[发明专利]一种1,4-二甲酰基-2,3,5,6-四羟基哌嗪的合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种哌嗪类化合物的合成方法，尤其涉及一种1,4-二甲酰基-2,3,5,6-四羟基哌嗪的合成方法。

背景技术

4,10-二硝基-2,6,8,12-四氧杂-4,10-二氮杂四环[5,5,0,0^5.90^3.11]十二烷(TEX)是一种典型的笼状钝感高能炸药。多环结构使得TEX能量极高，高爆轰性及其钝感性使其在浇铸和压装炸药中具有很大的应用价值。TEX可由1,4-二甲酰基-2,3,5,6-四羟基哌嗪(THDFP)的硝化得到。文献[崔可建，徐志斌，石玉辉等.4,10-二硝基-2,6,8,12-四氧杂-4,10-二氮杂四环[5,5,0,0^5.90^3.11]十二烷的合成[J].北京理工大学学报，2013，33(4)：413-415.]报道的THDFP的合成方法是以40％乙二醛水溶液和甲酰胺为原料，NaOH作催化剂，先向乙二醛水溶液中加入NaOH溶液调节PH至9，搅拌10min后加入甲酰胺固体，再升温至50～60℃，至出现白色固体，停止加热，冷却至25℃以下，搅拌15min后停止反应，沉淀经0.1mol/L稀盐酸溶液精制后得到THDFP纯品。本合成方法产品产率较低(68％)，需要经过复杂的精制纯化，产品损失严重，产品纯度也只能达到98％，且合成周期长(3小时)，合成过程中催化剂NaOH的量通过调节PH很难控制，另外反应需要外界加热才能完成。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术的缺陷，本发明提供一种产率高、纯度高、合成周期短、合成过程简单的1,4-二甲酰基-2,3,5,6-四羟基哌嗪的合成方法。

为解决上述技术问题，本发明提供一种1,4-二甲酰基-2,3,5,6-四羟基哌嗪的合成方法，1,4-二甲酰基-2,3,5,6-四羟基哌嗪的结构式如下式(1)所示：

本发明合成路线如下式(2)所示：

该合成方法包括以下步骤：反应容器中加入乙二醛水溶液和甲酰胺，搅拌使其充分混合后，逐滴加入有机碱，控制温度在30～60℃，5～10分钟滴加完毕后，立即出现白色沉淀，趁热过滤，沉淀经水和有机溶剂洗涤，烘干后得到1,4-二甲酰基-2,3,5,6-四羟基哌嗪。

上述合成方法，所述的有机碱是三乙胺、哌啶或液体甲醇钠。

上述合成方法，所述的有机溶剂为甲醇、乙醇或丙酮。

优选的技术方案为：反应容器中加入乙二醛水溶液和甲酰胺，搅拌使其充分混合后，逐滴加入三乙胺，控制温度在45℃，8分钟滴加完毕后，立即出现白色沉淀，趁热过滤，沉淀经水和乙醇洗涤，烘干后得到1,4-二甲酰基-2,3,5,6-四羟基哌嗪；其中乙二醛与甲酰胺的摩尔比为1:1，乙二醛与三乙胺的摩尔比为100:7.5。

本发明的优点：(1)本发明的1,4-二甲酰基-2,3,5,6-四羟基哌嗪的合成产率为80％，高于对比文献报道值(68％)；(2)本发明合成的1,4-二甲酰基-2,3,5,6-四羟基哌嗪的纯度高达99.5％，高于对比文献报道方法合成产品纯度(98％)；(3)本发明的1,4-二甲酰基-2,3,5,6-四羟基哌嗪的合成反应时间短，加完有机碱后就反应完全，反应结束后趁热过滤，沉淀经水和有机溶剂洗涤即可得到很纯的产品，省去了文献中复杂的精制过程，从而缩短了合成周期，合成周期只有15min；(4)本发明的1,4-二甲酰基-2,3,5,6-四羟基哌嗪的合成过程中利用反应放热自然升温到反应温度，省去了文献报道的复杂的外界加热法；(5)本发明的1,4-二甲酰基-2,3,5,6-四羟基哌嗪的合成过程中催化剂碱的量不需要通过测定PH来控制，而是按一定投料比例加入，简化了操作过程。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作详细说明：

实施例1

500ml的三口圆底烧瓶中加入145g 40％(1.0mol)的乙二醛水溶液和45g(1.0mol)甲酰胺，搅拌使其充分混合后，逐滴加入10ml(0.075mol)三乙胺，控制温度在45℃，8分钟滴加完毕后，立即出现白色沉淀，趁热过滤，沉淀经水和乙醇洗涤，烘干后得到白色粉末状固体82.5g，纯度99.5％，产率80％。

熔点：192～195℃(文献报道值196℃)。

结构鉴定：