CN108290901A - 具有16-氧杂双环[10.3.1]十五烯骨架的化合物及其后续产品的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及制备具有16‑氧杂双环[10.3.1]十五烯骨架的化合物，尤其是14‑甲基‑16‑氧杂双环[10.3.1]十五烯及其转化产物的方法。

Description

具有16-氧杂双环[10.3.1]十五烯骨架的化合物及其后续产 品的制备方法
发明背景
本发明涉及制备具有16-氧杂双环[10.3.1]十五烯骨架的化合物，尤其是14-甲基-16-氧杂双环[10.3.1]十五烯及其转化产物的方法。
现有技术
具有14-至18-元环的巨环酮(Makrocyclic ketones)，例如环十五烷酮(exaltone)、3-甲基环十五烷酮(麝香酮)和3-甲基环十五烯酮(脱氢麝香酮或)是合意的香料或香味物质，其合成制备是大量研究的主题。特别地，3-甲基环十五-4-烯-1-酮和3-甲基环十五-5-烯-1-酮的非天然混合物由于其嗅觉性质而特别令人感兴趣。3-甲基环十五-4-烯-1-酮和3-甲基环十五-5-烯-1-酮的这种混合物在下文被称作“脱氢麝香酮”。下式(A)——其中符号在一种情况下是单键并在一种情况下是双键——显示脱氢麝香酮，不考虑位置和双键异构体。式(A′)和(A″)显示两种双键异构体，不考虑双键的顺式-反式异构体。
在本发明中，结构(A)包括纯化合物(A′)、纯化合物(A″)、和(A′)和(A″)的任何混合物，其中双键可各自具有顺式或反式几何。
脱氢麝香酮的合成尤其描述在下列文献中：US 3,777,483；US 4,480,107和CH513791。
14-甲基-16-氧杂双环[10.3.1]十五烯(D)的异构体是脱氢麝香酮(A)和麝香酮制备中的重要中间体。例如，脱氢麝香酮(A)的三阶段合成可以从3-甲基环十五烷-1,5-二酮(B)开始并可包含下列步骤：
1.3-甲基环十五烷-1,5-二酮(B)还原成3-甲基环十五烷-1,5-二醇(C)。
2.3-甲基环十五烷-1,5-二醇(C)催化脱氢和脱水成14-甲基-16-氧杂双环[10.3.1]十五烯(D)。
3.14-甲基-16-氧杂双环[10.3.1]十五烯(D)转化成脱氢麝香酮(A)。
在阶段2)中，3-甲基环十五烷-1,5-二酮(B)和14-甲基-16-氧杂双环[10.3.1]十六烷(E)可能作为副产物出现。此外，在3-甲基环十五烷-1,5-二醇(C)转化成14-甲基-16-氧杂双环[10.3.1]十五烯(D)的过程中，可能作为中间体形成3-甲基环十五烷-5-醇-1-酮(F)：
US 4,335,262尤其描述了经由在分批模式中使用雷尼铜的3-甲基环十五烷-1,5-二醇(C)的脱氢和脱水以产生14-甲基-16-氧杂双环[10.3.1]十五烯(D)而制备脱氢麝香酮(A)(US 4,335,262的实施例4)。在这种情况下，直接通过蒸馏从反应混合物中分离14-甲基-16-氧杂双环[10.3.1]十五烯。随后，14-甲基-16-氧杂双环[10.3.1]十五烯可以在甲苯中与磷酸反应以获得脱氢麝香酮(A)(US 4,335,262的实施例5)。
但是，这种方法的一个缺点是对脱氢麝香酮(A)的低选择性，因为尤其获得并非微不足道量的饱和醚(E)，其降低目标产物的收率和纯度。此外，该反应混合物的高粘度使得这种方法的技术实施更困难。
本发明的目的是提供一种制备16-氧杂双环[10.3.1]十五烯的改进的方法，其中环碳原子14未取代或带有C1-C4-烷基残基。该合成在这种情况下应该由相应的环十五烷-1,5-二醇开始。特别地，本发明的目的是提供一种由3-甲基环十五烷-1,5-二醇开始制备14-甲基-16-氧杂双环[10.3.1]十五-12-烯的改进的方法。在此，16-氧杂双环[10.3.1]十五烯，尤其是14-甲基-16-氧杂双环[10.3.1]十五烯应该在高转化率下以良好收率和纯度获得。
现在已经发现，通过在脱氢和脱水催化剂上和另外在高沸点溶剂存在下将相应的环十五烷-1,5-二醇转化成未取代或C1-C4-烷基取代的16-氧杂双环[10.3.1]十五烯实现这一目的。
具体而言，已经发现，未取代或C1-C4-烷基取代的16-氧杂双环[10.3.1]十五烯，如14-甲基-16-氧杂双环[10.3.1]十五烯在反应区中在与催化剂和在反应过程中形成的氢气接触下的过长停留时间过程中进一步反应成不想要的饱和醚。通过添加根据本发明的高沸点溶剂，可以使环十五烷-1,5-二醇原材料，例如3-甲基环十五烷-1,5-二醇和催化剂留在反应区中，同时可以使未取代或C1-C4-烷基取代的16-氧杂双环[10.3.1]十五烯在反应区中的停留时间最小化。由此，可以实现一方面基于所用环十五烷-1,5-二醇计的高收率，同时实现未取代或C1-C4-烷基取代的16-氧杂双环[10.3.1]十五烯的改进的收率和纯度。此外，通过添加根据本发明的高沸点溶剂，可以改进反应混合物在反应区中的混合(或可以降低反应混合物的粘度)。
特别地，使用一种装置进行根据本发明的方法，所述装置包含反应区和与其相连的蒸馏区。特别地，在反应区中的反应开始后，一部分未取代或C1-C4-烷基取代的16-氧杂双环[10.3.1]十五烯在蒸馏区中，即使没有从中提取未取代或C1-C4-烷基取代的16-氧杂双环[10.3.1]十五烯。借助这种程序，也可以使未取代或C1-C4-烷基取代的16-氧杂双环[10.3.1]十五烯在反应区中的停留时间和因此其热应力最小化。
根据本发明的方法尤其用于由3-甲基环十五烷-1,5-二醇开始制备14-甲基-16-氧杂双环[10.3.1]十五-12-烯。在这一具体实施方案中，在反应区中的反应开始后，一部分14-甲基-16-氧杂双环[10.3.1]十五烯在蒸馏区中，即使没有从中提取14-甲基-16-氧杂双环[10.3.1]十五烯。
发明概述
本发明涉及一种制备通式(I)的化合物及其转化产物的方法
其中R1是氢或C1-C4-烷基，
其中
a)提供包含通式(II)的化合物的原材料
b)在反应区中对步骤a)中提供的原材料施以在100至240℃的温度和0.1至150毫巴的压力下在多相催化剂和具有在180℃下10-5至100毫巴的蒸气压的溶剂或溶剂混合物存在下的反应，和
c)通过蒸馏从反应混合物中分离式(I)的化合物。
本发明还涉及一种方法，其中还有
d)对通式(I)的化合物施以反应以获得至少一种通式(IV)的化合物
其中符号在一种情况下是单键并在一种情况下是双键且R1是氢或C1-C4-烷基。
本发明还涉及一种方法，其中还有
e)对通式(IV)的化合物施以氢化以获得通式(V)的化合物
其中R1是氢或C1-C4-烷基。
本发明的实施方案
根据本发明的方法包含下列实施方案：
1.一种制备通式(I)的化合物及其转化产物的方法
其中R1是氢或C1-C4-烷基，
其中
a)提供包含通式(II)的化合物的原材料
b)在反应区中对步骤a)中提供的原材料施以在100至240℃的温度和0.1至150毫巴的压力下在多相催化剂和具有在180℃下10-5至100毫巴的蒸气压的溶剂或溶剂混合物存在下的反应，和
c)通过蒸馏从反应混合物中分离式(I)的化合物。
2.根据实施方案1的方法，其中R1是氢或甲基，特别是甲基。
3.根据实施方案1或2的方法，其中步骤b)中的反应包含第一阶段，在此期间通过蒸馏从反应混合物中分离不含任何式(I)的化合物的馏分。
4.根据前述实施方案任一项的方法，其中在步骤c)中通过蒸馏从反应区中分离包含式(I)的化合物的馏分以分阶段方式或连续进行。
5.根据实施方案1至4任一项的方法，其中步骤b)中所用的溶剂的蒸气压小于二醇(II)的蒸气压。
6.根据实施方案1至4任一项的方法，其中步骤b)中所用的溶剂的蒸气压在化合物(I)的蒸气压和化合物(II)的蒸气压之间。
7.根据实施方案1至4任一项的方法，其中步骤b)中所用的溶剂的蒸气压在化合物(I)的蒸气压和化合物(III)的蒸气压之间
其中R1是氢或C1-C4-烷基。
8.根据前述实施方案任一项的方法，其中步骤b)中所用的溶剂选自
-脂族、脂环族和芳族烃，
-脂族、脂环族和芳族一元醇和多元醇，
-醚醇、聚醚多元醇及其单-和二烷基醚、芳族醚和开链脂族醚，
-酮，
-酯，
-它们的混合物。
9.根据前述实施方案任一项的方法，其中步骤b)中所用的溶剂选自
-C10-C30-链烷，
-C6-C30-烷醇，
-C2-C30-烷二醇，
-聚亚烷基二醇及其单-和二烷基醚，
-它们的混合物。
10.根据实施方案1至9任一项的方法，其中步骤c)中的分离通过单级蒸馏进行。
11.根据实施方案10的方法，其用于制备14-甲基-16-氧杂双环[10.3.1]十五烯(I.1)，其中在步骤c)中通过单级蒸馏从反应混合物中分离式(I.1)的化合物且分离的产物包含下列化合物，在每种情况下基于分离产物的总重量计：
14-甲基-16-氧杂双环[10.3.1]十五烯(I.1):75-95重量％，
3-甲基环十五烷-1,5-二醇(II.1):0-5重量％，
3-甲基环十五烷-1,5-二酮(III.1):1-10重量％，
14-甲基-16-氧杂双环[10.3.1]十六烷(VI.1):0-15重量％。
12.根据实施方案1至9任一项的方法，其中步骤c)中的分离包含分馏。
13.根据实施方案12的方法，其中至少一个蒸馏塔，优选具有至少10个理论塔板的蒸馏塔，用于步骤c)中的包含式(I)的化合物的馏分的蒸馏分离。
14.根据实施方案12或13的方法，其中在所述蒸馏中分离的料流与再循环到所述塔中的料流的比率在1:1至1:30的范围内，尤其在1:1至1:20的范围内。
15.根据实施方案12至14任一项的方法，其用于制备14-甲基-16-氧杂双环[10.3.1]十五烯(I.1)，其中在步骤c)中通过分馏从反应混合物中分离式(I)的化合物且分离的产物包含下列化合物，在每种情况下基于分离产物的总重量计：
-14-甲基-16-氧杂双环[10.3.1]十五烯(I.1):80-99重量％，
-3-甲基环十五烷-1,5-二醇(II.1):0-5重量％，
-3-甲基环十五烷-1,5-二酮(III.1):0至5重量％，优选0至1重量％，
-14-甲基-16-氧杂双环[10.3.1]十六烷(VI.1):0至15重量％，优选0至10重量％，
-溶剂:0至5重量％，优选0至1重量％，
-3-甲基环十五烷-5-醇-1-酮(VII.1):0-5重量％。
16.根据前述实施方案任一项的方法，其中步骤b)中的反应混合物的溶剂含量始终保持在基于反应区中的反应混合物的总重量计至少20重量％，优选至少30重量％，特别是至少50重量％。
17.根据前述实施方案任一项的方法，其中使用含铜催化剂，优选雷尼铜作为步骤b)中的催化剂。
18.根据前述实施方案任一项的方法，其中还有
d)对通式(I)的化合物施以反应以获得至少一种通式(IV)的化合物
其中符号在一种情况下是单键并在一种情况下是双键且R1是氢或C1-C4-烷基。
19.根据实施方案18的方法，其中还有
e)对通式(IV)的化合物施以氢化以获得通式(V)的化合物
其中R1是氢或C1-C4-烷基。
20.根据实施方案18或19的方法，其中R1是氢或甲基，特别是甲基。
发明描述
根据本发明的方法原则上可被理解为反应性蒸馏，但其中反应区和后续蒸馏区不必互相连成一体。因此，催化剂和用作反应物的环十五烷-1,5-二醇留在反应区中(在底部)，同时使产物在反应区中的停留时间最小化。这有可能通过添加合适的溶剂实现。由此获得环十五烷-1,5-二醇(II)的高转化率和同时式(I)的产物的改进的收率和纯度。
根据本发明的方法具有下列优点：
-根据本发明的方法能够实现环十五烷-1,5-二醇(II)与催化剂的充分接触时间和同时产物在反应区中的低接触时间。
-如果步骤b)中所用的溶剂的蒸气压在化合物(I)的蒸气压和化合物(II)的蒸气压之间，可以将化合物(I)的分离蒸馏中的条件具体设置为温和。步骤b)中所用的溶剂的蒸气压优选在化合物(I)的蒸气压和化合物(III)的蒸气压之间。因此，需要较低温度和/或较弱真空。在由3-甲基环十五烷-1,5-二醇(II.1)制备14-甲基-16-氧杂双环[10.3.1]十五烯(I.1)的本发明的具体实施方案中，步骤b)中所用的溶剂的蒸气压优选在化合物(I.1)的蒸气压和化合物(II.1)的蒸气压之间。步骤b)中所用的溶剂的蒸气压随后特别优选在化合物(I.1)的蒸气压和化合物(III.1)的蒸气压之间。
-通过使用溶剂，也可改进反应混合物在底部的混合。
-根据本发明的方法允许使用基于反应区中存在的环十五烷-1,5-二醇的量计低量的催化剂。在反应过程中不补充转化的环十五烷-1,5-二醇的不连续操作模式中这一优点已显现。在反应过程中向反应区中进一步供入环十五烷-1,5-二醇的操作模式中这一优点明显更大。这尤其适用于连续操作模式。
-通式(I)的化合物，尤其是14-甲基-16-氧杂双环[10.3.1]十五烯(I.1)因此可以用根据本发明的方法在高转化率下以良好收率和纯度获得。
在本发明中，R1是C1-C4-烷基，优选是甲基、乙基、正丙基、异丙基或正丁基。
在式(I)、(II)、(III)、(IV)、(V)、(VI)和(VII)的化合物中，R1优选是氢或甲基，特别是甲基。
在一个优选实施方案中，本发明涉及一种制备式(I.1)的化合物的方法
通式(I.1)的化合物被称作14-甲基-16-氧杂双环[10.3.1]十五-12-烯。下面有时省略双键位置的说明并使用术语14-甲基-16-氧杂双环[10.3.1]十五烯的同义词。
在下文中除非确切指定，通式(I)和(I.1)是指任何组成的E/Z混合物和纯构象异构体。此外，通式(I)和(I.1)是指所有纯形式的立体异构体以及式(I)和(I.1)的化合物的外消旋和旋光混合物。
在下文中除非确切指定，通式(II)是指任何组成的可能顺式/反式异构体的混合物以及纯结构异构体。
步骤a)中提供的原材料优选包含通式(II.1)的化合物：
通式(II.1)的化合物被称作3-甲基环十五烷-1,5-二醇。
特别地，使用一种装置进行根据本发明的方法，所述装置包含反应区和与其相连的蒸馏区。具体地，在反应区中的反应开始后，一部分式(I)的化合物在蒸馏区中，即使(还)没有从中提取式(I)的化合物。这可能例如出现在反应开始时或在以分阶段方式通过蒸馏分离式(I)的化合物的过程中，例如如果化合物(I)在塔顶的含量太低。借助这种程序，也可以使式(I)的化合物在反应区中的停留时间和因此其热应力最小化。
根据本发明的方法尤其用于由3-甲基环十五烷-1,5-二醇(II.1)开始制备14-甲基-16-氧杂双环[10.3.1]十五-12-烯(I.1)。在这一具体实施方案中，在反应区中的反应开始后，一部分14-甲基-16-氧杂双环[10.3.1]十五烯(I.1)在蒸馏区中，即使没有从中提取14-甲基-16-氧杂双环[10.3.1]十五烯(I.1)。
根据本发明的方法可以连续、半连续(半分批模式)或不连续(分批模式)进行。
连续操作模式被理解为是指，除反应开始时的启动阶段外，将通式(II)的化合物(尤其是3-甲基环十五烷-1,5-二醇(II.1))连续供入反应区并通过蒸馏从反应混合物中连续分离通式(I)的化合物(尤其是14-甲基-16-氧杂双环[10.3.1]十五烯(I.1))。在这种情况下，优选根据分离的通式(I)的化合物的量供入通式(II)的化合物。反应区中的混合物随后优选基本处于稳态，即该反应混合物中通式(II)的化合物和通式(I)的化合物的浓度基本恒定。
在不连续操作模式中，在反应开始前将一部分或全部通式(II)的化合物供入反应区。一旦形成足量通式(I)的化合物，这通过蒸馏分离。任选地，可以在反应区中化合物(II)的含量降到一定阈值以下后将新鲜化合物(II)引入反应区。这可以进行一次和反复进行。
半连续操作模式也有可能，其中步骤之一——通式(II)的化合物的添加或通式(I)的化合物的分离——连续进行，另一步骤以分批模式进行。
步骤a):
通式(II)的化合物及其制备原则上是已知的。例如，可以使通式(III)的化合物
其中R1是氢或C1-C4-烷基，在氢化催化剂存在下与氢气反应。
为了在步骤a)中提供3-甲基环十五烷-1,5-二醇(II.1)作为原材料，优选使式(III.1)的3-甲基环十五烷-1,5-二酮
在氢化催化剂存在下与氢气反应。
对酮基氢化成醇基具有高选择性的合适氢化催化剂原则上是本领域技术人员已知用于氢化反应的过渡金属催化剂。一般而言，该催化剂包含至少一种IUPAC周期表的第7、8、9、10和11族的过渡金属。该催化剂优选具有选自Mn、Re、Fe、Ru、Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Cu和Au的至少一种过渡金属。该催化剂特别优选具有Ni。该氢化催化剂由所提到的过渡金属本身构成或包含施加到载体上、作为沉淀催化剂、作为Raney催化剂或作为其混合物的所提到的过渡金属。
优选使用Raney催化剂作为氢化催化剂。合适的氢化催化剂是雷尼镍。
氢气与化合物(III)的摩尔比优选为1000:1至1:1，更优选100:1至5:1。
优选在10至250℃，特别优选20至200℃的温度下进行该氢化。
优选在液相中在溶剂存在下进行该氢化。
用于该氢化的溶剂优选选自水、脂族C1-至C5-醇、脂族C2-至C6-二醇、醚及其混合物。该溶剂优选选自甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、仲丁醇、异丁醇和叔丁醇、乙二醇、丙-1,3-二醇、丁-1,4-二醇、戊-1,5-二醇、己-1,6-二醇、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、二乙醚、甲基叔丁基醚及其混合物。
在式(III)的化合物的氢化中获得的反应混合物在其用作根据本发明的方法的步骤a)中的原材料之前可经过至少一个后处理步骤。合适的后处理步骤选自：
-氢化中所用的溶剂的分离，
-式(III)的非氢化化合物的分离，
-不想要的副产物的分离，
或至少两种上述措施的组合。
3-甲基环十五烷-1,5-二酮(III)的氢化中的不想要的副产物包括部分氢化的酮醇(3-甲基环十五烷-5-醇-1-酮)以及不饱和化合物。
优选对来自通式(III)的化合物的氢化的反应混合物施以蒸馏分离。在最简单的情况下，用于单级(简单)蒸馏的蒸馏装置可用于这种蒸馏。用于来自化合物(III)的氢化的反应混合物的蒸馏分离的其它合适的装置包含蒸馏塔，如可配备泡罩、筛板、筛盘、规整填料、散堆填料、阀、侧取出口(side draws)等的板式塔，蒸发器，如薄膜蒸发器、降膜蒸发器、强制循环蒸发器、Sambay蒸发器等及其组合。
蒸馏塔可具有分隔内部构件，优选选自分隔塔盘、堆积填料，例如金属片或织物填料，如SulzerSulzer BX、Montz B1或Montz A3或Kühni Rombopak，或散堆填料，例如Dixon环、Raschig环、High-Flow环或Raschig Super环的散堆床(random beds)。
在根据本发明的方法的步骤a)中，优选提供具有基于原材料总重量计至少50重量％，特别优选至少70重量％，特别是至少90重量％，尤其是至少95重量％的量的通式II的化合物的材料。这种材料随后用于步骤(b)中的反应。
在根据本发明的方法的步骤a)中的一个优选实施方案中，提供具有基于原材料总重量计至少50重量％，特别优选至少70重量％，特别是至少90重量％，尤其是至少95重量％的量的3-甲基环十五烷-1,5-二醇(II.1)的材料。这种材料随后优选用于步骤(b)中的反应。
步骤b):
根据本发明，在步骤b)中对来自步骤a)的包含式(II)的化合物的原材料施以在100至240℃的温度和1至150毫巴的压力下在具有在180℃下10-5至100毫巴的蒸气压的溶剂或溶剂混合物存在下的反应。
在100至240℃的温度和1至150毫巴的压力下，3-甲基环十五烷-1,5-二醇(II.1)转化成14-甲基-16-氧杂双环[10.3.1]十五烯(I.1)产生下列沸腾序列(从低到高沸点化合物)：14-甲基-16-氧杂双环[10.3.1]十五烯(I.1)、3-甲基环十五烷-1,5-二酮(III.1)、3-甲基环十五烷-1,5-二醇(II.1)。
化合物具有在180℃下的下列蒸气压：
14-甲基-16-氧杂双环[10.3.1]十五烯(I.1):27毫巴
3-甲基环十五烷-1,5-二酮(III.1):7毫巴
3-甲基环十五烷-1,5-二醇(II.1):2毫巴
原则上，在反应条件下的蒸气压足够低于通式(I)的化合物，尤其是14-甲基-16-氧杂双环[10.3.1]十五烯(I.1)的蒸气压的任何溶剂适用于根据本发明的方法。如果该溶剂与通式(I)的化合物，尤其是14-甲基-16-氧杂双环[10.3.1]十五烯(I.1)形成低沸点共沸物，则可以与溶剂或溶剂混合物一起通过蒸馏分离化合物(I)或(I.1)。但是，该溶剂应该优选不与通式(I)的化合物，尤其是14-甲基-16-氧杂双环[10.3.1]十五烯(I.1)形成高沸点共沸物，该溶剂在180℃下的蒸气压低于化合物(II)或(II.1)。
在标准著作，如CRC Press,Inc.,Boca Raton,Florida,USA定期更新公开的Handbook of Chemistry and Physics中给出大多数溶剂的沸点。在这种情况下，通常给出在101.325kPa下的标准沸点。可以通过采用Antoine方程或Claussius-Clapeyron方程测定在反应条件下存在的温度和压力下的当前沸点。这些的描述可见于例如Handbook ofChemistry and Physics，第76版(1995-1996),15-19,CRC Press,Inc.,Boca Raton,Florida,USA。在反应条件下存在的温度和压力下特定溶剂的当前沸点的测定也属于本领域技术人员的一般知识。
在根据本发明的方法的第一变体中，在步骤b)中使用蒸气压低于通式(II)的化合物的蒸气压的溶剂。具体而言，根据本发明的方法用于制备14-甲基-16-氧杂双环[10.3.1]十五烯(I.1)并在步骤b)中使用蒸气压低于3-甲基环十五烷-1,5-二醇(II.1)的蒸气压的溶剂。
蒸气压在这种情况下参考在步骤b)中的反应条件下存在的温度。
在这种第一变体的一种具体配置中，通过单级蒸馏(即没有精馏)从反应混合物中分离式(I.1)的化合物(14-甲基-16-氧杂双环[10.3.1]十五烯)。
在根据本发明的方法的第二优选变体中，在步骤b)中使用蒸气压在化合物(I)和化合物(II)的蒸气压之间的溶剂。具体而言，根据本发明的方法用于制备14-甲基-16-氧杂双环[10.3.1]十五烯(I.1)并在步骤b)中使用蒸气压在14-甲基-16-氧杂双环[10.3.1]十五烯(I.1)和3-甲基环十五烷-1,5-二醇(II.1)的蒸气压之间的溶剂。蒸气压在这种情况下参考在步骤b)中的反应条件下存在的温度。在这一变体中，可以有利地，在步骤c)中的14-甲基-16-氧杂双环[10.3.1]十五烯(I.1)的蒸馏分离过程中，未反应的3-甲基环十五烷-1,5-二醇(II.1)、催化剂和溶剂基本留在反应区中。在这种情况下获得的产物混合物除14-甲基-16-氧杂双环[10.3.1]十五烯(I.1)外可能仍包含14-甲基-16-氧杂双环[10.3.1]十六烷(VI.1)和/或3-甲基环十五烷-1,5-二酮(III.1)。
如果需要，可以对除14-甲基-16-氧杂双环[10.3.1]十五烯(I.1)外可能仍包含14-甲基-16-氧杂双环[10.3.1]十六烷(VI.1)和/或3-甲基环十五烷-1,5-二酮(III.1)的产物混合物施以蒸馏分离。
在根据本发明的方法的第三个特别优选的变体中，在步骤b)中使用蒸气压在化合物(I)的蒸气压和化合物(III)的蒸气压之间的溶剂。具体而言，根据本发明的方法用于制备14-甲基-16-氧杂双环[10.3.1]十五烯(I.1)并在步骤b)中使用蒸气压在14-甲基-16-氧杂双环[10.3.1]十五烯(I.1)和3-甲基环十五烷-1,5-二酮(III.1)的蒸气压之间的溶剂。蒸气压在这种情况下参考在步骤b)中的反应条件下存在的温度。在这一变体中，可以有利地，在步骤c)中的14-甲基-16-氧杂双环[10.3.1]十五烯(I.1)的蒸馏分离过程中，未反应的3-甲基环十五烷-1,5-二醇(II.1)、催化剂和溶剂和如果存在，3-甲基环十五烷-1,5-二酮(III.1)基本留在反应区中。
根据本发明，在步骤b)中使用具有在180℃下10-5至100毫巴的蒸气压的溶剂或溶剂混合物。该溶剂或溶剂混合物优选具有在180℃下10-4至100毫巴，特别是10-3至100毫巴的蒸气压。
步骤b)中所用的溶剂优选选自
-脂族、脂环族和芳族烃，
-脂族、脂环族和芳族一元醇和多元醇，
-醚醇、聚醚多元醇及其单-和二烷基醚、芳族醚和开链脂族醚，
-酮，
-酯，
-它们的混合物。
步骤b)中所用的溶剂特别优选选自
-C10-C30-链烷，
-C6-C30-烷醇，
-C2-C30-烷二醇，
-聚亚烷基二醇及其单-和二烷基醚，
-它们的混合物。
如果步骤b)中所用的溶剂包含至少一种C10-C30-链烷或由C10-C30-链烷构成，则这是直链或支化链的并优选选自C12-C28-链烷，特别优选C14-C24-链烷。
合适的C10-C30-链烷是例如正癸烷、正十一烷、正十二烷、正十三烷、正十四烷、正十五烷、正十六烷、正十七烷、正十八烷、正十九烷、正二十烷、正二十一烷、正二十二烷、正二十三烷、正二十四烷及其结构异构体。
优选使用至少一种直链C14-C24-链烷作为步骤b)中的溶剂。
特别地，步骤b)中所用的溶剂选自正十七烷、正十八烷、正十九烷、正二十烷、正二十一烷及其混合物。
如果步骤b)中所用的溶剂包含至少一种C10-C30-烷醇或由C10-C30-烷醇构成，则该C10-C30-烷基残基是直链或支化链的并优选选自C12-C28-烷基残基，特别优选C14-C24-烷基残基。
合适的C10-C30-烷基残基是例如正癸基、正十一烷基、正十二烷基、正十三烷基、正十四烷基、正十五烷基、正十六烷基、正十七烷基、正十八烷基、正十九烷基、正二十烷基、正二十一烷基、正二十二烷基、正二十三烷基、正二十四烷基及其结构异构体。
优选使用至少一种直链C14-C24-烷醇作为步骤b)中的溶剂。
步骤b)中所用的溶剂特别优选选自1-十四烷醇(肉豆蔻醇)、1-十五烷醇、1-十六烷醇(鲸蜡醇或棕榈醇)、1-十七烷醇(margaryl醇)、1-十八烷醇(硬脂醇)、异硬脂醇、1-二十烷醇(花生醇)、1-二十二烷醇(山嵛醇)、1-二十四烷醇(木蜡醇)及其混合物。
特别地，步骤b)中所用的溶剂选自1-十五烷醇、1-十六烷醇、1-十七烷醇、1-十八烷醇及其混合物。
此外，步骤b)中所用的溶剂优选包含至少一种聚醚多元醇或其单烷基醚或二烷基醚。
合适的聚醚多元醇和及其单-和二(C1-C6-烷基醚)可以是直链或支化链的，优选直链的。合适的聚醚醇及其单-和二(C1-C6-烷基醚)通常具有大约200至2000，优选280至1000的数均分子量。优选的聚醚醇是聚亚烷基二醇，如聚乙二醇、聚丙二醇、聚四氢呋喃和环氧烷共聚物。用于制备环氧烷共聚物的合适的环氧烷是例如环氧乙烷、环氧丙烷、表氯醇、1,2-和2,3-环氧丁烷。合适的实例是环氧乙烷和环氧丙烷的共聚物、环氧乙烷和环氧丁烷的共聚物和环氧乙烷、环氧丙烷和至少一种环氧丁烷的共聚物。该环氧烷共聚物可包含无规分布或嵌段形式的共聚环氧烷单元。特别优选的聚醚组分是环氧乙烷均聚物。
合适的聚醚组分PE)另外是上述聚醚醇的单-和二(C1-C2-烷基醚)。优选的是聚亚烷基二醇单甲基醚和聚亚烷基二醇二甲基醚。
合适的聚亚烷基二醇是可以商标Lutrol获自BASF SE的聚乙二醇。特别合适的是具有平均8个环氧乙烷重复单元的Lutrol400。
步骤b)中的反应混合物的溶剂含量优选始终保持在基于反应区中的反应混合物的总重量计至少20重量％，优选至少30重量％，特别是至少50重量％。
反应区中的催化剂的量优选为反应区中的反应混合物的总重量的0.001至5重量％，特别优选0.01至3重量％。
反应区中的催化剂的量优选为反应区中存在的通式(II)的化合物，尤其是3-甲基环十五烷-1,5-二醇(II.1)的最大重量的0.1至15重量％，特别优选0.5至10重量％，特别是1至5重量％。
上文对反应区中的催化剂的量提到的值原则上适用于分批、半连续和连续操作模式。根据本发明使用的催化剂以良好的使用寿命为特征从而可经过长反应时间将新鲜环十五烷-1,5-二醇(II)引入反应区，而催化剂活性没有显著衰减。根据本发明的方法因此能够基于总转化率使用极低量的催化剂由环十五烷-1,5-二醇(II)制备通式(I)的化合物。
可用作步骤b)中的反应区的反应器不受任何特别限制。相应地，可以使用例如至少一个搅拌反应器、至少一个管式反应器或至少一个回路反应器作为反应器。该反应器可配备至少一个内部构件和/或至少一个外部热交换器。也可以配置这些反应器的至少一个以使其具有至少两个不同区域。此类区域可以例如在反应条件，例如温度或压力，和/或在区域几何，例如体积或横截面方面不同。如果该反应在两个或更多个反应器中进行，则可以使用两个或更多个相同的反应器类型或至少两种不同的反应器类型。
环十五烷-1,5-二醇(II)有利地以液体形式引入反应区。在第一个优选实施方案中，将环十五烷-1,5-二醇(II)的熔体引入反应区。在第二个优选实施方案中，环十五烷-1,5-二醇(II)作为在所用溶剂中的溶液引入反应区。如果根据本发明的方法以分批模式进行，则优选最初将环十五烷-1,5-二醇(II)部分或完全装载在反应区中。
如论述，根据本发明的方法尤其用于由3-甲基环十五烷-1,5-二醇(II.1)制备14-甲基-16-氧杂双环[10.3.1]十五烯(I.1)。如果在步骤b)中的反应过程中将3-甲基环十五烷-1,5-二醇(II.1)供入反应区，则在第一个优选实施方案中，将3-甲基环十五烷-1,5-二醇(II.1)的熔体引入反应区。这一变体适用于分批、半连续或连续操作模式。由于在这一变体中不向反应区追加根据本发明使用的高沸点溶剂，可以有效避免其累积。
在第二个优选实施方案中，在步骤b)中的反应过程中将3-甲基环十五烷-1,5-二醇(II.1)作为在低沸点溶剂中的溶液供入反应区。为此，可以使用与用于将悬浮催化剂供入反应区的溶剂相同的低沸点溶剂。这些低沸点溶剂可以在反应开始时的第一阶段中通过蒸馏除去。此外，这些低沸点溶剂可以在塔顶与14-甲基-16-氧杂双环[10.3.1]十五烯(I.1)一起冷凝并排出。或者，该低沸点溶剂也可以以气体形式排出。
在第三实施方案中，在步骤b)中的反应过程中将3-甲基环十五烷-1,5-二醇(II.1)作为在根据本发明使用的(高沸点)溶剂中的溶液供入反应区。这一变体对3-甲基环十五烷-1,5-二醇(II.1)的连续进给不优选，因为其会导致溶剂累积在反应区中。有可能在单级蒸馏中与14-甲基-16-氧杂双环[10.3.1]十五烯(I.1)一起通过蒸馏分离这种高沸点溶剂。
能将环十五烷-1,5-二醇(II)脱氢和脱水的多相催化剂用于步骤b)中的反应。
步骤b)中所用的催化剂优选包含至少一种IUPAC周期表的第7、8、9、10和11族的过渡金属。步骤b)中所用的催化剂更优选包含选自Cu、Co、Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Re、Fe、Ru和Au的至少一种元素。所用催化剂特别优选包含Cu。在一个具体实施方案中，铜是该催化剂的活性物质中使用的唯一金属。
步骤b)中所用的催化剂包含所述过渡金属，尤其是作为优选提到的过渡金属——通常本身、施加到载体上、作为沉淀催化剂、作为Raney催化剂或作为其混合物。在步骤b)中尤其使用雷尼铜。
用于步骤b)中所用的催化剂的惰性载体材料可以是有利地用于负载型催化剂制备的几乎所有现有技术的载体材料，例如碳、SiO2(石英)、瓷、氧化镁、二氧化锡、碳化硅、TiO2(金红石、锐钛矿)、Al2O3(氧化铝)、硅酸铝、块滑石(硅酸镁)、硅酸锆、硅酸铈或这些载体材料的混合物。优选载体材料是碳、氧化铝和二氧化硅。
如果使用两种或更多种金属，这些可以单独或作为合金存在。在这种情况下可以使用至少一种金属本身和至少一种作为Raney催化剂的其它金属，或至少一种金属本身和至少一种施加到至少一种载体上的其它金属，或至少一种作为Raney催化剂的金属和至少一种施加到至少一种载体上的其它金属，或至少一种金属本身和至少一种作为Raney催化剂的其它金属和至少一种施加到至少一种载体上的其它金属。
该催化剂可以以成型体形式，例如以球体、环、圆柱体、立方体、长方体或其它几何体的形式使用。未负载的催化剂可以通过常规方法，例如通过挤出、压片等形成。负载型催化剂的形式取决于载体的形式。或者，可以在施加催化活性组分之前或之后对载体施以成型过程。该催化剂可以例如以压制圆柱体、片剂、丸粒、货车车轮式、环、星形或挤出物，如实心挤出物、多叶挤出物、中空挤出物和蜂窝体或其它几何体的形式使用。
适用于步骤b)中的反应的反应器是本领域技术人员已知的适合在同时蒸发一种组分和/或释放气体组分下的反应和/或在减压下的反应的反应器。这些包括例如搅拌釜(其也可配置为搅拌釜级联)、管式反应器、管束反应器、循环反应器等。
为了供应步骤b)中的反应和步骤c)中的化合物(I)，尤其是14-甲基-16-氧杂双环[10.3.1]十五烯(I.1)的蒸馏分离所需的热，可以为一个或多个反应器配备至少一个加热装置。如果使用单个反应器，则通常为其配备加热装置。如果使用两个或更多个反应器，则通常为至少第一反应器，尤其是所有反应器配备加热装置。也可以至少部分通过加热外部循环料流或通过至少一个反应器中的内部加热供应热。对于内部加热，可以使用常规用于此用途的装置，通常中空模块，如Field管、盘管、热交换板等。或者，该反应也可以在加热管束反应器中进行。
使用至少一种多相催化剂的根据本发明的方法的步骤b)可以在固定床模式或悬浮模式中进行。在固定床模式中的运行在此可以例如以液相模式或滴流模式进行。
如果例如步骤b)用至少一种悬浮催化剂进行，该反应区优选包含至少一个搅拌反应器。多相催化剂通常以细碎状态在此使用并且微细悬浮在反应介质中。为此，该催化剂优选作为在根据本发明使用的溶剂或与其不同的低沸点溶剂中的悬浮液引入反应区。不同于根据本发明使用的溶剂的合适低沸点溶剂优选选自水、C1-至C4-烷醇及其混合物。优选的是水、甲醇及其混合物。可以在该反应之前或该反应开始时通过蒸馏除去这些低沸点溶剂。通常，这些情况中的程序是在反应区中最初装载该悬浮催化剂。这一程序与根据本发明的方法分批、半连续还是连续进行无关。所用催化剂以长使用寿命为特征。但是，在催化剂活性衰减的情况下，尤其是在连续法中，可以将新鲜催化剂悬浮液引入反应区。在这种情况下，新鲜引入的悬浮催化剂优选作为在根据本发明使用的溶剂中的悬浮液使用。
步骤c):
在根据本发明的方法的步骤c)中，通过蒸馏从反应区中存在的反应混合物中分离包含式(I)的化合物的馏分。
具体而言，根据本发明的方法用于由3-甲基环十五烷-1,5-二醇(II.1)制备14-甲基-16-氧杂双环[10.3.1]十五烯(I.1)。然后在根据本发明的方法的步骤c)中，通过蒸馏从反应区中存在的反应混合物中分离包含式(I.1)的化合物(14-甲基-16-氧杂双环[10.3.1]十五烯)的馏分。
特别地，使用一种装置进行根据本发明的方法，所述装置包含反应区和与其相连的蒸馏区。在一个优选实施方案中，用于进行步骤b)和c)的根据本发明的装置包含搅拌釜或搅拌釜级联，其中该搅拌釜，或在搅拌釜级联的情况下最后一个搅拌釜，在流动方向上配备蒸馏装置。
步骤b)中的反应以及步骤c)中的包含式(I)的化合物(尤其是14-甲基-16-氧杂双环[10.3.1]十五烯(I.1))的馏分的蒸馏分离优选在100至240℃的温度下进行。该温度特别优选在120至220℃的范围内。
步骤b)中的反应以及步骤c)中的包含式(I)的化合物(尤其是14-甲基-16-氧杂双环[10.3.1]十五烯(I.1))的馏分的蒸馏分离优选在0.1至100毫巴的压力下进行。该压力特别优选在0.5至50毫巴的范围内。
优选在反应开始前在10至100℃，优选15至70℃的温度下进行反应区的初次填充。温度在此取决于所用反应混合物的组分。如果例如使用十六烷醇作为溶剂，则有利地在49℃的熔体温度以上进行填充。如果例如使用甲醇作为用于装载催化剂悬浮液的助溶剂，则有利地在大约67℃的沸点温度以下进行填充。在步骤b)中的反应和步骤c)中的蒸馏分离过程中的温度也可以例如在一个或多个步骤中提高或连续提高，以加速在反应过程中形成的通式(I)的化合物的分离。此外，在步骤b)中的反应和步骤c)中的蒸馏分离过程中的温度也可以例如在一个或多个步骤中降低或连续降低，以将组分供入反应区，如新鲜环十五烷-1,5-二醇(II)、新鲜溶剂或新鲜催化剂和/或以中断通式(I)的化合物的分离，例如，以在分离阶段后再提高通式(I)的化合物在反应区中的含量。
优选在反应开始前在大气压下进行反应区的初次填充。步骤b)中的反应和步骤c)中的蒸馏分离过程中的压力也可以例如在一个或多个步骤中降低或连续降低，以加速在反应过程中形成的通式(I)的化合物的分离。此外，在步骤b)中的反应和步骤c)中的蒸馏分离过程中的压力也可以例如在一个或多个步骤中提高或连续提高，以将组分供入反应区，如新鲜环十五烷-1,5-二醇(II)、新鲜溶剂或新鲜催化剂和/或以中断通式(I)的化合物的分离，例如，以在分离阶段后再提高通式(I)的化合物在反应区中的含量。
任选地，在实际反应开始前，最初降低反应区和蒸馏区中的压力(任选阶段1)。此外，在实际反应开始前，可已提高反应区中的温度。但是，这一阶段1的特征在于温度低于100℃和/或压力高于100毫巴。在一个优选实施方案中，在反应开始前的阶段中最初降低压力，优选降至100至500毫巴，特别优选180至300毫巴的值。在这一阶段中，与反应区的初次填充中的温度相比优选不提高温度或最多提高到50℃。在一个具体实施方案中，步骤b)中的反应用至少一种悬浮催化剂进行，其中该催化剂在低沸点溶剂中引入反应区。优选在反应开始时的第一阶段中通过蒸馏除去这些低沸点溶剂。
在阶段1后，优选逐步或连续降低反应区和蒸馏区中的压力。同时或独立地，可以逐步或连续提高温度。
任选地，步骤b)中的反应包含如下阶段——在此期间反应区中的温度为100至240℃且反应区和蒸馏区中的压力为0.1至150毫巴，但其中没有通过蒸馏从反应混合物中分离包含式(I)的化合物的馏分(任选阶段2)。在这一阶段中，在反应区中由通式(II)的化合物(尤其是3-甲基环十五烷-1,5-二醇(II.1))形成通式(I)的化合物(尤其是14-甲基-16-氧杂双环[10.3.1]十五烯(I.1))以使反应混合物中通式(I)的化合物(尤其是14-甲基-16-氧杂双环[10.3.1]十五烯(I.1))的浓度提高。具体而言，一部分通式(I)的化合物(尤其是14-甲基-16-氧杂双环[10.3.1]十五烯(I.1))在阶段2中在蒸馏区中，即使没有从中提取通式(I)的化合物(尤其是14-甲基-16-氧杂双环[10.3.1]十五烯(I.1))。借助这种程序，可以使通式(I)的化合物(尤其是14-甲基-16-氧杂双环[10.3.1]十五烯(I.1))在反应区中的停留时间和因此其热应力最小化。
步骤b)中的反应包含如下阶段——在此期间反应区中的温度为100至240℃且反应区和蒸馏区中的压力为0.1至150毫巴，且其中通过蒸馏从反应混合物中分离式(I)的化合物(尤其是14-甲基-16-氧杂双环[10.3.1]十五烯(I.1))(阶段3)。
在不补充转化的环十五烷-1,5-二醇(II)的分批模式中进行根据本发明的方法的最简单情况下，阶段3进行一次直至反应区中的环十五烷-1,5-二醇(II)尽可能转化成化合物(I)并且这通过蒸馏从反应混合物中尽可能分离。
在连续进行根据本发明的方法的理想情况下，进行阶段3直至尽管将环十五烷-1,5-二醇(II)和任选其它组分(如溶剂或催化剂)供入反应区，反应区中化合物(I)的浓度下降以致不再可能以技术上可行的方式通过蒸馏有效分离，即以足够的量和纯度分离。
任选地，步骤b)中的反应包含如下阶段(任选阶段4)——其中中断从反应混合物中蒸馏分离化合物(I)。这一阶段可以例如用于将组分供入反应区，如新鲜环十五烷-1,5-二醇(II)、新鲜溶剂或新鲜催化剂和/或在分离阶段后再提高化合物(I)在反应区中的含量。
在阶段4后可接着另一阶段3，其中阶段3和4原则上可以相继进行所需次数。
在最简单的情况下，蒸馏区(即根据本发明使用的蒸馏装置)由用于单级(简单)蒸馏的装置构成。本领域技术人员了解用于单级蒸馏的合适装置。在这样的装置中，基本不发生蒸气和冷凝物之间的物质交换。换言之，进行简单蒸馏，没有精馏。在这一实施方案中，优选在步骤b)中使用蒸气压低于环十五烷-1,5-二醇(II)的蒸气压的溶剂。蒸气压在这种情况下参考在步骤b)中的反应条件下存在的温度。该溶剂则优选选自聚亚烷基二醇及其单和二烷基醚。特别地，通过添加该溶剂，确保反应区的更好混合。或者，使用蒸气压在化合物(I)的蒸气压和化合物(II)的蒸气压之间的溶剂。具体而言，根据本发明的方法用于由3-甲基环十五烷-1,5-二醇(II.1)制备14-甲基-16-氧杂双环[10.3.1]十五烯(I.1)。随后优选使用蒸气压在14-甲基-16-氧杂双环[10.3.1]十五烯(I.1)的蒸气压和3-甲基环十五烷-1,5-二醇的蒸气压之间的溶剂。可由此使温度保持低。此外，由此可以更容易使反应区中的化合物(I)的含量保持在低水平。随后可以例如通过蒸馏将溶剂与化合物(I)分离。
在步骤c)中通过单级蒸馏分离的产物优选具有基于分离产物的总重量计75至95重量％的通式(I)的化合物含量。
具体而言，根据本发明的方法用于由3-甲基环十五烷-1,5-二醇(II.1)制备14-甲基-16-氧杂双环[10.3.1]十五烯(I.1)。在步骤c)中通过单级蒸馏分离的产物随后优选具有基于分离产物的总重量计75至95重量％的14-甲基-16-氧杂双环[10.3.1]十五烯(I.1)含量。
在由3-甲基环十五烷-1,5-二醇(II.1)制备14-甲基-16-氧杂双环[10.3.1]十五烯(I.1)的典型组成中，在步骤c)中通过单级蒸馏分离的产物包含下列化合物，各自基于分离产物的总重量计：
14-甲基-16-氧杂双环[10.3.1]十五烯(I.1):75-95重量％，
3-甲基环十五烷-1,5-二醇(II.1):0-5重量％，
3-甲基环十五烷-1,5-二酮(III.1):1-10重量％，
14-甲基-16-氧杂双环[10.3.1]十六烷(VI.1):0-15重量％。
如果需要，可以对在步骤c)中通过单级蒸馏分离的产物施以进一步后处理。优选对在步骤c)中通过单级蒸馏分离的产物施以进一步蒸馏以获得至少一个富含化合物(I)(尤其是14-甲基-16-氧杂双环[10.3.1]十五烯(I.1))的馏分和至少一个富含化合物(I)(尤其是14-甲基-16-氧杂双环[10.3.1]十五烯(I.1))的馏分。合适的蒸馏装置是步骤a)中提到的用于来自化合物(III)的氢化的反应混合物的蒸馏分离的那些。
对于在步骤b)中的反应中获得的化合物(I)(尤其是14-甲基-16-氧杂双环[10.3.1]十五烯(I.1))的蒸馏分离，用于包含液体组分的反应混合物的蒸馏分离的所有装置通常合适。合适的装置包括蒸馏塔，如可配备泡罩、筛板、筛盘、规整填料或散堆填料的板式塔、旋带塔、蒸发器，如薄膜蒸发器、降膜蒸发器、强制循环蒸发器、Sambay蒸发器等及其组合。合适的规整填料或散堆填料是例如金属片或织物填料，如SulzerSulzer BX、Montz B1或Montz A3或Kühni Rombopak，或散堆填料，例如Dixon环、Raschig环、High-Flow环或Raschig Super环的散堆床(random beds)。
对于在步骤b)中的反应中获得的化合物(I)(尤其是14-甲基-16-氧杂双环[10.3.1]十五烯(I.1))的蒸馏分离，特别优选使用至少一个蒸馏塔。特别地，至少一个具有至少10个理论塔板的蒸馏塔用于在步骤b)中的反应中获得的化合物(I)(尤其是14-甲基-16-氧杂双环[10.3.1]十五烯(I.1))的蒸馏分离。用于该蒸馏分离的蒸馏塔通常与反应区(例如搅拌反应器)直接连接。对于步骤b)中的反应和对于步骤c)中的化合物(I)(尤其是14-甲基-16-氧杂双环[10.3.1]十五烯(I.1))的蒸馏分离，优选使用其上已安装蒸馏塔的搅拌反应器。该搅拌反应器因此原则上充当该蒸馏塔的加热底部。在使用两个或更多个串联反应器的情况下，这些反应器各自可配备蒸馏塔或可将含有化合物(I)的蒸气经由一个或多个管线供入蒸馏塔，优选从反应器级联在流动方向上的最后一个釜供入。
对于使用至少一个蒸馏塔蒸馏分离在步骤b)中的反应中获得的化合物(I)(尤其是14-甲基-16-氧杂双环[10.3.1]十五烯(I.1))，根据本发明使用的溶剂优选具有在化合物(I)的蒸气压和化合物(II)的蒸气压之间的蒸气压。根据本发明使用的溶剂特别优选具有在化合物(I)的蒸气压和化合物(III)的蒸气压之间的蒸气压。上文提到的用于步骤b)的合适和优选的溶剂完全经此引用并入。
优选以分批模式或连续从反应混合物中分离在步骤b)中的反应中释放的化合物(I)(尤其是14-甲基-16-氧杂双环[10.3.1]十五烯(I.1))。
在一个具体实施方案中，将化合物(II)(尤其是3-甲基环十五烷-1,5-二醇(II.1))连续供入反应区并从反应混合物中连续分离释放的化合物(I)(尤其是14-甲基-16-氧杂双环[10.3.1]十五烯(I.1))。
在步骤c)中通过分馏分离的产物优选具有基于分离产物的总重量计80至99重量％，特别优选85至99重量％的化合物(I)(尤其是14-甲基-16-氧杂双环[10.3.1]十五烯(I.1))的含量。
在由3-甲基环十五烷-1,5-二醇(II.1)制备14-甲基-16-氧杂双环[10.3.1]十五烯(I.1)的典型组成中，在步骤c)中通过分馏分离的产物包含下列化合物，各自基于分离产物的总重量计：
-14-甲基-16-氧杂双环[10.3.1]十五烯(I.1):80-99重量％，
-3-甲基环十五烷-1,5-二醇(II.1):0-5重量％，
-3-甲基环十五烷-1,5-二酮(III.1):0至5重量％，优选0至1重量％，
-14-甲基-16-氧杂双环[10.3.1]十六烷(VI.1):0至15重量％，优选0至10重量％，
-溶剂:0至5重量％，优选0至1重量％，
-3-甲基环十五烷-5-醇-1-酮(VII.1):0-5重量％。
也可以根据所选反应条件实现反应混合物的其它组成。
在步骤b)中的反应中获得的化合物(I)(尤其是14-甲基-16-氧杂双环[10.3.1]十五烯(I.1))在步骤c)中的蒸馏分离中，最初取出蒸气，其随后至少部分冷凝。可以使用任何合适的冷凝器实现蒸气的冷凝或部分冷凝。这些可以用任何所需冷却介质冷却。优选的是使用空气冷却和/或水冷却的冷凝器。该冷凝器通常位于蒸馏塔的顶部，即在上端，或与塔头集成。
在本发明中，术语“塔顶”或“塔头(column head)”被理解为是指位于蒸馏塔的上端即通常上1/5，优选上1/10的蒸馏塔区域。
通常，除去的料流与再循环到塔中的料流的比率在1:1至1:30的范围内，尤其在1:1至1:20的范围内。
通常，在步骤b)中的反应开始后一旦塔顶温度不再明显改变，则启动在步骤b)中的反应中获得的化合物(I)(尤其是14-甲基-16-氧杂双环[10.3.1]十五烯(I.1))的分离。这是例如几分钟至几小时后的情况。
在步骤b)中的反应中获得的化合物(I)(尤其是14-甲基-16-氧杂双环[10.3.1]十五烯(I.1))的蒸馏分离过程中，优选调节如上定义的回流比以使塔顶温度保持尽可能恒定。术语“尽可能恒定”在本文中是指塔顶温度波动小于10℃，例如小于5℃或3℃。换言之，调节塔顶处的回流比以使就化合物(I)(尤其是14-甲基-16-氧杂双环[10.3.1]十五烯(I.1))而言的塔顶料流组成(纯度)保持基本恒定。
在根据本发明的方法的一个优选实施方案中，向步骤b)中的反应追加至少一种化合物(II)(尤其是3-甲基环十五烷-1,5-二醇(II.1))。用于步骤b)中的反应的所述至少一种化合物(II)可以在反应全程中逐步或连续供入，优选连续供入。通过该进料，会补偿由化合物(I)(尤其是14-甲基-16-氧杂双环[10.3.1]十五烯(I.1))的蒸馏排出造成的反应混合物中的化合物(II)损失。优选以使在化合物(I)(尤其是14-甲基-16-氧杂双环[10.3.1]十五烯(I.1))的蒸馏排出过程中反应混合物中的化合物(II)的量保持尽可能恒定的方式供入所述至少一种化合物(II)。
步骤d):
在根据本发明的方法的一个具体实施方案中，对通式(I)的化合物施以进一步反应以获得至少一种通式(IV)的化合物
其中符号在一种情况下是单键并在一种情况下是双键且R1是氢或C1-C4-烷基。
在一个具体实施方案中，R1是甲基。
步骤d):
在根据本发明的方法的进一步具体实施方案中，对通式(IV)的化合物施以进一步反应以获得至少一种通式(V)的化合物
其中R1是氢或C1-C4-烷基。
在一个具体实施方案中，R1是甲基。
附图描述
图1显示原则上适用于根据本发明的方法的连续、半连续(半分批)或不连续(分批)进行模式的装置。将3-甲基环十五烷-1,5-二醇引入反应器R并在多相催化剂存在下反应。在不连续操作模式中，在反应开始前加入3-甲基环十五烷-1,5-二醇。任选地，在反应器R中的3-甲基环十五烷-1,5-二醇含量下降到一定阈值以下后，可以将新鲜3-甲基环十五烷-1,5-二醇引入反应器R。这可以进行一次和反复进行。在连续操作模式中，根据其用于制备14-甲基-16-氧杂双环[10.3.1]十五烯的消耗加入3-甲基环十五烷-1,5-二醇。在反应器R中形成的14-甲基-16-氧杂双环[10.3.1]十五烯经由塔K通过蒸馏分离并在与热交换器W相连的冷凝器中冷凝。半连续操作模式也有可能，其中步骤之一——3-甲基环十五烷-1,5-二醇的添加或14-甲基-16-氧杂双环[10.3.1]十五烯的分离——连续进行，另一步骤以分批模式进行。
下列实施例用于例示本发明，但不以任何方式限制本发明。
实施例
化合物列表:
-14-甲基-16-氧杂双环[10.3.1]十五烯(I.1)，
-3-甲基环十五烷-1,5-二醇(II.1)，
-3-甲基环十五烷-1,5-二酮(III.1)，
-14-甲基-16-氧杂双环[10.3.1]十六烷(VI.1)，
-3-甲基环十五烷-5-醇-1-酮(VII.1)。
根据下列方法进行气相色谱分析：
GC系统:Agilent 7890 Series A
柱:DB WAX 30m(长度)x 0.32mm(内径)；
FD 0.25μm(膜)；
注射器温度:230℃；检测器温度280℃；流速:1.5ml
温度程序:起始温度:以3℃/min从80℃至250℃，250℃、15分钟等温。
测量的样品中存在的化合物可能具有不同异构体，例如就环系上的取代基位置(顺式,反式-异构体)和双键上的取代基位置而言。考虑到这些异构体具有不同停留时间，生成所有可测定面积积分的总和以测定所涉化合物的量。下面指定停留时间。
实施例1:
(对比，无外加溶剂的反应)
将4.0克催化剂悬浮液(雷尼铜，30％在水中)与15.08克3-甲基环十五烷-1,5-二醇(II.1)(通过GC得出84.7面积％)一起最初装载在100毫升三颈烧瓶中。最初在室温下将压力降至220毫巴。然后将反应混合物从室温加热至166℃并同时将压力从220毫巴降至40毫巴，此时蒸馏该催化剂悬浮液的大部分水以及甲醇。在将温度提高到172至176℃和将压力降低到1至2毫巴后，将该混合物搅拌另外5小时。然后将温度提高到180℃并在一个阶段中(无精馏)经12小时取出馏出物。顶部温度在馏出物收集开始时为165℃并在蒸馏过程中提高到175℃。总共获得10克馏出物。馏出物中的14-甲基-16-氧杂双环[10.3.1]十五烯(I.1)含量为10.6％，3-甲基环十五烷-1,5-二酮(III.1)含量为27.7％且3-甲基环十五烷-1,5-二醇(II.1)含量为8.3％。这相当于9％的收率。
实施例2:
(本发明)
3克催化剂悬浮液(雷尼铜，50％在水中)用甲醇洗涤三次。然后在室温下将在20克聚乙二醇(大约8个PEG单元，来自BASF SE的 E400，在180℃下的蒸气压：0.02毫巴)中的10克3-甲基环十五烷-1,5-二醇(II.1)(通过GC得出82.5重量％)与该洗过的催化剂一起最初装载在100毫升三颈烧瓶中。在50℃下在250至3毫巴的压力下缓慢蒸馏出甲醇和残留水。然后在20毫巴的压力下将反应混合物加热至200℃。使该温度保持16小时。然后将压力降至1毫巴并在一个阶段中蒸馏出低沸点组分。在整个实验全程借助磁搅拌器确保良好混合。可以获得4.5克具有87.2面积％(通过GC)的14-甲基-16-氧杂双环[10.3.1]十五烯含量的馏出物，这相当于52％的收率。3-甲基环十五烷-1,5-二醇含量为0.8面积％(通过GC)且3-甲基环十五烷-1,5-二酮含量为3.9面积％(通过GC)。
实施例3:
(本发明，用沸点在14-甲基-16-氧杂双环[10.3.1]十五烯和3-甲基环十五烷-1,5-二酮之间的高沸点溶剂稀释反应混合物)
0.25克催化剂悬浮液(活性雷尼铜，50％在水中)用甲醇洗涤三次。然后在室温下将在10克1-十六烷醇(在180℃下的蒸气压：11毫巴)中的5克3-甲基环十五烷-1,5-二醇(II.1)(通过GC得出82.7面积％)与该洗过的催化剂一起最初装载在100毫升三颈烧瓶中。在整个实验全程借助磁搅拌器确保良好混合。最初将温度提高到70℃以熔融1-十六烷醇。在70℃下缓慢蒸馏出甲醇和残留水。然后在不断搅拌下在40毫巴的压力下将反应混合物加热至180℃。使该温度保持20小时。每次在1、3、5和20小时取样并通过GC分析。在下表1中，随反应时间，14-甲基-16-氧杂双环[10.3.1]十五烯(I.1)产物、所用3-甲基环十五烷-1,5-二醇(II.1)以及化合物(III.1)、(VI.1)和(VII.1)的含量作为通过GC得出的面积％(GC面积％)给出(不考虑1-十六烷醇)。
表1
然后将压力降至1毫巴并将底部温度降至124至140℃(见表)并可在一个阶段中蒸馏出低沸点组分。可以取出三个馏出物馏分(Fr1:0.6g、Fr2:1.3g、Fr3:7.3g)。所有三个馏分都是固体和白色的。
表2
使用十九烷(在180℃下的蒸气压：11毫巴)、十四烷醇(在180℃下的蒸气压：34毫巴)、十七烷醇(在180℃下的蒸气压：7毫巴)和十八烷醇(在180℃下的蒸气压：4毫巴)作为溶剂重复实施例3。在每种情况下，可以分离出具有高14-甲基-16-氧杂双环[10.3.1]十五烯含量的产物馏分。
实施例4:
(本发明，用沸点在14-甲基-16-氧杂双环[10.3.1]十五烯(I.1)和3-甲基环十五烷-1,5-二酮(III.1)之间的十六烷醇稀释反应混合物，与十六烷醇一起分阶段蒸馏出14-甲基-16-氧杂双环[10.3.1]十五烯，用十六烷醇替代3-甲基环十五烷-1,5-二醇(II.1))
0.5克催化剂悬浮液(活性雷尼铜，50％在水中)用甲醇洗涤三次。然后在室温下将在20克1-十六烷醇(在180℃下的蒸气压：11毫巴)中的10克3-甲基环十五烷-1,5-二醇(II.1)(通过GC得出85.1面积％)与该洗过的催化剂一起最初装载在100毫升三颈烧瓶中。最初将温度提高到70℃以熔融1-十六烷醇。在70℃下缓慢蒸馏出甲醇和残留水。然后在40毫巴的压力下将反应混合物加热至180℃。使该温度保持2小时。然后将温度降至145℃并将压力降至3毫巴，并在一个阶段中蒸馏出7克(馏分1)。分析该馏出物并基于取出的14-甲基-16-氧杂双环[10.3.1]十五烯(I.1)，将3-甲基环十五烷-1,5-二醇(II.1)与1-十六烷醇一起供入反应器以产生与起始反应混合物中一样的3-甲基环十五烷-1,5-二醇/1-十六烷醇比。然后将温度再提高到180℃并将压力提高到40毫巴并保持2小时。然后将压力和温度再降至上文提到的值并蒸馏4.5克(馏分2)和4.8克(馏分3)。再将3-甲基环十五烷-1,5-二醇(II.1)和1-十六烷醇供入反应器。使用上述相同程序，生成10.8克第四馏分(馏分4)。在馏出馏分4后，不进一步加入3-甲基环十五烷-1,5-二醇和1-十六烷醇，使反应混合物在180℃和40毫巴下保持另外24小时并最后蒸馏出5.1克馏出物(馏分5)。
表3
a)反应物(t＝0)
b)取出馏分1之前的塔底物
c)馏分1
b)取出馏分1之后的塔底物
e)加入3-甲基环十五烷-1,5-二酮(II.1)/1-十六烷醇之后的塔底物
f)馏分2
g)馏分3
h)取出馏分3之后的塔底物
i)加入3-甲基环十五烷-1,5-二酮(II.1)/1-十六烷醇之后的塔底物
k)馏分4
l)取出馏分4之后的塔底物
m)馏分5
n)取出馏分5之后的塔底物
实施例5:
(本发明，用沸点在14-甲基-16-氧杂双环[10.3.1]十五烯(II.1)和3-甲基环十五烷-1,5-二酮(III.1)之间的溶剂稀释反应混合物以及经由柱取出14-甲基-16-氧杂双环[10.3.1]十五烯(I.1))
1.5克催化剂悬浮液(活性雷尼铜，50％在水中)用甲醇洗涤三次。然后在室温下将在60克1-十六烷醇(在180℃下的蒸气压：11毫巴)中的30克3-甲基环十五烷-1,5-二醇(II.1)(通过GC得出95.2面积％)与该洗过的催化剂一起最初装载在100毫升三颈烧瓶中。将规整填料柱置于该烧瓶上(规整填料床高度53cm，规整填料3mm Raschig环，柱内径:1.5cm)。最初将温度提高到70℃以熔融1-十六烷醇。在70℃下缓慢蒸馏出甲醇和残留水。然后在通过磁搅拌器混合下在3毫巴顶部压力下将反应混合物加热至181℃。在1小时后，设定馏出物流量，其中最初在2至3毫巴顶部压力下在完全回流下在柱顶部收集馏出物。经过接下来的2.5小时，取出总共10.6克馏出物(馏分1，Fr1)。在恒定条件下，在另外3小时和6小时后取出进一步的馏分(馏分2，Fr2:10.0g，馏分3，Fr3:3.9g)。所有馏分的十六烷醇含量低于0.5％。14-甲基-16-氧杂双环[10.3.1]十五烯(I.1)含量在馏分1中为92％，在馏分2中为87％且在馏分3中为57.8％。这总共相当于80％的收率。在任何馏分中不能检测到3-甲基环十五烷-1,5-二酮。馏出物中的主要副产物是醚。
表4
实施例6:
(本发明，用沸点在14-甲基-16-氧杂双环[10.3.1]十五烯(I.1)和3-甲基环十五烷-1,5-二酮(III.1)之间的溶剂稀释反应混合物，在进料以及经由柱连续取出14-甲基-16-氧杂双环[10.3.1]十五烯(I.1)下的连续反应程序)
2.25克催化剂(活性雷尼铜，分布在水中，从固定床中取出)用甲醇洗涤三次。然后在室温下将在180克1-十六烷醇(在180℃下的蒸气压：11毫巴)中的90克3-甲基环十五烷-1,5-二醇(II.1)(通过GC得出97.1重量％)与该洗过的催化剂一起最初装载在500毫升三颈烧瓶中。将具有规整填料的柱置于该烧瓶上(填料高度60cm，规整填料Montz DN30 A3-1000)。最初将温度提高到70℃以熔融1-十六烷醇。在70℃下缓慢蒸馏出甲醇和残留水。然后在通过磁搅拌器混合下在3毫巴顶部压力下将反应混合物加热至180℃。在1.5小时后，设定馏出物流量，其中最初在3毫巴顶部压力下在完全回流下在柱顶部收集馏出物1小时。
经过156小时的总实验时间的后几天，在30的平均回流比下，取出总共17个馏出物馏分。回流比在这种情况下在15至40之间变化以使顶部温度保持恒定在134℃。通过改变回流比确保从反应混合物中取出的产物不多于通过该反应形成的产物。馏分及其组成可见于表1。通过连续取出14-甲基-16-氧杂双环[10.3.1]十五烯(I.1)，也使底部温度保持恒定在180℃。因此，该系统没有耗尽3-甲基环十五烷-1,5-二醇(II.1)，并补充与取出的14-甲基-16-氧杂双环[10.3.1]十五烯(I.1)和副产物一样多的当量的3-甲基环十五烷-1,5-二醇(II.1)。3-甲基环十五烷-1,5-二醇(II.1)的添加是脉冲的(逐份)。由于取出的馏出物的量缓慢减少，在24和89小时后向反应器中各加入另外2.25克催化剂。在反应器中建立的浓度可见于表2。在104小时后，没有进一步补充3-甲基环十五烷-1,5-二醇(II.1)并将残留3-甲基环十五烷-1,5-二醇(II.1)转化成14-甲基-16-氧杂双环[10.3.1]十五烯(I.1).经过整个实验，基于3-甲基环十五烷-1,5-二醇(II.1)，可看出80％的14-甲基-16-氧杂双环[10.3.1]十五烯(I.1)收率。总共供入383克具有93.7％的3-甲基环十五烷-1,5-二醇含量的原材料。
表5:馏分的综述。所有浓度数据是通过GC得出的面积％
a)＝没有进一步补充3-甲基环十五烷-1,5-二醇(II.1)
表6:反应器中的浓度的综述。所有数据是通过GC得出的面积％

Claims (15)

1.一种制备通式(I)的化合物及其转化产物的方法
其中R1是氢或C1-C4-烷基，
其中
a)提供包含通式(II)的化合物的原材料
b)在反应区中对步骤a)中提供的原材料施以在100至240℃的温度和0.1至150毫巴的压力下在多相催化剂和具有在180℃下10-5至100毫巴的蒸气压的溶剂或溶剂混合物存在下的反应，和
c)通过蒸馏从反应混合物中分离式(I)的化合物。
2.根据权利要求1的方法，其中R1是氢或甲基，特别是甲基。
3.根据权利要求1或2的方法，其中步骤b)中的反应包含第一阶段，在此期间通过蒸馏从反应混合物中分离不含任何式(I)的化合物的馏分。
4.根据权利要求1至3任一项的方法，其中步骤b)中所用的溶剂的蒸气压小于二醇(II)的蒸气压。
5.根据权利要求1至3任一项的方法，其中步骤b)中所用的溶剂的蒸气压在化合物(I)的蒸气压和化合物(II)的蒸气压之间。
6.根据权利要求1至3任一项的方法，其中步骤b)中所用的溶剂的蒸气压在化合物(I)的蒸气压和化合物(III)的蒸气压之间
其中R1是氢或C1-C4-烷基。
7.根据前述权利要求任一项的方法，其中步骤b)中所用的溶剂选自
-脂族、脂环族和芳族烃，
-脂族、脂环族和芳族一元醇和多元醇，
-醚醇、聚醚多元醇及其单-和二烷基醚、芳族醚和开链脂族醚，
-酮，
-酯，
-它们的混合物。
8.根据前述权利要求任一项的方法，其中步骤b)中所用的溶剂选自
-C10-C30-链烷，
-C6-C30-烷醇，
-C2-C30-烷二醇，
-聚亚烷基二醇及其单-和二烷基醚，
-它们的混合物。
9.根据权利要求1至8任一项的方法，其中在步骤c)中通过单级蒸馏从反应混合物中分离式(I.1)的化合物且分离的产物包含下列化合物，在每种情况下基于分离产物的总重量计：
14-甲基-16-氧杂双环[10.3.1]十五烯(I.1):75-95重量％，
3-甲基环十五烷-1,5-二醇(II.1):0-5重量％，
3-甲基环十五烷-1,5-二酮(III.1):1-10重量％，
14-甲基-16-氧杂双环[10.3.1]十六烷(VI.1):0-15重量％。
10.根据权利要求1至8任一项的方法，其中步骤c)中的分离包含分馏。
11.根据权利要求10的方法，其中至少一个具有至少10个理论塔板的蒸馏塔用于步骤c)中的包含式(I)的化合物的馏分的蒸馏分离。
12.根据权利要求10或11的方法，其用于制备14-甲基-16-氧杂双环[10.3.1]十五烯(I.1)，其中在步骤c)中通过分馏从反应混合物中分离式(I)的化合物且分离的产物包含下列化合物，在每种情况下基于分离产物的总重量计：
-14-甲基-16-氧杂双环[10.3.1]十五烯(I.1):80-99重量％，
-3-甲基环十五烷-1,5-二醇(II.1):0-5重量％，
-3-甲基环十五烷-1,5-二酮(III.1):0至5重量％，优选0至1重量％，
-14-甲基-16-氧杂双环[10.3.1]十六烷(VI.1):0至15重量％，优选0至10重量％，
-溶剂:0至5重量％，优选0至1重量％，
-3-甲基环十五烷-5-醇-1-酮(VII.1):0-5重量％。
13.根据前述权利要求任一项的方法，其中步骤b)中的反应混合物的溶剂含量始终保持在基于反应区中的反应混合物的总重量计至少20重量％，优选至少30重量％，特别是至少50重量％。
14.根据前述权利要求任一项的方法，其中还有
d)对通式(I)的化合物施以反应以获得至少一种通式(IV)的化合物
其中符号在一种情况下是单键并在一种情况下是双键且R1是氢或C1-C4-烷基。
15.根据权利要求14的方法，其中还有
e)对通式(IV)的化合物施以氢化以获得通式(V)的化合物
其中R1是氢或C1-C4-烷基。
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