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CN117946133B - 一种5-(4-氨基-1,2,5-噁二唑-3-基)[1,2,5]噁二唑并[3,4-d]嘧啶-7-胺及其制备方法 - Google Patents

一种5-(4-氨基-1,2,5-噁二唑-3-基)[1,2,5]噁二唑并[3,4-d]嘧啶-7-胺及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种5‑(4‑氨基‑1,2,5‑噁二唑‑3‑基)[1,2,5]噁二唑并[3,4‑d]嘧啶‑7‑胺及其制备方法，涉及有机合成技术领域。5‑(4‑氨基‑1,2,5‑噁二唑‑3‑基)[1,2,5]噁二唑并[3,4‑d]嘧啶‑7‑胺的制备方法，包括以下制备步骤：S1.将3‑氰基‑4‑氨基呋咱溶于乙腈中，得到混合溶液，搅拌并向混合溶液中加入甲醇钠的甲醇溶液，得到反应液；S2.反应液在室温下搅拌，然后加入甲醇，继续搅拌，S3.反应结束后减压除去溶剂，将残渣在剧烈搅拌下分散在去离子水中，过滤，干燥得到5‑(4‑氨基‑1,2,5‑噁二唑‑3‑基)[1,2,5]噁二唑并[3,4‑d]嘧啶‑7‑胺。本发明采用上述的一种5‑(4‑氨基‑1,2,5‑噁二唑‑3‑基)[1,2,5]噁二唑并[3,4‑d]嘧啶‑7‑胺的制备方法，避免了高温和长时间加热，反应时间极大缩短，产率也大幅度提高，具有工程化应用前景。

Description

一种5-(4-氨基-1,2,5-噁二唑-3-基)[1,2,5]噁二唑并[3,4- d]嘧啶-7-胺及其制备方法
技术领域
本发明涉及有机合成技术领域，尤其是涉及一种5-(4-氨基-1,2,5-噁二唑-3-基)[1,2,5]噁二唑并[3,4-d]嘧啶-7-胺的制备方法。
背景技术
5-(4-氨基-1,2,5-噁二唑-3-基)[1,2,5]噁二唑并[3,4-d]嘧啶-7-胺是由美国的劳伦斯·利弗莫尔国家实验室于2017年合成的一种含能化合物中间体(ChemistryofHeterocyclic Compounds 2017,53,760-778)。5-(4-氨基-1,2,5-噁二唑-3-基)[1,2,5]噁二唑并[3,4-d]嘧啶-7-胺不仅可以作为含能化合物的中间体，而且其分解温度大于300℃，也是一种潜在的化工原料或药物中间体，具有广阔的应用前景。
目前5-(4-氨基-1,2,5-噁二唑-3-基)[1,2,5]噁二唑并[3,4-d]嘧啶-7-胺的合成有两种方法，其一是以3-氰基-4-氨基呋咱为原料，在吡啶和苯甲醚中150℃加热20h。将反应混合物冷却至室温，滤出沉淀物，用丙酮洗涤，干燥，得率为5％；第二种方法是以3-氰基-4-氨基呋咱和3-偕氨基肟基-4-氨基呋咱为原料，在吡啶和苯甲醚中150℃加热14h，产率可以提高到50％。两种方法的产率都比较低，而且反应需要高温、长时间加热。所以现有反应路线的危险性高、产率低，亟待开发新的5-(4-氨基-1,2,5-噁二唑-3-基)[1,2,5]噁二唑并[3,4-d]嘧啶-7-胺合成方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种5-(4-氨基-1,2,5-噁二唑-3-基)[1,2,5]噁二唑并[3,4-d]嘧啶-7-胺及其制备方法，以3-氰基-4-氨基呋咱为原料，一步反应，高产率地制备5-(4-氨基-1,2,5-噁二唑-3-基)[1,2,5]噁二唑并[3,4-d]嘧啶-7-胺。
为实现上述目的，本发明提供了一种5-(4-氨基-1,2,5-噁二唑-3-基)[1,2,5]噁二唑并[3,4-d]嘧啶-7-胺的制备方法，包括以下制备步骤：
S1.将3-氰基-4-氨基呋咱溶于乙腈中，得到混合溶液，搅拌并向混合溶液中加入甲醇钠的甲醇溶液，得到反应液；
S2.反应液在室温下搅拌，然后加入甲醇，继续搅拌。
S3.反应结束后减压除去溶剂，将残渣在剧烈搅拌下分散在去离子水中，过滤，干燥得到5-(4-氨基-1,2,5-噁二唑-3-基)[1,2,5]噁二唑并[3,4-d]嘧啶-7-胺。
优选的，所述步骤S1中3-氰基-4-氨基呋咱与乙腈的用量比为1mmol：1.5-3mL。
优选的，所述步骤S1中甲醇钠的甲醇溶液的浓度为0.5M。
优选的，所述步骤S1中甲醇钠的甲醇溶液与3-氰基-4-氨基呋咱的用量比为1mL：12-20mmol。
优选的，所述步骤S1的反应温度为0-35℃。
优选的，所述步骤S2中，甲醇加入量与步骤S1中乙腈用量体积比为0.5-2mL：1mL，第一次搅拌的时间为15min，第二次搅拌的时间为5min。
优选的，所述步骤S3中，去离子水的用量与原料3-氰基-4-氨基呋咱的质量比为10-20g:1g。
本发明还提供了一种按照上述制备方法制备得到的5-(4-氨基-1,2,5-噁二唑-3-基)[1,2,5]噁二唑并[3,4-d]嘧啶-7-胺。
因此，本发明采用上述的一种5-(4-氨基-1,2,5-噁二唑-3-基)[1,2,5]噁二唑并[3,4-d]嘧啶-7-胺的制备方法，具有以下有益效果：
(1)本发明的5-(4-氨基-1,2,5-噁二唑-3-基)[1,2,5]噁二唑并[3,4-d]嘧啶-7-胺制备新方法仅一步，常温常压，反应速度快，与现有技术合成路线相比，避免了高温和长时间加热，反应时间极大缩短，易于工程化放大。
(2)本发明的5-(4-氨基-1,2,5-噁二唑-3-基)[1,2,5]噁二唑并[3,4-d]嘧啶-7-胺制备新方法最高产率接近90％，明显高于现有技术的产率。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明一种5-(4-氨基-1,2,5-噁二唑-3-基)[1,2,5]噁二唑并[3,4-d]嘧啶-7-胺的制备方法实施例1的核磁氢谱图；
图2为本发明一种5-(4-氨基-1,2,5-噁二唑-3-基)[1,2,5]噁二唑并[3,4-d]嘧啶-7-胺的制备方法实施例1的核磁碳谱图；
图3为本发明一种5-(4-氨基-1,2,5-噁二唑-3-基)[1,2,5]噁二唑并[3,4-d]嘧啶-7-胺的制备方法实施例1的红外光谱图；
图4为本发明一种5-(4-氨基-1,2,5-噁二唑-3-基)[1,2,5]噁二唑并[3,4-d]嘧啶-7-胺的制备方法实施例1的单晶结构图；
图5为本发明一种5-(4-氨基-1,2,5-噁二唑-3-基)[1,2,5]噁二唑并[3,4-d]嘧啶-7-胺的制备方法实施例1的晶胞堆积图。
具体实施方式
以下通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
本发明提供了一种5-(4-氨基-1,2,5-噁二唑-3-基)[1,2,5]噁二唑并[3,4-d]嘧啶-7-胺的制备方法，包括以下制备步骤：
S1.0-35℃下，将3-氰基-4-氨基呋咱溶于乙腈中，得到混合溶液，搅拌并向混合溶液中加入浓度为0.5M甲醇钠的甲醇溶液，得到反应液，其中，3-氰基-4-氨基呋咱与乙腈的用量比为1mmol：1.5-3mL；甲醇钠的甲醇溶液与3-氰基-4-氨基呋咱的用量比为1mL：12-20mmol。
S2.反应液在室温下搅拌15min，然后加入甲醇，继续搅拌5min，其中，甲醇加入量与步骤S1中乙腈用量体积比为0.5-2mL：1mL。
S3.反应结束后减压除去溶剂，将残渣在剧烈搅拌下分散在去离子水中，过滤，干燥得到5-(4-氨基-1,2,5-噁二唑-3-基)[1,2,5]噁二唑并[3,4-d]嘧啶-7-胺；去离子水的用量与原料3-氰基-4-氨基呋咱的质量比为10-20g:1g。
本发明还提供了一种按照上述制备方法制备得到的5-(4-氨基-1,2,5-噁二唑-3-基)[1,2,5]噁二唑并[3,4-d]嘧啶-7-胺。
实施例1：
在室温25℃下，将1.2mL浓度为0.5M的甲醇钠的甲醇溶液逐滴加入到搅拌的3-氰基-4-氨基呋咱(2.0g，18.2mmol)的乙腈(40mL)的溶液中。反应液在室温下搅拌15min，然后加入40mL甲醇，继续搅拌5min。反应结束后减压除去溶剂，将残渣在剧烈搅拌下分散在30mL去离子水中，过滤，干燥得到5-(4-氨基-1,2,5-噁二唑-3-基)[1,2,5]噁二唑并[3,4-d]嘧啶-7-胺1.79g，产率为89.5％。
实施例2：
在室温5℃下，将1mL浓度为0.5M的甲醇钠的甲醇溶液逐滴加入到搅拌的3-氰基-4-氨基呋咱(2.0g，18.2mmol)的乙腈(30mL)的溶液中。反应液在室温下搅拌15min，然后加入15mL甲醇，继续搅拌5min。反应结束后减压除去溶剂，将残渣在剧烈搅拌下分散在20mL去离子水中，过滤，干燥得到5-(4-氨基-1,2,5-噁二唑-3-基)[1,2,5]噁二唑并[3,4-d]嘧啶-7-胺1.65g，产率为82.5％。
实施例3：
在室温35℃下，将1.5mL浓度为0.5M的甲醇钠的甲醇溶液逐滴加入到搅拌的3-氰基-4-氨基呋咱(2.0g，18.2mmol)的乙腈(50mL)的溶液中。反应液在室温下搅拌15min，然后加入80mL甲醇，继续搅拌5min。反应结束后减压除去溶剂，将残渣在剧烈搅拌下分散在40mL去离子水中，过滤，干燥得到5-(4-氨基-1,2,5-噁二唑-3-基)[1,2,5]噁二唑并[3,4-d]嘧啶-7-胺1.76g，产率为88％。
对实施例1～3得到的5-(4-氨基-1,2,5-噁二唑-3-基)[1,2,5]噁二唑并[3,4-d]嘧啶-7-胺溶于甲醇，在室温下缓慢挥发得到其单晶，其中，对实施例1所述样品培养单晶进行X-射线单晶衍射测试，其晶体结构如图4和图5所示，其晶胞参数如下所示：
晶系：单斜晶系；
点群：P21/n；
晶胞参数：α＝90°，β＝100.397(11)°，γ＝90°；
晶胞体积：
Z＝4；
密度：1.783g·cm-3(170K)。
对实施例1～3得到的5-(4-氨基-1,2,5-噁二唑-3-基)[1,2,5]噁二唑并[3,4-d]嘧啶-7-胺进行表征，其谱图数据一致，下面给出了实施例1所述样品的分析结果，与文献报道的表征数据吻合。
如图1所示的核磁氢谱图，1H NMR(500MHz,DMSO-d6):δ9.87,9.71,6.84ppm。
如图2所示的核磁碳谱图，13C NMR(DMSO-d6):δ160.10,159.28,156.52,155.72,144.14,136.37ppm。
如图3所示的红外光谱图，IR(ATR):3618,3465,3423,3355,3087,2017,1680,1619,1599,1573,1521,1488,1470,1426,1411,1378,1208,1191,1127,1022,1009,940,874,789,775,747,718,688,680,662,654,622,601,591,568,556,540cm-1。
元素分析C6H4N8O2(220.15)：计算值(实测值)C 32.73(32.69)，H 1.83(1.89)，N50.90(49.96)。
因此，本发明采用上述的一种5-(4-氨基-1,2,5-噁二唑-3-基)[1,2,5]噁二唑并[3,4-d]嘧啶-7-胺及其制备方法，方法避免了高温和长时间加热，反应时间极大缩短，产率也大幅度提高，具有工程化应用前景。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种5-(4-氨基-1,2,5-噁二唑-3-基)[1,2,5]噁二唑并[3,4-d]嘧啶-7-胺的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：
S1.0-35℃下，将3-氰基-4-氨基呋咱溶于乙腈中，得到混合溶液，搅拌并向混合溶液中加入甲醇钠的甲醇溶液，得到反应液；
S2.反应液在室温下搅拌15min，然后加入甲醇，继续搅拌5min；
S3.反应结束后减压除去溶剂，将残渣在剧烈搅拌下分散在去离子水中，过滤，干燥得到5-(4-氨基-1,2,5-噁二唑-3-基)[1,2,5]噁二唑并[3,4-d]嘧啶-7-胺；
2.根据权利要求1所述的一种5-(4-氨基-1,2,5-噁二唑-3-基)[1,2,5]噁二唑并[3,4-d]嘧啶-7-胺的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中3-氰基-4-氨基呋咱与乙腈的用量比为1mmol：1.5-3mL。
3.根据权利要求2所述的一种5-(4-氨基-1,2,5-噁二唑-3-基)[1,2,5]噁二唑并[3,4-d]嘧啶-7-胺的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中甲醇钠的甲醇溶液的浓度为0.5M。
4.根据权利要求3所述的一种5-(4-氨基-1,2,5-噁二唑-3-基)[1,2,5]噁二唑并[3,4-d]嘧啶-7-胺的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中甲醇钠的甲醇溶液与3-氰基-4-氨基呋咱的用量比为1mL：12-20mmol。
5.根据权利要求4所述的一种5-(4-氨基-1,2,5-噁二唑-3-基)[1,2,5]噁二唑并[3,4-d]嘧啶-7-胺的制备方法，其特征在于：所述步骤S2中，甲醇加入量与步骤S1中乙腈用量体积比为0.5-2mL：1mL。
6.根据权利要求5所述的一种5-(4-氨基-1,2,5-噁二唑-3-基)[1,2,5]噁二唑并[3,4-d]嘧啶-7-胺的制备方法，其特征在于：所述步骤S3中，去离子水的用量与原料3-氰基-4-氨基呋咱的质量比为10-20g:1g。
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