JP4336268B2 - 2,4,6,8,10,12−ヘキサニトロ−2,4,6,8,10,12−ヘキサアザテトラシクロ[5.5.0.05,903,11]−ドデカンの高温結晶化 - Google Patents
2,4,6,8,10,12−ヘキサニトロ−2,4,6,8,10,12−ヘキサアザテトラシクロ[5.5.0.05,903,11]−ドデカンの高温結晶化 Download PDFInfo
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Description
この出願は、2000年10月6日に出願された米国特許仮特許出願第60/238,008号の優先権出願日の利益を請求している、2001年10月5日に出願された、出願中の米国特許出願第09/972,360号の一部継続出願に対して優先権を主張するものである。
米国政府はこの発明に一括払いライセンスを、そして、限られた状況において、特許権者に、Naval Surface Warfare CenterのIndian Head Divisionにより認められた契約N00174-99-C-0030の合意事項によって与えられる妥当な期間で他者にライセンスするよう求める権利を有する。
本発明は、以後CL−20と称される2,4,6,8,10,12−ヘキサニトロ−2,4,6,8,10,12−ヘキサアザテトラシクロ[5.5.0.05,903,11]−ドデカンを結晶化する改善された方法に関する。さらに詳しくは、本発明はCL−20のイプシロン−多形相を結晶化する高温法に関する。
現存する多くの発射薬系および武器系にとって、推進および爆発性能に関して決定的成分は、CL−20のような酸化剤またはエネルギー性充填剤である。性能出力に実質的な増加があるCL−20は、発射薬および爆薬のエネルギー容量に関して重要な機会を与える有機酸化剤/充填剤である。例えば、武器系におけるエネルギー性充填剤または発射薬成分としてCL−20を用いると、増加した抗装甲貫通力(anti-armor penetration)、向上したミサイルペイロード速度および射程、増加した魚雷有効距離および致死性、並びに改善された火砲発射薬起動力を与えることができる。
CL−20のε−多形相は、CL−20の結晶を、少なくとも1種の有機溶媒および少なくとも1種の非溶媒を含んでいる溶液から結晶化させることによって製造される。このCL−20のε−多形相は、上記の有機溶媒、非溶媒およびCL−20を含んでいる結晶化溶液から60℃より高い温度において結晶化させることができる。結晶化溶液中で使用されるCL−20は、α−多形相、ベータ−多形相、ε−多形相および/またはガンマ−多形相の混合物のようなCL−20多形相の混合物を含んでいることができる。
CL−20のε−多形相の94℃における2.0グラム結晶化
2.0グラムのCL−20、6.0グラムのエチルアセテート、6.0グラムのベンジルホルメートおよび4.0グラムのSTANPLAS(登録商標)100を1つ口、250mLの丸底フラスコに加えて結晶化溶液を形成した。CL−20がいったん溶解されたら、その結晶化溶液を回転蒸発器の上に置き、そしてその結晶化溶液に渦巻き運動を与えながら94℃の水温まで加熱した。結晶化溶液の成分が溶解し、そして結晶化溶液が均質になったとき、そのエチルアセテートの約半分が除去されるまで結晶化溶液の上に真空をおよそ5分間適用した。この結晶化溶液にCL−20のε−多形相のシード結晶を加えながら、その真空を開放した。上記真空を再確立し、そしてその水浴の温度をエチルアセテートが完全に除去されるまで94℃に保持した。エチルアセテートが除去されるにつれて結晶が成長した。これらの結晶はベンジルホルメートとSTANPLAS(登録商標)100とのスラリー中に残った。このスラリーを冷却し、そしてその結晶を濾過し、洗浄した。1.5グラムの結晶が得られたが、これはおよそ85%の収率となる。この結晶のフーリエ変換赤外(“FTIR”)分析は、ε−多形相が得られたことを示した。
CL−20のε−多形相の71℃における200グラム結晶化
400グラムのSTANPLAS(登録商標)100および600グラムのベンジルホルメートを2リットルのCL−20反応器に秤量した。その水ジャケットの温度を71℃に保持した。その液体のレベルにマークを付けた。200グラムのCL−20を600グラムのエチルアセテートに溶解し、そして上記CL−20反応器に加えた。この結晶化溶液の上に10.5cmHgの真空を適用した。真空を適用しておよそ27分後、エチルアセテートのおよそ40%が除去されたときに、ε−多形相のシード結晶を加えた。上記真空を再適用し、そして結晶化溶液の温度を73〜74℃に保持してエチルアセテートの残りを除去した。真空を初めに適用しておよそ4時間後に結晶を濾過し、そして2−プロパノールで洗浄した。結晶が85%の収率で得られた。この結晶のFTIR分析は、ε−多形相が得られたことを示した。
Claims (19)
- 2,4,6,8,10,12−ヘキサニトロ−2,4,6,8,10,12−ヘキサアザテトラシクロ[5.5.0.05,903,11]−ドデカン(CL−20)のイプシロン−多形相を結晶化する方法であって:
CL−20、少なくとも1種の有機溶媒および少なくとも1種の非溶媒を組み合わせて結晶化溶液を形成し、ここで該有機溶媒中に少なくとも10重量/重量%のCL−20が可溶であり、そして該非溶媒がホルメート及びアセテートの少なくとも1種を含む;
上記結晶化溶液を飽和させ;
上記溶液を130℃以下で60℃より高い温度まで加熱し;
上記の少なくとも1種の有機溶媒を上記結晶化溶液から除去し、同時に十分な量の上記の少なくとも1種の非溶媒を保持して上記CL−20をイプシロン−多形相として結晶化させ、;そして
上記の少なくとも1種の非溶媒をCL−20のイプシロン−多形相から分離する
工程を含む上記の方法。 - CL−20、少なくとも1種の有機溶媒および少なくとも1種の非溶媒を組み合わせて結晶化溶液を形成する工程が、互いに混和性である少なくとも1種の有機溶媒および少なくとも1種の非溶媒を組み合わせることを含む、請求項1に記載の方法。
- CL−20、少なくとも1種の有機溶媒および少なくとも1種の非溶媒を組み合わせて結晶化溶液を形成する工程が、CL−20を、そのCL−20を溶解するのに有効な量の少なくとも1種の有機溶媒と組み合わせることを含む、請求項1に記載の方法。
- CL−20、少なくとも1種の有機溶媒および少なくとも1種の非溶媒を組み合わせて結晶化溶液を形成する工程が、CL−20、少なくとも1種の有機溶媒、およびその少なくとも1種の有機溶媒の沸点よりも少なくとも10℃高い沸点を有する少なくとも1種の非溶媒を組み合わせることを含む、請求項1に記載の方法。
- CL−20、少なくとも1種の有機溶媒および少なくとも1種の非溶媒を組み合わせて結晶化溶液を形成する工程が、CL−20、少なくとも1種の有機溶媒、およびその少なくとも1種の有機溶媒の沸点よりも少なくとも15℃高い沸点を有する少なくとも1種の非溶媒を組み合わせることを含む、請求項1に記載の方法。
- CL−20、少なくとも1種の有機溶媒および少なくとも1種の非溶媒を組み合わせて結晶化溶液を形成する工程が、CL−20、少なくとも1種の有機溶媒、およびその少なくとも1種の有機溶媒の沸点よりも少なくとも20℃高い沸点を有する少なくとも1種の非溶媒を組み合わせることを含む、請求項1に記載の方法。
- CL−20、少なくとも1種の有機溶媒および少なくとも1種の非溶媒を組み合わせて結晶化溶液を形成する工程が、CL−20、エチルアセテートとホルメートまたはアセテートとを組み合わせることを含む、請求項1に記載の方法。
- CL−20、少なくとも1種の有機溶媒および少なくとも1種の非溶媒を組み合わせて結晶化溶液を形成する工程が、CL−20、エチルアセテートとベンジルホルメートとを組み合わせることを含む、請求項1に記載の方法。
- CL−20、少なくとも1種の有機溶媒および少なくとも1種の非溶媒を組み合わせて結晶化溶液を形成する工程が、CL−20、エチルアセテートとベンジルアセテートとを組み合わせることを含む、請求項1に記載の方法。
- CL−20、少なくとも1種の有機溶媒および少なくとも1種の非溶媒を組み合わせて結晶化溶液を形成する工程が、CL−20、少なくとも1種の有機溶媒、並びにアリールホルメートおよびアリールアセテートより成る群から選ばれる少なくとも1種のエステルを含む少なくとも1種の非溶媒を組み合わせることを含む、請求項1に記載の方法。
- 結晶化溶液を飽和させる工程が、少なくとも1種の有機溶媒を飽和または過飽和結晶化溶液が形成されるまで蒸発させることを含む、請求項1に記載の方法。
- 結晶化溶液を飽和させる工程が、結晶化溶液に追加のCL−20を飽和または過飽和結晶化溶液が形成されるまで加えることを含む、請求項1に記載の方法。
- 結晶化溶液を130℃以下で60℃より高い温度まで加熱する工程が、結晶化溶液を71〜94℃の温度まで加熱することを含む、請求項1に記載の方法。
- 少なくとも1種の有機溶媒を結晶化溶液から除去する工程が、少なくとも1種の有機溶媒を蒸発させることを含む、請求項1に記載の方法。
- 結晶化溶液に補助非溶媒を加えることをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 結晶化溶液に補助非溶媒を加える工程が、ナフテン系油またはパラフィン系油を結晶化溶液に加えることを含む、請求項15に記載の方法。
- 結晶化溶液に補助非溶媒を加える工程が、補助非溶媒を結晶化溶液に20:80〜60:40の、少なくとも1種の非溶媒に対する補助非溶媒の重量比で加えることを含む、請求項15に記載の方法。
- イプシロン−多形相CL−20のシード結晶を飽和結晶化溶液に加えることをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- CL−20のイプシロン−多形相を飽和結晶化溶液からイプシロン−多形相CL−20シード結晶上に成長させることをさらに含む、請求項18に記載の方法。
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