JP5621776B2 - 脂環式ジエポキシドの調製 - Google Patents
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Description
親出願は、参照によりその全体がここに取り込まれる2008年10月10日に出願の米国仮出願番号第61/104317号について、米国特許法第119条の優先権の利益を有し、主張する。
で表される、3,4’,3’,4’−ジエポキシシクロヘキシル化合物を含む」と提示している。
3−エポキシ−5−ビニルノルボルネン(EVNBA)及び3−エポキシ−5−エチルエポキシノルボルネン
m−クロロ過カルボン酸(4208g、18.77mol、1.19等量)を、機械式スターラー、温度計、及び付加的な漏斗を有する72−Lのフラスコに入れた。全ての固体が溶解した際、攪拌した混合物を4℃まで冷却し、次いで温水で16℃まで加熱した。次いで混合物を再度5℃まで冷却し、幾らか沈殿させた。更に3.5Lのジクロロメタンを添加した。混合物をエンド−/エキソ−ビニルノルボルネン(1900g、15.81mol)の添加を開始する前に、4℃までさらに冷却した。250mlのビニルノルボルネン(VNB)を添加した後、反応混合物を6℃まで加熱し、透明にした。600mlのVNBを添加した後、混合物は、不透明になり始めた。反応は、700mlのVNBを添加した後、乳白色になった。
ノルボルネンエポキシノルボルナンの合成(6−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル−3−オキサトリクロロ[3.2.1.02,4]オクタン)
2−リットルのステンレススチールオートクレーブ反応器に、0.99kg(7.26mol)の3−エポキシ−5−ビニルノルボルナンと0.06kg(0.45mol)のジシクロペンタジエンを添加した。攪拌を開始し、反応器から、空気を除き、5psigの窒素を導入した。180℃までの加熱を開始し、180℃に達したら、反応器を、4時間この温度で維持した。この時間の終わりに、反応器を室温まで冷却し、解放した。GC面積によって測定した通り、導入した主要な同定された構成物は、0.6%のジシクロペンタジエン、81.6%の3−エポキシ−5−ビニルノルボルナン、1.3%のエポキシエチルエポキシノルボルナン、13.6%のノルボルネニルエポキシノルボルナンであった。合計、4つの反応を完了し、蒸留して、アッセイで96%よりも大きい(GC面積)、0.3kgのノルボルネニルエポキシノルボルナンを生成した。
ノルボルネンエポキシノルボルナンの変換(6−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル−3−オキサトリクロロ[3.2.1.02,4]オクタン)から、ビス(エポキシノルボルナン)(6,6’−ビ(3−オキサトリシクロ[3.2.1.02,4]オクタン))
機械式スターラーを備えた3口の1Lの丸底フラスコに、77g(312mmol)のm−CPBAと塩化メチレン(600mL)を添加した。混合物を水中で攪拌し、均質になるまで20℃で維持した。ノルボルネンエポキシノルボルナン(52.5g、260mmol)を100mLの塩化メチレンに溶解した。ノルボルネン溶液を添加漏斗を介して3口フラスコに滴下して添加した。内部温度が決して25℃を越えないように注意した。添加が完了した後、白色懸濁液を、室温で終夜(14時間)攪拌した。飽和のNaHCO3溶液を、50mLに分けて、周期から他の周期までの感覚が少なくとも30である、4周期で添加した。全てを添加した後、混合物を1時間攪拌した。有機相を分離し、250mLの飽和のNaHCO3溶液でもう一度洗浄した。回収した水相を100mLの塩化メチレンで一度洗浄した。濾過後、全ての揮発物を減圧下で除き、白色固体を得た。所望のビス(エポキシノルボルナン)の定量的な収率を得た(GCにより97%よりも大きい)。化合物は更にアルミニウムカラムに再溶解したビス(エポキシノルボルナン)を搭載し、酢酸エチルで溶出するクロマトグラフにより精製した。全てのわずかな黄色の不純物を除き、最終溶液のGC解析は、化合物が99%より大きな純度であることを示唆する。全ての溶媒を除き、50gのジエポキシド異性体を白色粉末として得た。
3−ビシクロ[2.2.1]ヘプト−5−エン−2−イル−7−オキサビシクロ[4.1.0]ヘプタン(シクロヘキシルエポキシノルボルネン)の生成と6−(7−オキサビシクロ[4.1.0]ヘプト−3−イル)−3−オキサトリシクロ[3.2.1.02,4]オクタンへの変換
8リットルのステンレスのオートクレーブ反応器に、5.0kg(40.3mol)のビニルヘキセンモノキシド−Cを入れた。攪拌を開始し、反応器から空気を除き、5psigの窒素を導入した。220℃までの加熱を開始し、220℃に達したら、反応器を、4.6時間この温度で維持した。この時間の間、0.45kg(3.6mol)のビニルシクロヘキセンモノオキシド−Cと0.48kg(3.6mol)のジシクロペンタジエンを3.37g/分の一定速度で反応器に添加した。この時間の終わりに、反応器を室温まで冷却し、解放した。GC面積によって測定した通り、導入した主要な同定された構成物は、0.5%のジシクロペンタジエン、73.5%のビニルシクロヘキセンモノオキシド−C、及び、21%のシクロヘキシルエポキシノルボルネンであった。合計、2つの反応を完了し、蒸留して、アッセイで96%よりも大きい(GC面積)、2.2kgのシクロヘキシルエポキシノルボルネンを生成した。生成物の一部をm−クロロ過安息香酸を用いて、エポキシ化して6−(7−オキサビシクロ[4.1.0]ヘプト−3−イル)−3−オキサトリシクロ[3.2.1.02,4]オクタンとした。
5−ブチル−5−エン−1−イルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン(ブテニルノルボルネン)と5,5’−エチル−1,4−(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン)(エチルビスノルボルネン−NB−Et−NB)の合成
8−リットルのスチールオートクレーブ反応器に、2.1kg(25.6mol)の1,5−ヘキサジエンを入れた。攪拌を開始し、反応器から空気を除き、5psigの窒素を導入した。200℃までの加熱を開始し、200℃に達したら、反応器を、3.25時間この温度で維持した。この時間の間、0.05kg(0.7mol)の1,5−ヘキサジエンと0.43kg(3.3mol)のジシクロペンタジエン(DCPD)を2.48g/分の一定速度で反応器に添加した。この時間の終わりに、反応器を室温まで冷却し、解放した。GC面積によって測定した通り、導入した主要な同定された構成物は、74.5%の1,5−ヘキサジエン、1.7%のジシクロペンタジエン、及び、19.5%のブテニルノルボルネン、0.2%のシクロペンタジエントリマー、1.4%のブテニルテトラシクロドデセン、1.3%のエチルビスノルボルネンであった。合計、5つの反応を完了し、蒸留して、アッセイで99%よりも大きい(GC面積)、1.6kgのブテニルノルボルネンを生成し、容器に残った部分は、主に5.7%のシクロペンタジエントリマー、26.3%のブテニルテトラシクロドデセン、及び51.2%のエチルビスノルボルネンであった。
5−ヘキシ−5−エン−1−イルビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン(ヘキセニルNB)
8−リットルのステンレスのスチールオートクレーブ反応器に、2.9kg(26.3mol)の1,7−オクタジエンを入れた。攪拌を開始し、反応器から空気を除き、5psigの窒素を導入した。200℃までの加熱を開始し、200℃に達したら、反応器を、12時間この温度で維持した。この時間の間、0.26kg(2.4mol)の1,7−オクタジエンと1.58kg(12.0mol)のジシクロペンタジエンを2.56g/分の一定速度で反応器に添加した。この時間の終わりに、反応器を室温まで冷却し、解放した。GC面積によって測定した通り、導入した主要な同定された構成物は、30.4%の1,7−オクタジエン、1.7%のジシクロペンタジエン、39.2%のヘキセニルノルボルネン、1.0%のシクロペンタジエントリマーであり、残りの構成物は、殆どがヘキセニルテトラシクロドデセン及びブチルビスノルボルネンとして同定されたより重い物質であった。蒸留により精製して、アッセイで99%よりも大きい(GC面積)、2.7kgのヘキセニルノルボルネンを生成した。
5,5’−ブタン−1,4−ジイルビス(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン)(ブチルビスノルボルネン−NB−Bu−NB)の合成
8−リットルのステンレスのスチールオートクレーブ反応器に、3.97kg(22.5mol)のヘキセニルノルボルネンを入れた。攪拌を開始し、反応器から空気を除き、5psigの窒素を導入した。200℃までの加熱を開始し、200℃に達したら、反応器を、2.9時間この温度で維持した。この時間の間、0.10kg(0.6mol)のヘキセニルノルボルネンと0.38kg(2.9mol)のジシクロペンタジエンを2.77g/分の一定速度で反応器に添加した。この時間の終わりに、反応器を室温まで冷却し、解放した。GC面積によって測定した通り、導入した主要な同定された構成物は、1.3%のジシクロペンタジエン、73.0%のヘキセニルノルボルネン、0.2%のシクロペンタジエントリマー、11.0%のヘキセニルテトラシクロドデセン、及び11.2%のブチルビスノルボルネンであった。蒸留により精製して、0.2kgの53%のヘキセニルテトラシクロドデセン及び44.8%のブチルビスノルボルネン(GC面積)を得た。
5,5’−ブタン−1,4−ジイルビス(ビシクロ[2.2.1]ヘプト−2−エン)(NB−Bu−NB)の6,6’−ブタン−1,4−ジイルビス(3−オキサトリシクロ[3.2.1.02,4]オクタン)((エポキシ−NBane)2Bu)への変換
m−クロロ過安息香酸(10.24g、70−75%、0.0415mol、2.27等量)を250mlの機械式スターラー、温度計、窒素の注入口、及び添加漏斗を備えたフラスコに入れた。100mlのジクロロメタンを添加した。固体が溶解したら、攪拌した混合物を15℃まで冷却した。混合物を次いで0℃まで冷却した。1,4−ビス(2−ノルボルナニル)ブタン(4.43g、0.0183mol)を1分以内に素早く添加した。クロロ過安息香酸の沈殿が生じたら、温度を13℃まで上げた。反応を約0から3℃で2時間攪拌した。GC解析は、1.1%の未反応の開始物質を伴う89.9%のエポキシ生成物を示した。混合物を1.5時間掛けて室温まで温めた。GC解析は、それ以上の反応の進行を示さなかった。固体を濾過して、ジクロロメタンで洗浄した。回収したジクロロメタン溶液を3x50mlの飽和炭酸水溶液で洗浄して、pH9とし、次いで、30mlの10%の亜硫酸水素ナトリウムと30mlの飽和炭酸水素ナトリウム水溶液の混合物で2回で洗浄した。ジクロロメタン溶液は、依然、過酸化物についてKI/デンプン紙試験が陽性を示した。ジクロロメタン溶液をついで100mlの10%亜硫酸ナトリウムで洗浄し、KI/デンプン紙試験で陰性を示した。ジクロロメタン溶液を50mlの飽和炭酸水素ナトリウム水溶液で洗浄し、100mlの食塩水で洗浄してpH8とし、次いで硫酸ナトリウムで乾燥した。溶液を濾過し、回転濃縮して5.1gのオイルを得た。GC解析は、87.5%のジエポキシ化合物を示す広いシグナルを示した。オイルは一晩掛けて結晶化した。固体をペンタンに取り、濾過して白色固体を得た。GC解析は、合計89.5%のジエポキシ化合物の主要な構成成分を示した。ペンタン洗浄から得た2つの続く沈殿は、GC解析で、合計87.7−88.4%異性体内容物を示した。回収した合計の生成物は、2.52gであった。これを10mlのペンタンで処理し、完全に混合し、濾過した。固体を5mlのペンタンで洗浄した。GC解析は、合計91%のジエポキシ化合物を示す二重ピークシグナルを示した。GC解析を行ったペンタン濾液からの付加的な物質は、96.9%の全異性体に対して、55.2%及び41.7%の2つの異性体シグナルを示した。これは、前に回収した固体と合わせて、1.77g(35%の収量)であった。
ノルボルネンエポキシノルボルナンのビス(エポキシノルボルナン)への変換
機械式スターラーを備えた3口の1Lの丸底フラスコに、77g(312mmol)のm−CPBAと塩化メチレン(600mL)を添加した。混合物を水中で攪拌し、均質になるまで20℃で維持した。ノルボルネンエポキシノルボルナン(52.5g、260mmol)を100mLの塩化メチレンに溶解した。ノルボルネン溶液を添加漏斗を介して3口フラスコに滴下して添加した。内部温度が決して25℃を越えないように注意した。添加が完了した後、白色懸濁液を、終夜(14時間)攪拌した。飽和のNaHCO3溶液を、50mLに分けて、周期から他の周期までの感覚が少なくとも30である、4周期で添加した。全てを添加した後、混合物を1時間攪拌した。有機相を分離し、250mLの飽和のNaHCO3溶液でもう一度洗浄した。回収した水相を100mLの塩化メチレンで一度洗浄した。全ての有機相を回収し、無水のNa2SO4で乾燥した。濾過後、全ての揮発物を減圧下で除き、白色固体を得た。所望のビス(エポキシノルボルナン)の定量的な収率を得た(GCにより97%よりも大きい)。化合物は更にアルミニウムカラムに再溶解したビス(エポキシノルボルナン)を搭載し、酢酸エチルで溶出するクロマトグラフにより精製した。全てのわずかな黄色の不純物を除き、最終溶液のGC解析は、化合物が99%より大きな純度であることを示唆する。全ての溶媒を除き、50gのジエポキシド異性体を白色粉末として得た。
Claims (4)
- 反応容器に、第一の量の適切なジエノフィルと第二の量の適切なジエンを入れ、反応混合物を形成させ、ここで、第二の量に対する第一の量のモル比が、5:1より大きく、20:1より小さいか又は等しく;
200℃から270℃までの反応温度まで反応混合物を加熱し;
1時間から10時間反応温度で反応混合物を維持し;
反応混合物を室温まで冷却し、所望の脂環式ジエポキシド前駆体を回収し;
所望の脂環式ジエポキシド前駆体をエポキシ化することを含み、
反応容器に第一の量の適切なジエノフィルを入れることが、反応容器に1,2−エポキシ−4−ビニルシクロヘキサンを入れることを含む、
脂環式ジエポキシドを形成するための方法。 - 反応容器に第二の量の適切なジエンを入れることが、反応容器に1,3−ブタジエンを入れることを含む、請求項1記載の方法。
- 反応容器に第二の量の適切なジエンを入れることが、反応容器に1,3−ブタジエンを入れることを含み、第二の量に対する第一の量の比が10:1より大きいか又は等しく、20:1より小さいか又は等しい、請求項1記載の方法。
- 反応混合物をある温度まで加熱することが、反応混合物を220℃から250℃までの温度まで加熱することを含む、請求項1記載の方法。
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