TW201509893A - 經多元不飽和環烯臭氧分解而得之非環狀烯 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種由式I化合物:□製造式IIa化合物:□之方法,其中A為具有至少一個雙鍵之C6-C10烯烴鏈,R1為C1-C10烷基,且R3為含氧官能基。
Description
本申請案主張於2013年7月11日申請的美國臨時申請案序號61/845,067之優先權申請日期,該美國臨時申請案之全部揭示內容特此以引用的方式併入本文中。
本文中之揭示內容係關於一種由式I化合物:製造式IIa化合物:之方法,其中A為具有至少一個雙鍵之C6-C10烯烴鏈;R1為C1-C10烷基且R3為含氧官能基。
已知1,5,9-環十二碳三烯(cyclododecatriene,CDDT)及1,5-環辛二烯(cyclooctadiene,COD)為丁二烯之環三聚作用之副產物,且各自可以工業規模獲得。CDDT及COD向多官能化非環化合物之轉化具有作為添加劑、中間物及單體來源之直接的工業重要性。已知藉由與臭氧接觸將多元不飽和環狀烯轉化為非環狀烯之已知方法。舉例而言,由頒予SNIA VISCOSA之美國專利第4,085,127號('127專利)已知環狀烯之臭氧分解及酸性醛之產生,其根據包含以下之方法:在至少一種非極性溶劑與至少一種極性溶劑之溶劑混合物存在下,使含有環狀烯(具有一個以上不飽和度)之溶液經受選擇性臭氧化步驟,藉此獲得該
環狀烯之單臭氧分解產物。使單臭氧分解產物經受至少一個易位步驟以獲得ω-甲醯基-烯酸。該單臭氧化物一旦形成即與極性溶劑反應以產生重相,該重相為不溶性的且在臭氧化步驟期間與溶液分離。藉由臭氧化步驟移除不超過一個烯系不飽和度且溶劑混合物進一步包括有機酸酐,該酸酐與極性溶劑之重量比設定在1:2與2:1之間。非極性溶劑為飽和烴。此外,揭示於'127專利中之方法係藉由以下事實表徵:選擇性臭氧化作用係在反應器中實現,且包括將含有單臭氧分解產物之重相自反應器傾析,及將來自該易位步驟之至少部分殘餘物再循環至反應器。
U.S.3,868,392('392專利)揭示藉由對應烯烴之臭氧化來產生臭氧化物之類過氧化物衍生物之方法,該方法包含以下步驟:在呈溶液形式之臭氧存在下,將烯烴置放於包含至少一種非極性溶劑(關於所關注之烯烴為惰性)及至少一種極性溶劑之溶劑混合物中,其中如此形成之臭氧化物反應性溶解,形成含有類過氧化物衍生物之重質相。自反應環境移除所述衍生物以便將其自過氧化及聚合效應減去。
'392專利中揭示的方法之缺點為反應系統複雜,需要僅引入臭氧氣體至溶解烯烴之非極性溶劑相中,且更重要的是將類過氧化物之臭氧化物與反應環境分離且使其成為第二極性相。此雙官能性、雙相溶劑之要求導致必須以該等比例處理及操縱不可混溶之溶劑相之複雜的反應器設計。
所揭示之製程已消除使臭氧分解產物與反應環境物理分離之步驟。在所揭示之方法中,使起始烯烴及試劑與包含臭氧之介質接觸以形成不與介質分離之臭氧分解產物。
頒予ESSO之GB專利第903,683號('683專利)揭示製備不飽和二羧酸之製程。'683專利係關於藉由(例如)CDDT之選擇性單臭氧分解將環狀非共軛聚烯轉化為產物之方法。更特定言之,'683專利係關於選擇
性氧化選擇性單臭氧分解產物以將後者轉化為對應的不飽和α,ω-二羧酸之製程。然而,揭示於'683專利中的方法之缺點中之一者為其低轉化率。根據'683專利,若在起始物質中每莫耳當量雙鍵使用超過約0.1莫耳臭氧,則不再可獲得臭氧分解反應之選擇性。舉例而言,'683專利之實例I揭示每莫耳CDDT 0.13莫耳臭氧導致CDDT之烯鍵之約1/24之轉化率。相比而言,當每莫耳CDDT約0.6mol臭氧經反應時,臭氧分解反應對於單臭氧分解產物無選擇性。
相反,在所揭示之製程中,保留單臭氧分解之選擇性的同時具有高得多的轉化率。(例如,見表3中之實例15、18、24及28。)
Schreiber等人,Tetrahedron Letters,23(38):3867(1982)揭示在-78℃之溫度下進行單不飽和環烯之臭氧分解以形成醛烷氧基氫過氧化物中間物。Schreiber等人報告,「醛烷氧基氫過氧化物2,常常為寡聚的且趨向於難以純化」。
Schreiber方法中之缺點為其實用價值極小或無實用價值的複雜反應系統,需要處理有害且致癌的溶劑及極低溫度。自經濟角度來看,Schreiber一鍋序列就回收可再循環組份而言為不實用的且無成本效益的。
Adlof,Journal of Labelled Compounds and Radiopharmaceuticals,第XXIV卷,第6期,1987,695-698,揭示製備8-側氧基辛酸甲酯-4,5-d2及12-側氧基十二酸甲酯-4,5,8,9-d4之方法。在Adlof中,1,5-環辛二烯及1,5,9-環十二碳三烯之單臭氧化作用產生單-或雙-不飽和醛酸,其經轉化為對應的縮醛酯。Adlof報導,「不同於醛酯,縮醛酯不會三聚且可在水解及使用之前儲存數年」。
相反,吾人已意外地且出人意料地發現所製備的醛酯,例如式III化合物:(其中A為具有至少一個碳-碳雙鍵之C10烯烴鏈,
R1為C1-C4烷基,且R3為醛),在吾人之加工條件下為穩定的。可由所揭示之CDDT臭氧分解方法獲得式III化合物。所揭示之方法相對於Adlof製備不飽和縮醛酯取得顯著改良,因為其不需要利用CH3OH/原甲酸三甲酯/HCl之額外的酯化步驟。
Dygos等人,J.Org.Chem.1991,56,2549-2552,揭示以(Z,Z)-1,5-環辛二烯為起始物之抗分泌***素依尼前列素(enisoprost)之11步合成。藉由相當複雜的系統合成且純化8-側氧基-4(Z)-辛烯酸甲酯,該系統涉及多種試劑、複雜的反應條件及多重過濾及萃取以獲得純度約為80%的粗產物。
Van Lier等人,Prog.Essent.OilRes.,Proc.Int.Symp.Essent.Oils,第16期(1986),215-225,揭示在將(Z,Z)-1,5-環辛二烯部分臭氧分解為氫過氧化甲氧基之後,在無任何純化或分離的情況下於60℃下將粗反應混合物添加至FeCl3.6H2O甲醇溶液中以形成(Z)-7-氯-1,1-二甲氧基-4-庚烯。
在Tolstikov等人,Zhurnal Organicheskoi Khimii(1985),21(1),72-82中,自E,E,E-環十二碳三烯以兩個步驟合成11-甲醯基-4E,-8E-十一碳二烯酸酯。
上述方法之缺點為製備複雜且涉及嚴格的條件、各種反應組份、環境不友好的溶劑、金屬鹽等。
在本文中,問題伴隨在非極性與極性溶劑之溶劑混合物中進行臭氧分解;以及當臭氧與具有非共軛雙鍵之化合物接觸時對於適用的產物具有選擇性之彼等者。
因此,將需要提供一種使得能夠以技術上簡單且經濟上可行之方式製造穩定化合物的製程,其藉由使式I化合物與包含臭氧及試劑之介質接觸來轉化式I化合物,無需將臭氧分解產物與介質分離,且隨後回收臭氧分解產物進行。亦將需要消除有害溶劑之使用及/或處
理不可混溶之溶劑之複雜性。
所揭示之製程之一個態樣係關於一種製造式IIa化合物:之方法,其包含:a)使式I化合物:及化學劑與包含臭氧之介質接觸,及b)形成包含式IIa化合物之反應混合物,且無需將產物與a)之臭氧分離,及c)回收b)之包含式IIa化合物的產物;其中,A為具有至少一個雙鍵之C6-C10烯烴基;R1為C1-C10烷基;R3為含氧官能基。
所揭示之製程之另一態樣係關於一種包含式II化合物:之組合物,其中A為具有至少一個雙鍵之C6-C10烯烴鏈;R1為C1-C10烷基;R2為H、乙醯基;且R3為含氧官能基。
所揭示之製程之另一態樣係關於一種將式I化合物:化學轉
化為式IIa化合物:且保留式I化合物中之碳原子總數之系統,其包含:a.式I化合物及試劑,視情況可與溶劑組合;b.包含臭氧之介質;c.臭氧分解產物及d.式IIa化合物,且其中,組份a、b、c及d存在於用於進行化學轉化之單一構件中;
且其中A為具有至少一個雙鍵之C6-C10烯烴鏈;R1為C1-C10烷基且R3為含氧官能基。
所揭示之製程之另一態樣係關於一種製造R4-A-R4之方法,其包含:i.使式I化合物:及試劑與包含臭氧之介質接觸;ii.形成臭氧分解產物,其中不分離所得臭氧分解產物;及iii.使臭氧分解產物轉化為R4-A-R4;其中A為具有至少一個雙鍵之C6-C10烯烴鏈且R4為醛基。
圖1顯示根據實例56之化合物之熱流動特徵,其係藉由單細胞差示掃描熱量測定(Differential Scanning Calorimetry,DSC)量測。
圖2顯示根據實例56及57之化合物之熱流動特徵,其係藉由單細胞DSC量測。
本文中所描述及所主張的本發明之實施例不欲由本文中所揭示之特定實施例侷限範疇,因為此等實施例意欲作為本發明之若干態樣之說明。任何等效實施例意欲在本發明之範疇內。實際上,根據前述說明,除本文所顯示及描述之修改以外,實施例之各種修改對熟習此項技術者而言將變得顯而易知。亦希望該等修改落在所附申請專利範圍之範疇內。
本文中已廣泛且一般性描述本發明。屬於通用揭示內容之較狹義類及亞屬組中之每一者亦形成本發明之一部分。此包括本發明之通用描述,其限制條件或負面限制為自該屬移除任何標的物,無論所刪除之材料是否在本文中特定敍述。此外,在本發明之特徵或態樣以馬庫西組(Markush group)之方式進行描述的情況下,熟習此項技術者將
認識到本發明亦因此以馬庫西組之任何個別成員或成員子組之形式進行描述。
除非上下文另外明確指示,否則如本文中及所附申請專利範圍中所使用,單數形式「一(a/an)」及「該」包括複數個指示物。因此,例如,指示「反應器」包括複數個反應器,諸如一系列反應器。在此文件中,術語「或」用於指非排它性或使得除非另有指示,否則「A或B」包含「A而非B」、「B而非A」以及「A及B」。
以範圍形式表示之值應以靈活方式解釋為不僅包括如範圍界限明確所述之數值,且亦包括在該範圍內所涵蓋之所有個別數值或子範圍,如同明確敍述各數值及子範圍一般。舉例而言,範圍「約0.1%至約5%」或「約0.1%至5%」應解釋為不僅包括約0.1%至約5%,且亦包括指定範圍內之個別值(例如1%、2%、3%及4%)及子範圍(例如0.1%至0.5%、1.1%至2.2%、3.3%至4.4%)。除非另外指明,否則語句「約X至Y」具有與「約X至約Y」相同的意義。同樣地,除非另外指明,否則語句「約X、Y或約Z」具有與「約X、約Y或約Z」相同的意義。
在本文所述之方法中,除了在明確敍述時間或操作順序時之外,可以任何次序進行步驟而不背離本發明之原理。此外,指定步驟可同時進行,除非明確的申請專利範圍語言敍述其應分開進行。舉例而言,可在單個操作內同時進行所主張的進行X之步驟及所主張的進行Y之步驟,且所得製程將屬於所主張的製程之文字範疇內。
如本文所用之術語「約」可允許值或範圍之一定程度之變化,例如在所陳述之值或所陳述之範圍界限的10%之內、5%之內或1%之內。
如本文所用之術語「實質上」係指大部分或大多,如至少約50%、60%、70%、80%、90%、95%、96%、97%、98%、99%、99.5%、99.9%、99.99%、或至少約99.999%或99.999%以上。
如本文所用之術語「烯烴」係指具有至少一個碳-碳雙鍵之直鏈或分支鏈烴烯烴。
如本文所用之術語「烷基」或「伸烷基」係指飽和烴基,其可為非環狀或環狀基團,及/或可為直鏈或分支鏈(除非另外規定)。
如本文所用之術語「試劑」意謂在式IIa化合物中提供適合的R1官能基之消耗性材料。在一些實施例中,試劑為極性。在其他實施例中,試劑提供反應之單個連續相。在又另一實施例中,試劑改良反應介質之流動性特徵。在一些實施例中,試劑改良反應介質之熱傳遞性質。
如本文所用之術語「化學劑(agent)」意謂使得臭氧分解產物轉化為R4-A-R4之消耗性材料。在一些實施例中,化學劑為極性。在其他實施例中,化學劑提供反應之單個連續相。在另一實施例中,化學劑可提供多相反應介質。在又另一實施例中,化學劑改良反應介質之流動性特徵。在一些實施例中,化學劑改良反應介質之熱傳遞性質。
本說明書中所提及之所有公開案,包括非專利文獻(例如科學期刊文章)、專利申請公開案及專利均以引用的方式併入,就如同各公開案經特定且單獨指示以引入的方式併入一般。
應理解,本文中之描述意欲為說明性,且不為限制性。對於熟習此項技術者而言,許多其他實施例在檢視以上描述之後將變得顯而易知。應參考所附申請專利範圍,連同此等申請專利範圍授權的等效物之全部範疇,判定本發明之範疇。在所附申請專利範圍中,術語「包括」及「其中(in which)」分別用作各別術語「包含」及「其中(wherein)」的通俗英文(plain-English)等效物。此外,術語「第一」、「第二」、「第三」及其類似物僅用作標記,且並不意欲對其物件施加數值要求。
所揭示之製程之一個態樣係關於一種製造式IIa化合物:
之方法,其包含:a)使式I化合物:及試劑與包含臭氧之介質接觸;b)形成包含式IIa化合物之反應混合物,且無需將產物與a)之臭氧分離;及c)回收b)之包含式IIa化合物的產物;其中,A為具有至少一個雙鍵之C6-C10烯烴基;R1為C1-C10烷基;R3為含氧官能基。
在一些實施例中,R1為C1-C6烷基。在另一實施例中,R1為C2-C4烷基。在另一實施例中,R1為丙基或丁基。
在一些實施例中,A為具有至少一個雙鍵之C6或C10烯烴鏈。在一個實施例中,A為具有兩個雙鍵之C10烯烴。在另一實施例中,A為具有一個雙鍵之C6烯烴。
在一些實施例中,R3為醛基、酸基或酯基。在另一實施例中,R3為醛基或酸基。在更另一實施例中,R3為醛基。
式I化合物可包括環狀三烯及環狀二烯。式I化合物之實例包括(但不限於):環己二烯、環庚二烯、環辛二烯、環辛四烯、環十二碳二烯、環十二碳三烯、環十二碳五烯,包括異構物及其混合物。在一些實施例中,式I化合物為環十二碳三烯或環辛二烯。在另一實施例中,式I化合物為1,5,9-環十二碳三烯(CDDT)或1,5-環辛二烯(COD)。在更另一實施例中,式I化合物為CDDT。
在一些實施例中,式I化合物具有至少90%之純度。在其他實施例中,式I化合物具有至少95%之純度。在另一實施例中,式I化合物具有至少98%之純度。在更另一實施例中,式I化合物具有至少99%之純度。
在一些實施例中,試劑為C1-C10醇。適合的醇之實例包括(但不限於):甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇、1-丁醇、2-丁醇、異丁醇、第三丁醇及其混合物。在一些實施例中,醇為1-丙醇、2-丙醇、1-丁醇、2-丁醇、異丁醇、第三丁醇及其混合物。在其他實施例中,試劑為C4-C10醇。諸如丁醇等之高級醇為較佳的。
在一些實施例中,試劑為無水的,較佳含有低於0.5wt%之水,或更佳低於0.1wt%之水。在其他實施例中,水含量可不超過0.08wt%,較佳地不超過0.04wt%。
在一些實施例中,試劑之量可變化且一般而言可使用過量之試劑。出於所揭示的製程之目的,式I化合物與試劑之莫耳比可為約100:1至約1:100,較佳為約25:1至約1:25,且更佳為約10:1至約1:10。在一個實施例中,式I化合物與試劑之莫耳比為約4:1至約1:10。在另一實施例中,式I化合物與試劑之莫耳比為約6:1至約1:6。在又另一實施例中,式I化合物與試劑之莫耳比為約3:1至約1:3。
在一個實施例中,過量提供試劑。在此上下文中,術語「過量」定義為超過經反應的式I化合物之試劑的莫耳量。在一些實施例中,方法進一步包含在c)中至少部分移除過量試劑。在另一實施例中,在c)中移除大部分過量試劑。在一些實施例中,經由急驟蒸餾移除過量試劑。在一些實施例中,自c)移除之試劑部分或完全再循環返回至a)。在另一實施例中,精煉且純化c)之移除試劑。
在一些實施例中,在單個連續相中進行步驟a)至c)。在其他實施例中,以至少足以在a)之條件下反應至所要轉化率之數量提供試劑。在一實施例中,提供試劑以改良反應介質之流動性特徵。在另一實施例中,提供試劑以改良反應介質之熱傳遞性質。
在一些實施例中,可在視情況選用的惰性溶劑存在下進行步驟a)至c)。在其他實施例中,惰性溶劑為極性溶劑。適合的極性溶劑之實
例包括(但不限於):乙酸C1-C6烷基酯、醚類、二甲基甲醯胺(dimethyl formamide,DMF)、二甲基乙醯胺(dimethyl acetamide,DMAc)、二甲亞碸(dimethyl sulfoxide,DMSO)、n-甲基吡咯啶酮(n-methyl pyrrolidinone,NMP)、四氫呋喃(tetrahydrofuran,THF)及其混合物。
在一些實施例中,按重量計,反應區中之式I化合物之濃度可為約0.1%至99.9%範圍。在一個實施例中,式I化合物以約0.5%-25%之濃度範圍存在。在其他實施例中,式I化合物以約25%-35%、以約35%-45%、以約45%-55%、以約55%-65%、以約65%-75%、以約75%-85%、以約85%-95%或95%-99.9%之濃度範圍存在。在一些實施例中,式I化合物濃度範圍可為約1%至約99%。在另一實施例中,式I化合物濃度範圍可為約10%至約90%。在更另一實施例中,式I化合物濃度範圍可為約25%至約85%,較佳為約30%至約75%,且更佳為約30%至約65%。在一個實施例中,式I化合物為約35wt%至約60wt%。
含臭氧氣體可包含臭氧與至少一種載氣之混合物。臭氧之量可變化。在一些實施例中,臭氧可為約0.01莫耳%至約100莫耳%。在另一實施例中,臭氧可為約0.1莫耳%至約10莫耳%、約10莫耳%至約30莫耳%、約30莫耳%至約50莫耳%、約50莫耳%至約70莫耳%、約70莫耳%至約90莫耳%、或約90莫耳%至約100莫耳%。在其他實施例中,臭氧可為約0.1莫耳%至約25莫耳%。在另一實施例中,臭氧可為約1莫耳%至約20莫耳%。在更另一實施例中,臭氧可為約1莫耳%至約15莫耳%。
在一些實施例中,載氣可選自由氮氣、氬氣、二氧化碳、氧氣、空氣及其混合物組成之群。在一個態樣中,含臭氧氣體可包含臭氧、氧氣及氬氣。在一個實施例中,含臭氧氣體可包含臭氧、氧氣及氮氣。在另一實施例中,含臭氧氣體可包含臭氧及二氧化碳。不存在對於使用何種載體之限制,只要其與臭氧化學上相容且載體自身不導
致與烴基質之不良反應。
在一些實施例中,可使用適當溶劑將臭氧以溶解態引入。在其他實施例中,可藉由將臭氧注入經加壓之循環迴路中增加臭氧之濃度。
在一些實施例中,可進一步增濃包含臭氧之介質以獲得濃縮臭氧進料。適合的臭氧增濃之形式可包括使用具有臭氧親和力之材料,諸如填充床、溶劑。在其他實施例中,可選擇性分離臭氧且自包含稀濃度臭氧之介質濃縮。
在一些實施例中,按重量計,含臭氧介質中之臭氧濃度可為約0.01%至約100%。在其他實施例中,臭氧濃度可為約0.5%至約5%、約5%至約25%、約25%至約50%、約50%至約75%、約75%至約100%。
在一些實施例中,臭氧之總添加量至少部分受所要轉化率及臭氧吸收效率影響。使含臭氧氣體通過反應溶液歷時足以准許僅一個雙鍵之選擇性斷裂的時間段。在一些實施例中,時間段可在約10分鐘至約300分鐘之範圍內。在另一實施例中,時間段可在約30分鐘至約200分鐘之範圍內。饋入製程之總臭氧可關於經轉化之式I化合物中之一個雙鍵為低於化學計量、化學計量或過量。在一個實例中,饋入製程之臭氧之總莫耳數關於經轉化之式I化合物中之一個雙鍵的莫耳數為化學計量比率。
接觸步驟可進行歷時由合理的試誤量所確定之適合的時間。舉例而言,一實施例包括在約40分鐘至約240分鐘之時間段期間引入氣體流。在另一實施例中,在約5分鐘至約500分鐘或超過500分鐘之時間段期間引入氣體流。在一分批組態中,臭氧添加時間至少部分受臭氧之流動速率(每分鐘每莫耳多不飽和環狀烯之莫耳數)、所要轉化率及臭氧吸收之效率影響。
所饋入之臭氧之流動速率可視操作規模及在所選擇的反應時間內之所要轉化率而定。在一些實施例中,臭氧流動速率在約0.001公克/分鐘至約1公克/分鐘之範圍內。在另一實施例中,臭氧流動速率在約0.005公克/分鐘至約0.8公克/分鐘之範圍內。在更另一實施例中,臭氧流動速率在約0.01公克/分鐘至約0.2公克/分鐘之範圍內。在又另一實施例中,臭氧流動速率在約0.02公克/分鐘至約0.1公克/分鐘之範圍內。
讀者可理解,就其本身而言,不存在對於臭氧進料速率、臭氧濃度或接觸時間之限制。所描述之範圍為非限制性的且熟習此項技術者可理解可能需要甚至更廣的範圍以在各種生產規模下達成所要轉化率、產物產率及反應熱管理。
在一些實施例中,可自諸如紫外(Ultraviolet,UV)轉化器、電暈放電轉化器等之化學轉化裝置產生充足數量之臭氧。用於產生臭氧之元素氧源可選自二原子氧、一氧化碳、二氧化碳、氮氧化物、水、氧化了的化學品、空氣及其類似者。在一個實施例中,純氧可用於產生臭氧。在另一實施例中,二氧化碳可用於產生臭氧。在又另一實施例中,自水電解裝置產生之氧氣可饋入臭氧產生器。在一個實施例中,來自化學製程之富氧排氣可用於產生臭氧。該等化學製程之實例可包括(但不限於):氧化、燃燒、好氧、燃料電池、吸收、醱酵等。
術語「百分比轉化率」意謂:[(在步驟a之前存在的式I化合物之公克數)-(在步驟c之後存在的式I化合物之公克數)]/(在步驟a之前存在的式I化合物之公克數)×100。
在一些實施例中,式I化合物之轉化率為約0%至約100%。在另一實施例中,式I化合物之轉化率為約10%至約95%。在其他實施例中,式I化合物之轉化率為約20%至約90%、約30%至約70%或約30%至約60%。在其他實施例中,式I化合物之轉化率為至少20%。在另一實施
例中,轉化率為至少25%。在更另一實施例中,轉化率為至少30%、35%、40%、45%或50%。
在一個實施例中,可連續進行轉化,亦即首先使式I化合物及視情況選用的惰性溶劑與包含臭氧之介質接觸以產生臭氧分解產物。可使臭氧分解產物與包含試劑之介質進一步接觸以獲得所要產物。在另一實施例中,轉化可同時進行。在又另一實施例中,可部分或完全進行轉化。
經定義為百分比之用於化合物之術語「選擇率」意謂:[在步驟a)至c)期間形成的化合物之莫耳數]/[在步驟a)至c)期間經轉化的式I化合物之莫耳數]×100。對於包含一種以上在步驟a)至c)期間形成的化合物之反應混合物,選擇率經校正。
術語「碳保留選擇率」意謂:[在步驟c)之後存在的由臭氧侵蝕式I化合物中之第一雙鍵產生的斷裂分子形成的化合物之莫耳數]×100/[在步驟a)之前存在的式I化合物之莫耳數]。
術語「非選擇性產物」意謂在式I化合物中之第一雙鍵斷裂之後,由臭氧侵蝕A鏈中之一或多個額外雙鍵產生的斷裂分子形成的化合物。
在一些實施例中,所揭示之方法包括約0.1%至約10%、10%至20%、20%至30%、30%至40%、40%至50%、50%至60%、60%至69.99%及所列上限及下限百分比轉化率之組合之碳保留選擇率。
在一些實施例中,碳保留選擇率為至少50%。在其他實施例中,碳保留選擇率為至少60%。在另一實施例中,碳保留選擇率為至少70%。在又其他實施例中,碳保留選擇率為至少75%、80%、85%、90%或95%。
在一些實施例中,臭氧分解反應可在選擇性臭氧化式I化合物中之僅一個碳-碳雙鍵之條件下進行以形成式IIa化合物。在非選擇性臭
氧分解中,轉化一個以上碳-碳雙鍵且形成非選擇性產物。在一些實施例中,臭氧分解條件有利於式IIa化合物,其保留「A」,如在式I化合物中一樣。舉例而言,在來自CDDT之臭氧分解的式IIa化合物中,「A」應為具有兩個碳-碳雙鍵之C10烯烴鏈。歸因於一個以上雙鍵之斷裂,在一些實施例中,非選擇性產物含有與式I化合物相比在「A」中具有較少碳數之式IIa化合物。
在一些實施例中,b)中之混合物可包含約0wt%至約50wt%式I化合物、約0wt%至約80wt%試劑、約0wt%至約50wt%式IIa化合物及至多約15wt%非選擇性產物。非選擇性產物可包括具有兩個末端氧化了的基團之化合物,該等末端氧化了的基團包括二醛、二酸、二酯、酸酯、醛酸。在一些實施例中,非選擇性產物中之至少一部分為飽和的,例如直鏈C4物質,例如丁二酸。在一較佳實施例中,b)中之混合物包含約0wt%至約50wt%式I化合物、約0wt%至約80wt%試劑、約0wt%至約50wt%式IIa化合物及至多約10wt%非選擇性產物。在一些實施例中,臭氧分解流出物為在環境條件下之穩定可流動液體。
在一些實施例中,以至少50%之選擇率形成式IIa化合物。在其他實施例中,以至少60%之選擇率形成式IIa化合物。在另一實施例中,以至少70%之選擇率形成式IIa化合物。在其他實施例中,對於式IIa化合物之選擇率為至少80%。在另一實施例中,對於式IIa化合物之選擇率為至少85%。在另一實施例中,對於式IIa化合物之選擇率為至少90%。在更另一實施例中,對於式IIa化合物之選擇率為至少95%。在一些實施例中,對於非選擇性產物之選擇率為低於10%。在另一實施例中,對於非選擇性產物之選擇率為低於5%。
在一些實施例中,臭氧分解反應可在低於50℃,較佳約-25℃至約50℃、約-25℃至約50℃、約-20℃至約50℃、約-15℃至約50℃、約-10℃至約50℃、約-10℃至約45℃,較佳約-10℃至約40℃,且更佳地
約-10℃至約35℃之溫度下進行。臭氧分解反應為放熱的,且在一些實施例中,藉由諸如有效夾套冷卻器之冷卻系統維持反應器之溫度。
壓力可高於或低於大氣壓,且經選擇以將環狀烯進料維持在液相中且將含臭氧氣體維持在氣相中。在一些實施例中,臭氧分解反應可在約100托至約200Psig之壓力下進行。在其他實施例中,臭氧分解反應可在約100托至約100Psig之壓力下進行。在另一實施例中,臭氧分解反應可在約0Psig至約50Psig,較佳約0Psig至約25Psig,更佳約0Psig至約20Psig,且最佳約0Psig至約10Psig之壓力下進行。
在一些實施例中,可在藉由上表面溶劑蒸發(通常稱作蒸發冷卻)移除反應熱時使用低氣壓。在其他實施例中,可藉由適合的手段洗滌反應排氣出口且回收夾帶有機物用於再使用。在一個實施例中,可使製程固有之來料以足以執行將可冷凝物自非可冷凝物洗滌掉之方式與反應器排氣適當接觸。在另一實施例中,非反應性但有效洗滌之新介質可作為化學劑引入。
Schreiber揭示「醛-烷氧基氫過氧化物2,常常為寡聚的且趨向於難以純化」。出人意料且意外地,在所揭示之製程中,已發現式IIa化合物在加工條件下為相當穩定的,如在熱穩定性子區段、實例56及57及圖1及圖2中進一步說明。有利地,該出人意料之穩定性允許有效移除過量試劑。試劑之移除避免在下游區段中形成試劑共沸物。
在一個實施例中,式IIa化合物由CDDT之臭氧分解形成,其中A為-CH2-CH2-CH=CH-CH2-CH2-CH=CH-CH2-CH2-。此式IIa化合物在吾人之加工條件下為熱穩定的。
術語「臭氧分解產物」包括由一個臭氧分子與多不飽和環狀分子之單個雙鍵之反應產生的暫態或者另外視需要易分離之彼等結構。然而,關於臭氧分解產物之形成,申請者不欲侷限於或受制於任何特定機制解釋。
在一些實施例中,式IIa化合物可進一步轉化為式III化合物:。轉化可以催化或非催化形式進行,且視情況可在惰性溶劑存在下進行。在一個實施例中,酐及胺混合物用於此轉化。在另一實施例中,酐及酸與胺之混合物用於此轉化。在又另一實施例中,乙酸酐、乙酸與三乙胺之混合物用於此轉化。在一個實施例中,使用包含乙酸酐及包含乙酸與三乙胺之再生流之混合物。
在一些實施例中,酐與胺混合物可新鮮製備或以再循環流之形式自製程獲得。在其他實施例中,三乙胺與乙酸之均質再循環混合物與新製酐組合用於轉化反應。在另一實施例中,三乙胺與乙酸之混合物可自蒸餾製程獲得。
在一些實施例中,將酐與胺酸錯合物添加至含有式IIa化合物之混合物中,式IIa化合物實質上不含試劑。在另一實施例中,混合物中之試劑少於1wt%。在又另一實施例中,混合物中之試劑少於0.5wt%。
酐之選擇不限於酸酐且可包括順丁烯二酸酐、丁二酸酐、硼酸酐、無機酐及酐家族中之其他市售試劑。乙酸酐為較佳的。
類似地,胺之選擇不限於三乙胺且可包括其他來自胺家族之直鏈及分支鏈組份。三乙胺為較佳的。
試劑之選擇視下游分離條件及可燃性考慮因素而定。自可燃性觀點來看,含有少於2個碳原子之試劑沸點太低而無實用用途。另一方面,具有超過10個碳原子之試劑沸點太高,其使得下游分離及回收變得困難。在一個實施例中,所使用之試劑可來自C1-C10醇類。在另一實施例中,所使用之試劑可來自C3-C10醇類。在又另一實施例中,所使用之試劑可來自C3-C6醇類。例如丙醇、丁醇之C3-C4醇為較佳的。
在一些實施例中,試劑可為新製的、再循環的、再生的或其相容混合物。
在一些實施例中,在步驟a)至c)中之任一者中使用的試劑及視情況選用的惰性溶劑可經由纖維素、生物精煉廠途徑由習知烴原料或由可持續原料產生。在一個實施例中,所使用之丁醇可以生物丁醇之形式獲得。在另一實施例中,所使用之四氫呋喃可自生物精煉廠生產之丁二醇獲得。在又另一實施例中,所使用之乙醇可自纖維素原料以生物乙醇之形式獲得。
在一些實施例中,可藉由化學品製造工業中已知的方法來適當調節所使用試劑中之水含量。方法實例為蒸餾、萃取、膜純化、傾析、離子交換、低溫分離及其組合。在一個實施例中,試劑可經商業分子篩乾燥。在另一實施例中,所使用之試劑可為稍微濕潤的,尤其當共沸餾出物係自純化步驟再生時。在又另一實施例中,可有意量入所要量之水以有效達成將具有商業價值的目標產物分佈。
在一些實施例中,可使用在化學品製造工業中通常已知的多相接觸裝置建立式I化合物與反應介質之間的接觸。實例為塔管柱、水平接觸器、填充塔、滴流床管柱、CSTR、管反應器、氣泡柱、靜態混合器、噴射反應器、微結構反應器及其變體。該等裝置可單獨、按順序、並聯或以兩個或兩個以上之組合形式使用。所描述之實例為非限制性的且熟習此項技術者可瞭解該等多相接觸裝置之所有配置變體以達成材料及熱之有效交換,其可產生可接受的產物產率及品質。無論配置為哪個,讀者亦可認識到自商業觀點來看,達成安全操作為主要目標。
在一些實施例中,可以逆流流動模式進行式I化合物與臭氧介質之間的接觸。逆流流動模式意謂兩個或兩個以上反應相在彼此相反之方向上行進。在其他實施例中,接觸可以並流流動模式進行。並流流
動模式意謂兩個或兩個以上反應相在彼此相同之方向上行進。其他用於接觸之流動模式可包括(但不限於):噴射流、交叉流、升流、降流、層流、擾流、薄膜流、分散流、循環流及其組合。
在一些實施例中,接觸裝置可配備有外部或內部迴路循環用於有效混合及熱交換。在一個實施例中,可將臭氧介質引入至接觸裝置之高擾動、迴路循環區段。在另一實施例中,可經由分佈系統跨反應區引入臭氧介質。在又另一實施例中,可跨反應區展現臭氧介質以產生所要空間濃度分佈。
在一個實施例中,可適當引入包含臭氧之介質以最小化在氣相中之臭氧挾帶且最小化霧劑形成。在另一實施例中,可截留且自氣體空間移除來自排氣之液體小滴(或霧劑)。最常使用之截留裝置包括霧消除器、霧劑聚結區段、噴霧區段、氣旋分離器、擋板蛇形流動區段及其組合。截留區段可為溫度控制或可不為溫度控制。可將截留材料返回至反應區或分流以用於回收。
在一些實施例中,可使用非催化性或催化性熱氧化[thermal oxidation,TO]、物理或化學洗滌、生物池及其他已知工業減排技術來充分處理包含夾帶烴、臭氧、氧氣之反應器排氣。在另一實施例中,可將排氣饋入熱電廠設施用於燃燒值回收。在又另一實施例中,排氣可為用於生物細胞培養之適用的有機食品。在另一實施例中,排氣可為用於固態氧化物燃料電池發電系統之有效富氧進料。
回收產物包括具有諸如醛之末端氧化了的官能基之組份。舉例而言,當末端氧化了的官能基包含醛時,多不飽和環狀烯之濃度可為約2重量百分比至約30重量百分比。當末端氧化了的官能基包含醛且溶劑包含水時,濃度為約5重量百分比至約80重量百分比。反應混合物中水之存在促進具有醛官能基之非環狀烯之形成。
在一些實施例中,式III化合物可經非催化或催化水解為其對應
的酸,其中R1為氫。水解可在熱水、沸水、有機溶劑中及/或在不存在或存在催化劑之情況下進行。適合的催化劑可包括無機酸及鹼。在其他實施例中,式III化合物之酸等效物可轉化為其對應的胺衍生物,其可充當具有一定商業價值的另一單體。
所揭示之製程之另一態樣係關於一種包含式(II)化合物:之組合物,其中A為具有至少一個雙鍵之C6-C10烯烴鏈;R1為C1-C10烷基;R2為H或乙醯基;且R3為含氧官能基。
在一些實施例中,R1為C1-C4烷基。在另一實施例中,R1為C2-C4烷基。在另一實施例中,R1為C2-C4烷基。在更另一實施例中,R1為C3-C4烷基。在又另一個實施例中,R1為C4烷基。
在一些實施例中,A為C6或C10烯烴鏈。在另一實施例中,A為-CH2-CH2-CH=CH-CH2-CH2-CH=CH-CH2-CH2-。
在一實施例中,R2為H。在另一實施例中,R2為乙醯基。
在一些實施例中,R3為醛基、酸基或酯基。在另一實施例中,R3為醛基或酸基。在更另一實施例中,R3為醛基。
所揭示之製程之另一態樣係關於一種用於將式I化合物:化
學轉化為式IIa化合物:且保留式I化合物中之碳原子總數之系統,其包含:a.式I化合物及試劑,視情況可與溶劑組合;b.包含臭氧之介質;c.臭氧分解產物;及d.式IIa化合物;其中,組份a、b、c及d存在於用於進行化學轉化之單一構件中;
且其中A為具有至少一個雙鍵之C6-C10烯烴鏈;R1為C1-C10烷基且R3為含氧官能基。
在一些實施例中,式I化合物為環十二碳三烯或環辛二烯。
所揭示之製程之一個另一態樣係關於一種製造式R4-A-R4之方法,其包含:i.使式I化合物:及化學劑與包含臭氧之介質接觸;ii.形成臭氧分解產物,其中不分離所得臭氧分解產物;及iii.使臭氧分解產物轉化為R4-A-R4;其中A為具有至少一個雙鍵之C6-C10烯烴鏈且R4為醛基。
適合的化學劑之實例包括(但不限於)水、羧酸、二甲亞碸(DMSO)、水/二乙酸錳、pH為4.1-9.6之緩衝溶液(表2)。羧酸之實例包括(但不限於)乙酸、丁二酸、順丁烯二酸。在一些實施例中,化學劑為水或羧酸。在另一實施例中,化學劑為水。在又另一實施例中,化學劑為乙酸。
在一些實施例中,反應混合物中之化學劑為約0.1wt%至約99wt%。在另一實施例中,反應混合物中之化學劑為約5wt%至約80wt%。
在一些實施例中,化學劑之量可變化且一般而言可使用過量化學劑。出於所揭示之製程之目的,化學劑與式I化合物之莫耳比可為約500:1至約1:100,較佳為約400:1至約1:75,且更佳為約300:1至約1:50。在一個實施例中,化學劑與式I化合物之莫耳比為約250:1至約1:30。在另一實施例中,化學劑與式I化合物之莫耳比為約225:1至約1:25。在又另一實施例中,化學劑與式I化合物之莫耳比為約200:1至約1:20。
短語「使得臭氧分解產物轉化」包括對反應參數(例如溫度)之任
何變化或添加其他試劑(例如親核試劑)以使得臭氧分解產物轉化為具有末端氧化了的官能基及一個較少不飽和度之非環狀烯。字「轉化」可包括異構化、與一或多個其他分子反應或兩者。
在一些實施例中,可將自式I化合物獲得之二醛轉化為飽和二醛。在其他實施例中,可將二醛進一步轉化為二胺。二胺官能基具有一定商業價值且可用作單體以聚合為具有商業重要性的聚醯胺。
在一些實施例中,可將來自式I化合物之二醛轉化為不飽和二胺。在其他實施例中,可將不飽和二胺進一步聚合為具有一定商業價值的不同聚醯胺。
在一些實施例中,自式I化合物獲得之二醛可充當用於製造包含二酸、二醇、二酯、醛酸、羥基酸、酯酸、羥基酯及其混合物之產品之適用的原料。在一個實施例中,二醛可部分或完全氧化為醛酸、二酸及其混合物。在另一實施例中,二醛可部分或完全氫化為羥基醛、二醇及其混合物。在又另一實施例中,獲自二醛之二酸可部分或完全酯化為酸酯、二酯及其混合物。在其他實施例中,不飽和二醛可轉化為具有變化不飽和度之其他適用的產物。
Schreiber揭示「醛-烷氧基氫過氧化物2,常常為寡聚的且趨向於難以純化」。所揭示之製程意外地發現式IIa化合物在商業適用的加工條件下具有熱穩定性。有利地,步驟b)產物穩定性允許在步驟c)中有效移除過量試劑而不損害產物。在步驟c)中移除剩餘試劑消除後續加工複雜度且因此使其成為經濟上可行的製程。額外的成本益處來自以下事實:所移除之試劑可部分或完全再循環返回至製程中,或在一些情況下,其經回收及純化用於其他用途。
在一些實施例中,當獲自CDDT臭氧分解之式IIa濃縮化合物以10℃/分鐘之溫度斜坡自20℃至220℃曝露於熱時,材料展現高達約60℃
之充足的熱穩定性,在該溫度以上單細胞差示掃描熱量測定(Differential Scanning Calorimetry,DSC)資料指示可量測之熱流動。在實例56及57,以及圖1及圖2中表示熱穩定性資料。
歸因於其在商業上適用的加工條件下之可觀的熱穩定性,過量試劑可在約50℃下於減壓下餾出而不發生任何可量測之產物分解且因此無可量測之產率損失。在一實施例中,過量試劑可在約15℃至約60℃之溫度範圍及約0托至約100托之壓力範圍下移除。在另一實施例中,過量試劑可在約25℃至約55℃之溫度範圍及約0.05至約30托之壓力範圍下移除。淨影響為具有出人意料之簡單的後端分離方案之改良的、總體而言有成本效益的製程,該後端分離方案不需處理試劑共沸物。
藉由使用具有FID之Agilent 7890A GC進行分析。GC管柱為Agilent DB-1管柱,長60米,直徑為0.32微米且膜厚度為1.00微米。使用NMP作為內標。通常,注入體積為1微升。注入端口溫度為250℃,入口壓力為10.0psi。總氦氣流動為11毫升/分鐘,伴以10:1之分流比。GC烘箱斜坡程式通常為:40℃初始溫度(無保持時間);10℃/分鐘之斜坡率;200℃(15分鐘保持時間);10℃/分鐘之斜坡率;275℃之最終溫度(15分鐘保持時間)。偵測器設定在275℃下,伴以40毫升/分鐘氫氣流動、400毫升/分鐘空氣、24毫升/分鐘氦氣之構成。對於各種有機化合物分析反應產物。此外,使用N,O-雙(三甲基矽烷基)三氟乙醯胺(bis(trimethylsilyl)trifluoroacetamide,BSTFA)衍生樣品以便偵測及定量羧酸型產物。GC資料用於確定起始物質及產物之重量百分比。重量百分比資料用於計算起始物質之轉化率及對於各種產物之莫耳選擇率。
在所揭示之製程中揭示的化合物之DSC表徵:使用由TA
Instruments製造之Q200 SeriesTM標準細胞差示掃描熱析儀執行實例。Q200 DSC儀器提供±0.1℃之溫度量測精確度及±0.05℃之溫度精度。量熱再現度(金屬銦)為±0.1%,量熱精確度(金屬銦)為±0.1%。Q200 DSC儀器對於熱流動量測之靈敏度為0.2μW。
在所揭示之製程中揭示的化合物之核磁共振[Nuclear Magnetic Resonance,NMR]表徵係使用具有QNP低溫探針(QNP CryoProbe)之Bruker AV400 NMR光譜儀進行。用於此等量測之NMR樣品管之直徑為5mm。對於1H實驗共添加總計16次掃描,同時對於13C實驗收集1024次掃描。在使用魔角旋轉之1H實驗中,使用30度傾斜角伴以1.5秒之馳緩延遲。對於13C實驗,在整個馳緩延遲及資料獲取時段中施加標準質子去偶。
以下實例進一步展現所揭示之製程及其用於使用之能力。本發明能夠具有其他及不同實施例,且在不偏離本發明之範疇及精神的情況下能夠在各種顯而易知的態樣中對其若干細節加以修改。因此,應將該等實例視為本質上為說明性的而非限制性的。除非另外指明,否則所有百分比均按重量計。
實例1:一個500ml夾套圓底燒瓶安裝有乾冰冷凝器、機械攪拌器、用於表面下臭氧氣體添加之不鏽鋼進料管及用於添加試劑、取樣及熱電偶連接之第四端口。乾燥圓筒空氣且藉由使其饋料穿過零級空氣發生器(Zero Air Generator)(Balston)且隨後饋入臭氧產生器(Pacific Ozone)使其不含污染物。使來自臭氧產生器之排放氣體流動穿過臭氧監視器(Teledyne Instruments)30分鐘以觀測進料氣體中之穩定臭氧濃度。經由夾套冷卻將反應溫度維持在所要目標。使含有殘餘氧氣及氮氣之排放氣體穿過冰水冷阱以回收任何揮發性溶劑。在反應時間完成後,將無水氮氣通入反應器內30分鐘以置換任何殘餘臭氧及氧氣,且使容器升溫至室溫。按原樣使用來自INVISTATM Specialty
Intermediates之1,5,9-環十二碳三烯(CDDT),表1描繪典型組成。
將25.1g臭氧/m3穩定濃度之3公升/分鐘氣流(0.063公克臭氧/分鐘)噴射入含有10.0g(0.062莫耳)CDDT、30.0g去離子水與120.0g乙酸甲酯之液體混合物之反應容器內47分鐘。總計2.96g臭氧饋入反應中,等效於約一之CDDT/臭氧莫耳比。反應在2.3℃之整體溫度下進行。自反應容器回收之最終產物為有機相(93.9g)與水相(16.9g)之混合物。GC分析指示在運行完成後之92.5% CDDT轉化率。經GC分析、不含溶劑之產物分佈為8.1g十二碳-4,8-二烯-1,12-二醛(4,8-十二碳二烯二醛或C12二醛)、0.5g 12-側氧基-十二碳-4,8-二烯酸(12-側氧基-4,8-十二碳二烯酸或C12含氧酸)、0.4g十二碳-4,8-二烯-1,12-二酸(4,8-十二碳二烯二酸或C12二酸)、0.7g未反應的CDDT及3.3g未識別出的副產物。此表示對於C12二醛68%、對於C12含氧酸2.4%、對於C12二酸2.8%、對於C12產物73.2%之經校正之CDDT莫耳選擇率。
以類似於實例1之方式進行實例2-14,參數變化如在表2中所識別。
實例15:使用實例1中描述之反應器及程序,將26.2g臭氧/m3穩定濃度之2公升/分鐘氬氣流(0.044公克臭氧/分鐘)噴射入含有15.0g(0.092莫耳)CDDT、7.0g無水甲醇及90.0g乙酸甲酯之反應容器內85分鐘。總計4.44g臭氧饋入反應中以達成約一之CDDT/臭氧莫耳比。反應在5.5℃之整體溫度下進行。在臭氧分解反應完成後,以七個5cc增量將含有30.0g乙酸酐(acetic anhydride,ACAN)及8.0g三乙胺(Et3N)之液體混合物添加至反應混合物中,以650RPM攪拌反應混合物。藉由有效夾套冷卻管理在此等添加期間觀測到之反應放熱以保證溫度不超過15℃。使反應混合物升溫至室溫且攪拌額外一小時。反應產物以單相(107g)之形式回收。最終GC分析指示83%之CDDT轉化率。經GC分析、不含溶劑之產物分佈為14.8g 12-側氧基-十二碳-4,8-二烯酸-甲酯(12-側氧基-4,8-十二碳二烯酸甲酯或C12含氧酯)、0.7g C12二醛、0.3g C12含氧酸、0.0g C12二酸及1.6g未識別出的副產物。在此實例中,2.5g之CDDT進料未經轉化。經反應之CDDT之校正莫耳選擇率對於C12含氧酯為84%且對於C12二醛為4.3%。
以類似於實例15之方式進行實例16-30,參數變化如在表3中所識別。
1H NMR(CDCl3,400MHz):δH 9.75(1H,s,H1),5.32(1H,t,H4),5.32(1H,t,H5),5.32(1H,t,H8),5.32(1H,t,H9),4.15(2H,t,H13),2.36(2H,m,H2),2.36(2H,m,H10),2.36(2H,m,H11),2.15(2H,m,H3),2.07(2H,m,H6),2.07(2H,m,H7),21.58(2H,m,H14),1.35(2H,m,H15),0.96(3H,t,H16)。13C NMR(CDCl3,125MHz):δc 202.5(s,C12),173.4(s,C1),129.8(s,C4),129.8(s,C5),128.4(s,C8),128.4(s,C9),64.2(s,C13),44.9(s,C2),31.8(s,C6),31.8(s,C7),31.8(s,C11),30.6(s,C10),28.4(s,C3),30.6(s,C14),19.3(s,C15),13.9(s,C16)。
實例31:一個125ml夾套反應器容器安裝有乾冰冷凝器、機械攪拌器、用於表面下臭氧氣體添加之不鏽鋼進料管及用於添加試劑、取樣及熱電偶連接之第四端口。將預混合氬氣中之氧氣氣體饋入臭氧產生器(Pacific Ozone)中。使來自臭氧產生器之排放氣體流動穿過臭氧監視器(Teledyne Instruments)30分鐘以觀測在進料氣體中之穩定臭氧濃度。經由夾套冷卻將反應溫度維持在所要目標。使含有殘餘氧氣及氮氣之排放氣體穿過冰水冷阱以回收任何揮發性溶劑。在反應時間完成後,將無水氮氣通入反應器內30分鐘以置換任何殘餘臭氧及氧氣,且使容器升溫至室溫。1,5-環辛二烯(COD)以其純形式自商業實驗室化學品供應商獲得。
將含34.9g臭氧/m3穩定濃度之1公升/分鐘氬氣流(0.037公克臭氧/分鐘)噴射入含有7.0g(0.065莫耳)COD及59.0g乙酸甲酯之反應容器內85分鐘。將總計3.11g臭氧饋入反應中以達成約一之COD/臭氧莫耳
比。反應在5℃之整體溫度下進行。在臭氧分解反應完成後,使反應混合物升溫至10℃且將10.0g二甲亞碸(DMSO)在攪拌的同時緩慢地添加至反應混合物中以維持在15℃以下。使反應混合物升溫至室溫且攪拌30分鐘。反應產物以單相(66.0g)之形式回收。最終GC分析指示54%之COD轉化率。經GC分析、不含溶劑之產物分佈為1.8g C8二醛、3.3g未經轉化之COD及3.0g未識別出的副產物。經反應之COD之校正莫耳選擇率對於C8二醛為51%。
實例32:使用實例1中描述之反應器、程序及CDDT,將含有26.3g臭氧/m3穩定濃度之2公升/分鐘總氣流於表面下噴射入含有35.0g(0.216莫耳)CDDT與20.0g經分子篩乾燥之正丁醇之液體混合物的反應容器內60分鐘。總臭氧進料為在0.053公克/分鐘進料速率下之3.15g,其等效於0.3臭氧/CDDT之莫耳進料比率。反應在5℃之整體溫度下進行。當反應完成時,經由泵以2.81公克/分鐘之平均進料速率將20.0g ACAN與2.5g Et3N之冷卻液體混合物添加至反應中間物中,伴以650RPM攪拌反應混合物。藉由有效夾套冷卻管理在此等添加期間觀測到之反應放熱以保證溫度維持在10℃或在10℃以下。使反應混合物達到室溫且攪拌額外30分鐘以完成反應。
回收73g單相液體反應產物。最終GC分析指示39.5%之CDDT轉化率。經GC分析、不含溶劑之C12組份之產物重量分佈為:12.2g 12-側氧基-十二碳-4,8-二烯酸之正丁酯、0.5g十二碳-4,8-二烯-1,12-二醛及0.05g 12-側氧基-十二碳-4,8-二烯酸。非選擇性產物為:0.1g不飽和C8二醛、0.3g其他不飽和C8組份及0.1g合併之C4雜質。在此實例中,所饋入之21.2g CDDT保持未轉化。經反應之CDDT之校正莫耳選擇率為:對於12-側氧基-十二碳-4,8-二烯酸之正丁酯為90.5%、對於十二碳-4,8-二烯-1,12-二醛為5.1%、對於12-側氧基-十二碳-4,8-二烯酸為0.5%、對於不飽和C8二醛為0.85%且對於合併之其他不飽和C8及
飽和C4雜質為2.5%。C12物質之總保留率在校正基礎上經計算為96%,剩餘4%為由臭氧侵蝕第二雙鍵(亦即C8之第二雙鍵及對應的C4之第二雙鍵)產生之非選擇性斷裂分子。
實例33-35以類似於實例32之方式進行實例33-35,參數變化如在表4中所識別。在此等實例中達成之CDDT轉化率在40%至76%範圍內。
實例36:使用實例31之反應器及程序及實例1中描述之CDDT,將含有26.2g臭氧/m3穩定濃度之1公升/分鐘總氣流於表面下噴射入含有45.0g(0.277莫耳)CDDT與8.0g經分子篩乾燥之正丁醇之液體混合物的反應容器內120分鐘。總臭氧進料為在0.026公克/分鐘進料速率下之3.14g,其等效於0.24臭氧/CDDT之莫耳進料比率。反應在5℃之整體溫度下進行。當反應完成時,將18.6g ACAN與5.0g Et3N之冷卻液體混合物添加至經充分攪拌的反應中間物中。藉由有效夾套冷卻管理在此等添加期間觀測到之反應放熱以保證溫度維持在10℃或在10℃以下。使反應混合物達到室溫且攪拌額外30分鐘以完成反應。
回收74.9g單相液體反應產物。最終GC分析指示21.1%之CDDT轉化率。經GC分析、不含溶劑之C12組份之產物重量分佈為:14.3g
12-側氧基-十二碳-4,8-二烯酸之正丁酯、0.1g十二碳-4,8-二烯-1,12-二醛及0.3g 12-側氧基-十二碳-4,8-二烯酸。非選擇性產物為:0.1g C8醛酸之不飽和正丁酯、0.1g C8二酸之不飽和正丁二酯、0.2g合併的C4及0.3g未識別出的雜質。在此實例中,35.5g CDDT進料未經轉化。經反應之CDDT之校正莫耳選擇率為:對於12-側氧基-十二碳-4,8-二烯酸之正丁酯為93.4%、對於十二碳-4,8-二烯-1,12-二醛為0.6%、對於12-側氧基-十二碳-4,8-二烯酸為2.4%、對於不飽和C8二醛為1.4%且對於合併之其他不飽和C8及飽和C4雜質為3.0%。C12物質之總保留率在校正基礎上經計算為96%,剩餘4%為由臭氧侵蝕第二雙鍵(亦即C8之第二雙鍵及對應的C4之第二雙鍵)產生之非選擇性斷裂分子。
實例37:使用實例36中描述之反應器及程序,將含有26.3g臭氧/m3穩定濃度之1公升/分鐘總氣流於表面下噴射入含有35.0g(0.216莫耳)CDDT與14.0g正丁醇之液體混合物的反應容器內202分鐘。所饋入之總臭氧為在0.026公克/分鐘進料速率下之5.32g,其等效於0.514臭氧/CDDT之莫耳進料比率。反應在15℃之整體溫度下進行。在完成後,使反應器內含物冷卻至5℃且在攪拌的同時添加28.0g ACAN與12.0g Et3N之冷卻液體混合物。藉由有效夾套冷卻管理在此等添加期間觀測到之反應放熱以保證溫度維持在10℃或在10℃以下。使反應混合物達到室溫且攪拌額外30分鐘以完成反應。在此運行期間,冷凝於頂部冷表面上之周圍空氣中之部分濕氣沿玻璃器皿向下滴流且部分水冷凝液在反應容器中易消失洩漏。未量測水侵入量但定性估計為總計低於5.0g。
回收88.9g單相液體反應產物。最終GC分析指示38.2%之CDDT轉化率。經GC分析、不含溶劑之C12組份之產物重量分佈為:16g 12-側氧基-十二碳-4,8-二烯酸之正丁酯、2.8g十二碳-4,8-二烯-1,12-二醛
及0.4g 12-側氧基-十二碳-4,8-二烯酸。非選擇性產物為:0.2g C8醛酸之不飽和正丁酯、0.2g C8二酸之不飽和正丁二酯、0.2g合併之C4及0.3g未識別出的雜質。在此實例中,所饋入之21.6g CDDT未經轉化。經反應之CDDT之校正莫耳選擇率為:對於12-側氧基-十二碳-4,8-二烯酸之正丁酯為75%、對於十二碳-4,8-二烯-1,12-二醛為17.8%、對於12-側氧基-十二碳-4,8-二烯酸為2.1%、對於不飽和C8二醛為0.93%且對於合併之其他不飽和C8及飽和C4雜質為5.1%。C12物質之總保留率在校正基礎上經計算為95%,剩餘5%為由臭氧侵蝕第二雙鍵(亦即C8之第二雙鍵及對應的C4之第二雙鍵)產生之非選擇性斷裂分子。
以類似於實例37之方式進行實例38及39,參數變化如在表5中所顯示。
表6中之實例40-44係以類似於實例32之方式進行,但其使用新製酐及三乙胺與乙酸之再循環流(約30wt%含有胺)。
表6:20.0g CDDT,0.078公克/分鐘臭氧進料,142分鐘反應時間,5℃
以類似於實例32之方式進行實例45-49,反應溫度變化在5℃至40℃範圍內,如在表7中所顯示。
實例50:使用配備有攪拌器、熱交換夾套、散裝液體熱電偶及惰性氮氣沖洗之125cc赫史特合金(Hastelloy)C金屬高壓釜用於催化性氫化及還原胺化化學反應。
製備1,12-十二碳二醛:由13.5g十二碳-4,8-二烯醛、11.4g乙酸甲酯、4.4g CDDT及平衡水組成之50公克混合物首先用10% Na2S2O3
洗滌兩次以移除H2O2,在15℃下饋至高壓釜中。隨後添加5%鈀/碳(1.25g Evonik P1092)且密封高壓釜。在500psig下伴以緩慢攪拌對高壓釜進行壓力測試。在15℃下使用兩次200psig氫氣沖洗在不攪拌的情況下移除殘餘氮氣。使高壓釜升溫至25℃且在200psig下開始900RPM攪拌。運行氫化反應5.5小時接著降壓至環境壓力且進行氮氣沖洗。在真空中經由矽藻土過濾助劑過濾產物,回收34g溶液。GC分析顯示十二碳-4,8-二烯醛之100%轉化率,其以77.6%之總產率自十二碳-4,8-二烯醛產生8.98g 1,12-十二烷二醛及1.09g 12-側氧基-十二醇。
製備1,12-十二碳二胺:在10℃下將5.0g 1,12-十二碳二醛於50.0g異丙醇中之溶液饋入在實例50中描述的高壓釜中。向高壓釜中之進料中緩慢添加15.0g 28% NH4OH水溶液(注意到溫度上升)。隨後添加Raney® Ni(1.3g,Raney® 3111)。密封高壓釜且在200psig下對其進行壓力測試。在壓力測試之後,溫度升高至60℃且在600psig下伴以900RPM攪拌運行。藉由如藉由LC所量測之氫氣吸收及/或起始側氧基或亞胺之消失來判定運行時間。伴隨時間對反應混合物取樣以判定轉化之程度。在運行之後,於20℃下使高壓釜緩慢減壓以移除大部分之氨,且在N2下將產物及催化劑移入配衡瓶中。催化劑在N2下自產物中過濾且儲存在冷凍機中。GC分析顯示1,12-十二碳二醛完全轉化為1,12-十二烷二胺。
實例51:將15.0g 1,12-十二烷二醛於20.0g甲苯中之溶液裝入125cc夾套玻璃容器中。亦將Mn(OAc)2催化劑(0.1g)添加至溶液中。在50℃下以500毫升/分鐘將空氣噴射至容器內6小時。產物之GC分析顯示1,12-十二烷二醛50%轉化為不溶性12-側氧基-十二酸與1,12-十二碳二酸產物兩者。
實例52:在15℃下將由2.53g 1,12-十二碳二醛、1.43g 12-側氧
基-十二醇、2.34g環十二烷、4.8g乙酸甲酯其餘為異丙醇組成之48.0g溶液裝入實例50中所描述之高壓釜中。在500psig下伴以緩慢攪拌對高壓釜進行壓力測試。在15℃下使用兩次200psig氫氣沖洗在不攪拌的情況下移除殘餘氮氣。使高壓釜升溫至45℃且在400psig下開始900RPM攪拌。運行氫化3小時接著降壓至環境壓力且進行氮氣沖洗。在真空中經由矽藻土過濾助劑過濾產物,回收大致41.7g溶液及8.9g洗液。GC分析顯示1,12-十二碳二醛及12-側氧基-十二醇以89%之產率完全轉化為3.56g 1,12-十二烷二醇。
實例53:使用實例31之反應器及程序及實例1中描述之CDDT,將15.0g(0.094莫耳)CDDT及40.0g THF饋裝入反應器中。反應器含有乾冰冷凝器;在650RPM下運行之機械攪拌器;用於添加臭氧之管及用於取樣、添加二級試劑及1/8"熱電偶之端口。來自13公升冷卻器浴之冷卻劑以15公升每分鐘循環穿過反應器。在5℃下將含有26g臭氧/m3穩態臭氧濃度之1公升/分鐘總氣流噴射至容器中150分鐘。臭氧監視器持續記錄隨時間之臭氧濃度。在完成後,停止臭氧且隨後將氮氣通入反應器中5分鐘以移除任何殘餘臭氧。
在5℃下向溶液中添加5.0g甲醇且運行15分鐘。在此之後在維持溫度低於10℃的同時添加由18.0g ACAN及8.0g Et3N組成之轉化溶液。在此之後添加5.0g額外甲醇。在1小時之後,藉由在HP1毛細管柱上之氣相層析法分析反應混合物。CDDT之轉化率為61.3%且對於十二碳-4,8-二烯醛(C12二醛)、12-側氧基-十二碳-4,8-二烯酸(C12醛酸)及12-側氧基-十二碳-4,8-二烯酸甲酯(C12醛酯)之校正選擇率分別為69.1%、18.5%及13.1%。重複運行類似地顯示在55%之CDDT轉化率下對於相同產物之校正選擇率(以先前的次序)為66.5%、21.8%及11.8%。
實例54:使用實例53之反應器及程序及實例1中描述之CDDT,
將45.0g(0.277莫耳)CDDT、21.0g甲醇及50.0g乙酸甲酯溶劑裝入反應器內。夾套反應器含有乾冰冷凝器;在600RPM下運行之機械攪拌器;用於添加臭氧之管及用於取樣、添加二級試劑及1/8"熱電偶之端口。來自13公升冷卻器浴之冷卻劑以15公升每分鐘循環穿過反應器。在5℃下將含有26.0g臭氧/m3穩態臭氧濃度之2公升/分鐘總氣流噴射至容器中175分鐘。因為反應時間及乙酸甲酯揮發性,藉由泵緩慢添加額外的乙酸甲酯以替代由揮發損失的乙酸甲酯。臭氧監視器持續記錄隨時間之臭氧濃度。在完成後,停止臭氧且隨後將氮氣通入反應器中5分鐘以移除任何殘餘臭氧。
在維持溫度低於10℃的同時向溶液中添加由60.0g ACAN及24.0g Et3N組成之轉化溶液。在1小時之後,藉由在HP1毛細管柱上之氣相層析法分析反應混合物。CDDT之轉化率為57%且對於十二碳-4,8-二烯醛(C12二醛)、12-側氧基-十二碳-4,8-二烯酸(C12醛酸)及12-側氧基-十二碳-4,8-二烯酸甲酯(C12醛酯)之校正選擇率分別為2.2%、2.4%及89%。
實例55:使用實例1中描述之反應器及程序,將26.2g臭氧/m3穩定濃度之1公升/分鐘氬氣流噴射入含有35.0g(0.22莫耳)1,5,9-環十二碳三烯(CDDT)及15.0g乙酸之反應容器內225分鐘。反應在5.0℃之整體溫度下進行。當反應完成時,移除頂層且以小增量將溶解於9.0g乙酸中之2.0g乙酸鈉添加至底部反應混合物中,伴以650RPM攪拌反應混合物。藉由有效夾套冷卻管理在此等添加期間觀測到的反應放熱以保證溫度不超過10℃。使反應混合物升溫至室溫且攪拌額外兩個小時。最終GC分析指示64.7%之CDDT轉化率及且獲得對於C12二醛96.7%、對於C12含氧酸1.4%、對於二酸0.8%及對於C8二醛1.1%之校正產物選擇率分佈。
實例56:使用標準細胞DSC實驗研究由CDDT之臭氧分解產生的
三種不同中間物之熱穩定性。所使用之三種不同臭氧分解中間物為:
A),其係在甲醇存在下於類似於實例15但無溶劑存在之條件下自CDDT之臭氧分解獲得;
B),其係在1-丙醇存在下於類似於實例15但無溶劑存在之條件下自CDDT之臭氧分解獲得;及
C),其係在正丁醇存在下於類似於實例15但無溶劑存在之條件下自CDDT之臭氧分解獲得。
在DSC實驗中,首先在20℃下平衡各樣品1.0分鐘。隨後以10.0℃/分鐘之速率使平衡樣品溫度斜坡式上升至220.0℃之目標溫度。樣品維持在目標溫度下1.0分鐘,隨後經由冷卻至20℃完成第一循環。圖1顯示對於在此實例中經測試之三種中間物,相對於X軸上之樣品溫度Y軸上之DSC量測到的熱流活動。來自三個樣品中之每一者之熱流動(以瓦/公克為單位)起始至少在80℃之後,較可能在X軸上之90℃標記處。DSC資料為本文所揭示之三種中間物之熱穩定性提供充足證據。
1H NMR(CDCl3,400MHz):δH 9.75(1H,s,H1),5.32(1H,t,H4),5.32(1H,t,H5),5.32(1H,t,H8),5.32(1H,t,H9),5.37(1H,t,H12),4.14(2H,t,H13),2.36(2H,m,H2),2.15(2H,m,H3),2.07(2H,m,H6),2.07(2H,m,H7),2.05(2H,m,H10),1.62(2H,m,H11),1.65(2H,m,H14),
0.99(3H,t,H15)。13C NMR(CDCl3,125MHz):δc 202.5(s,C1),129.8(s,C4),129.8(s,C5),128.4(s,C8),128.4(s,C9),107.3(s,C12),68.2(s,C13),43.7(s,C2),35.6(s,C14),31.8(s,C6),31.8(s,C7),30.8(s,C11),28.4(s,C3),28.4(s,C10),28.4(s,C14),10.3(s,C15)。
1H NMR(CDCl3,400MHz):δH 9.75(1H,s,H1),5.37(2H,1H,t,H12),5.32(1H,t,H4),5.32(1H,t,H5),5.32(1H,t,H8),5.32(1H,t,H9),4.15(2H,t,H13),2.36(2H,m,H2),2.15(2H,m,H3),2.07(2H,m,H6),2.07(2H,m,H7),2.05(2H,m,H10),1.62(2H,m,H11),1.42(2H,m,H14),1.42(2h,m,H15),0.96(3H,t,H16)。13C NMR(CDCl3,125MHz):δc 202.5(s,C1),129.8(s,C4),129.8(s,C5),128.4(s,C8),128.4(s,C9),107.3(s,C12),64.2(s,C13),44.9(s,C2),31.8(s,C6),31.8(s,C7),31.8(s,C11),30.6(s,C10),30.6(s,C14),28.4(s,C3),19.3(s,C15),13.9(s,C16)。
實例57:對於額外中間物D:再運行實例56之DSC條件。中間物D係在類似於實例15但無溶劑存在之條件下自實例56之中間物C)獲得。在圖2中,實線資料係指實例56之中間物C),且虛線資料係指中間物D。
實例56為根據所揭示之製程獲得之中間物A)至C)之熱穩定性提供充足證據。在圖1中於80℃之樣品溫度之後記錄所有三種類似物之顯著DSC熱流活動。實例56中間物A)顯示與其他兩種中間物B)及C)相
比之熱流活動[放熱性之量度]最大峰值,該等其他兩種中間物B)及C)顯示類似熱流活動程度。
實例57進一步顯示中間物D對於低於60℃之溫度的熱穩定性且與其前驅物,實例56之中間物C)相比較。因而,DSC資料在損害可以其他方式熱降解之反應產物之前獲得用於製程之操作條件。
1H NMR(CDCl3,400MHz):δH 9.75(1H,s,H1),5.37(2H,1H,t,H12),5.32(1H,t,H4),5.32(1H,t,H5),5.32(1H,t,H8),5.32(1H,t,H9),4.15(2H,t,H13),2.36(2H,m,H2),2.20(3H,s,乙醯過氧基-CH 3),2.15(2H,m,H3),2.07(2H,m,H6),2.07(2H,m,H7),2.05(2H,m,H10),1.62(2H,m,H11),1.42(2H,m,H14),1.42(2H,m,H15),0.96(3H,t,H16)。13C NMR(CDCl3,125MHz):δc 202.5(s,C1),169.4(s,乙醯過氧基-C=O),129.8(s,C4),129.8(s,C5),128.4(s,C9),128.4(s,C10),107.3(s,C12),64.2(s,C13),44.9(s,C2),31.8(s,C6),31.8(s,C7),31.8(s,C8),30.6(s,C11),30.6(s,C14),28.4(s,C3),22.0(s,乙醯過氧基-CH3),19.3(s,C15),13.7(s,C16)。
1H NMR(CDCl3,400MHz):δH 9.75(1H,s,H1),5.37(2H,1H,t,
H12),5.32(1H,t,H8),5.32(1H,t,H9),5.32(1H,t,H4),5.32(1H,t,H5),4.15(2H,t,H13),2.36(2H,m,H2),2.15(2H,m,H3),2.07(2H,m,H6),2.07(2H,m,H7),2.05(2H,m,H10),2.20(s,3H,乙醯過氧基-CH 3),1.62(2H,m,H111.65(2h,m,H14),0.99(3H,t,H15)。13C NMR(CDCl3,125MHz):δc 202.5(s,C1),169.5(s,乙醯過氧基-C=O),129.8(s,C4),129.8(s,C5),128.4(s,C8),128.4(s,C9),107.3(s,C12),68.2(s,C13),43.7(s,C2),35.6(s,C14),31.8(s,C6),31.8(s,C7),30.8(s,C11),28.4(s,C3),28.4(s,C10),28.4(s,C14),22.0(s,乙醯過氧基-CH3),10.3(s,C15)。
實例58:由13.5g辛-3-烯二醛、11.4g乙酸甲酯、4.4g 1,5-環辛二烯及平衡水組成之50公克混合物首先用10% Na2S2O3洗滌兩次以移除H2O2,在15℃下裝入實例50中描述之高壓釜中。隨後添加5%鈀/碳(1.25g Evonik P1092)且密封高壓釜。在500psig下伴以緩慢攪拌對高壓釜進行壓力測試。在15℃下使用兩次200psig氫氣沖洗在不攪拌的情況下移除殘餘氮氣。使高壓釜升溫至25℃且在200psig下開始900RPM攪拌。運行氫化反應5.5小時接著降壓至環境壓力且進行氮氣沖洗。在真空中經由矽藻土過濾助劑過濾產物,回收34.0g溶液。GC分析顯示辛-3-烯二醛之100%轉化率,其自辛-3-烯二醛以78%之產率產生10.6g 1,8-辛二醛。
實例59:將35.0g 1,5-環辛二烯(0.324莫耳)及65.0g(0.878莫耳)1-丁醇裝入500mL夾套反應器。將在氬氣中之21% O2流饋入臭氧產生器接著使其流動至臭氧監視器。在臭氧產生器上設定流向臭氧監視器之2lpm之流。在監視器上持續量測到在氬氣中之33.0g臭氧/m3穩態(20至30分鐘)濃度。在穩態下約15分鐘之後,將在氬氣中之進料臭氧分流至反應器。使含有機械攪拌器、用於添加臭氧之管、排放氣體配件及用於添加試劑及用熱電偶取樣之第四端口之夾套反應器維持在負
5℃。來自循環浴(13公升,15公升/分鐘)之冷卻劑循環穿過容器。氣體流動穿過反應器接著通過乾冰冷阱接著通過含有66.0g十四烷之洗滌器。臭氧監視器在運行期間持續量測所饋入之臭氧濃度。運行時間為141分鐘。隨後關閉臭氧產生器且將氮氣通入反應器中5分鐘以移除任何殘餘臭氧。
當反應完成時,在高真空下於<50℃(最大值)及約462-472毫托下移除未反應之1-丁醇。使反應器升溫至25℃,接著添加32.0g乙酸酐(0.313莫耳)且運行15分鐘。隨後在保持溫度低於25℃的同時添加三乙胺(12.0g,0.118莫耳)。在完全添加之後,反應運行120分鐘。1,5-環辛二烯之轉化率為81%(92%計算在內,其餘的損失在排氣中)。對於8-側氧基-辛-4-烯酸丁酯之選擇率為84.1%連同對於4-側氧基-丁二酸丁酯、丁二酸二丁酯及1,8-辛二醛之選擇率分別為7.5%、6.1%及3.1%。
實例60:將15.0g 1,5-環辛二烯(0.139莫耳)、80.0g乙酸甲酯及48.0g(2.66莫耳)去離子水裝入500mL夾套反應器。將在氬氣中之21% O2流饋入臭氧產生器,接著使其流動至臭氧監視器。在臭氧產生器上設定流向臭氧監視器之2lpm之流。先前在監視器上持續量測到在氬氣中之33.0g臭氧/m3穩態(20至30分鐘)濃度。在穩態下約15分鐘之後,將在氬氣中之進料臭氧饋入反應器。使含有機械攪拌器、用於添加臭氧之管、排放氣體配件及用於添加試劑及取樣及TC之第四端口之夾套反應器維持在5℃。使來自循環浴(13公升,15公升/分鐘)之冷卻劑循環穿過容器。使氣體流動穿過反應器,接著通過乾冰冷阱、含有66.0g十四烷之洗滌器接著通過KI洗滌溶液。臭氧監視器在運行期間持續量測臭氧濃度。運行時間為202分鐘。隨後關閉臭氧產生器且將氮氣通入反應器中5分鐘以移除任何殘餘臭氧。
反應產生兩個層,其中底部層含有大部分之C8及C4二醛產物。在
頂部水/乙酸甲酯層中觀測到一些C8(0.30g)及C4(0.36g)二醛產物。底部層分別含有16.7g及2.1g 1,8-辛-4-烯二醛及1,8-丁二醛。兩個層皆含有H2O2,其為來自二醛生產之副產物。用10% Na2S2O3水溶液破壞H2O2。環辛二烯之轉化率為100%(部分在排氣中損失)。對於1,8-辛二醛之選擇率為81.8%連同對於1,2-丁二醛之選擇率為18.9%。
實例61:在25℃下將35.0g 1,8-辛二醛於20.0g異丙醇中之溶液裝入實例50中描述之高壓釜中。在500psig下伴以緩慢攪拌對高壓釜進行壓力測試。在15℃下使用兩次200psig氫氣沖洗在不攪拌的情況下移除殘餘氮氣。使高壓釜升溫至50℃且在500psig下開始900RPM攪拌。運行氫化反應6小時,接著降壓至環境壓力且進行氮氣沖洗。在真空中經由Celite®過濾助劑過濾產物以回收1,8-辛二醇。GC分析顯示1,8-辛二醛>90%轉化為1,8-辛二醇。
實例62:將15.0g 1,8-辛二醛於20.0g甲苯中之溶液裝入100cc夾套玻璃容器中。亦將Mn(OAc)2催化劑(0.1g)添加至溶液中。在50℃下以500毫升/分鐘將空氣噴射至容器內6小時。產物之GC分析顯示1,8-辛二醛50%轉化為不溶性1,8-辛二酸及8-側氧基-辛酸產物。
實例63:在10℃下將5.0g 1,8-辛二醛於50.0g異丙醇中之溶液裝入實例50中描述之高壓釜中。向容器中之進料中緩慢添加15.0g 28% NH4OH水溶液(注意到溫度上升)。隨後添加Raney® Ni(1.3g,Raney® 3111)。密封高壓釜且在200psig下對其進行壓力測試。在壓力測試之後,溫度升高至60℃且在600psig下伴以900RPM攪拌運行。藉由如藉由LC所量測之氫氣吸收及/或起始側氧基或亞胺之消失來判定運行時間。隨時間對反應器內含物取樣以判定轉化之程度。在運行之後,於20℃下緩慢使高壓釜減壓以移除大部分之氨,且在N2下將產物及催化劑移入配衡瓶中。催化劑在N2下自產物中過濾且儲存在冷凍機中。GC分析顯示1,8-辛二醛完全轉化為1,8-辛二胺。
實例64:此實例說明自CDDT、正丁醇及臭氧氣體開始按比例生產包含式III化合物之流。使用在液相中提供均一氣體分散及有效熱交換之工業規模之連續氣液接觸器。使用純氧流在臭氧產生器中以約200lb/hr之速率及約10% O2至O3轉化率產生臭氧。以3.8:1之N2/O2進料比向O3/O2混合物中添加無水氮氣作為惰性物。以2,100lb/hr之速率將CDDT饋入接觸器且以約390lb/hr之速率饋入新製正丁醇。此維持臭氧:CDDT莫耳比為約0.32:1且CDDT(經反應):丁醇莫耳比為約1:1.4。在10Psig壓力及5℃散裝液體溫度下進行CDDT臭氧分解,獲得CDDT之約29%莫耳轉化率。自包含式IIa化合物、未經轉化之CDDT、過量丁醇及其他非選擇性產物之接觸器流出物分離排氣。在約50℃及30mmHg真空之條件下於急驟蒸餾單元中汽提過量丁醇。將含有式IIa化合物之丁醇經汽提之臭氧分解流出物泵送至液液反應容器,在維持溫度至約5-10℃的同時向該反應容器中逐漸添加乙酸酐與三乙胺之新製混合物。進料混合物經催化轉化為包含式III化合物之混合物。乙酸酐:CDDT(經反應)及三乙胺:CDDT(經反應)之莫耳比分別維持在1.5:1及0.3:1下。產物為包含ω-甲醯基-4,8-十二碳二烯酸之正丁酯(亦即式III化合物)之均質、可流動液體混合物。收集在轉化步驟之前經汽提之過量丁醇且將其精煉為無水丁醇用於再循環。
Claims (31)
- 一種製造式IIa化合物:之方法,其包含:a)使式I化合物:及試劑與包含臭氧之介質接觸;b)形成包含該式IIa化合物之反應混合物,且不將產物與a)之該臭氧分離;及c)回收b)之包含該式IIa化合物之產物;其中A為具有至少一個雙鍵之C6-C10烯烴基;R1為C1-C10烷基;R3為含氧官能基。
- 如請求項1之方法,其中該反應混合物為單個連續相。
- 如請求項1之方法,其中過量提供該試劑。
- 如請求項3之方法,其中在c)中至少部分移除該試劑。
- 如請求項4之方法,其中經由急驟蒸餾移除該試劑。
- 如請求項1之方法,其中該試劑為C1-C10醇。
- 如請求項1之方法,其中該試劑為C3-C6醇。
- 如請求項1之方法,其中該試劑為丙醇或丁醇。
- 如請求項1之方法,其中該試劑為無水的。
- 如請求項1之方法,其中該式IIa化合物係以高選擇率形成。
- 如請求項1之方法,其中該式I化合物為環十二碳三烯或環辛二烯。
- 如請求項1之方法,其中R3為醛基。
- 如請求項1之方法,其中該式I化合物之轉化率為至少20%。
- 如請求項1之方法,其中該碳保留選擇率為至少50%。
- 如請求項1之方法,其中該選擇率係高於70%。
- 如請求項1之方法,其中該式I化合物之濃度為約1重量百分比至約90重量百分比。
- 如請求項1之方法,其中a)係在惰性溶劑存在下。
- 如請求項17之方法,其中該溶劑為極性的。
- 如請求項1之方法,其中該試劑之濃度為約5重量百分比至約75重量百分比。
- 如請求項1之方法,其中a)至c)係在約-25℃至約50℃之溫度範圍下進行。
- 如請求項1之方法,其中a)進一步包含在約10分鐘至約300分鐘之時間段期間引入氣體流。
- 一種製造R4-A-R4之方法,其包含:i.使式I化合物:及化學劑與包含臭氧之介質接觸;ii.形成臭氧分解產物,其中不分離所得臭氧分解產物;及iii.使該臭氧分解產物轉化為R4-A-R4;其中A為具有至少一個雙鍵之C6-C10烯烴鏈且R4為醛基。
- 如請求項22之方法,其中該化學劑為水或羧酸。
- 一種包含式(II)化合物:之組合物,其中A為具有至少一個雙鍵之C6-C10烯烴鏈;R1為C1-C10烷基;R2為H、乙醯基;且R3為含氧官能基。
- 如請求項24之組合物,其中R1為C1-C4烷基。
- 如請求項25之組合物,其中A為C6烯烴鏈。
- 如請求項26之組合物,其中R2為H。
- 如請求項27之組合物,其中R1為C2-C4烷基。
- 如請求項24之組合物,其中A為-CH2-CH2-CH=CH-CH2-CH2- CH=CH-CH2-CH2-。
- 一種系統,其用於將式I化合物:化學轉化為式IIa化合物:且保留該式I化合物中之碳原子總數,其包含:a.該式I化合物及試劑,視情況可與溶劑組合;b.包含臭氧之介質;c.臭氧分解產物;及d.該式IIa化合物;其中,組份a、b、c及d係存在於用於進行該化學轉化之單一構件中;且其中A為具有至少一個雙鍵之C6-C10烯烴鏈;R1為C1-C10烷基且R3為含氧官能基。
- 如請求項30之系統,其中該式I化合物為環十二碳三烯或環辛二烯。
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