CC BY
10ИЗВЕСТИЯ ВЫСШИХ УЧЕБНЫХ ЗАВЕДЕНИ
Т 50 (2) ХИМИЯ И ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ 2007
УДК 547.87; 547,414
В.В. Бахарев, А.А. Гидаспов, Е.А. Косарева
СИНТЕЗ ПРОИЗВОДНЫХ 2-МЕТИЛНИТРАМИНО-4-
1,з»5-триазина
(Самарский государстве и и ы й технический
E-mail: kniliôsstu. smr.ru
Изучено нитрование метилами/той группы, тк метод формирования метил-нитрамшшого фрагмента в тршштромети:1-1,3,5-триашиах. Исследованы некоторые химические превращения полинитрометильного фрагмента в 2-метилнитрамино~4-ме-токси-6-тринитрометил-1,3>5-триазине и синтезирован ряд новых соединений. Приведены данные РСА 2-метилнитрамино-4-метокси-6-хяордипитрометид-1,3,5-триашиа.
Продолжая работы по синтезу полинитро-метил-1,3,5-триазинов, изучению их химических свойств и поиску биологически активных соединений в этом ряду [1-3], были исследованы подходы к синтезу метилнитраминопроизводных 1,3,5-триазина, содержащих полинитрометильную группу. Во-первых, нитрование метапаминной группы в тринитрометильном производном 1,3,5-триазина, во-вторых, химические превращения полип итром ети л ьного фрагмента в метилнитраминопроизводных 1,3,5-триазина.
В рамках первого подхода нитрованием метиламинного фрагмента в 2-метиламино-4-метокси-6-полинитрометил-1,3,5-триазинах 1а-в синтезирован ы 2-метил нитрамино-4-метокеи -6 -полинитрометил-1,3,5-триазины 2а-в по схеме:
Ы
1я-» 2а-в
К - N02 (1а, 2а); К - С! (16,26); К ~ Ме (1 в, 2в)
Из всех опробованных нитрующих агентов положительный результат (позволивший получить практически чистый 2 с выходом 65-80 %) был достигнут при использовании в качестве нитрующего агента смеси концентрированной азотной кислоты и уксусного ангидрида.
В рамках второго подхода денитрованием 2-метилнитрамино-4-метокси-6-тринитрометил-1,3,5-триазин 2а иодистым калием в метаноле получена соответствующая калиевая соль 2-метил-нитрамино-4-метокси-6-динитрометил-1,3,5-триазина 3 по схеме:
Меч aNOs
n'
2а
Ю
СН3ОН
Из калиевой соли 3 синтезирован ряд функциональных производных: хлорированием элементным хлором в воде получен 2-метил-нитрамино-4-метокси-6-хлординитрометил-1,3,5-триазин 26; алкилированием иодистым метилом в ацетоне - 2-метилнитрамино-4-метокси-6-динит-роэтил-1,3,5-триазин 2в; взаимодействием с водным раствором формальдегида - 2-метил-нит-рамино-4-метокси-6-(2'-окси-Г, 1 '-динитроэтил)-
1,3,5-триазин 4; подкислением водной суспензии......
цвиттер-ионная соль 2-метшшитрамиио-4-ме-токси-6-динитрометил-1,3,5-триазина 5.
СЬ
26
СН,0; H
СН
2в
М«^ ,N02
H
ьг ано2)2
5
Выход, температура плавления, данные ИК- и 'Н ЯМР-спектроскопии синтезированных алкилнитраминопроизводных 2а-в и 3-5 представлены в табл. 1.
Денные по температуре плавления« И К- и 'Н ЯМР-спек-трам синтезированных алкилнитраминопроиз-
водных 1,3,5-триазина 2а-в, 3-5 ТаЫе / Melting temperatures, 1R and !H NMR spectra оГsynthesized alkyinltroamino derivatives of 13,5-tri-
azines 2а-в. 3-5
Сеет-некие Т. пл., °С ИК-спсктр, V, ем'1 !Н ЯМР-спектр (aucTOH-d*), В, м.д.
2я 35 2968, 2888, 1612,1594, 1536, 1520, 1480.1456, 1408.1384. 1336. 1264, 1216, 1188. 1164, 1056, 992, 892, 856. 820, 796, 752, 736.600 3,80 s (ЗН, NCH)), 4,09 s (ЗН, OCHj)
26 102-104 2968. 2936, 1604. 1594, 1565.1542, 1512. 1473, 1373, 1336.1305.1263. 1176, 1155, 1041.979, 892,817. 802.788.761 3,73 s (ЗН, КСН(); 4,08 ИЗ Н, ОСН3)
2в 48-49 3048. 3002, 2964, 2936, 1584. 1578, 1558,1550, 1508, 1454, 1438, 1408. 1388, 1372, 1352, 1328, 1274. 1204, 1132, 1078, 1028, 968, 928.892. 852, 824, 808.772.752 2,44 s (ЗН, C(NO.);CHj); 4,02 s (ЗН, ОСН.О
3 194-196 (рачлож.) 2964. 2940, 2856, 1594. 1550.1520,1484, 1476, 1413,1365. 1272, 1243, 1187, 1137, 1045, 983, 896, 816, 788, 777, 755 3,75 s (ЗН. NCHj); 3,98 s (ЗН, OCHj)
4 101-103 3300. 3014, 2956, 2873, 1569, 1546, 1513. 1473, 1373. 1321, 1265, 1186, 1112, 1085, 1054, 1006. 983,908,891.808, 779, 761 3,79 s (ЗН, NCHj); 4,06 s (ЗН, OCHj); 4,72 d (2H, CH.); 5,10-5,121(1 H, ОН)
5 91 -93 3436,2968, 1600, 1590, 1566, 1514, 1484. 1380, 1380,1336, 1268, 1146» 1092, 1024, 980, 968, 926, 896, 816, 784, 768, 752 3,79 s (ЗН, NCH,); 4,07 s (ЗН, OCHj) 7,12 s (1 H, NH)
Таблица 2
ины связей d в соединении 26
Связь d/A Связь d/Â
C1-N6 1,3238(7) C12-N16 1,5384(8)
C1-N2 1,3393(6) CI2-CI19 1,7160(8)
CÎ-N7 1,3904(6) C21-020 1,4507(7)
C5-N6 1,3236(7) C8-N7 1,4629(8)
C5-N4 1,3466(7) N13-D 14 1,2112(7)
C5-D20 1,3146(6) N13-015 1.2125(7)
-<3ш C^-1 1,5278(7) N16-017 1,2041(7)
C3-N2 1,3256(7) N16-018 1,2097(6)
C3-N4 1,3071(7) N7-N9 1,3947(7)
C12-N13 1,5485(8) N9-010 1,2100(7)
N9-011 1,2140(7)
2-метиламино-4-метокси -1,3,5-триазина методом PC А (рисунок, табл. 2,3).
0JÛ
Рис. Молекулярная структура соединения 26. Fig. Molecular structure of compound 26.
Таблица 3 Валентные углы дев соединении 26
Угол иУград Угол со/град
N6-C1-N2 126,29(5) CI-N6-C5 114,42(5)
N6-C1-N7 114,91(5) C1-N2-C3 111,77(5)
N2-C1-N7 118,76(5) C5-N4-C3 112,18(4)
N6-C5-N4 125,88(5) C12-N13-014 116,06(6)
N6-C5-N20 120,32(5) C12-N13-015 116,64(6)
N4-C5-N20 113,77(5) 014-N13-015 127,25(6)
C12-C3-N2 115,08(5) C12-N16-OI7 116,18(5)
C12-C3-N4 115,52(4) C12-N16-OI8 117,1(5)
N2-C3-N4 129,41(5) 017-N16-018 126,69(6)
C3-C12-M13 109,09(4) C1-N7-C8 122,63(5)
C3-CI2-N16 109,16(4) C1-N7-N9 120,06(4)
C3-C12-CI19 113,83(4) C8-N7-N9 116,57(4)
N13-C12-NI6 104,08(4) N7-N9-010 115.86(5)
NI3-C12-CH9 110.18(4) N7-N9-011 117,95(5)
N16-CI2-CU9 110,04(4) 010-N9-011 126,12(5)
С5-020-С2 ! 117,48(4)
Анализируя строение молекулы соединения 26 можно отметить, что хл орд и н итром ети л ь-ный фрагмент представляет собой практически правильный тетраэдр, в вершинах которого находятся атомы азота двух нитрогрупп. атом хлора и атом углерода цикла 1,3,5-триазина. Небольшие отклонения от 109,28° вызваны тем, что в вершинах тетраэдра находятся разные группировки. В
та (по длинам связей, валентным и торсионным углам) близко к строению хлординитрометильно-го фрагмента в 2-метокси-4 -п и периди но-6-хлординитрометил-1,3,5-триазине [1]. Однако есть
и небольшие отличия: в соединении 26 нитро-грутты практически эквивалентны (различие в длинах связей менее 0,01 А, в валентных углах менее Г), в то время как в 2-метокси-4-пи~ перидино-6-хлордииитрометил-1,3,5-триазине нитрогруппы различаются в длинах связей С-М на 0, И А, в N-0 связях до 0,08 А, а в валентных углах С-Н-О и €>-N-0 до 8°.
Цикл 1,3,5-триазина представляет собой практически плоский слабоискаженный шестигранник (длины связей С-Ы достаточно близки между собой и находятся в пределах 1,307-1,346 А; углы С-М-С - 111,8-114,4°, углы Ы-С-Ы - 125,9-129,4°). Метоксигруппа находится в плоскости цикла, сильное сопряжение неподеленных пар атома кислорода 021 с циклом приводит к значительному уменьшению длины связи С5-021, то есть к частичной двоесвязанносш, что ранее уже отмечалось для метоксипроизводных 1,3,5-триазина [1,4,5].
Данных о строении алкилнитраминных групп, связанных с циклом 1,3,5-триазина в литературе не найдено, поэтому строение этого фрагмента представляло наибольший интерес. По длинам связей С(метил)-М, N-14, N-0 и значению валентных углов С(метил)-Ы-Ы» N-N-0 и О-Ы-О метил нитрам и нная группа в соединении 26 близка к аналогичной в диметилнитрамине [6]. Введение нитрогруппы в метиламинный фрагмент значительно уменьшило сопряжение неподеленной электронной пары экзоциклического атома азота с циклом 1,3,5-триазина, что привело к увеличению длины связи С(цикл)-М(аминогруппа) с 1,32- ^ ,34 (для алкил- и диалкиламинопроизводных 1,3,5-триазина [7]) до 1,39 А. Вследствие уменьшения сопряжения неподеленной электронной пары экзоциклического атома азота с циклом 1,3,5-триазина метил н итрам и и н ая группа оказалась повернута относительно плоскости цикла 1,3,5-триази-на на угол 20,49° (метальная группа) и 12,56й (нитро группа).
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Спектры !Н ЯМР получены на спектрометре «В гике г АМ-300» с рабочей частотой 300.13
сняты на спектрофотометре «Avatar 360 ESP» в таблетках КВг,
РСА соединения 26 проведен при 298 К на дифрактометре Enraf-Nonius "Kappa CCD" (X = =0.71073 A Mo Ка, графитовый монохроматор, 0 ! 20 - сканирование, 01ШК = 26,4Г). Первичная обработка дифракционных картин проведена с использованием программы Denzo, расчеты выполнены по программе MaXus.
ращены из смеси МеОН-вода) триклинные: а = =8,5520(10) А, Ь = 8,8710(10) А, с = 9,4360(10) А, {3 - 83,640(10)°, V = 617,30(10) А3, 2 = 2, пространственная группа расшифрована прямым методом и уточнена методом наименьших квадратов в анизотропном приближении для неводородных атомов. Окончательные значения факторов расходимости Я - 0.045, йлу-О.ОбО по 1996 независимым отражениям с I > За(1).
ОБЩАЯ МЕТОДИКА СИНТЕЗА 2-МЕТИЛ-НИ'ГРАМИНО-4-МЕТОКСИ-б-ПОЛИНИТРОМЕТИЛ-
ЗЗ-ТРИАЗИНОВ 2А-В
К 30 мл смеси равных объемов уксусного ангидрида и концентрированной азотной кислоты при температуре 0 °С и перемешивании присыпали небольшими порциями 0,01 моль 1а-в. Реакционную массу выдерживали до исчезновения исходного вещества (контроль по ТСХ; время 1,5 -2,5 часа), затем выливали на лед, нейтрализовали карбонатом натрия до рН « 8 и продукты экстрагировали дихлорэтаном. Дихлорэтан испаряли под тягой, остаток многократно промывали водой.
и и
промывали на фильтре водой. 2а-в получали с выходом 65-80 % .
МЕТОДИКА СИНТЕЗА КАЛИЕВОЙ СОЛИ 2-МЕ-ТИЛНИТРАМИНО-4-М ЕТОКСИ-6-ДИ Н ИТРО-МЕТИЛ-1.3,5-ТРИАЗИНА 3
К раствору 0,01 моль соединения 2а в 30 мл метанола при перемешивании и температуре 20 -25 °С прибавляли 0,03 моль йодистого калия. Реакционную массу выдерживали до исчезновения исходного соединения (24 часа, контроль по данным ТСХ), отфильтровывали осадок, промывали его на
метанола до исчезновения окраски иода и перекри сталлизовывали из 50%-ного (по метанола. Выход калиевой соли 3 Qn 0i
МЕТОДИКА СИНТЕЗА 2-МЕТИЛНИТРАМИНО-4-М ЕТОКСИ-6-ХЛОРДИ Н ИТРОМ ЕТИЛ-1,3.5-ТРИ А-
ЗИНА 2Б
В суспензию 0,01 моль калиевой соли 3 в 50 мл четыреххлористого углерода при температуре 20 - 25 °С и перемешивании барботировали газообразный хлор до исчезновения желтой окраски соли. После исчезновения желтой окраски соли четы реххлор истьш углерод испаряли, остаток обрабатывали водой, осадок 26 отф ил ьтровы вал и и промывали на фильтре водой. Выход соединения 26 - 94 %.
МЕТОДИКА СИНТЕЗА 2-МЕТИЛНИТРАМИНО-4-МЕТОКСИ-6-ДИНИТРОЭТИЛ-1.3.5-ТРИАЗИНА 2В
К раствору 0,01 моль калиевой соли 3 в 30 ып ацетона приливали 0,02 моль йодистого метила. Реакционную массу выдерживали при перемешивании и температуре 20 - 25 °С до исчезновения желтой окраски соли (48 часов). После окончания выдержки ацетон испаряли и остаток обрабатывали водой, осадок 2а отфильтровывали и промывали на фильтре водой. Выход соединения 2в - 78 %.
МЕТОДИКА СИНТЕЗА 2-МЕТИЛНИТРАМИНО-4-М ЕТОКСИ-6-(2'-ОКСИ-1\ 1 '-ДИН ИТРОЭТИЛ)-1,3,5-
ТРИАЗИНА 4
К суспензии 0,01 моль калиевой соли 3 в 30 мл ацетона при температуре 20-25 °С и перемешивании приливали 0,03 моль уксусной кислоты и 0,03 моль формальдегида в виде 37 %-ного водного раствора формалина. Реакционную массу выдерживали при перемешивании до исчезновения желтой окраски соли (24 часа), ацетон испаряли, остаток обрабатывали водой. Осадок 4 отфильтровывали и промывали на фильтре водой. Выход 4-72 %.
МЕТОДИКА СИНТЕЗА ЦВИГГ EP-ИОН НОЙ СОЛИ 2-МЕТИЛНИТРАМИНО-4-МЕТОКСИ-6-ДИНИТРО-
МЕТИЛ-1,3,5-ТРИАЗИНА 5
К суспензии 0,01 моль калиевой соли 3 в 40 мл воды при перемешивании и температуре 20-25 ЛС прикапывали 0.98 мл (0.011 моль) концентрированной соляной кислоты. Реакционную массу перемешивали 1 час, кристаллический осадок отфильтровывали, промывали 2x10 мл водой. Выход 5-96 %.
ЛИТЕРАТУРА
1. Гидаспов A.A. и яр. Хнм.-фарм. жури. 2004. Т. 38. Вып. 8. С. 9-15.
2. Бахарев В.В., Гидаспов A.A., Переседова Е.В. Вестник СамГТУ. Технические науки. 2006. Вы». 46. С. 154-158.
3. Бахарев В.В., Гидаспов A.A.» Пересел о на Е.В. ХГС. 2006. № 4. С. 635-636.
4. Бахарев В.В., Гидаспов A.A. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2005. Т. 48. Вып. 10. С. 146-150.
5. Бахарев Гидаспов A.A., Косарева Е.А. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2004. Т. 47. Вып. 7. С. 138-142.
6. Новиков СС и др. Химия алифатических и алициклических иитрососдииений. М.: Химия. 1974. С, 328-332.
7. Гидаспов A.A. и др. Хим.-фарм. жури. 2002. Т. 36. Вып. 7. С. 26-32.
УДК 547.796
М.И. Бармии, А.Н. Гребен кин, С.А. Громова, В.П. Картавых, В.В. Мельников
АЛКИЛИРОВАНИЕ АМИНО-1,2,4-ТРИАЗОЛОВ 1,2-ДИБРОМАЛКАНАМИ В СРЕДЕ
ДИ МЕТИ Л ФОРМ АМИДА
(Санкт-Петербургский государственный университет технологии и дизайна)
Показано, что при алкилиро&ании 1,2-дибромэтаном 4-а.пино-1,2,4-трианта образуется соль бис-1> 1 *~(4-<шино-1,2,4-триазолио)этама1 а при ал к ил ирован и и 5-амшш-1,2,4-триаюла - 5-ом и но-4-{2~ам и поэт ил) 1,2,4-триатл.
Четвертичные соли азолов обычно получают действуя на гетероциклическое основание алкилбромидом в подходящем растворителе или без растворителя. Выбор температуры реакции определяется скоростью процесса. Скорость алки-лирования значительно замедляется с ростом длины алкильной цепи [1].
Алкильный заместитель в реакциях кватерн и заци и присоединяется так, чтобы сделать максимальной дистанцию между заместителями при различных атомах азота [2]. Кватернизадия 4-амино-1,2,4-триазола (4-АТР) и его симметричных 3,5-дизамещенных производных также следует этому правилу, предсказывающему атаку по мак-
