一种六苄基六氮杂异伍兹烷的合成方法技术

本发明专利技术公开了一种六苄基六氮杂异伍兹烷的合成方法，涉及化学合成技术领域，其特征在于，包括如下步骤：(1)将溶剂、苄胺、酸催化剂和卤代烷烃混合并置于三口烧瓶中；(2)将乙二醛水溶液在特定温度下缓慢加入三口烧瓶中，并搅拌反应；(3)在滴加完乙二醛水溶液后，保持温度不变继续搅拌反应直至反应完全，过滤，干燥后得到产物六苄基六氮杂异伍兹烷；本发明专利技术采用了一种新的六苄基六氮杂异伍兹烷的合成方法，将一部分酸用卤代烃替代，适当控制了体系中酸的浓度，降低酸对成环时的不利影响，使酸的用量降低到了化学计量比，减少了体系的腐蚀性，降低了反应成本。低了反应成本。低了反应成本。

【技术实现步骤摘要】
一种六苄基六氮杂异伍兹烷的合成方法


[0001]本专利技术的一种六苄基六氮杂异伍兹烷的合成方法，涉及化学合成


技术介绍

[0002]六苄基六氮杂异伍兹烷(HBIW)，学名为2,4,6,8,10,12
‑
六苄基
‑
2,4,6,8,10,12
‑
六氮杂四环[5.5.0.0
5,9
.0
3,11
]十二烷，分子式为C
48
H
48
N6,结构式如下：
[0003][0004]六苄基六氮杂异伍兹烷是制备高密度含能材料六硝基六氮杂异伍兹烷(HNIW)的重要前体。最早的六苄基六氮杂异伍兹烷的合成方法由Nielsen A T等人在1990年Polyaza
‑
polycyclics by condensation of aldehydes with amines 2.Formation of2,4,6,8,10,12
‑
hexabenzyl
‑
2,4,6,8,10,12
‑
hexaazatetracycle[5.5.0.0
5.9
.0
3.11
]dodecanes from glyoxal and benzylamines中提出。该方法采用乙腈和水为反应溶剂，甲酸为催化剂，在室温条件下加入苄胺和乙二醛，即可得到HBIW，产率约80％。
[0005]Crampton等人(Journal of the Chemical Society,Perkin Transactions 2,1993(5):923
‑
929.)通过研究在不同底物下笼型骨架的合成得率，得出以苄胺为原料时笼型骨架得率最高，且采用乙腈/水为反应介质时笼型骨架得率均优于以甲醇。
[0006]Krysztopa等人(Przemysl Chemicvny,2005,84(4):260
‑
263.)通过研究合成HBIW时多种有机酸和无机酸作为催化剂的可能，发现酸性条件下HBIW的缩合产率比无酸条件下更高，其中，以高氯酸为催化剂时的产率最高。
[0007]Tomasz等人(Chemical Works“NITRO
‑
CHEM”S.A.,Wojska Polskiego 65A,85
‑
825Bydgoszcz,Poland)通过探究合成HBIW的最优反应条件，发现当高氯酸为催化剂时，产率最高为83.1％。
[0008]在中国科学院大连化学物理研究所申请的中国专利CN 115594685 A“一种高效制备六苄基六氮杂异伍兹烷的方法”中，采用了:“以廉价的Lewis酸型无机盐为催化剂，乙二醛水溶液和苄胺在溶剂中发生缩合反应得到六苄基六氮杂异伍兹烷，反应收率>90％，粗产物纯度>90％。”
技术实现思路

[0009]本专利技术的目的在于提供一种成本低、产品收率和纯度高的六苄基六氮杂异伍兹烷
的合成方法。
[0010]本专利技术采取的技术方案如下：
[0011]一种六苄基六氮杂异伍兹烷的合成方法，其特征在于，包括如下步骤：
[0012](1)将溶剂、苄胺、酸催化剂和卤代烷烃混合并置于三口烧瓶中；
[0013](2)将乙二醛水溶液在特定温度下缓慢加入三口烧瓶中，并搅拌反应；
[0014](3)在滴加完乙二醛水溶液后，保持温度不变继续搅拌反应直至反应完全，过滤，干燥后得到产物六苄基六氮杂异伍兹烷。
[0015]进一步的设置在于：
[0016]步骤(1)中：
[0017]所述的溶剂选自乙腈、乙醇或两者的混合物；也可以是乙腈或乙醇与水的混合物。
[0018]所述溶剂与苄胺的体积：质量比为：80：24～150：24(毫升/克)。
[0019]所述的酸催化剂为盐酸、硫酸、硝酸、对甲苯磺酸、甲酸、乙酸、丙酸、乙二酸、丙二酸的任意一种，优选为盐酸、硝酸、对甲苯磺酸、甲酸，特别优选为盐酸。
[0020]所述的卤代烷烃为1，1，2
‑
三氯乙烷、氯仿、二氯甲烷、溴乙烷等的一种；优选为1，1，2
‑
三氯乙烷、氯仿、二氯甲烷，特别优选为1，1，2
‑
三氯乙烷。
[0021]所述的卤代烷烃与酸催化剂的质量比为：1:2～2:1，优选卤代烷烃与酸催化剂的质量比为1:1。
[0022]步骤(2)中：
[0023]所述乙二醛水溶液的质量浓度为25～40％。
[0024]所述乙二醛水溶液加入反应器中的时间为1.5～3小时，优选为2小时。
[0025]所述反应温度为5～25℃，优选为10～20℃，特别优选为15℃。
[0026]本专利技术有益效果如下：
[0027](1)本专利技术采用了一种新的六苄基六氮杂异伍兹烷的合成方法，将一部分酸用卤代烃替代，适当控制了体系中酸的浓度，降低酸对成环时的不利影响，使酸的用量降低到了化学计量比，减少了体系的腐蚀性，降低了反应成本。
[0028](2)本专利技术通过对卤代烷烃的选择，以及卤代烷烃替代酸催化剂的比例，同时优化了反应工艺，有效提高了催化剂的应用效率，减少了副反应的发生，大大提高了HBIW缩合的得率，同时提高了HBIW的纯度。
[0029]以下通过附图和实施例可使本专业技术人员更全面地理解本专利技术，但不以任何方式限制本专利技术。
附图说明
[0030]图1为本专利技术实施例1中所合成的HBIW的核磁共振氢谱(1H NMR)谱图。
[0031]图2为本专利技术实施例1中所合成的HBIW的核磁共振碳谱(
13
C NMR)谱图。
具体实施方式
[0032]通过下述实施例有助于进一步理解本专利技术，但本专利技术的内容并不仅限此。
[0033]实施例1
[0034]在250mL的三口烧瓶中加入乙腈100mL，蒸馏水10mL，苄胺24g，盐酸(65重量％)
1.368g，1，1，2
‑
三氯乙烷1.368g，搅拌。将14.6g 40％的乙二醛水溶液用自动进样器缓慢加入到反应体系中，进样时间为2h。加料完毕后在15℃下继续搅拌反应24h，最后过滤反应物，干燥。HBIW粗品纯度为82.1％(高效液相纯度)，产率为90.6％(实际得到的产品的重量与以乙二醛的量计算得到的理论量之比)。
[0035]产物确认：
[0036]通过核磁共振氢谱(1H NMR)、核磁共振碳谱(
13
C NMR)确定产物，如图1、图2所示：对图1的核磁共振氢谱的多重峰进行分析：1H NMR(400MHz,CDCl3)δ7.29
–
7.12(m,36H),4.16(s,4H),4.10(t,J＝11.7Hz,8H),4.04(s,5H),3.58(s,2H).谱图中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种六苄基六氮杂异伍兹烷的合成方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将溶剂、苄胺、酸催化剂和卤代烷烃混合并置于三口烧瓶中；(2)将乙二醛水溶液在特定温度下缓慢加入三口烧瓶中，并搅拌反应；(3)在滴加完乙二醛水溶液后，保持温度不变继续搅拌反应直至反应完全，过滤，干燥后得到产物六苄基六氮杂异伍兹烷。2.根据权利要求1所述的一种六苄基六氮杂异伍兹烷的合成方法，其特征在于：步骤(1)中，所述的溶剂选自乙腈、乙醇或两者的混合物。3.根据权利要求1所述的一种六苄基六氮杂异伍兹烷的合成方法，其特征在于：步骤(1)中，所述的催化剂酸为盐酸、硫酸、硝酸、对甲苯磺酸、甲酸、乙酸、丙酸、乙二酸、丙二酸的任意一种。4.根据权利要求3所述的一种六苄基六氮杂异伍兹烷的合成方法，其特征在于：步骤(1)中，所述的催化剂酸为盐酸。5.根据权利要求1所述的一种六苄基六氮杂异伍兹烷的合成方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴尖平，沈永淼，李志明，陈征海，王新伟，彭卫平，项飞勇，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：发明
国别省市：