス−珪酸塩ゼオ
ライト又はこれらの混合物ならびにアルミノ−9硼−、
ガリウム−及び鉄ゲルマニウム酸塩ゼオラ−()又はこ
れらの混合物である。とくに西独特許出願公開第300
6471号に記載しであるとおりのアイソタクチツク・
ゼオライトをあげることができる。
ペンタシル型のアルミノ−2硼−及び鉄珪酸塩ゼオライ
トはペンテン酸エステルの異性化にとくに適している。
アルミノ珪酸塩ゼオライトはたとえばアルミニウム化合
物とくに水醗アルミニウム又は硫酸アルミニウム及び珪
素成分とくに高度分散二酸化珪素からアミン水溶液とく
に1,6−ヘキサンジアミン−11,3−プロパンジア
ミン−又はトリエチレンテトラミン−溶液中においてア
ルカリ−又はアルカリ土類金属を加えて又は加えずに1
00乃至200℃で自原性圧の下に作られる。
得られたアルミノ珪酸塩ゼオライトは使用物質の選択に
応じて5in2とA1□0.とを10乃至40000と
くに30乃至1000の比率で含んでいる。この種のア
ルミノ珪酸塩ゼオライトはまたエーテル性媒体・ジエチ
レングリコール・ジメチルエーテルなど。
アルコール性媒体・メタノール、1.4−ブタンジオー
ルなど又は水中においても合成できる。
硼珪酸塩ゼオライトはたとえば90乃至200℃におい
て向原性の圧の下で、硼素化合物・硼酸などを珪素化合
物とくに高度分散二酸化珪素とアミン水溶液とくに1,
6−ヘキサンジアミン−11゜3−プロパンジアミン−
又はトリエチレンテトラミン−溶液中においてアルカリ
−又はアルカリ土類金属を加えて又は加えずに化学変化
させて合成される。この種の硼珪m塩ゼオライトはアミ
ン水溶液中の代りにエーテル溶液たとえばジエチレング
リコールジメチルエーテル中又はアルコール溶液たとえ
ば1,6−ヘキサンジオール中において反応を実施する
ときも得られる。
鉄珪酸塩ゼオライトはたとえば鉄化合物とくに硫酸第二
鉄及び珪素化合物とくに高度分散二階化珪素からアミン
水溶液とくに1,6−ヘキサンジアミン中においてアル
カリ土類金属を加えて又は加えずに100乃至200℃
の温度において肉厚性の圧の下で得られる。
こうして作られたアルミ/−1硼−又は鉄珪酸塩ゼオラ
イトはそれらの単離後に通常100乃至160℃望まし
くは110°Cにおいて乾燥させ450乃至550℃望
ましくは500°Cにおいて憑焼する。有利には重量比
90 : 10乃至40 : 60の結合剤を用いて棒
又は錠剤に成形する。結合剤としてはたとえば酸化アル
ミニウム望ましくはベーマイト、極微粉砕した酸化アル
ミニウム、  5in2対A1□03の比率が25 :
 75乃至90:5とくに75 : 25の無定形珪酸
アルミニウム、二酸化珪素とくに極微粉砕した二酸化珪
素、極微粉砕した二酸化珪素と極微粉砕した酸化アルミ
ニウムとの混合物、極微粉砕した二酸化チタンならびに
粘土が適している。成形後に押出製品又はプレス成形体
を100乃至160”Cの温度において2乃至24時間
の間乾燥させ引続いて450乃至550℃の温度におい
て2乃至24時間の間慴焼する。
また単離したゼオライトを乾燥直後に成形し成形後に始
めて爛焼しても有利な触媒が得られる。
しかし作られたゼオライトは結合剤なしの純粋な形でで
も棒又は錠剤として使用できる。この場合成形は押出成
形助剤乃至解膠剤、ヘキサメチルセルロース、ステアリ
ン酸、馬鈴薯殿粉、蟻酸、酢酸、?i酸、 硝酸、アン
モニア、アミン、シリコエステル、黒鉛又はこれらの混
合物などを添加して行なわれる。
ゼオライトがその製法の種類に基いて、望ましい酸性の
H−型でなくたとえばナトリウム型であるときはこれを
有利にアンモニウム−イオンティオン交換し引続いて爛
焼する又は酸で処理することによって全部又は一部H−
型に変えることができる。
有利に9本発明によって用いられるゼオライトはナトリ
ウムイオンなどアルカリ金属イオン及び/又はカルシウ
ム又はマグネシウムなどアルカリ土類金属イオンを含有
している。アルカリ−及び/又はアルカリ土類金属イオ
ンの含有量はすでに合成の際に対応の原料選択によりゼ
オライトに準備しておくことができ、又は仕上がったゼ
オライトにおいて対応の金属塩を用いてイオン交換又は
含浸によって達成できる。アルカリ金属及び/又はアル
カリ土類金属イオンの含有量は有利に、ゼオライトに対
して0.05乃至3.5重量%である。
さらに本発明により用いられるペンタシル型ゼオライト
が周期律表第■属の金属を含有していると有効と判明し
た。優先される金属はたとえばコバルト、鉄、ニッケル
、さらにパラジウム、白金。
ロジウム、ルテニウム又はオスミウムなど貴金属である
。。望ましくは前記の金属の含有量はゼオライトに対し
て0.1乃至7.0重量%とくに0.5乃至3.5重量
%である。好都合に遷移金属を用いられるゼオライト中
へ、成形ずみのゼオライトを立上り管内に置き、20乃
至100℃において前記金属のハロゲン化物又は硝酸塩
の水性及び/又はアミン含有溶液を通すことによって、
もたらす。この種のイオン交換はたとえば水素−、アン
モニウム−及びアルカリ型のゼオライトに施こすことが
できる。ゼオライトに金属をもたらす別の可能性はゼオ
ライト材料に水性及び/又はアルコール性及び/又はア
ミン含有の溶液中の遷移金属のハロゲン化物、硝酸塩又
は酸化物を含浸させることにある。
イオン交換にも含浸にも続いて少なくとも1回の乾燥及
び選択的に今一度の法規を行なう。
さらに触媒が希土類元素とくにセリウム及び/又はラン
タンをたとえば0.1乃至4重量%望ましくは0.5乃
至2.5重量%含有していると有利である。
可能な一実地形式はたとえば硝酸コバルト又は硝酸セリ
ウム又は硝酸ランタンを水に溶かし、この溶液で成形ず
みの又は未成形のゼオライトを十分な時間の間1通常は
30分間まで濡すことにある。
引続いて過剰な水を回転蒸発器で除去する。次に濡した
ゼオライトを100乃至160°Cにおいて乾燥させ4
50乃至550’Cにおいて爛焼する。この湿潤工程は
所望の金属含有量に達するまで数回反復して実施できる
別の作業法に従うと粉末状の純粋なゼオライトを硝酸コ
バルト水溶液又は硝酸パラジウム−アンモニア溶液中で
スラリ化し2乃至24時間の間40乃至100℃におい
て処理する。濾別及び100乃至160℃における乾燥
及び450乃至550℃における法規の後にこうしてド
ーピングしたゼオライトを結合剤を用い又は用いないで
さらに加工して棒又はペレットとする。
H−型又はアンモニウム型で存在しているゼオライトの
イオン交換はたとえば結合剤を用いて又は用いずに成形
した棒状又はペレット状のゼオライトを塔内に置き、そ
れにたとえば硝酸セリウム水溶液又は硝酸コバルト溶液
を30乃至80’Cの温度において15乃至20時間の
間循環通過させる。
引続いて水で洗い乾燥させ爛焼する。この種のイオン交
換は硝酸パラジウム−アンモニア溶液を用いても実施で
きる。」 金属含有のとくに貴金属含有のゼオライトを200乃至
550℃の温度において水素をもってたとえば1乃至5
時間処理することが有効と判明した。
有利に、水素での処理に先立って触媒を分子状酸素又は
それを含んでいるガスの存在において徐々に300’C
までの温度に加熱する。そのうえ用いられる水素が炭素
原子数2乃至4のオレフィンを含有していると有利であ
る。
別の改質の可能性は、成形ずみ又は未成形のゼオライト
を塩酸、弗酸、燐酸などの酸及び/又は水蒸気で処理す
ることにある。そのうえ部分的コークス化により触媒の
活性を所望の反応生成物の最適選択性のため調整するこ
とも可能である。
本発明によるペンタシル型ゼオライトは選択的に2乃至
4■の棒として又は直径3乃至5mの錠剤として又は粒
度0.1乃至0.5■の粉末として又は流動床材料とし
て使用できる。」 異性化は有利に50乃至300℃の温度において実施さ
れる。この場合通常は常圧、負圧又はたとえば50バー
ルまでの高圧も維持される。
不連続の作業法においてはたとえば攪拌容器内において
粉末状ゼオライトを異性体ペンテン酸エステル混合物中
に懸濁させ温度50乃至250’Cとくに100乃至2
00’C,において2乃至ao時間攪拌する。
引続いて触媒を分離した後に4−ペンテン酸メチルエス
テルを蒸留により単離する。
優先される連続的作業法においては反応管内に成形ずみ
のペンタシル型ゼオライトを置き、異性化すべきペンテ
ン酸エステル異性体混合物を平均滞留時間5乃至100
分間、濡度50乃至250°C2とくに100乃至20
0℃望ましくは100乃至150°Cで液状で管を通し
てポンプで送る。引続いて反応混合物を常法に従ってた
とえば蒸留で分離し、未変化の原料は有利に再びもとに
戻される。
本発明による方法のとくに望ましい実施形式においては
異性体のペンテン酸エステルをガス状で。
場合によっては窒素など不活性の担体ガスとともに、 
本発明によるペンタシル型ゼオライト上へ導く。この場
合有利に温度を150乃至300’C,とくニ15o乃
至2500Cニ維持スル。0.1乃至20 h−1とく
ニ0.5乃至5 h−1(7)負荷wHsv (毎時、
触媒gあたりの原料混合物のg数)を維持するのが有効
と判明した0得られた反応混合物は凝縮させ、4−ペン
テン酸メチルエステルを蒸留により回収する。
本発明による方法に従って得られた4−ペンテン酸エス
テルはε−カプロラクタム、ヘキサンジオール又はアジ
ピン酸の製造のための中間製品であるδ−ホルミル吉草
酸エステルの製造に適している。
本方法を以下の実施例により説明する。
触媒A ペンタシル型アルミノ珪酸塩ゼオライトを攪拌オートク
レーブ内において自原性圧及び150’Cの水熱的条件
下に1.6−ヘキサンジアミン水溶液(50: 50重
量%の混合物)lokg中の高度分散5in2650 
gとA12(SO2)3−18 H,0203gとから
作られた。濾別及び洗浄の後に結晶質反応生成物を11
0℃で24時間乾燥させ、500℃で澱焼した。このア
ルミノ珪酸塩ゼオライトは5102’92.8重量%及
びA1□034.2重量%を含んでいる。
触媒Aはこのアルミノ珪酸塩ゼオライトをベーマイト(
重量比ao : ao )を用いて2IIIIIの棒に
成形(110℃で16時間乾燥させ500℃で16時間
販焼して作られた。
触媒B ゼオラ−()は攪拌オートクレーブ内における自原性圧
下170°Cでの水熱式合成においてStO,、(高度
分散の珪酸) 640 g 、 H3B0.122 g
 、ヘキサンジアミン水溶液(50: 50重量%の混
合物) aoo。
gから作られた。濾別及び洗浄後に結晶質反応生成物を
loo’cにおいて24時間乾燥させ、500’Cにお
いて24時間蛍焼した。5in294.2重量%及びB
2032.3重量%を含んでいるペンタシル型硼珪酸塩
ゼオライトが得られた。
触媒Bはこの硼珪酸塩ゼオライトをベーマイト(重量比
60 : 40 )を用いて2+w棒に成形し110℃
で16時間乾燥させ、500°Cで16時間像焼−して
作られる。
触媒C 触媒Cは触媒Bと同様にして、ただし押出助剤としてベ
ーマイトの代りに高度分散A1□03を用いて作られる
触媒り 触媒Bを重量比1:15の20%NH,C1溶液をもっ
て80℃において2時間処理して、また引続いて50℃
においてPd(NH3)4 (NO3)2アンモニア溶
液をもってイオン交換して触媒りが得られ、このものは
110℃での乾燥及び500℃での5時間の爆焼の後に
Pd含有量0.8重量%である。
触媒E 触媒Eは触媒りと同様にして作られ、ただしPd含有量
は3.3重量%である。
触媒F 触媒Fは一触媒Bについて記載の一硼珪酸塩ゼオライド
粉末を結合剤なしで2mの棒に押出し。
110°Cで乾燥させ500’Cで16時間像法規た後
にこれらの棒を重量比1:15の20%NH,,01溶
液をもって80℃で2時間処理し、これら処理ずみの棒
をpd(NH3)4 (NO3)2アンモニア溶液をも
って50℃でイオン交換を行なった後110’cで乾燥
させ500’Cで5時間法規して得られる。触媒はPd
 2.1重量%。
を含んでいる。
触媒G(対照) 欧州特許出願第126349号記載のパラジウム0.5
重量%を負荷しであるYゼオライトを触媒として用いる
異性化 上記の触媒を用いて達成される実験結果を表1にまとめ
である。使用原料としては3−ペンテン酸メチルエステ
ルが選ばれた。
反応は管状反応器(螺旋、内径0.63.長さ90Cs
)内、気相1等温条件下で少なくとも6時間実施した。
反応生成物は常法に従って分離し特性を明らかにした。
反応生成物及び原料の定量測定はガスクロマトグラフィ
ーで行なわれた。
実施例ざ 触媒充填ft80gの反応器内において120時間の運
転時間にわたって触媒F!、180°C,h  におい
て3−ペンテン酸メチルエステル30ow/ht−化学
変化させた。初期の生成混合物中の4−ペンテン酸エス
テルの割合8.8重量%はこの時間の間に6.5重量%
に低下する。
対照例2 実施例第♂と同様にただし触媒Gを用いて作業する。同
じ反応条件下において4− PSEの割合10.7重量
%が6時間後にはすでに6.7重量%に低下する。
表■ 3−ペンテン酸メチルエステル(3−PSE )の異性
化 触媒   ABODEIIG’FG 温度(’C)    180180  180 180
 180 180180 1jWH3V   2h−1
1h−11h−11,4−11h−12h−12,5h
−IQ生成物組成(重量%)

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)異性化による4−ペンテン酸エステルの製法であ
    って、異性体のペンテン酸エステルを高温においてゼオ
    ライトをもって処理し、反応混合物から4−ペンテン酸
    エステルを蒸留分離するものにおいて、ゼオライトがペ
    ンタシル型であることを特徴とする方法。
  2. (2)アルミノ珪酸塩ゼオライトを用いることを特徴と
    する特許請求の範囲第1項記載の方法。
  3. (3)硼珪酸塩ゼオライトを用いることを特徴とする特
    許請求の範囲第1項記載の方法。
  4. (4)鉄珪酸ゼオライトを用いることを特徴とする特許
    請求の範囲第1項記載の方法。
  5. (5)ゼオライトが周期律表第VIII属の金属を含有して
    いることを特徴とする特許請求の範囲第1から4項のい
    ずれか1項に記載の方法。
  6. (6)ペンタシル型ゼオライトがパラジウム、白金及び
    /又はロジウムを含有していることを特徴とする特許請
    求の範囲第1から5項のいずれか1項に記載の方法。
  7. (7)ペンタシル型ゼオライトがコバルト及び/又はニ
    ッケルを含有していることを特徴とする特許請求の範囲
    第1から5項のいずれか1項に記載の方法。
  8. (8)ペンタシル型ゼオライトは金属0.1乃至7.0
    重量%を含有していることを特徴とする特許請求の範囲
    第1から7項のいずれか1項に記載の方法。
  9. (9)ペンタシル型ゼオライトがアルカリ−及び/又は
    アルカリ土類金属イオンを含有していることを特徴とす
    る特許請求の範囲第1から8項のいずれか1項に記載の
    方法。
  10. (10)ペンタシル型ゼオライトが希土類元素を含有し
    ていることを特徴とする特許請求の範囲第1から9項の
    いずれか1項に記載の方法。
JP61136372A 1985-06-14 1986-06-13 4−ペンテン酸エステルの製法 Pending JPS61289060A (ja)

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