Cl－20的一元胺衍生物和二元胺衍生物的制作方法

專利名稱：Cl－20的一元胺衍生物和二元胺衍生物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及CL-20衍生物的合成。
背景技術(shù)：
被稱為CL-20的炸藥2，4，6，8，10，12-六硝基-2，4，6，8，10，12-六氮雜異伍茲烷，是一種具有高能量密度的炸藥，但它對于某些應(yīng)用而言過于敏感。其純態(tài)非常容易受損碎裂，從而釋放出CL-20粉末和粉塵，這可能會導(dǎo)致意外爆炸。
為了降低發(fā)生這類事件的可能性，將該炸藥的晶體用粘合劑進(jìn)行涂覆。該粘合劑使得可以將炸藥組合物制成所需形狀，從而降低敏感性。然而，在某些情況下，炸藥和粘合劑之間的相互作用很弱，涂層易于從CL-20晶體上分離。
一種解決方法是將CL-20與敏感性較低但仍具有爆炸性的化合物混合，以降低混合物的敏感性?，F(xiàn)已用此方式將CL-20與二硝基四氧雜二氮雜環(huán)十二烷(TEX)混合，從而提供了敏感性低于CL-20的混合物(K.E.Lee等，“An insensitive alternative to pressed explosive LX-14”，第38頁，National Defense Industrial Association，2000，Insensitive Munitions andEnergetic Materials Technology，2000年11月第27-30期，圣安東尼奧，德克薩斯)。
另一種解決方法是尋求改變CL-20化學(xué)結(jié)構(gòu)，同時保留硝基六氮雜異伍茲烷殘基。由于未能找到生產(chǎn)CL-20前體衍生物的路線，所以該方法直到現(xiàn)在仍是尚未解決的問題。
本申請人已經(jīng)通過下述方法解決了該問題通過使用由氟?；衔锾峁┑尼槍娤踅庠噭┑倪x擇性保護(hù)進(jìn)行CL-20的一元胺和二元胺衍生物的化學(xué)合成，從而提供接下來生產(chǎn)進(jìn)一步化學(xué)改性的衍生物的方法。申請人在此描述了新的CL-20的五硝基六氮雜異伍茲烷衍生物和四硝基六氮雜異伍茲烷衍生物。合成路線使得能夠選擇性地硝化受保護(hù)的多硝基六氮雜異伍茲烷殘基，從而為接下來的化學(xué)衍生步驟暴露出去保護(hù)的游離胺位點。
Wardle和Hinshaw在英國專利申請2333292A中聲明2，6，8，12-四乙?；?2，4，6，8，10，112-六氮雜異伍茲烷的硝化可以導(dǎo)致2，6，8，12-四硝基-2，4，6，8，10，12-六氮雜異伍茲烷的生成。本申請人無法證實其中所提供的權(quán)利要求，并注意到GB2333292A的作者沒有提供關(guān)于如何合成該化合物的實驗細(xì)節(jié)。比較例在下文中提供。
Chung等在2000年的J.Heterocyclic Chem.第37卷第1647頁中披露了按照GB2333292A中所描述的方法進(jìn)行2，6，8，10，12-五乙?；?2，4，6，8，10，12-六氮雜異伍茲烷的硝化導(dǎo)致了CL-20的生成。這在本申請人下面所提供的比較例中得到了確認(rèn)。該比較例提供了支持證據(jù)，證明Wardle和Hinshaw所提出的硝化無法實現(xiàn)。如果Wardle和Hinshaw是正確的，則如比較例中所示而進(jìn)行的硝化反應(yīng)應(yīng)當(dāng)生成五硝基衍生物，而不是六硝基衍生物。然而并未觀察到這一結(jié)果。
H.Bazaki等在Propellants，Explosives，Pyrotechnics 23，第333-336頁(1998年)(在第333頁第2節(jié)和第334頁第3.1節(jié))中批露了使用硝化劑和由六芐基六氮雜異伍茲烷合成的前體(按照J(rèn)P 08,208,655中的方法合成)制備AC-HNIW，產(chǎn)生了作為雜質(zhì)的PNIW，即單氨基-五硝基-六氮雜異伍茲烷(在此稱為一元胺衍生物)。但是該論文沒有公開該化合物(PNIW)的生產(chǎn)和分離，當(dāng)然也沒有公開生產(chǎn)該化合物的方法。
Hamilton等建議使用2，6，8，12-四乙?；?2，4，6，8，10，12-六氮雜異伍茲烷的硝解以形成二元胺衍生物2，6，8，12-四硝基-2，4，6，8，10，12-六氮雜異伍茲烷(ICT Conference on Energetic Materials，Karlsruhe，德國，2000年，21-1至21-8)。然而，申請人按照他們建議的路線無法生成二元胺衍生物。比較例在下文中提供。
Wang和Chen僅提供了對六氮雜異伍茲烷的N-硝基衍生物的生成熱的理論研究(火藥技術(shù)(1993年)，9(2)，第35-43頁)。
因此，就申請人所知，并不存在與這里所述的一元胺和二元胺衍生物的合成有關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明提供了通式(I)所表示的化合物 其中X＝H，和Y＝H或NO2通式(I)的化合物本身是炸藥，或可以用作制備炸藥的前體和/或中間體及其組合物。撞擊敏感度的研究(Rotter撞擊試驗，5Kg)表明，一元胺衍生物的不敏感性系數(shù)約為16，二元胺的系數(shù)約為12。
在多硝基六氮雜異伍茲烷殘基上的n-4位和/或n-10位上引入游離的胺基，這使得所述殘基接下來可以用比較直接的化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行改性，以生成相對于母體分子具有不同化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)的CL-20衍生物。
為了證明可以通過n-4位和n-10位上的反應(yīng)由通式(I)的化合物合成這些衍生物，提供以下的具體實例。盡管與技術(shù)人員的期望相比，申請人事實上已經(jīng)查實的衍生化學(xué)的范圍更加有限，但結(jié)構(gòu)上的可能性當(dāng)然還是極為寬廣的。
由通式(I)的化合物合成的多硝基衍生物由于化合物內(nèi)硝基基團(tuán)的高化學(xué)計量比，因而是富含能量的。然而這些衍生物本身可能不是爆炸性材料，但是這些衍生物與CL-20相比具有改性的化學(xué)和物理性能，所述衍生物衍生自的CL-20。
進(jìn)一步的應(yīng)用建立在衍生物的能量性質(zhì)的基礎(chǔ)上。很明顯衍生物可以與惰性的諸如終端為羥基的聚丁二烯(HTPB)等粘合劑或者諸如被稱為poly-NIMMO的聚(3-硝酸基甲基-甲基環(huán)氧丙烷)等高能的粘合劑化學(xué)地結(jié)合在一起，以生成新的炸藥組合物。這些新成分與CL-20本身相比也將具有改進(jìn)的炸藥性質(zhì)。
本發(fā)明提供了由通式(II)的化合物開始合成通式(I)的化合物的路線其中通式(II)包括 X＝Y(jié)＝H或，X＝Ac和Y＝HAc＝COCH3，COCH2R，其中R＝C1～C10的烷基(直鏈的或支鏈的)、-CH2-C6H5、C1～C10的芳烷基)。
其中合成路線依次包含下列步驟(1)進(jìn)行氟酰化以保護(hù)在n-4位和/或n-10位的非酰化仲胺基團(tuán)，隨后(2)將步驟(1)的產(chǎn)物硝解，隨后(3)通過將步驟(2)的產(chǎn)物溶劑分解而進(jìn)行去保護(hù)。
通式(II)的原料的合成可以查閱WO9623792和EP 0753519。
步驟(1)通過使至少一個非乙?；闹侔坊鶊F(tuán)(在n-4位和n-10位)與氟酰化試劑反應(yīng)而進(jìn)行。在具體實施方案中氟化的?；噭┛梢允侨；衔锶缛宜狒蛉宜崤c三氟乙酸酐的混合物，或五氟化酸酐如五氟化丙酸酐或CF3COCl。
當(dāng)用作n-4位和n-10位的氮原子的保護(hù)基團(tuán)時，三氟乙?；鶊F(tuán)針對硝解作用為六氮雜異伍茲烷化合物提供了優(yōu)異的保護(hù)作用。事實上作為一種對游離的胺基上的氮原子的生成保護(hù)基團(tuán)的方法，三氟?；饔玫氖褂檬沟每梢杂稍撀肪€完成通式(I)的化合物的合成。
現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)根據(jù)氟?；噭┑倪x擇，氟?；饔每梢砸苑沁x擇性的方式或選擇性的方式實現(xiàn)。這反過來也可以用來選擇最終產(chǎn)物的胺的化學(xué)計量?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)三氟乙酸可以完全氟?；ㄊ?II)的二元胺衍生物，而現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)三氟乙酸和三氟乙酸酐的混合物僅選擇性地在n-4位仲胺或n-10位仲胺中的一個上進(jìn)行氟酰化。
步驟(2)通過用濃硝酸和濃硫酸或其它硝解劑如硝酸/發(fā)煙硫酸來硝解步驟(1)的產(chǎn)物而進(jìn)行。技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解其它眾所周知的硝解劑，例如包括但不局限于N2O5(五氧化二氮)以及NOBF4和NO2BF4，可以等效地進(jìn)行該硝解作用。
步驟(3)通過用諸如乙醇等醇(和可選的乙酸鈉)將步驟(2)中生成的化合物溶劑分解而進(jìn)行，然而溶劑分解可以通過使用任何醇如甲醇或丙醇以及水等效地實現(xiàn)。技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)知道還可以通過使用羧酸鹽與醇的任何組合(例如乙醇中的丙酸鈉)來實現(xiàn)。
在工業(yè)實踐中，商業(yè)上可能希望從單一的原料開始一元胺衍生物或二元胺衍生物的合成。在X＝Y(jié)＝H的通式I的化合物為原料的情況下，四硝基衍生物或五硝基衍生物的生產(chǎn)方法可以分別通過完全或選擇性的溶劑分解來引起。
為了使四硝基衍生物完全溶劑分解，需要用乙酸鈉(或其它羧酸鹽)進(jìn)行該溶劑分解(即需要較強的條件)。五硝基衍生物的溶劑分解不需要乙酸鈉(或其它羧酸鹽)。如果需要進(jìn)行四硝基衍生物的選擇性溶劑分解，則應(yīng)當(dāng)僅使用乙醇或其它醇。
此外，當(dāng)X＝Y(jié)＝H時，根據(jù)?；瘎┑膹姸壬鲜龅娜胶铣陕窂綍?dǎo)致四硝基六氮雜異伍茲烷衍生物(四硝基衍生物)或五硝基衍生物的形成。使用強氟?；噭?如三氟乙酸酐)將會完全?；吩?，而使用較弱的氟?；噭?如三氟乙酸和三氟乙酸酐)將會僅將二元胺部分?；陨梢辉贰Ｔ谇耙磺闆r下，接下來的硝解和溶劑分解將生成五硝基衍生物，而在后一情況下，將生成四硝基衍生物。
再者，在通式(I)中X＝Y(jié)＝H的情況下，一種生成五硝基衍生物的替代方法是在步驟(1)之前向合成路徑中引入另外的?；襟E。以此方式將二元胺起始產(chǎn)物轉(zhuǎn)化成酰化的一元胺中間體(即X＝H，Y＝Ac)。
因此在步驟(1)之前提供另外的?；襟E，以形成?；难苌?，其中將四?；吩硝；孕纬晌艴；辉分虚g體。
通過將X＝Y(jié)＝H的通式I的化合物與乙?；噭┤缫宜狒鸵宜?AcOH/Ac2O)反應(yīng)可以方便地進(jìn)行?；襟E。技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解其它普通的酰化試劑如酰酐、酸酐和酰基氯同樣可以用來進(jìn)行該反應(yīng)。
一種可選的生成通式(I)中X＝Y(jié)＝H的五硝基衍生物的方法是在步驟(2)和(3)之間引入另外的溶劑分解步驟(步驟5)以及在步驟5后的另外的硝解步驟(步驟6)。
因此向合成反應(yīng)中提供了另外兩個步驟，其中在步驟(2)之后但在步驟(3)之前依次引入了下列兩個步驟(5)通過溶劑分解將步驟(2)的產(chǎn)物選擇性地去保護(hù)，隨后(6)將步驟(5)的產(chǎn)物硝解。
步驟(5)中的選擇性去保護(hù)可以通過使用乙醇來實現(xiàn)，但是通過溶劑分解進(jìn)行選擇性的去保護(hù)也可以通過使用任何醇如甲醇或丙醇以及水等效地實現(xiàn)。
步驟(6)可以通過使用濃硝酸和硫酸或其它硝解試劑如硝酸/發(fā)煙硫酸來實現(xiàn)。技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)知道其它硝解試劑如N2O5或NOBF4和NO2BF4可以等效地進(jìn)行該硝解作用。
通式(I)的化合物可以用作生產(chǎn)由多硝基六氮雜異伍茲烷殘基衍生的化合物的中間體或前體。n-4位和/或n-10位上的游離的胺基使得這些胺基位點參與到與其它試劑進(jìn)行的取代和加成反應(yīng)中來。
這樣衍生的化合物本身可以是爆炸性的或者是非爆炸性的，但是在多數(shù)情況下它們具有足夠高的能量，從而可以加入到用作炸藥的材料中。
申請人發(fā)現(xiàn)由于這些化合物的反應(yīng)性低于起初的預(yù)期，因此得自通式(I)的衍生產(chǎn)物的可能性在范圍上與起初的預(yù)期相比更加有限。例如，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)一元胺衍生物和二元胺衍生物不與鹵代烷或鹵代苯如溴苯反應(yīng)。而且，其乙?；枰蛩岬拇嬖?。
因此本發(fā)明提供了通式(III)的化合物 其中R1和R2獨立地選自C1～C10的烷基、C1～C10的烷基芳基、CH2-C6H5，C1～C10的聚醚、C1～C10的氟化聚醚、C1～C10的氟化烷基、CH2-C6H5，COR′，其中R′＝C1～C10的烷基、COCl3、COCCl3CONHR″，其中R″＝H、C1～C10的烷基、COCl3、COCCl3C(O)CmF2mCpH2p+1，其中m和p是整數(shù)并獨立地選自1～19，其中m+p小于或等于20COCF3。
本發(fā)明提供了從通式(I)的化合物合成通式(III)的化合物的合成路線，其中包括使通式(I)的化合物與酰基鹵(例如?；寤蝓；?反應(yīng)。
?；u可以包括C1～C10的烷基?；u、C1～C10的烷基芳基?；u、CH2-芳基酰基鹵，和R-?；u，其中R包括C1～C10的聚醚、C1～C10的氟化聚醚、C1～C10的氟化烷基、CH2-氟化苯基，COR′，其中R′＝C1～C10的烷基、COCl3、COCCl3CONHR″，其中R″＝H、C1～C10的烷基、COCl3、COCCl3C(O)CmF2mCpH2p+1，其中m和p是整數(shù)并獨立地選自1～19，其中m+p小于或等于20，以及COCF3。
在具體實施方案中烷基?；u可以是乙酰氯。
本發(fā)明提供了從通式(I)的化合物合成通式(III)的化合物的合成路線，其中包括使通式(I)的化合物與酰酐反應(yīng)。
所述酰酐可以包括C1～C10的烷基酰酐、C1～C10的烷基芳基酰酐、CH2-芳基酰酐和R-酰酐，其中R包括C1～C10的聚醚、C1～C10的氟化聚醚、C1～C10的氟化烷基、CH2-氟化苯基以及R酰酐，其中R包括COR′，其中R′＝C1～C10的烷基、COCl3、COCCl3CONHR″，其中R″＝H、C1～C10的烷基、COCl3、COCCl3C(O)CmF2mCpH2p+1，其中m和p是整數(shù)并獨立地選自1～19，其中m+p小于或等于20，以及COCF3。
在具體實施方案中酰酐可以是乙酸酐。
本發(fā)明提供了從通式(I)的化合物合成通式(III)的化合物的另一個合成路線，其中包括使通式(I)的化合物與異氰酸酯反應(yīng)。
在具體實施方案中所述異氰酸酯可以是N-(氯代羰基)異氰酸酯或三氯乙?；惽杷狨?。
在另一個實施方案中，在通式(III)的化合物與異氰酸酯反應(yīng)后，產(chǎn)物可以進(jìn)一步與氯代羰基乙酸酯及醇反應(yīng)，以生成六氮雜異伍茲烷的氨基甲酸乙酯衍生物。
在具體實例中醇可以是甲醇或乙醇。
現(xiàn)在將通過實例并參照以下附圖來描述本發(fā)明。


圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明生產(chǎn)2，6，8，12-四硝基-2，4，6，8，10，12-六氮雜異伍茲烷的合成路線。將該合成路線命名為反應(yīng)方案1。
圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明生產(chǎn)2，6，8，10，12-五硝基-2，4，6，8，10，12-六氮雜異伍茲烷的合成路線。將該合成路線命名為反應(yīng)方案2。
圖3顯示了根據(jù)本發(fā)明生產(chǎn)2，6，8，10，12-五硝基-2，4，6，8，10，12-六氮雜異伍茲烷的可選的合成路線。將該合成路線命名為反應(yīng)方案3。
圖4顯示了根據(jù)本發(fā)明生產(chǎn)2，6，8，10，12-五硝基-2，4，6，8，10，12-六氮雜異伍茲烷的可選的合成路線。將該合成路線命名為反應(yīng)方案4。
圖5顯示了用三氯乙酸酐將一元胺衍生物或二元胺衍生物乙?；暮铣陕肪€。這些反應(yīng)必須加入濃硫酸進(jìn)行催化。
圖6顯示了從二元胺衍生物開始并使用異氰酸酯作為試劑合成CL-20的酰胺衍生物的合成路線。
圖7顯示了從一元胺衍生物開始并使用異氰酸酯作為試劑合成氯代酰胺或酰胺(通過進(jìn)一步甲醇分解)的合成路線。
圖8顯示了從二元胺衍生物開始并使用異氰酸酯作為試劑合成氯代酰胺或酰胺(通過進(jìn)一步甲醇分解)的合成路線。
圖9顯示了由一元胺或二元胺開始并使用異氰酸酯作為試劑以分別生成單酰胺或二酰胺的酰胺合成路線。
圖10顯示了怎樣通過二元胺硝解生成CL-20。
具體實施例方式
通式(I)的化合物的合成反應(yīng)方案1(a)2，6，8，12-四硝基-2，4，6，8，10，12-六氮雜異伍茲烷的合成反應(yīng)包括三個步驟(1)由2，6，8，12-四乙酰基-2，4，6，8，10，12-六氮雜異伍茲烷(A)制備2，6，8，12-四乙?；?4，10-二(三氟乙酰基)-2，4，6，8，10，12-六氮雜異伍茲烷(B)，(2)將2，6，8，12-四乙?；?4，10-二(三氟乙?；?-2，4，6，8，10，12-六氮雜異伍茲烷(B)硝化，以生成2，6，8，12-四硝基-4，10-二(三氟乙酰基)-2，4，6，8，10，12-六氮雜異伍茲烷(C)，和(3)從2，6，8，12-四硝基-4，10-二(三氟乙?；?-2，4，6，8，10，12-六氮雜異伍茲烷(C)上除掉兩個三氟乙?；鶊F(tuán)，以生成2，6，8，12-四硝基-2，4，6，8，10，12-六氮雜異伍茲烷(D)。
(1)2，6，8，12-四乙?；?4，10-二(三氟乙?；?-2，4，6，8，10，12-六氮雜異伍茲烷(B)的制備將化合物A(6.0g)懸浮于三氟乙酸酐(30ml)中，并在38℃攪拌48小時。24小時后取出一個等分試樣并進(jìn)行分析，該分析表明該階段反應(yīng)已完成。用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀除掉過量的酸酐，剩下淡紅的白色固體。將該固體溶解在氯仿中并蒸干，然后重復(fù)該過程。將所得固體在50℃真空干燥8小時，得到9.62g產(chǎn)物，粗產(chǎn)率為102％。
NMR(核磁共振)和IR(紅外光譜)分析表明所得固體為化合物(B)。
1H NMR(DMSO(二甲基亞砜)-d6)δ2.06(寬峰，12.4H，4xCOCH3)，6.63-7.00ppm(m，6.0H，6xCH)。
1.9F NMRδ66.52和66.88ppm。
(2)2，6，8，12-四硝基-4，10-二(三氟乙?；?-2，4，6，8，10，12-六氮雜異伍茲烷(C)的制備通過向99.5％硝酸(30.0ml)中滴加30％SO3發(fā)煙硫酸(5.0ml)來制備硝化酸。在滴加過程中用冰/水浴使反應(yīng)混合物的溫度保持在15℃以下。然后將該混合酸冷卻到5℃，接下來在劇烈攪拌下通過固體漏斗快速加入粗化合物B(7.0g)。當(dāng)所有化合物B都已溶解時，將溶液加熱到50℃，并加熱4小時。此時試樣的TLC(薄層色譜)分析表明存在未硝化的產(chǎn)物，因此在60℃再繼續(xù)加熱1.5小時。將該溶液停止加熱并將其浸入500ml的冰/水混合物中。通過過濾取出所形成的沉淀，用水洗滌直到洗液為中性，然后在真空干燥器中過夜干燥，得到細(xì)的白色固體(6.59g，粗產(chǎn)率92％)。
NMR和IR分析表明所得固體為化合物C。
1H NMR(DMSO-d6)δ7.31-7.41(m，3.6H，4xCH)，8.01ppm(s，2.0H，2xCH)19F NMRδ67.24至66.7ppm(m)。
(3)2，6，8，12-四硝基-2，4，6，8，10，12-六氮雜異伍茲烷(D)的制備將粗化合物(C)(0.8g)加入至預(yù)先制備的乙酸鈉(140mg)無水乙醇(14ml)溶液中。當(dāng)粗化合物(C)溶解后立即生成沉淀，觀察到混合物呈黃色。再繼續(xù)攪拌10分鐘，然后過濾出該沉淀，水洗并在真空干燥器內(nèi)過夜干燥，得到白色固體(303mg，產(chǎn)率58.7％)。
NMR和IR分析表明所得固體為化合物(D)。DSC(差示掃描量熱法)(10K/min)表明分解開始于183℃。采用這些DSC條件不存在爆炸性的放熱。這表明化合物(D)相對于CL-20是熱穩(wěn)定的炸藥。
1H NMR(DMSO-d6)δ5.44(s，1.9H，2xNH)，6.28(s，4.1H，4xCH)，7.57ppm(s，2.0H，2xCH)。
13C NMR(丙酮-d6)δ72.48，72.98ppm。
1H-13C相關(guān)性5.44ppm(H-4，H-10)去耦，6.28(H-3，H-5，H-7，H-9)耦合到72.48(C-3，C-5，C7，C-9)，7.57ppm(H-1，H-11)耦合到72.98(C-1，C-11)。
反應(yīng)方案2(b)2，6，8，10，12-五硝基-2，4，6，8，10，12-六氮雜異伍茲烷的合成反應(yīng)包括四個步驟(1)由2，6，8，12-四乙?；?2，4，6，8，10，12-六氮雜異伍茲烷(A)制備2，6，8，10，12-五乙?；?2，4，6，8，10，12-六氮雜異伍茲烷(E)；(2)由2，6，8，10，12-五乙?；?2，4，6，8，10，12-六氮雜異伍茲烷(E)制備2，6，8，10，12-五乙?；?4-三氟乙酰基-2，4，6，8，10，12-六氮雜異伍茲烷(F)；(3)將2，6，8，10，12-五乙?；?4-三氟乙?；?2，4，6，8，10，12-六氮雜異伍茲烷(F)硝化以生成2，6，8，10，12-五硝基-4-三氟乙?；?2，4，6，8，10，12-六氮雜異伍茲烷(G)，和(4)從2，6，8，10，12-五硝基-4-三氟乙?；?2，4，6，8，10，12-六氮雜異伍茲烷(G)上除掉三氟乙?；鶊F(tuán)，以生成2，6，8，10，12-五硝基-2，4，6，8，10，12-六氮雜異伍茲烷(H)。
(1)由2，6，8，12-四乙?；?2，4，6，8，10，12-六氮雜異伍茲烷制備2，6，8，10，12-五乙?；?2，4，6，8，10，12-六氮雜異伍茲烷將懸浮在冰醋酸(15ml)和乙酸酐(10ml)的混合物中的化合物A(1.0g)在60℃攪拌12小時。用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀在60℃除去過量的乙酸/乙酸酐混合物。將殘留的反應(yīng)混合物在60℃真空干燥6小時，得到白色固體。將該固體在甲醇(200ml)中于60℃下制成漿料并進(jìn)行熱過濾?；厥者^濾器中殘留的固體并用另外兩份熱甲醇以同樣的方式進(jìn)行萃取。合并萃取物，并用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀除去甲醇，在50℃真空干燥殘留的灰白色固體(6.7g，粗產(chǎn)率99.5％，熔點302～304℃(DSC，無甲醇(ex methanol))。
NMR和IR分析表明所得固體為化合物(E)。
1H NMR(DMSO-d6)δ1.90-2.04(m，12.0H，4xCOCH3)，2.18-2.31(m，3.1H，COCH3)，4.66-4.85(m，0.8H，NH)，5.55-5.58(m，1.9H，2xCH)，6.21-6.77ppm(m，4.0H，4xCH)。
(2)由2，6，8，10，12-五乙?；?2，4，6，8，10，12-六氮雜異伍茲烷制備2，6，8，10，12-五乙酰基-4-三氟乙酰基-2，4，6，8，10，12-六氮雜異伍茲烷。
將粗化合物(E)(3.0g)在三氟乙酸酐(12ml)中在38℃攪拌48小時。蒸干所得澄清溶液，再進(jìn)行兩次以下步驟將所得固體再溶解于氯仿中并蒸干。將該固體在50℃真空干燥，得到略帶粉紅色的白色固體(3.38g，粗產(chǎn)率90％)。
NMR和IR分析表明所得固體為化合物(F)。
1H NMR(DMSO-d6)δ1.94-2.09(m，12.5H，4xCOCH3)，2.28-2.36(m，3.6H，lxCOCH3)，6.45-7.08ppm(m，6.0H，6xCH)。
19F NMRδ67.66和66.86ppm。
(3)由2，6，8，10，12-五乙酰基-4-三氟乙?；?2，4，6，8，10，12-六氮雜異伍茲烷制備2，6，8，10，12-五硝基-4-三氟乙?；?2，4，6，8，10，12-六氮雜異伍茲烷通過向99.5％的硝酸(13.0ml)中滴加30％的SO3發(fā)煙硫酸(6.0ml)形成硝化混合物。在添加期間通過將反應(yīng)容器浸入到水/冰浴中使溫度保持在15℃以下。將混合酸冷卻到5℃，接下來在劇烈攪拌下通過固體漏斗快速加入粗化合物F(2.0g)。當(dāng)固體完全溶解后，將燒瓶在60℃加熱3小時。使反應(yīng)混合物冷卻，然后浸入冰/水混合物(200ml)中。用兩份水(2×50ml)沖洗燒瓶。過濾出密實的白色沉淀，用水洗滌直到洗液為中性，然后在真空干燥器中過夜干燥(1.2g，粗產(chǎn)率58％)。
NMR和IR分析表明所得固體為化合物(G)。
1H NMR(DMSO-d6)δ7.54-7.97(m，2.0H，2xCH)，8.12(s，1.6H，2xCH)，8.29ppm(d，J＝7Hz，1.4H 2xCH)。
19F NMR67.99ppm。
粗材料的TLC分析表明CL 20是主要雜質(zhì)。NMR研究表明約37％的粗產(chǎn)品為CL-20。
(4)由2，6，8，10，12-五硝基-4-三氟乙?；?2，4，6，8，10，12-六氮雜異伍茲烷(G)制備2，6，8，10，12-五硝基-2，4，6，8，10，12-六氮雜異伍茲烷(H)。
將粗化合物(G)(2.0g)溶解在無水乙醇(2ml)中并在室溫下攪拌48小時，在此期間溶液變成黃色。通過旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除掉溶劑，將所得固體在50℃真空干燥，得到黃色固體(1.2g)。該固體的TLC分析認(rèn)為它包含兩種主要組分，其中一種是CL-20。將此產(chǎn)物的一部分用柱色譜進(jìn)行解析，其中使用裝有硅膠(Merck Kieselgel 60 F254)的直徑為2cm的40cm尼龍柱，采用比例為3∶2的正庚烷/乙酸乙酯的混合物作為洗脫液。展開以后，切斷柱子并從硅膠中提取產(chǎn)物。
NMR和IR分析表明經(jīng)純化的固體為化合物(H)。
1H NMR(DMSO-d6)δ5.99(寬峰，0.8H，NH)，6.67-6.72(m，2.0H，2xCH)，7.88(s，1.9H，2xCH)，7.94ppm(d，J＝8Hz，2H，2xCH)。
13C NMR71.19，73.25，74.21ppm。
1H-1H相關(guān)性(COSY45)5.99(H-4)耦合到6.67-6.72(H-3，H-5)，6.67-6.72耦合到7.94(H-9，H-11)。
1H-13H相關(guān)性6.67-6.72耦合到73.25，7.88耦合到74.21ppm，7.94耦合到71.19。
經(jīng)純化的固體的DSC(10K/min)記錄了爆炸性分解放熱始于168℃，表明化合物(H)是爆炸性化合物。
反應(yīng)方案3(c)2，6，8，10，12-五硝基-2，4，6，8，10，12-六氮雜異伍茲烷的合成圖3顯示了生產(chǎn)化合物H的可選的合成路線。它涉及比圖2的路線更多的步驟，但是更具有試劑效率。反應(yīng)包括五個步驟，即(1)由2，6，8，12-四乙?；?2，4，6，8，10，12-六氮雜異伍茲烷(A)制備2，6，8，12-四乙酰基-4，10-二(三氟乙?；?-2，4，6，8，10，12-六氮雜異伍茲烷(B)；(2)由2，6，8，12-四乙?；?4，10-二(三氟乙?；?-2，4，6，8，10，12-六氮雜異伍茲烷(B)制備2，6，8，12-四硝基-4，10-二(三氟乙?；?-2，4，6，8，10，12-六氮雜異伍茲烷(C)；(3)由2，6，8，12-四硝基-4，10-二(三氟乙酰基)-2，4，6，8，10，12-六氮雜異伍茲烷(C)制備2，6，8，12-四硝基-4-三氟乙酰基-2，4，6，8，10，12-六氮雜異伍茲烷(J)。
(4)由2，6，8，12-四硝基-4-三氟乙?；?2，4，6，8，10，12-六氮雜異伍茲烷(J)制備2，6，8，10，12-五硝基-4-三氟乙酰基-2，4，6，8，10，12-六氮雜異伍茲烷(G)，和
(5)由2，6，8，10，12-五硝基-4-三氟乙?；?2，4，6，8，10，12-六氮雜異伍茲烷(G)制備2，6，8，10，12-五硝基-2，4，6，8，10，12-六氮雜異伍茲烷(H)。
上述步驟(1)和(2)與所述反應(yīng)方案1中的步驟(1)和(2)相對應(yīng)。
(3)由2，6，8，12-四硝基-4，10-二(三氟乙酰基)-2，4，6，8，10，12-六氮雜異伍茲烷制備2，6，8，12-四硝基-4-三氟乙?；?2，4，6，8，10，12-六氮雜異伍茲烷。
將化合物(C)(2.0g)溶解在無水乙醇(10ml)中，并在室溫下攪拌48小時。通過旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去過量的乙醇，得到黃色固體，將其在50℃干燥6小時(1.73g，105％)。
NMR和IR分析表明所述固體為化合物J。
(4)由2，6，8，12-四硝基-4-三氟乙?；?2，4，6，8，10，12-六氮雜異伍茲烷制備2，6，8，10，12-五硝基-4-三氟乙?；?2，4，6，8，10，12-六氮雜異伍茲烷。
在劇烈攪拌下向用冰冷卻的30％的SO3發(fā)煙硫酸(0.2ml)與99.5％硝酸(3.0ml)的混合物中快速加入化合物(J)(1.0g)。將該混合物緩慢加溫至室溫，然后攪拌4小時。然后將該反應(yīng)混合物浸入冰/水混合物(100ml)中，通過過濾取出所形成的白色沉淀，使用大量水洗滌數(shù)次，然后在真空干燥器中過夜干燥(0.96g，粗產(chǎn)率87％)。
NMR和IR分析表明該固體為化合物(G)。
1H NMR(d6-丙酮)7.70-7.87(m，2.6H，2xCH)，8.15(s，2.1H，2xCH)，8.26ppm(d，J＝7Hz，2.0H，2xCH)13C NMR(d6-丙酮)71.21，73.26，74.22ppm。
19F NMR(d6-丙酮)∷68.41ppm。
(5)由2，6，8，10，12-五硝基-4-三氟乙?；?2，4，6，8，10，12-六氮雜異伍茲烷制備2，6，8，10，12-五硝基-2，4，6，8，10，12-六氮雜異伍茲烷。
將化合物(G)(0.50g)溶解在無水乙醇(10.0ml)中并在室溫下攪拌48小時。然后將溶液蒸干，將所得淺黃色固體在50℃真空干燥6小時(0.45g)。
該固體的NMR分析表明該固體主要為化合物(H)。
1H NMR(丙酮-d6)5.96(s，0.8H，NH)，6.66-6.71(m，2.0H，2xCH)，7.84(2.1H，2xCH)，7.93ppm(d，J＝8Hz，2H，2xCH)。
TLC和NMR研究表明主要雜質(zhì)為CL 20(約為最終產(chǎn)物的10％)和化合物(J)。
現(xiàn)發(fā)現(xiàn)圖2的反應(yīng)方法不具有試劑效率，尤其是由化合物(A)制備化合物(E)和隨后化合物(F)的制備?，F(xiàn)發(fā)現(xiàn)最終硝化產(chǎn)物包含差不多40％的CL 20雜質(zhì)。
現(xiàn)已揭露化合物(B)的硝化用與圖2的反應(yīng)方案所用的硝化相同的方式進(jìn)行，該硝化得到的產(chǎn)物幾乎完全不含CL-20和五硝基-三氟乙酰基-2，4，6，8，10，12-六氮雜異伍茲烷這兩種過硝化產(chǎn)物。這說明N-COCF3基團(tuán)在所采用的苛刻的硝化條件下是穩(wěn)定的，并且COCF3基團(tuán)在硝化反應(yīng)中是有效的保護(hù)基團(tuán)?；衔?F)的硝化產(chǎn)物中的CL 20雜質(zhì)似乎是由于粗原料(B)中化合物(E)的存在所導(dǎo)致。
反應(yīng)方案4(D)由2，6，8，12-四乙?；?2，4，6，8，10，12-六氮雜異伍茲烷合成2，6，8，10，12-五硝基-2，4，6，8，10，12-六氮雜異伍茲烷。
反應(yīng)包括三個步驟(1)由2，6，8，12-四乙?；?2，4，6，8，10，12-六氮雜異伍茲烷(A)制備2，6，8，12-四乙酰基-4-三氟乙?；?2，4，6，8，10，12-六氮雜異伍茲烷(K)。
(2)由2，6，8，12-四乙?；?4-三氟乙?；?2，4，6，8，10，12-六氮雜異伍茲烷(K)制備2，6，8，10，12-五硝基-4-三氟乙?；?2，4，6，8，10，12-六氮雜異伍茲烷(G)。
(3)由2，6，8，10，12-五硝基-4-三氟乙?；?2，4，6，8，10，12-六氮雜異伍茲烷(G)制備2，6，8，10，12-五硝基-2，4，6，8，10，12-六氮雜異伍茲烷(H)。
(1)由2，6，8，12-四乙酰基-2，4，6，8，10，12-六氮雜異伍茲烷制備2，6，8，12-四乙?；?4-三氟乙酰基-2，4，6，8，10，12-六氮雜異伍茲烷(K)。
將化合物(A)(3.0g)在三氟乙酸(25ml)中攪拌，然后加入三氟乙酸酐(10ml)。將反應(yīng)混合物在室溫下攪拌24小時。用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀除去過量的三氟乙酸/三氟乙酸酐混合物，得到粘稠液體。將甲醇(5ml)滴加至該液體中，然后用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀除去揮發(fā)性成分，得到白色固體。將該固體溶解在甲醇(10ml)中并回流4.5小時；隨著回流的進(jìn)行，白色固體從溶液中沉淀出來。然后從懸浮液中蒸出甲醇，在50℃真空干燥所得固體[2.85g，粗產(chǎn)率74.0％，熔點292℃(DSC，無甲醇)]。
NMR和IR分析表明所得固體為化合物(K)。
(2)由2，6，8，12-四乙?；?4三氟乙?；?2，4，6，8，10，12-六氮雜異伍茲烷制備2，6，8，10，12-五硝基-4-三氟乙酰基-2，4，6，8，10，12-六氮雜異伍茲烷。
通過向99.5％的硝酸(3.0ml)中滴加30％的SO3發(fā)煙硫酸(0.4ml)來制備硝化混合物。在添加期間通過將反應(yīng)容器浸入到水/冰浴中使溫度保持在15℃以下。在劇烈攪拌下快速添加粗化合物K(500mg)，在添加期間將反應(yīng)容器保持在冰/水浴中。然后將反應(yīng)混合物在70℃加熱3小時(此時的TLC分析表明反應(yīng)已完成)。將反應(yīng)混合物冷卻，然后浸入冰/水(100ml)浴中。將沉淀濾出，用水洗滌，直到洗液為中性，在真空干燥器中過夜干燥(390mg，產(chǎn)率69％)。
TLC分析表明所得固體為化合物(G)。
(3)由2，6，8，10，12-五硝基-4-三氟乙?；?2，4，6，8，10，12-六氮雜異伍茲烷制備2，6，8，10，12-五硝基-2，4，6，8，10，12-六氮雜異伍茲烷。
將粗化合物(G)溶解在無水乙醇(10ml)中，并在室溫下攪拌48小時。蒸干溶液，并將所得淺黃色固體在50℃真空干燥6小時(331mg，粗產(chǎn)率105％)。
TLC和NMR分析表明該固體主要為化合物(H)，其中CL-20為主要雜質(zhì)。
所合成的衍生物下述反應(yīng)方案將說明怎樣由通式(I)的化合物衍生出通式(III)的化合物的具體實施方案。
反應(yīng)方案5WN5H2，6，8，10，12-五硝基-2，4，6，8，10，12-六氮雜異伍茲烷。
WN5A4-乙?；?2，6，8，10，12-五硝基-2，4，6，8，10，12-六氮雜異伍茲烷WN5H的乙酰化；WN5A的形成將WN5H(50mg)懸浮于乙酰氯(1.0ml)中并加入濃硫酸(兩滴)。將反應(yīng)混合物在室溫下攪拌8min，在此期間懸浮物質(zhì)溶解。然后將反應(yīng)混合物倒在碎冰上(30g)并保持45min。通過過濾收集沉淀并用水洗，直到洗液為中性，然后在真空干燥器中過夜干燥(42mg，粗產(chǎn)率76％)。
IR(KBr片)1703.8cm-1(CO伸縮振動)1H NMR(丙酮-d6)2.49(s，3.00H)，7.52-7.71(m，1.0H)以及8.03-8.33ppm(m，4.80H)13C NMR(丙酮-d6)20.49，67.53，71.60，72.37，74.88和169.29ppm。
WN4H2的乙?；?；WN4A2的形成將WN4H(20mg)懸浮于乙酸酐(2.0ml)中并加入濃硫酸(1滴)。所有懸浮固體立即溶解。將溶液在室溫下攪拌24小時。在此階段的TLC分析表明無剩余原料，并且形成了單一的新產(chǎn)物(較高的Rf)。將該反應(yīng)浸入冰/水(50ml)中，濾出沉淀并用水洗滌，產(chǎn)量為21mg(干燥后)。
1H NMR(丙酮-d6)δ2.46(s，6.51H)，7.30(m)+7.42(m)(2.11H)，7.85(s)+7.96ppm(m)4.00H。
13C NMR(丙酮-d6)66.2，67.5，70.2，71.6，74.7，169.8ppm。
反應(yīng)方案6WN4H22，6，8，12-四硝基-2，4，6，8，10，12-六氮雜異伍茲烷。
WN5A4，10-二乙酰基-2，6，8，12-四硝基-2，4，6，8，10，12-六氮雜異伍茲烷。
WN5H與EtNCO的反應(yīng)；WN5(CONHEt)的形成將WN5H(200mg)、無水CuCl2(5～10mg)和EtNCO(1.0ml)溶解在乙腈(4.0ml)中。將溶液在55℃加熱20小時，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)掉揮發(fā)性成分并將剩余物轉(zhuǎn)移至具有水(2×5ml)和EtOAc(2×5ml)的分液漏斗中。用更多的EtOAc(2×20ml)來萃取水層，合并萃取液并用水洗滌，然后濃縮。干燥得到黃色固體(263mg)。使用3/2(體積)的正庚烷/EtOAc作為洗脫液對粗WN5(CONHEt)的樣品(20mg)進(jìn)行柱純化(由Fisher公司提供的5厘米“Trikonex”閃光管)。回收低Rf的成分并用1/2的正庚烷/EtOAc再次過柱(Trikonex)。(Et為乙基)1H NMR(丙酮-d6)δ1.13(t，3.94H)，3.28(q，2.10H)，6.73(寬峰，0.99H，NH)，7.67(d，J＝8.0Hz 2.21H)7.99(s，1.99H)，8.08ppm(d，J＝8.0Hz，2.00H)13C NMR(丙酮-d6)15.1，36.8，71.1，71.3，74.8ppm。
反應(yīng)方案7EtNCON-乙基異氰酸酯。
WN5(CONHEt)4-(N-乙基羧胺基(carboxamido))-2，6，8，10，12-五硝基-2，4，6，8，10，12-六氮雜異伍茲烷。
WN5(CONH2)4-羧胺基-2，6，8，10，12-五硝基-2，4，6，8，10，12-六氮雜異伍茲烷WN5H與Cl3CCONCO的反應(yīng)；WH5(CONHCOCCl3)的形成(a)在氮氣流通的燒瓶中將WN5H(30mg)溶解在乙腈(3.0ml)中。在60℃攪拌該溶液。用注射器經(jīng)隔膜塞加入三氯乙?；惽杷狨?0.2ml)，并連續(xù)攪拌4小時。通過旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去揮發(fā)性成分，從而得到黃色/橙色粘性固體。先用DCM然后用Et2O研磨均無法導(dǎo)致結(jié)晶，該材料在此二種溶劑中均能溶解。將樣品在50℃長時間真空干燥。所分離的材料的TLC分析表明所有的原料都已反應(yīng)，并生成了新的產(chǎn)物(可能在低Rf處有單個點，但拖尾嚴(yán)重)。1H NMR譜證明原料不存在，并保留了籠形結(jié)構(gòu)(所有主要信號均低于7ppm)。在13C譜上只有3個峰。
1H NMR(丙酮-d6)δ7.50(寬峰，1.66H)，7.65(d，J＝7.7Hz，2.08H)，7.85(寬峰，1.19H)，8.10(s，1.56)，8.19(m，1.51H)，8.36ppm(s，1.00H)。
13C NMR(丙酮-d6)71.3，71.7，72.2，75.0，75.1，150.2ppm。
(b)將WN5H(1.0g)溶解在乙腈(10.0ml)中，并在N2下攪拌。用注射器經(jīng)隔膜塞加入三氯乙?；惽杷狨?0.3ml)。將溶液在室溫下攪拌20分鐘，然后通過旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去揮發(fā)性成分。剩余物的TLC分析表明存在大量原料。用另外的一些Cl3CCONCO(0.2ml)重復(fù)此過程，最終產(chǎn)物的1H NMR譜實質(zhì)上與先前的反應(yīng)中所得到的1H NMR譜相同。
WN5(CONHCOCCl3)的甲醇分解；WN5(CONH2)的形成將WN5(CONHCOCCl3)溶解在MeOH(10.0ml)，加入濃硫酸(5滴)，并將溶液回流2小時。旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除掉過量的溶劑，用水和乙酸乙酯將剩余物洗至分液漏斗。移走有機相，并與含水部分的EtOAc萃取物(2×10ml)合并，然后用水(2×20ml)洗滌。旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)掉EtOAc，真空干燥剩下的黃色固體(0.524g)。TLC分析表明存在幾種成分，包括HNIW(作為原料中的雜質(zhì))。通過Trikonex柱(3/2正庚烷/EtOAc)提純樣品(30mg)，以除掉HNIW(WN5H中的雜質(zhì))。
1H NMR(丙酮-d6)δ6.49(寬峰，1.86H，NH)，7.69(d，J＝8.0Hz，2.37H)，8.00(s，2.01H)，8.11ppm(d，J＝8.0Hz，2.00H)。
13C NMR(丙酮-d6)70.9，71.4，74.8，154.9ppm。
反應(yīng)方案8Cl3CCONCON-三氯乙?；惽杷狨?
WN4(CONH2)24，10-二(羧胺基)-2，4，6，8，10，12-六氮雜異伍茲烷。
WN5(CONHCOCl3)4-(N-三氯乙酰基羧胺基)-2，6，8，10，12-五硝基-2，4，6，8，10，12-六氮雜異伍茲烷。
WN4(CONHCOCCl3)24，10-二(N-三氯乙?；劝坊?-2，6，8，10，12-五硝基-2，4，6，8，10，12-六氮雜異伍茲烷。
WN4N2與Cl3CCONCO的反應(yīng)；WN4(CONHCOCCl3)2的形成在N2中將WN4H2(100mg)在乙腈(2.0ml)中攪拌，并在N2中將三氯乙?；惽杷狨?400mg)在乙腈(2.0ml)中攪拌，并用注射器經(jīng)隔膜塞加入三氯乙?；惽杷狨?0.10ml)。約3分鐘內(nèi)完全溶解，但再繼續(xù)攪拌7分鐘。然后通過旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去揮發(fā)性成分，得到黃色薄膜。在50℃真空干燥該薄膜，其在此期間進(jìn)行結(jié)晶，得到黃色非常淺的固體，為258mg。
1H NMR(丙酮-d6)7.52(寬基底的單峰，4.00H)，7.87(寬峰，0.91H)，7.97ppm(s，1.75H)。
13C NMR(丙酮-d6)70.6，74.8，92.7，150.5，150.6，160.0，160.1ppm。
WN4(CONHCOCCl3)2的甲醇分解；WN4(CONH2)2的形成將WN4(CONHCOCCl3)2(30mg)溶解在MeOH(3.0ml)中，加入濃硫酸(2滴)，并將溶液回流7.5小時。通過旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去溶劑并向留下的厚膜中加入水(3.0ml)。過濾出所形成的固體紅色沉淀。用水洗滌發(fā)現(xiàn)該物質(zhì)是水溶性的。將溶液放置過夜，然后用EtOAc(3×30ml)萃取。合并有機萃取物并用水洗滌(2×20ml)。蒸干萃取物并在真空下干燥，得到淡橙色固體(21mg)。
NMR(丙酮-d6)6.46(寬峰，3.46H，NH)，7.44(s，4.00H)，7.79ppm(s，1.92H)。
反應(yīng)方案9ClCONCON-(氯羰基)異氰酸酯。
WN5(CONHCOOEt)4-(N-乙氧基羰基羧胺基)-2，6，8，10，12-五硝基-2，4，6，8，10，12-六氮雜異伍茲烷。
WN5H與(i)ClCONCO(ii)EtOH的反應(yīng)；WN5(CONHCOOEt)的形成在氮氣中將WN5H(50mg)溶解在無水乙腈(1.0ml)中。使用注射器經(jīng)薄膜塞加入N-(氯羰基)異氰酸酯(0.20ml)，并將溶液在室溫下攪拌90分鐘。通過旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去揮發(fā)性成分，使剩余物與EtOH(1.0ml)反應(yīng)。蒸發(fā)掉過量的EtOH，得到粘稠的液體，所述液體在靜置(2h)后并不凝固。在60℃進(jìn)行真空干燥，最終導(dǎo)致其中一些物質(zhì)凝固；另外一些物質(zhì)作為粘稠的膜(103mg)而殘留。將樣品在Trikonex柱(3/2正庚烷/EtOAc)上進(jìn)行純化，以除去HNIW(WH5H中的雜質(zhì))。
1H NMR(丙酮-d6)δ1.24(t，12.81)，4.14(q，7.90H)，7.65(d，J＝8.0Hz，2.02H)，8.03(s，1.99H)，8.14(d，J＝7.9Hz，2.00H)，9.10ppm(寬峰，1.22H，NH)。
13C NMR(丙酮-d6)14.6，63.0，71.4，71.5，75.0，151.4，151.9，152.8ppm反應(yīng)方案10WN4(CONHCOOEt)24，10-二(N-乙氧基羰基羧胺基)-2，6，8，10，12-四硝基-2，4，6，8，10，12-六氮雜異伍茲烷。
WN4H2與(i)ClCONCO，(ii)EtOH的反應(yīng)；WN4(CONHCOOEt)2的形成在N2中將WN4H2(50mg)懸浮在無水乙腈(1.0ml)中。用注射器經(jīng)薄膜塞加入N-(氯羰基)異氰酸酯(0.20ml)，懸浮液幾乎立即變澄清，并得到淡黃色溶液，將該溶液在室溫下攪拌10分鐘。通過旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去揮發(fā)性成分，得到粘稠的液體，向其中加入乙醇(1.0ml)。觀察到放熱現(xiàn)象，并迅速產(chǎn)生白色沉淀。蒸發(fā)掉過量的EtOH，得到黃色固體。該物質(zhì)的1H NMR譜顯示了典型的六氮雜異伍茲烷的比例為2∶1的次甲基信號。通過FTIR(傅里葉變換紅外光譜)確認(rèn)了N-H的存在。
1H NMR(丙酮-d6)δ1.22(t，7.67H)，4.17(q，4.80H)，7.42(s，3.99H)，7.85(s，2.00H)，9.50ppm(寬峰，1.50H，NH)。
13C NMR(丙酮-d6)14.5，62.9，70.6，74.8，151.9，151.9，152.8ppm。
反應(yīng)方案11WN4(NO)24，10-二硝基-2，6，8，12-四硝基-2，4，6，8，10，12-六氮雜異伍茲烷。
WH4H2與N2O4的反應(yīng)；WN4(NO)2的形成WN4(NO)24-亞硝基-2，6，8，12-四硝基-2，4，6，8，10，12-六氮雜異伍茲烷將WN4(NO)H(25mg)懸浮在HOAc(1.0ml)中，然后加入N2O4，。在室溫下將反應(yīng)混合物攪拌20小時，此時TLC顯示無剩余原料。據(jù)推斷主點(高Rf)是WN4(NO)2，而在較低Rf處非常微弱的點為WN4(NO)H。通過過濾除去固體。當(dāng)濾液浸入冰/水中時未產(chǎn)生另外的沉淀。該固體的NMR譜證實該新產(chǎn)物既不是WN4(NO)H，也不是HNIW，最可能是WN4(NO)2。
1H NMR(丙酮-d6)δ7.96(s，1.00H)，8.10(s，2.00H)，8.22(m，1.14H)，8.28(m，1.11H)，8.54ppm(s，0.94H)。
13C NMR(丙酮-d6)61.6，62.4，73.5，74.7，74.9(w)，75.2，75.7ppm(w)。
比較分析下述比較例和圖1、圖2和圖3的合成路線使用2，6，8，12-四乙?；?2，4，6，8，10，12-六氮雜異伍茲烷(化合物A)作為原料?；衔顰的制備詳見國際專利申請WO9623792和歐洲專利EP 0753519。
比較例1
已經(jīng)進(jìn)行了將2，6，8，12-四乙?；?2，4，6，8，10，12-六氮雜異伍茲烷(化合物A)硝化以形成2，6，8，12-四硝基-2，4，6，8，10，12-六氮雜異伍茲烷(化合物D)的嘗試。
將化合物A(100mg)溶解在濃硫酸(0.45ml)中，并冷卻至0℃。加入(90重量％或99.5重量％，4或6當(dāng)量)的硝酸。將該溶液在0℃保持所需的時間，然后倒在冰(10g)上。過濾出沉淀的固體，用水洗滌并干燥。用薄層色譜和1H NMR譜分析產(chǎn)物，TLC表明了產(chǎn)物混合物中組分的數(shù)量并且在2，4，6，8，10，12-六硝基-2，4，6，8，10，12-六氮雜異伍茲烷(CL-20)存在時對其進(jìn)行鑒別。NMR表明了未硝解的N-乙酰基的比例、CL-20的含量以及NH基團(tuán)的存在。實驗結(jié)果為如下所示。
實驗1(使用90重量％的硝酸，4當(dāng)量，在0℃保持20小時)。
產(chǎn)物主要是2-乙?；?4，6，8，10，12-五硝基六氮雜異伍茲烷，以及約15％的CL-20。約22％的N-乙酰基并未硝解。
實驗2(使用99.5重量％的硝酸，4當(dāng)量，在0℃保持4小時)產(chǎn)物包含約3％的CL-20，以及約39％未硝解的N-乙?；?br> 實驗3(使用99.5重量％的硝酸，4當(dāng)量，在0℃保持23小時)產(chǎn)物包含約56％的CL-20。約5％的N-乙?；⑽聪踅猓撐镔|(zhì)的主要部分由2-乙?；?4，6，8，10，12-五硝基六氮雜異伍茲烷組成。
沒有表明NH基團(tuán)存在的NMR證據(jù)。這說明反應(yīng)產(chǎn)物中不存在2，6，8，12-四硝基-2，4，6，8，10，12-六氮雜異伍茲烷(化合物D)。
比較例2已經(jīng)進(jìn)行了將2，6，8，12-四乙?；?2，4，6，8，10，12-六氮雜異伍茲烷(化合物A)硝化以形成2，6，8，12-四硝基-2，4，6，8，10，12-六氮雜異伍茲烷(化合物D)的嘗試，該嘗試是按照Hamilton等的方法(ICT Conference onEnergetic Materials，Karlsruhe，德國，2000年，21-1至21-8)進(jìn)行的，并改變Hamilton所建議的硝化條件以試圖獲得化合物(D)。將化合物A(175mg)溶解在經(jīng)冷卻的濃硫酸(0.0072ml)和99.5重量％的硝酸(0.50ml)的混合物中，并立即加熱至85℃。經(jīng)過所需時間后，將該溶液冷卻并加到冰(5g)上。過濾出沉淀的固體，用水洗滌并干燥。用薄層色譜和1H NMR譜分析產(chǎn)物。
實驗結(jié)果為如下所示。
實驗1(在85℃保持30分鐘)產(chǎn)物包含約57％的CL-20，以及約15％未硝解的N-乙?；?br> 實驗2(在85℃保持5分鐘)產(chǎn)物包含約1％的CL-20，以及約57％未硝解的N-乙酰基。沒有表明NH基團(tuán)存在的NMR證據(jù)。這說明反應(yīng)產(chǎn)物中不存在2，6，8，12-四硝基-2，4，6，8，10，12-六氮雜異伍茲烷(化合物D)。
因此這表示使用現(xiàn)有技術(shù)的方法至今還不能生產(chǎn)出2，6，8，12-四硝基-2，4，6，8，10，12-六氮雜異伍茲烷(化合物D)。
權(quán)利要求
1.一種通式(I)的化合物 其中X＝H，和Y＝H或NO2。
2.如權(quán)利要求1所述的化合物作為炸藥的用途。
3.如權(quán)利要求1所述的化合物在炸藥組合物的制備中的用途。
4.如權(quán)利要求1所述的化合物作為炸藥化合物或炸藥組合物的合成前體的用途。
5.如權(quán)利要求1所述的化合物在多硝基六氮雜異伍茲烷衍生物的制備中的用途。
6.如權(quán)利要求1所述的化合物的合成方法，該合成方法以通式(II)的化合物為原料，其中通式(II)包括 X＝Y(jié)＝H或，X＝Ac和Y＝HAc＝-COCH3或-COCH2R，其中R＝C1-10的直鏈的或支鏈的烷基、-CH2-C6H5、C1-10的芳烷基其中所述合成路線包括步驟(1)進(jìn)行氟?；员Ｗo(hù)在n-4位和/或n-10位的非酰化仲胺基團(tuán)，隨后(2)將步驟(1)的產(chǎn)物硝解，隨后(3)通過將步驟(2)的產(chǎn)物溶劑分解而進(jìn)行去保護(hù)。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中用氟?；噭┻M(jìn)行步驟(1)。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述氟?；噭槿阴；噭?。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中所述三氟乙酰化試劑包括三氟乙酸酐。
10.如權(quán)利要求8所述的方法，其中所述三氟乙酰化試劑包括三氟乙酸與三氟乙酸酐的混合物。
11.如權(quán)利要求8所述的方法，其中所述三氟乙酰化試劑包括三氟乙酰氯。
12.一種選擇性氟酰化兩個仲胺基團(tuán)的方法，該方法包括使用三氟乙酸和三氟乙酸酐的混合物。
13.如權(quán)利要求6所述的方法，其中所述溶劑分解包括水解。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中用醇和羧酸鹽一起進(jìn)行所述溶劑分解。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中使用溶于乙醇的乙酸鈉。
16.如權(quán)利要求14所述的方法，其中使用溶于乙醇的丙酸鈉。
17.如權(quán)利要求13所述的方法，其中使用醇進(jìn)行水解。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其中所述的醇包括甲醇或乙醇。
19.如權(quán)利要求6所述的方法，其中使用硝解試劑如硝酸和發(fā)煙硫酸進(jìn)行硝解。
20.如權(quán)利要求6所述的方法，該方法在步驟(1)之前還包括附加的?；襟E，其中?；噭┡c條件為X＝Y(jié)＝H的通式(II)的化合物反應(yīng)。
21.如權(quán)利要求19所述的方法，其中所述酰化試劑是乙?；噭?br> 22.如權(quán)利要求19所述的方法，其中乙?；噭┌ㄒ宜狒鸵宜徕c。
23.如權(quán)利要求6所述的方法，該方法在步驟(2)之后還包括步驟(5)和步驟(6)這兩個附加的步驟，其中(5)通過溶劑分解將步驟(2)的產(chǎn)物選擇性地去保護(hù)，以生產(chǎn)一元胺衍生物，隨后(6)將步驟(5)的產(chǎn)物硝解，并且條件為X＝Y(jié)＝H。
24.如權(quán)利要求1所述的化合物，該化合物基本上如上文所述并可參考實例和附圖。
25.如權(quán)利要求6所述的化合物的生產(chǎn)方法，該生產(chǎn)方法基本上如上文所述并可參考實例和附圖。
26.一種通式(III)的化合物 其中R1和R2獨立地選自C1～C10的烷基、C1～C10的烷基芳基、CH2-C6H5，C1～C10的聚醚、C1～C10的氟化聚醚、C1～C10的氟化烷基、CH2-C6H5，COR′，其中R′＝C1～C10的烷基、COCl3、COCCl3，CONHR″，其中R″＝H、C1～C10的烷基、COCl3、COCCl3，CONHCO2C2H5，C(O)CmF2mCpH2p+1，其中m和p是整數(shù)并獨立地選自1～19，其中m+p小于或等于20，以及COCF3。
27.一種由通式(I)的化合物開始制備通式(III)的化合物的方法，所述方法包括將通式(I)的化合物與?；u反應(yīng)。
28.如權(quán)利要求27所述的方法，其中所述?；u包括C1～C10的烷基酰基鹵、C1～C10的烷基芳基?；u、H2-芳基?；u和R-?；u，其中R包括C1～C10的聚醚、C1～C10的氟化聚醚、C1～C10的氟化烷基、CH2-氟化苯基，COR′，其中R′＝C1～C10的烷基、COCl3、COCCl3，CONHR″，其中R″＝H、C1～C10的烷基、COCl3、COCCl3，C(O)CmF2mCpH2p+1，其中m和p是整數(shù)并獨立地選自1～19，其中m+p小于或等于20，以及COCF3。
29.如權(quán)利要求27所述的方法，其中所述?；u是酰基氯或者?；濉?br> 30.一種如權(quán)利要求27所述的方法，其中所述酰基鹵包括乙酰氯。
31.一種由通式(I)的化合物開始制備通式(III)的化合物的方法，所述方法包括將通式(I)的化合物與酰酐反應(yīng)。
32.如權(quán)利要求31所述的方法，其中所述酰酐包括C1～C10的烷基酰酐；C1～C10的烷基芳基酰酐；CH2-芳基酰酐；和R-酰酐，其中R包括C1～C10的聚醚、C1～C10的氟化聚醚、C1～C10的氟化烷基、CH2-氟化苯基；以及R酰酐，其中R包括COR′，其中R′＝C1～C10的烷基、COCl3、COCCl3，CONHR″，其中R″＝H、C1～C10的烷基、COCl3、COCCl3，C(O)CmF2mCpH2p+1，其中m和p是整數(shù)并獨立地選自1～19，其中m+p小于或等于20，以及COCF3。
33.如權(quán)利要求31所述的方法，其中所述酰酐包括乙酸酐。
34.一種由通式(I)的化合物開始制備通式(III)的化合物的方法，所述方法包括將通式(I)的化合物與異氰酸酯反應(yīng)。
35.如權(quán)利要求34所述的方法，其中所述異氰酸酯包括N-(氯羰基)異氰酸酯。
36.如權(quán)利要求34所述的方法，其中所述異氰酸酯包括三氯乙?；惽杷狨ァ?br> 37.如權(quán)利要求34所述的方法，所述方法還包括將衍生產(chǎn)物與醇反應(yīng)的附加步驟。
38.如權(quán)利要求37所述的方法，其中所述的醇是甲醇。
39.一種氟?；噭┑挠猛荆渲兴龇；噭┽槍ο趸饔脼槎嘞趸s異伍茲烷衍生物的仲胺提供保護(hù)。
40.如權(quán)利要求15所述的用途，其中氟?；苌锇ㄈ宜?。
41.一種氟?；噭┑挠猛?，其中所述氟酰化試劑針對磺化作用為多硝基六氮雜異伍茲烷衍生物的仲胺提供保護(hù)。
42.如權(quán)利要求41所述的用途，其中所述氟?；噭┌ㄈ宜狒?br> 43.一種通式(I)的化合物，所述化合物基本如上文所述并可參考實例和附圖。
44.一種通式(II)的化合物，所述化合物基本如上文所述并可參考實例和附圖。
45.一種通式(III)的化合物，所述化合物基本如上文所述并可參考實例和附圖。
全文摘要
本發(fā)明描述了新的六硝基六氮雜異六伍茲烷(CL－20)的一元胺衍生物和二元胺衍生物的合成。通過氟?；衔镝槍ο踅庾饔枚Ｗo(hù)制備CL－20的?；绑w的仲胺基團(tuán)的新用途，從而實現(xiàn)該合成。由此提供了CL－20的一元胺衍生物和二元胺衍生物，而這些衍生物隨后可以用作生產(chǎn)具有與母體化合物不同物理和化學(xué)性質(zhì)的更新的衍生物的中間體。在通式(I)中，X＝H，且Y＝H或NO
文檔編號C07D241/00GK1753849SQ200480005252
公開日2006年3月29日 申請日期2004年3月1日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月28日
發(fā)明者彼得·戈爾丁, 阿利斯泰爾·J·麥克奎史, 安東尼·約翰·貝拉米 申請人:英國國防部