N-硝基糖精制造技术

本发明专利技术涉及具有通式(I)的N‑硝基糖精，

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】N-硝基糖精本专利技术涉及新化合物和它们作为硝化剂的用途。当今，芳族硝基化合物几乎仅通过使用大量过量的硝酸或诸如H2SO4/HNO3的混合强酸体系使芳烃亲电子硝化来合成。这类酸性反应条件(强酸的混合物与高达135℃的高反应温度组合)代表了在对酸敏感性官能团的耐性方面的限制，并且引起选择性问题，从而导致区域异构体的复杂混合物(complexmixtures)和过度硝化副产物的形成。CN104945304B公开了一种使用三氟甲硫基糖精生产三氟甲硫基芳烃的方法。Cochet等人(Cochet等人，Synlett，第2011卷，第13期，第1920-1922页)公开了N-甲酰糖精作为新的甲酰化剂。Ueda等人(Ueda等人，2013，AngewandteChemieInternationalEdition，第52卷，第33期，第8611-8615页)使用钯来催化芳基卤的还原羰基化，其中N-甲酰糖精作为CO源。WO2016/118450A1公开了在不存在有机溶剂的情况下使用浓硝酸和酸酐使芳族化合物硝化的方法。作为前几种衍生物中的一者，已在1886年通过Noyes的方法制备了6-硝基糖精。从那以后，已合成了含有在4-和5-位的硝基的各种其它的硝基糖精衍生物(例如G.H.Hamor的J.Am.Pharm.Ass.，第49卷，第5期，1960中)。术语“N-硝基糖精”指的是含有在氮上的硝基的糖精。在文献中，仅两篇参考文献记录了关于合成N-硝基糖精的初步尝试。第一篇参考文献(Runge和Treibs，JournalderpraktischenChemie，1962)描述了使用N2O5的工序，N2O5是一种固体化合物(微高于室温下升华)并且在室温下分解为NO2和O2。所提出产物的产率为6天后仅14%。关于所提出产物的特性，仅指示了该物质在170℃下分解并且可溶于二噁烷中、但不溶于EtOH中。考虑到根据当前的认知状况，纯N-硝基糖精的分解温度实际上高得多，并且因缺乏会允许证实所谓的合成N-硝基糖精的进一步分析数据，不得不假定Runge和Treibs生产了不同于N-硝基糖精的另一种化合物。第二篇参考文献是Kozlova等人的科学出版物，提出了经由糖精铵盐与NO2BF4的反应合成N-硝基糖精(Kozlova、Lukyanov和Tartakovskii，BulletinoftheAcademyofSciencesoftheUSSR，1981)。硝化剂NO2BF4是一种非常不稳定的化合物，并且于空气中在几秒钟内分解。尽管本专利技术的专利技术人多次尝试再现Kozlova的工序，但所提出的合成从未成功，因为根本不能观察到产物形成(描述于实验5中)。Kozlova提供了170℃的熔点并且报告了1610cm-1处的IR光谱峰。因此，似乎可能的是Runge/Treibs和Kozlova等人在其制备N-硝基糖精的尝试中实际上都未成功，提供了为断定获得了N-硝基糖精的纯分子的差的证据。因此，本专利技术的目的在于提供N-硝基糖精的可再现且直接的合成。本专利技术的另一个目的在于在使包含至少一个取代或未取代的芳族或杂芳族环的化合物硝化的实用、安全、便宜且绿色的方法中使用这些新的N-硝基糖精。该目的通过提供根据权利要求1所述的N-硝基糖精、通过根据权利要求5所述的N-硝基糖精的制备方法和通过根据权利要求12所述的N-硝基糖精的用途来实现。本专利技术的优选实施方案是从属权利要求的主题。本专利技术涉及具有下方通式(I)的N-硝基糖精，其中R为氢(H)或硝基(NO2)。明确而言，本专利技术涉及具有式(Ia)的未取代N-硝基糖精和具有式(Ib)的6-硝基-N-硝基糖精。已意外地发现如上文定义的N-硝基糖精是极好的亲电子硝化试剂，并因此在合成携带一个或更多个硝基的化合物中具有高价值。与Kozlova提出的经由糖精铵盐与不稳定且空气敏感性NO2BF4的反应假定而非成功地合成N-硝基糖精对比，本申请的专利技术人发现N-硝基糖精和6-硝基-N-硝基糖精可在温和条件下在简单的一步工序中以产物的高化学产率制备。另外，反应由市售可得的糖精或其衍生物开始，所述衍生物也可易于得到并且是低成本商品。在本专利技术的优选实施方案中，具有式(I)的N-硝基糖精呈结晶形式。化合物Ia优选包含单斜晶体并且化合物Ib优选包含正交晶体。结晶化合物提供了高纯度和其后续使用的益处。对于本专利技术的制备的N-硝基糖精，在环境温度下存储超过两个月未观察到可检出的分解。对于N-硝基糖精，获得了白色的无色晶体。对于6-硝基-N-硝基糖精，晶体具有浅黄色(近乎白色)的颜色。对于具有式(Ia)的N-硝基糖精，测得的分解点为180-182℃，且对于具有式(Ib)的6-硝基-N-硝基糖精为174-176℃。因此，N-硝基糖精可易于获得，在空气下储存稳定至少2个月，并且是易于操作的固体化学剂。此外，化合物可存储于冷冻器中至少6个月而无大量分解。除上文定义的具有通式(I)的N-硝基糖精以外，本专利技术进一步涉及其制备方法。根据本专利技术方法，具有通式(II)的N-糖精与硝酸和乙酸酐的混合物反应以获得N-硝基糖精。在上方通式(II)中，R可为氢或硝基。在R为氢的情况下，N-糖精(II)与乙酸酐和硝酸的混合物反应产生N-硝基糖精(Ia)。在R为硝基的情况下，N-糖精(II)与乙酸酐和硝酸的混合物的反应产生6-硝基-N-硝基糖精(Ib)。在优选实施方案中，在上述N-硝基糖精的制备中使用浓硝酸。使用浓硝酸已显示出对产率具有有益效果。术语“浓硝酸”意指至少15.8M的硝酸溶液。最优选浓硝酸，因为可实现较高的速率。在本专利技术方法的优选实施方案中，将N-糖精溶解于有机酸酐中，之后添加硝酸。有机酸酐优选选自由乙酸酐、丙酸酐、2-甲基丙酸酐、三甲基乙酸酐、2-乙基丁酸酐、丁酸酐、氟乙酸酐、三氟乙酸酐和它们的混合物组成的组。优选地，N-糖精和有机溶剂、优选乙酸酐以介于在2:1与1:50之间、优选在1:1与1:20之间且最优选在1:3与1:9之间的范围内之间的摩尔比来使用。在方法的另一个优选实施方案中，N-糖精与浓硝酸的摩尔比介于500:1与10:1之间，优选介于200:1与20:1之间且最优选介于100:1与40:1之间。在方法的另一个优选实施方案中，在添加硝酸期间，使N-糖精和非质子溶剂的溶液冷却到低于15℃，优选低于10℃且最优选低于5℃。因为大规模添加硝酸产生热，优选在添加硝酸期间调控反应混合物的温度以维持恒定且稳定的反应环境。在方法的另一个优选实施方案中，搅拌反应混合物1至24小时，优选2至10小时且最优选4至6小时。更优选使气体鼓泡经过该反应，优选气体为空气且最优选干空气，以便去除过量的氮氧化物。在方法的另一个优选实施方案中，如果具有通式(II)的N-糖精与硝酸反应，则以至少50%、优选至少75%且最优选至少90%的产率获得具有通式(I)的N-硝基糖精。考虑到由于多次硝化或与其它试剂的交叉反应，可比较的硝本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.具有通式(I)的N-硝基糖精，/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181026 EP 18202996.71.具有通式(I)的N-硝基糖精，



其中R为氢(H)或硝基(NO2)。


2.根据权利要求1所述的N-硝基糖精，其具有式(Ia)

。


3.根据权利要求1所述的6-硝基-N-硝基糖精，其具有式(Ib)

。


4.根据前述权利要求中任一项所述的N-硝基糖精，其中所述具有通式(I)的N-硝基糖精呈结晶形式。


5.制备根据权利要求1所述的具有通式(I)的N-硝基糖精的方法，所述方法包括以下步骤：
使具有通式(II)的N-糖精，



在硝酸、优选浓硝酸的存在下反应，以获得具有通式(I)的N-硝基糖精，其中R为氢或硝基。


6.根据权利要求5所述的方法，其中将具有通式(II)的N-糖精溶解于有机酸酐中，所述有机酸酐优选选自由乙酸酐、丙酸酐、2-甲基丙酸酐、三甲基乙酸酐、2-乙基丁酸酐、丁酸酐、氟乙酸酐和三氟乙酸酐以及它们的混合物组成的组。


7.根据权利要求5或6中任一项所述的方法，其中N-糖精与浓硝酸的摩尔比介于500比1与10比1之间，优选介于200比1与20比1之间且最优选介于100比1与40比1之间。


8.根据权利要求5至7中的一项所述的方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·卡塔耶夫，K·张，R·卡尔沃，
申请(专利权)人：瑞士苏黎世联邦理工学院，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH