CN1847218A - 羟基萘二甲酸酰肼及其衍生物和制备它们的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了式(1)所示的羟基萘二甲酸酰肼或其衍生物:其中X1为选自羧基、式(2)所示基团和式(3)所示基团中的基团:-CO-NH-Z (2);-CO-NHNH2(3);Y1是选自羧基、氨基甲酰基、式(2)所示基团、式(3)所示基团和式(4)所示基团的基团:-CO-O-A (4);条件是X1和Y1中的至少一个为式(3)所示的基团。
Description
技术领域
本发明涉及一种新的羟基萘二甲酸酰肼及其衍生物和制备它们的方法。
背景技术
羟基萘羧酸例如2-羟基-3-萘甲酸、2-羟基-6-萘甲酸和2-羟基萘-3,6-二甲酸已被广泛用于多种制品如有机着色物质和合成树脂的合成。
已将一些2-羟基-3-萘甲酸化合物及其酰肼衍生物用作偶氮化合物(其用作电子照相导体的充电材料)的偶联组分的合成原材料(见日本专利申请特许公开号平6-95403)、用作轮胎的橡胶添加剂或其合成中间体(见日本专利申请特许公开号平4-136048和平11-292834),以及用作环氧树脂的固化剂或硬化促进剂(见日本专利申请特许公开号平9-67466)。这些引用文献通过参考而并入进来。
迄今为止,2-羟基萘-3,6-二甲酸酰肼或其衍生物都不是已知的。2-羟基萘-3,6-二酰肼或其衍生物可用作新型偶氮化合物的偶联组分,并可用作新型橡胶添加剂的合成原材料。
发明公开
本发明的目的是提供新的羟基萘二甲酸酰肼及其衍生物,以及制备它们的方法。
本发明提供了式(1)所示的羟基萘二甲酸酰肼或其衍生物:
其中X1为选自羧基、式(2)所示基团和式(3)所示基团的基团:
-CO-NH-Z (2)
-CO-NHNH2 (3)
其中Z为选自具有1-20个碳原子的任选支链、任选取代、饱和或不饱和的脂族基、任选取代的芳基和具有共轭双键的任选取代的杂环基中的基团;
Y1为选自羧基、氨基甲酰基、式(2)所示基团、式(3)所示基团和式(4)所示基团中的基团:
-CO-O-A (4)
其中A为具有1-6个碳原子的烷基;
条件是式(1)中的X1和Y1中的至少一个为式(3)所示基团;
R选自氢原子,具有1-20个碳原子的任选支链的烷基,该烷基可任选被羟基和/或卤素原子所取代,和具有7-11个碳原子的芳烷基;
Q选自具有1-6个碳原子的烷基、具有1-6个碳原子的烷氧基、卤素原子、硝基和羟基;
1表示0-5的整数;
条件是当1为2-5时,Q可相同或不同。
在说明书和其所附的权利要求中,术语“芳基”表示6-元单环芳基或最多由4个稠合芳环构成的稠合环基。
“具有共轭双键的杂环基”表示具有至少一个选自N、S和O的杂原子和共轭双键的5-或6-元单环基或稠合环基。当其构成稠合环基时,所述基团最多可具有6个环。
在其中X1和Y1中的至少一个由式(2)表示的本发明式(1)所示的羟基萘二甲酸酰肼或其衍生物中,X1和Y1的实例包括烷基氨基羰基、萘基氨基羰基、苯基氨基羰基等。
在其中式(2)中的Z为具有1-20个碳原子的任选支链、任选取代、饱和或不饱和的脂族基的本发明化合物中,Z的实例包括甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、正己基、正辛基、正壬基、正癸基、正十二烷基、正十六烷基、正十八烷基、2-氯乙基、乙烯基、烯丙基等。
在其中式(2)中的Z为任选取代的芳基的本发明化合物中,Z的实例包括苯环、萘环、蒽醌环等。在其中式(2)中的Z为具有共轭双键的任选取代的杂环基的本发明化合物中,Z的实例包括噻吩、呋喃、吡咯、咪唑、吡唑、异噻唑、异唑、吡啶、吡嗪、嘧啶、哒嗪、三唑、四唑、吲哚、1H-吲唑、嘌呤、4H-喹嗪、异喹啉、喹啉、酞嗪、萘啶、喹喔啉、喹唑啉、噌啉、蝶啶、苯并呋喃等。
Z上取代基的实例包括卤素原子、卤代C1-6烷基、硝基、C1-6烷基、C1-6烷氧基(例如甲氧基)、氰基、苯氧基、苯基氨基、苯甲酰基氨基、苯基氨甲酰基、烷基氨基磺酰基和任选具有芳基的C2-6烯基等。当Z上的取代基包含芳环时,所述环可具有一个或多个另外的取代基,如卤素原子、C1-6烷基、C1-6烷氧基、苯基、氰基等。
在其中Y1为式(4)所示基团的本发明式(1)所示化合物中,Y1的实例包括甲氧羰基、乙氧羰基、正丁氧羰基等。
在本发明式(1)所示的羟基萘二甲酸酰肼或其衍生物中,R选自氢原子,具有1-20个碳原子的任选支链烷基,其可任选被羟基和/或卤素原子取代,和具有7-11个碳原子的芳烷基。
在其中R为可任选被羟基和/或卤素原子取代的具有1-20个碳原子的任选支链的烷基的本发明化合物中,R的实例包括乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、正己基、正辛基、正壬基、正十二烷基、正十六烷基、正十八烷基、2-羟乙基、2-氯乙基、4-羟丁基等。在其中R为具有7-11个碳原子的芳烷基的本发明化合物中,R的实例包括苄基、苯乙基、苯丙基、1-萘基甲基、2-萘基甲基等。
在本发明式(1)所示的羟基萘二甲酸酰肼或其衍生物中,Q表示萘环上的取代基。Q的实例包括C1-6烷基、C1-6烷氧基、卤素原子、硝基和羟基。在本发明式(1)中,l表示0-5的整数,其为萘环上的取代基数目。当l表示2-5时,即萘环被2个或多个取代基取代时,Q可相同或不同。
在本发明式(1)所示羟基萘二甲酸酰肼或其衍生物的合成中,可通过任何已知方法制备为式(5)所示的起始原料:羟基萘二甲酸衍生物:
其中X2和Y2独立地选自式(2)所示基团、式(3)所示基团、式(4)所示基团、氨基甲酰基和羧基;
条件是X2和Y2中的至少一个是式(4)所示的基团或氨基甲酰基;
R、Q和l如式(1)中所定义。
例如,可根据下面的反应方案1来制备其中X2和Y2均为式(4)所示基团的式(5)化合物:
-CO-O-A (4)
其中A为具有1-6个碳原子的烷基或氨基甲酰基。
具体来说,式(6)所示的2-羟基萘-3,6-二甲酸或其衍生物与亚硫酰氯在例如四氢呋喃的溶剂中进行反应,得到式(7)所示的酰氯,然后其与A-OH所示的C1-6醇反应得到式(8)所示的羟基萘二甲酸的酯衍生物。当式(7)所示的酰氯与氨进行反应时,可得到式(9)所示的具有氨基甲酰基的羟基萘二甲酸的衍生物。
(反应方案1)
其中式(6)-(9)中的R、Q和l与式(1)中的定义相同;A-OH表示C1-6醇。
式(8)所示化合物还可通过使式(6)所示的化合物与A-OH,即C1-6醇在例如硫酸、对甲苯磺酸等的酸的存在下反应而制备。
在其中式(6)所示化合物为2-羟基萘-3,6-二甲酸的情况下,该化合物可根据WO 98/17621公开的方法制备(引用文献通过参考而并入进来)。可根据常规方法制得式(6)所示2-羟基萘-3,6-二甲酸衍生物,该方法包括将2-羟基萘-3,6-二甲酸的2-羟基进行烷基化或芳烷基化并在萘环上引入一个或多更取代基。
在本发明中,可根据反应方案2-1-2-4的任一个制得式(5)所示的羟基萘二甲酸衍生物,其中X2和Y2中的一个为羧基,且另一个为式(4)所示的基团或氨基甲酰基,以得到式(13)、(16)、(19)或(22)所示的化合物。
在本发明中,可根据反应方案2-3或2-4制得式(5)所示的羟基萘二甲酸衍生物,其中X2和Y2中的一个为式(4)代表的基团,且另一个是氨基甲酰基,以得到式(18)或(21)所示的化合物。
以下进一步描述了制备式(13)、(16)、(19)、(22)、(18)和(21)代表的化合物的方法,但这些方法并非限制本发明的范围。
1)式(13)(反应方案2-1)
如果希望,根据常规方法将取代基Q引入到2-羟基萘-3,6-二甲酸的萘环上。然后,在例如N,N-二甲基甲酰胺的溶剂中,将萘环3-位上的羧基进行选择性酯化。可选择地,如上所述将在2-羟基萘-3,6-二甲酸的3-位上的羧基进行选择性酯化,然后在萘环上引入取代基Q以得到式(12)所示的化合物。能够完成3-位上的羧基的选择性酯化的原因是萘环2-位上的羟基的影响使得3-位上的反应活性比6-位上高。
然后,如果希望,根据常规方法将2-位的羟基进行烷基化或芳烷基化,以得到式(5)所示的化合物,其中X2为式(4)所示的基团并且Y2为羧基(式(13))。2)式(16)(反应方案2-2)
例如,将式(10)化合物与A-OH所示的C1-6醇在酸的存在下反应,将可具有取代基Q的2-羟基萘-3,6-二甲酸(式(10))进行酯化,得到式(14)所示的化合物。
然后,通过如碳酸氢钠的弱碱化合物将在式(14)化合物3-位上的酯基进行选择性水解,然后向反应中加入酸以得到式(15)所示的化合物。由于上述的相同原因实现了3-位酯基的选择性水解。
然后,如果希望,根据常规方法将2-位的羟基进行烷基化或芳烷基化,以得到式(5)所示的化合物,其中X2为羧基且Y2为式(4)所示的基团(式(16))。3)式(18)、(19)、(21)和(22)(反应方案2-3和2-4)
根据反应方案2-1得到的化合物(式(13))或根据反应方案2-2得到的化合物(式(16))与亚硫酰氯在例如四氢呋喃的溶剂中进行反应,得到酰氯(式(17)或式(20)),其与氨进行反应得到式(5)所示的化合物,其中X2和Y2中的一个为氨基甲酰基且另一个为式(4)所示基团(式(18)或式(21))。然后,所得式(5)所示化合物(式(18)或(21))在水溶剂中用碱性化合物如氢氧化钠进行水解,得到式(5)代表的化合物,其中X2和Y2中的一个为氨基甲酰基且另一个为羧基(式(19)或式(22))。
反应方案2-1
反应方案2-2
反应方案2-3
反应方案2-4
在式(10)-(22)中,R、Q和1如式(1)中所定义。A-OH表示C1-6醇,且A-Hal表示C1-6卤代烷基。
根据常规方法,可用Z-NH2表示的胺将式(13)、(16)、(19)或(22)所示的化合物的羧基进行酰胺化,而得到式(5)代表的化合物,其中X2和Y2中的一个为式(2)所示的基团。
将如上所得的式(5)代表的羟基萘二甲酸衍生物与肼化合物进行反应,得到羟基萘二甲酸酰肼或其衍生物,所述肼选自一水合肼、硫酸肼、硫酸二肼、单盐酸肼、二盐酸肼和氢溴酸肼。
在上述肼化合物中,优选使用一水合肼,这是因为其副产物是可容易除去的水。
相对于式(5)所示的羟基萘二甲酸衍生物中存在的每1摩尔式(4)所示基团和氨基甲酰基的总量,用于反应的肼化合物的量优选为1.2-5.0摩尔,更优选为2.0-2.5摩尔。
为了高反应速率和更少的副产物,式(5)所示羟基萘二甲酸衍生物与肼化合物的反应温度优选为20-110℃,更优选为80-100℃。
用于酰肼化反应的溶剂没有限定,只要它们对反应无活性即可。该溶剂的实例包括醇,例如甲醇、乙醇、正丙醇、正丁醇和2-乙基己醇。
进行酰肼化反应,直到作为起始物料的式(5)所示羟基萘二甲酸衍生物的不少于80mol%,优选不少于90mol%,更优选不少于95mol%转化为酰肼衍生物。可用HPLC等确定转化率。
反应时间可依赖于反应温度和所用溶剂进行变化,且其通常为5-100小时。
可使用技术人员已知的任何方式,且可使用间歇反应或连续反应来实施酰肼化反应。
酰肼化反应完成后,例如,通过冷却、浓缩或加入弱溶剂如水,将式(1)所示的羟基萘二甲酸酰肼或其衍生物沉淀出来。然后,通过任何已知的方式如离心和压滤将沉淀物从反应混合物中分离出来,并然后干燥。
如果希望,可通过重结晶或用有机溶剂和/或水进行洗涤来纯化所得式(1)所示的羟基萘二甲酸酰肼或其衍生物。当一个或多个选自C1-6烷基、C1-6烷氧基、卤素原子、硝基和羟基的取代基可被引入到萘环上时,可根据常规方法引入这些取代基。
通过本发明方法得到的羟基萘二甲酸酰肼或其衍生物可合适地用作偶氮化合物的偶合剂组分、用于轮胎的橡胶添加剂和用于环氧树脂的固化剂/固化促进剂,或用于这些制品的合成原材料。
附图简述
图1是实施例1中得到的式(I)化合物的红外吸收光谱。
图2是实施例2中得到的式(II)化合物的红外吸收光谱。
图3是实施例3中得到的式(III)化合物的红外吸收光谱。
图4是实施例5中得到的式(IV)化合物的红外吸收光谱。
图5是实施例6中得到的式(V)化合物的红外吸收光谱。
参考下面实施例进一步描述本发明。实施例用来解释本发明,而不能认为是限制本发明的范围。
实施例1
将通过已知方法得到的36.0g(125mmol)2-羟基-3-羟基羰基-6-正丁氧基羰基萘悬浮在100g正丁醇中,并在室温下向该混合物中滴加加入17.3g(275mmol)一水合肼。
在1小时内将反应混合物从室温加热到100℃,并在搅拌下保持在该温度。在该温度下,进行酰肼化反应72小时并用HPLC分析所得的反应混合物,其证实2-羟基-3-羟基羰基-6-正丁氧基羰基萘的转化率不小于95mol%。将反应混合物冷却到室温并完成酰肼化反应。
通过抽吸过滤从反应混合物中分离出沉淀物,得到2-羟基-3-羟基羰基-6-萘甲酸酰肼的粗晶体。通过将所得的粗晶体悬浮在80g冷甲醇中进行洗涤,过滤并干燥,得到28.0g(113.7mmol)2-羟基-3-羟基羰基-6-萘甲酸酰肼(式(I))的白色晶体。
质谱:m/z(-)245,m/z(+)247(MW 246.2)
分解点:376℃
所得2-羟基-3-羟基羰基-6-萘甲酸酰肼的红外吸收光谱(KBr法)示于图1中。
实施例2
除使用30.7g 2-羟基-6-羟基羰基-3-甲氧基羰基萘代替2-羟基-3-羟基羰基-6-正丁氧基羰基萘外,根据实施例1中的相同方式,得到了25.2g(102.5mmol)2-羟基-6-羟基羰基-3-萘甲酸酰肼(式(II))的白色晶体。
质谱:m/z(-)245,m/z(+)247(MW246.2)
分解点:348℃
所得2-羟基-6-羟基羰基-3-萘甲酸酰肼的红外吸收光谱(KBr法)示于图2中。
实施例3
除使用21.5g 2-羟基-3,6-二(正丁氧基羰基)萘代替2-羟基-3-羟基羰基-6-正丁氧基羰基萘外,根据实施例1中的相同方式,得到了12.7g(48.8mmol)2-羟基-3,6-二(肼基羰基)萘(式III)的白色晶体。
质谱:m/z(-)259,m/z(+)260(MW 260.3)
熔点:245℃,分解点:294℃
所得2-羟基-3,6-二(肼基羰基)萘的红外吸收光谱(KBr法)示于图3中。
实施例4
也可如下合成实施例3中得到的2-羟基-3,6-二(肼基羰基)萘。
除了使用18.0g 2-羟基-3-氨基羰基-6-正丁氧基羰基萘代替2-羟基-3-羟基羰基6-正丁氧基羰基萘,并使用100g 2-乙基己醇代替正丁醇外,得到了14.0g(53.7mmol)2-羟基-3,6-二(肼基羰基)萘(式(III))的白色晶体。
质谱:m/z(-)259,m/z(+)261(MW260.3)
熔点:248℃,分解点:294℃
实施例5
除使用18.8g 2-甲氧基-3-氨基羰基-6-正丁氧基羰基萘代替2-羟基-3-羟基羰基-6-正丁氧基羰基萘,并使用100g 2-乙基己醇代替正丁醇外,根据实施例1中的相同方式,得到了13.9g(50.6mm0l)2-甲氧基-3,6-二(肼基羰基)萘(式IV))的白色晶体。
质谱:m/z(+)275(MW 274.3)
熔点:230℃,分解点:256℃
所得2-甲氧基-3,6-二(肼基羰基)萘的红外吸收光谱(KBr法)示于图4中。
实施例6
除使用62.2g 2-羟基-3-甲氧基羰基-6-十八烷基氨基羰基萘代替2-羟基-3-羟基羰基-6-正丁氧基羰基萘,并使用200g正丁醇代替100g正丁醇外,根据实施例1中的相同方式,得到了56.9g(112.5mmol)2-羟基-6-十八烷基氨基羰基-3-萘甲酸酰肼(式(V)的白色晶体。
质谱:m/z(-)497,m/z(+)499(MW497.7)
熔点:216℃,分解点:359℃
所得2-羟基-6-十八烷基氨基羰基-3-萘甲酸酰肼的红外吸收光谱(KBr法)示于图5中。
Claims (3)
1.一种式(1)所示的羟基萘二甲酸酰肼或其衍生物:
其中X1为选自羧基、式(2)所示基团和式(3)所示基团的基团:
-CO-NH-Z (2)
-CO-NHNH2(3)
其中Z为选自具有1-20个碳原子的任选支链、任选取代、饱和或不饱和的脂族基、任选取代的芳基和具有共轭双键的任选取代的杂环基的基团;
Y1为选自羧基、氨基甲酰基、式(2)所示基团、式(3)所示基团和式(4)所示基团的基团:
-CO-O-A (4)
其中A为具有1-6个碳原子的烷基;
条件是式(1)中的X1和Y1中的至少一个为式(3)所示的基团;
R选自氢原子,具有1-20个碳原子的任选支链的烷基,该烷基可任选被羟基和/或卤素原子所取代,和具有7-11个碳原子的芳烷基;
Q选自具有1-6个碳原子的烷基、具有1-6个碳原子的烷氧基、卤素原子、硝基和羟基;
1表示0-5的整数;
条件是当1为2-5时,Q可相同或不同。
2.制备根据权利要求1的羟基萘二甲酸酰肼或其衍生物的方法,其包括:在20-110℃下,将式(5)所示的羟基萘二甲酸衍生物与一种或多种肼化合物进行反应,所述肼化合物选自一水合肼、硫酸肼、硫酸二肼、单盐酸肼、二盐酸肼和氢溴酸肼:
其中X2和Y2独立地选自式(2)所示基团、式(3)所示基团、式(4)所示基团、氨基甲酰基和羧基;
条件是X2和Y2中的至少一个为式(4)代表的基团或氨基甲酰基;
R、Q和1如权利要求1中所定义。
3.根据权利要求2的方法,其中所述肼化合物为一水合肼。
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