JPS6036450A - 触媒を使用するカルボンアミドの製造方法 - Google Patents

触媒を使用するカルボンアミドの製造方法

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JPS6036450A
JPS6036450A JP59138872A JP13887284A JPS6036450A JP S6036450 A JPS6036450 A JP S6036450A JP 59138872 A JP59138872 A JP 59138872A JP 13887284 A JP13887284 A JP 13887284A JP S6036450 A JPS6036450 A JP S6036450A
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C233/00Carboxylic acid amides
    • C07C233/01Carboxylic acid amides having carbon atoms of carboxamide groups bound to hydrogen atoms or to acyclic carbon atoms
    • C07C233/02Carboxylic acid amides having carbon atoms of carboxamide groups bound to hydrogen atoms or to acyclic carbon atoms having nitrogen atoms of carboxamide groups bound to hydrogen atoms or to carbon atoms of unsubstituted hydrocarbon radicals
    • C07C233/09Carboxylic acid amides having carbon atoms of carboxamide groups bound to hydrogen atoms or to acyclic carbon atoms having nitrogen atoms of carboxamide groups bound to hydrogen atoms or to carbon atoms of unsubstituted hydrocarbon radicals with carbon atoms of carboxamide groups bound to carbon atoms of an acyclic unsaturated carbon skeleton

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
  • 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】 本山IK+(sは、金属化合物の触媒作用の影響下で高
γ品度およびできれば高められた圧力で、カルボン酸と
アンモニアとから出発して触媒使用によるカルボンアミ
ド(Carbon amides )の製造方法に関す
る。
類似の方法はオランダ国特許明細店 り171,156号31及びに英国特約明細店第1,6
96,615号によって既に公知である。両’I!+W
rに1・5いては、反応混合物中に可溶の有機金縮化合
物をその反応混合物に基づいて0.1〜10i11;%
1史月1している。
==J酊性有性有機金属触媒用にまつわるある独の欠点
がある。例えは、転化が終った後、その有機金柄化合物
を化学的に転化し、例えは不治性金属化合物にしてこれ
を濾過除去するような除去が必少である。その結果とし
て、少なくとも1工程の余分の工程が必要であり、また
、さらに触媒が1回しか使用できない。
ある棟のカルボンアミドの製造に触媒として脱水したT
lO2の使用は、GB−A第421718号およびDE
 −C第511885号から公知である。
本発明によれば、周期光の第1Va族、第1Vb族また
は第Va族の金属の、反応混合物に不溶性の水和酸化物
の触媒量の存在下でカルボン酸をアンモニアで転化する
ことによってカルボンアミドが製造される。好ましく(
工その金属は74より低い原子番号を有する。好ましい
金属化合物は水利酸化物である。特に、チタン、ジルコ
ニウムおよびスズの酸化物ゴdよび水和酸化物が、1−
ぐれた触媒である。これらは事実上、反応混合物に不溶
である(その溶解度は概して余端として約15 ppm
未満であり、この値は分析技術の検出限界である)。
これらの不fB性金属触媒の使用は、これらの分離が、
例えは濾過のように非常に簡単である利点がある。また
この反応では触媒の繰返し使用が可能であり、反応を例
えば固定床において連続的に行うことができる、これは
操業上非常な利点である。
このカルボン酸とアンモニアとの転化用の他の不溶性触
媒は、種々の珪酸塩のように既に公知である。しかし、
これらは第1v族および第Va族の金属から誘導される
触媒より活性が小さい。
木兄りif/(よれば、好ましく使用される水和金屑1
イタ化物は水和二r1ソ化物であり、ざらに好ましくは
水和二酸化ジルコニウムおよび(または)水和二1ソ化
チタンである。[水和酸化物J (byd ra t、
edoxj、de ) &t 、コ’0)場合、4爪損
1%以上、好ましくば70 IL ft’l: %以上
の水を含有する酸化物を意味する。通常、水のノhは和
尚ハラい、ず1よゎち水和酸化qりjのMlにの75〜
90%の間である。95褒以上の含水7iの水利酸化物
の使用は推奨できない。反応σ月1;]、イh十のyJ
<は水和全組酸化物から逃げる水もル〕るであろうし、
また形成された反応水もある。
ある場合には、担体上に沈殿させた金属酸化物融結1〔
例えはダイカシイト(Dicalite ) ]の使用
も便利である。(IタイヵンイI・」は本町細1では米
国、ロスア/ゼルス山、ブレフコ社(()refc。
J nc 、 ) 喪の製品バージイト(Perlit
e )の意味でk)る、これは火山性起源の、既に骸焼
されているナトリウム、カリウムアルミノンリケードで
ある)。
水和二酸化チタン(TiO2)・xH2Oは主としてオ
ルトチタン酸から成るのが好ましい。さらに特別には、
四塩化物または他の有機(無機)ジルコニウムまたはチ
タン化合物を水性アン化ニアで転化し7て形成されるよ
うな沈殿させた水和二酸化ジルコニウムおよび(または
)水和二酸化チタンが々Jましく使用される。
比較例2Bと20とには、カルボンアミドの製造用の触
媒としては、ルチA/(rutile) IJ’2また
はアツーターゼ(anatase )型二酸化チタンF
J、無効であることを示す。実施例6では、沈殿させた
水和二酸化チタンを乾燥させるとその触媒活性が著しく
減少することを示しtいる。
触媒活性の損失なしに沈殿を部分的に乾・課することは
可能であるが、パンチ式オートクレーブまたは触媒床の
いずれの場合でも、この形態では触媒の分散および装填
が相当困難である。さら((、未乾燥の沈殿は、例えは
カルボン酸中への分11ダが容易であり、反応容器への
装填も容易である。水は反応水ど共に便利かつ経済的に
除去できる。従つて、触媒の好ましい形態は、周期表の
第iv族または四νaIPf、の金属の未乾燥、水和酸
化物である。
使用される金属化合物の石は、方法の工程によって広範
囲に変化し5ろ。−回使用におけるその邦は、大部分0
.05〜1o重iT %の間、好ましくは0.1〜1.
5爪がチの間であるが、書使用および連続方法ではこね
より著しく高くなる。しかし、・−の触媒を使用して製
造されるカルボンアミドのf Jijは、触媒沖jii
の少なくとも数白倍である。この触媒は非常に活11J
−であり、この観点がらは可溶1イに有機金属化合物に
少7.[くとも匹敵する。水和二1〜ン化チタン(上、
例えはテトラブチルjルトチタネ−1・(’J’l灯)
より1時に反応の終りで活性である。そノ(らの、(1
−果として、従来より転化時間を短線できる。
転f[、(工、大気圧より商い圧力で行うのが好ましい
。L 0月、I−力ハ、−A’jK 100〜1013
0 K−Pa−の間でル)る。適用される反応温#は、
特に、転化されるカルボン酸、触媒の活廿度などによっ
て決;1“ル。一般vc、 、=ノ(a度&’L 12
0’ 〜240’Cの間、好ましくは150°〜200
’Cの間である。反応を終結させるためには、反応の間
形成される水を、例えばオートクレーブの規則的な換気
(放出により、その後アンモニアをさらに補給する)K
よって除去することが必要である。前記のアンモニアは
、例えば1段またはそれ以上の冷却工程によって、形成
された反応水を除去し−C再循環てきる。
本発明によれば、カルボン酸、アンモニアおよび新規の
触媒から成る出発物デ↓を使用することができるが、こ
の混合物は、例えは触媒を使用せずに、または珪酸塩の
工うなあ抜り活性でない触媒を使用して最初に一部カル
ボンアミドに転化されているものでもよい。その後、活
性な水和した第■族、または第Va族金属酸化物の添加
およびアンモニアとさらに反応させることによって効率
的方法で、より迅速にカルボンアミドへのさらに転化を
行うことができる。
2工程またはそれ以上の工程で行う水力法は、それ自体
で立派に連続的に行1.cわれだことになる。
この反応の経過は、酸化によって簡単な方法で追跡イる
ことができる。出発物質として使用される一部アミドに
転化されているカルボン酸の酸価は大部分5〜50 m
? KOI−Vfl、好ましくは10〜30m’y/ 
Koji/7の酸価を有する。本発明によれば、理論的
にpJ能ブエ含量の97〜99%のアミド含量および3
 myK、Cl−1/、9より少l工い酸価を有する生
成物が得られろ。
本発明によって転化されるカルボン酸は、炭素原子10
〜44個を有するものである。好ましくは、飽和または
1個またはそれ以上の二重炭素−炭素結合を有する自。
〜C24モノカルボン酸または沖合脂肪酸のようなポリ
カルボン酸、特にC36〜C44二11[体酸も本発明
によって転化できる。主として、工業用ステアリン酸、
ラウリン酸、オレイン酸、エライジン酸、エルシン酸ま
たはリノール酸およびそれらの混合物が転化される。モ
ノ不飽和カルボッ酸の転化が好ましい。
かようにして製造されたカルボンアミドは、淡色でル)
す、そのアミド含htに現われているように全く純粋で
あり、しかも二l−IJル含biが低い。このアミドは
ポリアルキレン用のスリップ剤、洗剤添加剤、織物添加
剤としておよび涌滑剤添加物とこのような各種の目的に
使用される。
実施例1 10Fの四塩化チタンを、400gの蒸留水中に注意深
く滴下した。7JII水分解の結果として、微細に分割
された白色沈殿物が形成された。500Cに加温後、5
0.!l’のアンモニア(約25%NH3)を攪拌しな
がら添加した。・そのvi:80 ’Cで5分間攪拌を
続けた。ブフナー漏斗でかと過後、その濾液を温水で洗
浄し、排出した。
約85%の水を含有する湿った(乾燥させない)沈殿物
を、約80%のモノ不飽イ1」脂肪酸を含有する200
0gの工業級オレイン酸中に混合した。
この混合物を圧力容器に吸引した。その後、減圧を窒素
で満した。攪拌しながらこの混合物を窒素がスクール下
で180°Cに熱した。湿った触媒から発散して形成さ
れた水蒸気はオートクレーブの開放された弁から外部へ
逃がした。170℃で蒸気弁を閉じ、アンモニアガスを
0.3 MPaになるまで供給し、その後直ちに0.3
8 MPa下で攪拌しながら反応を開始した。圧力は4
5分毎に解放して反応の水を排出した。
6時間の反応後に、酸価は13.5 mFJKOH/9
 Y: hつた。12局間の反応後に、酸価は2.4で
あった。
1%の濾過助剤(ダイカライド(DicaliZe )
4781 中−’C−Pit拌後、Q、1MPa O)
過圧下1DD’0でアミド¥波過した。このアミドは融
点範囲67〜70℃、ガードナーカラー(Gardne
r Co1or )Nt 6のI、S1体物賀である。
最終生成物のアミド含量は98%であった。そのニトリ
ル含量は0.6%でル)つた。
比較例1人 200 D 、?の工業級オレイン酸を圧力容器吸引し
て人第1だ。何も添加しなかった。アンモニアに」二る
アミド化の反応、条件は実施例1と同じであっlこ 。
6時間のjヌ応後の酸価は22 m’;l ’1.OI
V&であった。
1211、’F jail 5f、)の酸仙1(裏、1
0.2 m9 KOR/、9であり、アミド含+11は
94%、ガードナーカラーは111に16であつた。こ
れより高いアミド含量にするためにアミド化をさらに続
ければ、反応のために多くの局間を要し、その場合色の
態化が名るしくなるものと思われた。
実施例2 実施例IK記載と同様に、10.9のT 1(L44か
もチタン含有触媒を製造した。約80係の水を含有する
湿った(乾燥させない)沈殿物を、酸仙】1Bの90%
オレイルアミド2000.!i’中に約1000Cで混
合し、圧力容器中に吸引して入れた。
注: t’+il記の90φアミドは、触々1^A【シ
でオレイン酸とアンモニアとをO−4MPa z180
℃で反応させて得た。
減圧を窒素で満した。圧力容器の内容物を窒素ガ゛スン
ール下で180°Cに熱した。1000〜150°Cの
間IC湿った触媒から発散して形成された水蒸気を開放
弁を通して圧力容器から逃がした。
150’Cに達したら直ちにQ、3MPaのアノモニア
ガスの導入によってアミド化をυトj始した。1800
Cに達した後は、反応を0.631APaのアンモニア
圧力で行った。
形成された反応水を水蒸気の形態で除去するために45
分毎に圧力を開放した。765時間の反応後に、アミド
の酸価は2.4に低下した。1チの濾過助剤(タイカラ
イ)478)中でIW拌後、0.11vl J” i:
+υ月]2過圧[・、 10000でアミドを濾過シタ
J(σ終生成物中のアミド含り目上98%であった。そ
のニトリル含量4 反応の1.5.3および7.5時間後に採取した試料を
91J’Cで濾過した。これらのn・&過試料のチタン
含J、1は15m51/に’/未満であった。反応の1
.5時間後の試料の一部を180’Cでも2庭過した(
すなわら、反応妃iにおいて)。蓼過したアミドは、同
様に45 mg ’I’i /に9未満を含んでいた。
90チアミドに添加した触媒の量のためアミドI Kg
当り126 Umyのチタンが存在した。チタンのこの
針は、全部不浴解形態で存在した。
比較例2人 酸fllli 18 (実施例2の出発物質と同じであ
る)o)2 D D 0 Mの9D%オレイルアミドを
出力容器に吸引して入れた。伺も添加しなかった。アン
モニアによるアミド化の条件のその他は、実施例2と同
じであった。反応の7.5時間後の試料の酸価は、8 
mg KOH/ 17 テh ッだ。1800C,し1
.68MPaにおける16時間後の反応混合物の酸価は
、6.0 mgKOIVEI K 低下t、 タ。
比較例2B カールフィンシャー(Carl F’1scber )
法で測定して含水fio、16%の二酸化チタン クロ
メノ(Kronos )R1053(ルチル型)4.2
.!i’を酸1曲18の2000,9の溶融オレイルア
ミド(実施例2の出発物質と同じである)に攪拌しなが
ら添加した。この混合物を圧力容器に吸引して入れ、実
施例2と同様にアミド化した。反応の7.5 B61ハ
ノ後に酸価は7.5 my KoH/j!に低下した。
比較例2C カールフィッシャー法で測定して0.65%の含水量の
二酸化チタン クロメノAD(アナターゼ型)4.2.
9を酸価18の溶融オレイルアミド(実施例2の出発物
質と同じである)20DDflKjft拌しながら添カ
ロした。この混合物を、実施例2にttL載と同様にア
ミド化した。反応の7.5時間後の酸価は、7 、t5
 my K、o■(//gK 低下1. タ。
実施例6 実施例1に記載のように、10gのT IC14かもチ
タン含有触媒を製造した。しかし、得られたフィルター
ケーキは減圧下、110℃で15時間乾燥させた1、カ
ールフィン7ヤー法で測定した含水焔140%でA6つ
だ。乾燥した沈殿物を酸価18のオレイルアミド(実施
例2の出発物質と同じである)2tJOOy中に撹拌し
て添力11シ、圧力容器中に吸引して入れた。その後減
圧を窒素で満した。
h:いて、混合物を実施例2に記載のように180’C
% u、68 、MPaでアンモニアと反応させた。反
応の7.5時間後に酸価は6.7m?バ011/7に低
下した。
実b10例4 実施例2の7%、’l過しない反応生成物1825.!
i’のフィルターケーキを市価1Bの浴融オレイルアミ
ド(実施例2ど同しである)1800.!7中に10[
]°Cで1″?え拝して添加した。この混合物を吸引し
て圧力容器中に入れた。その後減圧を窒素で満した。
圧力容器の内容物を窒素がスツール下で180°Cに熱
した。
アンモニアを、150’Cで0.3MPaになるまで最
初に反応器に導入した。18000に升し、た後にアン
モニアとの反応を0.38 MPaで行った。圧力は4
5分毎に開放した。反応の7.5時間後の反応混合物の
酸価は2.7に低下した。アミドをり、IMPaの窒素
過圧下、100°Cで功(z過した。最終生成物のアミ
ド含量は98%であった。ニトリル含量は0.8%であ
った。
比較例4A 20gのダイカライド47Bを、酸価18の浴融オレイ
ルアミド(実施例2の出発物質と同じである)2000
gに攪拌して添加した。この混合物を圧力容器に吸引し
て入れた。その後に減圧を窒素で満した。圧力容器の内
容物な窒素ガスシール下で180°Cに熱した。アンモ
ニアは反応器に15000で3.3MPaの圧になるま
で既に添加してあった。180°Gに達した後に、アン
モニアとの反応な〔」、ろ3 MPaで行った。圧力は
45分毎に開放した。反応、の7.5時間後に反応生成
物の酸価は6.8 m4J KO)l/、j9 VC低
下L タ。
ソ、Iflti例5 実施例1に記載したのと同様な方法で、2gの’1’ 
j C74からチタン含有触媒を製造した。約90%の
水を含量]する湿った沈殿物を、酸価18のオレイルア
ミド(実施例2の出発物質と同じである)2000、?
中に混合した。この混合物を圧力容器中に吸引し−C入
ね、た。減圧を1窒素で漏した。圧力’l’1番の内名
物な窒素の注入−トで180℃に熱した。
ンbNつプ、二触%、から近−1孜する100°〜15
0’Cの間にル成さJjた水蒸気を開放弁をitu L
 lll−力容器か1゛ヮ7.1.かし7た。゛ノ゛ミ
ド化は、実が11例2と同様な方法で?1つた。)又尾
、のZり1晴出〕後に、1敦イ曲は62〜1\tm/、
¥に低トシた(使用した触媒のh口より、1%、1.り
少/、(かった)。
実17m 1☆116 2 (J 9 )IIA’、!過助剤(1” イjy 
7 () 478 ) ヲ80日i 0)蒸留水中に分
散させた。この分散液中[ID、2.!i’の5n(J
、を攪拌しながら徐々に添加した。続いてこの分散液を
90°Cに熱した。このr晶度で50gのアンモニアを
攪拌下で添力cl、Jt拌をさらに5分間続けた。
その後攪拌を5〜10分間中分間中法殿をも干沈降させ
た。上層をブフナー漏斗−にに注き入第1、続いて沈降
した沈殿物を同じプフナー漏斗上で濾過し、温水で数回
洗浄した。
湿ったフィルターケーキを、約100°Cおよび酸価1
8 my KoH/& (実施例2参照)の90%オレ
イルアミド2000.?中に混合した。この混合物を圧
力容器中に吸引して入れ、減圧を窒素で満し内容物を窒
素ガスノール下で180°Cvc熱した。
触媒から発散する100°〜150°Cの間で形成され
た水蒸気を開放弁を通して圧力容器から逃がした。
150°Cに達したときに既に0.3 MPaのアンモ
ニアガスを導入して直ちにアミド化を開始してしまった
。180’Cに達した後、反応をQ、33 MPaのア
ンモニア圧力で行った。形成された反応水の除去のため
に45分毎に圧力を開放した。75時間の反応後アミド
化を停止させ、混合物を100’C,[J、1尉〕aの
窄素過圧下で濾過した。最終生成物の酸価は4.6m9
 K、OH7’9でル〕つた。
実施例7 10gの四塩化ジルコニウムを、慎重に25°Cの60
0夕の蒸留水中に俗解させた。この溶液を杓50°C8
c (MAめた。その後、50gのアンモニア(25%
1州、)の添加によって沈殿を生じさせた。
その後、混合物をさらに1時間攪拌した。次いでブフナ
ー漏斗で濾過し、濾液を水で洗浄した。約85%の水を
ちイ]する掃ったフィルターケーキな約ILJO’C:
f6よぴ酸価18 my y、、oxt/yの90%オ
レイルアミド(実施例2#照)2000.!7中に混合
した。この混合物を圧力容器中に吸引して入れた。
続いて減圧を窒素で満した。圧力容器の内容物を窒素が
スンール下で180’Cに熱した。100’〜150°
Cの間に形成された水蒸気を開放弁から逃がした。15
00Cに達したら0.3MPaのアンモニアガスを導入
して直ちにアミド化を開始した。圧力を45分毎に開放
して形成された反応水を除いた。7.5時間の反応時間
の後アミド化を停止させた。ioO℃で20gのダイヵ
シイl−4178を攪拌添力lし、次いで、100℃0
,11儲Paの圧力下で濾過した。最終生成物の酸価は
、2 、2 myKOH4Jであった。
実施例8 実施例7の反応生成物のフィルターケーキ1520gを
攪拌して、約、、、、i、 o o“C,酸価1Bの浴
融オレイルアミド(実施例2と同じである)i5oo、
y中に混合した。この混合物を圧力容器中に吸引して入
れた。その後、実施例4のように処理した。75時間の
反応後に、反応混合物の酸価は1.8 my KOH/
、!;7に低下した。アミド合邦は98係であった。
実施例9 この実施例は、C36−二九4体化脂11Jj e (
モノマー:ダイマー:トリマー=1:95:4、酸価1
95、ガードナーカラー陥5)のアミドへの転化に関す
る。
反応は、開放容器中大気圧で、NH3ガスを二佃。
体化脂肪酸i Kg当り1601 (STP)の流量で
通して行った。
2神の実験を行った、すなわち一番目は触媒1工しで行
い、二査目は0.5%(乾燥物として4算して)の二酸
化チタンを乾燥吻合1i’17.5%を有する水怖分散
を代の形態で添加して行った。この触媒は、触媒なしで
4時間反応後に添〃口した。
1806Cの〃Il熱およびアンモニアガスの通過を1
5局間続け、1時間毎に試料を抜取り、アミド形成を検
査するため酸価な6111定した(理論的転化1、ソD 反応時間 酸 価 酸 価 1 − 2 73 75 3 56 57 6 32.6 27.1 7 28.7 20.6 8 25.7 15.2 9 23.3 1L1.1 10 21.3 7.7 11 ’19.7 5.4 12 18.1 3.7 1ろ 17.Q 2.5 14 16.2 1.6 15 15.1 1.2 代理人 浅 村 皓 第1頁の続き デイユク [株]8302561

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. (1) 周期表の第1V a族、第1V b族または第
    Va族の元素の冷浴性水和酸化物の存在下でカルボン酸
    をアンモニアで転化させることを特徴とする、金材ル化
    合物の存在下でカルボン酸をアンモニアで転化させるこ
    とによるカルボノアミドのB!遣方法。
  2. (2) 前MLO金托が、第1V a族の元素であるこ
    とを特徴とする特#’+’ 請求の範囲第1項に記載の
    方法。
  3. (3) 前記の金属化合物が、水オ■二酸化物から主と
    して成ることを特徴とする特許請求の範囲第1項または
    第2項に記載の方法。
  4. (4) [)iJ記の水和酸化物が、二酸化チタンおよ
    び(fたは)二nり化ジルコニウムから主として成るこ
    とをll’6徴とする特許請求の範囲第1.2′f、た
    は6項に記載の方法。
  5. (5) 前記の製造を、4〜95%、好ましくは70〜
    90%の水を含有する水和二酸化物を使用し1行うこと
    を特徴とする特許請求の範囲第1.2.6または4項に
    記載の方法。
  6. (6) 前記の水和金属化合物のfN’ (その反応混
    合物の金属酸化物として計算して)が、0.05〜10
    M量チの間、好ましくは0.15〜1.5重量係の間で
    あることを特徴とする特許請求の範囲第1〜5項の任意
    の1項に記載の方法。
  7. (7) 前記の反応を、大気圧より商い圧力で行うこと
    を特徴とする特許請求の範囲第1〜6項の任意の1項に
    記載の方法。
  8. (8)部分的にカルボンアミドに転化されているカルボ
    ン酸から成る反応混合物を出発物質として、アンモニア
    と共に使用することを特徴とする特許請求の範囲第1〜
    7項の任意の1項に記載の方法。
  9. (9) 前記の反応を断続的に行い、前記の触媒を特徴
    とする特許請求の範囲第1〜8項の任意の1項に記載の
    方法。 (I[Ii 前記の反応を連続的に行うことを特徴とす
    る特許請求の範囲第1〜9項の任意の1項に記載の方法
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