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1、(10)申请公布号 CN 103435490 A (43)申请公布日 2013.12.11 CN 103435490 A *CN103435490A* (21)申请号 201310384909.7 (22)申请日 2013.08.30 C07C 205/05(2006.01) C07C 201/10(2006.01) (71)申请人 南京理工大学 地址 210094 江苏省南京市孝陵卫 200 号 (72)发明人 罗军 凌亦飞 张萍萍 孙露 任晓莉 (74)专利代理机构 南京理工大学专利中心 32203 代理人 朱显国 (54) 发明名称 一种 2,2,4,4,6,6- 六硝基金刚烷的合成方 。
2、法 (57) 摘要 本发明公开了一种 2,2,4,4,6,6- 六硝基金 刚烷的合成方法。所述方法以丙二酸二乙酯为原 料, 新路线避免了传统路线中后处理复杂、 产率 较低的环合、 臭氧化等步骤 ; 新路线中硝化步骤 以 N2O5为硝化剂, 具有反应速度快、 反应温度易控 制、 产品易分离、 产物纯度高、 能有效减少废酸等 优点。本方法较传统路线成本更低, 反应污染更 小, 产率更高, 反应产率由原路线的 0.5% 提高到 14%, 为其工业化生产提供了可能性。 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 11 页 附图 9 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请。
3、 权利要求书2页 说明书11页 附图9页 (10)申请公布号 CN 103435490 A CN 103435490 A *CN103435490A* 1/2 页 2 1. 一种 2,2,4,4,6,6- 六硝基金刚烷的合成方法, 其特征在于包括如下步骤 : (1) 将丙二酸二乙酯和多聚甲醛溶解于反应溶剂中, 在搅拌状态下加入催化剂, 加热反 应, 减压蒸馏得淡黄色液体 ; 将淡黄色液体加入甲醇钠的甲醇溶液中, 加热, 进行环合反应, 冷却, 过滤得白色固体 ; 将白色固体溶于水中, 调节 pH 至 45, 合成 Meerwein s 酯 ; (2)将上述 Meerwein s 酯溶于乙酸中,。
4、 加热回流、 搅拌, 加入 HCl, 回流反应, 合成 3.3.1 壬烷 -2,6- 二酮 ; (3) 将上述双环3.3.1壬烷-2,6-二酮溶于反应溶剂中, 加入甲醇钠的溶液和甲酸乙 酯, 加热反应得双环 3.3.1 壬烷 -2,6- 二酮 -3- 甲醛 ; (4) 将上述双环 3.3.1 壬烷 -2,6- 二酮 -3- 甲醛溶于溶剂中, 加入 L- 脯氨酸, 加热反 应, 合成 4- 羟基 -2,6- 金刚烷二酮 ; (5) 将上述 4- 羟基 -2,6- 金刚烷二酮溶于甲苯中, 加入对甲苯磺酸和乙二醇, 加热回 流、 除水, 合成 2,2,6,6- 二乙撑二氧基 -4- 金刚烷醇 ; (。
5、6) 将过硫酸氢钾研磨成固体后, 加入乙酸乙酯中, 剧烈搅拌, 再加入上述 2,2,6,6- 二 乙撑二氧基 -4- 金刚烷醇的乙酸乙酯溶液, 邻碘苯磺酸钠, 无水硫酸钠, 加热反应, 合成 2,2,6,6- 二乙撑二氧基 -4- 金刚烷酮 ; (7) 将上述 2,2,6,6- 二乙撑二氧基 -4- 金刚烷酮溶于乙醇中, 加入盐酸羟胺, 乙酸钠, 搅拌反应, 合成 2,2,6,6- 二乙撑二氧基 -4- 金刚烷酮肟 ; (8) 将上述2,2,6,6-二乙撑二氧基-4-金刚烷酮肟溶于有机溶剂中, 加入反应助剂, 加 热条件下慢慢滴加五氧化二氮的有机溶液, 合成2,2,6,6-二乙撑二氧基-4,4。
6、-二硝基金刚 烷 ; (9) 将上述2,2,6,6-二乙撑二氧基-4,4-二硝基金刚烷溶于二氯甲烷中, 加入浓硫酸, 搅拌反应, 合成 4,4- 二硝基 -2,6- 金刚烷二酮 ; (10) 将上述 4,4- 二硝基 -2,6- 金刚烷二酮溶于甲醇中, 加入盐酸羟胺, 乙酸钠, 加热, 搅拌反应, 合成 4,4- 二硝基 -2,6- 金刚烷二酮肟 ; (11) 将上述 4,4- 二硝基 -2,6- 金刚烷二酮肟溶于有机溶剂中, 加入反应助剂, 加热条 件下慢慢滴加五氧化二氮的有机溶液, 合成 2,2,4,4,6,6- 六硝基金刚烷。 2. 根据权利要求 1 所述 2,2,4,4,6,6- 六硝。
7、基金刚烷的合成方法, 其特征在于步骤 (1) 中丙二酸二乙酯与多聚甲醛的摩尔比为 1 : 0.71 ; 丙二酸二乙酯与甲醇钠的摩尔比为 1 : 0.51 ; 所述溶剂选用甲苯或苯, 优选为甲苯 ; 所述催化剂选用二乙胺、 哌啶、 哌嗪、N- 甲基 哌嗪, 优选为N- 甲基哌嗪 ; 反应温度先为 80110 , 再为 110130 ; 反应时间先为 79 h, 再为 911 h ; 环合反应的反应温度为 4070 ; 环合反应的反应时间为 816 h。 3. 根据权利要求 1 所述 2,2,4,4,6,6- 六硝基金刚烷的合成方法, 其特征在于步骤 (3)中双环 3.3.1 壬烷 -2,6- 二。
8、酮与甲醇钠的摩尔比为 1 : 13, 优选为 1 : 11.5 ; 双环 3.3.1 壬烷 -2,6- 二酮与甲酸乙酯的摩尔比为 1 : 14, 优选为 1 : 1.52.5 ; 反应溶剂选用 甲苯、 乙醇或甲醇, 优选甲醇 ; 反应温度为 2060 , 优选为 3545 ; 反应时间为 620 h, 优选为 1517 h。 4. 根据权利要求 1 所述 2,2,4,4,6,6- 六硝基金刚烷的合成方法, 其特征在于步骤 (4) 中双环 3.3.1 壬烷 -2,6- 二酮 -3- 甲醛与 L- 脯氨酸的摩尔比为 1 : 0.20.5 ; 反应溶剂 选用 DMF、 CH3CN 或 DMSO, 优。
9、选 CH3CN ; 反应温度为 2080 , 优选为 6575 ; 反应时间为 权 利 要 求 书 CN 103435490 A 2 2/2 页 3 510 h, 优选为 79 h。 5. 根据权利要求 1 所述 2,2,4,4,6,6- 六硝基金刚烷的合成方法, 其特征在于步骤 (5) 中 4- 羟基 -2,6- 金刚烷二酮与对甲苯磺酸的摩尔比为 1 : 0.050.3 ; 4- 羟基 -2,6- 金刚烷 二酮与乙二醇的摩尔比为 1 : 24 ; 反应温度为 100140 ; 反应时间为 14 h。 6. 根据权利要求 1 所述 2,2,4,4,6,6- 六硝基金刚烷的合成方法, 其特征在于。
10、步骤 (6) 中 2,2,6,6- 二乙撑二氧基 -4- 金刚烷醇与过硫酸氢钾的摩尔比为 1 : 0.61 ; 2,2,6,6- 二乙撑二氧基 -4- 金刚烷醇与邻碘苯磺酸钠的摩尔比为 1 : 0.010.1 ; 反应 温度为 5080 ; 反应时间为 48 h。 7. 根据权利要求 1 所述 2,2,4,4,6,6- 六硝基金刚烷的合成方法, 其特征在于步骤 (8) 中 2,2,6,6- 二乙撑二氧基 -4- 金刚烷酮肟与五氧化二氮的摩尔比为 1 : 1.254 ; 反应溶剂 选用 CH2Cl2、 CHCl3、 CH2NO2和 ClCH2CH2Cl, 优选为 CH2Cl2; 反应助剂为分子筛。
11、或尿素 ; 反应温 度为 3555 ; 反应时间为 1540 min。 8. 根据权利要求 1 所述 2,2,4,4,6,6- 六硝基金刚烷的合成方法, 其特征在于步骤 (11) 中 4,4- 二硝基 -2,6- 金刚烷二酮肟与五氧化二氮的摩尔比为 1 : 2.58 ; 反应溶剂选 用 CH2Cl2、 CHCl3、 CH2NO2和 ClCH2CH2Cl, 优选为 CH2Cl2; 反应助剂为分子筛或尿素 ; 反应温度 为 3555 ; 反应时间为 1540 min。 权 利 要 求 书 CN 103435490 A 3 1/11 页 4 一种 2,2,4,4,6,6- 六硝基金刚烷的合成方法 技。
12、术领域 0001 本发明涉及一种金刚烷衍生物的合成方法, 具体涉及一种 2,2,4,4,6,6- 六硝基 金刚烷的合成方法。 背景技术 0002 金刚烷及其衍生物是有机笼状化合物中一类重要的化合物, 可以广泛应用于药 物、 含能材料、 功能高分子等领域。其中多硝基金刚烷由于其分子结构的高度对称性, 具有 高能、 低感等优点, 可用于炸药、 推进剂、 烟火剂和燃料等领域中, 故其理论和实验研究受到 人们的高度重视。多硝基金刚烷的能量及爆轰性能随着其所含硝基数目的增加而提高。计 算结果表明 2,2,4,4,6,6- 六硝基金刚烷的爆速约为 8700 m s-1, 爆压约为 34.6 GPa, 是一。
13、 种性能优越的高能炸药。 0003 1993 年, Dave 以丙二酸二甲酯和多聚甲醛为起始原料, 经过环合、 脱羧、 酮羰基保 护、 臭氧化、 肟化、 偕硝化等步骤, 成功合成了 2,2,4,4,6,6- 六硝基金刚烷 (HNA), 总产率不 到 0.5%(Paritosh, R. D. Tetrahedron. 1992, 48, 5839 ; Paritosh, R. D.; Little, F. US 5202508, 1983 ; Paritosh, R. D.; Little, F. US 5180853, 1993) 。其中中间体 4- 亚甲基金刚烷 -2,6- 二酮通过双环 3。
14、.3.1 壬烷 -2,6- 二酮与浓 H2SO4/Ac2O 体系作用生 成, 产率只有 38%。而两步偕硝化反应均采用硝酸作硝化剂, 产率分别为 37% 和 21%。该反 应路线步骤长、 废酸多、 污染重、 产率低。 因此开发出高效、 低成本的六硝基金刚烷的新合成 方法具有紧迫性和必要性。 发明内容 0004 为了克服现有路线的诸多缺点, 本发明提供一种 2,2,4,4,6,6- 六硝基金刚烷的 合成方法, 该方法原料易得、 成本低、 污染小、 操作简单、 产率较高。 0005 本发明的目的是通过如下技术方案实现 : 一种 2,2,4,4,6,6- 六硝基金刚烷的合成方法, 方法包括如下步骤 。
15、: (1) 将丙二酸二乙酯和多聚甲醛溶解于反应溶剂中, 在搅拌状态下加入催化剂, 加热反 应, 减压蒸馏得淡黄色液体 ; 将淡黄色液体加入甲醇钠的甲醇溶液中, 加热, 进行环合反应, 冷却, 过滤得白色固体 ; 将白色固体溶于水中, 调节 pH 至 45, 合成 Meerwein s 酯 ; (2)将上述 Meerwein s 酯溶于乙酸中, 加热回流、 搅拌, 加入 HCl, 回流反应, 合成 3.3.1 壬烷 -2,6- 二酮 ; (3) 将上述双环 3.3.1 壬烷 -2,6- 二酮溶于反应溶剂中, 加入甲醇钠的溶液, 甲酸乙 酯, 加热反应得双环 3.3.1 壬烷 -2,6- 二酮 -。
16、3- 甲醛 ; (4) 将上述双环 3.3.1 壬烷 -2,6- 二酮 -3- 甲醛溶于溶剂中, 加入 L- 脯氨酸, 加热反 应, 合成 4- 羟基 -2,6- 金刚烷二酮 ; (5) 将上述 4- 羟基 -2,6- 金刚烷二酮溶于甲苯中, 加入对甲苯磺酸和乙二醇, 加热回 流、 除水, 合成 2,2,6,6- 二乙撑二氧基 -4- 金刚烷醇 ; 说 明 书 CN 103435490 A 4 2/11 页 5 (6) 将过硫酸氢钾研磨成固体后, 加入乙酸乙酯中, 剧烈搅拌, 再加入上述 2,2,6,6- 二 乙撑二氧基 -4- 金刚烷醇的乙酸乙酯溶液, 邻磺苯磺酸钠, 无水硫酸钠, 加热反应。
17、, 合成 2,2,6,6- 二乙撑二氧基 -4- 金刚烷酮 ; (7) 将上述 2,2,6,6- 二乙撑二氧基 -4- 金刚烷酮溶于乙醇中, 加入盐酸羟胺, 乙酸钠, 搅拌反应, 合成 2,2,6,6- 二乙撑二氧基 -4- 金刚烷酮肟 ; (8) 将上述2,2,6,6-二乙撑二氧基-4-金刚烷酮肟溶于有机溶剂中, 加入反应助剂, 加 热条件下慢慢滴加五氧化二氮的有机溶液, 合成2,2,6,6-二乙撑二氧基-4,4-二硝基金刚 烷 ; (9) 将上述2,2,6,6-二乙撑二氧基-4,4-二硝基金刚烷溶于二氯甲烷中, 加入浓硫酸, 搅拌反应, 合成 4,4- 二硝基 -2,6- 金刚烷二酮 ; 。
18、(10) 将上述 4,4- 二硝基 -2,6- 金刚烷二酮溶于甲醇中, 加入盐酸羟胺, 乙酸钠, 加热, 搅拌反应, 合成 4,4- 二硝基 -2,6- 金刚烷二酮肟 ; (11) 将上述 4,4- 二硝基 -2,6- 金刚烷二酮肟溶于有机溶剂中, 加入反应助剂, 加热条 件下慢慢滴加五氧化二氮的有机溶液, 合成 2,2,4,4,6,6- 六硝基金刚烷。 0006 其中, 步骤 (1) 中丙二酸二乙酯与多聚甲醛的摩尔比为 1 : 0.71 ; 所述反应溶剂 选用甲苯或苯, 优选为甲苯 ; 所述反应催化剂选用二乙胺, 哌啶, 哌嗪,N- 甲基哌嗪, 优选为 N- 甲基哌嗪 ; 反应先在 8011。
19、0 反应 79 h, 再在 110130反应 911 h ; 丙二酸二乙酯 与甲醇钠的摩尔比为 1 : 0.51 ; 环合反应的反应温度为 4070 ; 环合反应的反应时间为 816 h。 0007 步骤 (2) 中 Meerwein s 酯与盐酸的摩尔比为 1 : 3.65 ; 反应温度为 120 ; 反应 时间为 12 h。 0008 步骤 (3) 中双环 3.3.1 壬烷 -2,6- 二酮与甲醇钠的摩尔比为 1 : 13, 优选为 1 : 11.5 ; 双环 3.3.1 壬烷 -2,6- 二酮与甲酸乙酯的摩尔比为 1 : 14, 优选为 1 : 1.52.5 ; 反 应溶剂选用甲苯, 乙。
20、醇或甲醇, 优选为甲醇 ; 反应温度为 2060 , 优选为 3545 ; 反应 时间为 620 h, 优选为 1517 h。 0009 步骤 (4)中双环 3.3.1 壬烷 -2,6- 二酮 -3- 甲醛与 L- 脯氨酸的摩尔比为 1:0.20.5, 反应溶剂选用 DMF, CH3CN, DMSO, 优选为 CH3CN ; 反应温度为 2080 , 优选为 6575 ; 反应时间为 510 h, 优选为 79 h。 0010 步骤 (5) 中4-羟基-2,6-金刚烷二酮与对甲苯磺酸的摩尔比为1 : 0.050.3 ; 4-羟 基 -2,6- 金刚烷二酮与乙二醇的摩尔比为 1 : 24 ; 反。
21、应温度为 100140 ; 反应时间为 14 h。 0011 步骤 (6)中 2,2,6,6- 二乙撑二氧基 -4- 金刚烷醇与过硫酸氢钾的摩尔比为 1 : 0.61 ; 2,2,6,6- 二乙撑二氧基 -4- 金刚烷醇与邻碘苯磺酸钠的摩尔比为 1 : 0.010.1 ; 反 应温度为 5080 ; 反应时间为 48 h。 0012 步骤 (7) 中 2,2,6,6- 二乙撑二氧基 -4- 金刚烷酮与盐酸羟胺的摩尔比为 1 : 2 ; 2,2,6,6- 二乙撑二氧基 -4- 金刚烷酮与乙酸钠的摩尔比为 1 : 2 ; 反应时间为 10 h。 0013 步骤 (8) 中 2,2,6,6- 二乙撑。
22、二氧基 -4- 金刚烷酮肟与五氧化二氮的摩尔比为 1 : 1.254 ; 反应溶剂选用 CH2Cl2, CHCl3, CH2NO2, ClCH2CH2Cl, 优选为 CH2Cl2; 反应助剂选用分子 筛或尿素 ; 反应温度为 3555 ; 反应时间为 1540 min。 说 明 书 CN 103435490 A 5 3/11 页 6 0014 步骤 (9) 中 2,2,6,6- 二乙撑二氧基 -4,4- 二硝基金刚烷与浓硫酸的摩尔比为 1 : 60 ; 反应时间为 2 h。 0015 步骤 (10) 中 4,4- 二硝基 -2,6- 金刚烷二酮与盐酸羟胺的摩尔比为 1 : 6 ; 4,4- 二。
23、 硝基 -2,6- 金刚烷二酮与乙酸钠的摩尔比为 1 : 6 ; 反应温度为 65 ; 反应时间为 12 h。 0016 步骤 (11) 中4,4-二硝基-2,6-金刚烷二酮肟与五氧化二氮的摩尔比为1 : 2.58 ; 反应溶剂选用 CH2Cl2, CHCl3, CH2NO2, ClCH2CH2Cl, 优选为 CH2Cl2; 反应助剂选用分子筛或尿 素 ; 反应温度为 3555 ; 反应时间为 1540 min。 0017 根据本发明所制得的2,2,4,4,6,6-六硝基金刚烷总产率为14%。 本发明所述的方 法收率高, 原料易得, 是一种具有良好的工业化生产价值的制备方法。其显著优点如下 :。
24、 (1) 本发明以丙二酸二乙酯为原料, 较传统路线中的丙二酸二甲酯成本更低、 产率更 高。(2) 反应污染小, 硝化步骤使用当量的绿色硝化剂N2O5进行硝化, 避免了传统硝化体系 使用过量硝化剂的缺点, 具有反应速度快、 反应温度易控制、 产品易分离、 产物纯度高、 能有 效减少废酸等优点。 (3) 反应后处理简单, 使用新路线代替了原有路线中后处理复杂, 产率 较低的环合、 臭氧化步骤。 (4) 本方法合成了三种新的中间体 : 双环 3.3.1 壬烷 -2,6- 二 酮 -3- 甲醛, 4- 羟基 -2,6- 金刚烷二酮, 2,2,6,6- 二乙撑二氧基 -4- 金刚烷醇。 (5) 反应产 。
25、率较高, 由原路线产率不到 0.5% 提高到 14%, 为其工业化生产提供了可能性。 (6) 本方法可 为其它金刚烷骨架的构建及多硝基金刚烷的合成提供借鉴。 0018 下面结合附图对本发明作进一步详细描述。 附图说明 0019 图 1 本发明 2,2,4,4,6,6- 六硝基金刚烷的合成路线。 0020 图 2 本发明双环 3.3.1 壬烷 -2,6- 二酮 -3- 甲醛的 1H NMR 谱图。 0021 图 3 本发明双环 3.3.1 壬烷 -2,6- 二酮 -3- 甲醛的 13C NMR 谱图。 0022 图 4 本发明 4- 羟基 -2,6- 金刚烷二酮的 1H NMR 谱图。 0023。
26、 图 5 本发明 4- 羟基 -2,6- 金刚烷二酮的 13C NMR 谱图。 0024 图 6 本发明 2,2,6,6- 二乙撑二氧基 -4- 金刚烷醇的 1H NMR 谱图。 0025 图 7 本发明 2,2,6,6- 二乙撑二氧基 -4- 金刚烷醇的 13C NMR 谱图。 0026 图 8 本发明 2,2,4,4,6,6- 六硝基金刚烷的 1H NMR 谱图。 0027 图 9 本发明 2,2,4,4,6,6- 六硝基金刚烷的 13C NMR 谱图。 具体实施方式 0028 s 酯的制备 实施例 1 将 228 mL(1.50 mol) 丙二酸二乙酯, 37.5 g(1.25 mol)。
27、 多聚甲醛, 200 mL 甲苯依次 加入 500 mL 圆底烧瓶中, 搅拌下加入 4.2 mL(0.038 mol)N- 甲基哌嗪, 先在 100 反应 说 明 书 CN 103435490 A 6 4/11 页 7 8 h, 再在 120 反应 10 h。减压蒸馏除去溶剂, 得浅黄色油状液体, 冷却至室温, 待用。将 57.4 g (1.06 mol) 甲醇钠加入400 mL无水甲醇中, 搅拌至完全溶解, 待冷却至室温后, 向其 中加入上述所得浅黄色油状液体。65 回流 12 h, 析出浅黄色固体, 冷却至室温后, 抽滤, 滤饼用乙醚与甲醇的混合溶剂洗涤, 得白色固体。 将白色固体溶于50。
28、0 mL水中, 用6 mol/L 盐酸调节 pH 至 4 5, 析出大量白色固体, 抽滤, 收集滤饼, 干燥, 得 101 g Meerwein s 酯, 收率 70%。 0029 实施例 2 仅将实施例 1 中多聚甲醛的量改为 31.5 g (1.05 mol) , 反应改为先在 80 反应 9 h, 甲醇钠的量改为 81.2 g(1.50 mol) , 其他操作与实施例 1 一致。得 80.8 g Meerwein s 酯, 收率 56%。 0030 实施例 3 仅将实施例 1 中所选催化剂改为 3.75 mL(0.038 mol) 哌啶, 反应改为先在 110 反 应 7 h, 再在 1。
29、10 反应 11 h, 环合反应的反应温度改为 40 , 环合反应的反应时间改为 16 h, 其他操作与实施例 1 一致。得 89.5 g Meerwein s 酯, 收率 62%。 0031 实施例 4 仅将实施例 1 中多聚甲醛的量改为 45 g(1.50 mol) , 所选催化剂改为 3.27 g(0.038 mol) 哌嗪, 反应溶剂改为苯, 反应改为先在 80反应 8 h, 再在 110 反应 9 h。甲醇钠的 量改为 40.6 g(0.75 mol) , 环合反应的反应温度改为 70 , 环合反应的反应时间改为 8 h, 其他操作与实施例 1 一致。得 77.9 g Meerwei。
30、n s 酯, 收率 54%。 0032 实施例 5 仅将实施例 1 中所选催化剂改为 3.9 mL(0.038 mol) 二乙胺, 反应改为先在 80 反 应9 h, 再在120 反应9 h, 其他操作与实施例1一致。 得62 g Meerwein s酯, 收率43%。 0033 实施例 6 仅将实施例 1 中所选催化剂改为 3.9 mL(0.038 mol) 二乙胺, 反应改为先在 80 反 应7 h, 再在130 反应9 h, 其他操作与实施例1一致。 得78 g Meerwein s酯, 收率54%。 0034 双环 3.3.1 壬烷 -2,6- 二酮的制备 实施例 7 将 101 g(。
31、0.26 mol) Meerwein s 酯溶于 240 mL 冰醋酸中, 加热至 120 , 缓慢滴加 165 mL 6 mol/L(0.95 mol) 盐酸, 反应 12 h。减压蒸馏得浅黄色固体, 固体用 100 mL 二 氯甲烷溶解, 用饱和碳酸氢钠水溶液洗涤, 收集有机相, 有机相用无水硫酸钠干燥, 过滤, 减 压蒸馏, 得 31.2 g 双环 3.3.1 壬烷 -2,6- 二酮, 收率 78%。 0035 双环 3.3.1 壬烷 -2,6- 二酮 -3- 甲醛的制备 说 明 书 CN 103435490 A 7 5/11 页 8 实施例 8 将 10 g(65.7 mmol) 双环。
32、 3.3.1 壬烷 -2,6- 二酮溶于 35 mL 甲醇中, 将 10.6 mL (131.4 mmol) 甲酸乙酯加入反应瓶内, 搅拌, 向反应体系中缓慢滴加新制的CH3ONa (4.26 g, 78.8 mmol) 的甲醇 (10 mL) 溶液, 滴加完后将反应温度升为 40 反应 16 h。反应结束后, 减压蒸馏除去溶剂, 得黄褐色粘稠固体。固体用少量二氯甲烷溶解, 并用 6 mol/L HCl 调节 pH 至中性, 分液, 取有机相, 有机相用无水硫酸钠干燥, 过滤, 减压蒸馏得褐色固体, 硅胶柱 层析, 得11.2 g双环3.3.1壬烷-2,6-二酮-3-甲醛, 收率95%。 1H。
33、-NMR (CDCl 3, 500 MHz): = 15.81 (s, 1H), 2.86 (s, 1H), 2.73-2.67 (dd,J = 16, 6.9 Hz, 2H), 2.44-2.25 (m, 4H), 2.15 (s, 3H), 2.09-1.99 (m, 3H)。13C-NMR (CDCl3, 125 MHz): = 212.72, 199.79, 181.70, 105.07, 44.14, 36.55, 34.87, 29.75, 29.62, 27.72, 25.38。IR (KBr) : 2940, 2850, 1710, 1650, 1590, 1310, 1240。
34、, 862。 0036 实施例 9 仅将实施例 8 中甲酸乙酯的量改为 5.3 mL (65.7 mmol) , 反应温度改为 60 , 反应时 间改为 6 h, 其他操作与实施例 8 一致。得 9.58 g 双环 3.3.1 壬烷 -2,6- 二酮 -3- 甲醛, 收率 91%。 0037 实施例 10 仅将实施例 8 中反应溶剂改为甲苯, 甲酸乙酯的量改为 21.2 mL (262.8 mmol) , CH3ONa 的量改为 10.65 g(197 mmol) , 反应温度改为 45 , 反应时间改为 17 h, 其他操作与实施 例 8 一致。得 9.67 g 双环 3.3.1 壬烷 -2。
35、,6- 二酮 -3- 甲醛, 收率 82%。 0038 实施例 11 仅将实施例 8 中甲酸乙酯的量改为 13.2 mL(164.3 mmol) , CH3ONa 的量改为 3.55 g (65.7 mmol) , 反应温度改为35 , 反应时间改为15 h, 其他操作与实施例8一致。 得10.3 g 双环 3.3.1 壬烷 -2,6- 二酮 -3- 甲醛, 收率 87%。 0039 实施例 12 仅将实施例 8 中甲酸乙酯的量改为 8.0 mL(98.6 mmol) , CH3ONa 的量改为 5.33 g (98.5 mmol) , 反应时间改为 20 h, 其他操作与实施例 8 一致。得。
36、 8.96 g 双环 3.3.1 壬 烷 -2,6- 二酮 -3- 甲醛, 收率 76%。 0040 实施例 13 仅将实施例 8 中反应溶剂改为乙醇, 甲酸乙酯的量改为 21.2 mL (262.8 mmol) , 反应温 度改为 45 , 反应时间改为 17 h, 其他操作与实施例 8 一致。得 9.67 g 双环 3.3.1 壬 烷 -2,6- 二酮 -3- 甲醛, 收率 82%。 0041 4- 羟基 -2,6- 金刚烷二酮的制备 说 明 书 CN 103435490 A 8 6/11 页 9 实施例 14 将 9 g(50 mmol) 双环 3.3.1 壬烷 -2,6- 二酮 -3-。
37、 甲醛溶于 75mL 乙腈中, 向体系中 加入 2.3 g (20 mmol) L- 脯氨酸。将反应温度升为 70 反应 8 h。反应结束后, 减压蒸馏 除去溶剂, 得褐色固体, 用二氯甲烷将固体溶解, 用饱和碳酸氢钠溶液洗涤, 有机相用无水 硫酸钠干燥, 过滤, 减压蒸馏, 得黄色固体。硅胶柱层析, 得 8.6 g 4- 羟基 -2,6- 金刚烷二 酮, 收率96%。 1H-NMR (CDCl 3, 500 MHz): = 3.49 (s, 1H), 2.74-2.70 (m, 1H), 2.60-2.55 (m, 4H), 2.26-2.14 (m, 2H), 2.13-1.96 (m, 。
38、3H), 1.33 (s, 3H)。13C-NMR (CDCl3, 125 MHz): = 213.92, 212.53, 78.07, 57.15, 44.02, 43.91, 40.21, 34.45, 33.60, 26.50。IR (KBr) : 3380, 2940, 2860, 1700, 1460, 1290, 1230, 1080, 924。 0042 实施例 15 仅将实施例 14 中 L- 脯氨酸的量改为 1.15 g (10 mmol) , 反应温度改为 80 , 反应时 间改为 10 h, 其他操作与实施例 14 一致。得 7.7 g 4- 羟基 -2,6- 金刚烷二酮。
39、, 收率 86%。 0043 实施例 16 仅将实施例 14 中反应溶剂改为 DMF, L- 脯氨酸的量改为 2.88 g(25 mmol) , 将反应温 度改为20 , 反应时间改为10 h, 其他操作与实施例14一致。 得6.99 g 4-羟基-2,6-金 刚烷二酮, 收率 78%。 0044 实施例 17 仅将实施例 14 中反应溶剂改为 DMSO, 反应温度改为 65 , 反应时间改为 7 h, 其他操 作与实施例 14 一致。得 8.15 g 4- 羟基 -2,6- 金刚烷二酮, 收率 91%。 0045 实施例 18 仅将实施例 14 中反应温度改为 75 , 反应时间改为 5 h。
40、, 其他操作与实施例 14 一致。 得 8.2 g 4- 羟基 -2,6- 金刚烷二酮, 收率 92%。 0046 实施例 19 仅将实施例 14 中 L- 脯氨酸的量改为 1.15 g (10 mmol) , 反应温度改为 65 , 反应时 间改为 9 h, 其他操作与实施例 14 一致。得 7.6 g 4- 羟基 -2,6- 金刚烷二酮, 收率 85%。 0047 2,2,6,6- 二乙撑二氧基 -4- 金刚烷醇的制备 实施例 20 将5.4g (30mmol) 4-羟基-2,6-金刚烷二酮, 0.57g (3mmol) 对甲苯磺酸, 5.2mL (90mmol) 乙二醇, 150mL 甲。
41、苯依次加入 250mL 的圆底烧瓶中, 130回流反应 2h。减压蒸馏得淡黄色 说 明 书 CN 103435490 A 9 7/11 页 10 固体, 固体用 100mL 二氯甲烷溶解, 并用饱和食盐水洗涤三次, 有机相用无水硫酸钠干燥, 过滤, 减压蒸馏, 粗产品用二氯甲烷 / 正己烷重结晶, 得 7.6g2,2,6,6- 二乙撑二氧基 -4- 金 刚烷醇, 收率 95%。1H-NMR(CDCl3, 500MHz):=4.24-4.21(d, J=10.4Hz, 1H), 4.10-4.09(d, J=1.9Hz, 1H), 4.08-3.89(m, 8H), 2.16-2.12(dd, 。
42、J=13.5, 2.8Hz, 1H), 1.98-1.82(m, 7H), 1.81-1.70(m, 2H)。13C-NMR(CDCl3, 125MHz):=110.85, 110.41, 72.89, 64.50, 64.37, 64.15, 63.83, 42.74, 39.91, 35.04, 34.23, 31.46, 28.80, 25.84。IR(KBr):3490, 2940, 2890, 1460, 1420, 1370, 1250, 1110, 928。 0048 实施例 21 仅将实施例 20 中对甲苯磺酸的量改为 0.29 g(1.5 mmol) , 乙二醇的量变为 6.。
43、9 mL (120 mmol) , 反应时间改为 4 h, 其他操作与实施例 20 一致。得 7.3 g 2,2,6,6- 二乙撑二 氧基 -4- 金刚烷醇, 收率 92%。 0049 实施例 22 仅将实施例 20 中乙二醇的量改为 7.8 mL(60 mmol) , 反应时间改为 4 h, 其他操作与 实施例 20 一致。得 7.1 g 2,2,6,6- 二乙撑二氧基 -4- 金刚烷醇, 收率 89%。 0050 实施例 23 仅将实施例20中反应温度改为140 , 反应时间改为1 h, 其他操作与实施例20一致。 得 7.5 g 2,2,6,6- 二乙撑二氧基 -4- 金刚烷醇, 收率 。
44、94%。 0051 实施例 24 仅将实施例 20 中乙二醇的量改为 6.9 mL(120 mmol) , 反应温度改为 140 , 其他操 作与实施例 20 一致。得 7.4 g 2,2,6,6- 二乙撑二氧基 -4- 金刚烷醇, 收率 93%。 0052 实施例 25 仅将实施例 20 中对甲苯磺酸的量改为 1.71 g(9 mmol) , 其他操作与实施例 20 一致。 得 5.8 g 2,2,6,6- 二乙撑二氧基 -4- 金刚烷醇, 收率 73%。 0053 2,2,6,6- 二乙撑二氧基 -4- 金刚烷酮的制备 实施例 26 将 11.45g (18.6mmol) 研磨成粉末状的过。
45、硫酸氢钾加入 120mL 乙酸乙酯中, 常温剧烈搅 拌 2h。再将 0.14g (0.45mmol) 邻碘苯磺酸钠, 23g 无水硫酸钠, 6.1g (22.7mmol) 2,2,6,6- 二 乙撑二氧基 -4- 金刚烷醇依次加入反应瓶中, 70反应 6h。反应结束后, 趁热过滤, 滤饼用 乙酸乙酯洗涤数次, 收集有机相, 并用水洗涤数次, 有机相用无水硫酸钠干燥, 过滤, 减压蒸 馏除去溶剂, 得 6.05g2,2,6,6- 二乙撑二氧基 -4- 金刚烷酮, 收率 100%。 0054 实施例 27 仅将实施例 26 中过硫酸氢钾的量改为 8.37 g(13.6 mmol) , 反应温度改为。
46、 80 , 反 应时间改为 8 h, 其他操作与实施例 21 一致。得 4.84 g 2,2,6,6- 二乙撑二氧基 -4- 金刚 烷酮, 收率 80 %。 说 明 书 CN 103435490 A 10 8/11 页 11 0055 实施例 28 仅将实施例 26 中过硫酸氢钾的量改为 13.97 g(22.7 mmol) , 邻碘苯磺酸钠的量 改为 0.84 g(2.7 mmol) , 反应温度改为 50 , 其他操作与实施例 21 一致。得 5.57 g 2,2,6,6- 二乙撑二氧基 -4- 金刚烷酮, 收率 92 %。 0056 实施例 29 仅将实施例 26 中邻碘苯磺酸钠的量改为。
47、 0.35 g(1.14 mmol) , 反应温度改为 80 , 反应时间改为 4 h, 其他操作与实施例 21 一致。得 5.57 g 2,2,6,6- 二乙撑二氧基 -4- 金 刚烷酮, 收率 92 %。 0057 实施例 30 仅将实施例 26 中过硫酸氢钾的量改为 8.38 g(13.6 mmol) , 其他操作与实施例 21 一 致。得 4.72 g 2,2,6,6- 二乙撑二氧基 -4- 金刚烷酮, 收率 78 %。 0058 实施例 31 仅将实施例 26 中邻碘苯磺酸钠的量改为 0.07 g(0.23 mmol) , 其他操作与实施例 21 一致。得 5.26 g 2,2,6,。
48、6- 二乙撑二氧基 -4- 金刚烷酮, 收率 87 %。 0059 2,2,6,6- 二乙撑二氧基 -4- 金刚烷酮肟的制备 实施例 32 将 5.83 g(21.9 mmol) 2,2,6,6- 二乙撑二氧基 -4- 金刚烷酮加入 150 mL 乙醇中, 搅 拌至完全溶解, 依次加入 3.04 g(43.8 mmol) 盐酸羟胺, 3.59 g(43.8 mmol) 无水乙酸钠, 室温反应 10 h。反应结束后, 减压蒸馏, 得白色固体, 固体用二氯甲烷溶解, 用饱和碳酸氢 钠水溶液洗涤, 收集有机相, 有机相用无水硫酸钠干燥, 过滤, 减压蒸馏, 粗产品用二氯甲烷 / 正己烷重结晶, 得 5.85 g 白色颗粒状晶体, 收率 95%。 0060 2,2,6,6- 二乙撑二氧基 -4,4- 二硝基金刚烷的制备 实施例 33 将 5.85 g(20.81 mmol) 2,2,6,6- 二乙撑二氧基 -4- 金刚烷酮肟溶于 175 mL 二氯甲 烷中, 向体系中加入 3.74 g (62.43mmol) 尿素和适量分子筛, 加热至 50 。向体系中缓慢 滴加 6.75 g 五氧化二氮 (62.43 mmol) 的二氯甲烷 (20 mL) 溶液, 反应 30 min。将反应混 。