RU2760680C1 - 3-(3,4-Динитропиразол-5-ил)-4-нитрофуразан и способ его получения - Google Patents

3-(3,4-Динитропиразол-5-ил)-4-нитрофуразан и способ его получения Download PDF

Info

Publication number
RU2760680C1
RU2760680C1 RU2021111978A RU2021111978A RU2760680C1 RU 2760680 C1 RU2760680 C1 RU 2760680C1 RU 2021111978 A RU2021111978 A RU 2021111978A RU 2021111978 A RU2021111978 A RU 2021111978A RU 2760680 C1 RU2760680 C1 RU 2760680C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
compound
mixture
nitrofurazan
resulting
explosive
Prior art date
Application number
RU2021111978A
Other languages
English (en)
Inventor
Игорь Львович Далингер
Ирина Анатольевна Вацадзе
Татьяна Константиновна Шкинева
Алексей Борисович Шереметев
Никита Вадимович Муравьев
Игорь Никитич Мельников
Original Assignee
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ ИНСТИТУТ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ им. Н.Д. ЗЕЛИНСКОГО РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК (ИОХ РАН)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ ИНСТИТУТ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ им. Н.Д. ЗЕЛИНСКОГО РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК (ИОХ РАН) filed Critical ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ ИНСТИТУТ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ им. Н.Д. ЗЕЛИНСКОГО РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК (ИОХ РАН)
Priority to RU2021111978A priority Critical patent/RU2760680C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2760680C1 publication Critical patent/RU2760680C1/ru

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C06EXPLOSIVES; MATCHES
    • C06BEXPLOSIVES OR THERMIC COMPOSITIONS; MANUFACTURE THEREOF; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS EXPLOSIVES
    • C06B25/00Compositions containing a nitrated organic compound
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07DHETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D271/00Heterocyclic compounds containing five-membered rings having two nitrogen atoms and one oxygen atom as the only ring hetero atoms
    • C07D271/02Heterocyclic compounds containing five-membered rings having two nitrogen atoms and one oxygen atom as the only ring hetero atoms not condensed with other rings
    • C07D271/041,2,3-Oxadiazoles; Hydrogenated 1,2,3-oxadiazoles

Abstract

Изобретение относится к новому соединению - 3-(3,4-динитропиразол-5-ил)-4-нитрофуразану формулы:
Figure 00000010
являющемуся плавким термостойким взрывчатым веществом, и к способу его получения. Технический результат: получено новое соединение, которое имеет существенно более низкую температуру плавления, чем известный аналог, и более высокие энергетические характеристики, чем у штатного взрывчатого вещества, такого как тротил. Соединение 1 может найти применение во взрывчатых составах, изготавливаемых методом литья, а также в качестве компонента твердых ракетных топлив и энергоемких составов различного назначения, эксплуатируемых при повышенных температурах. Соединение 1 также может быть использовано в качестве полупродукта для синтеза аналогов или найти применение в органическом синтезе. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл., 1 пр.

Description

Настоящее изобретение относится к новому соединению - 3-(3,4-динитропиразол-5-ил)-4-нитрофуразану формулы:
Figure 00000001
и способу его получения.
Предлагаемое соединение - 3-(3,4-динитропиразол-5-ил)-4-нитрофуразан является плавким термостойким взрывчатым веществом и может найти применение во взрывчатых составах, изготавливаемых методом литья, а также в качестве компонента твердых ракетных топлив и энергоемких составов различного назначения, эксплуатируемых при повышенных температурах. Соединение 1 также может быть использовано в качестве полупродукта для синтеза аналогов или найти применение в органическом синтезе.
3-(3,4-Динитропиразол-5-ил)-4-нитрофуразан является соединением, молекула которого содержит до сих пор не встречавшуюся одновременно последовательность атомов и связей, представляющее тринитропроизводное, полученное на основе молекулы, включающей связанные между собой простой связью пиразол-5-ильный фрагмент и фуразановый цикл. Объединение в одной молекуле нитрофуразанильного и динитропиразольного фрагментов придает ей положительные качества, присущие как производным фуразана, так и пиразола. Соединение 1 и его свойства, а также способ его получения в литературе не описаны. В литературе описано изомерное вещество, состоящее из связанных нитрофуразанильного и динитропиразольного фрагментов (2) (А.Б. Шереметев, И.Л. Юдин. 3-(3,5-Динитропиразол-4-ил)-4-нитрофуразан, способ его получения и применение его в качестве термостойкого взрывчатого вещества. Пат. Российской федерации №2343150 от 27.06.08; А.В. Sheremetev, I.L. Yudin, Ν.V. Palysaeva, К.Yu. Suponitsky, The Synthesis of 4-(3-Nitrofurazan-4-yl)-3,5-dinitropyrazole and its Salts, J. Heterocycl. Chem., 2012, 49, (2), 394-401 DOI: 10.1002/jhet.708), принятое нами за прототип.Однако связывание гетероциклов осуществляется с участием положения 4 пиразольного цикла. Соединение 2 является термостойким высокоплавким взрывчатым веществом (см. таблицу) и не может быть использовано для приготовления взрывчатых составов методом литья. Синтез соединения 2 осуществляют по представленной ниже трех-стадийной схеме. На первой стадии из 3-нитрофуразан-4-уксусной кислоты (3), диметилформамида и хлорокиси фосфора получали триметиниевую соль (4). На второй стадии при конденсации соли 4 с гидразином осуществляли формирование пиразольного цикла. При этом формировался базовый остов молекулы, где положение 4 пиразольного цикла участвует в связывании с нитрофуразанильным фрагментом, приводя к соединению 5. На последней стадии нитрование пиразольного фрагмента серно-азотной смесью использовалось для введения двух нитрогрупп в положения 3 и 5 пиразольного цикла, давая целевой продукт 2. Таким образом, получается соединение, где нитрогруппы удалены друг от друга и разделены другим заместителем, нитрофуразанильным.
Процесс протекает по следующей схеме:
Figure 00000002
Получить указанным способом соединение 1 не представляется возможным, так как в предлагаемом соединении пиразольный цикл связан другим положением, а именно, положением 5, с нитрофуразанильным, то есть является позиционным изомером соединения 2.
Технической задачей настоящего изобретения является создание нового нитросоединения, содержащего в своем составе как фуразановый, так и пиразольный циклы, являющегося новым термостойким взрывчатым веществом и обладающим при этом низкой температурой плавления с сохранением хороших взрывчатых характеристик и имеющим большой интервал термической безопасности, и разработка способа его получения. Поставленная техническая задача достигается новым соединением - 3-(3,4-динитропиразол-5-ил)-4-нитрофуразаном формулы:
Figure 00000003
являющимся плавким термостойким взрывчатым веществом, и способом его получения, заключающимся в том, что 3-амино-4-ацетилфуразан подвергают взаимодействию с диметилацеталем диметилформамида (DMADMF) в среде инертного органического растворителя при 8- 110°С с последующим упариванием реакционной массы и обработкой полученного при этом остатка солью гидразина в среде органического растворителя или его смеси с водой, образующийся при этом 3-амино-4-(пиразол-5-ил)фуразан подвергают обработке смесью водного раствора перекиси водорода с органическими кислотами и/или их ангидридами, или неорганическими кислотами, с последующим взаимодействием полученного при этом 3-(пиразол-3-ил)-4-нитрофуразана со смесью концентрированной азотной кислоты или ее соли и ангидрида органической кислоты, и промежуточно образующийся N-нитропродукт подвергают термообработке в среде органического высококипящего растворителя с последующими обработкой полученного при этом 3-(3-нитропиразол-5-ил)-4-нитрофуразана нитрующей смесью, состоящей из концентрированной азотной кислоты и концентрированной сильной неорганической кислоты, при нагревании, и выделением целевого продукта.
Процесс протекает по следующей схеме:
Figure 00000004
Предложенный способ получения 3-(3,4-динитропиразол-5-ил)-4-нитрофуразана (1) включает следующие стадии.
Первая стадия. Исходный 3-амино-4-ацетилфуразан (6) получают обработкой 3,4-диацетилфуроксана водным аммиаком (А.Б. Шереметев, С.Г. Забусов, Т.Р. Тухбатшин, Н.В. Палысаева, К.Ю. Супоницкий. Синтез 3-амино-4-ацилфуразанов из 3,4-диацилфуроксанов. Химия гетероцикл. соедин., 2014, (8), 1250-1262 [А.В. Sheremetev, S.G. Zabusov, T.R. Tukhbatshin, N.V. Palysaeva, and K.Yu. Suponitsky. Synthesis of 4-Acyl-3-aminofurazans from 3,4-Diacylfuroxans. Chem. Heterocycl. Compounds., 2014, 50, (8), 1154-1165]). Взаимодействие соединения (6) с диметилацеталем диметилформамида (DMADMF) в кипящем инертном растворителе, например, бензоле, толуоле, ксилоле, хлорбензоле и др., может протекать при температуре от 80 до 110°С. По завершению реакции (контроль по ТСХ) все летучие компоненты смеси упаривают при пониженном давлении, а остаток обрабатывают раствором соли гидразина, например, гидрохлоридом, сульфатом, нитратом, ацетатом и др., в органическом растворителе или его смеси с водой, что дает 3-замещенный пиразол (7).
Вторая стадия. Окисление аминогруппы соединения 7 осуществляют смесями 30-50%-ной перекиси водорода с органическими кислотами и/или их ангидридами, или неорганическими кислотами. Возможно использование различных добавок, ускоряющих и улучшающих протекание процесса, например, таких как Na2WO4×2H2O, (NH4)2S2O8 и др.
Третья стадия. Введение первой нитрогруппы необходимо провести в положение 3 пиразольного цикла. Для этого соединение 8 обрабатывают смесью 95-100%-ной азотной кислоты с ангидридом органической кислоты, например, Ac2O, (CF3CO)2О и др. при температуре от -10 до +18°С. Реакция может протекать в присутствии растворителя, например, АсОН, CF3CO2H, CH2Cl2 и др. При этом образуется N-нитро интермедиат, т.е. соединение, где нитрогруппа присоединена к атому азота пиразольного цикла. Этот интермедиат нагревают в инертном растворителе, например, хлорбензоле, декалине, тетрахлорэтане и др., что приводит к N→С-миграции нитрогруппы, давая соединение 9.
Четвертая стадия. Введение второй нитрогруппы в пиразольный цикл осуществляется при нитровании нитрующей смесью, состоящей из концентрированной азотной кислоты в смеси с концентрированными сильными неорганическими кислотами, например, H2SO4, Н3РО4. Процесс можно вести при температуре от 50°С до температуры кипения азотной кислоты. Для усиления активности нитрующей смеси серную кислоту можно укреплять или заменять олеумом.
Строение полупродуктов и целевого соединения доказано данными элементного анализа, масс-, ИК-, ЯМР-спектров. Для соединения 1 из раствора азотной кислоты выращен кристалл (гидрат) и выполнен его рентгеноструктурный анализ. На рис. показана молекулярная структура соединения 1 по данным РСА.
Таким образом, заявляемое соединение представляет собой производное неизвестной ранее комбинации фуразанового и пиразольного циклов с тремя нитрогруппами. В целевом тринитропроизводном, тип связывания гетероциклов, а именно за счет положения 5 пиразольного цикла, приводит к образованию центронесимметричной молекулы, что обеспечивает ей пониженную температуру плавления. Наличие в структуре заявляемого соединения N-H фрагмента, позволяет замещать протон, синтезируя различные производные, корректируя тем самым свойства молекулы. Предложенный способ основан на целесообразном сочетании трех последовательных реакций. Первая, циклоконденсация - формирование пиразольного цикла из ацетильной группы обработкой диметилацеталем диметилформамида (DMADMF), а затем гидразином. Вторая, окисление аминогруппы до нитрогруппы. Последняя, нитрование пиразольного цикла - постадийное введение двух нитрогрупп при нитровании сначала (i) смесью азотной кислоты с ангидридом органической кислоты, с последующим термолизом, и, затем, (ii) смесью азотной кислоты с сильными неорганическими кислотами.
Лишь совокупность взятых для синтеза соединения формулы (1) последовательности действий и условий и выбранное исходное соединение дали возможность добиться одной из указанных целей - получить тринитропроизводное, содержащее в своей основе связанные простой связью фуразановый цикл и пиразол-5-ильный фрагмент.
Предлагаемое соединение может найти применение в качестве плавкого компонента взрывчатых составов, твердых ракетных топлив и энергоемких составов различного назначения, эксплуатируемых при повышенных температурах.
В качестве базового плавкого компонента штатных взрывчатых веществ в настоящее время используются тринитротолуол (тротил) [Энергетические конденсированные системы. Краткий энциклопедический словарь. По ред. Б.П. Жукова, Изд. 2-е, М: Янус-К, 2000; J. Kohler, R. Meyer, Explosives. 4 ed., Weinheim: VCH, 1993].
Figure 00000005
Как видно из таблицы, тротил обладает широким интервалом термической безопасности, однако имеет средние энергетические и взрывчатые характеристики (теплота образования,
Figure 00000006
скорость детонации, D; давление детонации, PCJ). Тротил является нитропроизводным бензола, и не включает фрагментов гетероциклов.
Figure 00000007
Figure 00000008
Известно термостойкое взрывчатое вещество, являющееся позиционным изомером заявляемого соединения, в котором нитрофуразановый цикл связан с динитропиразольным фрагмента, за счет положения 4 пиразольного цикла (2) (А.Б. Шереметев, И.Л. Юдин. 3-(3,5-Динитропиразол-4-ил)-4-нитрофуразан, способ его получения и применение его в качестве термостойкого взрывчатого вещества. Пат. Российской федерации №2343150 от 27.06.08; А.В. Sheremetev, I.L. Yudin, Ν.V. Palysaeva, К.Yu. Suponitsky, The Synthesis of 4-(3-Nitrofurazan-4-yl)-3,5-dinitropyrazole and its Salts, J. Heterocycl. Chem., 2012, 49, (2), 394-401 DOI: 10.1002/jhet.708).
Соединение 2 является более мощным взрывчатым веществом, чем тротил, однако имеет слишком высокую температуру плавления и узкий интервал термической безопасности (см. таблицу).
Как видно из таблицы, характеристики соединения 1 занимают промежуточное положение между соединениями 2 и тротилом, превышая характеристики последнего, но соединение 1 имеет существенно более низкую температуру плавления, чем соединение 2. Имея высокие энергетические характеристики и широкий интервал термической безопасности соединение 1, в отличие от изомерного соединения 2, может найти применение в качестве плавкой основы для энергоемких составов, изготавливаемых методом литья.
Таким образом, получено новое соединение, построенное из связанных между собой простой связью фуразанового и присоединенного положением 5 пиразольного циклов, включающее три нитрогруппы, являющееся термостойким взрывчатым веществом, и разработан способ его получения. Необходимо отметить, что производные фуразана и пиразола широко используются при конструировании взрывчатых веществ, однако ранее не использовались комбинация, включающая (i) оба эти гетероцикла, связь между которыми осуществляется с участием положения 5 пиразольного цикла; (ii) три нитрогруппы; (iii) незамещенный NH-фрагмент пиразола, обеспечивающий образование стабилизирующих водородных связей.
Настоящее изобретение иллюстрируется следующими примерами, не ограничивающий его объем.
Пример 1. Смесь 3-амино-4-ацетилфуразана (соединение 6) (10 г, 78.7 ммоля) и DMADMF (20.4 г, 171.2 ммоля) в 100 мл бензола кипятили 7-9 ч (ТСХ контроль). Во время кипения раствор постепенно окрашивается сначала в желтый, а затем - красный цвет. Затем упаривали растворитель и летучие примеси в вакууме досуха, остаток промывали эфиром. К оставшемуся черному маслу (~18 г) добавляли 100 мл этанола и солянокислый гидразин (24.82 г, 236.4 ммоля) и полученную смесь перемешивали при 40-50°С в течении 4 ч. Реакционную смесь оставляли на ночь при комнатной температуре. Растворитель упаривали в вакууме досуха и получали оранжевое масло, которое перекристаллизовали из воды с углем. Получено 8.2 г (69%) 3-амино-4-(пиразол-5-ил)фуразана (соединение 7) в виде светло-коричневых игольчатых кристаллов, т.пл. 170-172°С. ИК-спектр (KBr, ν,см-1): 3438, 3333, 3222, 3050, 2967, 2851, 1630, 1599, 1565, 1530, 1345, 1204, 1139, 1087, 1000, 951, 923, 899, 872, 779. Спектр ЯМР 1Н (DMSO-d6, δ, м.д.): 13.54 (с, 1Н, ΝΗ), 8.00 (с, 1Н), 6.83 (с, 1Н), 6.37 (с, 2Н, ΝΗ2). Спектр ЯМР 13С (DMSO-d6, δ, м.д.): 154.8, 141.0, 139.0, 130.4, 104.1. Масс-спектр, m/z (%): 151 [М+] (64), 94 (100), 68 (23), 58 (14). Найдено, %: С, 39.86; Н, 3.39; N, 46.25. C5H5N5O (151.13). Вычислено, %: С, 39.74; Н, 3.33; N, 46.34.
Смесь соединения 7 (2.0 г, 13.24 ммоля), Na2WO4×2H2O (4.24 г, 12.88 ммоля), 50%-ной Н2О2 (30 мл) и конц. H2SO4 (15 мл), приготовленную при комнатной температуре, нагревали до 45°С за 20 мин и перемешивали при этой температуре 3 ч. Затем смесь охладили до комнатной температуры, разбавляли холодной водой (20 мл) и экстрагировали этилацетатом (3×20 мл). Экстракты объединяли, промывали водой и сушили над MgSO4. Растворитель удаляли в вакууме, что давало масло, которое при затирании в воде кристаллизуется, и отфильтровывали. После перекристаллизации из воды получили 1.99 г (83%) 3-(пиразол-3-ил)-4-нитрофуразана (соединение 8), белый порошок, т.пл. 105-106°С.ИК-спектр (KBr, ν, см-1): 3163, 3059, 2976, 2916, 1588, 1550, 1487, 1406, 1389, 1362, 1267, 1119, 1066, 955, 825, 782, 767. Спектр ЯМР 1Н (DMSO-d6, δ, м.д.): 13.76 (с, 1Н, ΝΗ), 8.06 (с, 1Н, СН), 6.98 (с, 1Н, СН). Спектр ЯМР 13С (DMSO-d6, δ, м.д.): 158.9, 144.3, 134.2, 130.6, 107.0. Масс-спектр, m/z (%):181 [М+] (58), 135 (17), 105 (100), 76 (54), 50 (67). Найдено, %: С, 33.23; Η, 1.70; Ν, 38.58. C5H3N5O3 (181.11). Вычислено, %: С, 33.16; Η, 1.67; Ν, 38.67.
К раствору соединения 8 (5.0 г, 28 ммоля) в трифторуксусной кислоте (56 мл) при -5-0°С по каплям добавили ΗΝΟ3 {d 1.50 г/см3, 3.5 мл), а затем Ac2O (11.2 мл). Реакционную смесь перемешивали при этой температуре 2.5 ч, вылили в ледяную воду (200 мл), экстрагировали хлористым метиленом (3×40 мл). Объединенные экстракты сушили безводным Na2SO4 и растворитель удаляли при пониженном давлении. Оставшееся светло-желтое масло (~6 г) разбавляли тетрахлорэтаном (50 мл). Смесь кипятили в течение 10 ч, охладили до комнатной температуры, выпавший осадок отфильтровали, промыли гексаном (10 мл). Получили 5.4 г (90%) 3-(3-нитропиразол-5-ил)-4-нитрофуразана (соединение 9), светло-бежевого порошка с т.пл. 78°С. ИК-спектр (KBr, ν, см-1): 3380, 3160, 1608, 1564, 1552, 1472, 1420, 1392, 1356, 1268, 1242, 1200, 1164, 1040, 988, 960, 896, 836, 816, 760, 720, 612. Спектр ЯМР 1Н (DMSO-d6, δ, м.д.): 15.30 (уш. с, 1Н, NH); 7.61 (с, 1H, Н-4). Спектр ЯМР 13С (DMSO-d6, δ, м.д.): 159.3 (уш. с, CFz-NO2); 155.8 (уш. с, CPz-NO2); 141.5 (CFz); 128.2 (С-5); 106.1 (СН-4). Спектр ЯМР 14N (DMSO-d6, δ, м.д.): -30.49 (уш. с, ΝO2). Найдено, m/z: 225.0017 [М-Н]-. C5HN6O5. Вычислено, m/z\ 225.0014.
К раствору соединения 9 (0.60 г, 2.7 ммоля) в H2SO4 (d 1.827 г/см3, 6 мл) по каплям прибавили HNO3 (d 1.50 г/см3, 1.3 мл) и перемешивали при нагревании до 100°С 5 ч. Реакционную смесь охлаждали, выливали в 30 мл ледяной воды, отфильтровывали выпавший осадок, промывали водой. Фильтрат экстрагировали эфиром (2×25 мл), объединенные экстракты сушили безводным MgSO4. Растворитель удаляли при пониженном давлении, что давало твердый остаток. Оба осадка объединяли и кристаллизовали из хлороформа. Получили 0.51 г (71%) целевого 3-(3,4-динитропиразол-5-ил)-4-нитрофуразана (1) в виде белого порошка с т.пл. 121°С. ИК-спектр (KBr, ν, см-1): 3678, 3464, 1622, 1581, 1560, 1536, 1494, 1432, 1406, 1366, 1334, 1299, 1171, 1098, 1036, 971, 906, 853, 830, 814, 753, 528. Спектр ЯМР 13С (DMSO-d6, δ, м.д.): 159.7 (уш. с, CFz-NO2); 150.0 (уш. с, C-3-NO2); 141.8 (CFz); 128.5 (С-5); 126.1 (уш. с, C-4-NO2). Спектр ЯМР 14N (DMSO-d6, δ, м.д.): -25.13 (CPz-NO2); -35.47 (CFz-NO2). Найдено, m/z: 269.9872 [M-H]-. C5N7O7. Вычислено, m/z: 269.9865.
Пример 2. Смесь 3-амино-4-ацетилфуразана (соединение 6) (10 г, 78.7 ммоля) и DMADMF (20.4 г, 171.2 ммоля) в 100 мл ксилола нагревали до 110°С 9 ч (ТСХ контроль). Во время кипения раствор постепенно окрашивается сначала в желтый, а затем - красный цвет. Затем упаривали растворитель и летучие примеси в вакууме досуха, остаток промывали эфиром. К оставшемуся черному масла (~18 г) добавляли 100 мл 50% раствора MeCN в H2O и сернокислый гидразин (30.73 г, 236.4 ммоля) и полученную смесь перемешивали при 40-50°С в течении 5 ч. Реакционную смесь оставляли на ночь при комнатной температуре. Растворитель упаривали в вакууме досуха и получали оранжевое масло, которое кристаллизовали из воды с углем. Получено 7.5 г (63%) 3-амино-4-(пиразол-5-ил)фуразана (соединение 7) в виде светло-коричневых игольчатых кристаллов, т.пл. 170-172°С. Спектр ЯМР 1Н (DMSO-d6, δ, м.д.): 13.53 (с, 1H, ΝΗ), 8.02 (с, 1Н), 6.83 (с, 1Н), 6.38 (с, 2Н, ΝΗ2).
Смесь соединения 7 (2.0 г, 13.24 ммоля), 30%-ной H2O2 (30 мл), трифторуксусной кислоты (10 мл) и трифторуксусного ангидрида (10 мл), приготовленную при комнатной температуре, нагревали до 45°С за 20 мин и перемешивали при этой температуре 7 ч. Затем смесь охладили до комнатной температуры, разбавляли холодной водой (120 мл) и экстрагировали этилацетатом (3×20 мл). Экстракты объединяли, промывали водой и сушили над MgSO4. Растворитель удаляли в вакууме, что давало масло, которое при затирании в воде кристаллизуется, и отфильтровывали. После перекристаллизации из воды получили 1.68 г (70%) 3-(пиразол-3-ил)-4-нитрофуразана (соединение 8), белый порошок, т.пл. 105-106°С. Спектр ЯМР 1Н (DMSO-d6, δ, м.д.): 13.76 (с, 1Н, ΝΗ), 8.06 (с, 1H, СН), 6.98 (с, 1Н, СН).
К суспензии соединения 8 (5.0 г, 28 ммоля) в CH2Cl2 (70 мл) при 15-18°С добавили ΝΗ4ΝΟ3 (8.96 г, 112 ммоль), а затем по каплям добавили (CF3CO)2О (15.6 мл). Реакционную смесь перемешивали при этой температуре 5 ч, вылили в ледяную воду (200 мл), экстрагировали хлористым метиленом (3×40 мл). Объединенные экстракты сушили безводным Na2SO4 и растворитель удаляли при пониженном давлении. Оставшееся светло-желтое масло (~6 г) разбавляли бензонитрилом (50 мл). Смесь нагрели до 120°С, грели 6 часов, затем кипятили в течение 6 ч, охладили до комнатной температуры, выпавший осадок отфильтровали, промыли гексаном (10 мл). Получили 3.8 г (76%) 3-(3-нитропиразол-5-ил)-4-нитрофуразана (9) в виде светло-бежевого порошка с т.пл. 78°С.Спектр ЯМР 1H (DMSO-d6, δ, м.д.): 15.30 (уш. с, 1H, NH); 7.61 (с, 1Н, Н-4).
К раствору соединения 9 (0.60 г, 2.7 ммоля) в 5-20% олеуме (6 мл) по каплям прибавили ΗΝΟ3 (d 1.50 г/см3, 1.3 мл) и перемешивали при нагревании до 80°С 6 ч. Реакционную смесь охлаждали, выливали в 40 мл ледяной воды, отфильтровывали выпавший осадок, промывали водой. Фильтрат экстрагировали эфиром (3×25 мл), объединенные экстракты сушили безводным MgSO4. Растворитель удаляли при пониженном давлении, что давало твердый остаток. Оба осадка объединяли и кристаллизовали из хлороформа. Получили 0.48 г (67%) целевого 3-(3,4-динитропиразол-5-ил)-4-нитрофуразана (1) в виде белого порошка с т.пл. 121°С. Спектр ЯМР 13С (DMSO-d6, δ, м.д.): 159.7 (уш. с, CFz-NO2); 150.0 (уш. с, C-3-NO2); 141.8 (CFz); 128.5 (С-5); 126.1 (уш. с, C-4-NO2).
Техническим результатом предлагаемого изобретения является создание нового соединения, которое представляет собой динитропроизводное, сформированное на основе молекулы, включающей связанные между собой простой связью фуразановый циклы и пиразол-5-ильный фрагмент, имеющего существенно более низкую температуру плавления, чем известный аналог, и более высокие энергетические характеристики, чем у штатного взрывчатого вещества, такого как тротил, и разработка способа его получения. Предлагаемое соединение 1 является мощным плавким термостойким взрывчатым веществом.

Claims (4)

1. 3-(3,4-Динитропиразол-5-ил)-4-нитрофуразан формулы:
Figure 00000009
2. 3-(3-Нитропиразол-5-ил)-4-нитрофуразан формулы 1 по п. 1 в качестве плавкого термостойкого взрывчатого вещества.
3. Способ получения соединения формулы 1 по п. 1, заключающийся в том, что 3-амино-4-ацетилфуразан подвергают взаимодействию с диметилацеталем диметилформамида в среде инертного органического растворителя при 80-110°С с последующим упариванием реакционной массы и обработкой полученного при этом остатка солью гидразина в среде органического растворителя или его смеси с водой, образующийся при этом 3-амино-4-(пиразол-5-ил)фуразан подвергают обработке смесью водного раствора перекиси водорода с органическими кислотами и/или их ангидридами, или неорганическими кислотами, с последующим взаимодействием полученного при этом 3-(пиразол-3-ил)-4-нитрофуразана со смесью концентрированной азотной кислоты или ее соли и ангидрида органической кислоты, и промежуточно образующийся N-нитропродукт подвергают термообработке в среде органического высококипящего растворителя с последующими обработкой полученного при этом 3-(3-нитропиразол-5-ил)-4-нитрофуразана нитрующей смесью, состоящей из концентрированной азотной кислоты и концентрированной сильной неорганической кислоты, при нагревании, и выделением целевого продукта.
RU2021111978A 2021-04-27 2021-04-27 3-(3,4-Динитропиразол-5-ил)-4-нитрофуразан и способ его получения RU2760680C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021111978A RU2760680C1 (ru) 2021-04-27 2021-04-27 3-(3,4-Динитропиразол-5-ил)-4-нитрофуразан и способ его получения

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021111978A RU2760680C1 (ru) 2021-04-27 2021-04-27 3-(3,4-Динитропиразол-5-ил)-4-нитрофуразан и способ его получения

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2760680C1 true RU2760680C1 (ru) 2021-11-29

Family

ID=79174045

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021111978A RU2760680C1 (ru) 2021-04-27 2021-04-27 3-(3,4-Динитропиразол-5-ил)-4-нитрофуразан и способ его получения

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2760680C1 (ru)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2343150C1 (ru) * 2007-08-06 2009-01-10 Институт органической химии им. Н.Д. Зелинского Российской академии наук 3-(3,5-динитропиразол-4-ил)-4-нитрофуразан, способ его получения и применение его в качестве термостойкого взрывчатого вещества

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2343150C1 (ru) * 2007-08-06 2009-01-10 Институт органической химии им. Н.Д. Зелинского Российской академии наук 3-(3,5-динитропиразол-4-ил)-4-нитрофуразан, способ его получения и применение его в качестве термостойкого взрывчатого вещества

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
А.В. Sheremetev, I.L. Yudin, Ν.V. Palysaeva, К.Yu. Suponitsky, The Synthesis of 4-(3-Nitrofurazan-4-yl)-3,5-dinitropyrazole and its Salts, J. Heterocycl. Chem., 2012, 49, (2), 394-401, DOI: 10.1002/jhet.708. *
А.В. Sheremetev, I.L. Yudin, Ν.V. Palysaeva, К.Yu. Suponitsky, The Synthesis of 4-(3-Nitrofurazan-4-yl)-3,5-dinitropyrazole and its Salts, J. Heterocycl. Chem., 2012, 49, (2), 394-401, DOI: 10.1002/jhet.708. А.В. Sheremetev, S.G. Zabusov, T.R. Tukhbatshin, N.V. Palysaeva, and K.Yu. Suponitsky. Synthesis of 4-Acyl-3-aminofurazans from 3,4-Diacylfuroxans. Chem. Heterocycl. Compounds., 50, (8), 1154-1165, 2014. *
А.В. Sheremetev, S.G. Zabusov, T.R. Tukhbatshin, N.V. Palysaeva, and K.Yu. Suponitsky. Synthesis of 4-Acyl-3-aminofurazans from 3,4-Diacylfuroxans. Chem. Heterocycl. Compounds., 50, (8), 1154-1165, 2014. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5693794A (en) Caged polynitramine compound
Wang et al. Synthesis of 1-(2 H-tetrazol-5-yl)-5-nitraminotetrazole and its derivatives from 5-aminotetrazole and cyanogen azide: a promising strategy towards the development of C–N linked bistetrazolate energetic materials
Al‐Saleh et al. Enaminones in heterocyclic synthesis: Synthesis and chemical reactivity of 3‐anilino‐1‐substituted‐2‐propene‐1‐one
WO2010123806A1 (en) Synthesis of pyrazines including 2,6-diaminopyrazine-1-oxide (dapo) and 2,6-diamino-3,5-dinitropyrazine-1-oxide (llm-105)
KR101964988B1 (ko) 디하이드록시암모늄 5,5'-비스테트라졸-1,1'-다이올레이트의 제조방법
Obydennov et al. Bio-based triacetic acid lactone in the synthesis of azaheterocycles via a ring-opening transformation
Zyuzin et al. N-[2, 2-Bis (methoxy-NNO-azoxy) ethyl] pyrazoles
Shkineva et al. Synthesis of 4, 4'-dinitro-1 H, 1'H-[3, 3'-bipyrazole]-5, 5'-diamine
RU2760680C1 (ru) 3-(3,4-Динитропиразол-5-ил)-4-нитрофуразан и способ его получения
RU2762560C1 (ru) 3-(3-Нитропиразол-5-ил)-4-нитрофуразан и способ его получения
Yin et al. Nitrogen-rich salts of 1-aminotetrazol-5-one: oxygen-containing insensitive energetic materials with high thermal stability
Stadlbauer et al. Thermal cyclization of 4‐azido‐3‐nitropyridines to furoxanes
RU2343150C1 (ru) 3-(3,5-динитропиразол-4-ил)-4-нитрофуразан, способ его получения и применение его в качестве термостойкого взрывчатого вещества
Zhao et al. An improved synthesis of 2, 6-diamino-3, 5-dinitropyrazine-1-oxide
Benz et al. Melt castable derivatives of pentaerythritol tetranitrate
GB2355714A (en) Ammonium 3,5-diaminopicrate
CN105272929A (zh) 草酰肼的5-硝基-1,2,4-三唑-5-酮盐化合物
RU2747110C1 (ru) Замещенные [(3-нитро-1Н-1,2,4-триазол-1-ил)-NNO-азокси]фуразаны и способ их получения
Xue et al. Methyl nitrate energetic compounds based on bicyclic scaffolds of furazan–isofurazan (isoxazole): syntheses, crystal structures and detonation performances
USH476H (en) Synthesis of 7-amino-4,6-dinitrobenzofuroxan
RU2756321C1 (ru) Замещенные [(3,4-динитро-1H-пиразол-1-ил)-NNO-азокси]фуразаны и способ их получения
RU2812574C1 (ru) Соли 5-нитрамино-[1,2,3]триазоло[4,5-c][1,2,5]оксадиазола и способ их получения
Radwan et al. Synthesis and some reactions of new benzo [b] pyran derivatives
RU2804394C1 (ru) Соли 3-амино-4-(1Н-тетразол-5-ил-NNO-азокси)фуразана и способы их получения
SU1616904A1 (ru) Способ получени п-нитрофенилгидразина