CN1854123A - 羟基萘二甲酸酰肼二聚体及其衍生物和制备它们的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了式(1)所示的羟基萘二甲酸酰肼二聚体或其衍生物：其中X₁和X₂独立地选自羧基、式(2)所示的基团和式(3)所示的基团：－CO－NH－Z (2)；－CO－NHNH₂ (3)；Y₁和Y₂独立地选自羧基、氨基甲酰基、式(2)所示的基团、式(3)所示的基团和式(4)所示的基团：－CO－O－A (4)；条件是X₁、X₂、Y₁和Y₂中的至少一个为式(3)所示的基团。

Description

羟基萘二甲酸酰肼二聚体及 其衍生物和制备它们的方法

技术领域

本发明涉及新的羟基萘二甲酸酰肼二聚体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)、用作轮胎或其合成中间体的橡胶添加剂(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-3，6-二甲酸酰肼二聚体和其衍生物都不是已知的。2-羟基萘-3，6-二甲酸酰肼二聚体或其衍生物可用作新型橡胶添加剂的合成原材料，并可用作环氧树脂的新型固化剂或硬化促进剂。

发明公开

本发明的目标是提供新型羟基萘二甲酸酰肼二聚体及其衍生物，以及制备它们的方法。

本发明提供了式(1)代表的羟基萘二甲酸酰肼二聚体或其衍生物：

其中X₁和X₂独立地选自羧基、式(2)代表的基团和式(3)代表的基团：

-CO-NH-Z     (2)

-CO-NHNH₂    (3)

其中Z为选自下列的基团：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；

Y₁和Y₂独立地选自羧基、氨基甲酰基、式(2)代表的基团、式(3)代表的基团和式(4)代表的基团：

-CO-O-A     (4)

其中A是具有1-6个碳原子的烷基；

条件是式(1)中X₁、X₂、Y₁和Y₂中的至少一个为式(3)代表的基团；

R₁和R₂独立地选自氢原子，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；

Q₁和Q₂独立地选自具有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；

m和n代表0-4的整数；

条件是当m或n为2-4时，每个Q₁和Q₂可相同或不同。

在说明书和其所附的权利要求中，术语“芳基”代表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”代表具有至少一个选自N、S和O的杂原子并具有共轭双键的5-或6-元单环基或稠合环基。当其构成稠合环基时，所述基团可最多具有6个环。

在式(1)代表的其中X₁、X₂、Y₁和Y₂中至少一个是由式(2)表示的基团的本发明羟基萘二甲酸酰肼二聚体或其衍生物中，X₁、X₂、Y₁和Y₂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C_1-6烷基、硝基、C_1-6烷基、C_1-6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C_2-6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、C_1-6烷基、C_1-6烷氧基、苯基、氰基等。

在其中Y₁和Y₂中的至少一个为式(4)所示基团的本发明式(1)所示化合物中，Y₁和Y₂的实例包括甲氧羰基、乙氧羰基、正丁氧羰基等。

在本发明的式(1)所示羟基萘二甲酸酰肼二聚体或其衍生物中，R₁和R₂独立地选自氢原子，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R₁和R₂中至少一个为可任选被羟基和/或卤素原子取代的具有1-20个碳原子的任选支链烷基的本发明化合物中，R₁和R₂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R₁和R₂中至少一个为具有7-11个碳原子的芳烷基的本发明化合物中，R₁和R₂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二聚体或其衍生物中，Q₁和Q₂表示萘环上的取代基。Q₁和Q₂的实例包括C_1-6烷基、C_1-6烷氧基、卤素原子、硝基和羟基。在本发明式(1)中，m和n表示0-4的整数，其为相应萘环上的取代基数目。当m和n中的至少一个表示2-4时，即至少一个萘环被两个或多个取代基取代时，Q₁和Q₂可相同或不同。

在本发明式(1)所示的羟基萘二甲酸酰肼二聚体或其衍生物的合成中，可通过任何已知方法制备式(5)所示的起始原料：羟基萘二甲酸二聚体衍生物：

其中X₃、X₄、Y₃和Y₄独立地选自式(2)所示的基团、式(3)所示的基团、式(4)所示的基团、氨基甲酰基和羧基；

条件是X₃、X₄、Y₃和Y₄中的至少一个为式(4)所示的基团或氨基甲酰基；

R₁、R₂、Q₁、Q₂、m和n与上述式(1)中定义相同。

制备式(5)化合物的一些方法例如公开在日本专利申请特许公开号2002-316961和2001-316966中。这些引用文献通过参考而并入进来。这些方法的示意图如以下反应方案1所示。

特别地，用于制备式(5)化合物的方法的一个实例包括在例如N，N-二甲基甲酰胺的溶剂中，在氯化亚铜(CuCl)的存在下，使式(6)化合物与式(7)化合物相偶联，通过例如色谱的常规方法分离式(8)化合物，然后将所得的式(8)化合物进行烷基化或芳烷基化。由于在偶联反应中可能存在作为副产物的式(6)化合物的二聚体和式(7)化合物的二聚体，需要分离步骤。

对于式(6)化合物和式(7)化合物，每个X₃、Y₃、X₄和Y₄表示除羧基之外的基团。如果X₃、Y₃、X₄和Y₄中的一个或多个表示羧基，由于亚铜盐和羧基的结合而抑制了偶联反应。

制备其中X₃、Y₃、X₄和Y₄中的1-3个基团为羧基的式(5)化合物的方法的实例包括制备具有1-3个式(4)所示基团的式(8)化合物，并根据常规方法水解式(4)所示基团。

式(5)所示的优选化合物为其中X₄、Y₃、X₄和Y₄、R₁和R₂、Q₁和Q₂，以及m和n分别相同的化合物。

(反应方案1)

其中式(6)-(8)中的X₃、Y₃、X₄和Y₄选自式(2)所示基团、式(3)所示基团、式(4)所示基团和氨基甲酰基，并且X₃、Y₃、X₄和Y₄中的至少一个为式(4)所示基团或氨基甲酰基。

Q₁、Q₂、m和n与上述式(5)中定义相同；

条件是式(6)和式(7)所示的两种化合物的萘环的1位都为氢原子。

反应方案1中作为原料的式(6)或式(7)所示羟基萘二甲酸衍生物可通过任何已知方法得到。以下详述(6)所示化合物的制备方法，并且(7)所示化合物可通过与制备(6)所示化合物方法相同的方法制备。

其中式(6)和式(7)中X₃、Y₃、X₄和Y₄选自式(2)所示基团、式(3)所示基团、式(4)所示基团和氨基甲酰基，并且X₃、Y₃、X₄和Y₄中的至少一个为式(4)所示基团或氨基甲酰基；

Q₁、Q₂、m和n与上述式(1)中定义相同；

条件是式(6)和式(7)所示的两种化合物的萘环的1位都为氢原子。

例如，其中X₃和Y₃均为式(4)的式(6)化合物可通过以下反应方案2所示方法制备：

-CO-O-A          (4)

其中A表示具有1-6个碳原子的烷基或氨基甲酰基，

具体来说，式(9)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以得到式(10)所示的酰氯，然后与A-OH所示的C_1-6醇进行反应，得到式(11)所示的羟基萘二甲酸的酯衍生物。如果式(10)所示的酰氯与氨反应，则可得到式(12)所示的具有氨基甲酰基的羟基萘二甲酸衍生物。

(反应方案2)

其中式(9)-(12)中的Q₁和m与上述式(1)中定义相同。A-OH表示C_1-6醇。

式(11)所示化合物还可通过使式(9)所示化合物与A-OH，亦即C_1-6醇在例如硫酸、对甲苯磺酸等的酸的存在下进行反应而制备。

在式(9)所示化合物为2-羟基萘-3，6-二甲酸的情况下，该化合物可通过WO98/17621中公开的方法制备。所述文献通过引用而并入进来。式(9)所示2-羟基萘-3，6-二甲酸衍生物可根据常规方法制备，所述常规方法包括在萘环上引入一个或多个取代基。

在本发明中，X₃和Y₃中的一个为式(2)所示基团或氨基甲酰基并且另一个为式(4)所示基团的式(6)所示的羟基萘二甲酸衍生物可如下制备：根据反应方案3-1或3-2得到式(15)或式(17)所示化合物，然后根据反应方案3-3或3-4使式(15)或式(17)所示化合物与亚硫酰氯反应以得到具有氯代羰基的化合物。然后使具有氯代羰基的所述化合物与合适的胺或氨进行反应以得到式(19)、(20)、(22)和(23)任意之一所示的化合物。

如反应方案3-1或3-2所示在萘环的3-位上进行选择性酯化或水解的原因在于，萘环2-位上的羟基使得3-位反应活性比6-位高。

在本发明中，其中X₃和Y₃中的一个为式(2)所示基团并且另一个为氨基甲酰基的式(6)所示羟基萘二甲酸衍生物可如下制备：将式(19)或式(22)所示化合物上的式(4)所示基团进行水解以得到羧基，然后根据常规方法用Z-NH₂所示胺将由此得到的羧基进行酰胺化。或者，将具有式(4)所示基团的式(20)或式(23)所示化合物进行水解以得到具有羧基的化合物，然后所得的化合物与氨反应以得到具有氨基甲酰基的化合物

(反应方案3-1)

(反应方案3-2)

(反应方案3-3)

(反应方案3-4)

在式(13)-(23)中，Q₁和m的定义与上述式(1)中定义相同。A-OH表示C_1-6醇，并且A-Hal表示C_1-6卤代烷基。H₂N-Z表示选自如下的胺：具有1-20个碳原子的任选支链、任选取代的饱和或不饱和脂族胺、任选取代的芳族胺，和任选取代的具有共轭双键的杂环胺。

将如上所得的式(5)所示羟基萘二甲酸二聚体衍生物与至少一种肼化合物进行反应，得到羟基萘二甲酸酰肼二聚体或其衍生物，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)所示羟基萘二甲酸二聚体衍生物中存在的每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)所示羟基萘二甲酸二聚体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，如甲醇、乙醇、正丙醇、正丁醇和2-乙基己醇。

进行酰肼化反应，直到作为原料的式(5)所示羟基萘二甲酸二聚体衍生物的不少于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等确定转化转化率。

反应时间可根据反应温度和所用溶剂而不同，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。

在本发明中，如果酰肼化反应的原料为其中R₁和/或R₂为氢原子(亦即萘环的2-和/或2′-位为羟基)的式(5)所示化合物，式(4)所示基团或萘环的6-和/或6′-位上氨基甲酰基的反应活性将会降低。

在这种情况下，其中R₁和/或R₂为氢原子并且萘环的6-和/或6′-位上由式(3)表示的式(1)化合物可通过如下反应制备，其包括使用作为原料的其中R₁和/或R₂为烷基或芳烷基的式(5)所示化合物进行酰肼化反应，以得到在6-和/或6′-位上具有酰肼基的化合物。然后，通过常规方法除去所述化合物的烷基或芳烷基。

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)代表的羟基萘二甲酸酰肼二聚体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，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)所示羟基萘二甲酸酰肼或其衍生物。当一个或多个选自C_1-6烷基、C_1-6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取代基。

通过本发明方法得到的羟基萘二甲酸酰肼二聚体或其衍生物可合适地用作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。

本发明将根据以下实施例进一步详细说明。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40.9g(40mmol)1，1′-双(2-十八烷基氧基3，6-二正丁氧羰基萘)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。在此温度下，将酰肼化反应进行20小时并用HPLC分析所得的反应混合物，其证实1，1′-双(2-十八烷基氧基-3，6-二正丁氧羰基萘)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1，1′-双{2-十八烷基氧基-3，6-二(肼基羰基)萘}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22.1g(21.6mmol)1，1′-双{2-十八烷基氧基-3，6-二(肼基羰基)萘}的白色晶体。

质谱：m/z(-)1022，m/z(+)1046(+Na+)(MW 1023.4)

熔点：174℃

所得1，1′-双{2-十八烷氧基-3，6-二(肼基羰基)萘}的红外吸收光谱(KBr法)示于图1中。

实施例2

除使用41.2g(60mmol)1，1′-双(2-羟基-3，6-二正丁氧羰基萘)代替40.9g(40mmol)的1，1′-双(2-十八烷基氧基-3，6-二正丁氧羰基萘)并且反应进行2天而不是20小时外，根据与实施例1中的相同方式，得到了32.9g(54.6mmol)1，1′-双(2-羟基-6-正丁氧羰基-3-肼基羰基萘)的白色晶体。

质谱：m/z(-)601，m/z(+)603(MW 602.6)

分解点：270℃

所得1，1′-双(2-羟基-6-正丁氧羰基-3-肼基羰基萘)的红外吸收光谱(KBr法)示于图2中。

Claims (3)

1.式(1)所示的羟基萘二甲酸酰肼二聚体或其衍生物：

其中X₁和X₂独立地选自羧基、式(2)所示的基团和式(3)所示的基团：

-CO-NH-Z   (2)

-CO-NHNH₂  (3)

其中Z为选自如下的基团：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；

Y₁和Y₂独立地选自羧基、氨基甲酰基、式(2)所示的基团、式(3)所示的基团和式(4)所示的基团：

-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X₁、X₂、Y₁和Y₂中的至少一个为式(3)所示的基团；

R₁和R₂独立地选自氢原子，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；

Q₁和Q₂独立地选自具有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；

m和n表示0-4的整数；

条件是当m或n为2-4时，每个Q₁和Q₂可相同或不同。

2.一种制备根据权利要求1的羟基萘二甲酸酰肼二聚体或其衍生物的方法，其包括：在20-110℃的温度下，将式(5)所示的羟基萘二甲酸二聚体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X₃、X₄、Y₃和Y₄独立地选自式(2)所示的基团、式(3)所示的基团、式(4)所示的基团、氨基甲酰基和羧基；

条件是X₃、X₄、Y₃和Y₄中的至少一个为式(4)所示的基团或氨基甲酰基；

R₁、R₂、Q₁、Q₂、m和n如权利要求1中所定义。

3.根据权利要求2的方法，其中所述肼化合物是一水合肼。

Images