通常，烯基降冰片烯(ANB)经由Diels-Alder反应采用环戊二烯(CPD)或其二聚体二环戊二烯(DCPD)以及适当的亲双烯体，例如，当制备乙烯基降冰片烯(VNB)时使用1，3-丁二烯(BD)，进行商业化制备。已知ANB产物形成为其外型-异构体和内型-异构体，其中对于任意这种Diels-Alder反应，所获得的异构体比例是反应温度和反应混合物在该温度下保持的时间两者以及采用的具体反应物的函数。经发现，通常的市售VNB的外型∶内型比为约1-3。
BD和CPD之间的Diels-Alder反应的几种产物的分析使得能够说明其是一组平行和连续反应，其中主要产物是VNB、四氢茚(tetrahydroindene，THI)、1，4-乙烯基环己烯(VCH)、DCPD以及几种寡聚化合物的混合物。VCH通过残余BD的直接二聚生成，或者当VNB经历逆Diels-Alder反应而产生BD和CPD时，然后BD二聚产生VCH，并且附带地，CPD二聚产生二环戊二烯。据信在采用其他亲双烯体时，一组类似的平行和连续反应将产生类似的产物。
最近对获得VNB的外型-异构体以及其他烯基降冰片烯的外型异构体的兴趣在不断地增加，因为这些异构体在多种显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结构单元。另外，已经发现，这些单体的外型异构体和内型异构体在聚合反应中的反应性是不同的，并且可以提供具有不同化学和/或物理特性的聚合物。然而，由于通过简单的分馏来分离这些外型-异构体和内型-异构体非常困难，因此单一异构体的应用存在问题。由于VNB是最常见的ANB，因此寻找提供基本上纯的单一ANB异构体的替代方法的研究已经集中在VNB异构体上，特别是制造基本上纯的外型-VNB。然而，如下面的比较例中所示，并且由于普遍不存在使用单一异构体的产物，因此可以得出结论：这种研究尚未获得成功。

根据本发明的实施方式提供用于以外型/内型-烯基降冰片烯(ANB)混合物起始以高产率、低成本的方式制造基本上纯的外型-烯基降冰片烯(外型-ANB)。在本文中术语“基本上纯的”和“高纯度”可互换使用，并且应理解成是指具有小于5重量百分比(wt％)杂质的特定ANB异构体。术语“超高纯度”应理解成是指具有小于1重量百分比(wt％)杂质的特定ANB异构体。对于这些术语，这种杂质应理解成除指定的ANB异构体混合物或具体指定的ANB异构体之外的物质，因此，当根据本发明的实施方式提到基本上纯的外型-ANB时，杂质可以包括相关的内型-ANB异构体以及其他物质。术语“轻”和“重”在用来描述存在于烯基降冰片烯的混合物中的杂质时，应理解成是指沸点比指定的ANB低或高的杂质。例如，经由Diels-Alder反应得到的烯基降冰片烯混合物的轻杂质可以包括诸如丁二烯(BD)、环戊二烯(CPD)和乙烯基环己烯(VCH)的物质，而重杂质可以包括诸如二环戊二烯(DCPD)、环辛二烯(COD)和四氢茚(THI)的物质。如以下将讨论和例举，这些实施方式经由受控热解反应以很高的收率提供外型-ANB(基于ANB混合物中外型-ANB的起始浓度)，当任何内型-ANB异构体发生Cope重排成为相应的四氢茚(THI)衍生物时，上述受控热解反应用于从反应系统中释放任何轻杂质或热解的副产物。应当理解到，术语“受控热解反应”是指通过改变反应温度和压力之一或两者来控制速率的反应。有利地，之前从未报道过，将这些杂质或反应副产物去除提高了Cope重排的反应速率，并提高了所需外型-ANB异构体的总收率。
为便于解释和理解，下面绘制的反应路线图(路线图1和路线图2)针对用于获得高纯度外型-VNB和外型-MeVNB的根据本发明的实施方式。因此，路线图1绘制的是经由Diels-Alder反应形成外型-和内型-VNB，该反应采用BD和CPD作为起始物质，路线图2绘制了相同的反应，其中异戊二烯和CPD是Diels-Alder反应物，并形成外型-和内型-MeVNB。另外，路线图1和路线图2绘出了许多可在Diels-Alder反应期间以及在上文提到的热解反应期间发生的后续连续和平行反应。在VNB混合物的情况下，下面要显示的是根据本发明的实施方式通过提供有利优化的组合反应路径，例如(i)去除了生成VCH的BD+BD反应，(ii)通过从中去除CPD和BD反应而保留了外型-VNB，(iii)通过去除其逆Diels-Alder反应而保留了外型-VNB，以及(iv)确保反应器中内型-VNB向THI转变完全，从而实现了高纯度外型-VNB的总体高收率。另外，要显示的是这些优化的反应还可以用于提供烯基降冰片烯的其他异构混合物，以获得类似的总体收率很高的高纯度外型-ANB，例如，外型-MeVNB。此外，应当理解到，通过本文的教导，本领域普通技术人员将能够获得高收率的适当的C4-C12外型-烯基降冰片烯。

路线图1

路线图2
应当注意到，尽管使用纯度为至少99wt％的外型-/内型-烯基降冰片烯混合物作为本发明实施方式的起始物质通常是有利的，因为这些实施方式减少或消除了通常存在的杂质对最终产物的收率和纯度的影响，但也可以采用其他纯度级别较低的这种起始混合物，例如90wt％。也就是说，本发明的一些实施方式包括在开始Cope重排反应之前进行蒸馏，以降低一些杂质的浓度，例如，当起始混合物是VNB混合物时，杂质可以包括，尤其是，1，3-COD、1，5-COD、乙基降冰片烯、亚乙基降冰片烯、5，6-二甲基降冰片烯和VCH。
就制造高纯度外型-ANB而言，众所周知，经由Diels-Alder途径形成的ANB混合物具有特定的外型-ANB与内型-ANB的比例，该比例是起始物质和反应条件的函数。例如，许多市售的VNB混合物的外型-/内型-比例为约1∶3。然而，由于其他的ANB可以具有其他的比例，并且由于这些其他的ANB可以经由其他的反应途径提供，因此，根据本发明的实施方式包括外型-/内型构体比例高达99∶1以及低至1∶99的ANB异构体混合物。
本发明的实施方式可以包括通过以下方式由内型-/外型-ANB混合物制造高纯度外型-ANB的方法：在开放系统中控制这种混合物的蒸气压，使得1)内型-ANB被选择性地转化为四氢茚、甲基四氢茚或者与此种内型-ANB对应的其他四氢茚化合物(统称为Cope重排反应产物)，并且2)沸点低于内型-/外型-ANB的分解产物(轻产物)从开放系统中含有的内型-/外型-ANB中释放。通过在第一压力下施加有效量的热量(有效地导致内型-ANB发生Cope重排的热量)，并随后控制温度和压力之一或两者，以便在使Cope重排继续进行的同时使得由外型-ANB形成轻产物最小化，从而控制蒸气压。由于在开放系统中向内型-/外型-ANB混合物施加的热和压力中的至少一种，轻产物可以从系统中释放出，因此与其中轻产物共同反应(co-react)形成不希望有的成分的密闭或封闭系统相反。
在这方面，开放系统是未密封的系统，也就是说，其对于相对于系统压力为降低的压力源是开放的。开放系统允许从中释放出多种成分，例如，通过煮沸、蒸发或其他汽化手段。尽管热和/或压力的施加可以初始地施加于封闭系统，但只要该系统是开放的以便随后允许轻产物的释放，根据本发明的实施方式该系统被认为是开放的。
当轻产物从内型-/外型-ANB混合物中释放时，以及形成THI或其他Cope重排反应产物时，与被施加热和/或压力的初始的内型-/外型-ANB混合物相比，混合物的性质(混合物中各成分的性质和量)发生了变化。因此，在这种动态环境中，所施加的控制或保持所需蒸气压和汽化率的热和/或压力的量可以不断地变化。控制蒸汽速率(vaporrate)，以影响内型-ANB主要经由Cope重排通过转化为Cope重排反应产物例如THI而消失的速率，以及外型-ANB主要经由逆Diels-Alder反应通过分解而消失的速率之间的平衡。另外，这种控制有效地允许轻产物从反应系统中释放，以减少或消除经由这些轻产物的共同反应而形成的不希望有的成分的形成。
就进行本发明实施方式所包括的受控Cope重排而言，其可以通过多种方式并根据这些实施方式的基本原理来进行。因此，本发明的这些实施方式的一些以间歇方式进行，而其他的实施方式以半间歇方式进行，并且还有其他的一些实施方式以连续方式进行。此外，还有一些实施方式以包括这些间歇、半间歇和连续工艺的组合的方式进行。例如，连续工艺实施方式可以在用于连续操作的高压釜、管式或环流反应器、或具有这些反应器的两种或多种串联的任意组合的多级连续反应器组中进行。
在示例性的半间歇工艺中，ANB混合物以时间的函数加入，该函数与较轻的分解成分从系统中的损失相关。因此，由于轻产物从反应器中释放，可以将附加量的初始ANB混合物逐渐地(incrementally)导入至反应器中，以保持相对恒定的反应器体积，只要实际允许。有利地，已经发现对于这些逐渐的添加，据信通过例如在ANB为VNB时已经产生的THI的存在，产物生成的速率(反应速率)得以提高。
进一步地，对于根据本发明的实施方式如何进行，可以采取等压过程，即在恒压下，可以采取等温过程，即在恒温下，或者可以采取温度和压力均变化的过程。对于等压的实施方式，选择适合于要保持的设定压力的初始温度。随后，根据需要改变温度，以保持等压条件。因此，压力是恒定的(Pinitial＝Pfinal)且温度是变化的，使得Tinitial根据需要而改变，以有效地去除轻的成分并增加内型-ANB的反应速率。对于这种等压的实施方式，可以通过任何适当的方法来控制温度，这些方法包括，但不限于，线性的或阶梯式的(stepped)斜坡分布曲线(rampprotocol)。
对于等温的实施方式，选择适合于要保持的设定温度的初始压力。随后，根据需要改变压力，以保持等温条件。因此，温度是恒定的(Tinitial＝Tfinal)且压力是变化的，使得Pinitiai根据需要而变化，以有效地去除轻的成分并增加内型-ANB的反应速率。对于这种等温的实施方式，可以通过任何适当的方法来控制压力，这些方法包括，但不限于，线性的或阶梯式的斜坡分布曲线。对于一些等温实施方式，初始时选择大于大气压的反应器压力(Pinitial＞PAtmospheric)，以将起始反应液体组合物的沸点(液体蒸气压等于大气压蒸气压时的温度)升高至其大气压沸点以上，然后，当反应继续进行时降低压力，以允许在沸点较高的轻成分产生时将其去除(Pfinal＜Pinitiai)。对于这些等温的实施方式，可以通过任何适当的方法来控制压力，这些方法包括，但不限于，线性的或阶梯式的斜坡分布曲线。
本发明的一些实施方式使得反应系统的温度和压力都变化。因此，对于一些实施方式，在间歇或半间歇工艺中采用线性的或阶梯式的温度和/或压力斜坡，而对于其他实施方式，在多反应器连续工艺中配置温度和/或压力分布曲线。
通常，温度和/或压力的控制通过一个或多个可以测量或传感温度和压力之一或两者的装置以及一个或多个可以影响温度和/或压力变化的装置来完成。在一些实施方式中，设置单个装置或工具来完成测量和控制。例如，在温度和压力都可以变化的情况下，这种方案可以具有以适当方式与能够改变反应压力和/或温度的装置连接的连续温度传感装置，该连续温度传感装置提供传感的温度或经计算的温度变化率。另外可选地，可以连续地监测压力。对于根据本发明的等压或等温实施方式，单独的或组合的传感和控制装置可以保持压力或温度之一恒定，同时使另一者适当地变化以保持所需的反应速率。因此，应当理解到，同时传感和控制反应温度和/或压力的装置包括在本发明的范围和精神之内。
无论实施方式是等压、等温、还是压力和温度都变化的实施方式，通常，使用的反应温度在100℃-250℃的范围内。在一些实施方式中，反应温度的范围为140-190℃，在其他一些实施方式中，该范围为145-165℃。尽管上述温度范围的任意一个都是有效的，应当注意到，在较低温度下，外型-ANB的分解要比在较高温度下慢。尽管这可以有利的，还应当注意到，内型-ANB重排为相应的Cope重排产物的速率也较慢，从而增加了使外型-ANB的收率最大化所需的时间。还应当注意到，规定上述的温度范围，并不意味着需要从这些范围之一中选择单个温度，而是，可以利用一个或多个温度来使收率最大化并使反应时间最小化。例如，已经发现在反应开始时使用高温可以减少合成时间，而在反应结束时使用较低温度确保混合物中外型-ANB含量的保留。因此，对于采用低的初始外型-ANB/内型-ANB浓度比例(例如，1∶3)的反应，初始反应温度为160℃或更高通常是有利的，随着反应继续进行并且该比例增加至约1∶1或更高，将反应温度降低至可接受的最低的温度通常是有利的。也就是说，Cope重排反应仍然可继续进行但外型或内型-ANB的分解大大减少的温度，例如，145℃或更低的温度。通过这种方式，已经发现，可以在保持外型-ANB的高回收率的同时，获得极低的至检测不到的水平的内型-ANB。
还应当注意到，当反应温度超过约190℃时，可能会发生不希望出现的外型-ANB和内型-ANB两者的快速分解、起始ANB混合物的异构化或聚合以及不可接受的产物损失，从而降低收率。通常，在根据本发明的实施方式包括选择特定的温度或温度范围时，这种选择将控制反应速率，并规定适当压力或多种压力的选择将会确保有效地去除轻成分并因此使外型-ANB产物的收率最大化。
因此，对于根据本发明的实施方式，沸点高于所选择的特定外型-ANB的成分尽管保留在反应混合物中，但上述这些成分的存在似乎对这种外型-ANB的收率影响很小或没有影响。如在下文中的气相色谱(GC)保留时间中所看出，很显然这些沸点较高的产物(例如那些沸点等于或高于THI或MeTHI的产物)经由蒸馏或其他分离方法能有效地与所需的产物分离。有利地，已经发现这些实施方式不形成任何显著的沸点等于或接近外型-ANB(例如，VCH)或外型-MeVNB(例如，DCPD或苧烯)的沸点的副产物，从而能够从任何含副产物的常规规程中分离这些异构体以及其他的外型-ANB异构体。
在本发明的一些实施方式中，将其他的成分例如其他有机化合物或溶剂加入至反应物质中。这些其他成分可以单独使用，或者以两种或更多种的混合物来使用，并且应当对于ANB和在热解期间可能形成的任何反应产物均没有反应性。此外，这些成分应该在反应条件下不易分解或聚合。通常，这些其他成分在室温下为液体，并且沸点高于所选择的ANB。通过该方式，这些成分可以很容易地从反应混合物中分离，以提供高收率、高质量的外型-ANB。其他成分的例子包括，但不限于，具有10个或更多个碳原子的烃、羧酸酯、卤代烃、腈和醛。应当注意到，在这些其他成分的纯度足够高，从而没有加入会影响外型-ANB的纯度或收率的杂质的情况下，加入这些成分可以有利地有助于反应温度和压力以及反应物质的组成的控制。
具有10个或更多个碳原子的烃的例子包括，但不限于，正癸烷(沸点(bp)174℃)、十一烷(bp 196℃)、顺式-十氢化萘(顺式-十氢萘)(bp 196℃)、反式-十氢化萘(反式-十氢萘)(bp 187℃)、四氢化萘(四氢萘)(bp 208℃)、正十二烷(bp 216℃)、十六烷(bp 288℃)、二十烷(bp 343℃)、对伞花烃(p-cymene)(bp 177℃)、正丁苯(bp 183℃)、十二烷基苯(bp 331℃)、三甲苯(bp 165℃)、1，3-二乙苯(bp 181℃)、正丁基环己烷(bp 181℃)、正戊基环戊烷(bp 181℃)、1-戊基萘(bp 306℃)、壬基环己烷(bp 282℃)、正癸基环戊烷(bp 278℃)、2-甲基十四烷(bp 265℃)以及沸点为150℃或更高、优选180℃或更高的那些煤油和轻质油。
示例性的羧酸酯为环己醇乙酸酯(bp 174℃)、2-乙基己醇乙酸酯(bp 197℃)和丁酸异戊酯(bp 185℃)；示例性的卤代烃为α-氯萘(bp259℃)、溴苯(bp 155℃)、1，2-二氯苯(bp 180℃)和α-溴萘(bp 281℃)；示例性的腈为庚腈(bp 187℃)、辛腈(bp 204℃)、苄腈(bp 191℃)和苯乙腈(bp 233℃)；示例性的醛为苯甲醛(bp 179℃)和水杨醛(bp 197℃)。应当注意到，尽管上文例举了具体的物质，但这并不限制本发明的实施方式的范围和精神，而是提供对这些实施方式的更好的理解。
另外可选地，对于本发明的一些实施方式，温度和压力连续地或同时都变化。也就是说，温度和压力之一或两者改变至预定的设定点。在一个这样的实施方式中，反应器的温度可以设定在反应迅速地继续进行的温度(Tinitial)，压力(Pinitial)设定为允许轻产物以受控方式释放，然后温度(Tfinal≠Tinitial)和压力(Pfinal≠Pinitial)以适当的方式连续地或同时地改变，直至基本上所有的内型-ANB异构体已经转变为适当的THI衍生产物。
对于根据本发明的一些实施方式，已经发现将系统的Pinitial设定为反应混合物的蒸气压或稍高于该蒸气压从而能够去除轻产物，同时将反应混合物的温度保持在其沸点或其沸点以下是有利的。在基本上去除所有的轻产物后，通常以适当的方式改变压力和温度，以确保反应以必要的速率发生并保留所需的外型-ANB。例如，其温度在约100-250℃的范围内变化的初始内型/外型-VNB混合物的压力范围为约4.5psia(磅/平方英寸绝对压力)至125psia。如果该混合物的温度从约140℃变化至190℃，则压力从约14psia变化至45psia，并且当温度从约145℃变化至165℃时，压力的适当范围则为约16psia至26psia。
在一些实施方式中，ANB-混合物可以最初在第一压力下加热至其沸点，从而使混合物处于第一回流速率并排气。然后，当该压力改变至第二压力时，调节温度，从而在Cope重排反应继续进行时使反应混合物保持在第一回流速率。
与以上刚说明的实施方式相比，在其他实施方式中，反应系统的排气流经过分馏塔，以准确地控制排出气体的组成。有利地，使用这种分馏塔要比不使用此塔时更有效地从外型-ANB中分离轻的成分。
应当注意到，ANB混合物加热至足以开始Cope重排反应的温度的总时间对最终产物的质量有影响。因此，对于根据本发明的实施方式，考虑到内型-ANB(经Cope重排和/或经逆Diels-Alder反应)消失和外型-ANB(经逆Diels-Alder反应)消失的相对速率之间的关系，作出对适当的初始温度和/或压力的选择，以及该实施方式是否是等压的、等温的或包括受控地改变温度和压力。因此，尽管在采用的温度保持很低且使反应延续一段时间时，外型-ANB的绝对收率可以得到最大化，但在较高温度下内型-ANB向适当的THI衍生物的转变(以及外型-ANB经逆Diels-Alder反应的损失)会增加。据信在约145℃-165℃的温度范围内约48小时至约580小时的反应时间对于收率和质量两者都是有利的。
应当注意到，无论采用根据本发明的几个实施方式中的哪一个，将内型-ANB消失的速率(kendo)相对于外型-ANB消失的速率(kexo)的比率(亦称kendo/kexo比)保持在尽可能高的值是有利的。例如，已经发现该比率为20或20以上时，很容易获得所需收率和质量的外型-ANB。
在根据本发明的其他实施方式中，惰性气体可以扫过反应器容器的顶部空间和/或喷射通过反应液体混合物。惰性气体可以选自任意的非反应性气体，例如氦、氮、氩或类似气体，并且当使用惰性气体时，已经发现能有助于从反应混合物中去除轻产物。
另外，已经发现向反应混合物中添加抗氧化剂，例如，丁基化羟基甲苯(BHT)或4-叔丁基邻苯二酚(TBC)可以是有利的。这些抗氧化剂可以在开始时加入，或者在Cope重排反应开始之后的其他阶段加入，其作用是减少或消除任何不希望发生的热氧化分解。
有利地，基本上纯的外型-ANB可以经由分馏从热解反应混合物中获得，或者另外可选地，可以通过将反应混合物部分蒸馏而获得外型-ANB、THI衍生物和少量“重产物”的混合物，然后通过更严格的蒸馏以独立地产生高纯度的外型-ANB和适当的THI衍生物。
根据本发明的实施方式包括形成基本上纯的外型-烯基降冰片烯的方法。然而，应当注意到，本发明的实施方式不限于分别在路线图1和2中所示的乙烯基降冰片烯和甲基-乙烯基降冰片烯异构体。相反地，据信这些烯基降冰片烯是下面所示的结构式I和II之一所示的任意其他的烯基降冰片烯的代表。因此，本发明的范围和精神延伸至VNB和MeVNB的这些结构类似物。

其中R1可以选自C1-C10烷基，或者在碳数足够时为支链或环状烷基，或者C1-C10直链烷基取代的苯基；并且其中R2可以选自H或Me。更具体地，根据本发明的实施方式的烯基降冰片烯可以选自2-(1-丙烯基)-5-降冰片烯、异丙烯基-2-降冰片烯、5-(1-亚甲基丙基)降冰片烯、5-(2-甲基-1-亚甲基丙基)降冰片烯或5-(1-苯基乙烯基)降冰片烯。本领域普通技术人员将会认识到，这些结构和示例性的物质提供了具有能够经历热Cope重排反应的内型异构体的烯基降冰片烯。
就给定特性的任一数字或数值范围而言，来自一个范围的数字或参数可以与相同特性的来自不同范围的另一数字或参数组合来产生数值范围。

实施例
提供以下实施例仅出于进行说明，因此绝不是对本发明的范围和精神进行限制。
在以下各实施例中，当使用气相色谱(GC)法来跟踪所述反应的进程和/或分析最终组合物的纯度时，使用以下的柱子和温度程序。另外，提供的保留时间是如下获得的代表性保留时间：具有0.25μm膜的60米、0.25mm ID SBP-Octyl(Supelco)柱；以200℃的进样器温度注入样品后，柱温以5℃/min从50℃升至150℃，然后以40℃/min升至250℃，并在该温度下保持5min；使用加热至250℃火焰离子化检测器(FID)来检测洗脱的物质。基于VNB的反应的保留时间为，BD：5.8min；CPD：6.4min；VCH：12min；内型-VNB：13.6min；外型-VNB：13.6min；THI：16.7min；DCPD：18.4min；重产物1：23-26min。对于基于MeVNB的反应，保留时间为，IP：6.4min；CPD：6.6min；外型-MeVNB：17.5min；内型-MeVNB：17.6min；DCPD：18.6min；苧烯：19min；MeTHI：19.3min；重产物：24-28min。
对于下文所示的所有合成和热解实施例，将装入的液体物质用氮吹扫，以去除溶解的氧和水分。此外，采用的所有反应容器用氮吹扫，从而从容器的顶部空间去除任何氧。
比较例
采用高压反应条件的外型-内型-VNB的热解
将高纯度Nisseki内型-/外型-VNB的样品在Buchi LIMBO反应器中在206℃下在200psia的压力下加热40分钟，以重复J.Chem.Soc.Perkin Trans，I，1991，1981-1991，L.Crombie和K.M.Mistry中大体描述的条件。起始VNB混合物的GC分析为0％BD、0％CPD、0.2％VCH、81.5％内型-VNB和18.2％外型-VNB、0.1％THI和0％重物质。实验结束后，反应混合物含有1.4％BD、0.3％CPD、0.8％VCH、6.6％内型-VNB和14.6％外型-VNB、55.3％THI和21.1％重产物。因此，在实验过程中VCH含量相对于含有的外型-VNB从0.2％增加至0.8％，这对应于最终含有的外型-VNB中有4.8％VCH。内型-VNB向THI的转化是不完全的。另外，高温导致形成21.1％的重产物。因此，与文献的证据相反，在这些反应条件下没有生成容易回收的高纯度外型-VNB。
实施例1-8
市售内型-/外型-乙烯基降冰片烯的热解
在类似于比较例、但采用较低温度的实验中，如下所述对四种市售VNB异构混合物的样品进行热解。
实施例1-4.从商业来源Acros(Acros Organics)、Aldrich(Sigma-Aldrich Co.)、Nisseki(Nisseki Chemical Texas Inc.)和TCI(TCIAmerica)获得四种内型-/外型-乙烯基降冰片烯样品。将各种物质各1mL样品置于HiP MS微型反应器(High Pressure Equipment Company，Erie，PA，USA)中，并加热至180℃加热26小时。然后将样品冷却，并通过GC分析各微型反应器的内容物相对于其起始组成的变化。分析结果显示在表1中。
实施例5-8.从INEOS(INEOS Belgium NV)获得内型-/外型-乙烯基降冰片烯的样品。将1mL样品置于HiP MS微型反应器中，并加热至180℃加热26小时。在样品反应条件下采用Nisseki内型-/外型-VNB的对照样品。然后将样品冷却，并通过GC分析各微型反应器的内容物相对于其起始组成的变化。分析结果显示在表2中。
表1-市售内型-/外型-VNB物质的热解
实施例1、2、3和4
(GC％面积)
 实施例#   VNBMFG   BD   CPD   VCH   内型-  VNB   外型-  VNB   THI   重物质   外型-VNB  中的VCH  (％)   1   Acros-初始   0   0   0   71.19   26.27   0.11   2.43   0.00％   1   Acros-最终   0.5   0.09   0.22   2.08   19.18   52.74   25.19   1.12％   2   Aldrich-初始   0   0   0.05   81.54   18.41   0   0   0.25％   2   Aldrich-最终   0.52   0.07   0.29   1.59   12.32   59.97   25.23   2.27％   3   TCI-初始   0   0   0.04   80.18   18.05   0   1.73   0.22％   3   TCI-最终   0.5   0.07   0.32   1.29   12.84   63.02   21.97   2.42％   4   Nessiki-初始   0   0   0.24   81.54   18.14   0.08   0   1.31％   4   Nessiki-最终   0.6   0.09   0.43   3.29   13.51   58.84   23.29   3.11％
表2-市售内型-/外型-VNB物质的热解
实施例5、6、7和8
(GC％面积)
 实施例#   VNBMFG   BD   CPD   VCH   内型-  VNB   外型-  VNB   THI   重物质   外型-VNB  中的VCH  (％)   5   Ineos 1-初始   0   0   0.06   73.91   25.99   0.05   0   0.21％   5   Ineos 1-最终   0.39   0.08   0.27   3.59   20.82   54.03   20.83   1.28％   6   Ineos 2-初始   0   0   0.06   74   25.72   0.05   0.18   0.22％   6   Ineos 2-最终   0.41   0.08   0.26   3.93   21.06   53.86   20.4   1.24％   7   Nessiki 1-初始   0   0   0.24   81.54   18.14   0.08   0   1.31％   7   Nessiki 1-最终   0.37   0.06   0.54   1.05   12.4   60.46   25.12   4.15％   8   Nessiki 2-初始   0   0   0.24   81.76   17.79   0.08   0.13   1.32％   8   Nessiki 2-最终   0.41   0.07   0.47   3.13   13.66   58.46   23.8   3.35％
如表1和2所示：(i)两份Nisseki样品的实验基本是相同的(见实施例4、7和8)；(ii)并非所有的市售样品都具有相同的组成；(iii)每个实验显示形成了BD和CPD，“重物质”的量显著增加，以及形成VCH或VCH浓度增加。这些观察与比较例的结果一致，并表明在采用的反应温度下，密封管保留了BD和CPD的逆Diels-Alder产物，然后该产物形成与较重成分一起出现的VCH。因此很容易看出，以前报道的密闭热解法生成不含或基本上不含VCH的外型-VNB产物，由此使得分离高纯度的外型-VNB即使可能达到也非常困难，并由此推知分离高纯度的外型-ANB即使可能达到也是非常困难的。
实施例9
内型-/外型-乙烯基降冰片烯混合物的热解
在氮气气氛中，将内型-/外型-VNB(Acros)(1262g)加入至装配有填充Pro-不锈钢填料并排气至油起泡器的玻璃空冷塔(air-cooledcolumn)(12英寸高)的3000mL三颈玻璃烧瓶。在初始时将内型-/外型-VNB混合物加热，直至在填充塔中观察到4英寸的蒸气头(head ofvapor)。初始釜温度为约141℃。在该情况下，填充塔不断增加混合物的标准沸点，即，液体的大气沸点被从冷凝蒸汽的填充塔施加的背压提高。在实验过程中，在大约9天的时间内，反应混合物的温度逐渐地升高，使得填充塔中保持相同的4英寸的蒸气高度。实验的详情见表3。
在加热总共200小时后，反应液体温度为165℃。最终混合物的重量为1176g(回收率93％)，表明有86g副产物的损失。通过GC分析最终的反应混合物，确定具有以下的组成比：0.01％VCH、0.1％内型-VNB、23.5％外型-VNB、74％THI和8.6％重物质，并且样品中检测到的BD和CPD水平非常低。外型-VNB与VCH的最终比例为99.9％∶0.1％，并且外型-VNB以84.9％的收率被回收。尽管与实施例1-8的结果相比，在该反应(见实施例1，Arcos VNB的初始VCH浓度以其在26小时密闭热解后的浓度-表1)期间形成一些VCH，这里的在反应容器使“轻产物”排出的情况下获得的结果，表明在本实验的受控压力或排气条件下，基本上所有的BD和CPD都能够在形成任何显著量的不希望产生的VCH副产物之前离开反应器系统。
在本实施例中表明了分馏塔的用途，因为沸腾的反应混合物回流通过含有Pro-填料的填充塔，在塔排气流中检测到的成分仅有BD和CPD。
使用12英寸Pro-塔在200-300mTorr的减压、21℃的顶温下蒸馏最终的反应物质(蒸馏详情见表3)，产生三个馏分的＞99％纯的外型-VNB/THI混合物(34.5％外型-VNB和64.6％THI)，通过GC分析检测不到VCH和内型-VNB的水平。本实施例显示，可以很容易地合成并回收纯的外型-VNB/THI混合物。当发生一些分馏作用时，样品中外型-VNB含量增加。
GC分析(面积％和以分钟计的保留时间)
 GCRI (min)   5.76   5.93   6.38   VCH  12.04   12.67   内型-  VNB  13.44   外型-  VNB  13.58   13.75   14.06
时间(天)
  0   0.00   0.00   0.00   0.01   0.01   71.48   27.71   0.01   0.02   7   0.00   0.01   0.01   0.01   0.01   0.84   26.25   0.01   0.00   8   0.01   0.01   0.03   0.01   0.01   0.26   24.84   0.01   0.00   9   0.02   0.00   0.05   0.01   0.01   0.06   23.52   0.01   0.00
 混合物   0.01％   0.06％   23.70％  VCH:外 型-VNB   0.06％   99.94％
GC分析(面积％和以分钟计的保留时间)
  GC RT  (min)   14.11   14.18   14.33   14.53   14.76   15.21   16.36   THI  16.72   重物质
时间(天)
  0   0.34   0.07   0.10   0.03   0.00   0.12   0.00   0.11   0.00   7   0.35   0.00   0.11   0.01   0.01   0.14   0.02   65.40   6.82   8   0.35   0.00   0.11   0.01   0.01   0.14   0.02   66.17   8.01   9   0.36   0.00   0.11   0.01   0.02   0.14   0.03   66.99   8.65
  混合物   67.51％   8.72％   VCH:外  型-VNB
蒸馏详情
  质量  (gm)   重量  (％)   釜温  (℃)   蒸汽温度  (℃)  压力 (mTorr)   外型-VNB  (％)   THI  (％)  初始装料   1262.0
  质量  (gm)   重量  (％)   釜温  (℃)   蒸汽温度  (℃)  压力 (mTorr)   外型-VNB  (％)   THI  (％)  热解期间的损失   251.8   -19.95％  蒸馏装料   1010.3  蒸馏馏分1   286.9   22.73％   37   21   200   34.52   64.57  蒸馏馏分2   365.4   28.95％   37   21   300   24.63   74.54  蒸馏馏分3   213.5   16.92％   64   21   300   6.23   93.13  蒸馏残液 (still bottoms)   144.5   11.45％  回收物总计   1010.3  产物馏分   68.61％
实施例10
内型-/外型-乙烯基降冰片烯：THI(50∶50)混合物的热解
采用类似于实施例9的反应条件，不同之处在于在初始时将THI加入至反应釜中，以允许采用较高的沸点温度。具体地，将50g内型-/外型-VNB(Aldrich)和50g THI(Promerus)装入至装配有填充以不锈钢填料的塔、水冷冷凝器和油起泡器的250mL烧瓶中。将装入的液体在设定为170℃的油浴中加热。当观察到液体略微沸腾时，釜温为157℃。在经油浴加热24小时后，釜温为158℃，在90小时后，釜温增加至165℃。在该点停止加热，并使混合物冷却。最终混合物的重量为94.8克，其组成为13.5％外型-VNB(GC/NMR分析)和86.5％THI。样品中没有检测到BD、CPD或VCH。
由于该热解在与大气相通的反应容器中操作，因此当反应进行时所有的轻产物都能够离开系统。另外，内型-VNB转变为THI，因此反应混合物的组成变为THI含量较高。由于发生这种变化，并因为由设定于稍高于该混合物初始沸点的温度的热源对釜进行加热，因此观察到釜温的增加。此外，由于任何经由逆Diels-Alder反应形成的轻产物都被排出，因此它们不会结合形成VCH或其他不希望生成的副产物。在此应注意到，内型-/外型-VNB与高沸点液体例如THI的混合物的使用使得获得较高的初始温度，导致Cope重排的反应速率加快。
实施例11
内型-/外型-乙烯基降冰片烯(Nisseki)在封闭反应器中的热解
为了获得反应动力学数据，进行类似于实施例9的热解反应，但反应容器被封闭。具体地，将内型-/外型-VNB(Nisseki)样品装入BuchiLIMBO反应器(最大压力为50psig)，并加热至180℃。反应器在该温度下保持28小时，从而能够建立其自身的内部压力。
将反应混合物冷却至室温，并测定其组成，从而能够计算反应速率常数(基于一级动力学模型)。得到外型-VNB的消失速率为9.98E-06s-1，内型-VNB为7.8E-05s-1。因此，尽管两个物种都在消失，但据信内型-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径。
另外，观察到乙烯基环己烯含量相对于含有的外型-VNB含量从1.3％增加至10.8％。与文献证据相反，在这些条件下没有生成高纯度的外型-VNB。因此，在50psig至200psig下进行反应，VCH含量没有降低(见比较例3)。
实施例12
市售内型-外型-乙烯基降冰片烯在背压控制下热解(等温反应)
对于本实施例中三次操作的各次操作，将指示量的内型-/外型-乙烯基降冰片烯(≥99％VNB Nisseki Chemical)装入由以下主要设备组成的反应器系统：加套/搅拌式反应器、双塔顶冷凝器和塔顶冷凝液接收罐。初始时，将内型-/外型-VNB混合物加热至目标温度，并调节压力，直至观察到反应器液体略微沸腾。将混合物保持在目标温度，并逐渐地调节压力，以保持该略微沸腾的条件。各次操作的等温目标温度和斜坡式(ramped)压力条件的详情在下表中给出。VNB外型/内型异构体的初始比例为81.45％内型-VNB∶18.22％外型-VNB，另外还存在有0.24％VCH和0.08％THI。
第1次
反应器装料：VNB 40.5kg
反应器出料：28.0kg
收集的塔顶冷凝液：10.9kg反应器排气损耗：1.6kg
等温反应温度：180℃
反应时间：24小时
反应压力：开始30psig/结束24psig

第2次
进料VNB 50kg
产物44.1kg
冷凝物5.2kg
反应温度180℃
反应时间17小时
反应压力开始28psig/结束21psig


第3次
进料VNB 50kg
产物44.9kg
冷凝物1.9kg
反应温度160℃17小时/165℃23小时
反应时间40小时
反应压力开始12.5psig/结束7.5psig



在第1次操作中，在180℃下20小时后获得了＞98％外型-VNB(外型-VNB/总VNB)，其中反应器压力逐渐地从30降低至24psig。GC数据显示，外型-VNB与VCH的最终比例为89.55％∶10.45％，表明初始量约27％的外型-VNB可被回收。
使用一级动力学分析数据显示内型-VNB消失的反应速率为7.9E-05s-1，外型-VNB为1.1E-05s-1。因此，在180℃下，两个物种均在反应或异构化，并且内型-VNB重排的速率比外型-VNB的分解要快约7.2倍。
在第二次操作中，在180℃下12小时后获得了＞98％外型-VNB，其中反应器压力逐渐地从28降低至21psig。GC数据显示外型-VNB与VCH的最终比例为92.80％∶7.20％，表明初始量约37％的外型-VNB可被回收。
使用一级动力学分析数据显示内型-VNB消失的反应速率为1.2E-04s-1，外型-VNB为1.7E-05s-1。因此，在180℃下，两个物种均在反应或异构化，并且内型-VNB重排的速率比外型-VNB的分解要快约7.1倍。
在第3次操作中，在160-165℃下38小时后获得了-98％外型-VNB，其中反应器压力逐渐地从12.5降低至7.5psig。GC数据显示外型-VNB与VCH的最终比例为97.46％∶2.54％，表明初始量约67％的外型-VNB可被回收。
使用一级动力学分析数据能够对于两个反应温度测定两个反应的速率。在165℃下，内型-VNB消失的反应速率为1.19E-04s-1，外型-VNB为1.67E-05s-1。因此，在165℃下，两个物种均在反应或异构化，并且内型-VNB重排的速率比外型-VNB的分解要快约18倍。
在160℃下，内型-VNB消失的反应速率为3.21E-05s-1，外型-VNB为4.18E-07s-1。因此，在160℃下，两个物种均在反应或异构化，并且内型-VNB重排的速率比外型-VNB的分解要快约76.82倍。优选地，使外型-VNB物种以显著慢于内型-VNB的Cope重排的速率减少，从而使内型-VNB消失。关于生成的外型-VNB的质量，下表显示了最终的混合物中相对于外型-VNB和内型-VNB的％VCH。可以清楚地看出，通过使反应器排气，VCH浓度较低，并且通过在外型-VNB分解速率降低的温度下工作，则与密闭反应器相比获得更纯的产物。
         内型-VNB  外型-VNB ％VCH vs外型-VNB
第1次    98.6％    1.4％    10.4％
第2次    98.7％    1.3％    7.2％
第3次    97.9％    2.1％    2.5％
另外，这些实验的结果表明，如果使用反应器的受控排气使BD和CPD浓度保持在很低，则重成分的生成减少。
实施例13
高纯度外型-乙烯基降冰片烯的蒸馏
将来自实施例12第3次操作的粗制外型-VNB装入由以下设备组成的真空蒸馏装置：带有加热套的蒸馏釜、填充蒸馏塔(理论塔板数60)、回流分离器、水冷冷凝器、冷凝液接收器和真空泵。通过调节加热套的功率输入来控制蒸馏釜温度，并且通过调节塔顶接收器处的真空压力来控制系统真空。
在完成13.9Kg粗制VNB向蒸馏釜的转移后，将蒸馏系统真空调节至所需的设定点。然后进行蒸馏釜的加热，直至在蒸馏塔中建立全回流条件。然后以合意的回流比启动回流分离器，并通过从塔顶接收器定期去除液体馏分来继续进行分馏蒸馏。使用GC分析来测定塔顶液体馏分的组成。根据需要调节蒸馏回流比，以影响塔顶流的组成。初始的蒸馏塔顶馏分富含“轻”成分，主要为丁二烯(BD)、环戊二烯(CPD)和乙烯基环己烯(VCH)。在去除“轻”成分后，然后从剩余的THI中分离高纯度外型-VNB。一旦在塔顶流中观察到THI，则终止蒸馏工艺。在下表中给出了蒸馏条件和收集的由此生成的塔顶馏分的详情。
蒸馏(装入实施例12，第3次操作的物料)
装入的粗制VNB     13.9kg
蒸馏釜温度        110℃
塔顶温度          83℃
系统真空          28-30mmHg
回流比            30∶1
  外型-VNB蒸馏物料平衡   重量(kg)   重量(％)   低纯度馏分(80-90％)   0.16   1.1   中纯度馏分(90-98％)   0.57   4.1   高纯度馏分(＞98％)   0.58   4.2   蒸馏残液   12.48   89.8   损失   0.11   0.8   总计   13.9
本实验显示，在分馏蒸馏过程中粗制起始混合物中含有的外型-VNB有大约75％除去。VCH是塔顶馏分中存在的主要杂质，其证明很难与外型-VNB分离，因为这些物质的沸点接近。收集的高纯度VNB馏分的GC分析表明，外型-VNB含量＞98％，VCH含量＜0.25％。
实施例14
市售内型-外型-乙烯基降冰片烯(Ineos)在背压控制下热解(等压反应)
将内型-/外型-VNB(Ineos)(357g)加入至装配有填充Pro-不锈钢填料并排气至油起泡器的空冷塔(12英寸高)的1000mL三颈玻璃烧瓶。在初始时将内型-/外型-VNB混合物在设为141℃的油浴中加热，直至在填充塔中观察到6英寸的蒸气头。在该蒸气头高度下，釜温为约142℃。在实验过程中，在9天的时间内，调节油的温度，以在加热共216小时后保持初始的蒸气头高度，反应混合物达到166℃。
在使反应混合物冷却至室温后，称重，得到250g。接下来，通过GC分析混合物的样品，并测定其具有以下成分比：0.05％VCH(基本上不变)、23.6％外型-VNB(其初始值约84％)和76.1％THI。该组成代表外型-VNB与VCH的比例为99.8％∶0.20％，未检测到内型-VNB。另外，在样品中没有检测到BD和CPD。VCH的水平降低至其初始值的约87％，其他杂质(可经蒸馏去除)增加至其初始值的117％，在实验过程中观察到重产物含量仅有很小的增加。实验的详情见表4。
因此，在所采用反应的受控压力(等压)条件下，似乎所有丁二烯都能够离开系统，因此不会结合形成不希望产生的VCH副产物。另外，样品中没有CPD。注意到产生了小量的重产物，但其水平显著低于密闭反应，这表明更大程度地保留了起始的外型-VNB浓度。在142-166℃的实验温度范围内，通过使用一级动力学分析数据测定内型-VNB的消失速率为1.18E-05s-1。
在本实施例中，对排气流的分馏工艺的用途得到证明，因为沸腾的反应混合物回流通过含有Pro-填料的塔，在收集的排气流样品中仅含有BD和CPD。
蒸馏最终的反应混合物(250克)，回收了225.6克含有外型-VNB和THI的高纯度混合物。该物质的组成为23.6％外型-VNB、0.4％EtNB(乙基降冰片烯)、0.1％ENB(亚乙基降冰片烯)、0.1％1，5-COD(1，5-环辛二烯)和75.7％THI。
表4.内型-/外型-VNB(Ineos)的等压热解
GC分析(面积％和保留时间)
  VCH   内型-  VNB   外型-  VNB   NBEt   ENB   1，5-COD   THI   重产物   时间  (小时)   反应温  度(℃)   12.04   13.44   13.58   14.11   14.33   15.21   16.72   ＞17.0   0   141   0.06   73.51   25.85   0.33   0.1   0.11   0.05   0   24   144   0.06   58.49   27.02   0.33   0.1   0.11   13.14   0.75   30   149   0.06   54.52   27.23   0.34   0.11   0.11   16.73   0.92   47.25   153   0.06   42.76   27.91   0.34   0.11   0.11   27.43   1.28   53.5   155   0.06   38.48   28.25   0.34   0.11   0.11   31.16   1.5   71.92   157   0.06   26.84   28.79   0.34   0.11   0.12   41.96   1.79   74.75   157   0.06   25.1   28.69   0.34   0.11   0.12   43.62   1.97   77.5   158   0.06   23.61   28.84   0.34   0.11   0.12   45   1.93   94.5   160   0.06   15.37   29.07   0.34   0.11   0.12   52.97   1.97   98.83   160   0.06   13.64   29.05   0.34   0.11   0.12   54.77   1.91   101.42   160   0.06   12.7   29.12   0.35   0.11   0.12   55.62   1.93   145.5   164   0.06   2.71   28.72   0.36   0.11   0.12   65.43   2.48   153.5   164   0.06   1.96   28.03   0.36   0.11   0.12   66.46   2.9   166.28   164   0.06   1.14   27.22   0.35   0.11   0.12   67.98   3.02   173.75   166   0.06   0.83   26.82   0.35   0.11   0.12   69.13   2.57   192.25   166   0.06   0.38   26.32   0.36   0.11   0.12   70.11   2.54   199.25   166   0.05   0.29   25.52   0.35   0.11   0.12   70.01   3.55   213.67   166   0.05   0.15   25.1   0.35   0.12   0.13   71.44   2.66
  VCH   内型-  VNB   外型-  VNB   NBEt   ENB   1，5-COD   THI   重产物   221.5   166   0.05   0.11   24.66   0.35   0.12   0.13   71.62   2.97   239.5   166   0.05   0.06   23.77   0.35   0.12   0.13   71.86   3.68   246.25   166   0.05   0   23.47   0.35   0.11   0.13   71.76   4.14   262.25   166   0.05   0   23.09   0.35   0.12   0.13   72.27   3.99   270   166   0.05   0   22.65   0.35   0.12   0.13   73.48   3.23
  VHC:内型  -VNB:外型  -VNB:THI   0.05％   0.00％   23.55％   76.13％   VCH:外型  -VNB   0.21％   99.79％   物种(最终)/  物种(初始)   83.73％   87.61％   106.78％   115.33％   117.71％
实施例15
在背压控制(等压反应)和分馏蒸馏下从内型-外型-乙烯基降冰片烯(80∶20)制备高纯度外型-VNB
在氮气气氛中，将内型-/外型-VNB(Aldrich)(841g)加入至装配有填充Pro-不锈钢填料并排气至油起泡器的空冷玻璃塔(12英寸高)的2000mL三颈玻璃烧瓶。在初始时将内型-/外型-VNB混合物加热，直至在填充塔中观察到约6英寸的蒸气头。初始釜温为约141℃。在加热总计216小时后，反应混合物沸点为165℃。最终混合物的重量为745.5g(回收率89％)，表明有95.5g副产物损耗。最终反应混合物通过质子NMR分析，以确定在反应结束时不存在内型-VNB。混合物样品通过GC分析，并测定具有以下成分比：0.384％VCH、26.28％外型-VNB和72.17％THI。经分馏蒸馏获得外型-VNB样品，纯度为99.0％，基本上没有VCH存在。通过质子NMR确认样品中不存在VCH和内型-VNB。
实施例16
监测高压釜中从内型-外型-乙烯基降冰片烯(82∶18)生成外型-VNB
在本系列四个实验中，将市售的内型-/外型-VNB(Ineos)装入300mL高压釜，并在165℃(32小时)、180℃(9小时)、190℃(8小时)和210℃(3小时)的温度下加热。定期从加热的溶液采样，并测定内型-VNB、外型-VNB和THI的相对浓度。从一级反应动力学图上推导相对速率常数。
  反应温  度(℃) k(endo)，s-1   k(exo)，s-1   k(endo)/k(exo) 至转化99％的计算时间(小时)   天数   165   1.92E-05   2.68E-07   71.57   66.78   2.78   180   7.56E-05   1.73E-06   43.76   16.92   0.70   195   1.21E-04   4.06E-06   29.78   10.59   0.44   210   3.88E-04   1.90E-05   20.41   3.29   0.14
如上表所示，内型-VNB消失的速率与外型-VNB消失的速率的比率在165℃时最高。因此，为了保持系统中可能的外型-VNB浓度最高，必须保持较低的温度，(使k endo/k exo最大化)。
实施例17
高压釜中内型-/外型-乙烯基降冰片烯(82∶18)的热解
在本实施例中，将市售的内型-/外型-VNB(Ineos)装入300mL高压釜，并在150℃下加热，并使反应器中的压力基于反应物的组成而变化。在该低温下(见下表)，BD、CPD、VCH、DCPD、THI和重产物均有生成，且它们的浓度从起始值增加。另外，观察到重产物显著增加，而在使用受控排气从而能够释放反应分解产物的情况下，在近常压热解时产生的值较低(参见实施例14，表4)。

实施例18
背压控制下内型-外型-乙烯基降冰片烯的热解(斜坡式温度和压力反应)
将内型-/外型-乙烯基降冰片烯(Ineos)称重至由以下主要设备组成的间歇式反应器系统中：额定压力玻璃反应器、温控油浴和塔顶冷凝液接收罐。使用外部热油浴自动控制反应器温度；使用连接在塔顶接收器上的反应器排气管线上的背压控制阀来手动控制反应器压力。VNB外型/内型异构体的初始比例为25％外型-VNB∶75％内型-VNB。
使用三次压力/真空变换用氮将氧从反应器顶部空间除去。在该氮吹扫工艺后，在环境温度(20℃)下将反应器用氮加压至所需的初始设定点。将反应器内容物迅速加热至所需的初始温度。在初始温度下使反应持续所要求的时间，并在第一反应期内逐步地降低系统压力控制设定点。然后将反应温度迅速降低至第二温度设定点。在第二温度下使反应持续所要求的时间，并再次在第二反应期内逐步地降低系统压力控制设定点。从反应器释放的蒸汽被冷凝并收集在塔顶冷凝罐中。
第1次
反应器装料：VNB 150克
反应器出料：141克
冷凝物/损耗：9克
反应温度：第一阶段165℃，第二阶段155℃
总反应时间：140小时(165℃下18小时/155℃下122小时)
反应压力：开始12psig/结束4psig


第2次
反应器装料：VNB 150克
反应器出料：140克
冷凝物/损耗：10克
反应温度：第一阶段170℃，第二阶段160℃
总反应时间：100小时(170℃下40小时/160℃下60小时)
反应压力：开始11psig/结束2psig


在第1次操作中，在140小时的总反应时间后获得99％外型-VNB，其中前18小时在165℃下，其余122小时在155℃下，并且反应器压力逐渐地从12降低至4psig。GC数据显示外型-VNB与VCH的最终比例为99.30％∶0.70％，表明初始量约85％的外型-VNB可被回收。使用一级动力学分析数据能够对两个反应温度测定两个反应的速率。在165℃下，内型-VNB消失的反应速率为1.72E-05s-1，外型-VNB的形成为1.35E-06s-1。在155℃下，内型-VNB消失的反应速率为1.12E-05s-1，外型-VNB为6.87E-07s-1。因此，在155℃下，两个物种均在反应或异构化，并且内型-VNB重排的速率比外型-VNB的分解要快约16.3倍。
在第2次操作中，在74小时的总反应时间后获得＞99％外型-VNB，其中前40小时在170℃下，其余34小时在160℃下，并且反应器压力逐渐地从11降低至2psig。GC数据显示外型-VNB与VCH的最终比例为97.85％∶2.15％，表明初始量约71％的外型-VNB可被回收。使用一级动力学分析数据能够对两个反应温度测定两个反应的速率。在170℃下，内型-VNB消失的反应速率为2.52E-05s-1，外型-VNB为6.95E-07s-1。在160℃下，内型-VNB消失的反应速率为1.54E-05s-1，外型-VNB为1.38E-06s-1。因此，在160℃下，两个物种均在反应或异构化，并且内型-VNB重排的速率比外型-VNB的分解要快约11.2倍。
实施例19
在背压控制下内型-外型-乙烯基降冰片烯的热解
(分离塔内斜坡式温度和压力)
将内型-/外型-乙烯基降冰片烯(Ineos)称重至由以下主要设备组成的间歇式蒸馏装置中：加套的蒸馏釜、含有12个理论级规整填料的塔、双塔顶冷凝器和塔顶冷凝物接收罐。使用专用热油装置自动地控制蒸馏釜外套温度；使用分程控制方案自动地控制系统压力，添加氮以增加压力，并排气排空以降低塔顶接收器上的压力。VNB外型/内型异构体的初始比例为25％外型-VNB∶75％内型-VNB。
使用三次压力/真空变换用氮将氧从蒸馏系统中去除。在该氮吹扫工艺后，蒸馏装置置于真空(-10psig)和环境温度(20℃)下。将蒸馏釜内容物迅速加热至所需的初始温度。在加热过程中一旦系统压力达到0psig，即输入初始塔顶接收器压力控制设定点。在初始温度下使反应持续所要求的时间，并在第一反应期内逐步地降低系统压力控制设定点。然后将反应温度迅速降低至第二温度设定点。在第二温度下使反应持续所要求的时间，并再次在第二反应期内逐步地降低系统压力控制设定点。从蒸馏釜释放的蒸汽通过蒸馏塔被冷凝，并收集在塔顶接收罐中。
第1次
蒸馏釜装料：VNB 185.7kg
蒸馏釜出料：180.0kg
冷凝液/损耗：5.7kg
反应温度：第一阶段165℃，第二阶段155℃
总反应时间：88小时(165℃下20小时/155℃下68小时)
反应压力：开始13psig/结束0psig


本实验显示，在72小时的总反应时间后获得了＞99％外型-VNB，其中前20小时在165℃，其余52小时在155℃，并且反应器压力逐渐地从13降低至0psig。GC数据显示，外型-VNB与VCH的最终比例为98.87％∶1.13％，表明初始量约84％的外型-VNB可被回收。使用一级动力学分析数据能够对两个反应温度测定两个反应的速率。在165℃下，内型-VNB消失的反应速率为3.97E-05s-1，外型-VNB的形成为4.95E-07s-1。在155℃下，内型-VNB消失的反应速率为1.41E-05s-1，外型-VNB为8.60E-07s-1。因此，在155℃下，两个物种均在反应或异构化，并且内型-VNB重排的速率比外型-VNB的分解要快约16.4倍。
将来自上述操作的粗制外型-VNB装入由以下设备组成的真空蒸馏装置：加套蒸馏釜、填充蒸馏塔(60个理论级随机填料)、回流分离器、水冷冷凝器、冷凝物接收器和真空泵。通过调节外套的热输入来控制蒸馏釜温度，通过调节塔顶接收器处的真空压力来控制系统真空。在完成已知重量的粗制外型-VNB向蒸馏釜的转移后，将蒸馏系统真空调节至所需的设定点。然后继续进行蒸馏釜的加热，直至在蒸馏塔中建立起全回流条件。然后以所需的回流比启动回流分离器，并通过从塔顶接收器中定期去除液体馏分来继续进行分馏蒸馏。使用GC分析测定收集的塔顶液体馏分的组成。根据需要调节蒸馏回流比，以影响塔顶流的组成。初始的塔顶馏分富含“轻”成分，主要为丁二烯(BD)、环戊二烯(CPD)和乙烯基环己烯(VCH)。在去除“轻”成分后，然后从剩余的THI中分离出高纯度外型-VNB。一旦在塔顶流中观察到THI，即终止蒸馏工艺。
蒸馏
粗制外型-VNB装料：59.5kg(39.8％外型-VNB)
蒸馏釜温度：90-100℃
塔顶温度：70-75℃
系统真空：20-25mmHg
回流比：20∶1
  外型-VNB蒸馏物料平衡   重量(kg)   重量(％)   低纯度馏分(80-90％)   2.6   4.4  中纯度馏分(90-98％)   7.3   12.3  高纯度馏分(＞98％)   11.5   19.3  蒸馏残液   37.4   62.8  损耗   0.7   1.2  总计   59.5

本实验显示，在分馏过程中粗制起始混合物中含有的外型-VNB的约79％被去除。VCH是塔顶馏分中存在的主要杂质，被证明难以与外型-VNB分离，因为这些物质的沸点接近。收集的高纯度外型-VNB馏分的GC分析表明，外型-VNB含量＞98％，VCH含量＜0.25％。
实施例20
制备高纯度外型-/内型-异丙烯基降冰片烯(MeVNB)(90∶10)
内型-外型-5-乙酰基降冰片烯.在38-43℃下将二环戊二烯(DCPD)现裂化为环戊二烯(308.3g，4.7mol)，并立即收集在干冰-异丙醇中冷却的接收器中。将甲基乙烯基酮(MVK)(344.2g，400ml，4.9mol)置于装有冷凝器、滴液漏斗和温度计套管的4颈3L烧瓶中。当开始逐滴加入环戊二烯时磁力搅拌MVK。当温度达到53℃时停止添加环戊二烯，然后当温度急升至67℃时用冰浴冷却反应物。当温度降至47℃时再继续添加环戊二烯，在温度达到28℃时撤去冰浴。该添加和冷却循环重复三次。在78分钟内完成添加，温度范围为23-71℃。添加结束2.8hr后的GC分析显示97％(19∶81外型∶内型)产物和2.1％DCPD。混合物在室温下搅拌过夜，获得的最终产物分析为93.9％和1.8％DCPD。将反应混合物通过18英寸Vigreux柱和装配有分离器的蒸馏头进行真空蒸馏。分离比设定为20∶1。获得异构体比例为81∶19(内型∶外型)且纯度＞99％(0.3％DCPD)的内型-外型-乙酰基降冰片烯(306.5克)。在DB5柱，30米、0.32mm ID、0.25μm的膜上，以15℃/min从45℃加热至200℃，然后以40℃/min加热至300℃，进样器温度：275℃，检测器温度：350℃，保留时间：4.65min(外型)，4.93min(内型)和4.30min DCPD，从而完成GC分析。
甲基三苯基碘化鏻.将三苯基膦(1683.8g，6.4mol)置于装有机械搅拌器、温度计套管、塞子和氮入口的4颈22-L烧瓶中。加入8000ml干燥甲苯。搅拌混合物，以溶解所有三苯基膦，并使温度降至17℃。加入碘甲烷(975g，6.9mol)。立即开始出现鏻盐沉淀。反应温度逐渐升高，同时形成非常粘稠的白色浆状物。40分钟后，温度达到31.5℃，因此用水浴使反应物冷却。60分钟后温度缓慢降回至30.5℃。加入另外1000ml甲苯，并将混合物在室温下搅拌过夜。过滤混合物，固体用甲苯洗涤。将得到的4546g潮湿白色固体置于20-L圆底烧瓶中，并依次在45℃、50℃、60℃、70℃、然后是80℃下旋转蒸发。在45℃下除去约1.5L甲苯，而在较高温度下除去另外500ml。烧瓶冷却至35℃，并将产物在真空下旋转蒸发过夜。然后产物在70-80℃下旋转蒸发2小时，然后在旋转蒸发的同时在8小时内冷却至室温。这样产生了2466g(收率95％)的干燥盐，通过NMR显示有0.3wt％的甲苯存在。其他的鏻盐在48小时内从甲苯母液中沉淀出来。
富含外型的外型-内型-5-异丙烯基-2-降冰片烯(MeVNB).在装有机械搅拌器、温度计套管、带有氮入口的冷凝器和塞子的4颈22-L烧瓶中，将甲基三苯基碘化鏻(1364.2g，3.4mol)在4000ml无水二乙醚中浆化。向搅拌的浆状物中加入5-乙酰基降冰片烯(＞99％，平均0.3％DCPD，306.5g，2.2mol)。加入另外1000ml醚，以冲洗乙酰基降冰片烯。当分批加入固体叔丁醇钾(296.4g，2.6mol)时，反应混合物为18.3℃。混合物立即变黄，并在3分钟内升温至34.8℃，使乙醚回流。反应物在冰水浴中冷却。当醚回流消退时，加入剩余的叔丁醇钾。加入另外1000ml醚。1小时后，当反应物已冷却至25.1℃时，GC分析表明没有残余的5-乙酰基降冰片烯，且有89.3％产物(外型/内型比＝83∶17)。将混合物搅拌40小时，过滤并用醚洗涤。滤液被旋转蒸发为545.5g固体和棕色液体残渣。将其过滤，并用戊烷充分洗涤，直至戊烷洗涤液保持澄清，并且没有更多的固体沉淀。将滤液和洗涤液旋转蒸发，得到336g(粗收率＞100％)，GC分析纯度为97.4％。1H NMR显示了三苯基氧化膦的存在。用戊烷冲洗粗产物通过612g硅石。大部分产物在第一次和第二次1000ml戊烷冲洗液中回收，得到295g纯度为99％的无色液体。GC分析仍显示有三苯基氧化膦的存在。将物质负载在783g硅石上并用戊烷冲洗。前三次1000ml戊烷冲洗得到258.9g纯度为98.5％的产物(外型∶内型比例＝83∶17)，GC显示极少有三苯基氧化膦。产物通过12英寸Vigreux柱进行真空蒸馏。在24-106℃(705-141Torr)下除去戊烷和甲苯。在99-105℃(125-101Torr)下收集含有甲苯的两个馏分，共计39.4g。在98-101℃(100-101Torr)下收集182g(收率60％)的99.3％异丙烯基降冰片烯。外型/内型比例为84∶16(GC)和82∶18(NMR)。产物含有0.6％MeTHI杂质。在DB5柱，30m、0.32mm ID、0.25μm膜上，以15℃/min从45℃加热至200℃，然后以40℃/min加热至300℃，进样器温度：275℃，检测器温度：350℃，保留时间：3.94min(外型)，3.98min(内型)和4.45min MeTHI，从而完成GC分析。
在本实施例中，发现在碱(KO-tert-Bu)的存在下，经由高内型-NBCHO(81∶19＝内型∶外型)起始原料与甲基三苯基碘化鏻的Wittig反应，直接获得高外型-MeVNB(84∶16＝外型∶内型)产物。在这些条件下的原位差向异构化意味着在外型-MeVNB的合成中，G.Adames，R.Grigg和J.N.Grover在Tetrahedron Letters，4，(1974)363-366页中所述的富内型NBCHO与富外型NBCHO经NaOEtMeOH的碱催化平衡并不是必需的。
实施例21
采用或不采用背压控制的内型-外型-异丙烯基降冰片烯的热解(恒温)
对于下文列举的3次操作的每一次，将内型-/外型-异丙烯基降冰片烯(≥98％MeVNB)称重至由以下主要设备组成的间歇式反应器系统中：额定压力玻璃反应器、温控油浴和塔顶冷凝物接收罐。在初始时，将内型-/外型-MeVNB混合物加热至目标温度，并调节压力，直至观察到反应器液体略微沸腾。将混合物在目标温度下保持所需的时间，并逐渐调节压力，以保持该略微沸腾条件。各次操作的等温目标温度和斜坡式压力条件的详情在下表中给出。MeVNB外型/内型异构体的初始比例为85％外型-MeVNB∶15％内型-VNB或84％外型-MeVNB∶16％内型-VNB。
第1次(未排气)
反应器装料：MeVNB 60克(85％外型-MeVNB∶15％内型-MeVNB)
反应器出料：59克
损耗：1克
反应温度：165℃
反应时间：30小时
反应压力：开始12psig，使用氮/最大29psig

第2次(排气)
反应器装料：MeVNB 50克(84％外型-MeVNB∶16％内型-MeVNB)
反应器出料：47克
冷凝物/损耗：3克
反应温度：165℃
反应时间：24小时
反应压力：开始740mmHg/结束680mmHg



第3次(排气)
反应器装料：MeVNB 50克(84％外型-MeVNB∶16％内型-MeVNB)
反应器出料：47克
损耗：3克
反应温度：155℃
反应时间：27小时
反应压力：开始695mmHg/结束500mmHg



第1次操作显示，在165℃下在7小时反应时间后获得了＞99％外型-MeVNB。GC数据显示，外型-MeVNB与DCPD的最终比例为99.2％∶0.8％，表明初始量约97％的外型-MeVNB可被回收。使用一级动力学分析数据能够测定反应速率。在165℃下，内型-MeVNB消失的反应速率为1.04E-04s-1，外型-MeVNB为6.6E-07s-1。因此，在165℃下，两个物种均在反应或异构化，并且内型-MeVNB重排的速率比外型-MeVNB的分解要快约156.7倍。
第2次操作显示，在165℃下在7小时反应时间后获得了＞99％外型-MeVNB，其中反应器压力逐渐地从740降低至680mmHg。GC数据显示，外型-MeVNB与DCPD的最终比例为99.3％∶0.7％，表明初始量约99％的外型-MeVNB可被回收。使用一级动力学分析数据能够测定反应速率。在165℃下，内型-MeVNB消失的反应速率为1.1E-04s-1，外型-MeVNB为1.25E-07s-1。因此，在165℃下，两个物种均在反应或异构化，并且内型-MeVNB重排的速率比外型-MeVNB的分解要快约900倍。
第3次操作显示，在155℃下在21小时反应时间后获得了＞99％外型-MeVNB，其中反应器压力逐渐地从695降低至500mmHg。GC数据显示，外型-MeVNB与DCPD的最终比例为99.3％∶0.7％，表明初始量约99％的外型-MeVNB可被回收。使用一级动力学分析数据能够测定反应速率。在155℃下，内型-MeVNB消失的反应速率为4E-05s-1，外型-MeVNB为5E-08s-1。因此，在155℃下，两个物种均在反应或异构化，并且内型-MeVNB重排的速率比外型-MeVNB的分解要快约807倍。
至此应该认识到，已经说明了用于由内型-和外型-烯基降冰片烯的异构体混合物形成基本上纯的外型-烯基降冰片烯方法。这些方法包括在下面所要求保护的根据本发明的实施方式中。
例如，在本发明的实施方式中，作为开放反应系统一部分的反应容器中装入一定量的内型-/外型-烯基降冰片烯混合物。如所述，这种反应系统可以多种方式配置，这些方式可以包括一个或多个装置，这些装置包括，但不限于，向反应容器提供热的装置、改变容器压力的装置和向容器提供惰性气体的装置。另外，反应系统可以包括冷凝器、冷凝物接收器装置、装填或未装填的塔、分馏塔、油起泡器等。
通常，在反应容器中装料后，容器的压力或温度之一是固定的，调节另一者，使混合物的蒸气压处在或稍低于为混合物的沸点。另外，混合物的温度有效地使存在的任何内型-烯基降冰片烯经历Cope重排反应。本领域技术人员将会理解到，当这种Cope重排反应进行时，形成Cope重排产物(例如，对于内型-VNB，形成THI；对于内型-MeVNB，形成MeTHI)，因此改变了初始装料混合物的组成，形成反应混合物。这种组成上变化当然地会改变反应混合物的沸点。有利地是，根据本发明的实施方式提供对反应系统的温度和压力之一的调节，以将蒸气压控制成保持在或稍低于混合物的沸点。
如上所述，根据本发明的实施方式的反应容器包括在开放反应系统内。也就是说，系统使反应混合物的一些成分从反应容器排出，同时其他成分保留在其中。蒸气压的控制有利地将排出物质限于之前定义为“轻产物”的物质。保留的成分则是存在于混合物中的烯基降冰片烯异构体以及之前定义为“重产物”的那些物质。有利地，通过使这些轻产物从反应容器排出，减少或消除了这些物质结合形成不希望产生的物质，从而避免了实质上会阻碍高纯度烯基降冰片烯异构体的分离的复杂混合物。例如，一些出版物中公开的复杂混合物，这些出版物例如，尤其是，Titova等人，“Thermal Isomerization ofVinylnorbornene”(Zhurnal Organicheskoi Khimii Vol.7(11)，pp.2286-8(1971)；Ploss等人，“Cope Rearrangement of 2-(a-alkenyl)bicyclo[2.2.1]hept-5-enes and-bicyclo[2.2.2]oct-5-enes”(Journal für Praktische Chemie(Leipzig)Vol.314(3-4)，pp.467-82(1972)；以及Maeda等人，“Rearrangement of 5-vinyl-2-norbornene to 3a，4，7，7a-tetrahydroindene”(Nippon Kagaku Kaishi，Vol.8，pp.1587-9(1974))。
在本发明的一些实施方式中，蒸气压控制包括沸腾速率、冷凝速率、蒸气头高度的控制等等。尽管这些控制可以手动完成，但本发明的一些实施方式包括一种获多种以自动方式提供这些控制的装置。例如，反应系统可以包括一个或多个传感器，该传感器可以监测适当的条件(例如，蒸气头高度和/或反应混合物成分的浓度)，并将这种监测的结果报告给系统中包括的可以向温度和/或压力控制系统提供适当的控制信号的另一装置。当根据本发明的方法是连续工艺或需要经过数天完成的工艺时，这种自动控制会特别有利。
相关申请的交叉引用
本申请要求于2007年8月9日申请的美国临时申请第60/964,130号的优先权，该申请的全部内容引入本文作为参考。