SE9302299A2 - New polycyclic polyamides as precursor compounds for energy-rich polycyclic polynitramine oxidizers - Google Patents

New polycyclic polyamides as precursor compounds for energy-rich polycyclic polynitramine oxidizers

Info

Publication number
SE9302299A2
SE9302299A2 SE9302299A SE9302299A SE9302299A2 SE 9302299 A2 SE9302299 A2 SE 9302299A2 SE 9302299 A SE9302299 A SE 9302299A SE 9302299 A SE9302299 A SE 9302299A SE 9302299 A2 SE9302299 A2 SE 9302299A2
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
formula
compound
original document
anion
image available
Prior art date
Application number
SE9302299A
Other languages
Swedish (sv)
Other versions
SE533160C2 (en
SE9302299A1 (en
Inventor
Robert B Wardle
Jerald C Hinshaw
Original Assignee
Alliant Techsystems Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Alliant Techsystems Inc filed Critical Alliant Techsystems Inc
Priority to SE9302299A priority Critical patent/SE9302299A2/en
Publication of SE9302299A1 publication Critical patent/SE9302299A1/en
Publication of SE533160C2 publication Critical patent/SE533160C2/en
Publication of SE9302299A2 publication Critical patent/SE9302299A2/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07DHETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D487/00Heterocyclic compounds containing nitrogen atoms as the only ring hetero atoms in the condensed system, not provided for by groups C07D451/00 - C07D477/00
    • C07D487/12Heterocyclic compounds containing nitrogen atoms as the only ring hetero atoms in the condensed system, not provided for by groups C07D451/00 - C07D477/00 in which the condensed system contains three hetero rings
    • C07D487/20Spiro-condensed systems
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C06EXPLOSIVES; MATCHES
    • C06BEXPLOSIVES OR THERMIC COMPOSITIONS; MANUFACTURE THEREOF; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS EXPLOSIVES
    • C06B25/00Compositions containing a nitrated organic compound
    • C06B25/34Compositions containing a nitrated organic compound the compound being a nitrated acyclic, alicyclic or heterocyclic amine

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

Hexabensylhexaazaisowurtzitan omvandlas till tetraacetyl, dibensyl-azaisowurtzitan. Bensylgrupperna avlägsnas genom katalytisk överföringshydrogenolys, vilket kvarlämnar ett par av tillgängliga kväven. De tillgängliga kvävena acetyleras och den erhållna mellanprodukten omvandlas till CL-20 med ett starkt nitreringsmedel.Hexabenzylhexaazaisowurtzitan is converted to tetraacetyl, dibenzyl-azaisowurtzitan. The benzyl groups are removed by catalytic transfer hydrogenolysis, leaving a pair of available nitrogen. The available nitrogen is acetylated and the resulting intermediate is converted to CL-20 with a strong nitrating agent.

Description

Image available on "Original document" NYA POLYCYKLISKA POLYAMIDER SOM FÖRSTADIEFÖRENINGAR TILL ENERGIRIKA POLYCYKLISKA POLYNITRAMIN-OXIDATIONSMEDEL Föreliggande uppfinning avser kväveföreningar med burstruktur, i synnerhet derivat av hexaazaisowurtzitan, och förfaranden för syntes av dessa föreningar. The present invention relates to nitrogen compounds with cage structure, in particular derivatives of hexanes, derivatives of hexanes and derivatives of hexanes.

Uppfinningens bakgrund Arnold T. Nielsen beskriver i en uppsats med rubriken "Synthesis of 2,4,6,8,10,12-Hexabenzyl-2,4,6,8,10,12-hexaazaisowurtzitane" syntesen av den förening som nämnes i rubriken. Denna förening betecknas i det följande HBIW. Det mera formella kemiska namnet på denna förening är 2,4,6,8,10, 12-hexabensyl-2,4,6,8,10,12-hexaazatetracyklo-[5.5.0 .0<3,11>0.<5,9>] dodekan. Nielsen et al beskriver i uppsatser med rubrikerna "Polynitroplyaza Caged Explosives Parts 5 & 6" (del 6 är klassificerad) och "Synthesis of a Caged Nitramine" (klassificerad), utarbetade för Naval Weapons Center, China Lake, CA, syntesen av 2,4,6,8,10,12-hexanitro-2 ,4,6,8,10,12-hexaaya-tetracyklo[ 5.5.0.0.<3,11>0.<5,9>] dodekan, som är känd inom området drivmedel/sprängämnen som CL-20 (denna förening betecknas i det följande som CL-20). Ovannämnda arbeten av Nielsen och Nielsen et al införlivas med denna beskrivning genom hänvisning därtill. Background of the Invention In an essay entitled "Synthesis of 2,4,6,8,10,12-Hexabenzyl-2,4,6,8,10,12-hexaazaisowurtzitane" Arnold T. Nielsen describes the synthesis of the compound mentioned in heading. This compound is hereinafter referred to as HBIW. The more formal chemical name of this compound is 2,4,6,8,10,12-hexabenzyl-2,4,6,8,10,12-hexaazatetracyclo- [5.5.0 .0 <3.11> 0. <5.9>] dodekan. Nielsen et al describe in essays entitled "Polynitroplyaza Caged Explosives Parts 5 & 6" (part 6 is classified) and "Synthesis of a Caged Nitramine" (classified), prepared for the Naval Weapons Center, China Lake, CA, the synthesis of 2, 4,6,8,10,12-hexanitro-2,4,6,8,10,12-hexaaya-tetracyclo [5.5.0.0. <3,11> 0. <5,9>] dodecane, which is known in the field of fuels / explosives as CL-20 (this compound is hereinafter referred to as CL-20). The above work by Nielsen and Nielsen et al is incorporated herein by reference.

CL-20 är ett oxidationsmedel med stor potential för användning i högenergikompositioner, såsom drivmedel, förgasningemedel, sprängämnen eller liknande. CL-20 har hög detonationshastighet, som är att hänföra till dess höga bildnings värme. Den är även fördelaktig på grund av dess höga densitet, som är ett resultat av burstrukturen. Den har speciell användbarhet för beredningar med minimal rökbildning (i allmänhet icke-aluminiserade beredningar). Den har även speciell användbarhet i sprängämneskompositioner. CL-20 is an oxidizing agent with great potential for use in high energy compositions, such as propellants, gasifiers, explosives or the like. CL-20 has a high detonation rate, which is due to its high heat of formation. It is also advantageous due to its high density, which is a result of the cage structure. It has special utility for formulations with minimal smoke formation (generally non-aluminized formulations). It also has special utility in explosive compositions.

HBIW har följande kemiska struktur; den angivna numreringen av de i ringen ingående kol- och kväveatomerna avses gälla genomgående i denna beskrivning: Image available on "Original document" Det skall observeras att i formeln ovan de identiska 2-, 6-, 8- och 12-burkvävena ingår i 5- och 6-ledade ringar, medan 4- och 10-burkvävena ingår i 6- och 7-ledade ringar. Det har visat sig att i många kemiska reaktioner de fyra identiska kvävena reagerar på annat sätt än de två identiska kvävena. Dessa olika kväven betecknas i det följande som 2-6-8-12-kväven respektive 4-10-kväven. HBIW has the following chemical structure; the specified numbering of the carbon and nitrogen atoms contained in the ring is intended to apply throughout this description: Image available on "Original document" It should be noted that in the formula above the identical 2-, 6-, 8- and 12-can nitrogen are included in 5 and 6-joint rings, while the 4- and 10-can weaves are included in 6- and 7-joint rings. It has been found that in many chemical reactions the four identical nitrogen reacts differently than the two identical nitrogen. These different nitrogen are hereinafter referred to as the 2-6-8-12 nitrogen and the 4-10 nitrogen, respectively.

CL-20 har följande kemiska struktur: Image available on "Original document" I det första steget av förfarandet för omvandling av HBIW (I) till CL-20 (II) omvandlas HBIW till 2,6,8,12-tetraacetyl-4,10,dibensyl-hexaazaisowurtzitan, som i det följande betecknas som förening IIIA (betecknas även i föreliggande sammanhang som TADB), med nedan visade formel: Image available on "Original document" Omvandlingen från HBIW (I) till förening IIIA åstadkommes exempelvis med väte i närvaro av en palladiumhydroxid-påkol-katalysator och ättiksyraanhydrid under användning av en brombensenkatalysator. Efterföljande omvandling av förening IIIA till CL-20 åstadkommes under användning i tur och ordning av nitreringsmedlen NOBF4och NO2BF4. Dessa nitreringsmedel är mycket dyrbara. Pä grund av närvaron av fluor medför även avfallsprodukter betydande miljöproblem. Kostnaden för att framställa CL-20 medelst denna syntes utgör en betydande begränsning av dess allmänna användbarhet inom drivmedels- och sprängämnesindustrierna. CL-20 has the following chemical structure: Image available on "Original document" In the first step of the process for converting HBIW (I) to CL-20 (II), HBIW is converted to 2,6,8,12-tetraacetyl-4, 10, dibenzyl-hexaazaisowurtzitan, hereinafter referred to as compound IIIA (also referred to herein as TADB), having the formula shown below: Image available on "Original document" The conversion from HBIW (I) to compound IIIA is effected, for example, with hydrogen in presence of a palladium hydroxide-on-carbon catalyst and acetic anhydride using a bromobenzene catalyst. Subsequent conversion of compound IIIA to CL-20 is accomplished using the nitrating agents NOBF4 and NO2BF4, respectively. These nitrates are very expensive. Due to the presence of fluoride, waste products also cause significant environmental problems. The cost of producing CL-20 by this synthesis is a significant limitation on its general utility in the fuel and explosives industries.

Följaktligen är det ett allmänt ändamål med uppfinningen att tillhandahålla förfaranden för syntes av CL-20 och besläktade energirika föreningar, vilka förfaranden innebär en förbättring ur kostnads- och miljösynpunkt. Ett ytterligare ändamål med uppfinningen är att tillhandahålla nya kemiska mellanprodukter, som kan omvandlas till CL-20 och besläktade högenergikväveföreningar med burstruktur. Accordingly, it is a general object of the invention to provide methods for the synthesis of CL-20 and related energy-rich compounds, which methods involve an improvement from a cost and environmental point of view. A further object of the invention is to provide new chemical intermediates which can be converted to CL-20 and related high energy nitrogen compounds with cage structure.

Sammanfattning av uppfinningen I enlighet med uppfinningen omvandlas HBIW (förening I) kemiskt till en melianprodukt med den allmänna formeln: Image available on "Original document" vari R-substituenterna är lika eller olika och är valda från den grupp som bestpr av alkyl, cykloalkyl, aryl, arylalkyl, alken, alkyn, substituerade former av någon av dessa grupper, exempelvis med halogener eller nitrogrupper och H; en grupp bestående av (H<+>A-) (en vätejon och en komplementär anjon) är närvarande på ingendera av, den ena av eller båda 4- och 10-kvävena. Ekvivalent tvåvärda anjoner kan komplettera H<+>-jonerna på de två 4- och 10-kvävena. Föreningar med den allmänna formeln (IV) kan exempelvis framställas genom att man först omvandlar HBIW till förening IIIA medelst ovan angivna metod av A.T. Nielsen (se ovan) och därefter omvandlar förening IIIA till en förening med formeln (IV) genom katalytisk överföringshydrogenolys. Summary of the Invention In accordance with the invention, HBIW (Compound I) is chemically converted to a melian product of the general formula: Image available on "Original document" wherein the R substituents are the same or different and are selected from the group consisting of alkyl, cycloalkyl, aryl, arylalkyl, alkene, alkyne, substituted forms of any of these groups, for example with halogens or nitro groups and H; a group consisting of (H <+> A-) (a hydrogen ion and a complementary anion) is present on either, one or both of the 4- and 10-nitrogen. Equivalent divalent anions can complement the H <+> ions on the two 4- and 10-nitrogen. Compounds of general formula (IV) can be prepared, for example, by first converting HBIW to compound IIIA by the above method of A.T. Nielsen (see above) and then converts compound IIIA to a compound of formula (IV) by catalytic transfer hydrogenolysis.

Föreningar med formeln (IV) kan nitreras för framställning av en förening med formeln Image available on "Original document" vari en grupp (H<+>A-) är närvarande på ingendera av, den ena av eller båda 4- och 10-kvävena. Föreningar med formeln (V) med två (H*A-)-grupper (bis-saltet) och vari A<->är en energirik anjon, såsom NO3<->eller C104-, är användbara högenergiföreningar. Compounds of formula (IV) may be nitrated to produce a compound of the formula Image available on "Original document" in which a group (H . Compounds of formula (V) having two (H * A -) groups (the bis salt) and wherein A <-> is an energy rich anion, such as NO3 <-> or C104-, are useful high energy compounds.

Föreningar med formeln (IV) kan även omsättas med ett acyleringsmedel, såsom en syraanhydrid eller en syraklorid, för framställning av en hexaamid med följande formelt vari R-substituenterna är lika eller olika och är valda från den grupp som består av alkyl, cykloalkyl, aryl, arylalkyl, alken, alkyn, substituerade former av någon av dessa grupper exempelvis med halogener eller nitrogrupper, eller H. Compounds of formula (IV) may also be reacted with an acylating agent, such as an acid anhydride or an acid chloride, to produce a hexamide of the following formula wherein the R substituents are the same or different and are selected from the group consisting of alkyl, cycloalkyl, aryl , arylalkyl, alkene, alkyne, substituted forms of any of these groups, for example with halogens or nitro groups, or H.

Föreningar med formeln (VI) kan omvandlas genom nitrolysnitrering till CL-20 under användning av ett starkt nitreringsmedel. Compounds of formula (VI) may be converted by nitrolysis nitration to CL-20 using a strong nitrating agent.

Detaljerad beskrivning av vissa föredragna utföringsformer I enlighet med den förbättrade syntensen av CL-20 omvandlas allmänt HBIW med formeln (I) kemiskt till en hexaamid med formeln (VI). En hexaamid med formeln (VI) kan omsättas med ett starkt nitreringsmedel, såsom N2O5i salpetersyra eller en salpetersyra/svavelsyra-blandning, för bildning av CL-20. Dessa nitreringsmedel är mycket billigare än NOBF4och NO2BF4, vilka hittills har krävts vid ovan angivna metod av A.T. Nielsen et al för framställning av CL-20. HBIW är en känd förening och dess syntes kominer ej närmare att beskrivas i föreliggande sammanhang. Det är underförstått att ekvivalenter till HBIW (I) även skulle kunna användas, exempelvis HBIW (I) med substitutioner på en eller flera av de aromatiska ringarna. Detailed Description of Certain Preferred Embodiments In accordance with the improved synthesis of CL-20, HBIW of formula (I) is generally chemically converted to a hexamide of formula (VI). A hexamide of formula (VI) can be reacted with a strong nitrating agent, such as N 2 O 5 in nitric acid or a nitric acid / sulfuric acid mixture, to form CL-20. These nitrating agents are much cheaper than NOBF4 and NO2BF4, which have hitherto been required by the above method by A.T. Nielsen et al for the preparation of CL-20. HBIW is a known compound and its synthesis will not be further described in the present context. It is understood that equivalents of HBIW (I) could also be used, for example HBIW (I) with substitutions on one or more of the aromatic rings.

Det för närvarande föredragna sättet att omvandla HBIW till en förening med formeln (VI) är att först omvandla HBIW till en förening med formeln (III) medelst ovan angivna metod av A.T. Nielsen et al; formeln (III) är som följer: Image available on "Original document" vari R-substituenterna är lika eller olika och är valda från den grupp som består av alkyl, cykloalkyl, aryl, arylalkyl, alken, alkyn, substituerade former av någon av dessa grupper eller H. (Förening (IIIA) är den förening med formeln (III) vari alla fyra R-substituenterna är CH3och Ar är fenyl). Ar är allmänt en fenylgrupp, ehuru en annan aromatisk grupp, eubstituerad eller osubstituerad, anses vara ekvivalent. The presently preferred method of converting HBIW to a compound of formula (VI) is to first convert HBIW to a compound of formula (III) by the above method of A.T. Nielsen et al; formula (III) is as follows: Image available on "Original document" wherein the R substituents are the same or different and are selected from the group consisting of alkyl, cycloalkyl, aryl, arylalkyl, alkene, alkyne, substituted forms of any of these groups or H. (Compound (IIIA) is the compound of formula (III) wherein all four R substituents are CH 3 and Ar is phenyl). Ar is generally a phenyl group, although another aromatic group, substituted or unsubstituted, is considered equivalent.

Föreningar med formeln (III) omvandlas till föreningar med den allmänna formeln (IV) medelst hydrogenolys. För närvarande används katalytisk överföringshydrogenolys. Katalytisk överföringshydrogenolys och reagens och katalysatorer härför beskrivs exempelvis i R.A.W. Johnstone et al Chera Rev., 85. 129-170 (1985), vars innehåll införlivas med denna beskrivning genom hänvisning därtill. En användbar metod att åstadkomma katalytisk överföringshydrogenolye är att använda myrsyra som vätedonator i närvaro av en palladium-på-kol-katalysator. Myrsyran använde allmänt i stort molärt överskott, exempelvis som lösningsmedel för reaktionen. Beroende på de använda reaktionsbetingelserna framställs en förening med formeln (IV) som är bis-saltet ((två ?<+>?-)-grupper (A<->är här formiatanjonen) ), monoformiatsaltet eller den fria basen. Det har visat sig att, om myrsyra används ren med Pd/C-katalysatorn, bis-saltet har benägenhet att bildas, ett blandat vatten/ myrsyra-lösningsmedelsystem har benägenhet att ge monosaltet; och ett myrsyra/metanol-lösningemedelsystem har benägenhet att ge den fria basen. Syntes av den fria basen föredras ofta framför syntes av endera bis- eller monosaltet; emellertid är syntesen av den fria basen mindre reproducerbar än syntesen av bis- eller mono-saltet. Compounds of formula (III) are converted to compounds of general formula (IV) by hydrogenolysis. Catalytic transfer hydrogenolysis is currently used. Catalytic transfer hydrogenolysis and reagents and catalysts therefor are described, for example, in R.A.W. Johnstone et al Chera Rev., 85, 129-170 (1985), the contents of which are incorporated herein by reference. A useful method of producing catalytic transfer hydrogen oil is to use formic acid as a hydrogen donor in the presence of a palladium-on-carbon catalyst. The formic acid was generally used in a large molar excess, for example as a solvent for the reaction. Depending on the reaction conditions used, a compound of formula (IV) is prepared which is the bis-salt ((two? <+>? -) groups (A <-> is here the formate anion)), the monoformate salt or the free base. It has been found that, if formic acid is used pure with the Pd / C catalyst, the bis-salt tends to form, a mixed water / formic acid solvent system tends to give the monosalt; and a formic acid / methanol solvent system tends to give the free base. Synthesis of the free base is often preferred over synthesis of either the bis or monosalt; however, the synthesis of the free base is less reproducible than the synthesis of the bis or mono salt.

Dessa reaktioner exemplifieras som följer: Image available on "Original document" bis-salt Image available on "Original document" \ De nya föreningarna med formeln (IV) är viktiga mellanprodukter för framställningen av CL-20 eller för föreningarna med formeln (V). These reactions are exemplified as follows: Image available on "Original document" bis-salt Image available on "Original document" \ The new compounds of formula (IV) are important intermediates for the preparation of CL-20 or for the compounds of formula (V).

Bis- eller mono-salterna med formeln (IV) kan omvandlas till den fria basen genom omsättning med en stark bas, såsom en vattenlösning av natriumhydroxid eller ett kraftigt basiskt anjonbytarharts, exempelvis Dowex-50i OH-formen. 4- och 10-kvävena i föreningarna med formeln (IV) kan omvandlas till hexaamidföreningar med formeln (VI) genom omsättning med ett acyleringsmedel, såsom en syraanhydrid, i närvaro av en basisk katalysator såsom pyridin. En acylhalid kan alternativt användas som acyleringsmedel. Om den fria basen används, är reaktionen av 4-10-kvävena en enkel acylering. Om bis- eller mono-saltformiatet acyleras med ättiksyraanhydrid , erhålls motsvarande bis- eller mono-N-formyl-förening. Således jämförs i följande reaktioner acylering under användning av ättiksyraanhydrid av bisformiatsaltet, mono-formiatsaltet och den fria basen av föreningar med formeln (IV): Image available on "Original document" Image available on "Original document" Image available on "Original document" Ehuru produkterna från varje reaktion skiljer sig något åt, har var och en av produkterna den allmänna formeln (VI). Föreningar med formeln (VI) är likaledes viktiga mellanprodukter vid syntesen av CL-20. The bis or mono-salts of formula (IV) can be converted to the free base by reaction with a strong base, such as an aqueous solution of sodium hydroxide or a strongly basic anion exchange resin, for example the Dowex-50i OH form. The 4- and 10-nitrogen in the compounds of formula (IV) can be converted to hexamide compounds of formula (VI) by reaction with an acylating agent, such as an acid anhydride, in the presence of a basic catalyst such as pyridine. An acyl halide can alternatively be used as an acylating agent. If the free base is used, the reaction of the 4-10 nitrogen is a simple acylation. If the bis- or mono-salt formate is acylated with acetic anhydride, the corresponding bis- or mono-N-formyl compound is obtained. Thus, in the following reactions, acylation using acetic anhydride of the bisformate salt, the monoformate salt and the free base of compounds of formula (IV) are compared: Image available on "Original document" Image available on "Original document" Image available on "Original document" the products of each reaction are slightly different, each of the products has the general formula (VI). Compounds of formula (VI) are also important intermediates in the synthesis of CL-20.

Föreningar med formeln (VI) omvandlas till CL-20 med starka nitreringemedel , som ger nitramingrupper i 2-,4-,6-,8-,10-och 12-positionerna på burstrukturen. Lämpliga medel innefattar, men är ej begränsade till, N2O5i salpetersyra eller en salpetersyra/svavelsyra-blandning. Denna reaktion är som följer: Image available on "Original document" Såsom nämnts ovan kan föreningar med formeln (IV) även omvandlas till föreningar med formeln (V) genom nitrolysnitrering genom omsättning med ett starkt nitreringemedel, såsom N2O5/salpetersyra eller salpetersyra/svavelsyra, för bildning av en förening med formeln (V). Efterföljande omsättning med en syra med en energirik anjon, såsom NO3-eller C104-, ger en synnerligen energirik förening med formeln (V). Dessa reaktioner är som följer: Image available on "Original document" Nitrolysnitrering av en förening med formeln IV kan även ge viss mängd CL-20. Compounds of formula (VI) are converted to CL-20 by strong nitrating agents which give nitramine groups in the 2-, 4-, 6-, 8-, 10- and 12-positions of the cage structure. Suitable agents include, but are not limited to, N 2 O 5 in nitric acid or a nitric acid / sulfuric acid mixture. This reaction is as follows: Image available on "Original document" As mentioned above, compounds of formula (IV) can also be converted to compounds of formula (V) by nitrolysis nitration by reaction with a strong nitrating agent, such as N 2 O 5 / nitric acid or nitric acid / sulfuric acid, to form a compound of formula (V). Subsequent reaction with an acid with an energy-rich anion, such as NO3- or C104-, gives an extremely energy-rich compound of formula (V). These reactions are as follows: Image available on "Original document" Nitrolysis nitration of a compound of formula IV may also give some amount of CL-20.

Föreningar med formeln V är mest energirika i form av bissalterna av energirika anjoner, såsom NO3eller C104-. Nitrerings reaktionen ger bis-nitratsaltet. För att erhålla ett mer energirikt salt kan nitratsaltet omvandlas till en fri bas, exempelvis genom omsättning med en bas såsom NaOH, och därefter omsättas med en syra som har den energirika anjonen. Alternativt kan nitratsaltet omvandlas till ett mer energirikt salt direkt med ett lämpligt anjonbytarharts. Compounds of formula V are most energy-rich in the form of the bis salts of energy-rich anions, such as NO3 or C104-. The nitration reaction gives the bis-nitrate salt. To obtain a more energy-rich salt, the nitrate salt can be converted to a free base, for example by reaction with a base such as NaOH, and then reacted with an acid having the energy-rich anion. Alternatively, the nitrate salt can be converted to a more energy rich salt directly with a suitable anion exchange resin.

Som en alternativ metod för omvandling av en förening med formeln (IV) till CL-20 omsättes föreningen med ett nitrit, exempelvis natriumnitrit i en vattenhaltig syra, för bildning av en förening med formeln (VII) såsom visas i följande reaktion. As an alternative method of converting a compound of formula (IV) to CL-20, the compound is reacted with a nitrite, for example sodium nitrite in an aqueous acid, to form a compound of formula (VII) as shown in the following reaction.

Image available on "Original document" Denna förening VII undergår vid nitrering med starkt nitreringsmedel , såsom N2O5i salpetersyra eller en salpetersyra/ svavelsyra-blandning, en nitrolysnitreringsreaktion för bildning av CL-20 såsom följer: Image available on "Original document" Uppfinningen beskrivs närmare nedan medelst utförings exempel . Image available on "Original document" This compound VII undergoes, when nitrated with strong nitrating agent, such as N 2 O 5i nitric acid or a nitric acid / sulfuric acid mixture, a nitrolysis nitriding reaction to form CL-20 as follows: Image available on "Original document" by means of exemplary embodiments.

Image available on "Original document" Till en omrörd uppslamning av 48,0 mg (0,093 mmol) av TADB i 4 ml metanol och 0,2 ml myrsyra sattes 51 mg av 5%-ig Pd/C. Reaktionsblandningen uppvärmdes till 40º-60ºC under 18 timmar. Pd/C och produkten avlägsnades genom filtrering. Extrakt ion av Pd/C med DMSO gav den önskade produkten. <1>H NMR (DMSO) : ? 1.8-2.1 (multiplett, 12H, CH3CO), 4.02-4.25 (multiplett, 2H, NH), 5.2-5.3 (multiplett, 4H, CH), 6.0-6.5 (multiplett, 2H, CH). To a stirred slurry of 48.0 mg (0.093 mmol) of TADB in 4 ml of methanol and 0.2 ml of formic acid was added 51 mg of 5% Pd / C. The reaction mixture was heated to 40º-60ºC for 18 hours. Pd / C and the product was removed by filtration. Extraction of Pd / C with DMSO gave the desired product. 1 H NMR (DMSO): δ 1.8-2.1 (multiplet, 12H, CH 3 CO), 4.02-4.25 (multiplet, 2H, NH), 5.2-5.3 (multiplet, 4H, CH), 6.0-6.5 (multiplet, 2H, CH).

Vid upphettning till 150ºC kollapsar multipletten vid 1.8-2.1 till en singlett vid 2.0, multipletten vid 4.02-4.25 kollapsar till en singlett vid 3.7, multipletten vid 5.2-5.3 kollapsar till en singlett vid 5.3 och multipletten vid 6.0-6. 5 kollapsar till en singlett vid 6.3. When heated to 150ºC, the multiples at 1.8-2.1 collapse into a singlet at 2.0, the multiples at 4.02-4.25 collapse into a singlet at 3.7, the multiples at 5.2-5.3 collapse into a singlet at 5.3 and the multiples at 6.0-6. 5 collapses into a singlet at 6.3.

Image available on "Original document" Till en kraftigt omrörd lösning av 10,0 g (19,36 mmol) av TDAB i 200 ml vatten sattes 40 ml myrsyra; därefter tillsattes 10,0 g 5%-ig Pd/C. Reaktionsblandningen uppvärmdes till 60ºC. Efter 18,5 timmar avfiltrerades det fasta materialet från lösningen och det flyktiga materialet avlägsnades under reducerat tryck för erhållande av 7,9 g (106,7%) av mono-formiatsaltet. <1>H NMR (DHSO): ? 1.7-2.3 (multiplett, 12H, CH3CO), 4.7-4.9 (bred dubblett, IH, NH, J = 9.0H2) 5.5-5.7 (multiplett, 2H, CH), 6.0-6.8 (multiplett 4H, CH), 8.3 (bred singlett, 4H, NH, HCO2H). To a vigorously stirred solution of 10.0 g (19.36 mmol) of TDAB in 200 ml of water was added 40 ml of formic acid; then 10.0 g of 5% Pd / C was added. The reaction mixture was heated to 60 ° C. After 18.5 hours, the solid was filtered off from the solution and the volatiles were removed under reduced pressure to give 7.9 g (106.7%) of the monoformate salt. 1 H NMR (DHSO):? 1.7-2.3 (multiplet, 12H, CH 3 CO), 4.7-4.9 (broad doublet, 1H, NH, J = 9.0H2) 5.5-5.7 (multiplet, 2H, CH), 6.0-6.8 (multiplet 4H, CH), 8.3 ( broad singlet, 4H, NH, HCO 2 H).

Vid upphettning till 150ºC kollapsar multipletten vid 1.7-2.3 till 2s, den bred dubbletten vid 4.7-4.9 flyttar till 4.3 och breddas, multipletten vid 5.5-5.7 kollapsar till en dubblett vid 5.6 (J = 6 Hz), och den breda singletten vid 8.3 spjälkas till två singletter vid 8.32 och 8.39. When heated to 150ºC, the multiplet at 1.7-2.3 collapses to 2s, the wide doublet at 4.7-4.9 moves to 4.3 and widens, the multiplet at 5.5-5.7 collapses into a doublet at 5.6 (J = 6 Hz), and the broad singlet at 8.3 split into two singlets at 8.32 and 8.39.

Image available on "Original document" Till en omrörd uppslamning av 10,0 g (19,36 mmol) av TADB i 200 ml myrsyra sattes 10,0 g 5%-ig Pd/C. Efter 18 timmar avlägsnades Pd/C genom filtrering och myrsyran avlägsnades under reducerat tryck för erhållande av 8,78 g (104%) av det önskade bis-saltet. <1>H NMR (DMSO): ? 1.9-2.2 (multiplett, 12H, CH3CO), 6.1-6.8 (multiplett, 6H, CH), 8.1-8.4 (multiplett, 6% NH, HCO2H). To a stirred slurry of 10.0 g (19.36 mmol) of TADB in 200 ml of formic acid was added 10.0 g of 5% Pd / C. After 18 hours, Pd / C was removed by filtration and the formic acid was removed under reduced pressure to give 8.78 g (104%) of the desired bis-salt. 1 H NMR (DMSO): δ 1.9-2.2 (multiplet, 12H, CH 3 CO), 6.1-6.8 (multiplet, 6H, CH), 8.1-8.4 (multiplet, 6% NH, HCO 2 H).

Vid upphettning till 150ºC kollapsar multipletten vid 1.9-2.2 till en singlett och de övriga två multipletterna börjar att kollapsa. When heated to 150ºC, the multiplet at 1.9-2.2 collapses into a singlet and the other two multiplets begin to collapse.

Image available on "Original document" Till 500 mg (1,17 mmol) av bis-formiatsaltet sattes 2,4 ml 1M NaOH. Allt flyktigt material avlägsnades under reducerat tryck. Återstoden upplöstes i 20 ml ättiksyraanhydrid och 5 ml pyridin och upphettades vid 60ºC över natten. Efter 18 timmar avlägsnades det flyktiga materialet och Återstoden behandlades med 10 ml EtOAc. Lösningen filtrerades och koncentrerades. Återstoden fick passera en plugg av silikagel under användning aceton som elueringsmedel, vilket gav IVA som ett orent fast material. Image available on "Original document" To 500 mg (1.17 mmol) of the bis-formate salt was added 2.4 ml of 1M NaOH. All volatile material was removed under reduced pressure. The residue was dissolved in 20 ml of acetic anhydride and 5 ml of pyridine and heated at 60 ° C overnight. After 18 hours, the volatiles were removed and the residue was treated with 10 mL of EtOAc. The solution was filtered and concentrated. The residue was passed through a plug of silica gel using acetone as eluent to give IVA as an impure solid.

NMR (CHCl3): ? 2.05-2.2 (multiplett, 12H CH3CO), 2.45 (singlett, 6H, CH3CO), 6.3-6.5 (multiplett, 4H, CH), 6.8-7.0 (multiplett, 2H, CH). NMR (CHCl 3): δ 2.05-2.2 (multiplet, 12H CH 3 CO), 2.45 (singlet, 6H, CH 3 CO), 6.3-6.5 (multiplet, 4H, CH), 6.8-7.0 (multiplet, 2H, CH).

Vid upphettning till 150ºC (DMSO lösningsmedel) kollapsar multipletten vid 2.05-2.2 till en singlett. Multipletterna vid 6.3-6.5 och 6.8-7.0 börjar båda att kollapsa. When heated to 150ºC (DMSO solvent), the multiplet collapses at 2.05-2.2 into a singlet. The multiplets at 6.3-6.5 and 6.8-7.0 are both beginning to collapse.

Image available on "Original document" Till en omrörd uppslamning av 5,0 g (13,1 mmol) av monoformiatsaltet i 200 ml ättiksyraanhydrid sattes 50 ml pyridin. Efter 20 timmar avlägsnades allt flyktigt material under reducerat tryck. Därefter behandlades Återstoden med 100 ml EtOAc. En fällning bildades som avlägsnades genom filtrering. Lösningsmedlet avlägsnades och återstoden fick passera en plugg av silikagel under användning av aceton som elueringsmedel. <1>H NMR (CHCl3): ? 2.06, 2.09, 2.12, 2.14 (4 singlett, 12H, CH3CO), 2.42 (singlett, 3H, CH3CO), 6.0-7.0 (multiplett, 6H, CH), 8.3 (singlett, 1H, CHO). To a stirred slurry of 5.0 g (13.1 mmol) of the monoformate salt in 200 ml of acetic anhydride was added 50 ml of pyridine. After 20 hours, all volatiles were removed under reduced pressure. Then the residue was treated with 100 ml of EtOAc. A precipitate formed which was removed by filtration. The solvent was removed and the residue was passed through a plug of silica gel using acetone as eluent. 1 H NMR (CHCl 3): δ 2.06, 2.09, 2.12, 2.14 (4 singlet, 12H, CH 3 CO), 2.42 (singlet, 3H, CH 3 CO), 6.0-7.0 (multiplet, 6H, CH), 8.3 (singlet, 1H, CHO).

Image available on "Original document" Till en omrörd uppslamning av 5,0 g (11,67 mmol) av bisformiatsaltet (IV A bis) i 200 ml ättiksyraanhydrid sattes 50 ml pyridin. Efter 20 timmar avlägsnades allt flyktigt material under reducerat tryck. Därefter behandlades återstoden med 100 ml EtOAc. En fällning bildades som avlägsnades genom filtrering. Lösningsmedlet avlägsnades och Återstoden fick passera en plugg av silikagel under användning av aceton som elueringsmedel. Man erhöll 4,5 g (98,3%) utbyte av bis-formylförening. Rf= 0,35 (aceton). <1>H NMR (CHCl3): ? 2.0-2.3 (multiplett, 12H, CH3CO), 6.06 (dubblett, 0.2H, CH, J = 4.8 Hz), 6.15 (bred singlett, 0.45H, CH), 6.26 (dubblett, 1.5H, CH, J = 7.8, 1.8 Hz), 6.46 (singlett, 1.7H, CH), 6.67 (dubblett, 1.5H, CH, J = 7.8, 1.81 Hz), 6.75-6.81 (multiplett, 0.65H, CH). To a stirred slurry of 5.0 g (11.67 mmol) of the bisformate salt (IV A bis) in 200 ml of acetic anhydride was added 50 ml of pyridine. After 20 hours, all volatiles were removed under reduced pressure. Then the residue was treated with 100 ml of EtOAc. A precipitate formed which was removed by filtration. The solvent was removed and the residue was passed through a plug of silica gel using acetone as eluent. 4.5 g (98.3%) yield of bis-formyl compound was obtained. Rf = 0.35 (acetone). 1 H NMR (CHCl 3): δ 2.0-2.3 (multiplet, 12H, CH 3 CO), 6.06 (doublet, 0.2H, CH, J = 4.8 Hz), 6.15 (broad singlet, 0.45H, CH), 6.26 (doublet, 1.5H, CH, J = 7.8, 1.8 Hz), 6.46 (singlet, 1.7H, CH), 6.67 (doublet, 1.5H, CH, J = 7.8, 1.81 Hz), 6.75-6.81 (multiplet, 0.65H, CH).

Image available on "Original document" Till 10 mg (0,026 mmol) av diformyltetraacetyl föreningen VI C sattes 2 ml 5%-ig N2O5i salpetersyra vid 0ºC under 4,5 timmar; blandningen späddes därefter med vatten. Vattenlösningen extraherades 4X med etylacetat. Det organiska materialet torkades (MgSO4) och koncentrerades till torrhet. Genom tunnskiktskromatografi (silikagel, multipla lösningsmedelssystem). Produkten uppvisade ett Rfidentiskt med värdet för CL-20 och ett överlagringsbart<1>H NMR-spektrum. Image available on "Original document" To 10 mg (0.026 mmol) of the diformyltetraacetyl compound VI C was added 2 ml of 5% N 2 O 5i nitric acid at 0 ° C for 4.5 hours; the mixture was then diluted with water. The aqueous solution was extracted 4X with ethyl acetate. The organic material was dried (MgSO 4) and concentrated to dryness. By thin layer chromatography (silica gel, multiple solvent systems). The product showed a Rfidentical with the value of CL-20 and a superimposable <1> 1 H NMR spectrum.

Image available on "Original document" Till 1,0 g tetraacetyl (IV A fri) i 2 ml vatten och 2 ml ättiksyra sattes 0,70 g NaNO2i 2 ml vatten vid 0ºC. Reaktionsblandningen omrördes 18 timmar vid rumstemperatur. Den önskade produkten utföll från reaktionsblandningen och tillvaratogs genom filtrering i kvantitativt utbyte. To 1.0 g of tetraacetyl (IV A free) in 2 ml of water and 2 ml of acetic acid was added 0.70 g of NaNO 2 in 2 ml of water at 0 ° C. The reaction mixture was stirred for 18 hours at room temperature. The desired product precipitated from the reaction mixture and was collected by filtration in quantitative yield.

Ehuru uppfinningen har beskrivits i form av vissa föredragna utförings former kan modifikationer göras, såsom är uppenbart för fackmannen, utan att man för den skull avviker från ramen för föreliggande uppfinning. Although the invention has been described in the form of certain preferred embodiments, modifications may be made as will be apparent to those skilled in the art without departing from the scope of the present invention.

Olika särdrag hos uppfinningen anges i följande patentkrav. Various features of the invention are set out in the following claims.

Claims (14)

1. Image available on "Original document" P A T E N T K R A V Image available on "Original document" vari R-substituenterna är lika eller olika och valda från den grupp som består av alkyl, cykloalkyl, aryl, arylalkyl, alken, alkyn eller substituerade former av någon av dessa grupper och H och varvid en grupp bestående av en vätejon (H<+>) och en komplement är anjon är närvarande på ingendera av, den ena av eller båda kvävena i 4- och 10-positionerna.Image available on "Original document" CLAIMS Image available on "Original document" wherein the R substituents are the same or different and selected from the group consisting of alkyl, cycloalkyl, aryl, arylalkyl, alkene, alkyne or substituted forms of any of the these groups and H and wherein a group consisting of a hydrogen ion (H <+>) and a complement is anion is present on either, one or both of the nitrogen in the 4- and 10-positions. 2. . Förening enligt krav 1 med formeln (IV).2.. A compound according to claim 1 of formula (IV). 3. Förening enligt krav 2, vari samtliga R-substituenter är CH3.A compound according to claim 2, wherein all R substituents are CH 3. 4. Förening enligt krav 1 med formeln (V).A compound according to claim 1 of formula (V). 5. Förening enligt krav 4 med en vätejon och en anjon associerade med kvävet i var och en av 4- och 10-positionerna, varvid nämnda anjon år en energirik anjon.A compound according to claim 4 having a hydrogen ion and an anion associated with the nitrogen in each of the 4- and 10-positions, said anion being an energy-rich anion. 6. Förening enligt krav 5, vari anjonen år NO3<->eller C104<->.A compound according to claim 5, wherein the anion is NO 3 <-> or C 10 4 <->. 7. . Förening enligt krav 1 med formeln (VI), vari samtliga R-substituenter är CH3eller H.7.. A compound according to claim 1 of formula (VI), wherein all R substituents are CH 3 or H. 8. Förfarande för framställning av den energirika föreningen med formeln II: Image available on "Original document" kännetecknat därav, att man nitrerar en förening med formeln VI Image available on "Original document" vari R är vald från den grupp som består av alkyl, cykloalkyl, aryl, arylalkyl, alken, alkyn, substituerade former av någon av dessa grupper och H, med ett starkt nitreringsmedel.Process for the preparation of the energy-rich compound of formula II: Image available on "Original document" characterized in that it nitrates a compound of formula VI Image available on "Original document" wherein R is selected from the group consisting of alkyl, cycloalkyl, aryl, arylalkyl, alkene, alkyne, substituted forms of any of these groups and H, with a strong nitrating agent. 9. Förfarande enligt krav 8, varvid det starka nitreringsmedlet är HNO3eller en HNO3/H2SO4-blandning.The method of claim 8, wherein the strong nitrating agent is HNO 3 or an HNO 3 / H 2 SO 4 mixture. 10. Förfarande enligt krav 8, varvid föreningen med formeln VI erhålles genom att man acylerar en förening med formeln IV: Image available on "Original document" varvid i nämnda formel IV en medlem från den grupp som består av vätejon och en komplementär anjon är närvarande på ingendera av, den ena av eller båda kvåvena i 4- och 10-positionerna, i närvaro av minst ett acyleringsmedel.A process according to claim 8, wherein the compound of formula VI is obtained by acylating a compound of formula IV: Image available on "Original document" wherein in said formula IV a member of the group consisting of hydrogen ion and a complementary anion is present on either, one or both of the nuclei in the 4- and 10-positions, in the presence of at least one acylating agent. 11. Förfarande enligt krav 10, varvid acyleringsmedlet är en syraklorid eller karboxylsyrahydrid.The method of claim 10, wherein the acylating agent is an acid chloride or carboxylic acid hydride. 12. Förfarande enligt krav 10, varvid föreningen med formeln IV erhålls genom katalytisk överföringshydrogenolys av en förening med formeln (III): Image available on "Original document"A process according to claim 10, wherein the compound of formula IV is obtained by catalytic transfer hydrogenolysis of a compound of formula (III): Image available on "Original document" 13. Förfarande enligt krav 12, varvid hydrogenolysen utförs i närvaro av en palladium-på-kol-katalysator.A process according to claim 12, wherein the hydrogenolysis is carried out in the presence of a palladium-on-carbon catalyst. 14. Förfarande för framställning av en förening med formeln IV: Image available on "Original document" varvid i nämnda formeln IV varje R oberoende är vald från den grupp som består av alkyl, cykloalkyl, aryl, arylalkyl, alken, alkyn, en substituerad form av någon av dessa grupper och H, och varvid en medlem från den grupp som består av en väteanjon och en komplementär anjon är närvarande på ingen-dera av, den ena av eller båda kvävena i 4- och 10-positio-nerna i nämnda formel IV, kännetecknat dära att man hydrogenolyserar en förening med formeln III Image available on "Original document"A process for the preparation of a compound of formula IV: Image available on "Original document" wherein in said formula IV each R is independently selected from the group consisting of alkyl, cycloalkyl, aryl, arylalkyl, alkene, alkyne, a substituted form of any of these groups and H, and wherein a member of the group consisting of a hydrogen anion and a complementary anion is present in neither, one or both of the nitrogen in the 4- and 10-positions of said formula IV, characterized in that a compound of the formula III is hydrogenolyzed. Image available on "Original document"
SE9302299A 1993-07-02 1993-07-02 New polycyclic polyamides as precursor compounds for energy-rich polycyclic polynitramine oxidizers SE9302299A2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE9302299A SE9302299A2 (en) 1993-07-02 1993-07-02 New polycyclic polyamides as precursor compounds for energy-rich polycyclic polynitramine oxidizers

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE9302299A SE9302299A2 (en) 1993-07-02 1993-07-02 New polycyclic polyamides as precursor compounds for energy-rich polycyclic polynitramine oxidizers

Publications (3)

Publication Number Publication Date
SE9302299A1 SE9302299A1 (en) 2008-12-19
SE533160C2 SE533160C2 (en) 2010-07-13
SE9302299A2 true SE9302299A2 (en) 2019-01-22

Family

ID=42313836

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE9302299A SE9302299A2 (en) 1993-07-02 1993-07-02 New polycyclic polyamides as precursor compounds for energy-rich polycyclic polynitramine oxidizers

Country Status (1)

Country Link
SE (1) SE9302299A2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
SE533160C2 (en) 2010-07-13
SE9302299A1 (en) 2008-12-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6147209A (en) Method for making new polycyclic polyamides as precursors for energetic polycyclic polynitramine oxidizers
Smirnov et al. Synthesis and some properties of the salts of N-(het) aryl-N´-hydroxydiazene N-oxides
Ma et al. Unexpected ester and phosphonate radical generation by hypervalent iodine compounds for synthesizing 6-phenanthridine derivatives
CN106977469A (en) A kind of synthetic method of deuterated HMX
US5723604A (en) Synthesis of 2,4,6,8,10,12-hexabenzyl-2,4,6,8,10,12-hexaazatetracyclo 5.5.0.05,9.03,11!dodecane
SE9302299A2 (en) New polycyclic polyamides as precursor compounds for energy-rich polycyclic polynitramine oxidizers
Bayat et al. Methods and strategies to achieve hexanitrohexaazaisowurtzitane (HNIW or CL-20): a comprehensive overview
GB2355714A (en) Ammonium 3,5-diaminopicrate
CN115010666A (en) Nitro-mimic functional group substituted polynitroazole energetic compound and application thereof
JP4384726B2 (en) Novel polycyclic polyamides as precursors of energy generating polycyclic polynitramine oxidants
CN109970649B (en) Preparation method of 1, 2-dimethyl-3-phenylpyrazoline perchlorate
CN112209859A (en) Preparation method of Iguratimod intermediate
CN112047896A (en) Method for synthesizing aromatic ring group or aromatic heterocyclic group tetrazole
US6388087B1 (en) 3,3′-Dinitro-4,4′-hydrazofurazan and methods of preparation
Tsuge et al. NOVEL CAGE COMPOUNDS FROM THE REACTIONS OF THIAZOLIUM N-METHYLIDES WITH METHYLENECYCLOPROPENES
US4539405A (en) Synthesis of 1,4-dinitrofurazano(3,4-b)piperazine
US6512113B1 (en) Synthesis for 4,10-dinitro-2,6,8,12-tetraoxa-4,10-diazatetracyclo[5.5.0.05,903,11]-dodecane
Kofman et al. α-Oxides in reactions with NH acids of the heterocyclic series: I. Alkylation of 3-nitro-5-bromo-1, 2, 4-triazole with epoxides
US2683165A (en) Hydroxyalkyl alkylene dinitramines and the corresponding nitrate esters
US3024289A (en) Preparation of polynitro compounds
US3047609A (en) Benzazaboroxanes and their preparation
US4897495A (en) Process for the preparation of pyrrolizine derivatives
US3553253A (en) Energetic polynitro-halogenated aromatic esters
EP0510250A2 (en) Azide-terminated azido compound
CN117658866A (en) Synthesis method of azido amino acid derivative

Legal Events

Date Code Title Description
CORR Corrections

Free format text: PRV HAS PUBLISHED INCOMPLETE DOCUMENT IN THE A1 DOCUMENT, THEREFORE, AN A2 DOCUMENT HAS BEEN PUBLISHED