高純度外型-烯基降冰片烯的制造方法

專利名稱：：高純度外型-烯基降冰片烯的制造方法
技術領域：
：根據本發明的實施方式主要涉及由內型(endo)-烯基降冰片烯和外型(exo)-烯基降冰片烯的混合物制造高純度外型-烯基降冰片烯的方法；更具體地，涉及采用受控Cope重排以將內型_烯基降冰片烯轉化成很容易與外型_烯基降冰片烯分離的材料的方法。
背景技術：
：通常，烯基降冰片烯(ANB)經由Diels-Alder反應采用環戊二烯(CPD)或其二聚體二環戊二烯(DCPD)以及適當的親雙烯體，例如，當制備乙烯基降冰片烯(VNB)時使用1，3-丁二烯(BD)，進行商業化制備。已知ANB產物形成為其外型_異構體和內型_異構體，其中對于任意這種Diels-Alder反應，所獲得的異構體比例是反應溫度和反應混合物在該溫度下保持的時間兩者以及采用的具體反應物的函數。經發現，通常的市售VNB的外型內型比為約1-3。BD和CPD之間的Diels-Alder反應的幾種產物的分析使得能夠說明其是一組平行和連續反應，其中主要產物是VNB、四氫茚(tetrahydroindene，THI)、l，4-乙烯基環己烯(VCH),DCPD以及幾種寡聚化合物的混合物。VCH通過殘余BD的直接二聚生成，或者當VNB經歷逆Diels-Alder反應而產生BD和CPD時，然后BD二聚產生VCH，并且附帶地，CPD二聚產生二環戊二烯。據信在采用其他親雙烯體時，一組類似的平行和連續反應將產生類似的產物。最近對獲得VNB的外型-異構體以及其他烯基降冰片烯的外型異構體的興趣在不斷地增加，因為這些異構體在多種顯示不同生理活性的生物活性化合物的合成中是很有前途的結構單元。另外，已經發現，這些單體的外型異構體和內型異構體在聚合反應中的反應性是不同的，并且可以提供具有不同化學和/或物理特性的聚合物。然而，由于通過簡單的分餾來分離這些外型_異構體和內型-異構體非常困難，因此單一異構體的應用存在問題。由于VNB是最常見的ANB，因此尋找提供基本上純的單一ANB異構體的替代方法的研究已經集中在VNB異構體上，特別是制造基本上純的外型-VNB。然而，如下面的比較例中所示，并且由于普遍不存在使用單一異構體的產物，因此可以得出結論這種研究尚未獲得成功。
發明內容根據本發明的實施方式提供用于以外型/內型-烯基降冰片烯(ANB)混合物起始以高產率、低成本的方式制造基本上純的外型-烯基降冰片烯(外型-ANB)。在本文中術語“基本上純的”和“高純度”可互換使用，并且應理解成是指具有小于5重量百分比(wt%)雜質的特定ANB異構體。術語“超高純度”應理解成是指具有小于1重量百分比)雜質的特定ANB異構體。對于這些術語，這種雜質應理解成除指定的ANB異構體混合物或具體指定的ANB異構體之外的物質，因此，當根據本發明的實施方式提到基本上純的外型-ANB時，雜質可以包括相關的內型-ANB異構體以及其他物質。術語“輕”和“重”在用來描述存在于烯基降冰片烯的混合物中的雜質時，應理解成是指沸點比指定的ANB低或高的雜質。例如，經由Diels-Alder反應得到的烯基降冰片烯混合物的輕雜質可以包括諸如丁二烯(BD)、環戊二烯(CPD)和乙烯基環己烯(VCH)的物質，而重雜質可以包括諸如二環戊二烯(DCPD)、環辛二烯(COD)和四氫茚(THI)的物質。如以下將討論和例舉，這些實施方式經由受控熱解反應以很高的收率提供外型-ANB(基于ANB混合物中外型-ANB的起始濃度)，當任何內型-ANB異構體發生Cope重排成為相應的四氫茚(THI)衍生物時，上述受控熱解反應用于從反應系統中釋放任何輕雜質或熱解的副產物。應當理解到，術語“受控熱解反應”是指通過改變反應溫度和壓力之一或兩者來控制速率的反應。有利地，之前從未報道過，將這些雜質或反應副產物去除提高了Cope重排的反應速率，并提高了所需外型-ANB異構體的總收率。為便于解釋和理解，下面繪制的反應路線圖(路線圖1和路線圖2)針對用于獲得高純度外型-VNB和外型-MeVNB的根據本發明的實施方式。因此，路線圖1繪制的是經由Diels-Alder反應形成外型-和內型-VNB，該反應采用BD和CPD作為起始物質，路線圖2繪制了相同的反應，其中異戊二烯和CPD是Diels-Alder反應物，并形成外型-和內型-MeVNB。另外，路線圖1和路線圖2繪出了許多可在Diels-Alder反應期間以及在上文提到的熱解反應期間發生的后續連續和平行反應。在VNB混合物的情況下，下面要顯示的是根據本發明的實施方式通過提供有利優化的組合反應路徑，例如(i)去除了生成VCH的BD+BD反應，(ii)通過從中去除CPD和BD反應而保留了外型-VNB，(iii)通過去除其逆Diels-Alder反應而保留了外型-VNB，以及(iv)確保反應器中內型-VNB向THI轉變完全，從而實現了高純度外型-VNB的總體高收率。另外，要顯示的是這些優化的反應還可以用于提供烯基降冰片烯的其他異構混合物，以獲得類似的總體收率很高的高純度外型-ANB，例如，外型-MeVNB。此外，應當理解到，通過本文的教導，本領域普通技術人員將能夠獲得高收率的適當的C4-C12外型-烯基降冰片烯。<image>imageseeoriginaldocumentpage6</image><formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>應當注意到，盡管使用純度為至少99wt%的外型_/內型_烯基降冰片烯混合物作為本發明實施方式的起始物質通常是有利的，因為這些實施方式減少或消除了通常存在的雜質對最終產物的收率和純度的影響，但也可以采用其他純度級別較低的這種起始混合物，例如90wt%。也就是說，本發明的一些實施方式包括在開始Cope重排反應之前進行蒸餾，以降低一些雜質的濃度，例如，當起始混合物是VNB混合物時，雜質可以包括，尤其是，1，3-C0D、1，5-C0D、乙基降冰片烯、亞乙基降冰片烯、5，6-二甲基降冰片烯和VCH。就制造高純度外型-ANB而言，眾所周知，經由Diels-Alder途徑形成的ANB混合物具有特定的外型-ANB與內型-ANB的比例，該比例是起始物質和反應條件的函數。例如，許多市售的VNB混合物的外型-/內型-比例為約13。然而，由于其他的ANB可以具有其他的比例，并且由于這些其他的ANB可以經由其他的反應途徑提供，因此，根據本發明的實施方式包括外型_/內型構體比例高達991以及低至199的ANB異構體混合物。本發明的實施方式可以包括通過以下方式由內型-/外型-ANB混合物制造高純度外型-ANB的方法在開放系統中控制這種混合物的蒸氣壓，使得1)內型-ANB被選擇性地轉化為四氫茚、甲基四氫茚或者與此種內型-ANB對應的其他四氫茚化合物(統稱為Cope重排反應產物)，并且2)沸點低于內型_/外型-ANB的分解產物(輕產物)從開放系統中含有的內型_/外型-ANB中釋放。通過在第一壓力下施加有效量的熱量(有效地導致內型-ANB發生Cope重排的熱量)，并隨后控制溫度和壓力之一或兩者，以便在使Cope重排繼續進行的同時使得由外型-ANB形成輕產物最小化，從而控制蒸氣壓。由于在開放系統中向內型_/外型-ANB混合物施加的熱和壓力中的至少一種，輕產物可以從系統中釋放出，因此與其中輕產物共同反應(co-react)形成不希望有的成分的密閉或封閉系統相反。在這方面，開放系統是未密封的系統，也就是說，其對于相對于系統壓力為降低的壓力源是開放的。開放系統允許從中釋放出多種成分，例如，通過煮沸、蒸發或其他汽化手段。盡管熱和/或壓力的施加可以初始地施加于封閉系統，但只要該系統是開放的以便隨后允許輕產物的釋放，根據本發明的實施方式該系統被認為是開放的。當輕產物從內型_/外型-ANB混合物中釋放時，以及形成THI或其他Cope重排反應產物時，與被施加熱和/或壓力的初始的內型_/外型-ANB混合物相比，混合物的性質(混合物中各成分的性質和量)發生了變化。因此，在這種動態環境中，所施加的控制或保持所需蒸氣壓和汽化率的熱和/或壓力的量可以不斷地變化。控制蒸汽速率(vaporrate)，以影響內型-ANB主要經由Cope重排通過轉化為Cope重排反應產物例如THI而消失的速率，以及外型-ANB主要經由逆Diels-Alder反應通過分解而消失的速率之間的平衡。另外，這種控制有效地允許輕產物從反應系統中釋放，以減少或消除經由這些輕產物的共同反應而形成的不希望有的成分的形成。就進行本發明實施方式所包括的受控Cope重排而言，其可以通過多種方式并根據這些實施方式的基本原理來進行。因此，本發明的這些實施方式的一些以間歇方式進行，而其他的實施方式以半間歇方式進行，并且還有其他的一些實施方式以連續方式進行。此夕卜，還有一些實施方式以包括這些間歇、半間歇和連續工藝的組合的方式進行。例如，連續工藝實施方式可以在用于連續操作的高壓釜、管式或環流反應器、或具有這些反應器的兩種或多種串聯的任意組合的多級連續反應器組中進行。在示例性的半間歇工藝中，ANB混合物以時間的函數加入，該函數與較輕的分解成分從系統中的損失相關。因此，由于輕產物從反應器中釋放，可以將附加量的初始ANB混合物逐漸地(incrementally)導入至反應器中，以保持相對恒定的反應器體積，只要實際允許。有利地，已經發現對于這些逐漸的添加，據信通過例如在ANB為VNB時已經產生的THI的存在，產物生成的速率(反應速率)得以提高。進一步地，對于根據本發明的實施方式如何進行，可以采取等壓過程，即在恒壓下，可以采取等溫過程，即在恒溫下，或者可以采取溫度和壓力均變化的過程。對于等壓的實施方式，選擇適合于要保持的設定壓力的初始溫度。隨后，根據需要改變溫度，以保持等壓條件。因此，壓力是恒定的(Pinitial=Pfinal)且溫度是變化的，使得Tinitial根據需要而改變，以有效地去除輕的成分并增加內型-ANB的反應速率。對于這種等壓的實施方式，可以通過任何適當的方法來控制溫度，這些方法包括，但不限于，線性的或階梯式的(stepped)斜坡分布曲線(rampprotocol)。對于等溫的實施方式，選擇適合于要保持的設定溫度的初始壓力。隨后，根據需要改變壓力，以保持等溫條件。因此，溫度是恒定的(Tinitial=Tfinal)且壓力是變化的，使得Pinitiai根據需要而變化，以有效地去除輕的成分并增加內型-ANB的反應速率。對于這種等溫的實施方式，可以通過任何適當的方法來控制壓力，這些方法包括，但不限于，線性的或階梯式的斜坡分布曲線。對于一些等溫實施方式，初始時選擇大于大氣壓的反應器壓力(Pinitiai>PAtm。sphCTi。)，以將起始反應液體組合物的沸點(液體蒸氣壓等于大氣壓蒸氣壓時的溫度)升高至其大氣壓沸點以上，然后，當反應繼續進行時降低壓力，以允許在沸點較高的輕成分產生時將其去除(Pfinal<Pinitiai)。對于這些等溫的實施方式，可以通過任何適當的方法來控制壓力，這些方法包括，但不限于，線性的或階梯式的斜坡分布曲線。本發明的一些實施方式使得反應系統的溫度和壓力都變化。因此，對于一些實施方式，在間歇或半間歇工藝中采用線性的或階梯式的溫度和/或壓力斜坡，而對于其他實施方式，在多反應器連續工藝中配置溫度和/或壓力分布曲線。通常，溫度和/或壓力的控制通過一個或多個可以測量或傳感溫度和壓力之一或兩者的裝置以及一個或多個可以影響溫度和/或壓力變化的裝置來完成。在一些實施方式中，設置單個裝置或工具來完成測量和控制。例如，在溫度和壓力都可以變化的情況下，這種方案可以具有以適當方式與能夠改變反應壓力和/或溫度的裝置連接的連續溫度傳感裝置，該連續溫度傳感裝置提供傳感的溫度或經計算的溫度變化率。另外可選地，可以連續地監測壓力。對于根據本發明的等壓或等溫實施方式，單獨的或組合的傳感和控制裝置可以保持壓力或溫度之一恒定，同時使另一者適當地變化以保持所需的反應速率。因此，應當理解到，同時傳感和控制反應溫度和/或壓力的裝置包括在本發明的范圍和精神之內。無論實施方式是等壓、等溫、還是壓力和溫度都變化的實施方式，通常，使用的反應溫度在100°c-250°c的范圍內。在一些實施方式中，反應溫度的范圍為140-190°c，在其他一些實施方式中，該范圍為145-165°C。盡管上述溫度范圍的任意一個都是有效的，應當注意到，在較低溫度下，外型-ANB的分解要比在較高溫度下慢。盡管這可以有利的，還應當注意到，內型-ANB重排為相應的Cope重排產物的速率也較慢，從而增加了使外型-ANB的收率最大化所需的時間。還應當注意到，規定上述的溫度范圍，并不意味著需要從這些范圍之一中選擇單個溫度，而是，可以利用一個或多個溫度來使收率最大化并使反應時間最小化。例如，已經發現在反應開始時使用高溫可以減少合成時間，而在反應結束時使用較低溫度確保混合物中外型-ANB含量的保留。因此，對于采用低的初始外型-ANB/內型-ANB濃度比例(例如，13)的反應，初始反應溫度為160°C或更高通常是有利的，隨著反應繼續進行并且該比例增加至約11或更高，將反應溫度降低至可接受的最低的溫度通常是有利的。也就是說，Cope重排反應仍然可繼續進行但外型或內型-ANB的分解大大減少的溫度，例如，145°C或更低的溫度。通過這種方式，已經發現，可以在保持外型-ANB的高回收率的同時，獲得極低的至檢測不到的水平的內型-ANB。還應當注意到，當反應溫度超過約190°C時，可能會發生不希望出現的外型-ANB和內型-ANB兩者的快速分解、起始ANB混合物的異構化或聚合以及不可接受的產物損失，從而降低收率。通常，在根據本發明的實施方式包括選擇特定的溫度或溫度范圍時，這種選擇將控制反應速率，并規定適當壓力或多種壓力的選擇將會確保有效地去除輕成分并因此使外型-ANB產物的收率最大化。因此，對于根據本發明的實施方式，沸點高于所選擇的特定外型-ANB的成分盡管保留在反應混合物中，但上述這些成分的存在似乎對這種外型-ANB的收率影響很小或沒有影響。如在下文中的氣相色譜(GC)保留時間中所看出，很顯然這些沸點較高的產物(例如那些沸點等于或高于THI或MeTHI的產物)經由蒸餾或其他分離方法能有效地與所需的產物分離。有利地，已經發現這些實施方式不形成任何顯著的沸點等于或接近外型-ANB(例如，VCH)或外型-MeVNB(例如，DCPD或苧烯)的沸點的副產物，從而能夠從任何含副產物的常規規程中分離這些異構體以及其他的外型-ANB異構體。在本發明的一些實施方式中，將其他的成分例如其他有機化合物或溶劑加入至反應物質中。這些其他成分可以單獨使用，或者以兩種或更多種的混合物來使用，并且應當對于ANB和在熱解期間可能形成的任何反應產物均沒有反應性。此外，這些成分應該在反應條件下不易分解或聚合。通常，這些其他成分在室溫下為液體，并且沸點高于所選擇的ANB0通過該方式，這些成分可以很容易地從反應混合物中分離，以提供高收率、高質量的外型-ANB。其他成分的例子包括，但不限于，具有10個或更多個碳原子的烴、羧酸酯、鹵代烴、腈和醛。應當注意到，在這些其他成分的純度足夠高，從而沒有加入會影響外型-ANB的純度或收率的雜質的情況下，加入這些成分可以有利地有助于反應溫度和壓力以及反應物質的組成的控制。具有10個或更多個碳原子的烴的例子包括，但不限于，正癸烷(沸點(bp)174°C)、十一烷(bp196°C)、順式-十氫化萘(順式-十氫萘)(bp196°C)、反式-十氫化萘(反式_十氫萘)(bp187°C)、四氫化萘(四氫萘)(bp208°C)、正十二烷(bp216°C)、十六烷(bp288°C)、二十烷(bp343°C)、對傘花烴(p-cymene)(bp177°C)、正丁苯(bp183°C)、十二烷基苯(bp331°C)、三甲苯(bp165°C)、1，3-二乙苯(bp181°C)、正丁基環己烷(bp181°C)、正戊基環戊烷(bp181°C)、1-戊基萘(bp306°C)、壬基環己烷(bp282°C)、正癸基環戊烷(bp278°C)、2-甲基十四烷(bp265°C)以及沸點為150°C或更高、優選180°C或更高的那些煤油和輕質油。示例性的羧酸酯為環己醇乙酸酯(bp174°C)、2_乙基己醇乙酸酯(bp197°C)和丁酸異戊酯(bp185°C)；示例性的鹵代烴為α-氯萘(bp259°C)、溴苯(bp155°C)、1，2_二氯苯(bp180°C)和α-溴萘(bp281°C)；示例性的腈為庚腈(bp187°C)、辛腈(bp204°C)、芐腈(bp1910C)和苯乙腈(bp233°C)；示例性的醛為苯甲醛(bp179°C)和水楊醛(bp197°C)。應當注意到，盡管上文例舉了具體的物質，但這并不限制本發明的實施方式的范圍和精神，而是提供對這些實施方式的更好的理解。另外可選地，對于本發明的一些實施方式，溫度和壓力連續地或同時都變化。也就是說，溫度和壓力之一或兩者改變至預定的設定點。在一個這樣的實施方式中，反應器的溫度可以設定在反應迅速地繼續進行的溫度(Tinitial)，壓力(Pinitial)設定為允許輕產物以受控方式釋放，然后溫度(Tfinal興Tinitial)和壓力(Pfinal興Pinitial)以適當的方式連續地或同時地改變，直至基本上所有的內型-ANB異構體已經轉變為適當的THI衍生產物。對于根據本發明的一些實施方式，已經發現將系統的Pinitial設定為反應混合物的蒸氣壓或稍高于該蒸氣壓從而能夠去除輕產物，同時將反應混合物的溫度保持在其沸點或其沸點以下是有利的。在基本上去除所有的輕產物后，通常以適當的方式改變壓力和溫度，以確保反應以必要的速率發生并保留所需的外型-ANB。例如，其溫度在約100-250°C的范圍內變化的初始內型/外型-VNB混合物的壓力范圍為約4.5psia(磅/平方英寸絕對壓力)至125psia。如果該混合物的溫度從約140°C變化至190°C，則壓力從約14psia變化至45psia，并且當溫度從約145°C變化至165°C時，壓力的適當范圍則為約16psia至26psia。在一些實施方式中，ANB-混合物可以最初在第一壓力下加熱至其沸點，從而使混合物處于第一回流速率并排氣。然后，當該壓力改變至第二壓力時，調節溫度，從而在Cope重排反應繼續進行時使反應混合物保持在第一回流速率。與以上剛說明的實施方式相比，在其他實施方式中，反應系統的排氣流經過分餾塔，以準確地控制排出氣體的組成。有利地，使用這種分餾塔要比不使用此塔時更有效地從外型-ANB中分離輕的成分。應當注意到，ANB混合物加熱至足以開始Cope重排反應的溫度的總時間對最終產物的質量有影響。因此，對于根據本發明的實施方式，考慮到內型-ANB(經Cope重排和/或經逆Diels-Alder反應)消失和外型-ANB(經逆Diels-Alder反應)消失的相對速率之間的關系，作出對適當的初始溫度和/或壓力的選擇，以及該實施方式是否是等壓的、等溫的或包括受控地改變溫度和壓力。因此，盡管在采用的溫度保持很低且使反應延續一段時間時，外型-ANB的絕對收率可以得到最大化，但在較高溫度下內型-ANB向適當的THI衍生物的轉變(以及外型-ANB經逆Diels-Alder反應的損失)會增加。據信在約145°C_165°C的溫度范圍內約48小時至約580小時的反應時間對于收率和質量兩者都是有利的。應當注意到，無論采用根據本發明的幾個實施方式中的哪一個，將內型-ANB消失的速率(kend。)相對于外型-ANB消失的速率(kex。)的比率(亦稱kend。/kex。比)保持在盡可能高的值是有利的。例如，已經發現該比率為20或20以上時，很容易獲得所需收率和質量的外型-ANB。在根據本發明的其他實施方式中，惰性氣體可以掃過反應器容器的頂部空間和/或噴射通過反應液體混合物。惰性氣體可以選自任意的非反應性氣體，例如氦、氮、氬或類似氣體，并且當使用惰性氣體時，已經發現能有助于從反應混合物中去除輕產物。另外，已經發現向反應混合物中添加抗氧化劑，例如，丁基化羥基甲苯(BHT)或4_叔丁基鄰苯二酚(TBC)可以是有利的。這些抗氧化劑可以在開始時加入，或者在Cope重排反應開始之后的其他階段加入，其作用是減少或消除任何不希望發生的熱氧化分解。有利地，基本上純的外型-ANB可以經由分餾從熱解反應混合物中獲得，或者另外可選地，可以通過將反應混合物部分蒸餾而獲得外型-ANB、THI衍生物和少量“重產物”的混合物，然后通過更嚴格的蒸餾以獨立地產生高純度的外型-ANB和適當的THI衍生物。根據本發明的實施方式包括形成基本上純的外型-烯基降冰片烯的方法。然而，應當注意到，本發明的實施方式不限于分別在路線圖1和2中所示的乙烯基降冰片烯和甲基-乙烯基降冰片烯異構體。相反地，據信這些烯基降冰片烯是下面所示的結構式I和II之一所示的任意其他的烯基降冰片烯的代表。因此，本發明的范圍和精神延伸至VNB和MeVNB的這些結構類似物。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage12</formula>其中R1可以選自CfC^烷基，或者在碳數足夠時為支鏈或環狀烷基，或者CfCi。直鏈烷基取代的苯基；并且其中R2可以選自H或Me。更具體地，根據本發明的實施方式的烯基降冰片烯可以選自2-(1-丙烯基)-5-降冰片烯、異丙烯基-2-降冰片烯、5-(1-亞甲基丙基)降冰片烯、5-(2_甲基-1-亞甲基丙基)降冰片烯或5-(1_苯基乙烯基)降冰片烯。本領域普通技術人員將會認識到，這些結構和示例性的物質提供了具有能夠經歷熱Cope重排反應的內型異構體的烯基降冰片烯。就給定特性的任一數字或數值范圍而言，來自一個范圍的數字或參數可以與相同特性的來自不同范圍的另一數字或參數組合來產生數值范圍。具體實施例方式實施例提供以下實施例僅出于進行說明，因此絕不是對本發明的范圍和精神進行限制。在以下各實施例中，當使用氣相色譜(GC)法來跟蹤所述反應的進程和/或分析最終組合物的純度時，使用以下的柱子和溫度程序。另外，提供的保留時間是如下獲得的代表性保留時間具有0.25iim膜的60米、0.25mmIDSBP-Octyl(Supelco)柱；以200°C的進樣器溫度注入樣品后，柱溫以5°C/min從50°C升至150°C，然后以40°C/min升至250°C，并在該溫度下保持5min;使用加熱至250°C火焰離子化檢測器(FID)來檢測洗脫的物質。基于VNB的反應的保留時間為，BD5.8min；CPD6.4min；VCH:12min；內型-VNB13.6min；夕卜型-VNB13.6min；THI16.7min；DCPD18.4min；重產物1:23_26min。對于基于MeVNB的反應，保留時間為，IP6.4min；CPD6.6min；外型-MeVNB17.5min；內型-MeVNB17.6min；DCPD18.6min；苧烯:19min；MeTHI:19.3min；重產物24_28min。對于下文所示的所有合成和熱解實施例，將裝入的液體物質用氮吹掃，以去除溶解的氧和水分。此外，采用的所有反應容器用氮吹掃，從而從容器的頂部空間去除任何氧。比較例采用高壓反應條件的外型-內型-VNB的熱解將高純度Nisseki內型-/外型-VNB的樣品在BuchiLIMBO反應器中在206°C下在200psia的壓力下加熱40分鐘，以重復J.Chem.Soc.PerkinTrans，I，1991，1981-1991，L.Crombie和K.M.Mistry中大體描述的條件。起始VNB混合物的GC分析為0%BD、0%CPD、0.2%VCH、81.5%內型-VNB禾口18.2%外型_VNB、0.1%THI和0%重物質。實驗結束后，反應混合物含有1.4%BD、0.3%CPD、0.8%VCH、6.6%內型-VNB禾口14.6%外型_VNB、55.3%THI和21.重產物。因此，在實驗過程中VCH含量相對于含有的外型-VNB從0.2%增加至0.8%，這對應于最終含有的外型-VNB中有4.8%VCH。內型-VNB向THI的轉化是不完全的。另外，高溫導致形成21.的重產物。因此，與文獻的證據相反，在這些反應條件下沒有生成容易回收的高純度外型-VNB。實施例1-8市售內型_/外型_乙烯基降冰片烯的熱解在類似于比較例、但采用較低溫度的實驗中，如下所述對四種市售VNB異構混合物的樣品進行熱解。1-4.LUMAcros(AcrosOrganics)、Aldrich(Sigma-AldrichCo.)、Nisseki(NissekiChemicalTexasInc.)和TCI(TCIAmerica)獲得四種內型-丨外型-乙烯基降冰片烯樣品。將各種物質各lmL樣品置于HiPMS微型反應器(HighPressureEquipmentCompany,Erie,PA,USA)中，并加熱至180°C加熱26小時。然后將樣品冷卻，并通過GC分析各微型反應器的內容物相對于其起始組成的變化。分析結果顯示在表1中。實施例5-8.從INE0S(INE0SBelgiumNV)獲得內型_/外型-乙烯基降冰片烯的樣品。將lmL樣品置于HiPMS微型反應器中，并加熱至180°C加熱26小時。在樣品反應條件下采用Nisseki內型_/外型-VNB的對照樣品。然后將樣品冷卻，并通過GC分析各微型反應器的內容物相對于其起始組成的變化。分析結果顯示在表2中。表1-市售內型_/外型-VNB物質的熱解實施例1、2、3和4(GC%面積)<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>如表1和2所示(i)兩份Nisseki樣品的實驗基本是相同的(見實施例4、7和8)；(ii)并非所有的市售樣品都具有相同的組成；(iii)每個實驗顯示形成了BD和CPD，“重物質”的量顯著增加，以及形成VCH或VCH濃度增加。這些觀察與比較例的結果一致，并表明在采用的反應溫度下，密封管保留了BD和CPD的逆Diels-Alder產物，然后該產物形成與較重成分一起出現的VCH。因此很容易看出，以前報道的密閉熱解法生成不含或基本上不含VCH的外型-VNB產物，由此使得分離高純度的外型-VNB即使可能達到也非常困難，并由此推知分離高純度的外型-ANB即使可能達到也是非常困難的。實施例9內型-/外型-乙烯基降冰片烯混合物的熱解在氮氣氣氛中，將內型_/外型-VNB(AcroS)(1262g)加入至裝配有填充Pro-pak不銹鋼填料并排氣至油起泡器的玻璃空冷塔(air-cooledcolumn)(12英寸高)的3000mL三頸玻璃燒瓶。在初始時將內型_/外型-VNB混合物加熱，直至在填充塔中觀察到4英寸的蒸氣頭(headofvapor)0初始釜溫度為約141°C。在該情況下，填充塔不斷增加混合物的標準沸點，即，液體的大氣沸點被從冷凝蒸汽的填充塔施加的背壓提高。在實驗過程中，在大約9天的時間內，反應混合物的溫度逐漸地升高，使得填充塔中保持相同的4英寸的蒸氣高度。實驗的詳情見表3。在加熱總共200小時后，反應液體溫度為165°C。最終混合物的重量為1176g(回收率93%)，表明有86g副產物的損失。通過GC分析最終的反應混合物，確定具有以下的組成比0.01%VCH、0.1%內型-VNB、23.5%外型-VNB,74%THI和8.6%重物質，并且樣品中檢測到的BD和CPD水平非常低。外型-VNB與VCH的最終比例為99.9%0.1%，并且外型-VNB以84.9%的收率被回收。盡管與實施例1-8的結果相比，在該反應(見實施例LArcosVNB的初始VCH濃度以其在26小時密閉熱解后的濃度-表1)期間形成一些VCH，這里的在反應容器使“輕產物”排出的情況下獲得的結果，表明在本實驗的受控壓力或排氣條件下，基本上所有的BD和CPD都能夠在形成任何顯著量的不希望產生的VCH副產物之前離開反應器系統。在本實施例中表明了分餾塔的用途，因為沸騰的反應混合物回流通過含有Pro-Pak填料的填充塔，在塔排氣流中檢測到的成分僅有BD和CPD。使用12英寸Pro-pak塔在200-300mTorr的減壓、21°C的頂溫下蒸餾最終的反應物質(蒸餾詳情見表3)，產生三個餾分的>99%純的外型-VNB/THI混合物(34.5%外型-VNB和64.6%THI)，通過GC分析檢測不到VCH和內型-VNB的水平。本實施例顯示，可以很容易地合成并回收純的外型-VNB/THI混合物。當發生一些分餾作用時，樣品中外型-VNB含量增加。GC分析(面積％和以分鐘計的保留時間)<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>時間(天)<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>GC分析(面積％和以分鐘計的保留時間)<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>時間(天)<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>蒸餾詳情<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table>實施例10內型-/外型-乙烯基降冰片烯THI(5050)混合物的熱解采用類似于實施例9的反應條件，不同之處在于在初始時將THI加入至反應釜中，以允許采用較高的沸點溫度。具體地，將50g內型-/外型-VNB(Aldrich)和50gTHI(Promerus)裝入至裝配有填充以不銹鋼填料的塔、水冷冷凝器和油起泡器的250mL燒瓶中。將裝入的液體在設定為170°C的油浴中加熱。當觀察到液體略微沸騰時，釜溫為157°C。在經油浴加熱24小時后，釜溫為158°C，在90小時后，釜溫增加至165°C。在該點停止加熱，并使混合物冷卻。最終混合物的重量為94.8克，其組成為13.5%外型-￥冊出(/NMR分析)和86.5%THI。樣品中沒有檢測到BD、CPD或VCH。由于該熱解在與大氣相通的反應容器中操作，因此當反應進行時所有的輕產物都能夠離開系統。另外，內型-VNB轉變為THI，因此反應混合物的組成變為THI含量較高。由于發生這種變化，并因為由設定于稍高于該混合物初始沸點的溫度的熱源對釜進行加熱，因此觀察到釜溫的增加。此外，由于任何經由逆Diels-Alder反應形成的輕產物都被排出，因此它們不會結合形成VCH或其他不希望生成的副產物。在此應注意到，內型_/外型-VNB與高沸點液體例如THI的混合物的使用使得獲得較高的初始溫度，導致Cope重排的反應速率加快。實施例11內型-/外型-乙烯基降冰片烯(Nisseki)在封閉反應器中的熱解為了獲得反應動力學數據，進行類似于實施例9的熱解反應，但反應容器被封閉。具體地，將內型-/^hS-VNB(Nisseki)樣品裝入BuchiLIMBO反應器(最大壓力為50psig)，并加熱至180°C。反應器在該溫度下保持28小時，從而能夠建立其自身的內部壓力。將反應混合物冷卻至室溫，并測定其組成，從而能夠計算反應速率常數(基于一級動力學模型)。得到外型-VNB的消失速率為9.98E-06S"1,內型-VNB為7.8E-05S"1.因此，盡管兩個物種都在消失，但據信內型-VNB的重排(Cope重排)使得其消失速率比外型-VNB的消失要快7.8倍，其中后者的消失可能限于分解途徑。另外，觀察到乙烯基環己烯含量相對于含有的外型-VNB含量從1.3%增加至10.8%。與文獻證據相反，在這些條件下沒有生成高純度的外型-VNB。因此，在50psig至200psig下進行反應，VCH含量沒有降低(見比較例3)。實施例12市售內型_外型_乙烯基降冰片烯在背壓控制下熱解(等溫反應)對于本實施例中三次操作的各次操作，將指示量的內型_/外型_乙烯基降冰片烯(^99%VNBNissekiChemical)裝入由以下主要設備組成的反應器系統加套/攪拌式反應器、雙塔頂冷凝器和塔頂冷凝液接收罐。初始時，將內型_/外型-VNB混合物加熱至目標溫度，并調節壓力，直至觀察到反應器液體略微沸騰。將混合物保持在目標溫度，并逐漸地調節壓力，以保持該略微沸騰的條件。各次操作的等溫目標溫度和斜坡式(ramped)壓力條件的詳情在下表中給出。VNB外型/內型異構體的初始比例為81.45%內型-VNB18.22%外型-VNB，另外還存在有0.24%VCH和0.08%THI。第1次反應器裝料VNB40.5kg反應器出料28.0kg收集的塔頂冷凝液10.9kg反應器排氣損耗1.6kg等溫反應溫度180°C反應時間24小時反應壓力開始30psig/結束24psig<table>tableseeoriginaldocumentpage19</column></row><table>第2次產物44.lkg冷凝物5.2kg反應溫度180°C反應時間17小時反應壓力開始28psig/結束2lpsig在各反應時間以GC面積％表示的反應生“0”小時是反應器達到目標溫度時的坑勿質的組成。1間。<table>tableseeoriginaldocumentpage20</column></row><table>第3次進料VNB50kg產物44.9kg冷凝物1.9kg反應溫度160°C17小時/165°C23小時反應時間40小時反應壓力開始12.5psig/結束7.5psig<table>tableseeoriginaldocumentpage21</column></row><table>在第1次操作中，在180°C下20小時后獲得了>98%外型-VNB(外型-VNB/總VNB)，其中反應器壓力逐漸地從30降低至24psig。GC數據顯示，外型-VNB與VCH的最終比例為89.55%10.45%，表明初始量約27%的外型-VNB可被回收。使用一級動力學分析數據顯示內型-VNB消失的反應速率為7.9E-05S—1，外型-VNB為1.1E-05S—1。因此，在180°C下，兩個物種均在反應或異構化，并且內型-VNB重排的速率比外型-VNB的分解要快約7.2倍。在第二次操作中，在180°C下12小時后獲得了>98%外型-VNB，其中反應器壓力逐漸地從28降低至21psig。GC數據顯示外型-VNB與VCH的最終比例為92.80%7.20%,表明初始量約37%的外型-VNB可被回收。使用一級動力學分析數據顯示內型-VNB消失的反應速率為1.ZE-CMs—1，外型-VNB為1.7E-05S—1。因此，在180°C下，兩個物種均在反應或異構化，并且內型-VNB重排的速率比外型-VNB的分解要快約7.1倍。在第3次操作中，在160-165°C下38小時后獲得了-98%外型-VNB，其中反應器壓力逐漸地從12.5降低至7.5psig。GC數據顯示外型-VNB與VCH的最終比例為97.46%2.54%，表明初始量約67%的外型-VNB可被回收。使用一級動力學分析數據能夠對于兩個反應溫度測定兩個反應的速率。在165°C下，內型-VNB消失的反應速率為1.19E-04S-1，外型-VNB為1.67E-05S-1。因此，在165°C下，兩個物種均在反應或異構化，并且內型-VNB重排的速率比外型-VNB的分解要快約18倍。在160°C下，內型-VNB消失的反應速率為3.ZlE-OSs—1，外型-VNB為4.18E-07s_1o因此，在160°C下，兩個物種均在反應或異構化，并且內型-VNB重排的速率比外型-VNB的分解要快約76.82倍。優選地，使外型-VNB物種以顯著慢于內型-VNB的Cope重排的速率減少，從而使內型-VNB消失。關于生成的外型-VNB的質量，下表顯示了最終的混合物中相對于外型-VNB和內型-VNB的％VCH。可以清楚地看出，通過使反應器排氣，VCH濃度較低，并且通過在外型-VNB分解速率降低的溫度下工作，則與密閉反應器相比獲得更純的產物。第1次第2次第3次內型-VNB外型-VNB%VCHvs外型-VNB98.6%1.4%10.4%98.7%1.3%7.2%97.9%2.1%2.5%另外，這些實驗的結果表明，如果使用反應器的受控排氣使BD和CPD濃度保持在很低，則重成分的生成減少。實施例13高純度外型_乙烯基降冰片烯的蒸餾將來自實施例12第3次操作的粗制外型-VNB裝入由以下設備組成的真空蒸餾裝置帶有加熱套的蒸餾釜、填充蒸餾塔(理論塔板數60)、回流分離器、水冷冷凝器、冷凝液接收器和真空泵。通過調節加熱套的功率輸入來控制蒸餾釜溫度，并且通過調節塔頂接收器處的真空壓力來控制系統真空。在完成13.9Kg粗制VNB向蒸餾釜的轉移后，將蒸餾系統真空調節至所需的設定點。然后進行蒸餾釜的加熱，直至在蒸餾塔中建立全回流條件。然后以合意的回流比啟動回流分離器，并通過從塔頂接收器定期去除液體餾分來繼續進行分餾蒸餾。使用GC分析來測定塔頂液體餾分的組成。根據需要調節蒸餾回流比，以影響塔頂流的組成。初始的蒸餾塔頂餾分富含“輕”成分，主要為丁二烯(BD)、環戊二烯(CPD)和乙烯基環己烯(VCH)。在去除“輕”成分后，然后從剩余的THI中分離高純度外型-VNB。一旦在塔頂流中觀察到THI，則終止蒸餾工藝。在下表中給出了蒸餾條件和收集的由此生成的塔頂餾分的詳情。蒸餾(裝入實施例12，第3次操作的物料)裝入的粗制VNB13.9kg蒸餾釜溫度110°C塔頂溫度83°C系統真空28-30mmHg回流比301<table>tableseeoriginaldocumentpage23</column></row><table>本實驗顯示，在分餾蒸餾過程中粗制起始混合物中含有的外型-VNB有大約75%除去。VCH是塔頂餾分中存在的主要雜質，其證明很難與外型-VNB分離，因為這些物質的沸點接近。收集的高純度VNB餾分的GC分析表明，外型-VNB含量>98%，VCH含量<0.25%。實施例14市售內型-外型-乙烯基降冰片烯(Ineos)在背壓控制下熱解(等壓反應)將內型-/外型-VNB(Ineos)(357g)加入至裝配有填充Pro-Pak不銹鋼填料并排氣至油起泡器的空冷塔(12英寸高)的1000mL三頸玻璃燒瓶。在初始時將內型_/外型-VNB混合物在設為141°C的油浴中加熱，直至在填充塔中觀察到6英寸的蒸氣頭。在該蒸氣頭高度下，釜溫為約142°C。在實驗過程中，在9天的時間內，調節油的溫度，以在加熱共216小時后保持初始的蒸氣頭高度，反應混合物達到166°C。在使反應混合物冷卻至室溫后，稱重，得到250g。接下來，通過GC分析混合物的樣品，并測定其具有以下成分比0.05%VCH(基本上不變)、23.6%外型-VNB(其初始值約84%)和76.1%THK該組成代表外型-VNB與VCH的比例為99.8%0.20%，未檢測到內型-VNB。另外，在樣品中沒有檢測到BD和CPD。VCH的水平降低至其初始值的約87%，其他雜質(可經蒸餾去除)增加至其初始值的117%，在實驗過程中觀察到重產物含量僅有很小的增加。實驗的詳情見表4。因此，在所采用反應的受控壓力(等壓)條件下，似乎所有丁二烯都能夠離開系統，因此不會結合形成不希望產生的VCH副產物。另外，樣品中沒有CPD。注意到產生了小量的重產物，但其水平顯著低于密閉反應，這表明更大程度地保留了起始的外型-VNB濃度。在142-166°C的實驗溫度范圍內，通過使用一級動力學分析數據測定內型-VNB的消失速率為1.18E-05s人在本實施例中，對排氣流的分餾工藝的用途得到證明，因為沸騰的反應混合物回流通過含有Pro-Pak填料的塔，在收集的排氣流樣品中僅含有BD和CPD。蒸餾最終的反應混合物(250克)，回收了225.6克含有外型-VNB和THI的高純度混合物。該物質的組成為23.6%外型-VNB、0.4%EtNB(乙基降冰片烯)、0.ENB(亞乙基降冰片烯)、0.1%1，5-C0D(1，5-環辛二烯)和75.7%THI0表4.內型_/外型-VNB(Ineos)的等壓熱解GC分析(面積％和保留時間)<table>tableseeoriginaldocumentpage24</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage25</column></row><table>實施例15在背壓控制(等壓反應)和分餾蒸餾下從內型-外型-乙烯基降冰片烯(8020)制備高純度外型-VNB在氮氣氣氛中，將內型_/外型-VNB(Aldrich)(84lg)加入至裝配有填充Pro-pak不銹鋼填料并排氣至油起泡器的空冷玻璃塔(12英寸高)的2000mL三頸玻璃燒瓶。在初始時將內型_/外型-VNB混合物加熱，直至在填充塔中觀察到約6英寸的蒸氣頭。初始釜溫為約141°C。在加熱總計216小時后，反應混合物沸點為165°C。最終混合物的重量為745.5g(回收率89%)，表明有95.5g副產物損耗。最終反應混合物通過質子NMR分析，以確定在反應結束時不存在內型-VNB。混合物樣品通過GC分析，并測定具有以下成分比0.384%VCH、26.28%外型-VNB和72.17%THI。經分餾蒸餾獲得外型-VNB樣品，純度為99.0%，基本上沒有VCH存在。通過質子匪R確認樣品中不存在VCH和內型-VNB。實施例16監測高壓釜中從內型-外型-乙烯基降冰片烯(8218)生成外型-VNB在本系列四個實驗中，將市售的內型_/外型-VNBdneos)裝入300mL高壓釜，并在165°C(32小時)、180°C(9小時)、190°C(8小時)和210°C(3小時)的溫度下加熱。定期從加熱的溶液采樣，并測定內型-VNB、外型-VNB和THI的相對濃度。從一級反應動力學圖上推導相對速率常數。25<table>tableseeoriginaldocumentpage26</column></row><table>如上表所示，內型-VNB消失的速率與外型-VNB消失的速率的比率在165°C時最高。因此，為了保持系統中可能的外型-VNB濃度最高，必須保持較低的溫度，(使kendo/kexo最大化)ο實施例17高壓釜中內型_/外型-乙烯基降冰片烯(8218)的熱解在本實施例中，將市售的內型_/外型-VNB(Ineos)裝入300mL高壓釜，并在150°C下加熱，并使反應器中的壓力基于反應物的組成而變化。在該低溫下(見下表)，BD、CPD、VCH,DCPD、THI和重產物均有生成，且它們的濃度從起始值增加。另外，觀察到重產物顯著增加，而在使用受控排氣從而能夠釋放反應分解產物的情況下，在近常壓熱解時產生的值較低(參見實施例14，表4)。<table>tableseeoriginaldocumentpage26</column></row><table>背壓控制下內型_外型_乙烯基降冰片烯的熱解(斜坡式溫度和壓力反應)將內型_/外型-乙烯基降冰片烯(Ineos)稱重至由以下主要設備組成的間歇式反應器系統中額定壓力玻璃反應器、溫控油浴和塔頂冷凝液接收罐。使用外部熱油浴自動控制反應器溫度；使用連接在塔頂接收器上的反應器排氣管線上的背壓控制閥來手動控制反應器壓力。VNB外型/內型異構體的初始比例為25%外型-VNB75%內型-VNB。使用三次壓力/真空變換用氮將氧從反應器頂部空間除去。在該氮吹掃工藝后，在環境溫度(20°C)下將反應器用氮加壓至所需的初始設定點。將反應器內容物迅速加熱至所需的初始溫度。在初始溫度下使反應持續所要求的時間，并在第一反應期內逐步地降低系統壓力控制設定點。然后將反應溫度迅速降低至第二溫度設定點。在第二溫度下使反應持續所要求的時間，并再次在第二反應期內逐步地降低系統壓力控制設定點。從反應器釋放的蒸汽被冷凝并收集在塔頂冷凝罐中。第1次反應器裝料VNB150克反應器出料141克冷凝物/損耗9克反應溫度第一階段165°C，第二階段155°C總反應時間140小時(165°C下18小時/155°C下122小時)反應壓力開始12psig/結束4psig<table>tableseeoriginaldocumentpage27</column></row><table>第2次反應器裝料VNB150克反應器出料140克冷凝物/損耗10克反應溫度第一階段170°C，第二階段160°C總反應時間100小時(170°C下40小時/160°C下60小時)<table>tableseeoriginaldocumentpage28</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage28</column></row><table>在第1次操作中，在140小時的總反應時間后獲得99%外型-VNB，其中前18小時在165°C下，其余122小時在155°C下，并且反應器壓力逐漸地從12降低至4psig。GC數據顯示外型-VNB與VCH的最終比例為99.30%0.70%，表明初始量約85%的外型-VNB可被回收。使用一級動力學分析數據能夠對兩個反應溫度測定兩個反應的速率。在165°C下，內型-VNB消失的反應速率為1.YZE-OSs-1JhM-VNB的形成為1.35E-06s_1o在155°C下，內型-VNB消失的反應速率為1.12E-05S-1，外型-VNB為6.87E-07S-1。因此，在155°C下，兩個物種均在反應或異構化，并且內型-VNB重排的速率比外型-VNB的分解要快約16.3倍。在第2次操作中，在74小時的總反應時間后獲得>99%外型-VNB，其中前40小時在170°C下，其余34小時在160°C下，并且反應器壓力逐漸地從11降低至2psig。GC數據顯示外型-VNB與VCH的最終比例為97.85%2.15%，表明初始量約71%的外型-VNB可被回收。使用一級動力學分析數據能夠對兩個反應溫度測定兩個反應的速率。在170°C下，內型-VNB消失的反應速率為2.SZE-OSs-1JhM-VNB為6.95E-07s_1o在160°C下，內型-VNB消失的反應速率為1.54E-05S—1，外型-VNB為1.38E-06S—1。因此，在160°C下，兩個物種均在反應或異構化，并且內型-VNB重排的速率比外型-VNB的分解要快約11.2倍。實施例19在背壓控制下內型_外型_乙烯基降冰片烯的熱解(分離塔內斜坡式溫度和壓力)將內型_/外型-乙烯基降冰片烯(Ineos)稱重至由以下主要設備組成的間歇式蒸餾裝置中加套的蒸餾釜、含有12個理論級規整填料的塔、雙塔頂冷凝器和塔頂冷凝物接收罐。使用專用熱油裝置自動地控制蒸餾釜外套溫度；使用分程控制方案自動地控制系統壓力，添加氮以增加壓力，并排氣排空以降低塔頂接收器上的壓力。VNB外型/內型異構體的初始比例為25%外型-VNB75%內型-VNB。使用三次壓力/真空變換用氮將氧從蒸餾系統中去除。在該氮吹掃工藝后，蒸餾裝置置于真空(-IOpsig)和環境溫度(20°C)下。將蒸餾釜內容物迅速加熱至所需的初始溫度。在加熱過程中一旦系統壓力達到Opsig，即輸入初始塔頂接收器壓力控制設定點。在初始溫度下使反應持續所要求的時間，并在第一反應期內逐步地降低系統壓力控制設定點。然后將反應溫度迅速降低至第二溫度設定點。在第二溫度下使反應持續所要求的時間，并再次在第二反應期內逐步地降低系統壓力控制設定點。從蒸餾釜釋放的蒸汽通過蒸餾塔被冷凝，并收集在塔頂接收罐中。第1次蒸餾釜裝料VNB185.7kg蒸餾釜出料180.0kg冷凝液/損耗5.7kg反應溫度第一階段165°C，第二階段155°C總反應時間88小時(165°C下20小時/155°C下68小時)反應壓力開始13psig/結束Opsig<table>tableseeoriginaldocumentpage30</column></row><table>本實驗顯示，在72小時的總反應時間后獲得了>99%外型-VNB，其中前20小時在165°C，其余52小時在155°C，并且反應器壓力逐漸地從13降低至Opsig。GC數據顯示，外型-VNB與VCH的最終比例為98.87%1.13%，表明初始量約84%的外型-VNB可被回收。使用一級動力學分析數據能夠對兩個反應溫度測定兩個反應的速率。在165°C下，內型-VNB消失的反應速率為3.QYE-OSs-1JhM-VNB的形成為4.95E-07s_1o在155°C下，內型-VNB消失的反應速率為ljlE-OSs—1，外型-VNB為8.60Ε-078Λ因此，在155°C下，兩個物種均在反應或異構化，并且內型-VNB重排的速率比外型-VNB的分解要快約16.4倍。將來自上述操作的粗制外型-VNB裝入由以下設備組成的真空蒸餾裝置加套蒸餾釜、填充蒸餾塔(60個理論級隨機填料)、回流分離器、水冷冷凝器、冷凝物接收器和真空泵。通過調節外套的熱輸入來控制蒸餾釜溫度，通過調節塔頂接收器處的真空壓力來控制系統真空。在完成已知重量的粗制外型-VNB向蒸餾釜的轉移后，將蒸餾系統真空調節至所需的設定點。然后繼續進行蒸餾釜的加熱，直至在蒸餾塔中建立起全回流條件。然后以所需的回流比啟動回流分離器，并通過從塔頂接收器中定期去除液體餾分來繼續進行分餾蒸餾。使用GC分析測定收集的塔頂液體餾分的組成。根據需要調節蒸餾回流比，以影響塔頂流的組成。初始的塔頂餾分富含“輕”成分，主要為丁二烯(BD)、環戊二烯(CPD)和乙烯基環己烯(VCH)。在去除“輕”成分后，然后從剩余的THI中分離出高純度外型-VNB。一旦在塔頂流中觀察到THI，即終止蒸餾工藝。StS粗制外型-VNB裝料59·5kg(39.8%外型-VNB)蒸餾釜溫度90-100°C塔頂溫度70-75°C系統真空20-25mmHg回流比201<table>tableseeoriginaldocumentpage31</column></row><table>本實驗顯示，在分餾過程中粗制起始混合物中含有的外型-VNB的約79%被去除。VCH是塔頂餾分中存在的主要雜質，被證明難以與外型-VNB分離，因為這些物質的沸點接近。收集的高純度外型-VNB餾分的GC分析表明，外型-VNB含量>98%，VCH含量<0.25%。實施例20制備高純度外型_/內型-異丙烯基降冰片烯(MeVNB)(9010)內型-外型-5-乙酰基降冰片烯.在38_43°C下將二環戊二烯(DCPD)現裂化為環戊二烯(308.3g，4.7mol)，并立即收集在干冰-異丙醇中冷卻的接收器中。將甲基乙烯基酮(MVK)(344.2g,400ml,4.9mol)置于裝有冷凝器、滴液漏斗和溫度計套管的4頸3L燒瓶中。當開始逐滴加入環戊二烯時磁力攪拌MVK。當溫度達到53°C時停止添加環戊二烯，然后當溫度急升至67°C時用冰浴冷卻反應物。當溫度降至47°C時再繼續添加環戊二烯，在溫度達到28°C時撤去冰浴。該添加和冷卻循環重復三次。在78分鐘內完成添加，溫度范圍為23-71°C。添加結束2.8hr后的GC分析顯示97%(1981外型內型)產物和2.1%DCPD0混合物在室溫下攪拌過夜，獲得的最終產物分析為93.9%和1.8%DCPD0將反應混合物通過18英寸Vigreux柱和裝配有分離器的蒸餾頭進行真空蒸餾。分離比設定為201。獲得異構體比例為8119(內型外型)且純度>99%(0.3%DCPD)的內型_外型_乙酰基降冰片烯(306.5克)。在DB5柱，30米、0.32mmID、0.25μm的膜上，以15°C/min從45°C加熱至200°C，然后以40°C/min加熱至300°C，進樣器溫度275°C，檢測器溫度350°C，保留時間:4.65min(外型)，4.93min(內型)和4.30minDCPD，從而完成GC分析。甲基三苯基碘化鱗.將三苯基膦(1683.Sg,6.4mol)置于裝有機械攪拌器、溫度計套管、塞子和氮入口的4頸22-L燒瓶中。加入8000ml干燥甲苯。攪拌混合物，以溶解所有三苯基膦，并使溫度降至17°C。加入碘甲烷(975g，6.9mol)。立即開始出現鱗鹽沉淀。反應溫度逐漸升高，同時形成非常粘稠的白色漿狀物。40分鐘后，溫度達到31.5°C，因此用水浴使反應物冷卻。60分鐘后溫度緩慢降回至30.5°C。加入另外1000ml甲苯，并將混合物在室溫下攪拌過夜。過濾混合物，固體用甲苯洗滌。將得到的4546g潮濕白色固體置于20-L圓底燒瓶中，并依次在45°C、50°C、60°C、70°C、然后是80V下旋轉蒸發。在45°C下除去約1.5L甲苯，而在較高溫度下除去另外500ml。燒瓶冷卻至35°C，并將產物在真空下旋轉蒸發過夜。然后產物在70-80°C下旋轉蒸發2小時，然后在旋轉蒸發的同時在8小時內冷卻至室溫。這樣產生了2466g(收率95%)的干燥鹽，通過NMR顯示有0.3襯％的甲苯存在。其他的鱗鹽在48小時內從甲苯母液中沉淀出來。富含外型的外型-內型-5-異丙烯基-2-降冰片烯(MeVNB).在裝有機械攪拌器、溫度計套管、帶有氮入口的冷凝器和塞子的4頸22-L燒瓶中，將甲基三苯基碘化鱗(1364.2g，3.4mol)在4000ml無水二乙醚中漿化。向攪拌的漿狀物中加入5-乙酰基降冰片烯(>99%，平均0.3%DCPD，306.5g，2.2mol)。加入另外1000ml醚，以沖洗乙酰基降冰片烯。當分批加入固體叔丁醇鉀(296.4g，2.6mol)時，反應混合物為18.3°C。混合物立即變黃，并在3分鐘內升溫至34.8°C，使乙醚回流。反應物在冰水浴中冷卻。當醚回流消退時，加入剩余的叔丁醇鉀。加入另外IOOOml醚。1小時后，當反應物已冷卻至25.1°C時，GC分析表明沒有殘余的5-乙酰基降冰片烯，且有89.3%產物(外型/內型比=8317)。將混合物攪拌40小時，過濾并用醚洗滌。濾液被旋轉蒸發為545.5g固體和棕色液體殘渣。將其過濾，并用戊烷充分洗滌，直至戊烷洗滌液保持澄清，并且沒有更多的固體沉淀。將濾液和洗滌液旋轉蒸發，得到336g(粗收率>100%)，GC分析純度為97.4%。1HNMR顯示了三苯基氧化膦的存在。用戊烷沖洗粗產物通過612g硅石。大部分產物在第一次和第二次IOOOml戊烷沖洗液中回收，得到295g純度為99%的無色液體。GC分析仍顯示有三苯基氧化膦的存在。將物質負載在783g硅石上并用戊烷沖洗。前三次IOOOml戊烷沖洗得到258.9g純度為98.5%的產物(外型內型比例=8317)，GC顯示極少有三苯基氧化膦。產物通過12英寸Vigreux柱進行真空蒸餾。在24_106°C(705_141Torr)下除去戊烷和甲苯。在99-105°C(125-101Torr)下收集含有甲苯的兩個餾分，共計39.4g。在98-101°C(IOO-IOlTorr)下收集182g(收率60%)的99.3%異丙烯基降冰片烯。外型/內型比例為8416(GC)和8218(NMR)。產物含有0.6%MeTHI雜質。在DB5柱，30m、0.32mmID、0.25μm膜上，以15°C/min從45°C加熱至200°C，然后以40°C/min加熱至300°C，進樣器溫度275°C，檢測器溫度350°C，保留時間3.94min(外型)，3.98min(內型)和4.45minMeTHI，從而完成GC分析。在本實施例中，發現在堿(ΚΟ-tert-Bu)的存在下，經由高內型_NBCH0(8119=內型外型)起始原料與甲基三苯基碘化鱗的Wittig反應，直接獲得高外型-MeVNB(8416=外型內型)產物。在這些條件下的原位差向異構化意味著在夕卜型-MeVNB的合成中，G.Adames,R.Grigg禾口J.N.Grover在TetrahedronLetters,4,(1974)363-366頁中所述的富內型NBCHO與富外型NBCHO經NaOEtMeOH的堿催化平衡并不是必需的。實施例21采用或不采用背壓控制的內型_外型_異丙烯基降冰片烯的熱解(恒溫)對于下文列舉的3次操作的每一次，將內型_/外型-異丙烯基降冰片烯(彡98%MeVNB)稱重至由以下主要設備組成的間歇式反應器系統中額定壓力玻璃反應器、溫控油浴和塔頂冷凝物接收罐。在初始時，將內型_/外型-MeVNB混合物加熱至目標溫度，并調節壓力，直至觀察到反應器液體略微沸騰。將混合物在目標溫度下保持所需的時間，并逐漸調節壓力，以保持該略微沸騰條件。各次操作的等溫目標溫度和斜坡式壓力條件的詳情在下表中給出。MeVNB外型/內型異構體的初始比例為85%外型-MeVNB15%內型-VNB或84%外型-MeVNB16%內型-VNB。第1次(未排氣)反應器裝料MeVNB60克(85%外型-MeVNB15%內型-MeVNB)反應器出料59克損耗1克反應溫度165°C反應時間30小時反應壓力開始12psig，使用氮/最大29psig<table>tableseeoriginaldocumentpage34</column></row><table>第2次(排氣)反應器裝料MeVNB50克(84%外型-MeVNB16%內型-MeVNB)反應器出料47克冷凝物/損耗3克反應溫度165°C反應時間24小時反應壓力開始740mmHg/結束680mmHg<table>tableseeoriginaldocumentpage34</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage35</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage35</column></row><table>第3次(排氣)反應器裝料MeVNB50克(別％外型-MeVNB16%內型-MeVNB)反應器出料47克損耗3克反應溫度155°C反應時間27小時反應壓力開始695mmHg/結束500mmHg<table>tableseeoriginaldocumentpage35</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage36</column></row><table>第1次操作顯示，在165°C下在7小時反應時間后獲得了>99%外型-MeVNB。GC數據顯示，外型-MeVNB與DCPD的最終比例為99.2%0.8%，表明初始量約97%的外型-MeVNB可被回收。使用一級動力學分析數據能夠測定反應速率。在165°C下，內型-MeVNB消失的反應速率為1.(ME-CMs-1JhS-MeVNB為6.6E-07s_1o因此，在165°C下，兩個物種均在反應或異構化，并且內型-MeVNB重排的速率比外型-MeVNB的分解要快約156.7倍。第2次操作顯示，在165°C下在7小時反應時間后獲得了>99%外型-MeVNB，其中反應器壓力逐漸地從740降低至680mmHg。GC數據顯示，外型-MeVNB與DCPD的最終比例為99.3%0.7%，表明初始量約99%的外型-MeVNB可被回收。使用一級動力學分析數據能夠測定反應速率。在165°C下，內型-MeVNB消失的反應速率為1.1E-04S—1，外型-MeVNB為1.ΖδΕ-ΟΓ1。因此，在165°C下，兩個物種均在反應或異構化，并且內型-MeVNB重排的速率比外型-MeVNB的分解要快約900倍。第3次操作顯示，在155°C下在21小時反應時間后獲得了>99%外型-MeVNB，其中反應器壓力逐漸地從695降低至500mmHg。GC數據顯示，外型-MeVNB與DCPD的最終比例為99.3%0.7%，表明初始量約99%的外型-MeVNB可被回收。使用一級動力學分析數據能夠測定反應速率。在155°C下，內型-MeVNB消失的反應速率為AE-OSiT1JhS-MeVNB為δΕ-ΟδΓ1。因此，在155°C下，兩個物種均在反應或異構化，并且內型-MeVNB重排的速率比外型-MeVNB的分解要快約807倍。至此應該認識到，已經說明了用于由內型_和外型_烯基降冰片烯的異構體混合物形成基本上純的外型_烯基降冰片烯方法。這些方法包括在下面所要求保護的根據本發明的實施方式中。例如，在本發明的實施方式中，作為開放反應系統一部分的反應容器中裝入一定量的內型_/外型_烯基降冰片烯混合物。如所述，這種反應系統可以多種方式配置，這些方式可以包括一個或多個裝置，這些裝置包括，但不限于，向反應容器提供熱的裝置、改變容器壓力的裝置和向容器提供惰性氣體的裝置。另外，反應系統可以包括冷凝器、冷凝物接收器裝置、裝填或未裝填的塔、分餾塔、油起泡器等。通常，在反應容器中裝料后，容器的壓力或溫度之一是固定的，調節另一者，使混合物的蒸氣壓處在或稍低于為混合物的沸點。另外，混合物的溫度有效地使存在的任何內型-烯基降冰片烯經歷Cope重排反應。本領域技術人員將會理解到，當這種Cope重排反應進行時，形成Cope重排產物(例如，對于內型-VNB，形成THI；對于內型-MeVNB，形成MeTHI)，因此改變了初始裝料混合物的組成，形成反應混合物。這種組成上變化當然地會改變反應混合物的沸點。有利地是，根據本發明的實施方式提供對反應系統的溫度和壓力之一的調節，以將蒸氣壓控制成保持在或稍低于混合物的沸點。如上所述，根據本發明的實施方式的反應容器包括在開放反應系統內。也就是說，系統使反應混合物的一些成分從反應容器排出，同時其他成分保留在其中。蒸氣壓的控制有利地將排出物質限于之前定義為“輕產物”的物質。保留的成分則是存在于混合物中的烯基降冰片烯異構體以及之前定義為“重產物”的那些物質。有利地，通過使這些輕產物從反應容器排出，減少或消除了這些物質結合形成不希望產生的物質，從而避免了實質上會阻礙高純度烯基降冰片烯異構體的分離的復雜混合物。例如，一些出版物中公開的復雜混合物，這些出版物例如，尤其是，Titova等人，“ThermalIsomerizationofVinyInorbornene“(ZhurnalOrganicheskoiKhimiiVol.7(11),pp.2286-8(1971)；Ploss等人，"CopeRearrangementof2-(a-alkenyl)bicyclo[2.2.l]hept-5-enesand-bicyclo[2.2.2]oct-5-enes"(JournalfiirPraktischeChemie(Leipzig)Vol.314(3-4),pp.467-82(1972)；以及Maeda等人，‘‘Rearrangementof5-vinyl-2-norborneneto3a,4,7,7a_tetrahydroindene，，(NipponKagakuKaishi,Vol.8，pp.1587-9(1974))。在本發明的一些實施方式中，蒸氣壓控制包括沸騰速率、冷凝速率、蒸氣頭高度的控制等等。盡管這些控制可以手動完成，但本發明的一些實施方式包括一種獲多種以自動方式提供這些控制的裝置。例如，反應系統可以包括一個或多個傳感器，該傳感器可以監測適當的條件(例如，蒸氣頭高度和/或反應混合物成分的濃度)，并將這種監測的結果報告給系統中包括的可以向溫度和/或壓力控制系統提供適當的控制信號的另一裝置。當根據本發明的方法是連續工藝或需要經過數天完成的工藝時，這種自動控制會特別有利。權利要求一種由內型/外型-烯基降冰片烯(ANB)混合物制造高純度外型-烯基降冰片烯的方法，包括將所述內型/外型-ANB混合物裝入反應容器；將所述內型/外型-ANB混合物加熱至有效引起Cope重排反應發生的溫度，從而形成反應混合物；在開放系統中控制所述反應混合物的蒸氣壓，以允許輕產物從所述開放系統中釋放，同時在所述反應混合物中保留內型-ANB、外型-ANB和重產物，控制所述的蒸氣壓包括控制所述反應容器的溫度和壓力；和從所述反應混合物中分離高純度外型-ANB。2.根據權利要求1所述的方法，其中裝入所述反應容器的所述內型/外型-ANB混合物包括基本上純的內型/外型-ANB混合物。3.根據權利要求1所述的方法，其中裝入所述反應容器中的所述內型/外型-ANB混合物包括基本上純的內型/外型-ANB混合物和沸點比外型-ANB的沸點高的惰性溶劑。4.根據權利要求3所述的方法，其中所述惰性溶劑包括四氫萘、壬基環己烷、辛腈、水楊醛、合成油或礦物油。5.根據權利要求1所述的方法，其中分離出的高純度外型-ANB包括超高純度外型-ANB。6.根據權利要求1所述的方法，其中分離出的高純度外型-ANB包括外型-乙烯基降冰片烯，并且所述外型_乙烯基降冰片烯包括小于0.5%的乙烯基環己烯。7.根據權利要求1所述的方法，其中控制所述的蒸氣壓包括保持溫度恒定。8.根據權利要求7所述的方法，其中恒定溫度為145°C-165°C。9.根據權利要求1所述的方法，其中所述加熱包括加熱至第一溫度，隨后加熱至低于所述第一溫度的第二溫度。10.根據權利要求1所述的方法，其中所述加熱包括加熱至第一溫度，隨后加熱至高于所述第一溫度的第二溫度。11.根據權利要求9所述的方法，其中所述第一溫度和所述第二溫度為145°C-165°c。12.根據權利要求1所述的方法，其中控制所述的蒸氣壓包括提供允許輕產物從開放系統的反應器容器中釋放的溫度。13.根據權利要求1所述的方法，其中控制所述的蒸氣壓包括控制施加于所述反應容器的壓力，以允許輕產物從開放系統的反應器容器中釋放。14.根據權利要求13所述的方法，其中控制所述的蒸氣壓包括施加基本上為大氣壓的壓力。15.根據權利要求1所述的方法，其中控制所述的蒸氣壓包括保持溫度基本上恒定，同時改變壓力。16.根據權利要求1所述的方法，其中所述高純度外型-ANB包括高純度外型_乙烯基降冰片烯，并且所述高純度外型_乙烯基降冰片烯被分離成為與Cope重排反應產物的物理混合物。17.根據權利要求1所述的方法，其中所述開放系統包括分餾塔。18.根據權利要求1所述的方法，其中所述內型/外型-ANB混合物包括99%外型-ANB內型-ANB至外型-ANB:99%內型-ANB。19.根據權利要求1所述的方法，其中所述開放系統包括間歇式反應器、半間歇式反應器或連續工藝反應器。20.一種由內型/外型-ANB混合物制造高純度外型-ANB的方法，包括將有效量的熱和/或壓力施加于開放系統中的所述內型/外型-ANB混合物以控制蒸氣壓，從而選擇性地將所述內型-ANB轉化為Cope重排反應產物，并使輕產物從所述內型/外型-ANB混合物中釋放，以提供高純度外型-ANB。21.根據權利要求20所述的方法，其中所述蒸氣壓被控制成引起Cope重排反應，以將內型-ANB轉化為Cope重排反應產物。22.根據權利要求20所述的方法，其中所述蒸氣壓被控制成釋放包括環戊二烯、丁二烯或異戊二烯中的至少一種的輕產物。23.根據權利要求20所述的方法，進一步包括通過蒸餾從所述Cope重排反應產物中分離高純度外型-ANB。全文摘要本發明的實施方式主要涉及由其構象異構體的混合物制造高純度外型-烯基降冰片烯的方法。文檔編號C08F10/00GK101802025SQ200880107390公開日2010年8月11日申請日期2008年8月7日優先權日2007年8月9日發明者A·貝爾,B·納普,D·阿莫羅索,D·雅布隆斯基,E·科洛尼奇申請人:普羅米魯斯有限責任公司