CN1197459A - 具有酰基的六氮杂异伍兹烷衍生物的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了通式(1)表示具有酰基的六氮杂异伍兹烷衍生物的制备方法。WAnH(6-n)(1)[通式(1)中n为4或6,A独立地表示相同或不同的碳数1~10的酰基,H为氢原子,W表示如上式(2)的六价的六氮杂异伍兹烷残基]。该方法包含以下步骤:形成含有由第一溶剂与第二溶剂组成的混和溶剂和目的物的组合物体系,第一溶剂和第二溶剂分别对目的物有相对高和低的溶解度,从组合物体系中去除溶解度高的第一溶剂,使目的物析出晶体。利用本发明的方法,可以低成本、高收率地制造高纯度的具有酰基的六氮杂异伍兹烷,该六氮杂异伍兹烷衍生物是用来提高传统炸药组合物性能的六硝基六氮杂异伍兹烷的前体。

Description

具有酰基的六氮杂异伍兹烷衍生物的制造方法
技术领域
本发明涉及具有酰基的六氮杂异伍兹烷(hexaazawurtzitane)衍生物的制造方法,该化合物是在现有炸药组合物的性能改进中所使用的六硝基六氮杂异伍兹烷的前体。更详细地说,本发明所涉及六氮杂异伍兹烷衍生物的制造方法,其特征在于包含以下步骤:在含有溶解度大的第一溶剂与溶解度小的第二溶剂组成的混和溶剂以及在上述混和溶剂中溶解的目的物的组合物体系中,通过去除溶解度大的第一溶剂而使目的物析晶,或者将上述组合物体系中通过相分离分成溶解了目的物的第一溶剂相与未溶有目的物或溶解度小的第二溶剂相之后,从第一溶剂相中去除第一溶剂而使目的物析晶。
采用本发明的制造方法,能够以低成本高收率地制造高纯度的具有酰基的六氮杂异伍兹烷衍生物,工业上是有利的。
背景技术
具有酰基的六氮杂异伍兹烷的制造方法,已知有六(芳甲基)六氮杂异伍兹烷在酰化剂存在下还原脱去芳甲基,生成四酰基二(芳甲基)六氮杂异伍兹烷、五酰基芳甲基六氮杂异伍兹烷、六酰基六氮杂异伍兹烷、四酰基二烷基六氮杂异伍兹烷、四酰基六氮杂异伍兹烷等带有酰基以及芳甲基、烷基、氢原子等的六氮杂异伍兹烷衍生物的方法〔Tetrahedron Vol.51,No.16,4711-4722(1995),国际专利申请公开WO96/23792〕。
在六氮杂异伍兹烷的骨架上带有乙酰基、甲酰基、氨基(NH基)的六氮杂异伍兹烷衍生物如四乙酰基二甲酰基六氮杂异伍兹烷、四乙酰基单甲酰基单氨基六氮杂异伍兹烷、四乙酰基二氨基六氮杂异伍兹烷等也是已知的(国际专利申请公开WO97/20785)。
上述专利文献中采用的分离提取具有酰基的六氮杂异伍兹烷的方法有蒸去反应溶液中的溶剂分离提取固体的方法或将分离提取得到的固体以有机溶剂清洗的方法。上述提取分离生成物的方法所得生成物的纯度不足,必须进一步进行重结晶步骤加以精制,不仅造成制造成本上升,也有收率降低的问题。
发明的概述
在上述状况下,本发明人等为开发新型的能够高收率低成本地制造高纯度的具有酰基的六氮杂异伍兹烷的方法而进行了深入地研究,结果发现:从目的物—具有酰基的六氮杂异伍兹烷在各种溶剂中的溶解度有很大的差异出发,在由溶解度大的第一溶剂与溶解度小的第二溶剂组成的混和溶剂以及在上述混和溶剂中溶解的目的物的组合物体系中,通过去除溶解度大的第一溶剂而使目的物析晶,或者将上述组合物体系中通过相分离将溶解了目的物的第一溶剂相与未溶有目的物或溶解度小的第二溶剂相分离之后,从第一溶剂相中去除第一溶剂而使目的物析晶,从而能够低成本高收率地制造高纯度的具有酰基的六氮杂异伍兹烷衍生物。
因此,本发明的目的在于提供能够从含有具有酰基的六氮杂异伍兹烷溶液中高收率低成本地制造高纯度的具有酰基的六氮杂异伍兹烷的方法。
本发明的上述及其它目的、特征和各种优点,根据以下的详细说明和权利要求,可使本领域技术人员得以明了。发明的详细说明
根据本发明的一种实施方案,提供了包括下述步骤(I)~(III)的具有酰基的六氮杂异伍兹烷的制造方法:
(I):形成含有下述(a)、(b)的组合物体系,其中(a)是由第一溶剂与第二溶剂组成的混和溶剂,第一溶剂是选自水或羧酸的至少一种;第二溶剂是选自除羧酸以外的有机溶剂中的至少一种;(b)是至少能够在上述混和溶剂(a)中部分溶解的由以下通式(1)表示的具有酰基的六氮杂异伍兹烷衍生物
             WAnH(6-n)     (1)〔通式(1)中n为4或6,A独立地表示相同或不同的碳数1~10的酰基,H为氢原子,W表示如下式(2)表示的的六价的六氮杂异伍兹烷残基〕。
(II)从前述组合物体系中至少去除部分前述第一溶剂,使前述具有酰基的六氮杂异伍兹烷衍生物(b)析晶。
(III)将析出的结晶自组合物体系中分离出来。
根据本发明的另一种实施方案,提供了包括下述步骤(A)~(C)的具有酰基的六氮杂异伍兹烷的制造方法:
(A)形成含有下述(a’)、(b’)的组合物体系,其中(a’)是由水以及可与水相分离的至少一种有机溶剂组成的混和溶剂,(b’)是以下通式(12)表示的具有酰基的六氮杂异伍兹烷衍生物,形成的组合物体系含有有机相以及至少溶解了部分前述具有酰基的六氮杂异伍兹烷衍生物(b’)的水相,
            WAnH(6-n)        (12)〔通式(12)中n为4或6,A独立地表示相同或不同的碳数1~10的酰基,H为氢原子,W表示如下式(13)的六价的六氮杂异伍兹烷残基〕。
(B)将水相自前述组合物体系中分离。
(C)蒸发前述水相的水,以分离形式得到前述具有酰基的六氮杂异伍兹烷衍生物(b’)。
为使本发明易于理解,以下列举出本发明的基本特征与各种实施方案。
1.具有酰基的六氮杂异伍兹烷的制造方法,其特征在于包括下述步骤:
(I):形成含有下述(a)、(b)的组合物体系,其中(a)是由第一溶剂与第二溶剂组成的混和溶剂,第一溶剂是选自水或羧酸的至少一种;第二溶剂是选自除羧酸以外的有机溶剂中的至少一种;(b)是至少能够在上述混和溶剂(a)中部分溶解的由以下通式(1)表示的具有酰基的六氮杂异伍兹烷衍生物
          WAnH(6-n)         (1)上述通式(1)中,n为4或6,A独立地表示相同或不同的碳数1~10的酰基,H为氢原子,W表示如下式(2)的六价的六氮杂异伍兹烷残基。
Figure A9719090000111
(II)从前述组合物体系中至少去除部分前述第一溶剂,使前述具有酰基的六氮杂异伍兹烷衍生物(b)析晶。
(III)将析出的结晶自组合物体系中分离出来。
2.根据前项1记载的方法,其中前述通式(1)表示的具有酰基的六氮杂异伍兹烷衍生物(b)是采用至少一种反应溶剂通过合成步骤得到的。
3.根据前项2记载的方法,其中前述至少一种的反应溶剂,与选自前述第一溶剂以及第二溶剂的至少一种溶剂是相同的,另外,步骤(I)形成的组合物体系中,选自前述第一溶剂以及第二溶剂的至少一种溶剂是来自于前述至少一种反应溶剂。
4.根据前项1记载的方法,其中前述第二溶剂沸点较第一溶剂高,且自组合物体系至少去除部分第一溶剂的方法是通过蒸馏进行的。
5.根据前项3记载的方法,其中前述第二溶剂沸点较第一溶剂高,且自组合物体系至少去除部分第一溶剂的方法是通过蒸馏进行的。
6.根据前项5记载的方法,其中前述具有酰基的六氮杂异伍兹烷衍生物(b)是如下式(3)表示的四酰基六氮杂异伍兹烷
      WA4H2            (3)上式(3)中,A、H以及W与前述通式(1)中含义相同,是通过合成步骤得到的,采用了至少两种反应溶剂,上述至少两种的反应溶剂与前述的至少一种的第一溶剂以及至少一种的第二溶剂是相同的,步骤(I)形成的组合物体系中前述至少一种的第一溶剂以及前述至少一种的第二溶剂来自于前述至少两种的反应溶剂,前述至少一种的第一溶剂选自水和醋酸;同时前述至少一种的第一溶剂是水时,前述第二溶剂选自比水沸点高的有机溶剂;前述至少一种的第一溶剂是水和醋酸的混和物时,前述第二溶剂选自比醋酸沸点高的有机溶剂。
7.根据前项5记载的方法,其中前述具有酰基的六氮杂异伍兹烷衍生物(b)是如下式(3)表示的四酰基六氮杂异伍兹烷
       WA4H2             (3)上式(3)中,A、H以及W与前述通式(1)中含义相同,是通过合成步骤得到的,采用了至少两种反应溶剂,上述至少两种的反应溶剂与前述的至少一种的第一溶剂以及至少一种的第二溶剂是相同的,步骤(I)形成的组合物体系中前述至少一种的第一溶剂以及前述至少一种的第二溶剂来自于前述至少两种的反应溶剂,前述至少一种的第一溶剂是水时,前述至少一种第二溶剂选自比水沸点高的可与水相溶的具有酰胺基的有机溶剂。
8.根据前项6记载的方法,其中获得上述式(3)表示的四酰基六氮杂异伍兹烷的合成步骤是由下述式(4)表示的四酰基二(芳甲基)六氮杂异伍兹烷在前述反应溶剂的存在下,脱芳甲基得到的,
         WA4B2             (4)
式(4)中,B独立地表示相同或不同的碳数7~21的芳甲基,W以及A与前述通式(1)含义相同。
9.根据前项7记载的方法,其中获得上述式(3)表示的四酰基六氮杂异伍兹烷的合成步骤是由下述式(4)表示的四酰基二(芳甲基)六氮杂异伍兹烷在前述反应溶剂的存在下,脱芳甲基得到的,
         WA4B2             (4)
式(4)中,B独立地表示相同或不同的碳数7~21的芳甲基,W以及A与前述通式(1)含义相同。
10.根据前项5记载的方法,其中前述具有酰基的六氮杂异伍兹烷衍生物(b)是如下式(3)表示的四酰基六氮杂异伍兹烷
         WA4H2             (3)
上式(3)中,A、H以及W与前述通式(1)中含义相同,是通过合成步骤得到的,采用了至少两种反应溶剂,上述至少两种的反应溶剂与前述的至少一种的第一溶剂以及至少一种的第二溶剂是相同的,步骤(I)形成的组合物体系中前述至少一种的第一溶剂以及前述至少一种的第二溶剂来自于前述至少两种的反应溶剂,前述至少一种的第一溶剂是水时,前述至少一种第二溶剂选自比水沸点高的可与水相溶的具有酰胺基的有机溶剂,前述合成步骤包含如下步骤:
(i)六(芳甲基)六氮杂异伍兹烷在酰化剂的存在下还原脱芳甲基,得到含有下式(4)的四酰基二(芳甲基)六氮杂异伍兹烷以及副产物羧酸和芳甲烷的反应混和物(i),
        WA4B2              (4)
式(4)中,B独立地表示相同或不同的碳数7~21的芳甲基,W以及A与前述通式(1)含义相同;
(ii)向反应混和物中加水;
(iii)反应混和物继续脱芳甲基,得到含有前述式(3)表示的四酰基六氮杂异伍兹烷的反应混和物中,同时副产出芳甲烷。
11.根据前项10记载的方法,其中步骤(i)副产的羧酸是通过与含有步骤(i)副产的芳甲烷的芳甲烷共沸蒸馏而除去的。
12.根据前项10记载的方法,其中步骤(i)副产的羧酸是通过与含有分别在步骤(i)和步骤(iii)副产的芳甲烷的芳甲烷共沸蒸馏除去的,在步骤(II)中通过蒸馏去除第一溶剂时从前述组合物体系中除去,或在步骤(III)中将析出的结晶从前述组合物体系分离之后是从残留的部分前述组合物体系中除去的。
13.根据前项10记载的方法,其中前述第二溶剂选自下述至少一种具有酰胺基的有机溶剂:N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、1,3-二甲基-2-咪唑烷酮、N-甲基-2-吡咯烷酮。
14.根据前项11记载的方法,其中前述第二溶剂选自下述至少一种具有酰胺基的有机溶剂:N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、1,3-二甲基-2-咪唑烷酮、N-甲基-2-吡咯烷酮。
15.根据前项12记载的方法,其中前述第二溶剂选自下述至少一种具有酰胺基的有机溶剂:N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、1,3-二甲基-2-咪唑烷酮、N-甲基-2-吡咯烷酮。
16.根据前项11记载的方法,其中副产的羧酸是醋酸,副产的芳甲烷是甲苯。
17.根据前项12记载的方法,其中副产的羧酸是醋酸,副产的芳甲烷是甲苯。
18.根据前项14记载的方法,其中副产的羧酸是醋酸,副产的芳甲烷是甲苯。
19.根据前项15记载的方法,其中副产的羧酸是醋酸,副产的芳甲烷是甲苯。
20.根据前项4记载的方法,其中前述具有酰基的六氮杂异伍兹烷衍生物(b)是如下式(8)表示的六酰基六氮杂异伍兹烷
        WA6            (8)上式(8)中,W和A与前述通式(1)中含义相同,前述至少一种的第一溶剂选自水和醋酸,前述第一溶剂是水时,前述至少一种的第二溶剂选自比水沸点高的有机溶剂;前述第一溶剂是醋酸或水和醋酸的混和物时,前述至少一种的第二溶剂选自比醋酸沸点高的具有醚基的有机溶剂。
21.根据前项5记载的方法,其中前述具有酰基的六氮杂异伍兹烷衍生物(b)是如下式(9)表示的四乙酰基二甲酰基六氮杂异伍兹烷,
        WA4Fr 2            (9)上式(9)中,Fr表示甲酰基,W和A与前述通式(1)中含义相同,是通过合成步骤得到的,采用了至少两种反应溶剂,上述至少两种的反应溶剂与前述的至少一种的第一溶剂以及至少一种的第二溶剂是相同的,步骤(I)形成的组合物体系中前述至少一种的第一溶剂以及前述至少一种的第二溶剂来自于前述至少两种的反应溶剂,前述第一溶剂是甲酸时,前述第二溶剂选自比甲酸沸点高的具有醚基的有机溶剂。
22.根据前项21记载的方法,其中制得前述式(9)表示的四酰基二甲酰基六氮杂异伍兹烷的合成步骤是将下述式(4)表示的四酰基二(芳甲基)六氮杂异伍兹烷在前述反应溶剂存在下脱芳甲基,
        WA4B2             (4)上式(4)中,B独立地表示相同或不同的碳数7~21的芳甲基,W和A与前述通式(1)中含义相同。
23.根据前项21或22记载的方法,其中制得前述式(9)表示的四酰基二甲酰基六氮杂异伍兹烷的合成步骤包含以下步骤:
(iii)将六(芳甲基)六氮杂异伍兹烷在酰化剂的存在下还原脱芳甲基,制得下述式(4)表示的四酰基二(芳甲基)六氮杂异伍兹烷,
        WA4B2             (4)上式(4)中,B独立地表示相同或不同的碳数7~21的芳甲基,W和A与前述通式(1)中含义相同;
(iv)向上述反应产物体系内加入甲酸,然后
(v)继续进行反应产物的脱芳甲基步骤。
24.根据前项21记载的方法,其中第二溶剂选自至少一种下述具有醚基团的有机溶剂,乙二醇二乙醚,乙二醇二正丁醚,二甘醇二甲醚,二甘醇二乙醚。
25.根据前项22记载的方法,其中第二溶剂选自至少一种下述具有醚基团的有机溶剂,乙二醇二乙醚,乙二醇二正丁醚,二甘醇二甲醚,二甘醇二乙醚。
26.根据前项23记载的方法,其中第二溶剂选自至少一种下述具有醚基团的有机溶剂,乙二醇二乙醚,乙二醇二正丁醚,乙二醇二甲醚,二甘醇二乙醚。
27.具有酰基的六氮杂异伍兹烷的制造方法,其特征在于含有下述步骤:
(A)形成含有下述(a’)、(b’)的组合物体系,其中(a’)是由水以及可与水相分离的至少一种有机溶剂组成的混和溶剂,(b’)是以下通式(12)表示的具有酰基的六氮杂异伍兹烷衍生物,形成的组合物体系含有有机相以及至少溶解了部分前述具有酰基的六氮杂异伍兹烷衍生物(b’)的水相,
           WAnH(6-n)         (12)式(12)中n为4或6,A独立地表示相同或不同的碳数1~10的酰基,H为氢原子,W表示如下式(13)的六价的六氮杂异伍兹烷残基;
Figure A9719090000161
(B)将水相自前述组合物体系中分离;
(C)蒸发前述水相的水,以分离形式得到前述具有酰基的六氮杂异伍兹烷衍生物(b’)。
28.根据前项27记载的方法,式(12)中,n为4。
29.根据前项27记载的方法,式(12)中,n为6,6个A中,2个是甲酰基,另外4个是非甲酰基的酰基基团。
如上所述,根据本发明的第一种实施方案的方法包括上述步骤(I)至(III),根据本发明的第二种实施方案的方法包括上述步骤(A)至(C)。
1.本发明的第一种实施方案的方法:
在该方法的步骤(I)中,提供一个组合物体系,该体系包括:
(a)一种混合溶剂,该混合溶剂由至少一种选自水和羧酸中的第一溶剂和至少一种选自除羧酸类以外的有机溶剂中的第二溶剂组成;和
(b)由下列通式(1)所示的具有酰基的六氮杂异伍兹烷衍生物,
      WAnH(6-n)                                (1)
式中,n代表4或6,每个A独立地代表相同或不同的C1-10的酰基,H代表氢原子,以及W代表由下列通式(2)所示的六价的六氮杂异伍兹烷残基,
至少一部分所说的具有酰基的六氮杂异伍兹烷衍生物(b)溶解于所说的混合溶剂(a)中。
在本发明的第一种实施方案的方法的步骤(II)中,将至少部分所说的第一溶剂从所说的组合物体系中除去,以使所说的具有酰基的六氮杂异伍兹烷衍生物(b)的晶体沉淀。
在本发明的第一种实施方案的方法的步骤(III)中,从所说的组合物体系中分离出沉淀的晶体。
本发明的第一种实施方案的方法着眼于这样一种事实,即,由所说的通式(1)所示的具有酰基的六氮杂异伍兹烷衍生物不同于作为杂质包含于上述组合物体系中其他的六氮杂异伍兹烷衍生物和六氮杂异伍兹烷骨架裂解物,它几乎不溶于一般的有机溶剂,但是易于溶解于诸如水和羧酸这样的质子型高极性溶剂。利用通式(1)所示的六氮杂异伍兹烷的这种特性,在上述第一种实施方案的方法中,将通式(1)所示的具有酰基的六氮杂异伍兹烷衍生物溶解于由第一溶剂和第二溶剂组成的混合溶剂以形成一种组合物体系,其中所说的第一溶剂(即,水或羧酸)具有溶解所说的通式(1)的具有酰基的六氮杂异伍兹烷衍生物的能力,所说的第二溶剂(即,除羧酸以外的有机溶剂)几乎不具有溶解所说的通式(1)的具有酰基的六氮杂异伍兹烷衍生物的能力,但是它具有溶解上述杂质的能力,然后将至少一部分所说的第一溶剂从所说的组合物体系中除去,以使所说的具有酰基的六氮杂异伍兹烷衍生物的晶体沉淀,并将沉淀的晶体从所说的组合物体系中分离出去。因此,可以得到高纯度的通式(1)的六氮杂异伍兹烷衍生物。
作为通式(1)的具有酰基的六氮杂异伍兹烷衍生物的例子,包括这样的化合物,它们具有下式(1-1)至(1-3)所示的结构:
其中,每个A1独立地代表C1-10的酰基,每个A2独立地代表C1-10的酰基,以及H代表氢原子,其中A1和A2不相同。
对于通式(1)的酰基A,只要它是具有1-10个碳原子的酰基,并无其他特别限制。作为酰基A的具体例子,可列举的有甲酰基,乙酰基,丙酰基,丁酰基,异丁酰基,戊酰基,己酰基和2-苯基乙酰基。优选具有1-3个碳原子的酰基,例如甲酰基,乙酰基和丙酰基,特别优选的是甲酰基和乙酰基。
上述第一溶剂为至少一种选自水和羧酸中的溶剂。对于所说的羧酸,并无特殊限制,只要它在大气压和40℃或更高的温度下为液体就可以。作为所说的羧酸的具体例子,可列举的有直链羧酸,例如,甲酸,乙酸,丙酸,丁酸和异丁酸。
对于所说的羧酸,当我们准备通过蒸馏除去所说的第一溶剂时,优选的是低分子量的羧酸,例如,甲酸,乙酸和丙酸,这些低分子量的羧酸都具有低沸点。这些低分子量的羧酸中最优选的是甲酸和乙酸。
对于上述的第二溶剂,并无特殊限制,只要是除羧酸以外的有机溶剂就可以。但是作为第二溶剂优选的是在其中所说的具有酰基的六氮杂异伍兹烷衍生物的溶解性为1%(重量)或更低,更优选为0.5%(重量)或更低。
对于包含于待经步骤(II)的析晶操作处理的上述组合物中的上述通式(1)的六氮杂异伍兹烷衍生物(b),优选通过使用至少一种反应溶剂的合成方法得到的产品。在这种情况下,更优选的是上述的至少一种反应溶剂与选自所说的第一溶剂和所说的第二溶剂中的至少一种溶剂相同,其理由在于所说的合成方法中所用的反应溶剂可用于上述组合物体系中的混合溶剂(a)中,并且可使制造方法简单化。
上述通式(1)的六氮杂异伍兹烷衍生物(b)没有必要完全溶解于上述组合物体系,以部分不溶的状态(浆状)存在也可以。优选的是使用固体成分完全溶解的组合物体系。
在本发明方法的上述析晶步骤(步骤II)中,需要将一部分第一溶剂(选自水和羧酸中的至少一种溶剂)从所说的组合物体系中除去,以析出所说的六氮杂异伍兹烷衍生物(b)。对于所说的析晶方法,并无特殊限制。作为这种方法的例子可列举的有下列四种方法:
A.(蒸馏析晶法)
在所说的第二溶剂的沸点高于第一溶剂的沸点时,可以利用蒸馏析晶法。在这种方法中,将所说的组合物体系蒸馏除去至少一部分第一溶剂,以析出所说的六氮杂异伍兹烷衍生物(b)的晶体。
B.(膜分离法)
膜分离法包括通过用过滤膜过滤所说的组合物体系,以选择性地除去所说的第一溶剂并析出所说的六氮杂异伍兹烷衍生物(b)的晶体。
C.(吸附法)
吸附法是通过使用能够选择性地吸附所说的第一溶剂的吸附剂除去所说的第一溶剂,以析出所说的六氮杂异伍兹烷衍生物(b)的晶体的方法。
D.(化学反应法)
化学反应法是一种通过化学反应将所说的第一溶剂转换为其他化合物,以析出所说的六氮杂异伍兹烷衍生物(b)的晶体的方法。
在上述任一方法中,由于使几乎所有的杂质溶解于所说的第二溶剂中,由此使得所得到的六氮杂异伍兹烷衍生物(b)的析晶物中仅含有非常少量的杂质。
在上述四个方法中,优选蒸馏析晶法,这种方法最适用于得到高纯度的具有酰基的六氮杂异伍兹烷衍生物。
下面对蒸馏析晶法(方法A)进行详细说明。
本发明中,如果步骤(II)采用蒸馏析晶法,则其中使用的第一溶剂和第二溶剂之间,只要第二溶剂的沸点高于第一溶剂的沸点的关系成立,对其组合并无特殊限制。
第一溶剂例子包括水(沸点:100℃),甲酸(沸点:100-101℃),乙酸(沸点:118℃),丙酸(沸点:141℃)。第二溶剂的例子包括具有酰胺基的有机溶剂,例如,N,N-二甲基甲酰胺(沸点:153℃),N,N-二甲基乙酰胺(沸点:165-166℃),1,3-二甲基咪唑烷酮(沸点:220℃/754mmHg),和N-甲基吡咯烷酮(沸点:202℃);和具有醚基的有机溶剂,例如,乙二醇二乙醚(沸点:121℃),乙二醇二正丁醚(沸点:203℃),二甘醇二甲醚(沸点:162℃),二甘醇二乙醚(沸点:188℃),二甘醇二丁醚(沸点:256℃)。
另外,使用具有与丙酸相同或更高沸点的有机溶剂作为第一溶剂时,低于丙酸沸点的溶剂,例如,乙二醇二乙醚就不能用作所说的第二溶剂。
所说的第二溶剂是与所说的第一溶剂具有极高相容性的极性溶剂,因此,它可用于得到所说的第一溶剂和第二溶剂的均匀混合物。但是,在本发明中,所说的混合溶剂(a)不需要是所说的第一溶剂和第二溶剂的均匀混合物,它可以是包括所说的第一溶剂和第二溶剂的两相混合物。即使所说的混合溶剂是一种两相混合物,只要第一溶剂和第二溶剂之间的上述关系得以满足,所说的蒸馏析晶法就可以使用。所说的混合溶剂(a)中的第一溶剂和第二溶剂的重量比一般为0.01-10,优选为0.02-5,更优选为0.05-2。
所说的蒸馏压力可以是大气压或减压。所说的蒸馏温度为在所用的压力条件下,可以馏去所说的第一溶剂的温度。但是,为了能在短时间内完成所说的蒸馏,优选的是在减压下和与减压下所说的第一溶剂的沸点相同或更高的温度下进行所说的蒸馏。更优选的是在减压下和在与所说的第一溶剂的沸点相同或更高,并且与所说的第二溶剂的沸点相同或更低的温度下,进行所说的蒸馏,其中所说的第一溶剂和第二溶剂的沸点是在所用的减压下测量的。当所说的蒸馏在这种压力和温度条件下进行时,使得在一个单一蒸馏操作中,从所说的组合物体系中分离出所说的第一溶剂变得可能,由此,可以容易地回收所说的第一溶剂和第二溶剂。在减压下进行所说的蒸馏时,所说的压力选择在0.0000001-760mmHg范围内。在这种情况下,所说的压力越低,所说的蒸馏所需的时间就越短,并且进行所说的蒸馏所需的温度也就越低,由此可以抑制通式(1)所示的具有酰基的六氮杂异伍兹烷衍生物(b)的热分解的发生。优选的是在200mmHg或更低的压力下进行所说的蒸馏。
在利用蒸馏析晶法时,在通过蒸馏除去第一溶剂时,也可能蒸馏出部分第二溶剂,只要保证第二溶剂的残存量为其在原始组合物体系中的存在量的10%或更高即可。另外,没有必要从所说的组合物体系中完全除去所说的第一溶剂。事实上,取决于所说的第一溶剂和第二溶剂的种类,从所说的组合物体系中彻底除去所说的第一溶剂在工业上有时是非常困难的。因此,在所说的蒸馏析晶方法中,蒸馏可以进行到第一溶剂的量为在得到的蒸馏残余物中第一溶剂与第二溶剂的重量比等于0.2或更低为止。为了得到更高收率的目的物,优选的是将所说的蒸馏进行到第一溶剂在组合物体系中的残存量为第一溶剂与第二溶剂的重量比等于0.02或更低为止。
在本发明的第一方法中,当使用蒸馏析晶法时,最优选的所说的待经上述析晶操作处理的化合物为下式(3)所示的四酰基六氮杂异伍兹烷,该化合物是通式(1)中的n为4时的化合物:
                 WA4H2                   (3)
其中,A,H和W如上所定义。
通式(3)所示的四酰基六氮杂异伍兹烷具有高亲水性,所以它显示出在羧酸以外的几乎所有的有机溶剂中具有低溶解性。
可以用于为了析出四酰基六氮杂异伍兹烷的晶体的组合物体系中的第一溶剂的例子包括水,乙酸和丙酸。优选的是水和乙酸,更优选水。对于第二溶剂,并无特殊限制,只要它是除羧酸以外的有机溶剂就可以。但是,优选使用的是对上述通式(3)所示的四酰基六氮杂异伍兹烷的溶解度在0.5%(重量)或更低的有机溶剂。所说的第二溶剂的优选的例子包括含有酰胺基团的溶剂和醚基团的溶剂。更优选的是含有酰胺基团的溶剂,因为它有利于得到非常高纯度的含酰基的六氮杂异伍兹烷。具体地说,优选的是N,N-二甲基乙酰胺,N,N-二甲基甲酰胺,N-甲基-2-吡咯烷酮,更优选的是N,N-二甲基乙酰胺。
对供于上述析晶操作的通式(3)所示的四酰基六氮杂异伍兹烷的合成方法,并无特别限制。但优选使用将通式(4)所示的四酰基二(芳甲基)六氮杂异伍兹烷经如下反应式(5)进行脱芳甲基化合成的四酰基六氮杂异伍兹烷:
                          WA4B2              (4)
其中,各个B独立地代表具有7-21个碳原子的芳甲基,W,A和H如上述通式(1)中所定义。
对于上述反应式(5)所示的反应,任何反应方法均可以使用,只要它能进行脱芳甲基化反应。所说的反应方法的例子有还原脱芳甲基化反应方法;使用过氧化物,氧化钌或(NH4)[Ce(IV)(NO3)6]等的氧化脱芳甲基化反应方法;使用氯代甲酸酯(盐)进行氨基甲酰化之后,进行脱羧基以形成N-H基团的反应方法。从高选择性的角度来说,所说的还原脱芳甲基化反应方法是最优选的。
对用于反应式(5)的脱芳甲基化反应中的反应溶剂,并无特殊限制。只要所说的溶剂能溶解通式(4)所示的四酰基二(芳甲基)六氮杂异伍兹烷,并且对所说的反应无不良影响即可。作为这种反应溶剂的例子,可列举的有具有酰胺基的溶剂,例如,N,N-二甲基乙酰胺,N,N-二甲基甲酰胺,1,3-二甲基-2-咪唑烷酮,和N-甲基-2-吡咯烷酮;和羧酸,例如,乙酸和丙酸。由于这些溶剂具有比较高的溶解四酰基二(芳甲基)六氮杂异伍兹烷的能力,所以在将这些溶剂作为第一组分反应溶剂时,任何其他溶剂均可作为第二溶剂使用,所说的第一和第二组分反应溶剂构成了一个整体的反应溶剂体系。
以下对上述具有酰胺基的溶剂或羧酸作为所说的第一组分反应溶剂时,可作为第二组分溶剂的溶剂进行叙述。
当使用具有酰胺基的溶剂作为所说的第一组分反应溶剂时,作为第二组分溶剂优选使用能够溶解通式(3)所示的四酰基六氮杂异伍兹烷的水或羧酸,例如,乙酸,丙酸等。其理由不仅是因为使用水或羧酸作为所说的第二反应溶剂时,所说的反应可以在均一反应体系中进行,而且所说的水或羧酸和具有酰胺基的有机溶剂可以分别作为待经通过除去所说的第一溶剂进行蒸馏析晶的组合物体系中的第一溶剂和第二溶剂,由此使得得到的含有通式(3)所示的四酰基六氮杂异伍兹烷的反应混合物可以直接用于所说的蒸馏析晶操作,而不必除去所说的反应溶剂。对于作为所说的第二组分反应溶剂的种类,并无特殊限制。可以独立地或共同地使用多种羧酸。作为所说的第二组分反应溶剂,水是特别优选的,因为水的沸点低于羧酸的沸点。
由于羧酸可以溶解四酰基二(芳甲基)六氮杂异伍兹烷和四酰基六氮杂异伍兹烷,因此当羧酸用作所说的第一组分溶剂时,不论将任何有机溶剂作为第二组分溶剂使用,所说的反应可在均一体系中进行。作为第一组分反应溶剂的羧酸可以起到待经蒸馏析晶操作处理的组合物体系中的第一溶剂。因此,当作为第二组分溶剂使用有机溶剂,该有机溶剂具有高于用作所说的第一组分反应溶剂的羧酸的沸点,并且可以作为待经蒸馏析晶操作处理的组合物体系中的第二溶剂时,得到的含有通式(3)所示的四酰基六氮杂异伍兹烷的反应混合物可以作为所说的待经蒸馏析晶操作处理的组合物体系。
当使用羧酸作为所说的第一组分反应溶剂时,对所说的第二组分反应溶剂无特殊限制。优选的是这样的有机溶剂,即,在该有机溶剂中通式(3)所示的四酰基六氮杂异伍兹烷的溶解度为0.5%(重量)或更低,并且该溶剂的沸点高于所说的羧酸的沸点。作为这种优选溶剂的例子,可列举的有具有醚基的有机溶剂,例如,乙二醇二乙醚,乙二醇二正丁醚,二甘醇二甲醚,二甘醇二乙醚,二甘醇二丁醚等,和具有酰胺基的有机溶剂,例如,N,N-二甲基甲酰胺,N,N-二甲基乙酰胺,1,3-二甲基-2-咪唑烷酮,和N-甲基-2-吡咯烷酮等。上述这些溶剂可以单独使用也可以结合使用。
反应式(5)中的四酰基二(芳甲基)六氮杂异伍兹烷的量,以其与所说的反应溶剂的重量比计,一般为0.001-1,优选为0.005-0.5,更优选为0.1-0.4。
作为选择性地用于所说的脱芳甲基化反应中的还原剂,可列举的有氢气,肼等,优选氢气。
所说的还原剂的用量以所说的还原剂对四酰基二(芳甲基)六氮杂异伍兹烷的芳甲基的摩尔比计,一般为1-10000,优选1-1000,更优选2-50。当氢气作为还原剂时,所说的还原压力一般为0.01-100kgf/cm2,优选0.1-30kgf/cm2,更优选0.1-20kgf/cm2(以氢气的分压计)。除氢气以外,惰性气体,例如,氮气,氩气和氦气,也可存在于所说的反应体系。
对可选择性使用的还原催化剂,无任何特殊限制,只要能加快四酰基二(芳甲基)六氮杂异伍兹烷的脱芳甲基化。作为所说的还原催化剂,一般可以使用含有铂族金属或其衍生物的催化剂。还原催化剂的优选的例子有Pd化合物[例如,Pd(OAc)2,PDCl2,Pd(NO3)2,PdO,Pd(OH)2,Pd3Pb1和Pd3Te1],Pd合金和金属Pd;和Ru化合物(例如,RuCl3),Ru合金和金属Ru,其中更优选Pd化合物(如Pd(OAc)2,PDCl2等)、Pd合金和金属Pd。这些还原催化剂可以直接使用,也可以以载附在各种载体上的形式使用,所说的载体可列举的有活性炭,二氧化硅,氧化铝,二氧化硅-氧化铝,沸石,活性粘土,氧化锆和氧化钛。为了提高所说的催化剂的活性,所说的催化剂在用于上述还原脱芳甲基化反应之前,最好经还原处理。作为用于这种还原处理的还原剂,优选的是氢气或肼。当将所说的催化剂载附在载体上使用时,可以对催化剂的表面硅烷化,酰化等处理,以便使存在于载体表面的酸性点失活,或者对其进行增加表面酸性点的活化处理,或者通过吸附碱性物质(例如,NaOH)来改变载体表面的酸碱性。
当使用非均相还原反应催化剂时,可以以固定床的形式使用,也可以以流化床的形式使用。
所说的还原脱芳甲基化反应的温度一般在所说的溶剂的凝固温度~200℃范围内,优选30-180℃,更优选40-165℃。
作为得到待经蒸馏析晶操作处理的通式(3)所示的四酰基六氮杂异伍兹烷的方法,优选使用一种两步反应方法,在第一步中,在酰基化剂的存在下将六(芳甲基)六氮杂异伍兹烷还原脱芳甲基以得到四酰基二(芳甲基)六氮杂异伍兹烷[如下反应式(6)所示],在第二步中,将所得到的四酰基二(芳甲基)六氮杂异伍兹烷进行脱芳甲基以得到四酰基六氮杂异伍兹烷[如上反应式(5)所示]。
其中,B代表具有7-21个碳原子的芳甲基,W和A如上式(1)定义。
对于在酰基化剂存在下进行的所说的还原性脱芳甲基化[如上反应式(6)所示]中所用的反应溶剂,并无特殊限制,只要所说的溶剂能溶解所说的WB6,并且所说的溶剂不会对所说的反应产生不利的影响即可。作为所说的溶剂的例子,可列举的有具有酰胺基的有机溶剂,例如,N,N-二甲基乙酰胺,N,N-二甲基甲酰胺,1,3-二甲基-2-咪唑烷酮,和N-甲基-2-吡咯烷酮以及具有醚基的有机溶剂,例如,乙二醇二乙醚,乙二醇二正丁醚,二甘醇二甲醚,二甘醇二乙醚,二甘醇二丁醚。在这些溶剂中,优选的是N,N-二甲基乙酰胺和N,N-二甲基甲酰胺。上述这些溶剂可以单独使用也可以结合使用。
由于作为上述反应式(6)所示的反应溶剂所用的溶剂,其优点在于也可以作为待经蒸馏析晶操作处理的组合物体系中的第二溶剂,所以,在按照上述反应式(6)的反应,使用上述溶剂(可用作第二溶剂)来制备四酰基二(芳甲基)六氮杂异伍兹烷时,就没有必要将得到的四酰基二(芳甲基)六氮杂异伍兹烷从反应混合物中分离出来,所说的后续操作就可以容易地进行,具体地说,将可用作待经蒸馏析晶操作处理的组合物体系中的第一溶到的溶剂加入到通过反应式(6)所示的反应得到的反应混合物中,将由此得到的含有四酰基二(芳甲基)六氮杂异伍兹烷和第一和第二溶剂的混合物进行脱芳甲基化处理或进行脱芳甲基化和酰基化处理,得到含有所说通式(3)的目的物四酰基六氮杂异伍兹烷的反应混合物(组合物体系),然后将所得到的组合物体系通过除去其中的至少一部分所说的第一溶剂进行蒸馏析晶处理,以析出目的物的晶体,最后将析出的晶体从所说的组合物体系中分离出来。
反应式(6)的反应中WB6的用量,以WB6对所说的反应溶剂的重量比计,一般为0.001~1,优选为0.005~0.5,更优选的是0.01~0.4。
作为在酰化剂存在下如上反应式(6)所示的还原性脱芳甲基化和酰化反应中使用的还原剂,可以列举的有氢气或甲酸。优选氢气。
所说的还原剂一般以其与所说的WB6中的芳甲基的摩尔比为0.1~10000的量使用,优选其摩尔比为0.67~1000,更优选的是2~50。当使用氢气作为还原剂时,所说的反应的压力(以氢气的分压计)一般在0.01~100,优选在0.1~30,更优选为0.1~15kgf/cm2范围内。除氢气以外,惰性气体,例如,氮气、氩气和氦气也可以存在于所说的反应体系中。
对于作为上述反应式(6)所示的在酰化剂存在下的还原性脱芳甲基反应中所用的还原催化剂,并无特殊限制,只要它能有利于所说的WB6的还原性脱芳甲基反应的进行即可。可以利用与上述四酰基二(芳甲基)六氮杂异伍兹烷的脱芳甲基化反应中使用的相同的还原催化剂和还原条件。
对上述反应式(6)所示的在酰化同时的还原性脱芳甲基反应中所用的酰化剂,并无任何特殊限制,只要它能将仲胺基酰化形成N-酰基键即可。作为所说的酰化剂的例子可列举的有羧酸酐,例如,乙酸酐、丙酸酐、甲酸酐,乳酸酐和乙酸和甲酸的混合酸酐;N-羟基琥珀酰亚胺的羧酸酯,例如N-乙酰氧基琥珀酰亚胺,N-丙酰氧基琥珀酰亚胺和N-(2-苯基乙酰氧基)琥珀酰亚胺;以及酰基咪唑,例如,乙酰基咪唑和丙酰基咪唑。这些酰化剂中,优选的是羧酸酐,例如乙酸酐,丙酸酐和乙酸和甲酸的混合酸酐,更优选是乙酸酐。
所说的酰化剂的用量是随着所说的酰化剂的反应性、反应模式和反应条件的不同而变化。一般以其对WB6中的芳甲基的摩尔比在0.67~100,优选为0.67~10,更优选0.67~3的范围内量使用。
上述反应式(6)所示的在酰化剂存在下的还原性脱芳甲基反应的温度一般在所说的反应溶剂的凝固温度到200℃范围内,优选的是30~180℃,更优选的是40~165℃。为抑制所说的WB6反应时间长时在所说的溶剂中容易发生的骨架裂解,优选使所说反应式(6)的反应在较低的温度,即40~80℃下进行。但是,该反应也可以在较高的温度下,即100~200℃下进行,因为在100~200℃下,不仅因WB6的溶解度的提高,使得在高WB6浓度下,进行所说的反应成为可能,而且所得到的WA4B2可以在溶于所说的反应溶剂的状态下,容易地与固体催化剂分离。
当在反应式(6)所示的在酰化剂存在下的还原性脱芳甲基化反应中使用具有酰胺基的有机溶剂时,即使在20~165℃下进行所说的反应,也可以抑制WB6的骨架裂解。具有酰胺基的有机溶剂的这种抑制WB6的骨架裂解的效果是由于该溶剂的弱碱性。具体地说,在酰化剂存在下的还原性脱芳甲基化反应中,虽然仲胺被酰化剂酰化后形成酸性质子,这种酸性质子可促进WB6的骨架裂解,但是通过使用具有弱碱性的酰胺基的有机溶剂作为反应溶剂,来中和所成的酸性质子,由此来维持所说的反应体系的酸性处于低水平,因此即使以高温下进行上述反应也可以抑制WB6的骨架裂解。
从上述可以看出,在反应式(6)所示在酰化剂存在下的还原性脱芳甲基化反应中,使用具有酰胺基的有机溶剂作为反应溶剂是特别优选的,因为抑制WB6的骨架裂解可以提高反应的收率。
使用具有醚基的溶剂也可以得到使用具有酰胺基的溶剂(弱碱性)所达到的相同效果,作为所说的具有醚基的溶剂的例子,可以列举的有乙二醇二乙醚,乙二醇二正丁醚,二甘醇二甲醚,二甘醇二乙醚和二甘醇二丁醚。
作为进行反应式(6)所示的在酰化剂存在下的还原性脱芳甲基化反应的方法,可以采用将WB6,酰化剂,反应溶剂,反应催化剂和还原剂放入反应容器中,在预定温度下搅拌的方法。优选的方法是首先将反应催化剂和还原剂放入反应容器中并使其保持在预定温度下,然后再加入WB6溶解于反应溶剂中形成的溶液和酰化剂。另一优选的反应方法是将反应催化剂和还原剂首先加入到反应容器中,并保持在预定温度,然后再向所说的反应容器中加入WB6和酰化剂溶解于反应溶剂中形成的溶液。
当待经蒸馏析晶处理的组合物体系中所含的目的物为通式(3)所示的四酰基六氮杂异伍兹烷时,最优选的用于反应式(6)所示在酰化剂存在下进行的还原性脱芳甲基化反应的反应溶剂是具有酰胺基的溶剂。其理由如下:由于具有酰胺基的溶液剂具有对四酰基二(芳甲基)六氮杂异伍兹烷的高溶解性,因此,当将具有酰基的溶剂作为反应式(6)的在酰化剂存在下进行的还原性脱芳甲基反应中的反应溶剂时所得到四酰基二(芳甲基)六氮杂异伍兹烷可以保持溶于得到的反应混合物中的状态。反应式(6)的反应结束后,向所说的反应混合物中加入水(它将起到蒸馏析晶操作中的第一溶剂的作用),并将所得到的混合物进行反应式(5)的脱芳甲基化,由此得到一种含有溶解于水中的目的物四酰基六氮杂异伍兹烷的反应混合物。因此,可以通过使所有的六氮杂异伍兹烷化合物[即,六(芳甲基)六氮杂异伍兹烷,四酰基二(芳甲基)六氮杂异伍兹烷和四酰基六氮杂异伍兹烷]保持在溶解于反应溶剂中的状态连续稳定地进行反应式(6)和(5)的反应。另外,由于通过反应式(5)的脱芳甲基化反应得到的反应混合物已经含有第一和第二溶剂,所以该反应混合物可直接用作待经所说的蒸馏析晶处理的组合物体系。
当连续进行反应式(6)和(5)的脱芳甲基化反应时[即,当连续生成四酰基二(芳甲基)六氮杂异伍兹烷,然后从其再生成四酰基六氮杂异伍兹烷,以得到可以连续蒸馏析晶操作处理的组合物体系],作为用于反应式(6)的还原性脱芳甲基化反应的酰化剂,优选的是羧酸酐,更优选的是乙酸酐。
在根据反应式(6)的使用羧酸酐的酰化反应中,副产一种沸点高于水的羧酸。当回收或再利用使用过的反应溶剂时,必须除去这种羧酸副产物。为除去这种羧酸副产物,优选使用这样一种方法,在该方法中,通过与芳甲烷如甲苯或二甲苯一起共沸蒸馏除去所说的羧酸副产物。
作为用于上述共沸蒸馏的芳甲烷,优选使用的有:
在反应式(6)所示的还原性脱芳甲基化反应过程中作为副产物产生的芳甲烷;或在反应式(6)所示的还原性脱芳甲基化反应过程中作为副产物产生的芳甲烷和在反应式(5)所示的脱芳甲基化反应过程中作为副产物产生的芳甲烷的混合物。
另外,也可以向反应式(6)所示反应的反应体系中和/或由反应式(6)所示反应所得到的反应混合物中加入另外的芳甲烷。对于所说的共沸蒸馏的时间及方法,并无特殊限制。但是,优选是通过将副产物羧酸的副产物芳甲烷和/或另外加入的芳甲烷通过共沸蒸馏从(x)反应式(6)的还原性脱芳甲基化反应完成的得到的反应混合物中;(y)通过步骤(II)中的蒸馏除去所说的第一溶剂时的组合物体系中;或(z)在步骤(III)中将析出的晶体从所说的组合物体系中分离出去后仍残留的一部分体系中除去。具体地说,在作为上述反应式(6)所示的酰化剂存在下的还原性脱芳甲基化反应中的溶剂,使用具有酰胺基的溶剂,在作为上述反应式(5)所示的脱芳甲基化合物中也使用具有酰胺基的溶剂,作为能溶解这种反应中得到的四酰基六氮杂异伍兹烷的溶剂使用水的情况下,由于上述反应式(6)所示的酰化剂存在下的还原性脱芳甲基化反应中作为副产物生成的羧酸可以促进具有酰胺基的溶剂的水解,所以从加水前的上述(x)中所示的上述反应(6)所示的酰化剂存在下的还原性脱芳甲基化反应完成后得到的反应混合物中共沸蒸馏为优选。另外,由于上述(y)中所述的在步骤(II)中通过蒸馏除去第一溶剂时,从上述组合物体系,或从上述(z)中所述的步骤(III)中析出的晶体从组合物系中分离出去以仍残留的一部分组合物体系进行共沸蒸馏,作为芳甲烷均可以使用上述反应式(6)和(5)所示的两反应中作为副产物产生的芳甲烷,所以是优选的。作为进行共沸蒸馏的优选方法的另一例,可以提及的是这样一种方法,在该方法中将水作为所说的第一溶剂,其中(1)在200mmHg或更低的减压下进行蒸馏析晶,以使得所说的蒸馏可以在低温下进行,以便抑制所说的具有酰胺基的有机溶剂水解,以及(z)进行所说的共沸蒸馏(即,在通过蒸馏除去水之后进行所说的共沸蒸馏)。作为所说的共沸蒸馏中所用的芳甲烷,优选使用的是甲苯。
作为通式(3)所示的四酰六氮杂异伍兹烷的另一优选例,可以提的是如下合成方法得到的,在所说的合成方法中,使用至少一种反应溶剂,该反应溶剂与选自所说的第一溶剂和所说的第二溶剂中的至少一种溶剂相同,并且该合成方法包括将六(芳甲基)六氮杂异伍兹烷在酰化剂存在下经下列反应式(7)所示的还原性脱芳甲基化处理,以得到含有所说的四酰六氮杂异伍兹烷和所说的至少一种反应溶剂的反应混合物;
其中,每个B独立地代表C7~21的芳甲基,W,A和H如上述式(1)中所定义。
上述反应式(7)所示的反应可以在对上述反应式(6)的反应条件进行适当调整的基础上进行。
如上述反应式(6)的反应的情况一样,为了通过反应式(7)的反应高产率地得到所说的四酰基六氮杂异伍兹烷,作为反应溶剂优选使用上述具有酰胺基的有机溶剂。
另外,当希望使用通过利用所说的蒸馏析晶法的本发明方法中的反应式(7)所示的反应得到的化合物时,优选的是使用至少两种与所说的第一溶剂和第二溶剂相同的反应溶剂进行反应式(7)的反应,以得到一种含有四酰基六氮杂异伍兹烷、所说的第一溶剂和所说的第二溶剂的反应混合物,因为这种反应混合物可以直接作为待经蒸馏析晶处理的组合物体系。当反应式(7)的反应完成后得到的反应混合物含有所说的第一溶剂时,这种反应混合物可以直接用作上述待经蒸馏析晶处理的组合物体系。另一方面,当反应式(7)的反应中的反应溶剂不使用与所说的第一溶剂相同的溶剂时,优选①在反应式(7)的反应期间向其反应体系中,或②向由反应式(7)的反应得到的反应混合物中加入与所说的第一溶剂相同的溶剂,以得到一种可以用作所说的待经蒸馏析晶处理的组合物体系。
对由反应式(7)得到的可以用作所说的待经蒸馏析晶处理的组合物体系中应含有的溶剂(与所说的第一溶剂相同的)的量,并无特殊限制,只要所说的反应混合物中含有的溶剂足以溶解所生成的四酰基六氮杂异伍兹烷即可。因此,所说的与第一溶剂相同的溶剂的量是随着作为起始物的WA6化合物的量和四酰基六氮杂五兹烷的产率的不同而变化的。作为上述反应混合物中所说的与第一溶剂相同的溶剂与所说的与第二溶剂相同的溶剂的重量比,一般在0.1~10范围内,优选0.2~5,更优选为0.5~2。
上述通式(1)的四酰基六氮杂异伍兹烷(b)的另外一些优选例子包括通式(1)中的n为6时的那些化合物。这些四酰基六氮杂异伍兹烷(b)的具体例子包括分别由下列式(8)所示的六酰基六氮杂异伍兹烷和由下列式(9)所示的四酰基二甲酰基六氮杂异伍兹烷:
         WA6          (8)  和
         WA4Fr 2       (9)
其中,每个Fr代表甲酰基,W和A如上述式(1)中所定义。
例如,六乙酰基六氮杂异伍兹烷[式(8)中的化合物]和四乙酰基二甲酰基六氮杂异伍兹烷[式(9)中的化合物]在上述第一溶剂(即,水和/或羧酸)中具有高溶解性。因此,这些化合物优选用于进行蒸馏析晶的本发明方法中。
在进行所说的蒸馏析晶的本发明方法中,当上述六乙酰基六氮杂异伍兹烷或四乙酰基二甲酰基六氮杂异伍兹烷用作所说的组合物体系中的化合物(b)时,优选将水,甲酸或乙酸用作所说的第一溶剂,并且将上述具有醚基的有机溶剂作为所说的第二溶剂,在该溶剂中六乙酰基六氮杂异伍兹烷和四乙酰基二甲酰基六氮杂异伍兹烷为微溶的。另外,在进行所说的蒸馏析晶操作的本发明方法中,作为所说的组合物体系中的化合物(b),使用四乙酰基二甲酰基六氮杂异伍兹烷时,更优选的是将甲酸作为第一溶剂,因为作为四乙酰基二甲酰基六氮杂异伍兹烷生产中使用的酰化剂使用的甲酸可以作为所说的第一溶剂利用。
当本发明中的目的物为六酰基六氮杂异伍兹烷时,作为所说的组合物体系中的化合物(b),优选使用一种六酰基六氮杂异伍兹烷,该化合物通过将四酰基二(芳甲基)六氮杂异伍兹烷如下列反应式(10)所示进行脱芳甲基化得到的:
上式中,B独立地表示碳原子数7~21的芳甲基,W和A与式(1)含义相同。
在实施上述反应式(10)表示的反应步骤的时候,优选使式(4)的四酰基二(芳甲基)六氮杂异伍兹烷脱芳甲基,之后将得到的四酰基六氮杂异伍兹烷乙酰化。本方法因作为副产物的带有烷基的六氮杂异伍兹烷,如四酰基二烷基六氮杂异伍兹烷的生成受到抑制,故优选。
实施反应式(10)反应的目的物是四酰基二甲酰基六氮杂异伍兹烷时,反应方式例如将式(4)的四酰基二(芳甲基)六氮杂异伍兹烷脱芳甲基,合成四酰基六氮杂异伍兹烷,之后再将由酰基六氮杂异伍兹烷甲酰化,合成四酰基二甲酰基六氮杂异伍兹烷,也可以在将式(4)的四酰基二(芳甲基)六氮杂异伍兹烷脱芳甲基化同时将甲酸加入脱芳甲基反应体系进行甲酰化。
在前述反应式(10)的反应中,优选各酰基基团为乙酰基。
反应式(10)脱芳甲基化反应的条件可采用与前述反应式(5)脱芳甲基化反应相同的反应条件。
在反应式(10)的反应中实用的酰化剂可以使用在上述反应式(6)中提到的物质。
合成六酰基六氮杂异伍兹烷时,可使用的酰基化剂优选包含酰卤化物,如乙酰氯、乙酰溴等。
合成四酰基二甲酰基六氮杂异伍兹烷时,可使用的甲酰化剂例如甲酸,羧酸酐如甲酸酐、甲酸乙酸酐,甲酸酯如甲酸甲酯等。上述甲酰化剂优选甲酸,因为甲酸也是还原剂。具体地说,合成四酰基二甲酰基六氮杂异伍兹烷时,甲酸作为溶剂使用时,具有以下(a)~(c)的特点:
(a)作为溶剂可以高浓度的溶解四酰基二(芳甲基)六氮杂异伍兹烷和四酰基二甲酰基六氮杂异伍兹烷;
(b)在脱芳甲基化反应中用作为还原剂;
(c)甲酰化剂。
在合成四酰基二甲酰基六氮杂异伍兹烷时,反应溶剂中的第二成分优选可作为析晶步骤中第二溶剂的有机溶剂。作为第二溶剂,四酰基二甲酰基六氮杂异伍兹烷在其中溶解度应在1%以下,沸点应比第一溶剂高。上述有机溶剂包含具有醚基的溶剂如乙二醇二乙醚、乙二醇二正丁醚、二甘醇二甲醚、二甘醇二乙醚、二甘醇二正丁醚。
本发明方法中,特优选通过下述反应式(11)制得供蒸馏析晶的四酰基二甲酰基六氮杂异伍兹烷:
其中Fr表示甲酰基、B表示相同或不同的碳原子数7~21的芳甲基,W和A与前述式(1)含义相同。
如反应式(11)所示,在其中第一步操作中,六(芳甲基)六氮杂异伍兹烷在酰基化剂的存在下还原脱芳甲基,合成四酰基二(芳甲基)六氮杂异伍兹烷,在第二步操作中,四酰基二(芳甲基)六氮杂异伍兹烷同时或依次脱芳甲基并甲酰化,后一种情况是通过四酰基六氮杂异伍兹烷合成四酰基二甲酰基六氮杂异伍兹烷。式(11)的反应操作中,优选各酰基为乙酰基。
式(11)反应的第一步操作中,六(芳甲基)六氮杂异伍兹烷在酰基化试剂的存在下的还原脱芳甲基反应条件可与前述反应式(6)表示的在酰基化试剂存在下还原脱芳甲基的反应条件相同。在上述反应条件中,式(11)第一步操作的溶剂优选沸点比甲酸高的带有酰胺基或醚基团的有机溶剂,可作为蒸馏析晶步骤的第二溶剂使用。
上述式(11)反应的第二步操作,由四酰基二(芳甲基)六氮杂异伍兹烷合成四酰基二甲酰基六氮杂异伍兹烷的反应条件可与前述式(10)表示的在酰基化剂的存在下还原脱芳甲基的反应条件相同。
如上所述,本发明的第一种实施方案优选采用蒸馏析晶方法。不过,如上所述,其他析晶方法,如膜分离法、吸附法以及化学反应法也可以使用。以下详细说明上述其他方法。
以下详细说明膜分离法(方法B)。
膜分离法是使用可以选择性透过第一溶剂的分离膜,选择性去除第一溶剂而使目的物析晶的方法。可利用分离膜去除的第一溶剂最优选水。可使用的水的分离膜应根据多种因素而决定,如反应器的形状等。例如,可使用聚羟基亚甲基膜、丙烯酸-丙烯腈共聚物膜、离子化甲壳素膜、日本特开昭59-109204号、日本特开昭60-129104号公报等记载的具有马来酸交联的PVA活性层的复合膜或聚合物合金膜(polymer alloymembrane)、《化学工学研讨会纪要》(Chemical Engineering SymposiumSeries)41,102~105页(1994)记载的A型沸石膜等无机膜等。从本发明的工业应用上考虑,采用膜分离法,优选具有优良耐久性、对反应液耐化学品性优良、以及高机械强度的膜。从上述角度考虑,优选无机膜,因其具有高的上限温度、耐化学品性高。如上述《(化学工学研讨会纪要》41,102~105页(1994)记载的A型沸石膜,其制备是将具有约1μm的孔径的多孔氧化铝基材浸入由硅酸钠、氢氧化钠、铝酸钠、氢氧化铝以H2O/Na2O=60、Na2O/SiO2=1、SiO2/Al2O3=2的比例组成的混和溶液之后在80~100℃下进行3~12小时的水热反应而得到的。另外,通过反复进行上述浸渍、水热反应,也可以调整膜的特性。
分离膜的形状没有特别限制,可通过采用所需形状的基材来得到所需的形状。分离膜的形状可根据反应器的结构而决定。例如,常用有平片膜、模块化平片膜、筒状膜、模块化筒状膜等。
在去除的第一溶剂是水的时候,操作温度高的优点在于可以提高水透过分离膜的速度,操作温度低的优点在于可以提高水的分离性能。去除水操作的温度范围为室温~200℃。分离膜与反应器一体的时候,分离膜的温度与反应温度相应,为40~165℃,优选40~100℃。
为分离水的操作压力,从原理上讲只要膜两侧有压差即可,通常分离压力范围0.5~20kg/cm2。另外,如果分离膜下游方向抽真空,则去除水的效果更好。
以下详细说明吸附法(方法C)。
吸附法是通过吸附固定而从溶液中去除第一溶剂,从而将第一溶剂从组合物体系内去除,使目的物析晶的方法。这种方法应注意以下(a)、(b):
(a)第一溶剂是水时,可使用分子筛(小孔用来吸附水分子)和盐类,如氯化钙、硫酸镁等可与水形成稳定水合物的盐。
(b)第一溶剂是羧酸时,可采用胺型阴离子交换树脂等吸附羧酸阴离子。
以下详细说明化学反应法(方法D)。
化学反应法是采用化学反应将第一溶剂转变为其他物质,从而从组合物体系内去除第一溶剂,使目的物析晶的方法。采用这种方法,应注意以下(a)、(b):
(a)第一溶剂是水时,使水和在水中激烈反应的物质如钾、钠、四氢铝锂、硼氢化钠或硼氢化钙反应,转变为金属氢氧化物。
(b)第一溶剂是羧酸时,使羧酸和碱性化合物如胺、金属氢氧化物等反应,生成盐;和醇脱水反应生成酯;或和胺脱水反应生成酰胺。生成的水可以通过A、蒸馏法,B、膜分离法,C、吸附法、D、化学反应法等方法去除。
对于从组合物体系中分离在步骤(III)结晶析出的结晶,其方法没有特别的限制。
2.第二种实施方案
本发明的第二种实施方案中的步骤(A)是形成含有下述(a’)、(b’)的组合物体系,其中(a’)是由水以及可与水相分离的至少一种有机溶剂组成的混和溶剂,(b’)是以下通式(12)表示的具有酰基的六氮杂异伍兹烷衍生物,形成的组合物体系含有有机相以及至少溶解了部分前述具有酰基的六氮杂异伍兹烷衍生物(b’)的水相,
              WAnH(6-n)       (12)式(12)中n为4或6,A独立地表示相同或不同的碳数1~10的酰基,H为氢原子,W表示如下式(13)的六价的六氮杂异伍兹烷残基;
第二种实施方案中的步骤(B)是将水相自前述组合物体系中分离;
第二种实施方案中步骤的(C)是蒸发前述水相的水,以分离形式得到前述具有酰基的六氮杂异伍兹烷衍生物(b’)。
由此可见,本发明的第二种实施方案与本发明的第一种实施方案实际上是相同的,只是必须使用水和可与水相分离的至少一种有机溶剂组成的混和溶剂(a’),目的物〔具有酰基的六氮杂异伍兹烷(b’)〕是通过蒸发分离后的水相的水而得到的。
在本发明的第二种实施方案中,式(12)的具有酰基的六氮杂异伍兹烷衍生物(b’)与第一种实施方案中的式(1)的具有酰基的六氮杂异伍兹烷衍生物(b)是相同的,式(13)的六价的六氮杂异伍兹烷残基(b’)与第一种实施方案中的式(2)的六价的六氮杂异伍兹烷残基是相同的。
第二种实施方案所用的方法中的混和溶剂(a’)没有特别限制,只要上述有机溶剂可与水相分离即可。
混和溶剂(a’)中所用的有机溶剂可与水相分离,优选使式(12)的具有酰基的六氮杂异伍兹烷衍生物(b’)在其中的溶解度为0.5%以下的。混和溶剂(a’)中所用的有机溶剂例如酯类如乙酸乙酯、乙酸丁酯,醚类如乙醚、二异丙基醚,含卤素的溶剂如氯仿、二氯甲烷,以及芳香族溶剂如苯、甲苯、二甲苯。
本发明的第二种实施方案中,作为目的物的具有酰基的六氮杂异伍兹烷衍生物(b’)的具体例与式(1)化合物(b)的具体例相同。另外,化合物(b’)的合成方法、合成条件、所用原料、原料用量等也与式(b)化合物(b)相同。
从组合物体系中分离水相,以及蒸发水相的水的方法,没有特别的限制。
以下对上述化合物WB6、WA4B2、WA4H2、WA4Fr 2进行说明。
前述反应式(5)、(6)、(7)、(10)、(11)中的B表示的芳甲基基团,是芳香基(Ar)取代的甲基基团,通常具有7~21个碳原子。芳甲基B的代表性的结构如下式(14)所示:
         -CH2Ar            (14)其中Ar表示碳原子数6~20的芳香基。Ar的碳原子数,通常为6~20,优选为6~10,最优选6。Ar例如苯基,烷基苯基如甲基苯基(邻、间、对异构体)、乙基苯基(邻、间、对异构体)、二甲苯基,烷氧苯基如甲氧苯基(邻、间、对异构体)、乙氧苯基(邻、间、对异构体)、丁氧苯基(邻、间、对异构体),未取代或取代的萘基。上述基团优选未取代或取代的苯基和烷氧苯基。WB6中的六个芳甲基可以相同或不同。
前述反应式(5)、(6)、(10)、(11)中的WA4B2表示的化合物可因酰基、芳甲基的取代位置不同而有多种异构体,采用本发明的制造方法,WA4B2可以是下述式(15-1)~(15-6)的任意结构的立体异构体和光学异构体:其中各个A和W与前述式(12)中定义相同,B与上述定义相同。上述化合物中,式(15-1)化合物中芳甲基B被氢原子取代后,亲水性最高,最优选。
前述式(3)、(5)和(7)中WA4H2表示的六氮杂异伍兹烷衍生物可因酰基、氢原子的取代位置不同而有多种构型异构体,采用本发明的制造方法,WA4H2可以取其中任意结构。其具体结构就是上述式(15-1)~(15-6)表示的化合物的芳甲基被氢原子取代后的产物。上述结构之中,最优选是式(15-1)表示的各芳甲基被氢原子取代后的六氮杂异伍兹烷衍生物,因其具有高度的亲水性。
另外,本发明蒸馏析晶步骤中的目的物前述式(9)表示的四乙酰基二甲酰基六氮杂异伍兹烷(A表示乙酰基),也会因乙酰基、甲酰基的取代位置不同而有多种构型异构体,采用本发明的制造方法,四乙酰基二甲酰基六氮杂异伍兹烷可以是这些立体异构体中的任意一个。其具体结构就是上述式(15-1)~(15-6)表示的化合物的各芳甲基被甲酰基取代、各个酰基是乙酰基的化合物。上述结构之中,最优选是式(15-1)表示的各芳甲基被氢原子取代后的六氮杂异伍兹烷衍生物,因其具有高度的亲水性。
前述反应式(6)、(7)和(11)的反应如下所述。
上述各反应包含以下步骤:1)在酰化剂的存在下还原脱芳甲基,将N-芳甲基基团转变为N-H基团;2)继续进行酰化反应,将N-H基团转变为N-酰基基团。另外,由于反应条件的缘故,N-酰基基团有可能发生还原转变为N-烷基基团的副反应。根据反应产物推测上述反应历程如下式(16)所示:上式中B表示具有7~21个碳原子的芳甲基,R独立地表示具有1~10个碳原子的烷基,W、A和H定义同前式(1)。
式(16)所示各化合物均已包含在前式(1)所示化合物以及前述反应式(5)、(6)、(7)、(10)和(11)中的产物中。
本发明的具有酰基的六氮杂异伍兹烷衍生物的制造方法,通过去除至少溶解了部分具有酰基的六氮杂异伍兹烷衍生物的第一溶剂(水或羧酸),或者将至少部分溶解了具有酰基的六氮杂异伍兹烷衍生物的第一溶剂相与第二溶剂相分离之后,通过蒸馏去除其中的第一溶剂,使目的物析晶,可以高纯度、高收率、低成本地获得具有酰基的六氮杂异伍兹烷衍生物。
本发明方法包含的反应路线总结如下。
Figure A9719090000411
发明的最佳实施方案
以下通过实施例和参考例具体说明本发明,但并不应认为限定本发明的范围。
在实施例中进行的各种测定按如下方法进行。
(1)利用高效液相色谱法(HPLC)定量四乙酰基六氮杂异伍兹烷和六乙酰基六氮杂异伍兹烷。
用如下仪器和条件进行测定。
i)仪器
HPLC装置:日本岛津制作所制LC-10A
柱:日本TOSOH公司制TSK-GEL AMIDE-804.6×250mm
ii)条件
检测方法:UV(210nm)
柱温:40℃
流动相:四氢呋喃/水(90/10)(v/v)
流速:1ml/min
进样量:10μl
待分析样品的准备如下进行。
[i]在酰基化剂的存在下利用WB6的还原脱芳甲基反应由反应混合物制备样品的方法:
取0.5ml反应混合物(含有催化剂的浆液),减压蒸发除去反应混合物中的液体成分,得到的残渣中加入9.5ml水,剧烈搅拌后过滤除去催化剂,得到的滤液作为用于HPLC的样品。
[ii]利用WA4B2的还原脱芳甲基反应由反应混合物制备样品
从反应混合物过滤除去催化剂,取得到的滤液0.5ml,减压蒸发除去液体成分,向得到的残渣中加入9.5ml水,剧烈搅拌后过滤除去不溶成分,得到的滤液作为用于HPLC的样品。
(2)利用HPLC定量四乙酰基二甲酰基六氮杂异伍兹烷
用如下的仪器和条件进行。
i)仪器
HPLC装置:日本岛津制作所制LC-10A
柱:日本化学品检查协会制L-Column ODS 4.6×250mm
ii)条件
检测方法:UV(210nm)
柱温:40℃
流动相:乙腈/水(5/95)(v/v)
流速:1ml/min
进样量:10μl
样品的制备如下进行。
将含有四酰基二甲酰基六氮杂异伍兹烷的反应混合物过滤除去催化剂,取得到的滤液0.5ml,减压蒸发除去液体成分,向残渣中加入9.5ml水,剧烈搅拌后过滤除去不溶成分,得到的滤液作为样品。
(3)利用气相色谱法(GC)定量其他六氮杂异伍兹烷衍生物
用如下的仪器和条件进行。
i)仪器
GC装置:日本岛津制作所制GC-14B
柱:金属毛细管柱Ultra Alloy(HT)内径0.25mm×15m膜厚:0.15μm
ii)条件
检测方法:FID
温度:注入口:340℃
柱:200℃保持1分钟后以15℃/min升温至340℃,之后于340℃保持4分钟。
检测区:340℃
载气:N2总流量:100ml/min
进样量:5μl
内标物质使用二十三碳烷或根据情况使用正辛烷。
用于GC的样品如下进行制备。
取0.5ml含有六氮杂异伍兹烷衍生物的反应混合物,其中加入23.5ml氯仿。得到的溶液4ml中加入二十三碳烷0.1g溶于100ml氯仿的溶液,得到的溶液作为样品。
参考例[含有各种酰基的六氮杂异伍兹烷衍生物在各种溶剂中的溶解度]
测定含有各种酰基的六氮杂异伍兹烷衍生物在各种溶剂中的溶解度。结果归纳于表1。
               表1  具有酰基的六氮杂异伍兹烷衍生物在各种溶剂中的溶解度(室温)
    析晶物质   未反应物     副产物
    WA4H2     WA6   WA4Fr 2   WA4B2     WA4E2
第一溶剂     水     >3%   >1%   >5%   <0.1%     >4%
    甲酸 >20% >30% >30% >50% >4%
    醋酸     >1%   >2%   >10%   >10%     >4%
第二溶剂 酰胺类溶剂     DMAc     <0.1%   >0.2%     >3%
    DMF     <0.1%   >0.2%     >3%
    DMI     <0.1%   >0.2%     >3%
    NMP     <0.1%   >0.2%     >3%
醚类溶剂     EDE     <0.1%   <0.1%   <0.5%     >0.5%
    EDB     <0.1%   <0.1%   <0.1%   <0.5%     >0.5%
    DEDM     <0.1%   <0.1%   <0.1%   <0.5%     >0.5%
    DEDE     <0.1%   <0.1%   <0.1%   <0.5%     >0.5%
    DEDB     <0.1%   <0.1%   <0.1%   <0.5%     >0.5%
表1中缩写代表的物质记载如下。
WA4H2:四乙酰基六氮杂异伍兹烷
WA6:六乙酰基六氮杂异伍兹烷
WA4Fr 2:四乙酰基二甲酰基六氮杂异伍兹烷
WA4B2:四乙酰基二苄基六氮杂异伍兹烷
WA4E2:四乙酰基二乙基六氮杂异伍兹烷
DMAc:N,N-二甲基乙酰胺
DMF:N,N-二甲基甲酰胺
DMI:1,3-二甲基-2-咪唑烷酮
NMP:N-甲基-2-吡咯烷酮
EDE:乙二醇二乙醚
EDB:乙二醇二正丁醚
DEDM:二甘醇二甲醚
DEDE:二甘醇二乙醚
DEDB:二甘醇二丁醚
实施例1[从由第一溶剂和第二溶剂组成的各种混合溶剂中蒸馏析晶各种具有酰基的六氮杂异伍兹烷衍生物]
将各种具有酰基的六氮杂异伍兹烷衍生物分别溶于由第一溶剂和第二溶剂组成的混合溶剂中,之后从组合物体系中蒸馏第一溶剂,析出六氮杂异伍兹烷衍生物。表2示出第一溶剂和第二溶剂的使用量(g)以及析晶结果。在实施例1中,蒸馏至釜内残留的第一溶剂的重量%浓度相对于釜内残留的第一溶剂和第二溶剂重量之和为1重量%或以下。
              表2  具有酰基的六氮杂异伍兹烷衍生物的析晶结果
           析晶物质           第一溶剂             第二溶剂   析晶结果
物质名   量(g)   溶剂名   量(g)    溶剂名     量(g)     收率(%)
    WA4H2     1     水     40     DMAc     20     98
    WA4H2     1     醋酸     40     DEDE     20     98
    WA4H2     1     水     40     DEDM     20     97
    WA4H2     1     水     40     DMF     20     97
    WA6     1     甲酸     40     EDE     20     96
    WA6     1     水     40     DEDE     20     97
    WA4Fr 2     1     甲酸     40     EDB     20     95
    WA4Fr 2     1     水     40     DEDM     20     98
表2中缩写代表的物质记载如下。
WA4H2:四乙酰基六氮杂异伍兹烷
WA6:六乙酰基六氮杂异伍兹烷
WA4Fr 2:四乙酰基二甲酰基六氮杂异伍兹烷
DMAc:N,N-二甲基乙酰胺
DMF:N,N-二甲基甲酰胺
EDE:乙二醇二乙醚
EDB:乙二醇二正丁醚
DEDM:二甘醇二甲醚
DEDE:二甘醇二乙醚
实施例2[由 的反应合成的WA4H2的蒸馏析晶]
(第一溶剂:水、第二溶剂:DMAc)
在100ml的高压釜中加入六苄基六氮杂异伍兹烷2.1g、10%Pd-C3.15g、醋酐1.84g、N,N-二甲基乙酰胺30ml,关闭高压釜。用氮气置换后再充入氢气,调节氢气压力为1.1kgf/cm2
以700rpm或以上的搅拌速度开始搅拌,高压釜内温升至60℃,开始反应。反应过程中连续补充氢气以维持高压釜的内压为1.1kgf/cm2。反应开始3小时后利用GC分析反应体系,结果表明相对于六苄基六氮杂异伍兹烷的四乙酰基二苄基六氮杂异伍兹烷的产率达到60%左右,停止反应,从高压釜中取出反应混合物,过滤除去催化剂,加入10%Pd-C 3.15g、水30ml,关闭高压釜。氮气置换后再充入氢气至高压釜内压达到3.3kgf/cm2
以700rpm以上的搅拌速度开始搅拌,高压釜内温升至130℃,开始反应。反应中连续补充氢气以维持高压釜内压为3.3kgf/cm2。反应开始1小时后利用HPLC分析反应体系,结果表明相对于六苄基六氮杂异伍兹烷的四乙酰基六氮杂异伍兹烷的产率达到60%左右(收率在58~68%范围内变动),停止反应,从高压釜中取出反应混合物,过滤除去催化剂。重复上述反应序列10次,合并得到的反应溶液,得到混合溶液。
使用装有恒温槽、真空泵和真空调节器的旋转蒸发器蒸馏混合溶液除去溶剂(70℃、1mmHg),得到粘稠的浆液17.0g(以重量比表示四乙酰基六氮杂异伍兹烷的含量为56.8%)。
上述浆液中的5.0g溶于15ml N,N-二甲基乙酰胺和150ml水的混合溶剂。上述混合溶剂溶液装入300ml茄型烧瓶中,使用装有恒温槽、真空泵和真空调节器的旋转蒸发器蒸馏除去水(70℃、50mmHg)。蒸馏除去约150ml水之后,从旋转蒸发器卸下茄形烧瓶,室温下冷却后室温放置6小时使析出固体。
抽滤析出的固体,用10ml N,N-二甲基乙酰胺洗涤固体。得到的湿润固体用真空干燥器干燥(70℃、1mmHg),得到四乙酰基六氮杂异伍兹烷白色固体2.51g [析晶收率88%纯度98%(由HPLC测定)]。
实施例3[利用蒸馏析晶分离由 的反应高收率得到的WA4H2]
100ml高压釜中加入0.84g10%Pd-C,充入氢气置换,使氢气压力达到1.1kgf/cm2、60℃的条件下,以50rpm的转速搅拌2小时。在上述高压釜中用注射器迅速注入2.1g六苄基六氮杂异伍兹烷和1.82g醋酐溶于30ml N,N-二甲基乙酰胺的溶液。之后迅速将转速提高至700rpm,在60℃下反应1小时。反应过程中连续补充氢气以维持高压釜的内压为1.1kgf/cm2。利用上述反应合成了四乙酰基二苄基六氮杂异伍兹烷(也含有四乙酰基六氮杂异伍兹烷)。以下将上述反应称作“第一步反应”。第一步反应之后,向高压釜内用注射器加入30ml水,在高压釜中通入氢气使内压达到9kgf/cm2,反应温度升至90℃,继续以700rpm搅拌反应1小时脱苄基。取出反应溶液,过滤除去催化剂。高效液相色谱法分析得到的滤液,结果表明在上述溶液中含有0.80g四乙酰基六氮杂异伍兹烷产率达到80%。以下将该脱苄基反应称作第二步反应。
上述滤液装入茄形烧瓶中,使用装有恒温槽、真空泵、真空调节器的旋转蒸发器,蒸馏除去比DMAc沸点低的成分(50℃、10mmHg)。蒸馏除去约32ml的水和甲苯等低沸点成分后,从旋转蒸发器上卸下茄形烧瓶,室温下冷却后析晶。抽滤析出的固体,用约1ml的N,N-二甲基乙酰胺洗涤固体。得到的湿润固体用真空干燥器干燥(70℃、1mmHg或更低),得到四乙酰基六氮杂异伍兹烷白色固体0.775g(析晶收率97%纯度98%(由HPLC测定))。
实施例4[蒸馏析晶由 的反应得到的WA4H2]
(第一溶剂:醋酸、第二溶剂:二甘醇二乙醚)
除了第一步反应溶剂由N,N-二甲基乙酰胺换成二甘醇二乙醚,第一步反应时间由1小时换成10小时,在第一步反应和第二步反应之间追加的第一溶剂由水换成醋酸之外,按与实施例3相同方法实施,结果得到纯度97%(由HPLC测定)的四乙酰基六氮杂异伍兹烷,相对于六苄基六氮杂异伍兹烷的反应收率72%(析晶收率96%)。
实施例5[蒸馏析晶由 的反应得到的WA4H2]
(第一溶剂:醋酸、第二溶剂:二甘醇二甲醚)
100ml的高压釜中加入1.22g四乙酰基二苄基六氮杂异伍兹烷、0.84g预先用肼还原的10%Pd-C、作为反应溶剂的醋酸30ml和二甘醇二甲醚30ml的混合溶剂,关闭高压釜。之后用氮气置换,再充入氢气使内压达到9kgf/cm2
以700rpm开始搅拌,高压釜内温升至90℃,反应1小时。利用HPLC分析反应体系,结果表明由上述反应制得的四乙酰基六氮杂异伍兹烷的产率为95%(相对于四乙酰基二苄基六氮杂异伍兹烷)。
之后停止反应,取出反应溶液,过滤除去催化剂,得到滤液。滤液用与实施例3的析晶操作同样方法进行蒸馏析晶,得到四乙酰基六氮杂异伍兹烷晶体,析晶收率95%,纯度99%(用HPLC测定)。
实施例6[蒸馏析晶由 的反应得到的WA4H2]
(第一溶剂:醋酸、第二溶剂:乙二醇二正丁醚(反应后追加))
除了反应溶剂换成仅用30ml醋酸以外,与实施例5同样反应。之后在过滤除去催化剂的反应液中加入乙二醇二正丁醚30ml,搅拌均匀,用与实施例3的析晶操作同样的方法蒸馏析晶,得到四乙酰基六氮杂异伍兹烷晶体,相对于四乙酰基二苄基六氮杂异伍兹烷的反应收率为87%(析晶收率94%)、纯度99%(用HPLC测定)。
实施例7[蒸馏析晶由 的反应得到的WA4H2]
(第一溶剂:醋酸+水、第二溶剂:二甘醇二乙醚)
除了反应溶剂换成20ml醋酸、10ml水之外,用与实施例5同样方法实施反应和析晶操作,得到四乙酰基六氮杂异伍兹烷晶体,相对于四乙酰基二苄基六氮杂异伍兹烷的反应收率为81%,析晶收率为96%,纯度为97%(用HPLC测定)。
实施例8[蒸馏析晶由 的反应得到的WA4H2]
(第一溶剂:醋酸、第二溶剂:二甘醇二乙醚+二甘醇二甲醚)
除了在第一步反应中反应溶剂换成15ml二甘醇二乙醚、15ml二甘醇二甲醚的混合溶剂,第一步反应时间改为10小时以外,按与实施例3第一步反应的同样方法实施,第二步反应中除了在第一步反应和第二步反应之间追加的溶剂由水换成醋酸以外,按与实施例3的第二步反应的同样方法实施,结果得到纯度为98%(用HPLC测定)的四乙酰基六氮杂异伍兹烷,相对于六苄基六氮杂异伍兹烷的反应收率为69%,析晶收率为95%。
实施例9[蒸馏析晶由 的反应得到的WA4H2]
(第一溶剂:水(反应后加入)、第二溶剂:DMAc)
除了10%的Pd-C增加至3.15g,反应时间改为3小时以外,按与实施例3的第一步反应同样的方法进行反应。得到含有沉积的四乙酰基六氮杂异伍兹烷的反应混合物。
HPLC分析上述反应混合物,表明通过上述反应以60%的产率(相对于六苄基六氮杂异伍兹烷)生成了四乙酰基六氮杂异伍兹烷。
在上述含有催化剂的反应溶液中加入30ml水,40℃下搅拌30分钟,使析出的六氮杂异伍兹烷溶解。之后过滤除去催化剂,滤液按与实施例3的析晶操作同样的方法进行蒸馏析晶,得到纯度99%(用HPLC测定)的四乙酰基六氮杂异伍兹烷,析晶收率98%。
实施例10[蒸馏析晶由 的反应得到的WA6]
(第一溶剂:醋酸、第二溶剂:二甘醇二乙醚)
除了反应溶剂换成二甘醇二乙醚之外,用与实施例5同样方法进行反应,取出反应溶液,过滤除去催化剂。在上述滤液中加入2g乙酰氯,室温搅拌1小时。由该反应使四乙酰基六氮杂异伍兹烷的NH基乙酰化,生成大约化学计算量的六乙酰基六氮杂异伍兹烷。用与实施例3的析晶操作同样的方法处理上述反应溶液,以90%的反应收率(相对于四乙酰基二苄基六氮杂异伍兹烷)得到纯度为97%(用HPLC测定)的六乙酰基六氮杂异伍兹烷,析晶收率为85%。
实施例11[蒸馏析晶由WB6→WA4B2→WA4H2→WA6的反应得到的WA6]
(第一溶剂:醋酸、第二溶剂:二甘醇二甲醚)
除了第一步反应的反应溶剂换成二甘醇二甲醚,第一步反应的反应时间改为10小时,在第二步反应开始之前追加的溶剂改为醋酸之外,用与实施例3同样方法进行第一步反应和第二步反应,反应结束后过滤除去催化剂。在上述滤液中加入2.0g乙酰氯,40℃搅拌1小时。之后用与实施例3的析晶操作同样的方法处理上述反应溶液,以64%的反应收率(相对于六苄基六氮杂异伍兹烷)得到纯度为98%(用HPLC测定)的六乙酰基六氮杂异伍兹烷晶体,析晶收率为85%。
实施例12[蒸馏析晶由 的反应得到的WA4Fr 2]
(第一溶剂:甲酸、第二溶剂:二甘醇二乙醚)
除了第一步反应的溶剂换成二甘醇二乙醚,反应时间改为10小时之外,与实施例3的第一步反应同样实施第一步反应。除了在第二步反应之前追加的溶剂改为甲酸,氢气氛改为氮气氛,反应时间改为5小时以外,第二步反应与实施例3的第二步反应同样进行。在第一步反应和第二步反应之间加入到反应体系中的甲酸有以下四种功能。
(1)作为甲酰化剂的功能(使在第二步反应中生成的四乙酰基六氮杂异伍兹烷的NH基甲酰化,在反应体系内生成四乙酰基二甲酰基六氮杂异伍兹烷的功能);(2)作为溶解四乙酰基二甲酰基六氮杂异伍兹烷的溶剂的功能;(3)作为还原剂的功能(使得第二步反应不必在氢气氛围下进行);(4)作为蒸馏析晶时的第一溶剂的功能。
反应结束后取出反应液,过滤除去催化剂,进行与实施例3同样的析晶操作,结果以68%的反应收率(相对于六苄基六氮杂异伍兹烷)得到纯度为98%(用HPLC测定)的四乙酰基六氮杂异伍兹烷晶体,析晶收率97%。
实施例13[蒸馏析晶由 的反应得到的WA4Fr 2]
(第一溶剂:甲酸、第二溶剂:乙二醇二乙醚)
除了反应溶剂换成30ml甲酸和30ml乙二醇二乙醚,氢气氛围改为氮气氛围,反应时间由1小时改为3小时,反应温度由90℃改为80℃之外,按与实施例5同样方法实施反应和析晶操作,以95%的反应收率(四乙酰基二苄基六氮杂异伍兹烷)得到纯度为98%(用HPLC测定)的四乙酰基二甲酰基六氮杂异伍兹烷,析晶收率为98%
实施例14[WA4H2的合成和共沸蒸馏除去副产的羧酸]
( 的反应)
(第一溶剂:水、第二溶剂:DMAc)
按与实施例3的第一步反应同样的方法实施第一步反应,之后取出反应溶液,过滤除去催化剂,在反应溶液中加入甲苯60ml,利用与甲苯的共沸蒸馏除去反应液中存在的醋酸。经过该共沸蒸馏操作后在蒸馏釜中残存约30ml左右的含有DMAc的甲苯溶液。从上述釜中残留溶液蒸馏除去甲苯。蒸馏除去甲苯后的釜内残留溶液中的醋酸浓度为2重量%以下。在100ml的高压釜中加入上述反应溶液和预先用肼还原的10%Pd-C 0.84g、30ml水,关闭高压釜,氮气置换后再充入氢气,维持内压为9kgf/cm2。之后立即以700rpm的转速开始搅拌,将内温升至90℃。在温度90℃的条件下反应1小时。反应结束后取出反应溶液,过滤除去催化剂,进行与实施例3的蒸馏析晶操作同样的方法,结果以76%的反应收率得到含有四乙酰基六氮杂异伍兹烷的混合物,纯度为98%(用HPLC测定),析晶收率98%。
由于利用上述方法使析晶滤液中的醋酸浓度降低至2重量%以下,所以为了循环使用DMAc而进行的再蒸馏操作变得容易。另外,由于醋酸会诱发作为起始原料的六苄基六氮杂异伍兹烷的骨架的裂解,所以在第一步反应中不使用醋酸。
实施例15[WA4H2的合成和共沸蒸馏除去副产的羧酸]
[ ]
第一溶剂:水、第二溶剂:DMAc
用与实施例3同样的方法实施第一步反应和第二步反应。之后取出反应溶液,过滤除去催化剂,用与实施例3的蒸馏析晶操作大致相同的方法实施析晶。
结果以79%的反应收率得到作为目的物的含有四乙酰基六氮杂异伍兹烷的混合物,纯度为97%,析晶收率94%。
在该蒸馏析晶后的滤液中加入60ml甲苯,共沸蒸馏N,N-二甲基乙酰胺中的醋酸。经过上述共沸蒸馏操作后,在蒸馏釜中残存有30ml左右的含有甲苯的N,N-二甲基乙酰胺。从釜残溶液中蒸馏甲苯。甲苯蒸馏后的釜残溶液中的醋酸浓度为2重量%以下。
实施例16~20[示出在 (n为4~5的整数)反应中优选使用具有酰胺基的溶剂]
酸性溶剂使用醋酸[AcOH],中性溶剂使用乙苯[EB],弱碱性溶剂使用N,N-二甲基乙酰胺[DMAc]、1,3二甲基-2-咪唑烷酮[DMI],碱性溶剂使用N,N-二甲基苯胺[DMA],进行实验以评价溶剂的酸性、碱性的对 反应的影响。各实验按如下方式进行。
在300ml的SUS不锈钢制耐压管中加入0.118g(0.167mmol)六苄基六氮杂异伍兹烷、0.106g 10%Pd-C、0.859g醋酐(9.00mmol)、0.0624ml正辛烷(利用气相色谱法进行成分定量分析用的内标物质)、反应溶剂10ml。氮气置换后再充入氢气使耐压管内压力达到2kgf/cm2。然后将耐压管置于恒温于60℃的振荡机中,以90~100spm的振荡速度振荡4小时.反应结束后取出反应溶液,以气相色谱法定性定量分析反应生成物。以下给出其结果。
                                    表3实施例  溶剂    注1)    注2)    WA2B4WA3B3WA4B2WA5B1WA4E2 WA3E3W-注3)
            甲苯   N-乙酰                                                    骨架
                   基苄胺
           (mmol)  (mmol)   (mmol)  (mmol)  (mmol)  (mmol)  (mmol)  (mmol)  (mmol)16      AcOH    0.37    0.30    0.002   0.003   0.003   0       0       0       0.00817      EB      0.75    0.00    0.000   0.045   0.060   0.009   0       0       0.14418      DMAc    0.85    0.00    0.000   0.000   0.050   0.056   0.031   0.029   0.16619      DMI     0.92    0.00    0.000   0.000   0.020   0.047   0.075   0.020   0.16720      DMA     0.35    0.00    0.164   0.000   0.000   0.000   0.000   0.000   0.164
表3中的单位为mmol。
表中的B表示苄基、A表示乙酰基、E表示乙基。
注1)WB6的脱苄基反应生成的苄基由来的生成物,甲苯生成量是反应进行的指标。
注2)由酸性质子产生的WB6的骨架裂解生成物苄胺为乙酰化的产物,其生成量是骨架裂解的一个指标。
注3)由气相色谱法检测的具有六氮杂异伍兹烷骨架的化合物的总和。在该总和中也包括表中未记载的六氮杂异伍兹烷衍生物的量。
由表3可以看出,在DMAc或DMI等具有酰胺基的弱碱性溶剂中的反应,与在醋酸等酸性溶剂或乙苯等中性溶剂中的反应相比,骨架裂解受到抑制、具有六氮杂异伍兹烷骨架的化合物产率高。另外,在DMA等碱性溶剂中几乎没有骨架裂解,但是反应活性过低,以致于只在反应初期得到作为反应中间体的WA2B4,之后反应便停止了。
实施例21~24
上述实施例表明使用具有酰胺基的溶剂作为 的反应溶剂时即使在高温条件下也能抑制骨架裂解。
在300ml的SUS不锈钢制耐压管中加入0.118g(0.167mmol)六苄基六氮杂异伍兹烷、0.106g 10%Pd-C、0.510g醋酐(5.00mmol)、0.0624ml正辛烷(利用气相色谱法进行成分定量分析用的内标物质)、N,N-二甲基乙酰胺10ml。氮气置换后再充入氢气使耐压管内的压力达到2kgf/cm2。然后将耐压管置于恒温的振荡机中,以100~110spm的振荡速度振荡。反应结束后取出反应溶液,以气相色谱法定性定量分析反应生成物。表4给出其结果。
                          表4
              注1)                                                      注2)实施例 温度 时间       WA2B4 WA3B3 WA4B2 WA5B1 WA4E2 WA3E3 W-骨架
              甲苯No.    (℃)(小时) (mmol) (mmol)  (mmol)  (mmol)  (mmol)  (mmol)  (mmol)  (mmol)21     165  2     0.86   0.000   0.040   0.071   0.034   0.019   0.000   0.16422     150  0.5   0.89   0.000   0.005   0.057   0.043   0.000   0.000   0.16523     110  2     0.91   0.000   0.000   0.041   0.041   0.000   0.000   0.16724     80   0.5   0.85   0.000   0.000   0.050   0.051   0.048   0.017   0.166
表4中的B表示苄基、A表示乙酰基、E表示乙基。
注1)WB6的脱苄基反应生成的苄基由来的生成物,甲苯生成量是反应进行的指标。
注2)由气相色谱法检测的具有六氮杂异伍兹烷骨架的化合物的总和。在该总和中也包括表中未记载的六氮杂异伍兹烷衍生物的量。
由表4可以看出,如果使用弱碱性的具有酰胺基的溶剂作为反应溶剂,即使在高温条件下也就是在反应温度达到165℃的温度条件下进行反应时,也几乎不产生骨架裂解。比较实验中使用乙苯为溶剂,用与实施例7同样的条件进行反应,骨架收率为60%以下(表中给出的值为0.1mmol以下)。
实施例25
本实施例表明在反应溶剂中含有5重量%(相对于反应溶剂重量)这样少量的醋酸不会对 的反应造成很大的影响。
除了在作为反应溶剂的DMAc中加入1.5ml醋酸(反应溶剂),反应时间改为2小时以外,实施与实施例3的第一步反应同样的反应,结果确认分别生成了四乙酰基二苄基六氮杂异伍兹烷和四乙酰基六氮杂异伍兹烷,收率分别为52%和21%(相对于六苄基六氮杂异伍兹烷)。
实施例26
本实施例表明即使使用14重量%(相对于反应溶剂重量)这样高浓度的WB6,也可以进行第一步反应。
除了六苄基六氮杂异伍兹烷的加入量改为4.2g,10%Pd-C的加入量改为2.1g,反应时间改为40分钟以外,按与实施例3的第一步反应同样的条件进行反应,结果确认分别生成了四乙酰基二苄基六氮杂异伍兹烷和四乙酰基六氮杂异伍兹烷,收率分别为53%和19%(相对于六苄基六氮杂异伍兹烷)。
实施例27
在由实施例2的方法得到的含有56.8%的四乙酰基六氮杂异伍兹烷的粘稠浆液5.0g中加入150ml水、100ml氯仿,搅拌使浆液溶解后静置,使分离成氯仿相和水相2相。取出水相,减压蒸馏除去液体成分,得到干燥的四乙酰基六氮杂异伍兹烷2.26g。
析晶收率80%,纯度为95%(用HPLC测定)。
工业上的实用性
利用本发明的制造具有酰基的六氮杂异伍兹烷衍生物的方法,可以低成本、高收率地制造高纯度的具有酰基的六氮杂异伍兹烷,该六氮杂异伍兹烷衍生物是用来提高传统炸药组合物性能的六硝基六氮杂异伍兹烷的前体。

Claims (29)

1.具有酰基的六氮杂异伍兹烷的制造方法,其特征在于包括下述步骤:
(I):形成含有下述(a)、(b)的组合物体系,其中(a)是由第一溶剂与第二溶剂组成的混和溶剂,第一溶剂是选自水或羧酸的至少一种;第二溶剂是选自除羧酸以外的有机溶剂中的至少一种;(b)是至少能够在上述混和溶剂(a)中部分溶解的由以下通式(1)表示的具有酰基的六氮杂异伍兹烷衍生物
           WAnH(6-n)                     (1)上述通式(1)中,n为4或6,A独立地表示相同或不同的碳数1~10的酰基,H为氢原子,W表示如下式(2)的六价的六氮杂异伍兹烷残基。
Figure A9719090000021
(II)从前述组合物体系中至少去除部分前述第一溶剂,使前述具有酰基的六氮杂异伍兹烷衍生物(b)析晶。
(III)将析出的结晶自组合物体系中分离出来。
2.根据权利要求1记载的方法,其中前述通式(1)表示的具有酰基的六氮杂异伍兹烷衍生物(b)是采用至少一种反应溶剂通过合成步骤得到的。
3.根据权利要求2记载的方法,其中前述至少一种的反应溶剂,与选自前述第一溶剂以及第二溶剂的至少一种溶剂是相同的,另外,步骤(I)形成的组合物体系中,选自前述第一溶剂以及第二溶剂的至少一种溶剂是来自于前述至少一种反应溶剂。
4.根据权利要求1记载的方法,其中前述第二溶剂沸点较第一溶剂高,且自组合物体系至少去除部分第一溶剂的方法是通过蒸馏进行的。
5.根据权利要求3记载的方法,其中前述第二溶剂沸点较第一溶剂高,且自组合物体系至少去除部分第一溶剂的方法是通过蒸馏进行的。
6.根据权利要求5记载的方法,其中前述具有酰基的六氮杂异伍兹烷衍生物(b)是如下式(3)表示的四酰基六氮杂异伍兹烷
          WA4H2             (3)上式(3)中,A、H以及W与前述通式(1)中含义相同,是通过合成步骤得到的,采用了至少两种反应溶剂,上述至少两种的反应溶剂与前述的至少一种的第一溶剂以及至少一种的第二溶剂是相同的,步骤(I)形成的组合物体系中前述至少一种的第一溶剂以及前述至少一种的第二溶剂来自于前述至少两种的反应溶剂,前述至少一种的第一溶剂选自水和醋酸;同时前述至少一种的第一溶剂是水时,前述第二溶剂选自比水沸点高的有机溶剂;前述至少一种的第一溶剂是水和醋酸的混和物时,前述第二溶剂选自比醋酸沸点高的有机溶剂。
7.根据权利要求5记载的方法,其中前述具有酰基的六氮杂异伍兹烷衍生物(b)是如下式(3)表示的四酰基六氮杂异伍兹烷
         WA4H2         (3)上式(3)中,A、H以及W与前述通式(1)中含义相同,是通过合成步骤得到的,采用了至少两种反应溶剂,上述至少两种的反应溶剂与前述的至少一种的第一溶剂以及至少一种的第二溶剂是相同的,步骤(I)形成的组合物体系中前述至少一种的第一溶剂以及前述至少一种的第二溶剂来自于前述至少两种的反应溶剂,前述至少一种的第一溶剂是水时,前述至少一种第二溶剂选自比水沸点高的可与水相溶的具有酰胺基的有机溶剂。
8.根据权利要求6记载的方法,其中获得上述式(3)表示的四酰基六氮杂异伍兹烷的合成步骤是由下述式(4)表示的四酰基二(芳甲基)六氮杂异伍兹烷在前述反应溶剂的存在下,脱芳甲基得到的,
           WA4B2             (4)
式(4)中,B独立地表示相同或不同的碳数7~21的芳甲基,W以及A与前述通式(1)含义相同。
9.根据权利要求7记载的方法,其中获得上述式(3)表示的四酰基六氮杂异伍兹烷的合成步骤是由下述式(4)表示的四酰基二(芳甲基)六氮杂异伍兹烷在前述反应溶剂的存在下,脱芳甲基得到的,
        WA4B2                 (4)
式(4)中,B独立地表示相同或不同的碳数7~21的芳甲基,W以及A与前述通式(1)含义相同。
10.根据权利要求5记载的方法,其中前述具有酰基的六氮杂异伍兹烷衍生物(b)是如下式(3)表示的四酰基六氮杂异伍兹烷
        WA4H2                 (3)
上式(3)中,A、H以及W与前述通式(1)中含义相同,是通过合成步骤得到的,采用了至少两种反应溶剂,上述至少两种的反应溶剂与前述的至少一种的第一溶剂以及至少一种的第二溶剂是相同的,步骤(I)形成的组合物体系中前述至少一种的第一溶剂以及前述至少一种的第二溶剂来自于前述至少两种的反应溶剂,前述至少一种的第一溶剂是水时,前述至少一种第二溶剂选自比水沸点高的可与水相溶的具有酰胺基的有机溶剂,前述合成步骤包含如下步骤:
(i)六(芳甲基)六氮杂异伍兹烷在酰化剂的存在下还原脱芳甲基,得到含有下式(4)的四酰基二(芳甲基)六氮杂异伍兹烷以及副产物羧酸和芳甲烷的反应混和物(i),
          WA4B2            (4)
式(4)中,B独立地表示相同或不同的碳数7~21的芳甲基,W以及A与前述通式(1)含义相同;
(ii)向反应混和物中加水;
(iii)反应混和物继续脱芳甲基,得到含有前述式(3)表示的四酰基六氮杂异伍兹烷的反应混和物中,同时副产出芳甲烷。
11.根据权利要求10记载的方法,其中步骤(i)副产的羧酸是通过与含有步骤(i)副产的芳甲烷的芳甲烷共沸蒸馏而除去的。
12.根据权利要求10记载的方法,其中步骤(i)副产的羧酸是通过与含有分别在步骤(i)和步骤(iii)副产的芳甲烷的芳甲烷共沸蒸馏除去的,在步骤(II)中通过蒸馏去除第一溶剂时从前述组合物体系中除去,或在步骤(III)中将析出的结晶从前述组合物体系分离之后是从残留的部分前述组合物体系中除去的。
13.根据权利要求10记载的方法,其中前述第二溶剂选自下述至少一种具有酰胺基的有机溶剂:N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、1,3-二甲基-2-咪唑烷酮、N-甲基-2-吡咯烷酮。
14.根据权利要求11记载的方法,其中前述第二溶剂选自下述至少一种具有酰胺基的有机溶剂:N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、1,3-二甲基-2-咪唑烷酮、N-甲基-2-吡咯烷酮。
15.根据权利要求12记载的方法,其中前述第二溶剂选自下述至少一种具有酰胺基的有机溶剂:N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、1,3-二甲基-2-咪唑烷酮、N-甲基-2-吡咯烷酮。
16.根据权利要求11记载的方法,其中副产的羧酸是醋酸,副产的芳甲烷是甲苯。
17.根据权利要求12记载的方法,其中副产的羧酸是醋酸,副产的芳甲烷是甲苯。
18.根据权利要求14记载的方法,其中副产的羧酸是醋酸,副产的芳甲烷是甲苯。
19.根据权利要求15记载的方法,其中副产的羧酸是醋酸,副产的芳甲烷是甲苯。
20.根据权利要求4记载的方法,其中前述具有酰基的六氮杂异伍兹烷衍生物(b)是如下式(8)表示的六酰基六氮杂异伍兹烷
       WA6            (8)上式(8)中,W和A与前述通式(1)中含义相同,前述至少一种的第一溶剂选自水和醋酸,前述第一溶剂是水时,前述至少一种的第二溶剂选自比水沸点高的有机溶剂;前述第一溶剂是醋酸或水和醋酸的混和物时,前述至少一种的第二溶剂选自比醋酸沸点高的具有醚基的有机溶剂。
21.根据权利要求5记载的方法,其中前述具有酰基的六氮杂异伍兹烷衍生物(b)是如下式(9)表示的四乙酰基二甲酰基六氮杂异伍兹烷,
        WA4Fr 2           (9)上式(9)中,Fr表示甲酰基,W和A与前述通式(1)中含义相同,是通过合成步骤得到的,采用了至少两种反应溶剂,上述至少两种的反应溶剂与前述的至少一种的第一溶剂以及至少一种的第二溶剂是相同的,步骤(I)形成的组合物体系中前述至少一种的第一溶剂以及前述至少一种的第二溶剂来自于前述至少两种的反应溶剂,前述第一溶剂是甲酸时,前述第二溶剂选自比甲酸沸点高的具有醚基的有机溶剂。
22.根据权利要求21记载的方法,其中制得前述式(9)表示的四酰基二甲酰基六氮杂异伍兹烷的合成步骤是将下述式(4)表示的四酰基二(芳甲基)六氮杂异伍兹烷在前述反应溶剂存在下脱芳甲基,
          WA4B2                 (4)上式(4)中,B独立地表示相同或不同的碳数7~21的芳甲基,W和A与前述通式(1)中含义相同。
23.根据权利要求21或22记载的方法,其中制得前述式(9)表示的四酰基二甲酰基六氮杂异伍兹烷的合成步骤包含以下步骤:
(iii)将六(芳甲基)六氮杂异伍兹烷在酰化剂的存在下还原脱芳甲基,制得下述式(4)表示的四酰基二(芳甲基)六氮杂异伍兹烷,
          WA4B2                 (4)上式(4)中,B独立地表示相同或不同的碳数7~21的芳甲基,W和A与前述通式(1)中含义相同;
(iv)向上述反应产物体系内加入甲酸,然后
(v)继续进行反应产物的脱芳甲基步骤。
24.根据权利要求21记载的方法,其中第二溶剂选自至少一种下述具有醚基团的有机溶剂,乙二醇二乙醚,乙二醇二正丁醚,二甘醇二甲醚,二甘醇二乙醚。
25.根据权利要求22记载的方法,其中第二溶剂选自至少一种下述具有醚基团的有机溶剂,乙二醇二乙醚,乙二醇二正丁醚,二甘醇二甲醚,二甘醇二乙醚。
26.根据权利要求23记载的方法,其中第二溶剂选自至少一种下述具有醚基团的有机溶剂,乙二醇二乙醚,乙二醇二正丁醚,二甘醇二甲醚,二甘醇二乙醚。
27.具有酰基的六氮杂异伍兹烷的制造方法,其特征在于含有下述步骤:
(A)形成含有下述(a’)、(b’)的组合物体系,其中(a’)是由水以及可与水相分离的至少一种有机溶剂组成的混和溶剂,(b’)是以下通式(12)表示的具有酰基的六氮杂异伍兹烷衍生物,形成的组合物体系含有有机相以及至少溶解了部分前述具有酰基的六氮杂异伍兹烷衍生物(b’)的水相,
            WAnH(6-n)       (12)式(12)中n为4或6,A独立地表示相同或不同的碳数1~10的酰基,H为氢原子,W表示如下式(13)的六价的六氮杂异伍兹烷残基;
Figure A9719090000071
(B)将水相自前述组合物体系中分离;
(C)蒸发前述水相的水,以分离形式得到前述具有酰基的六氮杂异伍兹烷衍生物(b’)。
28.根据权利要求27记载的方法,式(12)中,n为4。
29.根据权利要求27记载的方法,式(12)中,n为6,6个A中,2个是甲酰基,另外4个是非甲酰基的酰基基团。
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