CN110128344B - 一种n-取代-3,5-二硝基吡唑类化合物及其制备方法 - Google Patents

一种n-取代-3,5-二硝基吡唑类化合物及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种N‑取代‑3,5‑二硝基吡唑类化合物及其制备方法。本发明的制备方法包括以下步骤：在溶剂中，在酸存在或不存在的条件下，将如式III所示的胺类化合物与如式II‑1所示的四硝基丙烷或如式II‑2所示的四硝基丙烷盐进行如下所示的缩合反应，即可。本发明的制备方法以易于制备或价格低廉的芳基或杂芳基胺类化合物为原料，通过条件温和的一步反应即可制备得到相应的N‑取代‑3,5‑二硝基吡唑类化合物。本发明的制备方法不仅简单高效，而且大幅拓展了3,5‑二硝基吡唑衍生物的类型，该类化合物在医药、含能材料等领域具有较大的应用前景。

Description

一种N-取代-3,5-二硝基吡唑类化合物及其制备方法
技术领域
本发明属于有机化学领域，具体涉及一种N-取代-3,5-二硝基吡唑类化合物及其制备方法。
背景技术
吡唑在含能材料和医药等领域均具有非常大的用途(ACS Med.Chem.Lett.,2015,6,344-348；Med.Chem.Commun.,2015,6,1518-1534；Catal.Commun.,2012,19,37-41；Angew.Chem.Int.Ed.2010,49,3177-3181.)，其中，一些N-芳基吡唑类化合物由于对某些生物靶标如PDE4、CCR2和ALK5等表现出了较好的活性而在药物研发领域受到了极大的关注(J.Org.Chem.,2017,82,8864-8872.)。文献报道的制备N-芳基吡唑类化合物的方法主要有两种：1)芳基肼与1,3-二羰基化合物或其1,3-二亲电类似物反应制备N-芳基吡唑；2)芳基碘、芳基溴、芳基硼酸等与吡唑在金属催化下进行C-N键偶联来制备N-芳基吡唑(Chem.Rev.,2011,111,6984-7034.)。而3,4-二硝基吡唑及其含能衍生物可以应用于含能材料领域，文献报道的3,4-二硝基吡唑的合成方法以吡唑为起始原料，经过四步反应制备而得，而且其中两步反应需要190℃的高温，不仅反应步骤长，而且条件苛刻(Z.Znorg.Allg.Chem.,2014,2139-2148.)。2009年王伯周等人报道了三硝基氯苯与4-氨基-3,5-二硝基吡唑反应来制备相应的N-取代吡唑(含能材料,2009,17,293-295)。2014年周智明等报道了吡唑连吡唑含能化合物，其以三硝基吡唑为原料，经过四步反应进行制备(J.Mater.Chem.A,2014,2,18097-18105.)。不难发现，制备N-取代3,5-二硝基吡唑的常规方法是首先合成3,5-二硝基吡唑及其衍生物，该类化合物进一步与氯代物进行缩合来制备相应的N-取代3,5-二硝基吡唑。而很多杂环类的氯代物例如氯代三唑并没有文献报道，因此，对于N-三唑基-3,5-二硝基吡唑采用常规的氯代物途径无法进行制备。综合来看，文献中报道的制备的N-取代-3,5-二硝基吡唑的方法存在如下问题：1)原料不易得，芳基肼的制备通常以芳基胺为原料，经过重氮化、还原、酸析、中和制得；2)需要使用金属催化剂；3)合成路线长、反应条件苛刻等。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是为了克服现有技术中已有的N-取代-3,5-二硝基吡唑类化合物的合成方法存在原料不易得、需要用到金属催化剂以及合成路线冗长、反应条件苛刻等缺陷，因而提供了一种新颖的N-取代-3,5-二硝基吡唑类化合物及其制备方法，本发明的制备方法以易于制备或价格低廉的芳基或杂芳基胺类化合物为原料，通过条件温和的一步反应即可制备得到相应的N-取代-3,5-二硝基吡唑类化合物。本发明的制备方法不仅简单高效，而且大幅拓展了3,5-二硝基吡唑衍生物的类型，该类化合物在医药、含能材料等领域具有较大的应用前景。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的。
本发明提供了一种如式I所示的N-取代-3,5-二硝基吡唑类化合物的制备方法，其包括下述步骤：在溶剂中，在酸存在或不存在的条件下，将如式III所示的胺类化合物与如式II-1所示的四硝基丙烷或如式II-2所示的四硝基丙烷盐进行如下所示的缩合反应，即可；
Figure BDA0001568124270000021
本发明中，如式III所示的胺类化合物和如式I所示的N-取代-3,5-二硝基吡唑类化合物中，R为取代或未取代的C6-C20芳基或C1-C20杂芳基，所述的取代或未取代的C6-C20芳基或C1-C20杂芳基中的取代基各自独立地选自氧代基、卤素、C1-C6的直链或支链烷氧基、C1-C6的直链或支链烷基、硝基、氰基、氨基、C1-C6的直链或支链烷基胺基和C1-C5杂芳基中的一种或多种，所述的C1-C5杂芳基还可进一步被氨基取代。
本发明中，所述的取代可为单取代或多取代，如双取代或三取代，当所述的取代为多取代时，所述的取代基互相之间可相同或不同。其中，
所述的C6-C20芳基优选为C6-C10芳基，进一步优选为苯基或萘基。
所述的C1-C20杂芳基优选为C1-C5杂芳基，进一步优选为呋咱基、氧化呋咱基、吡唑基、咪唑基、噁二唑基、三唑基或四唑基。
当所述的取代基为氧代基时，所述的氧代基位于所述的C1-C20杂芳基的环上任一杂原子。
当所述的取代基为卤素时，所述的卤素优选为氟、氯、溴或碘。
当所述的取代基为C1-C6的直链或支链烷氧基时，所述的C1-C6的直链或支链烷氧基优选为C1-C3的直链或支链烷氧基，进一步优选为甲氧基、乙氧基、丙氧基或异丙氧基。
当所述的取代基为C1-C6的直链或支链烷基时，所述的C1-C6的直链或支链烷基优选为C1-C4的直链或支链烷基，进一步优选为甲基、乙基、丙基或异丙基。
当所述的取代基为C1-C6的直链或支链烷基胺基时，所述的C1-C6的直链或支链烷基胺基优选为C1-C4的直链或支链烷基胺基，进一步优选为甲胺基、乙胺基或丙胺基。
当所述的取代基为C1-C5杂芳基时，所述的C1-C5杂芳基优选为1,2,4-三氮唑基或1,2,3,4-四氮唑基。
当所述的取代为单取代时，所述的取代基可位于所述如式III所示的胺类化合物中所述C6-C20芳基上的氨基取代基的对位、间位或邻位。
当所述的取代为双取代时，所述的取代基可位于所述如式III所示的胺类化合物中所述C6-C20芳基上的氨基取代基的间位和邻位、间位和对位、间位和间位、或邻位和邻位。
当所述的取代为单取代时，所述的取代基优选为甲基、硝基、氟、氯、溴、碘、甲氧基、氨基、甲基胺基、氰基、1,2,4-三氮唑基或1,2,3,4-四氮唑基。其中，1,2,4-三氮唑基或1,2,3,4-四氮唑基的连接位点并不需进行特别限定。
当所述的取代为双取代或三取代时，所述的取代基各自独立地优选为甲基、硝基、氨基、甲基胺类、氰基或氧代基。
本发明中，如式III所示的胺类化合物和如式I所示的N-取代-3,5-二硝基吡唑类化合物中，R优选为呋咱基、氧化呋咱基、吡唑基、咪唑基、噁二唑基、三唑基、四唑基或苯基。
本发明中，如式II-2所示的四硝基丙烷盐可为四硝基丙烷与本领域常规所用的强碱所形成的盐；其中，所述的强碱包括有机碱和/或无机碱，且该强碱的碱性足以能够与四硝基丙烷成盐(即该强碱的碱性足以使四硝基丙烷中1-位和3-位碳氢键断裂)，例如胺类化合物、胺基金属化合物、烷基金属化合物、醇的碱金属盐、无机盐氢化物或碱金属等。所述的胺类化合物例如肼类、胍类或脒类化合物；所述的胺基金属化合物例如二(三甲基硅基)氨基锂(LiHMDS)、二异丙基氨基锂(LDA)、氨基锂或氨基钠；所述的烷基金属化合物例如正丁基锂、叔丁基锂或甲基碘化镁；所述的醇的碱金属盐例如叔丁醇钠或叔丁醇钾；所述的无机盐氢化物例如氢化钠或氢化锂；所述的碱金属例如锂、钠、钾、铷、铯或钫。
本发明中，A+可选自K+、Na+、NH4 +、
Figure BDA0001568124270000041
和
Figure BDA0001568124270000042
中的一种或多种。
本发明中，根据上述定义可知，除已有氨基外，如式III所示的胺类化合物中的R还可被另一个或多个氨基取代，且其取代位点无需进行任何限定。
因此，本发明的制备方法，正如前述内容所显示的，并不局限于单一反应位点(即如式III所示的胺类化合物中的单个氨基上)。当反应底物如式III所示的胺类化合物中含有两个和两个以上的氨基，且该反应体系中如式II-1所示的四硝基丙烷或如式II-2所示的四硝基丙烷盐过量(例如，所述的如式III所示的胺类化合物与如式II-1所示的四硝基丙烷或如式II-2所示的四硝基丙烷盐的摩尔比小于1:1)时，反应底物如式III所示的胺类化合物中含有的两个或两个以上的氨基均可参与反应，从而形成双缩合甚至多缩合产物。例如如下式所示的双缩合反应：
Figure BDA0001568124270000051
本发明中，如式III所示的胺类化合物或如式I所示的N-取代-3,5-二硝基吡唑类化合物中，R优选为如下任一取代基：
Figure BDA0001568124270000052
其中，
Figure BDA0001568124270000061
表示该键为R与如式III所示的胺类化合物中可参与所述缩合反应的氨基的连接位点。
本发明中，所述的溶剂选自水、腈类溶剂和醇类溶剂中的一种或多种；其中，所述的醇类溶剂例如为甲醇和/或乙醇；所述的腈类溶剂例如为乙腈。
本发明中，所述的溶剂的用量可为本领域此类缩合反应常规所用，以能够完全溶解反应物且保证反应顺利进行为准。本发明中例如所述的如式III所示的胺类化合物在所述的溶剂的摩尔浓度为0.01～0.1mol/mL，如0.09mol/mL。
本发明中，如式III所示的胺类化合物与如式II-1所示的四硝基丙烷或如式II-2所示的四硝基丙烷盐的摩尔比可为本领域此类缩合反应常规所用，本发明中具体可为1:[(0.1～10)×n]，例如1:[(0.5～2)×n]，其中n为如式III所示的胺类化合物中参与所述缩合反应的氨基的数目。本发明中该摩尔比例如为1.67:0.67或1.67:0.33。
本发明中，所述的酸可为本领域常规所述的强酸或中强酸，包括本领域常规所用的各种无机酸和/或有机酸，其具体选择可视所述的如式II-2所示的四硝基丙烷盐的类型而定，即，可使其中的四硝基丙烷游离出来即可。其中，所述的无机酸优选选自盐酸、硫酸、硝酸、磷酸中的一种或多种；所述的有机酸优选选自苯磺酸、三氟甲磺酸、三氟乙酸中的一种或多种。
本发明中，当所述的缩合反应所使用的反应底物为如式II-1所示的四硝基丙烷时，所述的缩合反应可在酸存在或不存在的条件下进行；所述的酸的用量可为本领域此类缩合反应常规所用；本发明优选所述的酸与所述的如式II-1所示的四硝基丙烷的摩尔比为2:1～1:1，如1.67:0.67。
本发明中，当所述的缩合反应所使用的反应底物为如式II-2所示的四硝基丙烷盐时，所述的缩合反应在酸存在的条件下进行；所述的酸的用量可为本领域此类缩合反应常规所用；本发明优选所述的酸与所述的如式II-2所示的四硝基丙烷盐的摩尔比为2:1～1:1，如1.67:0.67。
本发明中，所述的缩合反应的反应温度可为本领域该类缩合反应常规所用；本发明中可为10～50℃，例如在室温条件下或40℃下反应。
本发明中，所述的缩合反应的反应进程可以采用本领域中该类缩合反应所用的常规监测方法(例如TLC、HPLC或NMR)进行监测，一般以所述的如式III所示的胺类化合物、如式II-1所示的四硝基丙烷或如式II-2所示的四硝基丙烷盐消失或不再反应时为反应终点，即当所述的如式III所示的胺类化合物过量时则以如式II-1所示的四硝基丙烷或如式II-2所示的四硝基丙烷盐判断终点，反之亦然。
本发明中，所述的缩合反应的反应时间可为本领域该类缩合反应常规所用。本发明中优选0.1h～68h，更优选1h～48h，进一步优选1.5h～20h，例如2.5h、3h、4h、12h。
本发明中，所述的制备方法优选包括下述步骤：向如式II-1所示的四硝基丙烷或如式II-2所示的四硝基丙烷盐与所述的溶剂的混合液中滴加所述的酸，滴加完毕后，再滴加所述的如式III所示的胺类化合物，在10～50℃下搅拌反应即可。
本发明中，所述的制备方法在所述的缩合反应结束后，优选还可包括以下后处理步骤：所述的缩合反应结束后，对于含水溶剂体系首先除去低沸点有机溶剂，然后通过萃取、干燥、浓缩得粗品；对于有机溶剂体系则可以直接浓缩得粗品。
本发明中，所述的制备方法在所述的后处理步骤后优选还包括以下纯化步骤：将后处理所得的上述粗品进行柱层析纯化，即可；所述的柱层析所使用的洗脱剂优选为乙酸乙酯(EA)和石油醚(PE)的混合溶剂。
通过本发明的制备方法，可以由如式III所示的胺类化合物与如式II-1所示的四硝基丙烷或如式II-2所示的四硝基丙烷盐合成大量文献未见报道的新化合物。其中，所述的如式III所示的胺类化合物与如式II-1所示的四硝基丙烷或如式II-2所示的四硝基丙烷盐均市售可得或可通过本领域常规制备方法直接制备得到。
本发明进一步还提供了一种如式I所示的N-取代-3,5-二硝基吡唑类化合物，
Figure BDA0001568124270000081
其中，如式I所示的N-取代-3,5-二硝基吡唑类化合物中R的定义如前所述。
本发明中，所述的如式I所示的N-取代-3,5-二硝基吡唑类化合物优选为如下任一化合物：
Figure BDA0001568124270000082
本发明进一步还提供了如式I所示的N-取代-3,5-二硝基吡唑类化合物在医药、含能材料等领域中的应用。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。
本发明所用试剂和原料均市售可得。
如无特别说明，本发明中所述的室温是指10～35℃。
本发明的积极进步效果在于：
1、本发明的制备方法以易于制备或价格低廉的芳基或杂芳基胺类化合物为原料，通过条件温和的一步反应即可制备得到相应的N-取代-3,5-二硝基吡唑类化合物。
2、本发明的制备方法不仅简单高效，而且大幅拓展了3,5-二硝基吡唑衍生物的类型。
3、通过本发明的制备方法所制备得到的N-取代-3,5-二硝基吡唑类化合物在医药、含能材料等领域具有较大的应用前景。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。
下述实施例中所用到的反应原料，即所涉及的胺类化合物、四硝基丙烷及其钾盐、钠盐、胍盐、肼盐、一氨基胍盐、和三氨基胍盐以及其他反应试剂均市售可得或可通过本领域已知的常规制备方法直接制备得到。在进行下述实施例中的收率计算时，如无特别说明，当胺类化合物过量时收率以四硝基丙烷或其盐为计算基准，反之则以胺类化合物为计算基准。
实施例1N-苯基-3,5-二硝基吡唑的制备
Figure BDA0001568124270000091
将四硝基丙烷钾盐(200mg,0.67mmol)加入到15mL甲醇中，然后滴加浓盐酸(0.14mL 37％,1.67mol)，然后滴加苯胺(0.09mL,1.34mmol)，室温反应68h，TLC监测原料反应完全，加入一定量的NaHCO3，然后加入无水硫酸镁干燥，旋干，过柱子(PE:EA＝40:1)，得到黄色固体115mg，收率74％。1H NMR(400MHz,Acetone-d6)δ＝8.03(s,1H),7.76-7.60(m,5H)ppm.13C NMR(101MHz,Acetone-d6)δ＝154.6,147.1,139.1,131.5,130.2,127.0,103.4ppm.IR(KBr):3155,1592,1564,1512,1494,1457,1423,1385,1336,1292,1260,1163,1076,1037,1012,995,922,840,816,770,758,738,706,692,657,597,555cm-1.Elementalanalysis for C9H6N4O4(234.17):Calculated:C:46.16H:2.58N:23.93；Measured:C:46.85H:2.73N:23.41.
实施例2
同实施例1，仅将四硝基丙烷钾盐替换为等摩尔的四硝基丙烷，收率为69％。
实施例3
同实施例1，仅将浓盐酸替换为等摩尔的浓硫酸，收率为72％。
实施例4
同实施例1，仅将苯胺与四硝基丙烷钾盐的摩尔比调整为1:10，收率为80％。
实施例5
同实施例1，仅将苯胺与四硝基丙烷钾盐的摩尔比调整为1:0.1，收率为70％。
实施例6 N-(2,4-二硝基苯基)-3,5-二硝基吡唑的制备
Figure BDA0001568124270000101
将四硝基丙烷钾盐(200mg,0.33mmol)加入到15mL的甲醇中，然后滴加浓盐酸(0.14mL 37％,1.67mmol)，然后加入对硝基苯胺(180mg,1.34mmol)，室温反应3h，TLC监测原料反应完全，加入一定量的NaHCO3，然后加入无水硫酸镁干燥，旋干，过柱子(PE:EA＝7:1)，得到黄色固体180mg，收率97％。1H NMR(400MHz,Acetone-d6)δ＝8.52(d,J＝9.0Hz,2H),8.12(s,1H),8.08(d,J＝9.0Hz,2H)ppm.13C NMR(101MHz,Acetone-d6)δ＝155.2,149.8,147.5,143.7,128.8,125.5,104.0ppm.IR(KBr):3165,3113,3083,2877,1929,1688,1612,1597,1574,1555,1526,1495,1466,1427,1385,1365,1347,1335,1295,1265,1180,1165,1112,1091,1029,1011,997,863,836,814,756,739,731,694,575,542,450cm-1.Elementalanalysis for C9H5N5O6(279.17):Calculated:C:38.72H:1.81N:25.09；Measured:C:38.97H:1.78N:24.82.
实施例7 N-(4-甲基苯基)-3,5-二硝基吡唑的制备
Figure BDA0001568124270000111
将四硝基丙烷钾盐(200mg,0.67mmol)加入到15mL的甲醇中，然后滴加浓盐酸(0.14mL 37％,1.67mmol)，然后加入对甲基苯胺(143mg，,1.34mmol)，室温反应4h，TLC监测原料反应完全，加入一定量的NaHCO3，然后加入无水硫酸镁干燥，旋干，过柱子(PE:EA＝40:1)，得到黄色固体140mg，收率85％。1H NMR(400MHz,Acetone-d6)δ＝8.00(s,1H),7.57(d,J＝8.0Hz,2H),7.44(d,J＝8.0Hz,2H),2.47(s,3H)ppm.13C NMR(101MHz,Acetone-d6)δ＝154.5,147.1,141.9,136.7,130.6,126.8,103.3,21.2ppm.IR(KBr):3163,2873,2716,2362,1918,1564,1514,1464,1418,1385,1333,1311,1289,1253,1161,1111,1083,1032,1010,998,950,842,823,814,795,757,736,712,667,646,631,596,544,495,412cm- 1.Elemental analysis for C10H8N4O4(248.20):Calculated:C:48.39H:3.25N:22.57；Measured:C:48.48H:3.38N:22.80.
实施例8 N-(4-氟苯基)-3,5-二硝基吡唑的制备
Figure BDA0001568124270000112
将四硝基丙烷钾盐(200mg,0.67mmol)加入到15mL的甲醇中，然后滴加浓盐酸(0.14mL 37％,1.67mmol)，然后加入对氟苯胺(149mg,1.34mmol)，室温反应20h，TLC监测原料反应完全，加入一定量的NaHCO3，然后加入无水硫酸镁干燥，旋干，过柱子(PE:EA＝20:1)，得到黄色固体120mg，收率71％。1H NMR(400MHz,Acetone-d6)δ＝8.03(s,1H),7.81(dd,J＝8.9,4.7Hz,2H),7.43(t,J＝8.6Hz,2H)ppm.13C NMR(101MHz,Acetone-d6)δ＝165.6,163.1,154.6,147.3,135.3(d,J＝3.1Hz),129.7,129.6,117.2,117.0,103.4ppm.IR(KBr):3164,1896,1658,1606,1575,1555,1525,1509,1469,1428,1386,1346,1334,1299,1290,1267,1238,1168,1157,1097,1090,1029,1013,997,941,843,819,811,759,739,719,649,631,616,594,545,516,504cm-1.Elemental analysis for C9H5FN4O4(252.16):Calculated:C:42.87H:2.00N:22.22；Measured:C:43.05H:2.08N:21.97.
实施例9 N-(4-氯苯基)-3,5-二硝基吡唑的制备
Figure BDA0001568124270000121
将四硝基丙烷钾盐(200mg,0.67mmol)加入到15mL的乙腈中，然后滴加浓盐酸(0.14mL 37％,1.67mmol)，然后加入对氯苯胺(171mg，1.34mmol)，室温反应1h，TLC监测原料反应完全，加入一定量的NaHCO3，然后加入无水硫酸镁干燥，旋干，过柱子(PE:EA＝20:1)，得到黄色固体138mg，收率77％。1H NMR(400MHz,Acetone-d6)δ＝8.04(s,1H),7.77(d,J＝8.8Hz,2H),7.69(d,J＝8.7Hz,2H)ppm.13C NMR(101MHz,Acetone-d6)δ＝154.8,147.3,137.8,137.0,130.3,128.9,103.5ppm.IR(KBr):3163,3095,3061,2362,1916,1670,1561,1516,1487,1465,1407,1384,1341,1298,1278,1254,1165,1104,1088,1029,1008,997,847,833,816,758,738,714,635,603,579,536,496,463cm-1.Elemental analysis forC9H5ClN4O4(368.61):Calculated:C:40.24H:1.88N:20.86；Measured:C:40.39H:1.89N:20.56.
实施例10 N-(4-溴苯基)-3,5-二硝基吡唑的制备
Figure BDA0001568124270000122
将四硝基丙烷钾盐(200mg,0.67mmol)加入到15mL的乙腈中，然后滴加浓盐酸(0.14mL 37％,1.67mmol)，然后加入对溴苯胺(230mg,1.34mmol)，室温反应1h，TLC监测原料反应完全，加入一定量的NaHCO3，然后加入无水硫酸镁干燥，旋干，过柱子(PE:EA＝20:1)，得到黄色固体152mg，收率73％。1H NMR(400MHz,Acetone-d6)δ＝8.05(s,1H),7.85(dd,J＝8.7,2.6Hz,2H),7.78–7.57(m,2H)ppm.13C NMR(101MHz,Acetone-d6)δ＝154.8,147.2,138.3,133.33,129.1,125.2,103.6ppm.IR(KBr):3168,3160,3146,3087,1912,1661,1573,1544,1524,1515,1490,1468,1420,1403,1386,1341,1301,1276,1257,1164,1103,1084,1070,1029,1007,949,843,814,759,737,712,599,568,535,493cm-1.Elemental analysisfor C9H5BrN4O4(313.07):Calculated:C:34.53H:1.61N:17.90；Measured:C:34.52H:1.69N:17.63.
实施例11 N-(4-碘苯基)-3,5-二硝基吡唑的制备
Figure BDA0001568124270000131
将四硝基丙烷钾盐(200mg,0.67mmol)加入到15mL的乙腈中，然后滴加浓盐酸(0.14mL 37％，1.67mmol)，然后加入对碘苯胺(293mg,1.34mmol)，室温反应1h，TLC监测原料反应完全，加入一定量的NaHCO3，然后加入无水硫酸镁干燥，旋干，过柱子(PE:EA＝20:1)，得到黄色固体168mg，收率70％。1H NMR(400MHz,Acetone-d6)δ＝8.31-7.81(m,3H),7.55(d,J＝8.1Hz,2H)ppm.13C NMR(101MHz,Acetone-d6)δ＝154.8,147.2,139.4,138.9,129.0,103.6,97.1ppm.IR(KBr):3157,2359,1911,1568,1550,1523,1486,1466,1421,1398,1385,1337,1303,1273,1257,1165,1102,1087,1056,1026,1004,842,826,814,758,738,721,563,532,489cm-1.Elemental analysis for C9H5IN4O4(313.07):Calculated:C:30.02H:1.40N:15.56；Measured:C:30.14H:1.40N:15.60.
实施例12 N-(3-氨基呋咱基)-3,5-二硝基吡唑的制备
Figure BDA0001568124270000132
将四硝基丙烷钾盐(200mg,0.67mmol)加入到20mL的甲醇和水的混合溶剂中(体积比1:1)，然后滴加浓盐酸(0.14mL 37％,1.67mmol)，然后加入二氨基呋咱(230mg,1.34mmol)，室温反应48h，TLC监测原料反应完全，析出沉淀，过滤得到浅黄色固体64.6mg，收率40％。1H NMR(400MHz,DMSO-d6)δ＝8.61(s,1H),6.86(s,2H)ppm.13C NMR(101MHz,DMSO-d6)δ＝155.6,153.4,147.8,144.1,103.9ppm.IR(KBr):3441,3361,3257,3218,3170,2925,2855,1723,1710,1690,1640,1562,1543,1525,1467,1425,1389,1337,1292,1247,1172,1091,1062,1005,858,835,818,759,735,631,575,532,438cm-1.Elemental analysisfor C5H4N8O4(240.14):Calculated:C:25.01H:1.68N:46.66；Measured:C:24.93H:1.70N:47.02.
实施例13 N-(1H,1,2,4-三唑-3-基)-3,5-二硝基吡唑的制备
Figure BDA0001568124270000141
将四硝基丙烷钾盐(200mg,0.67mmol)加入到15mL的水中，然后滴加浓盐酸(0.14mL 37％,1.67mmol)，然后加入3-氨基-1,2,4-三唑(171mg,1.34mmol)，40℃反应1h，TLC监测原料反应完全，加入一定量的NaHCO3，乙酸乙酯萃取，无水硫酸镁干燥，浓缩得到浅黄色固体93mg，收率62％。1H NMR(400MHz,400MHz,DMSO-d6)δ＝8.90(s,1H),8.40(s,1H)ppm.13C NMR(101MHz,DMSO-d6)δ＝154.5,153.8,146.4,145.8,103.6ppm.IR(KBr):3150,1570,1535,1487,1451,1379,1340,1246,1199,1180,1112,1094,1082,1002,986,971,883,837,819,751,737,645,570,526,426cm-1.Elemental analysis for C5H3N7O4(225.12):Calculated:C:26.68H:1.34N:43.55；Measured:C:26.38H:1.34N:43.60.
实施例14 N-(5-氨基-1H,1,2,4-三唑-3-基)-3,5-二硝基吡唑的制备
Figure BDA0001568124270000142
将四硝基丙烷钾盐(200mg,0.67mmol)加入到20mL的甲醇和水的混合溶剂中(体积比1:1)，然后滴加浓盐酸(0.14mL 37％,1.67mmol)，然后加入3,5-二氨基-1,2,4-三唑(293mg,1.34mmol)，室温反应2h，TLC监测原料反应完全，加入一定量的NaHCO3，然后加入无水硫酸镁干燥，旋干，过柱子(PE:EA＝4:1)，得到黄色固体168mg，收率40％。1H NMR(400MHz,DMSO-d6)δ＝12.72(s,1H),8.27(s,1H),6.62(s,2H)ppm.13C NMR(101MHz,DMSO-d6)δ＝157.4,154.1,151.3,146.0,103.1ppm.IR(KBr):3447,3356,3163,2858,2704,1640,1553,1530,1464,1442,1408,1353,1341,1307,1234,1136,1089,1073,1000,980,841,816,755,743,683,609,541,439cm-1.Elemental analysis for C5H3N7O5(241.12):Calculated:C:24.91H:1.25N:40.66；Measured:C:24.63H:1.30N:41.03.
实施例15 N-(1H-四唑-5-基)-3,5-二硝基吡唑的制备
Figure BDA0001568124270000151
将四硝基丙烷钾盐(200mg,0.67mmol)加入到15mL的乙腈中，然后滴加浓盐酸(0.14mL 37％,1.67mmol)，然后加入5-氨基四唑(113mg,1.34mmol)，室温反应1.5h，TLC监测原料反应完全，加入一定量的NaHCO3，然后加入无水硫酸镁干燥，过滤，旋干，得到黄色固体，收率定量。1H NMR(400MHz,DMSO-d6)δ＝8.27(s,1H),6.45(s,1H)ppm.13C NMR(101MHz,Methanol-d4)δ＝157.9,156.1,148.1,103.4ppm.
实施例16 N-(2,4-二甲基苯基)-3,5-二硝基吡唑的制备
Figure BDA0001568124270000152
将四硝基丙烷钾盐(200mg,0.67mmol)加入到15mL的甲醇中，然后滴加浓盐酸(0.14mL 37％,1.67mmol)，然后加入2,4-二甲基苯胺(162mg，1.34mmol)，室温反应1.5h，TLC监测原料反应完全，加入一定量的NaHCO3，然后加入无水硫酸镁干燥，旋干，过柱子(PE:EA＝20:1)，得到黄色固体140mg，收率80％。1H NMR(400MHz,Acetone-d6)δ＝8.03(s,1H),7.42(d,J＝8.0Hz,1H),7.31(s,1H),7.23(d,J＝8.1Hz,1H),2.42(s,3H),2.10(s,3H)ppm.13C NMR(101MHz,Acetone-d6)δ＝154.7,147.5,142.1,135.9,135.7,132.5,128.3,127.6,102.9,21.2,17.0ppm.IR(KBr):3164,2926,2874,2360,1642,1567,1518,1463,1386,1342,1234,1175,1154,1131,1087,1038,1014,997,951,924,897,877,838,824,758,737,673,626,556,447cm-1.Elemental analysis for C11H10N4O4(262.23):Calculated:C:50.38H:3.84N:21.37；Measured:C:51.18H:4.22N:21.27.
实施例17 N-(4-甲氧基苯基)-3,5-二硝基吡唑的制备
Figure BDA0001568124270000161
将四硝基丙烷钾盐(200mg,0.67mmol)加入到15mL的乙腈中，然后滴加浓盐酸(0.14mL 37％,1.67mmol)，然后加入对甲氧基苯胺(165mg,1.34mmol)，室温反应2.5h，TLC监测原料反应完全，加入一定量的NaHCO3，然后加入无水硫酸镁干燥，旋干，过柱子(PE:EA＝10:1)，得到灰色固体136mg，收率77％。1H NMR(400MHz,Acetone-d6)δ＝7.99(s,1H),7.62(d,J＝9.0Hz,2H),7.14(d,J＝8.9Hz,2H),3.92(s,3H).13C NMR(101MHz,Acetone-d6)δ＝162.1,154.3,131.7,128.4,115.2,103.2,56.1ppm.IR(KBr):3169,3152,2842,1607,1593,1568,1520,1459,1417,1388,1341,1306,1250,1166,1114,1082,1036,1020,1005,845,833,812,795,757,738,638,551,524cm-1.Elemental analysis for C10H8N4O5(264.20):Calculated:C:45.46H:3.05N:21.21；Measured:C:46.74H:3.41N:20.64.
实施例18 N-(4-甲氧基苯基)-3,5-二硝基吡唑的制备
Figure BDA0001568124270000171
同实施例17，仅将四硝基丙烷钾盐换为四硝基丙烷钠盐，收率为80％。
实施例19 N-(4-甲氧基苯基)-3,5-二硝基吡唑的制备
Figure BDA0001568124270000172
同实施例17，仅将四硝基丙烷钾盐换为四硝基丙烷胍盐，收率为75％。
实施例20 N-(4-甲氧基苯基)-3,5-二硝基吡唑的制备
Figure BDA0001568124270000173
同实施例17，仅将四硝基丙烷钾盐换为四硝基丙烷肼盐，收率为78％。
实施例21 N-(4-甲氧基苯基)-3,5-二硝基吡唑的制备
Figure BDA0001568124270000174
同实施例17，仅将四硝基丙烷钾盐换为四硝基丙烷一氨基胍盐，收率为81％。
实施例22 N-(4-甲氧基苯基)-3,5-二硝基吡唑的制备
Figure BDA0001568124270000175
同实施例17，仅将四硝基丙烷钾盐换为四硝基丙烷三氨基胍盐，收率为79％。
在本发明提及的所有文献都在本申请中引用作为参考，就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (13)

1.一种如式I所示的N-取代-3,5-二硝基吡唑类化合物的制备方法，其包括下述步骤：在溶剂中，将如式III所示的胺类化合物与如式II-1所示的四硝基丙烷或如式II-2所示的四硝基丙烷盐进行如下所示的缩合反应，当所述的缩合反应所使用的反应底物为如式II-1所示的四硝基丙烷时，所述的缩合反应在酸存在或不存在的条件下进行；当所述的缩合反应所使用的反应底物为如式II-2所示的四硝基丙烷盐时，所述的缩合反应在酸存在的条件下进行；
Figure FDA0003460853700000011
如式III所示的胺类化合物和如式I所示的N-取代-3,5-二硝基吡唑类化合物中，R为取代或未取代的C6-C20芳基或C1-C20杂芳基，所述的取代或未取代的C6-C20芳基或C1-C20杂芳基中的取代基各自独立地选自氧代基、卤素、C1-C6的直链或支链烷氧基、C1-C6的直链或支链烷基、硝基、氰基、氨基、C1-C6的直链或支链烷基胺基和C1-C5杂芳基中的一种或多种，其中，所述的C1-C5杂芳基或进一步被氨基取代；所述的取代为单取代或多取代；当所述的取代为多取代时，所述的取代基互相之间可相同或不同；
当所述的取代基为氧代基时，所述的氧代基位于所述的C1-C20杂芳基的环上任一杂原子；
所述的酸为无机酸，所述的无机酸选自盐酸、硫酸、硝酸、磷酸中的一种或多种。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，其中，
所述的取代为单取代、双取代或三取代；
和/或，所述的C6-C20芳基为C6-C10芳基；
和/或，所述的C1-C20杂芳基为C1-C5杂芳基；
和/或，当所述的取代基为卤素时，所述的卤素为氟、氯、溴或碘；
和/或，当所述的取代基为C1-C6的直链或支链烷氧基时，所述的C1-C6的直链或支链烷氧基为C1-C3的直链或支链烷氧基；
和/或，当所述的取代基为C1-C6的直链或支链烷基时，所述的C1-C6的直链或支链烷基为C1-C4的直链或支链烷基；
和/或，当所述的取代基为C1-C6的直链或支链烷基胺基时，所述的C1-C6的直链或支链烷基胺基为C1-C4的直链或支链烷基胺基；
和/或，当所述的取代基为C1-C5杂芳基时，所述的C1-C5杂芳基为1,2,4-三氮唑基或1,2,3,4-四氮唑基。
3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，其中，
所述的C6-C20芳基为苯基或萘基；
和/或，所述的C1-C20杂芳基为呋咱基、氧化呋咱基、吡唑基、咪唑基、噁二唑基、三唑基或四唑基；
和/或，当所述的取代基为C1-C6的直链或支链烷氧基时，所述的C1-C6的直链或支链烷氧基为甲氧基、乙氧基、丙氧基或异丙氧基；
和/或，当所述的取代基为C1-C6的直链或支链烷基时，所述的C1-C6的直链或支链烷基为甲基、乙基、丙基或异丙基；
和/或，当所述的取代基为C1-C6的直链或支链烷基胺基时，所述的C1-C6的直链或支链烷基胺基为甲胺基、乙胺基或丙胺基。
4.如权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，其中，
当所述的取代为单取代时，所述的取代基位于所述如式III所示的胺类化合物中所述C6-C20芳基上的氨基取代基的对位、间位或邻位；
当所述的取代为双取代时，所述的取代基位于所述如式III所示的胺类化合物中所述C6-C20芳基上的氨基取代基的间位和邻位、间位和对位、间位和间位、或邻位和邻位；
当所述的取代为单取代时，所述的取代基为甲基、硝基、氟、氯、溴、碘、甲氧基、氨基、甲基胺基、氰基、1,2,4-三氮唑基或1,2,3,4-四氮唑基；
当所述的取代为双取代或三取代时，所述的取代基各自独立地为甲基、硝基、氨基、甲基胺类、氰基或氧代基。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，其中，
如式III所示的胺类化合物和如式I所示的N-取代-3,5-二硝基吡唑类化合物中，R为呋咱基、氧化呋咱基、吡唑基、咪唑基、噁二唑基、三唑基、四唑基或苯基；
和/或，如式II-2所示的四硝基丙烷盐中，A+选自K+、Na+、NH4 +、
Figure FDA0003460853700000031
Figure FDA0003460853700000032
中的一种或多种。
6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，如式III所示的胺类化合物或如式I所示的N-取代-3,5-二硝基吡唑类化合物中，R为如下任一取代基：
Figure FDA0003460853700000041
其中，
Figure FDA0003460853700000042
表示该键为R与如式III所示的胺类化合物中参与所述缩合反应的氨基的连接位点。
7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，其中，
所述的溶剂选自水、腈类溶剂和醇类溶剂中的一种或多种；
和/或，所述的如式III所示的胺类化合物在所述的溶剂中的摩尔浓度为0.01～0.1mol/mL；
和/或，如式III所示的胺类化合物与如式II-1所示的四硝基丙烷或如式II-2所示的四硝基丙烷盐的摩尔比为1:[(0.1～10)×n]，或1:[(0.5～2)×n]，其中n为如式III所示的胺类化合物中参与所述缩合反应的氨基的数目；
和/或，当所述的缩合反应所使用的反应底物为如式II-1所示的四硝基丙烷时，所述的酸与所述的如式II-1所示的四硝基丙烷的摩尔比为2:1～1:1；
和/或，当所述的缩合反应所使用的反应底物为如式II-2所示的四硝基丙烷盐时，所述的酸与所述的如式II-2所示的四硝基丙烷盐的摩尔比为2:1～1:1；
和/或，所述的缩合反应的反应温度为10～50℃；
和/或，所述的缩合反应的反应时间为0.1h～68h。
8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，其中，
所述的醇类溶剂为甲醇和/或乙醇；
和/或，所述的腈类溶剂为乙腈；
和/或，所述的缩合反应的反应时间为1h～48h。
9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述的缩合反应的反应时间为1.5h～20h。
10.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的制备方法包括下述步骤：向如式II-1所示的四硝基丙烷或如式II-2所示的四硝基丙烷盐与所述的溶剂的混合液中滴加所述的酸，滴加完毕后，再滴加所述的如式III所示的胺类化合物，在10～50℃下搅拌反应即可。
11.如权利要求10所述的制备方法，其特征在于，所述的制备方法在所述的缩合反应结束后，还包括以下后处理步骤：所述的缩合反应结束后，对于含水溶剂体系首先除去低沸点有机溶剂，然后通过萃取、干燥、浓缩得粗品；对于有机溶剂体系则直接浓缩得粗品。
12.如权利要求11所述的制备方法，其特征在于，所述的制备方法在所述的后处理步骤后还进一步包括以下纯化步骤：将后处理所得的上述粗品进行柱层析纯化。
13.如权利要求12所述的制备方法，其特征在于，所述的柱层析所使用的洗脱剂为乙酸乙酯和石油醚的混合溶剂。
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