CN1699367A - 二硝基四氧杂二氮杂异武尔茨烷的合成方法 - Google Patents
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Abstract
一种制备二硝基四氧杂二氮杂异武尔茨烷(DTIW)的方法，该方法包括以下步骤：(a)将含有1，4－二甲酰基－2，3，5，6－四羟基哌嗪(THDFP)的固体物质和硝化酸加入到反应器中，和(b)在反应阶段使THDFP与硝化酸反应，以形成含有DTIW的固体产物，其中，所述硝化酸包括硝酸和硫酸，且其中，在所述硝化酸中所述硝酸的重量分数在0.40～0.55的范围内，所述硫酸的重量分数在0.60～0.45范围内，在硝化酸中，水的重量分数相对于所述硝酸和硫酸低于0.015。
Description
技术领域
本发明涉及一种制备***的方法，更具体地说，涉及一种制备二硝基四氧杂二氮杂异武尔茨烷(dinitrotetraoxadiazaisowurzitane，DTIW)及其前体1，4-二甲酰基-2，3，5，6-四羟基哌嗪(THDFP)的改进方法。
背景技术
DTIW，也称为“TEX”，是一种低敏感性高能***，它广泛用于满足非敏感***需求的非敏感高***性组合物。DTIW的结构和THDFP前体的结构表示如下：
THDFP在乙二醛的水溶液与甲酰胺的碱催化缩合中制得。典型的缩合以如下方式进行：按照摩尔比1∶1或1∶2将甲酰胺溶解在40重量％的乙二醛水溶液中，冷却至0℃，并加入碱(NaHCO3或NaOH)使pH达到8～10。THDFP合成的特点是，其反应时间很长，通常为25～72小时。这类合成的反应步骤的产率变化较大，为从28％到81％。
由于THDFP不溶于大多数有机溶剂，所以实际上不可能采用标准技术提纯该物质，而如果试图在热的极性溶剂中提纯该产物则导致该物质大量分解。热行为是纯度的主要指标。根据文献中并不统一的数据，已有报道，加热该固体物质会导致该固体变黑，接着分解。Vail等(J.Org.Chem.(有机化学杂志)，1965，30，第1195～1199页)中披露，THDFP在约225℃分解，但是在后来的研究中并未再现如此之高的分解温度。实际上，据后来的研究报道，THDFP在约190℃变黑而不再进一步发生变化，或者在190℃和210℃之间分解。
Talwar等的《TEX：新的非敏感性高能***(TEX：New Insensitive HighEexplosive)》”(Defense Science Journal(防卫科学杂志)，2002，第52卷)中教导了一种制备THDFP的方法，其中，按照1∶1.7摩尔比向乙二醛中滴加甲酰胺20分钟。然后加入碳酸氢钠(NaHCO3)将混合物的pH调节至8，将该反应混合物搅拌6小时。在这6小时中的最初的15分钟之后，二甲酰胺基乙二醇(DFED)开始从溶液中沉淀出来。然后使该反应混合物在室温下静置25小时，期间不时搅拌。过滤后，用冷水和甲醇洗涤该产物的滤饼。得到乳白色THDFP产物，所报道的产率为81％。该方法需要大量过量的甲酰胺，而且25小时的反应时间太长，几乎难以操作。必须强调，其低分解温度表明，Talwar等得到的化学纯度似乎较差。
Vedachalam等(化学会杂志(J.Chem.Soc.)，1991，56，3413～3419)公开了一种将甲酰胺以化学计量等摩尔比加入到乙二醛中的制备THDFP的方法。加入NaOH溶液将该混合物的pH调节为8.5之后，用30分钟的时间使该混合物的温度升高到30℃。然后将该混合物搅拌4小时，使其静置置3天。过滤收集THDFP的第一批产物。将剩余混合物的pH调节为9，接着通过在冰水中冷却，将该混合物控制在25℃达5小时，得到THDFP的第二批产物。将该粗THDFP产物用水彻底洗涤，干燥，用热的二甲基甲酰胺水溶液浸渍该粗产物两次以进行提纯，洗涤并干燥，从而得到THDFP产物。其产率为66％。Vedachalam等提出的方法不但冗长，需要复杂的提纯步骤，而且得不到满意的产率。
Vail等(有机化学杂志，1965，30，1195～1199)公开了以不同摩尔比将单酰胺加入到乙二醛中制备N，N’-二羟基乙二酰胺的通用方法。在特定系列的试验中，将甲酰胺溶解在乙二醛的溶液中，甲酰胺和乙二醛的摩尔比为1∶2。在低至4.5和高至10的pH和0℃至25℃的温度范围内进行独立试验。使反应混合物静置1～2小时。得到最高为60％的产率。Vail等没有公开合成THDFP的优选的pH和温度范围，也没有得到满意的产率。
Currie等(化学会杂志，1967，第491页)公开了一种制备THDFP的方法，其中，以2摩尔甲酰胺和1摩尔的乙二醛的比例混合甲酰胺和乙二醛。然后加入碳酸氢钠使pH为8，连续搅拌直到仅剩有微量的固体。在混合和后续的反应期间，冷却该混合物，将温度维持在25℃以下。在室温静置3天后，期间不时搅拌，大部分反应混合物结晶出来。加入甲醇以促进过滤，滤去固体，用甲醇洗涤，干燥，得到THDFP粗产物。通过加入沸腾的0.1N盐酸、在沸点搅拌5分钟，迅速冷却，将混合物维持在0℃达2小时，以进一步提纯该固体。使用这个方法得到的THDFP的产率为27.4％。该方法看上去制备了相对较纯的产物，但是该程序较为费力，需要迅速冷却至低温，而得到特别低的产率。
在上述现有技术的方法中，加入大量过量的甲酰胺得到的THDFP的特征产率为约25～80％，并且产生了异常大量的副产物1，2-二甲酰基氨基-1，2-二羟基乙烷。反应物之间的1∶1比例的碱缩合可以改进产率，但是，已经发现由任何文献方法制备的该物质的再现性和纯度都不能令人满意。
Ramakrishnan等(杂环(Heterocycles)，1990，31，479～480)首先报道了由THDFP合成DTIW。该合成基于如下逻辑假设，即THDFP应该在酸性条件下与四羟基乙烷衍生物(即乙二醛等价物)缩合形成四氧二酰胺基笼结构。这个步骤之后是产生DTIW的硝化步骤，见下：
虽然Ramakrishnan的方法具有新颖性，但是该物质的低的分解温度(＞250℃)表明，所得到的产物极其不纯的。据报道，重复Ramakrishnan的该方法的尝试证实，得到的DTIW非常不纯。
美国专利第5498711号披露了将THDFP转化为DTIW的改良的合成路线，本文以参见的方式引入其全文。将1，4-二甲酰基-2，3，5，6-四羟基哌嗪及其衍生物与强酸和硝酸根源物质在高于室温的温度(例如50至70℃)下反应合成DTIW。优选的强酸和优选的硝酸根源物质分别是硫酸和硝酸。反应是放热的，使其连续2至3小时。然后将该混合物倒到冰上，分离出固体沉淀物，洗涤，得到含有DTIW的混合物。
通过在硝酸中加热该反应产物，用甲醇洗涤，和/或用碱洗涤以中和过量的酸，从而完成提纯。可以通过重结晶得到纯产物。
在上述’711号专利中报道的该合成路线制备的DTIW，其产率和纯度构成了其对现有技术的改进。但是，使用NOx清除剂时可明显看出，’711号专利的方法导致NOx副产物气体的产生。例如NO2等NOx气体的产生是自催化反应，这种反应在相当短的时间内变得很快，引起反应物和产物的发烟，从而降低产物产率。此外由于自催化的产生所引起的不可受控的放热反应以及NO2的释放，由此带来切实的安全风险。当该制备规模增大时，这些缺点变得更加尖锐，因此该方法很不适合作为工业方法实施。
Hajik等的国际专利WO00/09509报道，上述’711号专利的的方法(其反应温度控制在相对较低的温度(优选低于50℃))导致产生过量的NOx，发烟，且DTIW产物的产率低。
Hajik等通过在55～60℃的相对较高的温度加入THDFP和脲清除剂的混合物，以试图改良’711号专利方法的某些固有问题。但是，该反应较为剧烈，因而如果将该反应放大到工业规模，则需要长时间小心地加入上述混合物。据报道向反应混合物中以每次30g加入618g的THDFP需要7小时的时间。该方法得到约27％(重量％，基于THDFP)的特征产率，这还存在改进的余地。
上述方法对水的存在表现出非常高的敏感性，水在反应混合物中反应释放NO2。这个自催化反应进一步降低了混合物的硝化能力，最终降低了产率。
最近授权给Sanderson等的美国专利第6512113号也发现了上述缺陷。美国专利第6512113号继续公开了一种合成方法，该方法不同于传统方法，是在除硝酸外没有或基本没有强酸的介质中进行该合成。美国专利第6512113号教导，“与直觉判断相反，现已发现，不使用例如硫酸等强酸可以增加TEX形成速率”。他们惊奇地发现，高浓度的例如硫酸等强酸在反应的放热阶段会促进起泡。
但是，美国专利第6512113号公开的方法并非没有作为现有方法的特征的起泡/发烟等现象。在美国专利第6512113号所提供的一个实施例中，据报道，可以使温度升高到81℃。但是，尽管在初始放热后使温度降下来，但还是发生了烟雾，冷却也不能停止发烟，而且由于在沸腾的酸中发生气体，所以不能将反应物(reactor)迅速排放到冷罐里。
美国专利第6512113号提出的对于合成过程的控制非常精细。当观察到仅仅1℃的温升之后，使用冰水或冰/丙酮混合物将反应溶液迅速冷却至-5℃至0℃。而且，由于在大规模工业制备中发泡/发烟现象会显著增加，所以，小规模实验室制备中的这种问题有力地表明，该方法不适合商业化实施。
由此认识到，如果能有一种由THDFP制备DTIW的方法，这种方法比目前已知方法安全可靠、产率高且规模放大时更为可行，这将是非常有利的。此外，如果该方法简单且反应时间短的特点，那么它将更为有利。
发明内容
本发明是由前体1，4-二甲酰胺-2，3，5，6-四羟基哌嗪(THDFP)合成二硝基四氧杂二氮杂异武尔茨烷(DTIW)的改进方法。
本发明提供一种制备DTIW的方法，该方法包括以下步骤：(a)将乙二醛与碱混合以制备混合物；(b)在步骤(a)之后，向该混合物中加入甲酰胺；和(c)在反应阶段使甲酰胺与该混合物反应，以制备含有THDFP的固体产物。
本发明的另一个方面提供一种制备DTIW的方法，该方法包括以下步骤：(a)提供包括乙二醛、甲酰胺和碱的反应物；和(b)在反应阶段使这些反应物反应，以制备含有THDFP的固体产物，其中，控制所述反应阶段，使得反应在pH为10.5以上进行。
根据所述优选方案的再一个特点，控制所述反应阶段，使得反应在pH为11以上进行，优选在pH为11和13之间进行。
根据所述优选方案的再一个特点，控制所述反应阶段，使得反应在30℃以上的温度进行，优选在35℃和50℃之间的温度范围内进行。
根据所述优选方案的再一个特点，该方法还包括以下步骤：(d)使所述固体产物与硝化酸反应来制备DTIW。
根据所述优选方案的再一个特点，将所述固体产物直接加入到所述硝化酸中。
根据所述优选方案的再一个特点，所述硝化酸包括硝酸和硫酸。
本发明的另一个方面提供一种制备DTIW的方法，该方法包括以下步骤：(a)将含有THDFP的固体物质和硝化酸加入到反应器中，和(b)在反应阶段使THDFP和硝化酸反应，以形成含有DTIW的固体产物，其中，所述硝化酸包括硝酸和硫酸，且其中，硝化酸中硝酸的重量分数在0.40～0.55的范围内，硫酸的重量分数在0.60～0.45范围内，硝化酸中水的重量分数相对于硝酸和硫酸低于0.015。
优选地，水的重量分数低于0.012，更优选地，低于0.010，最优选地，低于0.005。
根据所述优选方案的再一个特点，硝化酸和THDFP的重量比大于8.5∶1，优选大于10∶1，最优选在12∶1和15∶1之间。
根据所述优选方案的再一个特点，制备DTIW的反应在40℃以上的温度下进行，优选在40℃和65℃之间进行，最优选在45℃和55℃之间进行。
本发明成功地克服了现有技术的缺点，提供了一种简单、可靠和廉价的大规模制备DTIW的方法。
在此仅以举例的方式并参照附图来描述本发明。现在特别具体地提一下附图，必须强调，附图所示的细节仅仅是举例的方式，这仅是为了对本发明的优选实施方式进行说明，显示这些细节是为了提供对本发明的原则和概念来说，据认为是最有用的和容易理解的说明。在这方面，并未试图显示超出基本理解本发明所必需的更为详细的结构细节，结合说明书和附图，本技术领域的技术人员可以清楚在实践中如何实施本发明的几种形式。
附图说明
图1是表示本发明制备DTIW的方法的框图。
图2是表示在多个反应过程中，本发明的DTIW反应阶段的温度对时间的关系图，其中得到了非剧烈的热行为。
具体实施方式
本发明是由前体1，4-二甲酰胺-2，3，5，6-四羟基哌嗪(THDFP)合成二硝基四氧杂二氮杂异武尔茨烷(DTIW)的改进方法。
参照附图及其说明可以更好地理解本发明的这个方法的原则和操作。
在详细地解释本发明的至少一个方案之前，应该理解，本发明的实施不局限于下文描述的或附图所示的具体结构和要素安排。本发明可以具有其他实施方式，适合于以各种方式实施或进行。还应该理解，这里使用的措词和术语是为了说明，而不应该认为是限定。
现在参照附图，图1是表示本发明方法的一个实施方案的框图。在步骤1中，将乙二醛和碱在水性介质中混合，以便使混合物的pH提高到10以上，优选使pH提高到10～13的范围内。更优选地，该混合物的pH应该超过10.5，最优选地，pH应该在11～13的范围内。
在步骤2中，将甲酰胺加入到步骤1所形成的含有碱、乙二醛的介质中，使甲酰胺和乙二醛反应生成THDFP。在步骤3中，将反应混合物控制在优选25℃和50℃之间的温度，更优选在30℃和45℃之间。使反应在该受控的温度范围内进行约30分钟至4小时，更优选进行40分钟至1小时。然后过滤反应中沉淀的白色固体以终止该反应。选择性地，在干燥(步骤5)之前，用水和/或丙酮洗涤该固体(步骤4)。
优选地，等摩尔地或近似等摩尔地加入甲酰胺和乙二醛反应物。
碱可以是氢氧化钠的水溶液，例如浓度为10M的氢氧化钠水溶液。
甲酰胺的加入应当慢慢进行，以避免达到高温(约50℃以上)，在该温度下THDFP在碱性水介质中会分解。或者，可以将步骤1中形成的含有乙二醛的介质维持在低温(例如5～20℃)下，使得用形成THDFP的放热反应所产生的热来提供使反应混合物的温度升至预定值(例如35～45℃)的显热。需要的话，使用冷却***来将反应混合物的温度维持在低于另一个预定值(例如45～50℃)的温度。
因此，与现有技术的各种方法相比，本发明的方法比现有技术的大部分方法的停留时间短得多。本发明的方法一般在1小时内得到80～85％的产率。所得的THDFP对于后面的DTIW的制备来说足够纯，不用溶解和重结晶。并且发现该结果是可再现的，且其单元操作特别适合放大至工业化过程。
产物质量的明显改进和反应时间的明显降低归结于以下原因：
1)在加入甲酰胺之前将碱加入到乙二醛中，使得甲酰胺接触均相的碱性溶液；
2)将反应混合物的pH维持在10以上，最优选在11和13之间，这加速了THDFP的制备速率，并提高了选择性；和
3)将温度控制在25℃～50℃，更优选在30℃～45℃，以加速THDFP的制备速率，但是不会导致THDFP的不适当分解。
产物质量的改进使得可以将制得的THDFP直接加入到硝化反应阶段(DTIW制备)，而不必进行复杂而昂贵的纯化过程，例如各种已知方法中的溶解和重结晶等纯化过程。
在硝化介质中，THDFP反应制备DTIW(步骤6)时，本发明的方法排除了或显著地减少了自催化产生NO2和发烟的可能性。结果，工艺安全得到改进，***性物质的产率和纯度得到提高，并得到了合理的反应时间。
以下诸多实验因素对反应行为具有深刻的影响：硫酸和硝酸的比、硝酸的浓度、或水的存在、酸相对于THDFP的量、加料方式、加料温度和反应温度。
发明人发现，影响制备DTIW的反应的安全方面的最重要的因素是硝酸/硫酸/水的比例。与在最近授权给Sanderson等的美国专利第6512113号的教导形成鲜明对比的是，只要硝化混合物中水的浓度足够低，则(混合酸中)硫酸对硝酸的比例高实际上是有利的。这样的条件能使反应以安全、易控制、可靠和可再现的方式进行，并且不需要清除剂，这使得反应非常易于规模化。
优选地，硝酸的重量分数在0.40～0.55的范围内，硫酸的重量分数在0.60～0.45的范围内，相对于硫酸和硝酸，水的重量分数低于0.015。更优选地，硝酸的重量分数在0.40～0.52的范围内(硫酸的相应重量分数在0.60～0.48的范围内)，最优选地，硝酸的重量分数在0.42～0.50的范围内(硫酸的相应重量分数在0.58～0.50的范围内)。
关于混合酸的水含量，相对于硝酸和硫酸，水的重量分数优选低于0.012，更优选低于0.010，最优选低于0.005。
另外，相对于现有已知方法所披露的比例，优选增加混合酸与THDFP反应物的比例。混合酸与THDFP反应物的比例的增加充当了尤其是能够耗散反应热的显著的热阱。混合酸中硫酸的增加量还减少了反应混合物中DTIW的溶解性，导致产率适度增加。
应该强调，在本发明的方法中，可以由廉价的商品100％硝酸和浓硫酸使用标准方法制备硝化溶液，而不需要酸的纯化或蒸馏，或不需加入水(像已知方法中那样)。
将THDFP的全部量优选在室温下加入到受控的硝化反应(步骤6)的硝化混合物中。仅仅观察到轻微的放热反应。混合酸与THDFP之重量比的优选范围为约8.5∶1至约20∶1，更优选10∶1至16∶1，最优选12∶1至15∶1。然后将反应混合物加热到40℃以上的温度，优选45～65℃，最优选45～55℃。将反应混合物在该温度维持约3小时。在这个轻微放热的反应中，观察到可忽略的气体释放，为微红褐色，这是NO2的典型颜色。
固体THDFP完全消失，DTIW从反应混合物中结晶出来。当不再观察到气体释放时，终止加热，慢慢冷却反应(步骤7)至室温。从反应混合物中过滤出固体DTIW(步骤8)，用水和碱洗涤(步骤8)以中和pH。接着，用甲醇洗涤DTIW产物，在空气中干燥(步骤9)。
经HPLC(高效液相色谱)分析证实，这样得到的物质的纯度为97～98％，其平均粒径为约40～50μm。这些条件下的反应是很稳定的，已经在小规模(基于1～2升的硝化混合物)和较大规模(8～10升的硝化混合物)下进行。反应以安全和非常一致的方式进行，制备结果如产率、纯度和颗粒大小也是一致的和理想的。
在图2中，图示了5次实验的温度曲线。在16升的Pfaudler反应器(使用10升的混合酸)中进行的反应明显地表现出了非剧烈的热行为。
尽管本发明的方法还存在优化的余地，但是该方法制备的DTIW的浓度相对于THDFP为30重量％，或者，假设每摩尔THDFP应当制备2/3摩尔的DTIW，则其浓度为36％。此处所得到的产率相对于已知方法的产率有所提高，而且它是在温和、安全和可再现的反应过程中得到的，该反应释放出少量的NO2气体。
实施例
下面参照以下的实施例并结合上述的解释以非限定性的方式来说明本发明。
实施例1 THDFP的制备
在配有机械搅拌器的12升烧瓶中，将300ml的20重量％的氢氧化钠水溶液慢慢加入到3kg的乙二醛水溶液(40重量％，20.7mol)中。将反应混合物冷却至10℃后，在20～30分钟的时间内逐滴迅速加入930g的甲酰胺(20.7mol)。加入甲酰胺后，中止冷却，使温度上升。当反应温度达到37℃时，重复冷却，将温度维持在45℃以下。1小时后，过滤烧瓶中沉淀的白色固体以终止反应。先用水然后用丙酮将该固体洗涤两次，干燥过夜。制备出1.8kg的干燥的THDFP产物，相应产率为83％。该产物具有205℃的熔点(分解温度)。发现该产物含有34.72％C、4.90％H和13.42％N，该组成接近C6H10N2O6(34.96％C、4.89％H、13.59％N)理论计算的元素分析值。
实施例2 从THDFP制备DTIW
在用循环自来水冷却的3升的夹套式烧瓶中，将1升的浓硫酸慢慢加入到1升100％的浓硝酸(未蒸馏)中，搅拌。然后将250g的THDFP在室温下一次加入该酸混合物中。然后加热反应混合物至48～50℃。发生了很弱的放热反应，将温度提升到加热的平均温度以上2℃～4℃。观察到微弱的红褐色烟，表示放出了NO2。停止发烟后，终止加热，混合物慢慢冷却至15～25℃。从反应混合物中过滤出产物，用水洗涤数次，然后分别用饱和NaHCO3溶液、水和甲醇依次洗涤。干燥过夜后，滤饼称重为76.5g。得到含有高于99％DTIW的产物，以THDFP重量为基准，DTIW的产率为30.6％(或者以假设的计量化学为基准，DTIW的产率为36.1％)。
重复反应两次，使用相同量的起始物质，产量分别为77.5g和77.0g的DTIW。
实施例3 较大规模的DTIW制备
在用循环自来水冷却的16升的Pfaudler型反应器中，将5升浓硫酸慢慢逐滴加入到5升100％的浓硝酸(未蒸馏)中，搅拌。然后将1250g的THDFP室温下基本上一次加入该酸混合物中。然后加热反应混合物至48～50℃。发生了很弱的放热反应，将温度提升到加热的平均温度以上3℃～8℃。观察到微弱的红褐色烟，表示放出了NO2。在排放到排气罩之前，使烟通过空的捕集器，然后通过装有饱和NaHCO3溶液的捕集器。
停止发烟后，终止加热，使混合物慢慢冷却至18℃。从反应混合物中过滤出产物，用水洗涤数次，然后分别用饱和NaHCO3溶液、水和甲醇依次洗涤。干燥过夜后，滤饼称重为380.0g。得到含有97～98％DTIW的产物，从而，以THDFP的重量为基准，DTIW的产率为30.4％(或者以假设的计量化学为基准，DTIW的产率为36.0％)。
重复反应数次，使用相同量的起始物质，得到380～385g的DTIW。
本说明书和所附的权利要求书中与THDFP的形成一起使用的词语“直接”等是指，由乙二醛形成THDFP时事先不形成任何中间物质。
本说明书和所附的权利要求书中与将THDFP加入受控的硝化反应一起使用的词语“直接加入”等，是指THDFP不经溶解、重结晶和类似的提纯步骤而加入到硝化反应中。
本说明书和所附的权利要求书中，所用的词语“直接过滤”等是指从其母液中不经过中间冷却步骤而分离出DTIW。
本说明书和所附的权利要求书中，所用的相对于硝化酸混合物的词语“硝酸的重量分数”等，是指纯(100％)硝酸相对于硝酸和纯硫酸的总重量的重量，两种酸的重量均以100％的纯酸为基准计算。
类似地，相对于硝化酸混合物的词语“硫酸的重量分数”等，是指纯(100％)硫酸相对于硝酸和纯硫酸的总重量的重量，两种酸的重量均以100％的纯酸为基准计算。
本说明书和所附的权利要求书中，所用的相对于硝化酸混合物的词语“水的重量分数”等，是指硝化酸中水相对于硝酸和硫酸的总重量的重量，两种酸的重量均以100％的纯酸为基准计算。
尽管已经结合具体方案对本发明进行了描述，但是可以确定，各种替换、修改和变化对于本领域的技术人员来说是显而易见的。因此，本发明将包括所有落在附带的权利要求的精神和宽范围内的替换、修改和变化。本说明书以参见的方式完整地引入了本说明书所提及的所有出版物、专利和专利申请，直至达到如同每一出版物、专利或专利申请被具体单独地指出的相同程度，从而以参见的方式引入本文。另外，在本申请中所参考或标引的任何文献均不应该理解为承认该文献可作为本发明的现有技术。
Claims (40)
1.一种制备二硝基四氧杂二氮杂异武尔茨烷的方法，该方法包括以下步骤：
(a)将乙二醛与碱混合以制备混合物；
(b)在步骤(a)之后，向所述混合物中加入甲酰胺；和
(c)在反应阶段使甲酰胺与所述混合物反应，以制备含有1，4-二甲酰基-2，3，5，6-四羟基哌嗪的固体产物。
2.如权利要求1所述的方法，其中，控制所述的反应阶段，使得所述反应在pH为10.5以上进行。
3.如权利要求1所述的方法，其中，控制所述的反应阶段，使得所述反应在pH为11以上进行。
4.如权利要求1所述的方法，其中，控制所述的反应阶段，使得所述反应在30℃以上的温度进行。
5.如权利要求1所述的方法，其中，控制所述的反应阶段，使得所述反应在35℃和50℃之间的温度范围内进行。
6.如权利要求1所述的方法，该方法还包括以下步骤：
(d)使所述固体产物与硝化酸反应以制备二硝基四氧杂二氮杂异武尔茨烷。
7.如权利要求6所述的方法，其中，将所述固体产物直接加入到所述硝化酸中。
8.如权利要求6所述的方法，其中，所述硝化酸包括硝酸和硫酸。
9.如权利要求6所述的方法，其中，所述硝化酸与所述1，4-二甲酰基-2，3，5，6-四羟基哌嗪的重量比大于8.5∶1。
10.如权利要求9所述的方法，其中，所述比例大于10∶1。
11.如权利要求9所述的方法，其中，所述比例大于12∶1且小于15∶1。
12.如权利要求6所述的方法，其中，与所述硝化酸进行的所述反应在40℃以上的温度进行。
13.如权利要求6所述的方法，其中，与所述硝化酸进行的所述反应在45℃以上的温度进行。
14.一种制备二硝基四氧杂二氮杂异武尔茨烷的方法，该方法包括以下步骤：
(a)提供包括乙二醛、甲酰胺和碱的反应物；和
(b)在反应阶段使这些反应物反应，以制备含有1，4-二甲酰基-2，3，5，6-四羟基哌嗪的固体产物，
其中，控制所述反应阶段，使得所述反应在pH为10.5以上进行。
15.如权利要求14所述的方法，其中，控制所述的反应阶段，使得所述反应在pH为11以上进行。
16.如权利要求14所述的方法，其中，控制所述的反应阶段，使得所述反应在30℃以上的温度进行。
17.如权利要求14所述的方法，其中，控制所述的反应阶段，使得所述反应在35℃和50℃之间的温度范围内进行。
18.如权利要求14所述的方法，该方法还包括以下步骤：
(c)使所述固体产物与硝化酸反应以制备二硝基四氧杂二氮杂异武尔茨烷。
19.如权利要求18所述的方法，其中，将所述固体产物直接加入到所述硝化酸中。
20.如权利要求18所述的方法，其中，所述硝化酸包括硝酸和硫酸。
21.如权利要求18所述的方法，其中，所述硝化酸与所述1，4-二甲酰基-2，3，5，6-四羟基哌嗪的重量比大于8.5∶1。
22.如权利要求21所述的方法，其中，所述比例大于10∶1。
23.如权利要求21所述的方法，其中，所述比例大于12∶1且小于15∶1。
24.如权利要求18所述的方法，其中，所述反应在40℃以上的温度进行。
25.如权利要求18所述的方法，其中，所述反应在45℃以上的温度进行。
26.如权利要求18所述的方法，其中，所述反应在40℃至65℃的温度范围内进行。
27.如权利要求18所述的方法，其中，所述反应在45℃至55℃的温度范围内进行。
28.如权利要求18所述的方法，其中，所述硝化酸包括硝酸和硫酸，且其中，在所述硝化酸中所述硝酸的重量分数在0.35～0.55的范围内，所述硫酸的重量分数在0.65～0.45的范围内，在所述硝化酸中，水的重量分数相对于所述硝酸和硫酸低于0.015。
29.如权利要求28所述的方法，其中，所述水的重量分数低于0.010。
30.如权利要求28所述的方法，其中，所述水的重量分数低于0.005。
31.一种制备二硝基四氧杂二氮杂异武尔茨烷的方法，该法方包括以下步骤：
(a)将含有1，4-二甲酰基-2，3，5，6-四羟基哌嗪的固体物质和硝化酸加入到反应器中，和
(b)在反应阶段使所述1，4-二甲酰基-2，3，5，6-四羟基哌嗪与所述硝化酸反应，以形成含有二硝基四氧杂二氮杂异武尔茨烷的固体产物，
其中，所述硝化酸包括硝酸和硫酸，且其中，在所述硝化酸中所述硝酸的重量分数在0.40～0.55的范围内，所述硫酸的重量分数在0.60～0.45范围内，在所述硝化酸中，水的重量分数相对于所述硝酸和硫酸低于0.015。
32.如权利要求31所述的方法，其中，所述水的重量分数低于0.012。
33.如权利要求31所述的方法，其中，所述水的重量分数低于0.010。
34.如权利要求31所述的方法，其中，所述水的重量分数低于0.005。
35.如权利要求31所述的方法，其中，所述硝化酸与所述1，4-二甲酰基-2，3，5，6-四羟基哌嗪的重量比大于8.5∶1。
36.如权利要求35所述的方法，其中，所述的比例大于10∶1。
37.如权利要求35所述的方法，其中，所述的比例大于12∶1且小于15∶1。
38.如权利要求31所述的方法，其中，所述的反应在40℃以上的温度进行。
39.如权利要求31所述的方法，其中，所述的反应在45℃和55℃的温度范围内进行。
40.如权利要求31所述的方法，其中，所述硝酸的重量分数在0.42～0.50的范围内，所述硫酸的重量分数在0.58～0.50范围内。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |