RU2762560C1 - 3-(3-nitropyrazol-5-yl -4-nitrofurazan and a method for its preparation - Google Patents
3-(3-nitropyrazol-5-yl -4-nitrofurazan and a method for its preparation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2762560C1 RU2762560C1 RU2021111974A RU2021111974A RU2762560C1 RU 2762560 C1 RU2762560 C1 RU 2762560C1 RU 2021111974 A RU2021111974 A RU 2021111974A RU 2021111974 A RU2021111974 A RU 2021111974A RU 2762560 C1 RU2762560 C1 RU 2762560C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- compound
- nitrofurazan
- nitropyrazol
- mixture
- organic
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C06—EXPLOSIVES; MATCHES
- C06B—EXPLOSIVES OR THERMIC COMPOSITIONS; MANUFACTURE THEREOF; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS EXPLOSIVES
- C06B25/00—Compositions containing a nitrated organic compound
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C06—EXPLOSIVES; MATCHES
- C06B—EXPLOSIVES OR THERMIC COMPOSITIONS; MANUFACTURE THEREOF; USE OF SINGLE SUBSTANCES AS EXPLOSIVES
- C06B49/00—Use of single substances as explosives
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
- C07D413/00—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, at least one ring having nitrogen and oxygen atoms as the only ring hetero atoms
- C07D413/02—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, at least one ring having nitrogen and oxygen atoms as the only ring hetero atoms containing two hetero rings
- C07D413/04—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, at least one ring having nitrogen and oxygen atoms as the only ring hetero atoms containing two hetero rings directly linked by a ring-member-to-ring-member bond
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Plural Heterocyclic Compounds (AREA)
Abstract
Description
Настоящее изобретение относится к новому соединению - 3-(3-нитропиразол-5-ил)-4-нитрофуразану формулы:The present invention relates to a new compound - 3- (3-nitropyrazol-5-yl) -4-nitrofurazan of the formula:
и способу его получения.and the method of obtaining it.
Предлагаемое соединение - 3-(3-нитропиразол-5-ил)-4-нитрофуразан является плавким термостойким взрывчатым веществом и может найти применение во взрывчатых составах, изготавливаемых методом литья, а также как компонент 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.The proposed compound - 3- (3-nitropyrazol-5-yl) -4-nitrofurazan is a fusible heat-resistant explosive and can be used in explosive compositions manufactured by casting, as well as a component of solid rocket propellants and energy-intensive compositions for various purposes, operated at elevated temperatures. Compound 1 can also be used as an intermediate for the synthesis of analogs or find application in organic synthesis.
3-(3-Нитропиразол-5-ил)-4-нитрофуразан является соединением, молекула которого содержит до сих пор не встречавшуюся одновременно последовательность атомов и связей, представляющее динитропроизводное, полученное на основе молекулы, включающей связанные между собой простой связью пиразол-5-ильный фрагмент и фуразановый цикл. Объединение в одной молекуле нитрофуразанильного и нитропиразольного 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.3- (3-Nitropyrazol-5-yl) -4-nitrofurazan is a compound whose molecule contains a sequence of atoms and bonds that has not yet been encountered simultaneously, which is a dinitro derivative obtained on the basis of a molecule containing pyrazole-5- silty fragment and furazan cycle. The combination of nitrofurazanyl and nitropyrazole fragments in one molecule gives it the positive qualities inherent in both furazan and pyrazole derivatives. Compound 1 and its properties, as well as the method of its preparation, are not described in the literature.
В литературе описано энергоемкое 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-Nitrofiirazan-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 в нем 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. Процесс протекает по следующей схеме:The literature describes an energetic substance consisting of linked nitrofurazanyl and dinitropyrazole fragments (2) (A.B.Sheremetev, I.L. Yudin. 3- (3,5-Dinitropyrazol-4-yl) -4-nitrofurazan, a method for its preparation and its use as a heat-resistant explosive.Patent of the Russian Federation No. 2343150 dated 27.06.08; A.V. Sheremetev, IL Yudin, Ν.V. Palysaeva, K. Yu. Suponitsky, The Synthesis of 4- (3-Nitrofiirazan -4-yl) -3,5-dinitropyrazole and its Salts, J. Heterocycl. Chem., 2012, 49, (2), 394-401 DOI: 10.1002 / jhet.708), taken by us as a prototype. However, the binding of heterocycles it is carried out with the participation of position 4 of the pyrazole ring. Compound 2 is a heat-resistant high-melting explosive (see table) and cannot be used to prepare explosive compositions by casting. The synthesis of compound 2 is carried out according to the three-step scheme presented below. At the first stage, from 3-nitrofurazan-4-acetic acid (3), dimethylformamide and phosphorus oxychloride, the trimethium salt (4) was obtained. At the second stage, during the condensation of salt 4 with hydrazine, the formation of the pyrazole ring was carried out. In this case, the basic backbone of the molecule was formed, where position 4 of the pyrazole ring is involved in binding with the nitrofurazanyl fragment, leading to compound 5. At the last stage, nitration of the pyrazole fragment with a sulfur-nitrogen mixture was used to introduce two nitro groups at positions 3 and 5 of the pyrazole ring, giving the target product 2. The process proceeds according to the following scheme:
Получить указанным способом соединение 1 не представляется возможным, так как в предлагаемом соединении пиразольный цикл связан другим положением, а именно, положением 5, с нитрофуразанильным, и содержит лишь одну нитрогруппу в пиразольном цикле.It is not possible to obtain compound 1 by this method, since in the proposed compound the pyrazole ring is linked by another position, namely, position 5, with nitrofurazanyl, and contains only one nitro group in the pyrazole ring.
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-нитропиразол-5-ил)-4-нитрофуразаном формулы:The technical objective of the present invention is to create a new nitro compound containing both furazan and pyrazole rings, which is a new heat-resistant explosive and at the same time having a low melting point while maintaining good explosive characteristics and having a large thermal safety interval, and the development of a method for its production ... The technical problem posed is achieved by a new compound - 3- (3-nitropyrazol-5-yl) -4-nitrofurazane of the formula:
, ,
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 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 концентрированная азотная кислота или ее соль и ангидрид органической кислоты, и промежуточно образующийся N-нитропродукт подвергают термообработке в среде органического высококипящего растворителя с последующим выделением целевого продукта.which is a fusible heat-resistant explosive, and a method for its production, consisting in the fact that 3-amino-4-acetylfurazan is reacted with dimethylformamide dimethyl acetal (DMADMF) in an inert organic solvent at 80-110 ° C, followed by evaporation of the reaction mass and processing of the resulting wherein the residue is treated with a hydrazine salt in an organic solvent or its mixture with water, the resulting 3-amino-4- (pyrazol-5-yl) furazan is treated with a mixture of an aqueous solution of hydrogen peroxide with organic acids and / or their anhydrides, or inorganic acids, followed by the interaction of the resulting 3- (pyrazol-3-yl) -4-nitrofurazan with a mixture of concentrated nitric acid or its salt and an organic acid anhydride, and the intermediate N-nitro product is subjected to heat treatment in an organic high-boiling solvent with subsequent isolation target product.
Процесс протекает по следующей схеме:The process proceeds according to the following scheme:
Предложенный способ получения 3-(3-нитропиразол-5-ил)-4-нитрофуразана (1) включает следующие стадии.The proposed method for producing 3- (3-nitropyrazol-5-yl) -4-nitrofurazan (1) includes the following stages.
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).First stage. The starting 3-amino-4-acetylfurazan (6) is obtained by treating 3,4-diacetylfuroxan with aqueous ammonia (A.B.Sheremetev, S.G. Zabusov, T.R. Tukhbatshin, N.V. Palysaeva, K.Yu. Suponitsky Synthesis of 3-amino-4-acylfurazans from 3,4-diacylfuroxans Chemistry of Heterocyclic Compounds, 2014, (8), 1250-1262 [AV Sheremetev, SG Zabusov, TR Tukhbatshin, NV Palysaeva, and K. Yu. Suponitsky. Synthesis of 4-Acyl-3-aminofurazans from 3,4-Diacylfuroxans. Chem. Heterocycl. Compounds. 2014, 50, (8), 1154-1165]). The reaction of compound (6) with dimethylformamide dimethylacetal (DMADMF) in a boiling inert solvent, for example, benzene, toluene, xylene, chlorobenzene, etc., can proceed at temperatures from 80 to 110 ° C. Upon completion of the reaction (monitoring by TLC), all volatile components of the mixture are evaporated under reduced pressure, and the residue is treated with a solution of a hydrazine salt, for example, hydrochloride, sulfate, nitrate, acetate, etc., in an organic solvent or its mixture with water, which gives 3- substituted pyrazole (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 Na2WO4x2H2O, (NH4)2S2O8 и др.Second stage. The oxidation of the amino group of compound 7 is carried out by mixtures of 30-50% hydrogen peroxide with organic acids and / or their anhydrides, or inorganic acids. It is possible to use various additives that accelerate and improve the process, for example, such as Na 2 WO 4 x2H 2 O, (NH 4 ) 2 S 2 O 8 , etc.
Третья стадия. Для ведения нитрогруппы в положение 3 пиразольного цикла соединение 8 обрабатывают смесью 95-100%-ной азотной кислоты или ее соли, например, KNO3, NaNO3, Cu(NO3)2, NH4NO3 и т.д., с ангидридом органической кислоты, например, Ас2О, (СF3СО)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, бензонитриле, хлорбензоле, декалине, тетрахлорэтане и др., что приводит к N→С-миграции нитрогруппы, давая соединение 1. Строение полупродуктов и целевого соединения доказано данными элементного анализа, масс-, ИК-, ЯМР-спектров.Third stage. To bring the nitro group to position 3 of the pyrazole ring, compound 8 is treated with a mixture of 95-100% nitric acid or its salt, for example, KNO 3 , NaNO 3 , Cu (NO 3 ) 2 , NH 4 NO 3 , etc., with organic acid anhydride, for example, Ac 2 O, (CF 3 CO) 2 O, etc., at a temperature from -10 to + 18 ° C. The reaction can take place in the presence of a solvent, for example, AcOH, CF 3 CO 2 H, CH 2 Cl 2 , etc. In this case, an N-nitro intermediate is formed, i. E. a compound where the nitro group is attached to the nitrogen atom of the pyrazole ring. This intermediate is heated in an inert solvent, for example, benzonitrile, chlorobenzene, decaline, tetrachloroethane, etc., which leads to N → C migration of the nitro group, giving compound 1. The structure of the intermediates and the target compound is proved by the data of elemental analysis, mass, IR, NMR spectra.
Таким образом, заявляемое соединение представляет собой производное неизвестной ранее комбинации фуразанового и пиразольного циклов, включая по одной нитрогруппе на каждый гетероцикл. В целевом динитропроизводном, 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.Thus, the claimed compound is a derivative of a previously unknown combination of furazan and pyrazole rings, including one nitro group for each heterocycle. In the target dinitro derivative, the type of binding of heterocycles, namely, due to position 5 of the pyrazole ring, leads to the formation of a centronisymmetric molecule, which provides it with a lower melting point. The presence of an N-H fragment in the structure of the claimed compound makes it possible to replace the proton by synthesizing various derivatives, thereby adjusting the properties of the molecule.
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 смесью азотной кислоты с ангидридом органической кислоты с последующей термической перегруппировкой.The proposed method is based on an expedient combination of three consecutive reactions. The first, cyclocondensation, is the formation of a pyrazole ring from an acetyl group by treatment with dimethylformamide dimethylacetal (DMADMF) and then with hydrazine. Second, the oxidation of the amino group to the nitro group. The latter is the nitration of the pyrazole ring with a mixture of nitric acid with an organic acid anhydride, followed by thermal rearrangement.
Лишь совокупность взятых для синтеза соединения формулы (1) последовательности действий и условий и выбранное исходное соединение дали возможность добиться одной из указанных целей - получить динитропроизводное, содержащее в своей основе связанные простой связью фуразановый цикл и пиразол-5-ильный фрагмент.Only the combination of the sequences of actions and conditions taken for the synthesis of the compound of formula (1) and the selected starting compound made it possible to achieve one of the indicated goals - to obtain a dinitro derivative containing, in its base, a furazan ring and a pyrazol-5-yl fragment linked by a simple bond.
Предлагаемое соединение может найти применение в качестве плавкого компонента взрывчатых составов, твердых ракетных топлив и энергоемких составов различного назначения, эксплуатируемых при повышенных температурах.The proposed compound can be used as a fusible component of explosive compositions, solid rocket fuels and energy-intensive compositions for various purposes, operated at elevated temperatures.
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].Trinitrotoluene (TNT) [Energetic condensed systems. Concise encyclopedic dictionary. Ed. B.P. Zhukov, Ed. 2nd, M: Janus-K, 2000; J. Kohler, R. Meyer, Explosives. 4 ed., Weinheim: VCH, 1993].
Как видно из таблицы, тротил обладает широким интервалом термической безопасности, однако имеет средние энергетические и взрывчатые характеристики (теплота образования, скорость детонации, D; давление детонации, РCJ). Тротил является нитропроизводным бензола, и не включает фрагментов гетероциклов.As can be seen from the table, TNT has a wide range of thermal safety, however, it has average energy and explosive characteristics (heat of formation, detonation speed, D; detonation pressure, P CJ ). TNT is a nitro derivative of benzene and does not include heterocycle fragments.
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 имеет высокую температуру плавления и узкий интервал термической безопасности (см. таблицу).Known heat-resistant explosive, which is a positional isomer of the claimed compound, in which the nitrofurazan ring is linked to the dinitropyrazole moiety, due to position 4 of the pyrazole ring (2) (A.B.Sheremetev, I.L. Yudin. 3- (3,5-Dinitropyrazole -4-yl) -4-nitrofurazan, a method for its production and its use as a heat-resistant explosive.Patent of the Russian Federation No. 2343150 dated 27.06.08; A.V. Sheremetev, IL Yudin, Ν.V. Palysaeva, K. 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). Compound 2 has a high melting point and a narrow thermal safety interval (see table).
Как видно из таблицы, характеристики соединения 1 занимают промежуточное положение между соединениями 2 и тротилом, превышая характеристики последнего, но при этом 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 соединения 2 является плавким термостойким взрывчатым веществом и 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 две нитрогруппы, являющееся термостойким плавким 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) две нитрогруппы; (iii) незамещенный NH-фрагмент пиразола, обеспечивающий образование стабилизирующих водородных связей. Настоящее изобретение иллюстрируется следующими примерами, не ограничивающими его объем.As can be seen from the table, the characteristics of compound 1 occupy an intermediate position between compounds 2 and TNT, exceeding the characteristics of the latter, but at the same time compound 1 has a significantly lower melting point than compound 2. Having high energy characteristics and a wide range of thermal safety, compound 1, in Unlike compound 2, it is a fusible heat-resistant explosive and can be used as a fusible base for energy-consuming compositions manufactured by casting. Thus, a new compound has been obtained, built of furazan rings linked by a simple bond and pyrazole rings attached at position 5, including two nitro groups, which is a heat-resistant fusible explosive, and a method for its preparation has been developed. It should be noted that derivatives of furazan and pyrazole are widely used in the design of explosives; however, a combination has not previously been used that includes (i) both of these heterocycles, the bond between which is carried out with the participation of position 5 of the pyrazole ring; (ii) two nitro groups; (iii) unsubstituted NH-fragment of pyrazole, providing the formation of stabilizing hydrogen bonds. The present invention is illustrated by the following non-limiting examples.
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,cm-1): 3438, 3333, 3222, 3050, 2967, 2851, 1630, 1599, 1565, 1530, 1345, 1204, 1139, 1087, 1000, 951, 923, 899, 872, 779. Спектр ЯМР 1H (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.Example 1. A mixture of 3-amino-4-acetylfurazan (compound 6) (10 g, 78.7 mmol) and DMADMF (20.4 g, 171.2 mmol) in 100 ml of benzene was refluxed for 7-9 h (TLC control). During boiling, the solution gradually turns yellow and then red. Then the solvent and volatile impurities were evaporated to dryness in a vacuum, the residue was washed with ether. To the remaining black oil (~ 18 g) were added 100 ml of ethanol and hydrazine hydrochloric acid (24.82 g, 236.4 mmol), and the resulting mixture was stirred at 40-50 ° С for 4 h. The reaction mixture was left overnight at room temperature. The solvent was evaporated to dryness in vacuo to give an orange oil, which was recrystallized from water with charcoal. Received 8.2 g (69%) 3-amino-4- (pyrazol-5-yl) furazan (compound 7) in the form of light brown needle crystals, so pl. 170-172 ° C. IR spectrum (KBr, ν, cm -1 ): 3438, 3333, 3222, 3050, 2967, 2851, 1630, 1599, 1565, 1530, 1345, 1204, 1139, 1087, 1000, 951, 923, 899, 872 , 779. 1 H NMR spectrum (DMSO-d 6 , δ, ppm): 13.54 (s, 1H, ΝΗ), 8.00 (s, 1H), 6.83 (s, 1H), 6.37 (s, 2H, ΝΗ 2 ). 13 С NMR spectrum (DMSO-d 6 , δ, ppm): 154.8, 141.0, 139.0, 130.4, 104.1. Mass spectrum, m / z (%): 151 [М + ] (64), 94 (100), 68 (23), 58 (14). Found,%: C, 39.86; H, 3.39; N, 46.25. C 5 H 5 N 5 O (151.13). Calculated,%: C, 39.74; H, 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 1H (DMSO-d6, δ, м.д.): 13.76 (с, 1H, 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; Н, 1.70; N, 38.58. C5H3N5O3 (181.11). Вычислено, %: С, 33.16; Н, 1.67; N, 38.67.A mixture of compound 7 (2.0 g, 13.24 mmol), Na 2 WO 4 × 2H 2 O (4.24 g, 12.88 mmol), 50% Н 2 О 2 (30 ml), and conc. H 2 SO 4 (15 ml), prepared at room temperature, was heated to 45 ° C for 20 min and stirred at this temperature for 3 h. Then the mixture was cooled to room temperature, diluted with cold water (20 ml) and extracted with ethyl acetate (3 × 20 ml). The extracts were combined, washed with water and dried over MgSO 4 . The solvent was removed in vacuo to give an oil, which crystallized on trituration in water and was filtered off. Recrystallization from water gave 1.99 g (83%) of 3- (pyrazol-3-yl) -4-nitrofurazan (compound 8), white powder, m.p. 105-106 ° C. IR spectrum (KBr, ν, cm -1 ): 3163, 3059, 2976, 2916, 1588, 1550, 1487, 1406, 1389, 1362, 1267, 1119, 1066, 955, 825, 782, 767. NMR spectrum 1 H (DMSO-d 6 , δ, ppm): 13.76 (s, 1H, ΝΗ), 8.06 (s, 1H, CH), 6.98 (s, 1H, CH). 13 С NMR spectrum (DMSO-d 6 , δ, ppm): 158.9, 144.3, 134.2, 130.6, 107.0. Mass spectrum, m / z (%): 181 [М + ] (58), 135 (17), 105 (100), 76 (54), 50 (67). Found,%: C, 33.23; H, 1.70; N, 38.58. C 5 H 3 N 5 O 3 (181.11). Calculated,%: C, 33.16; H, 1.67; N, 38.67.
К раствору соединения 8 (5.0 г, 28 ммоля) в трифторуксусной кислоте (56 мл) при -5-0°С по каплям добавили HNO3 (d 1.50 г/см3, 3.5 мл), а затем Ас2О (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%) целевого 3-(3-нитропиразол-5-ил)-4-нитрофуразана (1) в виде 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 1H (DMSO-d6, δ, м.д.): 15.30 (уш. с, 1Н, NH); 7.61 (с, 1Н, 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. HNO 3 (d 1.50 g / cm 3 , 3.5 ml) was added dropwise to a solution of compound 8 (5.0 g, 28 mmol) in trifluoroacetic acid (56 ml) at -5-0 ° C , followed by Ac 2 O (11.2 ml ). The reaction mixture was stirred at this temperature for 2.5 h, poured into ice water (200 ml), and extracted with methylene chloride (3 × 40 ml). The combined extracts were dried over anhydrous Na 2 SO 4 and the solvent was removed under reduced pressure. The remaining light yellow oil (~ 6 g) was diluted with tetrachloroethane (50 ml). The mixture was boiled for 10 h, cooled to room temperature, the formed precipitate was filtered off, washed with hexane (10 ml). Received 5.4 g (90%) of the target 3- (3-nitropyrazol-5-yl) -4-nitrofurazan (1) in the form of a light beige powder with so pl. 78 ° C. IR spectrum (KBr, ν, cm -1 ): 3380, 3160, 1608, 1564, 1552, 1472, 1420, 1392, 1356, 1268, 1242, 1200, 1164, 1040, 988, 960, 896, 836, 816 , 760, 720, 612. 1 H NMR spectrum (DMSO-d 6 , δ, ppm): 15.30 (br s, 1H, NH); 7.61 (s, 1H, H-4). 13 C NMR spectrum (DMSO-d 6 , δ, ppm): 159.3 (br s, C Fz -NO 2 ); 155.8 (br. S, C Pz -NO 2 ); 141.5 (C Fz ); 128.2 (C-5); 106.1 (CH-4). NMR 14 N (DMSO-d 6, δ, ppm): -30.49 (. Br s, ΝO 2). Found, m / z: 225.0017 [М-Н] - . C 5 HN 6 O 5 . Calculated, m / z: 225.0014.
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 Н2O 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, 1Н, ΝΗ), 8.02 (с, 1Н), 6.83 (с, 1Н), 6.38 (с, 2Н, ΝΗ2).Example 2. A mixture of 3-amino-4-acetylfurazan (compound 6) (10 g, 78.7 mmol) and DMADMF (20.4 g, 171.2 mmol) in 100 ml of xylene was heated to 110 ° С for 9 h (TLC control). During boiling, the solution gradually turns yellow and then red. Then the solvent and volatile impurities were evaporated to dryness in a vacuum, the residue was washed with ether. To the remaining black oil (~ 18 g) were added 100 ml of a 50% solution of MeCN in Н 2 O and hydrazine sulfate (30.73 g, 236.4 mmol) and the resulting mixture was stirred at 40-50 ° С for 5 h. The reaction mixture was left overnight at room temperature. The solvent was evaporated to dryness in vacuo to give an orange oil, which was crystallized from water with charcoal. Received 7.5 g (63%) 3-amino-4- (pyrazol-5-yl) furazan (compound 7) in the form of light brown needle crystals, so pl. 170-172 ° C. 1 H NMR spectrum (DMSO-d 6 , δ, ppm): 13.53 (s, 1H, ΝΗ), 8.02 (s, 1H), 6.83 (s, 1H), 6.38 (s, 2H, ΝΗ 2 ) ...
Смесь соединения 7 (2.0 г, 13.24 ммоля), 30%-ной Н2О2 (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 1H (DMSO-d6, δ, м.д.): 13.76 (с, 1Н, ΝΗ), 8.06 (с, 1Н, СН), 6.98 (с, 1Н, СН).A mixture of compound 7 (2.0 g, 13.24 mmol), 30% H 2 O 2 (30 mL), trifluoroacetic acid (10 mL) and trifluoroacetic anhydride (10 ml) was prepared at room temperature, heated to 45 ° C for 20 min and stirred at this temperature for 7 hours. Then the mixture was cooled to room temperature, diluted with cold water (120 ml) and extracted with ethyl acetate (3 × 20 ml). The extracts were combined, washed with water and dried over MgSO 4 . The solvent was removed in vacuo to give an oil, which crystallized on trituration in water and was filtered off. Recrystallization from water gave 1.68 g (70%) of 3- (pyrazol-3-yl) -4-nitrofurazan (compound 8), white powder, m.p. 105-106 ° C. 1 H NMR spectrum (DMSO-d 6 , δ, ppm): 13.76 (s, 1H, ΝΗ), 8.06 (s, 1H, CH), 6.98 (s, 1H, CH).
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 (СF3СО)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%) целевого 3-(3-нитропиразол-5-ил)-4-нитрофуразана (1) в виде светло-бежевого порошка с т.пл. 78°С. Спектр ЯМР 1H (DMSO-d6, δ, м.д.): 15.30 (уш. с, 1Н, NH); 7.61 (с, 1H, Н-4).To a suspension of compound 8 (5.0 g, 28 mmol) in CH 2 Cl 2 (70 ml) at 15-18 ° С, ΝΗ 4 ΝΟ 3 (8.96 g, 112 mmol) was added, and then (CF 3 CO) 2 O (15.6 ml). The reaction mixture was stirred at this temperature for 5 h, poured into ice water (200 ml), extracted with methylene chloride (3 × 40 ml). The combined extracts were dried over anhydrous Na 2 SO 4 and the solvent was removed under reduced pressure. The remaining light yellow oil (~ 6 g) was diluted with benzonitrile (50 ml). The mixture was heated to 120 ° С, heated for 6 hours, then boiled for 6 hours, cooled to room temperature, the precipitate that formed was filtered off, washed with hexane (10 ml). Received 3.8 g (76%) of the target 3- (3-nitropyrazol-5-yl) -4-nitrofurazan (1) in the form of a light beige powder with so pl. 78 ° C. 1 H NMR spectrum (DMSO-d 6 , δ, ppm): 15.30 (br s, 1H, NH); 7.61 (s, 1H, H-4).
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.The technical result of the proposed invention is the creation of a new compound, which is a dinitro derivative formed on the basis of a molecule that includes furazan rings and a pyrazol-5-yl fragment linked by a simple bond, having a significantly lower melting point than the known analogue, and higher energy characteristics than that of a standard explosive, such as TNT, and the development of a method for its production. The proposed compound 1 is a powerful fusible heat-resistant explosive.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021111974A RU2762560C1 (en) | 2021-04-27 | 2021-04-27 | 3-(3-nitropyrazol-5-yl -4-nitrofurazan and a method for its preparation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2021111974A RU2762560C1 (en) | 2021-04-27 | 2021-04-27 | 3-(3-nitropyrazol-5-yl -4-nitrofurazan and a method for its preparation |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2762560C1 true RU2762560C1 (en) | 2021-12-21 |
Family
ID=80039321
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2021111974A RU2762560C1 (en) | 2021-04-27 | 2021-04-27 | 3-(3-nitropyrazol-5-yl -4-nitrofurazan and a method for its preparation |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2762560C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2817968C1 (en) * | 2023-08-01 | 2024-04-23 | ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ ИНСТИТУТ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ им. Н.Д. ЗЕЛИНСКОГО РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК (ИОХ РАН) | 3-(5-nitratomethyl-1h-1,2,3-triazol-1-yl)-4-nitro-1,2,5-oxadiazole derivatives and method for production thereof |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2343150C1 (en) * | 2007-08-06 | 2009-01-10 | Институт органической химии им. Н.Д. Зелинского Российской академии наук | 3-(3,5-dinitropyrazol-4-yl)-4-nitrofurazan, method of obtaining it and its application as thermostable explosive substance |
US20100132856A1 (en) * | 2007-01-16 | 2010-06-03 | Snpe Materiaux Energetiques | Furazane derivatives, preparation thereof and energetic compositions containing them |
-
2021
- 2021-04-27 RU RU2021111974A patent/RU2762560C1/en active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20100132856A1 (en) * | 2007-01-16 | 2010-06-03 | Snpe Materiaux Energetiques | Furazane derivatives, preparation thereof and energetic compositions containing them |
RU2343150C1 (en) * | 2007-08-06 | 2009-01-10 | Институт органической химии им. Н.Д. Зелинского Российской академии наук | 3-(3,5-dinitropyrazol-4-yl)-4-nitrofurazan, method of obtaining it and its application as thermostable explosive substance |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
DMITRIEV D. E. et al. NMR spectroscopic study of 3-nitrofurazans. Russian Chemical Bulletin, 2013, vol. 62, no. 2, p. 504-515. * |
SHEREMETEV A. B. et al. Synthesis of 3-(3,5-dinitropyrazol-4-yl)-4-nitrofurazan and its salts. J. Heterocycl. Chem., 2012, vol. 49, no. 2, p. 394-401. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2817968C1 (en) * | 2023-08-01 | 2024-04-23 | ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ ИНСТИТУТ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ им. Н.Д. ЗЕЛИНСКОГО РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК (ИОХ РАН) | 3-(5-nitratomethyl-1h-1,2,3-triazol-1-yl)-4-nitro-1,2,5-oxadiazole derivatives and method for production thereof |
RU2818440C1 (en) * | 2023-10-24 | 2024-05-02 | ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ ИНСТИТУТ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ им. Н.Д. ЗЕЛИНСКОГО РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК (ИОХ РАН) | Azo[5-(4-nitrofurazan-3-yl)-2-(1,3,4-thiadiazole)] and method for production thereof |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5693794A (en) | Caged polynitramine compound | |
Lei et al. | A facile strategy for synthesizing promising pyrazole-fused energetic compounds | |
Al‐Saleh et al. | Enaminones in heterocyclic synthesis: Synthesis and chemical reactivity of 3‐anilino‐1‐substituted‐2‐propene‐1‐one | |
Rudakov et al. | Synthesis of monosubstituted 1, 2, 4, 5-tetrazines–3-amino-1, 2, 4, 5-tetrazines | |
Zyuzin et al. | N-[2, 2-Bis (methoxy-NNO-azoxy) ethyl] pyrazoles | |
Obydennov et al. | Bio-based triacetic acid lactone in the synthesis of azaheterocycles via a ring-opening transformation | |
Khoranyan et al. | Regioisomeric 3, 5-di (nitropyrazolyl)-1, 2, 4-oxadiazoles and their energetic properties | |
Shkineva et al. | Synthesis of 4, 4'-dinitro-1 H, 1'H-[3, 3'-bipyrazole]-5, 5'-diamine | |
RU2762560C1 (en) | 3-(3-nitropyrazol-5-yl -4-nitrofurazan and a method for its preparation | |
Stadlbauer et al. | Thermal cyclization of 4‐azido‐3‐nitropyridines to furoxanes | |
RU2760680C1 (en) | 3-(3,4-dinitropyrazole-5- yl)-4-nitrofurazane and its preparation method | |
RU2343150C1 (en) | 3-(3,5-dinitropyrazol-4-yl)-4-nitrofurazan, method of obtaining it and its application as thermostable explosive substance | |
Balachari et al. | Synthesis of new dipyridotetraazapentalenes | |
GB2355714A (en) | Ammonium 3,5-diaminopicrate | |
RU2747110C1 (en) | Substituted [(3-nitro-1h-1,2,4-triazol-1-yl)-nno-azoxy]furazanes and production method thereof | |
US4443602A (en) | Trans-1,4,5,8-tetranitro-1,4,5,8-tetraazadecalin | |
Katritzky et al. | Novel conversions of benzotriazol-1-ylmethyl derivatives | |
USH476H (en) | Synthesis of 7-amino-4,6-dinitrobenzofuroxan | |
RU2756321C1 (en) | Substituted [(3,4-dinitro-1h-pyrazole-1-yl)-nno-azoxy]furazans and method for synthesis thereof | |
Zhuravel' et al. | Synthesis of substituted 3‐(5‐amino‐[1, 3, 4] thiadiazol‐2‐yl)‐2H‐pyrano [2, 3‐c] pyridin‐2‐ones | |
RU2782118C1 (en) | 1,1'-(e)-diazen-1,2-diylbis[3-(nitro-nno-azoxy)-1h-1,2,4-triazole] and method for its production | |
RU2812574C1 (en) | Salts of 5-nitramino-[1,2,3]triazolo[4,5-c][1,2,5]oxadiazole and method for their preparation | |
RU2804394C1 (en) | Salts of 3-amino-4-(1h-tetrazol-5-yl-nno-azoxy)furazan and methods for their production | |
Krayushkin et al. | Synthesis of 1-nitrazaalkyl-5-(1, 1, 1-trinitro-3-nitrazapropyl) tetrazoles | |
Lee et al. | Synthesis and characterization of 2, 6-dinitro-3, 7, 10-trioxo-2, 4, 6, 8, 9, 11-hexaaza [3.3. 3] propellane as a promising insensitive high energy material |