CN110770230B - 三甲苯衍生物的生产 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及由二甲酰基呋喃生产三官能芳香族分子，特别涉及由二甲酰基呋喃及其衍生物生产三甲苯衍生物，例如像偏苯三酸或1,2,4‑三(氨基甲基)苯。

Description

三甲苯衍生物的生产
本申请要求于2017年6月14日提交的欧洲申请号17305725.8的优先权，出于所有目的将所述申请的全部内容通过援引方式并入本申请。
本发明涉及由二甲酰基呋喃生产三官能芳香族分子，特别涉及由二甲酰基呋喃及其衍生物生产三甲苯衍生物，例如像偏苯三酸或1,2,4-三(氨基甲基)苯。本发明描述了用于将二甲酰基呋喃及其衍生物转化成三甲苯衍生物的新途径，这些三甲苯衍生物包括新颖的中间体。
最近，由可再生来源获得各种化学品的趋势已经增长。在此上下文中，有由生物质碳水化合物，如纤维素、淀粉、半纤维素、糖类等产生化学品的趋势。在脱水条件下，可以将这些碳水化合物转化成多种令人关注的化学品，包括糠醛、羟甲基糠醛及其衍生物。令人关注的是使用这些化学品用于生产有附加值的化学化合物。此类有附加值的化学化合物的实例包括：邻苯二甲酸、对苯二甲酸、间苯二甲酸、偏苯三酸、连苯三甲酸、均苯四甲酸、以及其他含有两个或更多个羧基部分取代基的苯衍生物。
一种将呋喃、糠醛、及其衍生物转化成化学上更有价值的六元环芳香族化合物的方法是呋喃环体系与乙烯或乙烯衍生物之间的狄尔斯-阿尔德(Diels-Alder)反应。
与呋喃衍生物的狄尔斯-阿尔德反应是已知的。呋喃和乙烯到3,6-环氧环己烯的狄尔斯-阿尔德反应已经描述于US 2,405,267中：
WO 2010/151346描述了2,5-二甲基呋喃到对二甲苯的转化。
用于通过使糠基醚与乙烯衍生物反应来制备取代的苯衍生物的方法在WO 2013/048248中描述。
WO 2014/065657广义地要求保护用于通过使呋喃衍生物与乙烯反应来制备苯衍生物的方法。该呋喃衍生物可以在2和5位带有多个取代基，这些取代基包括烷基、芳烷基、-CHO、-CH2OR3、-CH(OR4)(OR5)以及-COOR6。然而，此文献提供了仅使用2,5-二甲基呋喃、2-甲基呋喃、2,5-呋喃二甲酸以及2,5-呋喃二甲酸的二甲酯的实例。特别地，没有其中将糠醛转化成苯衍生物的实例。
Yu-Ting Cheng等人在Green Chem.[绿色化学]，2012，14，3314-3325中提供了关于通过使用呋喃与烯烃的狄尔斯-阿尔德类型反应来生产目标芳香族化合物的综述。诸位作者发现当呋喃、甲基呋喃以及二甲基呋喃与烯烃平稳地反应时，糠醛转化的第一个步骤是脱羰以形成呋喃和CO。然后产生的呋喃进入已知的呋喃转化反应：
在糠醛与烯烃的反应中的这些困难在WO 2014/197195中被确认。尽管此文献的诸位作者进行了筛选实验，测试了不同的溶剂、催化剂、反应温度、压力和时间，以及5-羟基-2-糠醛浓度的范围，他们未能确定形成4-羟甲基苯甲醛的体系。诸位作者建议通过5-羟甲基-2-糠醛的空气氧化以产生相应的5-羟甲基-2-糠酸或其他氧化的衍生物来解决这个问题，其已经示出在与烯烃的狄尔斯-阿尔德反应中良好地起作用。
糠醛至呋喃的脱羰以及糠醛至糠酸的氧化二者都具有以下缺点：失去了呋喃环上的醛取代基。其结果是，醛取代基不再存在于所获得的狄尔斯-阿尔德加合物中，这使得更难由呋喃衍生物并且特别是糠醛获得苯甲醛衍生物。然而，在其他重要的化学化合物(如间二甲苯二胺、邻二甲苯二胺以及1,2,3-三(氨基甲基)苯)的制备中，苯甲醛衍生物作为有价值的中间体是希望的。除了这些化合物之外，1,2,4-三甲苯衍生物，如偏苯三酸或1,2,4三(氨基甲基)苯也很受关注。
在美国专利申请US 2004/0054219中，披露了用于偏苯三酸的生产方法，其中使偏三甲苯氧化以获得二甲基苯甲酸、二甲基苯甲醇和二甲基苯甲醛的反应混合物，使该反应混合物进一步氧化为偏苯三酸。
US 2011/0112323中披露了类似的方法，该方法涉及使二甲基苯甲醛或其衍生物氧化以生产偏苯三酸。
在US 20165/0264506中，偏苯三酸是用于生产对苯二甲酸的中间产物，其中进行了两个分子的丙酸或丙酸衍生物的还原偶联。
尽管这些文献描述了用于生产特定三甲苯衍生物(偏苯三酸)的方法，仍然需要提供一种可以用于生产各种三官能芳香族分子的方法。
特别地，这些文献都没有传授呋喃衍生物，特别是二甲酰基呋喃是用于生产这些三官能芳香族分子的良好起始材料。
在先前研究中，本发明的诸位发明人已经发现糠醛的环状缩酮出人意料地与丙烯腈反应从而形成所希望的狄尔斯-阿尔德加合物。在进一步的反应阶段中，可以将环状缩酮转化回所希望的醛取代基，如果需要，该醛取代基可以进一步反应成其他取代基。当考虑到糠醛的二烷基-缩酮衍生物不与乙烯衍生物形成狄尔斯-阿尔德加合物时，这一发现是特别出人意料的。缩酮是已知的醛的衍生物，通过从其中除去醇可以容易地获得希望的醛。然而，当使糠醛的二乙基-缩酮与丙烯腈反应时，仅观察到痕量的狄尔斯-阿尔德加合物(氧杂降冰片烯)。在研究过程中，本发明的诸位发明人此外发现，糠醛的环状缩酮出人意料地仅与某些乙烯衍生物反应。例如，发现糠醛的环状缩酮不与烯丙基胺和丙烯酰胺反应。在狄尔斯-阿尔德缩合反应中，仅丙烯腈和富马腈平稳地反应。这些研究在PCT/CN 2015/096821中进行了详细地描述，将其通过援引方式并入本申请。
诸位发明人现已发现，通过使用二甲酰基呋喃的环状缩酮与丙烯腈，也可以获得所希望的狄尔斯-阿尔德加合物。此狄尔斯-阿尔德加合物是用于生产氰基-对苯二甲醛衍生物的中间产物，这些氰基-对苯二甲醛衍生物又是用于生产各种三官能芳香族分子，特别是1,2,4-二甲苯衍生物，如偏苯三酸或1,2,4-三(氨基甲基)苯的良好起始材料。
因此，本发明涉及一种用于由二甲酰基呋喃制备三甲苯衍生物的方法，特别涉及一种用于制备具有式(I)的化合物的方法
其中
X和Y独立地是任选取代的杂原子；
每个R2独立地是H、烷基、烯基或芳基；
R3和R4独立地是H或-CN，前提是R3和R4中的至少一个是-CN；
a)该方法包括使具有式(II)的化合物脱水/芳构化
其中，
X、Y、R、R2、R3、R4是如以上所定义的并且
R是可以任选地被一个或多个R1取代的C1-4亚烷基；
其中R1是直链、支链和/或环状的、饱和或不饱和的烃基，该烃基任选地带有一个或多个官能团
以获得具有式(III)的化合物
其中X、Y、R、R2、R3、R4是如以上所定义的；
接着使该具有式(III)的化合物脱保护；
或
b)该方法包括在单个步骤中进行该具有式(II)的化合物的脱水/芳构化以及脱保护。
具有式(II)的化合物
其中
X和Y独立地是任选取代的杂原子；
R是可以任选地被一个或多个R1取代的C1-4亚烷基；
R1是直链、支链和/或环状的、饱和或不饱和的烃基，该烃基任选地带有一个或多个官能团；
R2独立地是H、烷基、烯基或芳基；
R3和R4独立地是H或-CN，前提是R3和R4中的至少一个是-CN；
优选地是通过使具有式(VI)的化合物(二甲酰基呋喃衍生物)
(其中X、Y、R、R2是如以上所定义的)与具有式(VII)或(VII')的化合物反应产生的，
其中R3和R4是如以上所定义的。
具有式(VI)的二甲酰基呋喃衍生物可以例如是通过5-羟甲基-2-糠醛(HMF)的氧化产生的，如例如在Applied Catalysis A[应用催化A],第456卷，第44-50页描述的。
在具有式(VI)的二甲酰基呋喃衍生物中，二甲酰基呋喃的醛残基作为环状缩酮存在。然而，本发明不限于二甲酰基呋喃及其环状缩酮衍生物，而且还包括包含除了O之外的杂原子的二甲酰基呋喃衍生物。因此，具有式(VI)的化合物中的X和Y彼此独立地是任选取代的杂原子，如O、S和N。
在此上下文中，如果需要，“任选取代的”定义为该杂原子可能带有取代基。如果该杂原子不能带有任何另外的取代基，则不存在取代基。例如，如果该杂原子是O或S，在杂原子上无取代基。然而，如果该杂原子是N，那么X和Y可以是-NH-或-N(取代基)-。这个取代基具有与R1相同的含义。因此，X和Y优选独立地选自-O-、-S-、-NH-和-N(R1)-，更优选选自-O-和-S-。最优选地，X和Y二者都是O或二者都是S。
在具有式(VI)的二甲酰基呋喃衍生物中，R是C1-4亚烷基、优选C2-4亚烷基、更优选C2-3亚烷基、最优选C2亚烷基。这个亚烷基可以任选地被一个或多个R1取代基取代。R1是直链、支链和/或环状的、饱和或不饱和的烃基，该烃基任选地带有一个或多个官能团。此类烃基包括包含除了所需要的氢原子数目外的碳原子、优选从1至24个碳原子的全部化学部分。直链、支链、和/或环状的、饱和或不饱和的烃基的实例是烷基、烯基、炔基、芳香基团等。烃基可以任选地带有一个或多个官能团，这意味着该烃基可以含有一个或多个杂原子，如O、N和S，或官能团，如-CO-或-COO-。此外，该烃基可以被官能团，如硝基、亚硝基、磺基、磺酸基、氰基、氰酸基、氰硫基、氨基、羟基、羧基等取代。
现在将更详细地解释R1的代表性实例，从而还提供了对某些术语的定义，如果没有另外定义，这些术语是贯穿本说明书适用的，并且特别是还用于全部其他取代基。
如在此使用的术语“烷基”是指直链、支链、或环状的饱和烃基，典型地(尽管不是必须的)含有1至约24个碳原子、优选1至约12个碳原子、或1至约6个碳原子、1至约3个碳原子。某些实施例提供了烷基是甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、辛基、癸基等，以及环烷基如环戊基、环己基等。通常，尽管再次不是必须的，在此烷基含有1至约12个碳原子。术语“低级烷基”旨在是1至6个碳原子的烷基，并且具体的术语“环烷基”旨在是环状烷基，典型地具有4至8个、优选5至7个碳原子。术语“取代的烷基”是指被一个或多个取代基取代的烷基，并且包括“含杂原子的烷基”和“杂烷基”，这些术语是指其中用杂原子替代至少一个碳原子的烷基。如果没有另外指明，则术语“烷基”和“低级烷基”分别包括直链、支链、环状的、未取代的、取代的、和/或含杂原子的烷基和低级烷基。
如在此使用的术语“亚烷基”是指双官能的直链、支链、或环状烷基，其中“烷基”是如上所定义的。
如在此使用的术语“烯基”是指直链、支链、或环状的含有至少一个双键的2至约24个碳原子的烃基，如乙烯基、正丙烯基、异丙烯基、正丁烯基、异丁烯基、辛烯基、癸烯基、十四碳烯基、十八碳烯基、二十碳烯基、二十四碳烯基等。在此优选的烯基含有2至约12个碳原子。
术语“低级烯基”旨在是2至6个碳原子的烯基，并且具体的术语“环烯基”旨在是环状烯基，优选地具有5至8个碳原子。术语“取代的烯基”是指被一个或多个取代基取代的烯基，并且术语“含杂原子的烯基”和“杂烯基”是指其中用杂原子替代至少一个碳原子的烯基。如果没有另外指明，则术语“烯基”和“低级烯基”分别包括直链、支链、环状的、未取代的、取代的、和/或含杂原子的烯基和低级烯基。
如在此使用的术语“亚烯基”是指双官能的直链、支链、或环状的烯基，其中“烯基”是如以上所定义的。
如在此使用的术语“炔基”是指直链或支链的含有至少一个三键的2至约24个碳原子的烃基，如乙炔基、正丙炔基等。在此优选的炔基含有2至约12个碳原子。术语“低级炔基”旨在是2至6个碳原子的炔基。术语“取代的炔基”是指被一个或多个取代基取代的炔基，并且术语“含杂原子的炔基”和“杂炔基”是指其中用杂原子替代至少一个碳原子的炔基。如果没有另外指明，则术语“炔基”和“低级炔基”分别包括直链、支链、未取代的、取代的、和/或含杂原子的炔基和低级炔基。
如在此使用的术语“烷氧基”旨在是通过单个末端醚键结合的烷基；即，“烷氧基”基团可以表示为-O-烷基，其中烷基是如以上所定义的。“低级烷氧基”基团旨在是含有1至6个碳原子的烷氧基。类似地，“烯氧基”和“低级烯氧基”分别是指通过单个末端醚键结合的烯基和低级烯基，并且“炔氧基”和“低级炔氧基”分别是指通过单个末端醚键结合的炔基和低级炔基。
术语“芳香族的”是指满足用于芳香性的休克尔4n+2规则的环部分，并且包括芳基(即，碳环型的)和杂芳基(也称为杂芳香族的)结构，包括芳基、芳烷基、烷芳基、杂芳基、杂芳烷基、或烷-杂芳基部分。
如在此使用的术语“芳基”，除非另外指出，否则是指含有单个芳香族环或多个芳香族环的芳香族取代基或结构，这些芳香族环稠合在一起、直接连接或间接连接(使得不同的芳香族环通过如亚甲基或亚乙基部分等常见基团结合)。除非另外修改，否则术语“芳基”是指碳环型的结构。优选的芳基含有5至24个碳原子、并且特别优选的芳基含有5至14个碳原子。示例性芳基含有一个芳香族环或两个稠和的或连接的芳香族环，例如，苯基、萘基、联苯基、二苯醚、二苯胺、苯甲酮等。“取代的芳基”是指被一个或多个取代基取代的芳基部分，并且术语“含杂原子的芳基”和“杂芳基”是指其中用杂原子替代至少一个碳原子的芳基取代基，如将在下文中进一步详细描述的。
如在此使用的术语“芳氧基”是指通过单个末端醚键结合的芳基，其中“芳基”是如以上所定义的。“芳氧基”基团可以表示为-O-芳基，其中芳基是如以上所定义的。优选的芳氧基含有5至24个碳原子、并且特别优选的芳氧基含有5至14个碳原子。芳氧基的实例包括但不限于，苯氧基、邻-卤代-苯氧基、间-卤代-苯氧基、对-卤代-苯氧基、邻-甲氧基-苯氧基、间-甲氧基-苯氧基、对-甲氧基-苯氧基、2,4-二甲氧基苯氧基、3,4,5-三甲氧基-苯氧基等。
术语“烷芳基”是指具有烷基取代基的芳基，并且术语“芳烷基”是指具有芳基取代基的烷基，其中“芳基”和“烷基”是如以上所定义的。优选的烷芳基和芳烷基含有6至24个碳原子、并且特别优选的烷芳基和芳烷基含有6至16个碳原子。烷芳基包括，例如，对-甲基苯基、2,4-二甲基苯基、对-环己基苯基、2,7-二甲基萘基、7-环辛基萘基、3-乙基-环戊-1,4-二烯等。芳烷基的实例包括但不限于，苄基、2-苯基-乙基、3-苯基-丙基、4-苯基-丁基、5-苯基-戊基、4-苯基环己基、4-苄基环己基、4-苯基环己基甲基、4-苄基环己基甲基等。术语“烷芳氧基”和“芳烷氧基”是指具有式-OR的取代基，其中R分别是如刚刚定义的烷芳基或芳烷基。
术语“酰基”是指具有式(CO)-烷基、-(CO)-芳基、或-(CO)-芳烷基的取代基，并且术语“酰氧基”是指具有式-O(CO)-烷基、-O(CO)-芳基、或-O(CO)-芳烷基的取代基，其中“烷基”、“芳基”和“芳烷基”是如以上所定义的。
术语“环状的”和“环”是指脂环族的或芳香族的基团，其可以是或可以不是取代的和/或含杂原子的，并且其可以是单环的、二环的、或多环的。术语“脂环族的”在常规意义上用来是指脂肪族环状部分，而不是芳香族环状部分，并且可以是单环的、二环的、或多环的。术语“非环状的”是指在环结构中不含有双键的结构。
术语“卤基(halo)”和“卤素”在常规意义上用来是指氯代、溴代、氟代、或碘代取代基。
如在“含杂原子的基团”中的术语“含杂原子的”是指其中用除了碳之外的原子(例如，氮、氧、硫、磷或硅，典型地氮、氧或硫)替代一个或多个碳原子的烃分子或分子片段。类似地，术语“杂烷基”是指含杂原子的烷基取代基，术语“杂环的”是指含杂原子的环状取代基，术语“杂芳基”和“杂芳香族的”分别是指含杂原子的“芳基”和“芳香族的”取代基等。应注意，“杂环的”基团或化合物可以是或可以不是芳香族的，并且进一步，“杂环”可以是如以上关于术语“芳基”所述的单环的、二环的、或多环的。杂烷基的实例包括：烷氧基芳基、烷基硫烷基取代的烷基、N-烷基化的氨基烷基等。杂芳基取代基的实例包括：吡咯基、吡咯烷基、吡啶基、喹啉基、吲哚基、嘧啶基、咪唑基、1,2,4-三唑基、四唑基等，并且含杂原子的脂环族基团的实例是吡咯烷基、吗啉基、哌嗪基、哌啶基等。
如在一些前述的定义中所提及的，如在“取代的烷基”、“取代的芳基”等中的“取代的”意指在烷基、芳基、或其他部分中，结合到碳(或其他)原子上的至少一个氢原子被一个或多个非氢取代基替代。此类取代基的实例包括但不限于：官能团，如卤基、羟基、巯基、C1-C24烷氧基、C2-C24烯氧基、C2-C24炔氧基、C5-C24芳氧基、C6-C24芳烷氧基、C6-C24烷芳氧基、酰基(包括C1-C24烷基羰基(-CO-烷基)和C6-C24芳基羰基(-CO-芳基))、酰氧基(-O-酰基，包括C2-C24烷基羰基氧基(-O-CO-烷基)和C6-C24芳基羰基氧基(-O-CO-芳基))C2-C24烷氧基羰基((CO)-O-烷基)、C6-C24芳氧基羰基(-(CO)-O-芳基)、卤代羰基(-CO)-X，其中X是卤基)、C2-C24烷基碳酸基(-O-(CO)-O-烷基)、C6-C24芳基碳酸基(-O-(CO)-O-芳基)、羧基(-COOH)、羧酸基(-COO-)、氨基甲酰基(-(CO)NH2)、单-(C1-C24烷基)-取代的氨基甲酰基(-(CO)NH(C1-C24烷基))、二-(C1-C24烷基)-取代的氨基甲酰基(-(CO)-N(C1-C24烷基)2)、单-(C1-C24卤代烷基)-取代的氨基甲酰基(-(CO)-NH(C1-C24烷基))、二-(C1-C24卤代烷基)-取代的氨基甲酰基(-(CO)-N(C1-C24烷基)2)、单-(C5-C24芳基)-取代的氨基甲酰基(-(CO)-NH-芳基)、二-(C5-C24芳基)取代的氨基甲酰基(-(CO)-N(C5-C24芳基)2)、二-N--(C1-C24烷基)、N-(C5-C24芳基)-取代的氨基甲酰基、硫代氨基甲酰基-(C5)-NH2)、单-(C1-C24烷基)-取代的硫代氨基甲酰基(-(CO)-NH(C1-C24烷基))、二-(C1-C24烷基)-取代的硫代氨基甲酰基(-(CO)-N(C1-C24烷基)2)、单-(C5-C24芳基)取代的硫代氨基甲酰基(-(CO)-NH芳基)、二-(C5-C24芳基)-取代的硫代氨基甲酰基((CO)-N(C5-C24芳基)z)、二-N-(C1-C24烷基)、N-(C5-C24烷基)-取代的硫代氨基甲酰基、脲基(-NH-(CO)-NH2)、氰基(-C＝N)、氰酸基(-O-C＝N)、氰硫基(-S-C＝N)、甲酰基(-(CO)-H)、硫代甲酰基(-(CS)-H)、氨基(-NH2)、单-(C1-C24烷基)-取代的氨基、二-(C1-C24烷基)-取代的氨基、单-(C5-C24芳基)-取代的氨基、二-(C5-C24芳基)-取代的氨基、C1-C24烷基酰胺基(-NH-(CO)-烷基)、C6-C24芳基酰胺基(-NH-(CO)-芳基)、亚氨基(-CR＝NH其中R＝氢、C1-C24烷基、C5-C24芳基、C6-C24烷芳基、C6-C24芳烷基等)、C2-C20烷基亚氨基(CR＝N(烷基)，其中R＝氢、C1-C24烷基、C5-C24芳基、C6-C24烷芳基、C6-C24芳烷基等)、芳基亚氨基(-CR＝N(芳基)，其中R＝氢、C1-C20烷基、C5-C24芳基、C6-C24烷芳基、C6-C24芳烷基等)、硝基(-NO2)、亚硝基(-NO)、磺基(-SO2OH)、磺酸基(SO2O-)、C1-C24烷基硫烷基(-S-烷基；也称为“烷硫基”)、C5-C24芳基硫烷基(-S-芳基；也称为“芳硫基”)、C1-C24烷基亚磺酰基(-(SO)-烷基)、C5-C24芳基亚磺酰基(-(SO)-芳基)、C1-C24烷基磺酰基(-SO2-烷基)、C1-C24单烷基氨基磺酰基-SO2-N(H)烷基)、C1-C24二烷基氨基磺酰基-SO2-N(烷基)2、C5-C24芳基磺酰基(-SO2-芳基)、硼基(-BH2)、二羟硼基(B(OH)2)、硼酸基(-B(OR)2其中R是烷基或芳基)、膦酰基(-P(O)(OH)2)、膦酸基(P(O)(O)2)、次膦酸基(P(O)(O-))、二氧磷基(-PO2)以及膦基(-PH2)；以及部分C1-C24烷基(优选C1-C12烷基、更优选C1-C6烷基)、C2-C24烯基(优选C2-C12烯基、更优选C2-C6烯基)、C2-C24炔基(优选C2-C12炔基、更优选C2-C6炔基)、C5-C24芳基(优选C5-C24芳基)、C6-C24烷芳基(优选C6-C16烷芳基)、以及C6-C24芳烷基(优选C6-C16芳烷基)。
其中取代基被描述为“取代的”或“任选取代的”，这些Fn取代优选包含卤基、羟基、C1-C3烷氧基、C1-C6烷基羰基(CO-烷基)、C2-C24烷氧基羰基((CO)-O-烷基)、羧基(-COOH)、氨基甲酰基(-(CO)-NH2)、单-(C1-C6烷基)-取代的氨基甲酰基(-(CO)NH(C1-C6烷基))、二-(C1-C6烷基)-取代的氨基甲酰基(-(CO)-N(C1-C6烷基)2)、氰基(-C＝N)、氰酸基(-O-C＝N)、氰硫基(-S-C＝N)、甲酰基(-(CO)-H)、氨基(-NH2)、单-(C1-C6烷基)-取代的氨基、或二-(C1-C6烷基)-取代的氨基。
如在“官能化的烷基”、“官能化的烯烃”、“官能化的环烯烃”等中的“官能化的”意指在烷基、烯烃、环烯烃、或其他部分中，结合到碳(或其他)原子上的至少一个氢原子被一个或多个官能团(如在此和以上描述的那些)替代。术语“官能团”意指包括任何官能物质，这些官能物质适合于在此所述的用途。具体地，如在此使用的，官能团将必须具有与基底表面上的相应官能团反应或结合到其上的能力。
此外，如果特定的基团允许，则上述的官能团可以进一步被一个或多个附加的官能团(如以上具体列举的那些)取代。类似地，上述基团可以进一步被一个或多个官能团(如具体列举的那些)取代。
在本发明的优选的实施例中，R是未被取代的或被一个或两个、优选两个低级烷基、优选甲基或乙基、更优选甲基取代的C2或C3亚烷基。R的优选的实例是-CH2-CH2-、-CH2-CH2-CH2-、-CH(CH3)-CH(CH3)-以及-CH2-C(CH3)2-CH2-。
在具有式(VI)的二甲酰基呋喃衍生物中，R2独立地是H、烷基、烯基或芳基，如以上所定义的。优选地，R2独立是H或烷基、更优选H或C1-4烷基、更优选H或C1-3烷基、甚至更优选H或C1-2烷基、最优选H或甲基。在另一个优选的实施例中，R2是H。
具有式(VI)的二甲酰基呋喃衍生物的某些实施例是以下化合物：
其中
X'和Y'二者都是O或S；并且
R'是任选地被一个或两个C1-4烷基(优选地甲基)取代的C2或C3亚烷基；
以及
具有式(VI)的二甲酰基呋喃衍生物可以例如通过以下方式获得：使二甲酰基呋喃与乙二醇、取代的乙二醇或任何其他适合的二醇反应。还构成对呈环状缩酮形式的二甲酰基呋喃的醛官能团的保护的这个反应对本领域技术人员是已知的。例如，该保护反应可以在适合的有机溶剂(如环己烷)中、使用适合的催化剂(如A15 amberlyst树脂)进行。例如，具有式(VI)的二甲酰基呋喃衍生物，其是2,5-双(1,3-二氧戊环-2-基)呋喃，可以通过使二甲酰基呋喃与乙二醇反应定量地获得。
根据本发明，已经发现具有式(VI)的二甲酰基呋喃衍生物出人意料地与二烯反应产生具有式(II)的狄尔斯-阿尔德加合物，尽管二甲酰基呋喃本身和二甲酰基呋喃的二烷基-缩酮衍生物没有形成与乙烯及其衍生物的狄尔斯-阿尔德加合物。
因此，为了产生具有式(II)的狄尔斯-阿尔德缩合加合物，使具有式(VI)的二甲酰基呋喃衍生物与具有式(VII)的乙烯衍生物反应。
具有式(VII)或(VII')的乙烯衍生物带有二个取代基：R3和R4。这些取代基独立地是H或-CN，前提是R3和R4中的至少一个是-CN。因此，具有式(VII)或(VII')的乙烯衍生物带有至少一个取代基。在一个实施例中，R4是H并且R3是-CN。可替代地，R3和R4二者都可以是-CN。如果R3和R4二者都是-CN，则该乙烯衍生物包括富马腈的顺式异构体和反式异构体。
具有式(VI)的化合物与具有式(VII)或(VII')的化合物之间的狄尔斯-阿尔德缩合反应可以在通常的对本领域技术人员已知的狄尔斯-阿尔德条件下进行。取决于所使用的具体的衍生物，该缩合反应可以在任何催化剂的存在下或没有任何催化剂下以及还具有或不具有任何溶剂下进行。该反应可以在从约10℃至约120℃、优选从约20℃至约100℃、更优选从约20℃至约80℃的任何适合的温度下进行一定时间(如约2或5秒至约6天，优选约3小时至约4天，更优选约12小时至约4天，如约44小时或约24小时)，该时间足以将起始化合物转化成所希望的狄尔斯-阿尔德加合物。该反应可以在环境压力或增加的压力下进行。有利地，该反应是在环境压力如约1000hPa或在最高达约10000hPa、优选最高达约5000hPa、更优选最高达约2000hPa的压力下进行的。
有利地，该狄尔斯-阿尔德反应是在催化剂、特别是已知的狄尔斯-阿尔德催化剂的存在下进行的。这些催化剂包括路易斯酸，例如铝、硼、锌、铪、或铁化合物，如AlCl3、Al(Et)Cl2、Al(Et)2Cl、BF3、B(Ac)3、ZnCl2、ZnBr2、Zn(Ac)2、ZnI2、CuCl2、Sc(OTf)3、Bi(OTf)3和BiCl3、FeCl3、Fe(Ac)3、FeCl2以及Fe(Ac)2，布朗斯台德酸，如无机矿物酸，例如硫酸、磷酸、硝酸、氢溴酸或盐酸，以及有机酸，如甲烷磺酸、对甲苯磺酸、或羧酸。狄尔斯-阿尔德催化剂还包括锡或钛的卤化物，例如SnCl4和TiCl4。可替代地，可以使用活性炭、二氧化硅、氧化铝、二氧化硅-氧化铝、氧化锆或沸石。碳、二氧化硅、氧化铝、二氧化硅-氧化铝、氧化锆和沸石可以原样使用，但是它们还可以作为用于催化活性金属或金属化合物的载体使用。此类金属或金属化合物包括适合地碱金属、碱土金属、过渡金属、贵金属、稀土金属。催化剂可以是酸性的，例如通过用磷酸处理载体、或通过沸石的离子交换以使其变成其酸性形式。该催化剂可以是酸催化剂。固体催化剂的实例包括：无定形二氧化硅-氧化铝、沸石，优选呈其H形式的沸石、以及酸性离子交换树脂。为液体或可以溶解在适当的溶剂中以产生均相催化剂环境的其他适合的催化剂包括有机和无机酸，例如烷烃羧酸、芳烃羧酸、硫酸、磷酸、盐酸、氢溴酸和硝酸。
具有式(VI)的化合物与具有式(VII)或(VII')的化合物之间的狄尔斯-阿尔德缩合反应产生了具有式(II)的氧杂降冰片烯衍生物。取决于所使用的起始化合物，所获得的氧杂降冰片烯可以作为不同的异构体获得，如内型-或外型-异构体或其混合物。所有可能的异构体及其混合物包括在本发明的范围内。
具有式(II)，特别是具有式(II’)的氧杂降冰片烯衍生物在其他化学化合物如具有式(III)，特别是具有式(III’)的化合物的制备中构成了有价值的中间体，
其中R3和R4独立地是H或-CN，前提是R3和R4中的至少一个是-CN，该具有式(III)，特别是具有式(III’)的化合物在其他化学化合物的制备中也是有价值的中间体。
可以将两种中间体(II)/(II’)和(III)/(III’)都转化为具有式(I)的化合物，特别是转化为根据式(I’)的氰基-对苯二甲醛，如在以下反应方案(示出根据本发明的方法的优选的实例)中描述的：
具有式(II)/(II’)的化合物的芳构化和脱保护可以如以上描述的在单个步骤中进行。可替代地，所希望的具有式(I)/(I’)的化合物可以在两步法中通过具有式(III)/(III’)的中间体获得。这种替代路线在以下反应方案中示出，该方案再次举例说明了使用优选化合物的反应：
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用于具有式(II)的化合物的芳构化和脱保护的反应条件是本领域技术人员熟知的。然而，出人意料地发现具有式(II)的化合物的芳构化反应要求基本的反应条件，例如在甲醇盐或氢氧化物(如甲醇钠或氢氧化钠)的存在下。例如，芳构化反应可以使用在DMSO中的甲醇钠以定量产率在100℃的温度下进行约1小时。醇，如甲醇和乙醇是其他适合的溶剂。
优选地，具有式(II)的化合物是通过以上描述的方法使用二甲酰基呋喃并且特别是具有式(VI)的二甲酰基呋喃的环状缩酮衍生物作为起始材料获得的。
如果希望的话，可以进一步将在根据本发明的方法中获得的具有式(I)的化合物转化为其他化学化合物，例如像单氰基对苯二甲酸、2,3-二氰基对苯二甲酸、氨基甲基对苯二甲酸、2,3-二氨基甲基对苯二甲酸、偏苯三酸或1,2,4-三(氨基甲基)苯。
在本发明的优选的实施例中，所希望的产物是根据式(IV)的化合物，优选1,2,4-三(氨基甲基)苯，
其中R5独立地是H或CH2-NH2，前提是至少一个R5是-CH2-NH2，该根据式(IV)的化合物可以通过根据式(I)的化合物的氰基部分的腈加氢以及醛部分的还原胺化获得。腈加氢和还原胺化可以同时地进行，例如在100℃下，50巴的氢气下，通过使NH3在甲醇中的溶液中的氰基对苯二甲酸(NH3/3-氰基苯甲醛的比率为约19)与作为催化剂的雷尼Co反应。可替代地，腈加氢和还原胺化可以以多步骤方法进行，如在以下反应方案中示意性示出
在本发明的另一个优选的实施例中，将具有式(I)的化合物转化为具有式(V)的三甲苯衍生物
其中R5独立地是H或-CO2H，前提是至少一个R5是-CO2H；特别是转化为具有式(V’)的偏苯三酸，并且该三甲苯衍生物和该偏苯三酸可以通过将具有式(I’)的化合物同时或随后氧化和水解获得
其中R6独立地是H或-CN，前提是至少一个R6是-CN；该具有式(I’)的化合物是通过本发明的方法获得的。
具有式(I)/(I’)的化合物的氧化和氢化可以通过本领域已知的任何合适的方法进行。例如，为了生产偏苯三酸，将2-氰基对苯二甲酸添加到氢氧化钠溶液中并在115℃下回流5小时。之后将反应溶液通过硫酸酸化至pH 1以获得偏苯三酸，如在以下反应方案中示出
将具有式(I)/(I’)的化合物氧化和水解以获得具有式(V)/(V’)的化合物可以如以上描述在单个步骤中进行。例如，具有式(V’)的偏苯三酸可以通过将过氧单硫酸钾(过硫酸氢钾制剂(Oxone))作为氧化剂添加到具有式(I’)的化合物在二甲基甲酰胺中的溶液中在室温下在搅拌下持续5小时来获得。
在本发明的另一个实施例中，用于生产具有式(I)的化合物的方法可以在单个步骤中作为一锅法反应进行。
特别地，具有式(II’)和(III’)的化合物是以上描述的方法及其产物的新颖的中间体。
如果通过援引方式并入本申请的任何专利、专利申请、以及公开物的披露内容与本申请的说明相冲突到了可能导致术语不清楚的程度，则本说明应该优先。
现在将通过以下实例说明本发明，这些实例不旨在是限制性的。
实例1
2,5-双(1,3-二氧戊环-2-基)呋喃的生产
将3g的二甲酰基呋喃(DFF)和50mg的Amberlyst 15悬浮在80mL的甲苯和9g的乙二醇中。将混合物在迪安-斯达克(Dean-Stark)装置中回流4h。在过滤Amberlyst之后，添加80mL的乙酸乙酯并且用30mL的水将有机相洗涤3次。将有机相经MgSO4干燥并蒸发以得到接近纯的产物。
实例2
2,5-双(1,3-二氧戊环-2-基)呋喃和丙烯腈的狄尔斯-阿尔德反应
在配备有PTFE隔膜螺帽的旋转管中，称量2,5-双(1,3-二氧戊环-2-基)呋喃(1.87g；8.81mmol)。然后，添加丙烯腈(2.33g；44.0mmol)和ZnCl2(281mg；2.06mmol)。在43h期间将反应混合物在60℃下进行搅拌。到加合物C的内型/外型混合物的转化率是87％。在真空中浓缩反应混合物。将这种粗产物通过快速色谱法(硅胶，EtOAc/环己烷)纯化以提供1.64g的作为浅黄色固体的预期的加合物(1.14g内型和0.50g外型)，总分离产率是70％。
实例3
先前实例的狄尔斯-阿尔德加合物到2,5-双(1,3-二氧戊环-2-基)苯甲腈的转化
在配备有PTFE隔膜螺帽的旋转管中，将装入内型加合物C(1.0g；3.77mmol)、二甲亚砜(5ml)以及甲醇钠溶液(25wt.％在甲醇中；169mg；0.75mmol)。在1h期间将反应混合物在100℃下进行搅拌。
冷却之后，将粗产物用二氯甲烷(20ml)稀释。将该混合物用水(10ml)洗涤。将水相用二氯甲烷(20ml)萃取并且将有机相用水(10ml，3次)洗涤。在干燥(MgSO4)后，将溶剂蒸发以提供887mg的油状液体(93％)。
实例4
2,5-双(1,3-二氧戊环-2-基)苯甲腈到2,5-二甲酰基苯甲腈的脱保护
在室温下，向在THF(10ml)中的2,5-双(1,3-二氧戊环-2-基)苯甲腈(200mg；0.81mmol)的搅拌的溶液中，将添加1N HCl溶液(10ml)。将该混合物在80℃下加热1h并且冷却至室温。将该反应混合物用氯仿(10ml，3次)萃取。将合并的氯仿溶液干燥(无水MgSO4)、过滤并在减压下蒸发以得到126mg(98％)的2,5-二甲酰基苯甲腈。
实例5
2,5-二甲酰基苯甲腈到2-氰基对苯二甲酸的氧化
将31.8g(200mmol)的2,5-二甲酰基苯甲腈、80g的二噁烷、35.2g的碳酸氢钠、以及200g的水在搅拌下混合。在1小时内将滴加410g调节至pH为9的按重量计13.5％的次氯酸钠水溶液，同时将反应体系的内部温度维持在50℃或更低温度，并且将所得混合物搅拌另外的1小时。然后，将添加7.2g的脲并且将所得混合物搅拌20分钟。此外，将添加24g的按重量计98％的硫酸和300g的水。将形成沉淀的晶体；将其过滤、用水洗涤、并且干燥以获得约35g(产率：约92％)的2-氰基对苯二甲酸。纯度将是98％或更高。
实例6
2-氰基对苯二甲酸到偏苯三酸的水解
将6.5g(34mmol)的2-氰基对苯二甲酸添加到NaOH(2.93g)在水(26g)中的溶液中。将所得溶液加热至回流(115℃)持续5小时。冷却后，将添加70ml的水并且通过滴加95％的硫酸将溶液酸化至pH＝1。将形成白色固体沉淀物。将该白色固体沉淀物过滤并且用10ml的水洗涤3次。干燥(60℃，10毫巴，2小时)之后，将获得6.86g的偏苯三酸(96％产率)。
实例7
2,5-双(1,3-二氧戊环-2-基)呋喃的生产
将二甲酰基呋喃(12g，96.7mmol)在甲苯(200ml)中的悬浮液置于带有迪安-斯达克装置的圆底烧瓶中。将乙二醇(35g，563mmol)和Amberlyst-15H(250mg)添加到反应混合物中并且将该反应混合物保持回流过夜。然后允许反应混合物冷却至室温，并且过滤以除去酸催化剂。将滤液用乙酸乙酯(200ml)稀释。将有机相用亚硫酸氢钠溶液洗涤(3次)，并且最后用水洗涤。将有机相经无水Na2SO4干燥。将滤液浓缩并干燥以获得16g(产率：78％)的2,5-双(1,3-二氧戊环-2-基)呋喃。
通过NMR光谱法表征产物。
1H NMR(400MHz,CDCl3)：6.40(2H,s),5.93(2H,s),4.12-3.98(8H,m)。
实例8
2,5-双(1,3-二氧戊环-2-基)呋喃和丙烯腈的狄尔斯-阿尔德反应
将2,5-双(1,3-二氧戊环-2-基)呋喃(10g，47.13mmol)置于高压管中。将丙烯腈(12ml，183.18mmol)和ZnCl2(1g，7.7mmol)添加到该管中并且将该管紧密封闭。将反应混合物在65℃下搅拌48h。起始材料的完全消耗通过薄层色谱法(洗脱液：50％EtOAc/环己烷)确认。将反应混合物冷却到室温，并且用二氯甲烷(250ml)稀释。将有机相用NaHCO3溶液和水洗涤。最后将有机相经无水Na2SO4干燥。将滤液浓缩并干燥。通过柱色谱法纯化粗混合物以分离狄尔斯-阿尔德产物的内型/外型混合物(9.6g，产率77％)。
通过NMR光谱法表征产物。
1H NMR(400MHz,CDCl3)：6.58(0.72H,d,J＝6Hz),6.55(0.72H,d,J＝6Hz),6.45(0.28H,dd,J＝0.8&6Hz),6.28(0.28H,d,J＝5.6Hz),5.44(0.28H,d,J＝0.7Hz),5.35(0.72H,s),5.29(0.28H,s),5.22(0.72H,s),4.14-3.92(8H,m),3.15(0.72H,dd,J-4&9.6Hz),2.65(0.28H,dd,J＝4&8Hz),2.43(0.72H,dd,J＝9.6&11.6Hz),2.25(0.28H,dd,J＝4&11.6Hz),1.94(0.28H,dd,J＝8.4&11.6Hz),1.68(0.72H,dd,J＝4&11.6Hz)。
13C NMR(100MHz,CDCl3)：137.6/137.5,133.7,133.7,120.1,119.7,101.4,101.4,101.1,101,91.3,91.2,91.1,90.8,66.3,66.2,65.9,65.9,65.8,65.8,33.9,33.8,31.1,27.9。
实例9
先前实例的狄尔斯-阿尔德加合物到2,5-双(1,3-二氧戊环-2-基)苯甲腈的转化
将狄尔斯-阿尔德产物混合物(6g，22.6mmol)在二甲亚砜(40ml)中的溶液置于圆底烧瓶中，并且将KOH的磨碎的粉末(2.5g，44.56mmol)添加到溶液中。将悬浮液在室温下搅拌2h。起始材料的完全消耗通过薄层色谱法(洗脱液：40％EtoAc/环己烷)确认。用二氯甲烷(200ml)稀释反应混合物。将有机相用水洗涤(3-4次)。将有机相经无水Na2SO4干燥并且过滤。将滤液浓缩并干燥以获得纯产物(5.1g，产率：91％)。产物不经任何进一步纯化而用于下一步骤。
通过NMR光谱法表征产物。
1H NMR(400Hz,CDCl3)：7.83(1H,d,J＝4Hz),7.69(1H,dd,J＝4&8Hz),7.62(1H,d,J＝8Hz),5.98(1H,s),5.83(1H,s),4.23-4.05(8H,m)。
13C NMR(100MHz,CDCl3)：141.9,140.6,131.9,130.9,128.1,117.1,111.6,102.2,101.9,66.1,65.6。
实例10
2,5-双(1,3-二氧戊环-2-基)苯甲腈到2,5-二甲酰基苯甲腈的脱保护
将2,5-双(1,3-二氧戊环-2基)苯甲腈(4.9g，19.82mmol)在丙酮(60ml)中的溶液置于圆底烧瓶中。将经稀释的HCl(2-3N水溶液，60ml)添加到反应混合物中并且将该反应混合物在室温下搅拌5-6h。在减压下浓缩反应混合物，并且将有机化合物萃取到二氯甲烷(3x60ml)中。将合并的有机相进一步用水洗涤并且经无水Na2SO4干燥。将滤液浓缩并干燥以获得纯产物(2.6g，产率：83％)。
通过NMR光谱法表征产物。
1H NMR(400MHz,CDCl3)：8.33(1H,dd,J＝0.4&1.6Hz),8.27(1H,ddd,J＝0.5,1.5&8Hz),8.23(1H,d,J＝8Hz)。
13C NMR(100MHz,CDCl3)：189.4,188.0,140,139.8,134.9,133.8,130.6,115.2,114.9。
实例11
2,5-二甲酰基苯甲腈到偏苯三酸的氧化
将2,5-二甲酰基苯甲腈(1.4g，8.8mmol)在二甲基甲酰胺(20ml)中的溶液置于圆底烧瓶中。将过硫酸氢钾制剂(过氧单硫酸钾)(5.4g，17.57mmol)添加到反应混合物中并且将悬浮液在室温下搅拌5-6h。起始材料的完全消耗通过薄层色谱法确认。过滤反应混合物以除去沉淀物(无机盐中的大部分)。在减压下从滤液中蒸馏出二甲基甲酰胺，并将残余固体干燥(约2g)。通过液相色谱质谱法(LCMS)表征残余固体，并通过反相柱色谱法纯化后分离出偏苯三酸。柱色谱法后分离出偏苯三酸。
通过NMR光谱法表征产物。
1H NMR(400MHz,DMSO-d6)：8.22(1H,d,J＝1.5Hz),8.11(1H,dd,J＝1.7&8Hz),7.56(1H,d,J＝8Hz)。
13C NMR(100MHz,DMSO-d6)：168.4,167.5,166,137.4,132.4,132.2,131.8,129.5,128.7。

Claims (19)

1.一种用于制备具有式(I)的化合物的方法
其中
X和Y独立地是任选取代的选自O和S的杂原子；
每个R2独立地是H、烷基、烯基或芳基；
R3和R4独立地是H或-CN，前提是R3和R4中的至少一个是-CN；
a.)该方法包括使具有式(II)的化合物脱水/芳构化
X和Y独立地是任选取代的选自O和S的杂原子；
R是可以任选地被一个或多个R1取代的C1-4亚烷基；
R1是直链、支链和/或环状的、饱和或不饱和的烃基，该烃基任选地带有一个或多个官能团；R2独立地是H、烷基、烯基或芳基；并且
R3和R4独立地是H或-CN，前提是R3和R4中的至少一个是-CN；并且
以获得具有式(III)的化合物
其中X、Y、R、R2、R3和R4是如以上所定义的；
接着使该具有式(III)的化合物脱保护；
或
b.)该方法包括在单个步骤中进行该具有式(II)的化合物的脱水/芳构化以及脱保护；
其中所述具有式(II)的化合物通过使具有式(VI)的化合物：
其中X、Y、R、R2是如以上所定义的，与具有式(VII)或(VII')的化合物反应产生的，
其中R3和R4是如以上所定义的。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，X和Y是O或者X和Y是S。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，R是-CH2-CH2-、-CH2-CH2CH2-、-CH(CH3)-CH(CH3)-或-CH2-C(CH3)2-CH2-。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，R2是H。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，X和Y是O并且R是-CH2-CH2-。
6.一种用于制备具有式(IV)的三甲苯衍生物的方法
其中R5独立地是H或-CH2-NH2，前提是至少一个R5是-CH2-NH2；
该方法包括将具有式(I’)的化合物同时或随后进行腈加氢和还原胺化
其中R6独立地是H或-CN，前提是至少一个R6是-CN；
并且通过权利要求1至5中任一项所述的方法制备该具有式(I’)的化合物。
7.一种用于制备具有式(V)的三甲苯衍生物的方法
其中R5独立地是H或-CO2H，前提是至少一个R5是-CO2H；
该方法包括将具有式(I’)的化合物同时或随后进行氧化和水解
其中R6独立地是H或-CN，前提是至少一个R6是-CN；
并且通过权利要求1至5中任一项所述的方法制备该具有式(I’)的化合物。
8.具有式(VI)的化合物用于制造三甲苯衍生物的用途
其中
X和Y独立地是任选取代的选自O和S的杂原子；
R是可以任选地被一个或多个R1取代的C1-4亚烷基；
R1是直链、支链和/或环状的、饱和或不饱和的C1-23烃基，该烃基任选地带有一个或多个官能团；
R2独立地是H、烷基、烯基或芳基。
9.根据权利要求8所述的用途，其中，X和Y是O或者X和Y是S，R是-CH2-CH2-、-CH2-CH2-CH2-、-CH(CH3)-CH(CH3)-或-CH2-C(CH2)-CH2-并且R2是H。
10.根据权利要求8或9所述的用途，其中，该三甲苯衍生物是单氰基对苯二甲醛或2,3-二氰基对苯二甲醛。
11.根据权利要求8或9所述的用途，其中，该三甲苯衍生物选自：单氰基对苯二甲酸、2,3-二氰基对苯二甲酸、氨基甲基对苯二甲酸、2,3-二氨基甲基对苯二甲酸、偏苯三酸或1,2,4-三(氨基甲基)苯。
12.根据权利要求11所述的用途，其中，该三甲苯衍生物选自偏苯三酸。
13.具有式(II)的化合物
或具有式(III)的化合物用于制造三甲苯衍生物的用途
其中，
X和Y独立地是任选取代的选自O和S的杂原子；
R是可以任选地被一个或多个R1取代的C1-4亚烷基；
R1是直链、支链和/或环状的、饱和或不饱和的烃基，该烃基任选地带有一个或多个官能团；
R2独立地是H、烷基、烯基或芳基；并且
R3和R4独立地是H或-CN，前提是R3和R4中的至少一个是-CN。
14.根据权利要求13所述的用途，其中，该三甲苯衍生物选自：单氰基对苯二甲醛、2,3-二氰基对苯二甲醛、单氰基对苯二甲酸、2,3-二氰基对苯二甲酸、氨基甲基对苯二甲酸、2,3-二氨基甲基对苯二甲酸、偏苯三酸或1,2,4-三(氨基甲基)苯。
15.根据权利要求14所述的用途，其中，该三甲苯衍生物选自偏苯三酸。
16.根据式(I)的化合物用于制造三甲苯衍生物的用途
其中
X和Y独立地是任选取代的选自O和S的杂原子；
R2独立地是H、烷基、烯基或芳基；
R3和R4独立地是H或-CN，前提是R3和R4中的至少一个是-CN。
17.根据权利要求16所述的用途，其中，该三甲苯衍生物选自：单氰基对苯二甲酸、2,3-二氰基对苯二甲酸、氨基甲基对苯二甲酸、2,3-二氨基甲基对苯二甲酸、偏苯三酸或1,2,4-三(氨基甲基)苯。
18.根据权利要求17所述的用途，其中，该三甲苯衍生物选自偏苯三酸。
19.一种具有式(II’)的化合物
其中
R3和R4独立地是H或-CN，前提是R3和R4中的至少一个是-CN；
或一种具有式(III’)的化合物
其中
R3和R4独立地是H或-CN，前提是R3和R4中的至少一个是-CN。
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