[go: up one dir, main page]

RU2817968C1 - 3-(5-nitratomethyl-1h-1,2,3-triazol-1-yl)-4-nitro-1,2,5-oxadiazole derivatives and method for production thereof - Google Patents

3-(5-nitratomethyl-1h-1,2,3-triazol-1-yl)-4-nitro-1,2,5-oxadiazole derivatives and method for production thereof Download PDF

Info

Publication number
RU2817968C1
RU2817968C1 RU2023120252A RU2023120252A RU2817968C1 RU 2817968 C1 RU2817968 C1 RU 2817968C1 RU 2023120252 A RU2023120252 A RU 2023120252A RU 2023120252 A RU2023120252 A RU 2023120252A RU 2817968 C1 RU2817968 C1 RU 2817968C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
triazol
nitro
nitratomethyl
oxadiazole
general formula
Prior art date
Application number
RU2023120252A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Маргарита Алексеевна Епишина
Александр Сергеевич Куликов
Леонид Леонидович Ферштат
Original Assignee
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ ИНСТИТУТ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ им. Н.Д. ЗЕЛИНСКОГО РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК (ИОХ РАН)
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)
Application granted granted Critical
Publication of RU2817968C1 publication Critical patent/RU2817968C1/en

Links

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: group of inventions relates to organic chemistry, specifically to 4-amino-3-(5-hydroxymethyl-1H-1,2,3-triazol-1-yl)-1,2,5-oxadiazole derivative of general formula I, where R1=CH2OH, and to a method for production thereof.
EFFECT: disclosed is 3-(5-nitratomethyl-1H-1,2,3-triazol-1-yl)-4-nitro-1,2,5-oxadiazole derivative of formula I as a component of energy-intensive plasticisers of mixed solid rocket fuels.
4 cl, 1 tbl, 2 ex

Description

Предлагаемое изобретение относится к области органической химии, а именно к химии энергоемких гетероциклических соединений, конкретно к новым, неописанным в литературе, производным 3-(5-нитратометил-1H-1,2,3-триазол-1-ил)-4-нитро-1,2,5-оксадиазола общей структурной формулы:The present invention relates to the field of organic chemistry, namely to the chemistry of energy-intensive heterocyclic compounds, specifically to new, not described in the literature, derivatives of 3-(5-nitratomethyl-1H-1,2,3-triazol-1-yl)-4-nitro -1,2,5-oxadiazole general structural formula:

где R=Н (Iа) или CH2ONO2 (Iб), и к способу их получения.where R=H (Ia) or CH 2 ONO 2 (Ib), and the method of their preparation.

Соединения общей формулы I могут найти применение в качестве энергоемких пластификаторов смесевых твердых ракетных топлив (СТРТ) и других энергетических конденсированных систем.Compounds of general formula I can find application as energy-intensive plasticizers for mixed solid rocket fuels (SRP) and other energy condensed systems.

В литературе описан структурно аналогичный 3-метил-4-нитрофуразан (по данным базы SciFinder CAS American Chemical Society) формулы:A structurally similar 3-methyl-4-nitrofurazan is described in the literature (according to the SciFinder CAS American Chemical Society database) with the formula:

(Yu.M. Lotmentsev, N.N. Kondakova, A.V. Bakeshko, A.M. Kozeev, A.B. Sheremetev, "3-Alkyl-4-nitrofurazans - plasticizers for polymers", Chem. Heterocycl. Compd., 2017, 53, 740-745).(Yu.M. Lotmentsev, N.N. Kondakova, A.V. Bakeshko, A.M. Kozeev, A.B. Sheremetev, “3-Alkyl-4-nitrofurazans - plasticizers for polymers”, Chem. Heterocycl. Compd., 2017, 53, 740-745).

Соединение II характеризуется повышенной летучестью и низким коэффициентом избытка окислителя, что делает малоэффективным его применение в качестве энергоемкого пластификатора СТРТ и других энергетических конденсированных систем.Compound II is characterized by increased volatility and a low oxidant excess coefficient, which makes its use ineffective as an energy-intensive plasticizer for STRT and other energy condensed systems.

Также известен структурно аналогичный 4-нитро-3-(5-амино-1,2,4-оксадиазол-3-ил)фуразан (по данным базы SciFinder CAS American Chemical Society) формулы:A structurally similar 4-nitro-3-(5-amino-1,2,4-oxadiazol-3-yl)furazan is also known (according to the SciFinder CAS American Chemical Society database) with the formula:

(Q. Wang, Y. Shao, M.Lu, "C8N12O8: A Promising Insensitive High-Energy-Density Material", Cryst. Growth Des., 2018, 18, 6150-6154). Соединение III характеризуется низкой термической стабильностью и сравнительно низким значением кислородного баланса, что делает малоэффективным его применение в качестве энергоемкого пластификатора СТРТ и других энергетических конденсированных систем. В литературе также описано энергоемкое соединение 3-нитратоэтил-N-нитрамино-5-нитратометилизоксазол структурной формулы:(Q. Wang, Y. Shao, M. Lu, "C 8 N 12 O 8 : A Promising Insensitive High-Energy-Density Material", Cryst. Growth Des., 2018, 18, 6150-6154). Compound III is characterized by low thermal stability and a relatively low oxygen balance, which makes its use ineffective as an energy-intensive plasticizer for STRT and other energy condensed systems. The literature also describes the energy-intensive compound 3-nitratoethyl-N-nitramino-5-nitratomethylisoxazole with the structural formula:

(G.E. Cabrera, Т.А. Reid, Е.С.Johnson, J.A. Orlicki, N.Z. Burns, J.J. Sabatini, "Synthesis and Characterization of the Potential Energetic Propellant Plasticizer 3-Nitratoethyl-N-nitramino-5-nitratomethyl Isoxazole, ChemPlusChem, 2022, 87, e202200096).(G.E. Cabrera, T.A. Reid, E.S. Johnson, J.A. Orlicki, N.Z. Burns, J.J. Sabatini, "Synthesis and Characterization of the Potential Energetic Propellant Plasticizer 3-Nitratoethyl-N-nitramino-5-nitratomethyl Isoxazole, ChemPlusChem, 2022, 87, e202200096).

Соединение IV характеризуется низкой термической стабильностью и отрицательной энтальпией образования, что делает малоэффективным его применение в качестве энергоемкого пластификатора СТРТ.Compound IV is characterized by low thermal stability and a negative enthalpy of formation, which makes its use ineffective as an energy-intensive SPT plasticizer.

Технической задачей предлагаемого изобретения является изыскание новых соединений ряда нитро-1,2,5-оксадиазолов, содержащих нитратометил-1,2,3-триазольный фрагмент и характеризующихся сочетанием высокой температуры начала интенсивного разложения выше 160°С, положительной энтальпии образования (ΔH°f>120 ккал/кг), умеренной плотности (ρ>1,40 г/см3), высоким совокупным содержанием азота и кислорода ([N+О]>75%) и оптимального коэффициента избытка окислителя (α>0,5), что обеспечит эффективность их применения в качестве энергоемких пластификаторов СТРТ и других энергетических конденсированных систем, а также разработка способа их получения.The technical objective of the present invention is to find new compounds of a series of nitro-1,2,5-oxadiazoles containing a nitratomethyl-1,2,3-triazole fragment and characterized by a combination of a high onset temperature of intensive decomposition above 160°C, a positive enthalpy of formation (ΔH° f >120 kcal/kg), moderate density (ρ>1.40 g/cm 3 ), high total nitrogen and oxygen content ([N+O]>75%) and optimal oxidant excess ratio (α>0.5), which will ensure the effectiveness of their use as energy-intensive plasticizers for STRT and other energy condensed systems, as well as the development of a method for their production.

Поставленная техническая задача достигается новыми, неописанными в литературе, производными 3-(5-нитратометил-1Н-1,2,3-триазол-1-ил)-4-нитро-1,2,5-оксадиазола общей структурной формулы:The stated technical problem is achieved by new, not described in the literature, derivatives of 3-(5-nitratomethyl-1H-1,2,3-triazol-1-yl)-4-nitro-1,2,5-oxadiazole with the general structural formula:

где R=Н (Iа) или CH2ONO2 (Iб), и к способу их получения.where R=H (Ia) or CH 2 ONO 2 (Ib), and the method of their preparation.

Предлагаемые соединения общей формулы I содержат в своем составе одну или две эксплозофорные нитратометильные группы, что позволяет повысить плотность (ρ=1,43-1,49 г/см3), совокупное содержание азота и кислорода ([N+О]>75%) и коэффициент избытка окислителя (α>0,50), а наличие термостабильного ароматического 1,2,3-триазольного цикла в соединениях I обеспечивает их приемлемую температуру начала интенсивного разложения (>160°С) и высокую положительную энтальпию образования (ΔH°f>120 ккал/кг). Соединения общей формулы I могут найти применение в качестве энергоемких пластификаторов СТРТ и других энергетических конденсированных систем.The proposed compounds of general formula I contain one or two explosophoric nitratomethyl groups, which allows increasing the density (ρ=1.43-1.49 g/cm 3 ), the total content of nitrogen and oxygen ([N+O]>75% ) and the coefficient of excess oxidant (α>0.50), and the presence of a thermostable aromatic 1,2,3-triazole ring in compounds I ensures their acceptable temperature for the onset of intensive decomposition (>160°C) and a high positive enthalpy of formation (ΔH° f >120 kcal/kg). Compounds of general formula I can find application as energy-intensive plasticizers for STP and other energy-intensive condensed systems.

Предложен также способ получения производных 3-(5-нитратометил-1Н-1,2,3-триазол-1-ил)-4-нитро-1,2,5-оксадиазола общей формулы I, где R=Н (Iа) или CH2ONO2 (Iб), заключающийся в том, что производное 4-амино-3-(5-гидроксиметил-1Н-1,2,3-триазол-1-ил)-1,2,5-оксадиазола общей формулы:A method has also been proposed for the preparation of 3-(5-nitratomethyl-1H-1,2,3-triazol-1-yl)-4-nitro-1,2,5-oxadiazole derivatives of general formula I, where R=H (Ia) or CH 2 ONO 2 (Ib), consisting in the fact that the derivative of 4-amino-3-(5-hydroxymethyl-1H-1,2,3-triazol-1-yl)-1,2,5-oxadiazole of the general formula:

где R1=Н или СН2ОН, подвергают окислению концентрированной перекисью водорода в присутствии концентрированной серной кислоты, образующиеся при этом производные 3-(5-гидроксиметил-1H-1,2,3-триазол-1-ил)-4-нитро-1,2,5-оксадиазола общей формулы:where R 1 =H or CH 2 OH, is subjected to oxidation with concentrated hydrogen peroxide in the presence of concentrated sulfuric acid, resulting in derivatives 3-(5-hydroxymethyl-1H-1,2,3-triazol-1-yl)-4-nitro -1,2,5-oxadiazole of the general formula:

где R1 имеет вышеуказанные значения, подвергают взаимодействию с нитрующим реагентом с последующим выделением целевого продукта. Процесс получения целевого продукта Iа протекает по следующей схеме 1:where R 1 has the above values, is subjected to interaction with a nitrating reagent, followed by isolation of the target product. The process of obtaining the target product Ia proceeds according to the following scheme 1:

Процесс получения целевого продукта Iб протекает по следующей схеме 2:The process of obtaining the target product Ib proceeds according to the following scheme 2:

В качестве окислителя на стадии 1 получения производных 3-(5-гидроксиметил-1Н-1,2,3-триазол-1-ил)-4-нитро-1,2,5-оксадиазола (VI) используют перекись водорода высокой степени концентрации (80-90%) в присутствии серной кислоты высокой степени концентрации (95-98%). Процесс проводят при температуре от 0 до 25°С, преимущественно при 15°С. В качестве нитрующего агента на стадии 2 получения производных 3-(5-нитратометил-1Н-1,2,3-триазол-1-ил)-4-нитро-1,2,5-оксадиазола (I) используют, например, смесь безводной азотной кислоты с серной кислотой высокой степени концентрации (95-98%). Процесс проводят при температуре от 0 до 20°С.Highly concentrated hydrogen peroxide is used as an oxidizing agent at stage 1 of the preparation of 3-(5-hydroxymethyl-1H-1,2,3-triazol-1-yl)-4-nitro-1,2,5-oxadiazole (VI) derivatives (80-90%) in the presence of high concentration sulfuric acid (95-98%). The process is carried out at temperatures from 0 to 25°C, preferably at 15°C. For example, a mixture of anhydrous nitric acid with high concentration sulfuric acid (95-98%). The process is carried out at temperatures from 0 to 20°C.

В таблице представлены физико-химические и энергетические характеристики производных 3-(5-нитратометил-1Р-1,2,3-триазол-1-ил)-4-нитро-1,2,5-оксадиазола (I) в сравнении с известными соединениями (II-IV) и со штатным энергоемким пластификатором СТРТ BuNENA (н-бутилнитрокси-этилнитрамин).The table presents the physicochemical and energetic characteristics of 3-(5-nitratomethyl-1P-1,2,3-triazol-1-yl)-4-nitro-1,2,5-oxadiazole derivatives (I) in comparison with known compounds (II-IV) and with the standard energy-intensive plasticizer STRT BuNENA (n-butylnitroxylnitramine).

Соединения Ia и Iб по энтальпии образования (ΔH°f), плотности (ρ), коэффициенту избытка окислителя (α) и совокупному содержанию азота и кислорода ([N+О]) значительно превосходят такой штатный энергоемкий пластификатор, как н-бутилнитроксиэтилнитрамин (BuNENA) (см. Таблицу). Также соединения Iа и Iб по температуре начала интенсивного разложения и совокупному содержанию азота и кислорода ([N+О]) значительно превосходят известные энергоемкие соединения II-IV (см. Таблицу). Техническим результатом настоящего изобретения является создание энергоемких производных нового типа 3-(5-нитратометил-1H-1,2,3-триазол-1-ил)-4-нитро-1,2,5-оксадиазола общей формулы I, где R=Н (Iа) или CH2ONO2 (Iб), и разработка способа их получения. Соединения Iа и Iб имеют высокие плотности (ρ=1,43 и 1,49 г/см3, соответственно), высокие совокупные содержания азота и кислорода ([N+О]=75,5 и 77,0%, соответственно), оптимальные значения коэффициента избытка окислителя (α=0,52 и 0,64, соответственно), приемлемые температуры начала интенсивного разложения (167 и 161°С, соответственно) и высокие положительные энтальпии образования (ΔH°f=296 и 130 ккал/кг, соответственно). Благодаря такому сочетанию характеристик производные 3-(5-нитратометил-1H-1,2,3-триазол-1-ил)-4-нитро-1,2,5-оксадиазола (Iа и Iб) могут представить интерес в качестве энергоемких пластификаторов СТРТ и других энергетических конденсированных систем.Compounds Ia and Ib in terms of enthalpy of formation (ΔH° f ), density (ρ), oxidant excess coefficient (α) and total content of nitrogen and oxygen ([N+O]) are significantly superior to such a standard energy-intensive plasticizer as n-butylnitroxyethylnitramine (BuNENA ) (see table). Also, compounds Ia and Ib in terms of the temperature at which intensive decomposition begins and the total content of nitrogen and oxygen ([N+O]) are significantly superior to the known energy-intensive compounds II-IV (see Table). The technical result of the present invention is the creation of energy-intensive derivatives of a new type of 3-(5-nitratomethyl-1H-1,2,3-triazol-1-yl)-4-nitro-1,2,5-oxadiazole of general formula I, where R= H (Ia) or CH 2 ONO 2 (Ib), and development of a method for their production. Compounds Ia and Ib have high densities (ρ = 1.43 and 1.49 g/cm 3 , respectively), high total nitrogen and oxygen contents ([N+O] = 75.5 and 77.0%, respectively), optimal values of the oxidant excess coefficient (α=0.52 and 0.64, respectively), acceptable temperatures for the onset of intensive decomposition (167 and 161°C, respectively) and high positive enthalpies of formation (ΔH° f =296 and 130 kcal/kg, respectively). Thanks to this combination of characteristics, derivatives of 3-(5-nitratomethyl-1H-1,2,3-triazol-1-yl)-4-nitro-1,2,5-oxadiazole (Ia and Ib) may be of interest as energy-intensive plasticizers SRT and other energy condensed systems.

Исходные производные 4-амино-3-(5-гидроксиметил-1H-1,2,3-триазол-1-ил)-1,2,5-оксадиазола Va и Vб получены из 3-азидо-4-аминофуразана и пропаргилового спирта или 1,4-бутиндиола по опубликованной методике (L.V. Batog, L.S. Konstantinova, V.Yu. Rozhkov, Yu.A. Strelenko, О.V. Lebedev and L.I. Khmel'nitskii, Synthesis of 4-R-3-(4-R1-5-R2-1,2,3-triazol-1-yl)furazans. 1. Azidofurazans in 1,3-dipolar cycloaddition reactions with substituted acetylenes, Chem. Heterocycl. Compd., 2000, 36, 91-100).The starting derivatives of 4-amino-3-(5-hydroxymethyl-1H-1,2,3-triazol-1-yl)-1,2,5-oxadiazole Va and Vb were obtained from 3-azido-4-aminofurazan and propargyl alcohol or 1,4-butynediol according to a published method (LV Batog, L.S. Konstantinova, V.Yu. Rozhkov, Yu.A. Strelenko, O.V. Lebedev and L.I. Khmel'nitskii, Synthesis of 4-R-3-(4- R 1 -5-R 2 -1,2,3-triazol-1-yl)furazans. 1. Azidofurazans in 1,3-dipolar cycloaddition reactions with substituted acetylenes, Chem. Compd., 2000, 36, 91- 100).

Изобретение иллюстрируется следующими примерами, не ограничивающими его объем.The invention is illustrated by the following examples, which do not limit its scope.

Пример 1. Получение 3-(5-нитратометил-1H-1,2,3-триазол-1-ил)-4-нитро-1,2,5-оксадиазола (Iа).Example 1. Preparation of 3-(5-nitratomethyl-1H-1,2,3-triazol-1-yl)-4-nitro-1,2,5-oxadiazole (Ia).

Стадия 1. Получение 3-(5-гидроксиметил-1H-1,2,3-триазол-1-ил)-4-нитро-1,2,5-оксадиазола (VIa).Step 1. Preparation of 3-(5-hydroxymethyl-1H-1,2,3-triazol-1-yl)-4-nitro-1,2,5-oxadiazole (VIa).

К смеси 85% водной перекиси водорода (6 мл) и 98% водной серной кислоты (6 мл) при 15°С и перемешивании прибавляли порциями 4-амино-3-(5-гидроксиметил-1H-1,2,3-триазол-1-ил)-1,2,5-оксадиазол (1,09 г, 6 ммоль). Реакционную массу перемешивали при 18-20°С в течение 2,5 ч, затем вылили в измельченный лед (30 г) и экстрагировали этилацетатом (3×15 мл). Объединенные органические экстракты промывали холодной дистиллированной водой (3×20 мл) и сушили над MgSO4. Осушитель отфильтровывали, растворитель отгоняли в вакууме, полученный остаток очищали методом колоночной хроматографии на SiO2 (элюент CHCl3-EtOAc, 3:1). Получили 0,76 г (61%) 3-(5-гидроксиметил-1H-1,2,3-триазол-1-ил)-4-нитро-1,2,5-оксадиазола в виде светло-желтого масла. Масс-спектр высокого разрешения (ESI): Найдено: m/z: 213.0365 [М+Н]+. C5H5N6O4. Вычислено: m/z: 213.0367 [М+Н]+. ИК-спектр (тонк. сл.), ν/cm-1: 3359, 2934, 1603, 1565, 1513, 1513, 1353, 1304, 1256, 1230, 1087, 1033, 978, 886, 824, 745. Спектр ЯМР 1Н (ДМСО-d6, δ, м.д., 300 МГц): 4.78 (с, 2Н, СН2), 5.93 (уш. с, 1Н, ОН), 8.01 (с, 1Н, СН). Спектр ЯМР 13С (ДМСО-d6, δ, м.д, 75.5 МГц): 53.7 (СН2), 132.6 (С(5) триазол. цикла), 142.2 (С(3) фуразан. цикла), 145.9 (С(4) триазол. цикла), 156.5 (С(4) фуразан. цикла). Элементный анализ для C5H4N6O4 (%): Найдено: С, 28.14; Н, 2.07; N, 39.38. C5H4N6O4. Вычислено: С, 28.31; Н, 1.90; N, 39.62. To a mixture of 85% aqueous hydrogen peroxide (6 ml) and 98% aqueous sulfuric acid (6 ml) at 15°C, 4-amino-3-(5-hydroxymethyl-1H-1,2,3-triazol- 1-yl)-1,2,5-oxadiazole (1.09 g, 6 mmol). The reaction mass was stirred at 18-20°C for 2.5 hours, then poured into crushed ice (30 g) and extracted with ethyl acetate (3×15 ml). The combined organic extracts were washed with cold distilled water (3×20 ml) and dried over MgSO 4 . The desiccant was filtered off, the solvent was distilled off in vacuo, and the resulting residue was purified by column chromatography on SiO 2 (eluent CHCl 3 -EtOAc, 3:1). 0.76 g (61%) of 3-(5-hydroxymethyl-1H-1,2,3-triazol-1-yl)-4-nitro-1,2,5-oxadiazole was obtained as a light yellow oil. High resolution mass spectrum (ESI): Found: m/z: 213.0365 [M+H] + . C5H5N6O4 . Calculated: m/z: 213.0367 [M+H] + . IR spectrum (thin layer), ν/cm -1 : 3359, 2934, 1603, 1565, 1513, 1513, 1353, 1304, 1256, 1230, 1087, 1033, 978, 886, 824, 745. NMR spectrum 1H (DMSO- d6 , δ, ppm, 300 MHz): 4.78 (s, 2H, CH2 ), 5.93 (br.s, 1H, OH), 8.01 (s, 1H, CH). 13C NMR spectrum (DMSO- d6 , δ, ppm, 75.5 MHz): 53.7 ( CH2 ), 132.6 (C(5) triazole ring), 142.2 (C(3) furazan ring), 145.9 ( C(4) triazol cycle), 156.5 (C(4) furazan cycle). Elemental analysis for C 5 H 4 N 6 O 4 (%): Found: C, 28.14; N, 2.07; N, 39.38. C5H4N6O4 . Calculated: C, 28.31; N, 1.90; N, 39.62.

Стадия 2. Получение 3-(5-нитратометил-1H-1,2,3-триазол-1-ил)-4-нитро-1,2,5-оксадиазола (Iа).Step 2. Preparation of 3-(5-nitratomethyl-1H-1,2,3-triazol-1-yl)-4-nitro-1,2,5-oxadiazole (Ia).

Раствор 3-(5-гидроксиметил-1Н-1,2,3-триазол-1-ил)-4-нитро-1,2,5-оксадиазола (0,91 г, 4 ммоль) в сухом MeCN (2,5 мл) прикапывали к перемешиваемой смеси 100% HNO3 (4 мл) и 98% H2SO4 (4 мл) при 0-5°С (охлаждение льдом). По окончании прикапывания охлаждающую баню убирали и перемешивали реакционную массу при 15-20°С в течение 1,5 ч, затем выливали в измельченный лед (30 г) и экстрагировали CH2Cl2 (3×15 мл). Объединенные органические экстракты промывали холодной дистиллированной водой (3×20 мл) и сушили над MgSO4. Осушитель отфильтровывали, растворитель отгоняли в вакууме, полученный остаток очищали методом колоночной хроматографии на SiO2 (элюент CHCl3-EtOAc, 2:1). Получили 0,82 г (80%) 3-(5-нитратометил-1H-1,2,3-триазол-1-ил)-4-нитро-1,2,5-оксадиазола в виде светло-желтого масла. Выход на две стадии составил 49%. ДСК (5°С/мин): т.разл. 167°С. Масс-спектр высокого разрешения (ESI): Найдено: m/z: 280.0032 [M+Na]+. C5H3N7NaO6. Вычислено: m/z: 280.0037 C5H3N7NaO6 [M+Na]+. Спектр ЯМР 1Н (CDCl3, δ, м.д, 300 МГц): 5.82 (с, 2Н, СН2), 8.05 (с, 1Н, СН). Спектр ЯМР 13С (CDCl3, δ, м.д, 75.5 МГц): 60.6 (СН2), 132.0 (С(5) триазол. цикла), 136.6 (С(3) фуразан. цикла), 143.2 (С(4) триазол. цикла), 154.0 (С(4) фуразан. цикла). Спектр ЯМР 14N (CDCl3, δ, м.д, 21.7 МГц): -50.3 (ONO2), -40.5 (NO2). Элементный анализ для C5H3N7O6 (%): Найдено: С, 23.53; Н, 1.06; N, 37.85. C5H3N7O6. Вычислено: С, 23.36; Н, 1.18; N, 38.13.A solution of 3-(5-hydroxymethyl-1H-1,2,3-triazol-1-yl)-4-nitro-1,2,5-oxadiazole (0.91 g, 4 mmol) in dry MeCN (2.5 ml) was added dropwise to a stirred mixture of 100% HNO 3 (4 ml) and 98% H 2 SO 4 (4 ml) at 0-5°C (ice cooling). At the end of the dropwise addition, the cooling bath was removed and the reaction mass was stirred at 15-20°C for 1.5 hours, then poured into crushed ice (30 g) and extracted with CH 2 Cl 2 (3×15 ml). The combined organic extracts were washed with cold distilled water (3×20 ml) and dried over MgSO 4 . The desiccant was filtered off, the solvent was distilled off in vacuo, and the resulting residue was purified by column chromatography on SiO 2 (eluent CHCl 3 -EtOAc, 2:1). 0.82 g (80%) of 3-(5-nitratomethyl-1H-1,2,3-triazol-1-yl)-4-nitro-1,2,5-oxadiazole was obtained as a light yellow oil. The yield in two stages was 49%. DSC (5°C/min): dec. 167°C. High resolution mass spectrum (ESI): Found: m/z: 280.0032 [M+Na] + . C5H3N7NaO6 . Calculated: m/z: 280.0037 C 5 H 3 N 7 NaO 6 [M+Na] + . 1H NMR spectrum ( CDCl3 , δ, ppm, 300 MHz): 5.82 (s, 2H, CH2 ), 8.05 (s, 1H, CH). 13C NMR spectrum ( CDCl3 , δ, ppm, 75.5 MHz): 60.6 ( CH2 ), 132.0 (C(5) triazole ring), 136.6 (C(3) furazan ring), 143.2 (C( 4) triazole cycle), 154.0 (C(4) furazan cycle). 14 N NMR spectrum (CDCl 3 , δ, ppm, 21.7 MHz): -50.3 (ONO 2 ), -40.5 (NO 2 ). Elemental analysis for C 5 H 3 N 7 O 6 (%): Found: C, 23.53; N, 1.06; N, 37.85. C5H3N7O6 . Calculated: C, 23.36; N, 1.18; N, 38.13.

Пример 2. Получение 3-(4,5-динитратометил-1H-1,2,3-триазол-1-ил)-4-нитро-1,2,5-оксадиазола (Iб).Example 2. Preparation of 3-(4,5-dinitratomethyl-1H-1,2,3-triazol-1-yl)-4-nitro-1,2,5-oxadiazole (Ib).

Стадия 1. Получение 3-(4,5-дигидроксиметил-1H-1,2,3-триазол-1-ил)-4-нитро-1,2,5-оксадиазола (VIб).Step 1. Preparation of 3-(4,5-dihydroxymethyl-1H-1,2,3-triazol-1-yl)-4-nitro-1,2,5-oxadiazole (VIb).

К смеси 85% водной перекиси водорода (8 мл) и 98% водной серной кислоты (8 мл) при 15°С и перемешивании прибавляли порциями 4-амино-3-(4,5-дигидроксиметил-1H-1,2,3-триазол-1-ил)-1,2,5-оксадиазол (1.27 г, 6 ммоль). Реакционную массу перемешивали при 18-20°С в течение 2,5 ч, затем вылили в измельченный лед (30 г) и экстрагировали этилацетатом (3×15 мл). Объединенные органические экстракты промывали холодной дистиллированной водой (3×20 мл) и сушили над MgSO4. Осушитель отфильтровывали, растворитель отгоняли в вакууме, полученный остаток очищали методом колоночной хроматографии на SiO2 (элюент CHCl3-EtOAc, 3:1). Получили 0,97 г (67%) 3-(4,5-дигидроксиметил-1H-1,2,3-триазол-1-ил)-4-нитро-1,2,5-оксадиазола в виде светло-белых кристаллов, т.пл. 112-113°С.Масс-спектр высокого разрешения (ESI): Найдено: m/z: 243.0470 [М+Н]+. C6H7N6O5. Вычислено: m/z: 243.0472 C6H7N6O5 [М+Н]+. ИК-спектр (KBr), ν/cm-1: 3419, 3359, 1610, 1563, 1520, 1426, 1381, 1312, 1258, 1221, 1113, 1054, 1020, 1001, 824, 790. Спектр ЯМР 1Н (ДМСО-d6, δ, м.д, 300 МГц): 4.65 (с, 2Н, СН2), 4.82 (с, 2Н, СН2), 5.30 (уш. с, 1Н, ОН), 5.90 (уш. с, 1Н, ОН). Спектр ЯМР 13С (ДМСО-d6, δ, м.д, 75.5 МГц): 53.5 (СН2), 54.4 (СН2), 138.6 (С(5) триазол. цикла), 144.9 (С(3) фуразан. цикла), 146.3 (С(4) триазол. цикла), 156.6 (С(4) фуразан. цикла). Элементный анализ для C6H6K6O5 (%): Найдено: С, 29.54; Н, 2.62; N, 34.42. C6H6N6O5. Вычислено: С, 29.76; Н, 2.50; N, 34.71.4-amino-3-(4,5-dihydroxymethyl-1H-1,2,3- triazol-1-yl)-1,2,5-oxadiazole (1.27 g, 6 mmol). The reaction mass was stirred at 18-20°C for 2.5 hours, then poured into crushed ice (30 g) and extracted with ethyl acetate (3×15 ml). The combined organic extracts were washed with cold distilled water (3×20 ml) and dried over MgSO 4 . The desiccant was filtered off, the solvent was distilled off in vacuo, and the resulting residue was purified by column chromatography on SiO 2 (eluent CHCl 3 -EtOAc, 3:1). 0.97 g (67%) of 3-(4,5-dihydroxymethyl-1H-1,2,3-triazol-1-yl)-4-nitro-1,2,5-oxadiazole was obtained in the form of light white crystals , m.p. 112-113°C. High resolution mass spectrum (ESI): Found: m/z: 243.0470 [M+H] + . C6H7N6O5 . Calculated: m/z: 243.0472 C 6 H 7 N 6 O 5 [M+H] + . IR spectrum (KBr), ν/cm -1 : 3419, 3359, 1610, 1563, 1520, 1426, 1381, 1312, 1258, 1221, 1113, 1054, 1020, 1001, 824, 790. NMR spectrum 1 H ( DMSO-d 6 , δ, ppm, 300 MHz): 4.65 (s, 2H, CH 2 ), 4.82 (s, 2H, CH 2 ), 5.30 (br. s, 1H, OH), 5.90 (br. s, 1H, OH). 13C NMR spectrum (DMSO- d6 , δ, ppm, 75.5 MHz): 53.5 ( CH2 ), 54.4 ( CH2 ), 138.6 (C(5) triazole ring), 144.9 (C(3) furazan . cycle), 146.3 (C(4) triazole cycle), 156.6 (C(4) furazan cycle). Elemental analysis for C 6 H 6 K 6 O 5 (%): Found: C, 29.54; N, 2.62; N, 34.42. C6H6N6O5 . Calculated: C, 29.76; N, 2.50; N, 34.71.

Стадия 2. Получение 3-(4,5-динитратометил-1H-1,2,3-триазол-1-ил)-4-нитро-1,2,5-оксадиазола (Iб).Step 2. Preparation of 3-(4,5-dinitratomethyl-1H-1,2,3-triazol-1-yl)-4-nitro-1,2,5-oxadiazole (Ib).

Раствор 3-(4,5-дигидроксиметил-1Н-1,2,3-триазол-1-ил)-4-нитро-1,2,5-оксадиазола (0,97 г, 4 ммоль) в сухом MeCN (2,5 мл) прикапывали к перемешиваемой смеси 100% HNO3 (4 мл) и 98% H2SO4 (4 мл) при 0-5°С (охлаждение льдом). По окончании прикапывания охлаждающую баню убирали и перемешивали реакционную массу при 15-20°С в течение 1,5 ч, затем выливали в измельченный лед (30 г) и экстрагировали CH2Cl2 (3×15 мл). Объединенные органические экстракты промывали холодной дистиллированной водой (3×20 мл) и сушили над MgSO4. Осушитель отфильтровывали, растворитель отгоняли в вакууме, полученный остаток очищали методом колоночной хроматографии на SiO2 (элюент CHCl3-EtOAc, 2:1). Получили 0,65 г (49%) 3-(4,5-динитратометил-1H-1,2,3-триазол-1-ил)-4-нитро-1,2,5-оксадиазола в виде светло-желтого масла. Выход на две стадии составил 33%. ДСК (5°С/мин): т.разл. 161°С. Масс-спектр высокого разрешения (ESI): Найдено: m/z: 333.0171 [М+Н]+. C6H5N8O9,. Вычислено: m/z: 333.0174 C6H5N8O9 [М+Н]+. Спектр ЯМР 1Н (CDCl3, δ, м.д, 300 МГц): 5.77 (с, 2Н, СН2), 5.87 (с, 2Н, СН2). Спектр ЯМР 13С (CDCl3, δ, м.д, 75.5 МГц): 59.8 (СН2), 63.7 (СН2), 131.9 (С(5) триазол. цикла), 141.7 (С(3) фуразан. цикла), 143.1 (С(4) триазол. цикла), 154.2 (С(4) фуразан. цикла). Спектр ЯМР 14N (CDCl3, δ, м.д, 21.7 МГц): -50.8 (ONO2), -47.7 (NO2). Элементный анализ для C6H4N8O9 (%): Найдено: С, 21.94; Н, 1.07; N, 33.46. C6H4N8O9. Вычислено: С, 21.70; Н, 1.21; N, 33.74.A solution of 3-(4,5-dihydroxymethyl-1H-1,2,3-triazol-1-yl)-4-nitro-1,2,5-oxadiazole (0.97 g, 4 mmol) in dry MeCN (2 .5 ml) was added dropwise to a stirred mixture of 100% HNO 3 (4 ml) and 98% H 2 SO 4 (4 ml) at 0-5°C (ice cooling). At the end of the dropwise addition, the cooling bath was removed and the reaction mass was stirred at 15-20°C for 1.5 hours, then poured into crushed ice (30 g) and extracted with CH 2 Cl 2 (3×15 ml). The combined organic extracts were washed with cold distilled water (3×20 ml) and dried over MgSO 4 . The desiccant was filtered off, the solvent was distilled off in vacuo, and the resulting residue was purified by column chromatography on SiO 2 (eluent CHCl 3 -EtOAc, 2:1). 0.65 g (49%) of 3-(4,5-dinitratomethyl-1H-1,2,3-triazol-1-yl)-4-nitro-1,2,5-oxadiazole was obtained as a light yellow oil . The yield in two stages was 33%. DSC (5°C/min): dec. 161°C. High resolution mass spectrum (ESI): Found: m/z: 333.0171 [M+H] + . C6H5N8O9 ,. Calculated: m/z: 333.0174 C 6 H 5 N 8 O 9 [M+H] + . 1H NMR spectrum ( CDCl3 , δ, ppm, 300 MHz): 5.77 (s, 2H, CH2 ), 5.87 (s, 2H, CH2 ). 13C NMR spectrum ( CDCl3 , δ, ppm, 75.5 MHz): 59.8 ( CH2 ), 63.7 ( CH2 ), 131.9 (C(5) triazole ring), 141.7 (C(3) furazan ring ), 143.1 (C(4) triazole ring), 154.2 (C(4) furazan ring). 14 N NMR spectrum (CDCl 3 , δ, ppm, 21.7 MHz): -50.8 (ONO 2 ), -47.7 (NO 2 ). Elemental analysis for C 6 H 4 N 8 O 9 (%): Found: C, 21.94; N, 1.07; N, 33.46. C6H4N8O9 . Calculated: C, 21.70; N, 1.21; N, 33.74.

Claims (10)

1. Производное 3-(5-нитратометил-1H-1,2,3-триазол-1-ил)-4-нитро-1,2,5-оксадиазола общей формулы I:1. 3-(5-nitratomethyl-1H-1,2,3-triazol-1-yl)-4-nitro-1,2,5-oxadiazole derivative of general formula I: где R= CH2ONO2.where R= CH 2 ONO 2 . 2. Производное 3-(5-нитратометил-1Н-1,2,3-триазол-1-ил)-4-нитро-1,2,5-оксадиазола общей формулы I по п. 1 в качестве компонента энергоемких пластификаторов смесевых твердых ракетных топлив (СТРТ).2. Derivative of 3-(5-nitratomethyl-1H-1,2,3-triazol-1-yl)-4-nitro-1,2,5-oxadiazole of general formula I according to claim 1 as a component of energy-intensive mixed solid plasticizers rocket fuels (SRT). 3. Способ получения производного 3-(5-нитратометил-1H-1,2,3-триазол-1-ил)-4-нитро-1,2,5-оксадиазола общей формулы I по п. 1, заключающийся в окислении концентрированной перекисью водорода в присутствии концентрированной серной кислоты производного 4-амино-3-(5-гидроксиметил-1H-1,2,3-триазол-1-ил)-1,2,5-оксадиазола общей формулы V:3. A method for preparing the 3-(5-nitratomethyl-1H-1,2,3-triazol-1-yl)-4-nitro-1,2,5-oxadiazole derivative of general formula I according to claim 1, consisting in the oxidation of concentrated hydrogen peroxide in the presence of concentrated sulfuric acid of the 4-amino-3-(5-hydroxymethyl-1H-1,2,3-triazol-1-yl)-1,2,5-oxadiazole derivative of general formula V: где R1= СН2ОН, c образованием производного 3-(5-гидроксиметил-1H-1,2,3-триазол-1-ил)-4-нитро-1,2,5-оксадиазола общей формулы VI:where R 1 = CH 2 OH, with the formation of a 3-(5-hydroxymethyl-1H-1,2,3-triazol-1-yl)-4-nitro-1,2,5-oxadiazole derivative of general formula VI: где R1 имеет вышеуказанное значение, которое подвергают взаимодействию с нитрующим реагентом с последующим выделением целевого продукта.where R 1 has the above value, which is subjected to interaction with a nitrating reagent, followed by isolation of the target product. 4. Способ получения по п. 3, отличающийся тем, что в качестве нитрующего агента используют смесь безводной азотной кислоты с концентрированной серной кислотой.4. The production method according to claim 3, characterized in that a mixture of anhydrous nitric acid and concentrated sulfuric acid is used as a nitrating agent.
RU2023120252A 2023-08-01 3-(5-nitratomethyl-1h-1,2,3-triazol-1-yl)-4-nitro-1,2,5-oxadiazole derivatives and method for production thereof RU2817968C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2817968C1 true RU2817968C1 (en) 2024-04-23

Family

ID=

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008102092A1 (en) * 2007-01-16 2008-08-28 Snpe Materiaux Energetiques Furazane derivatives, preparation thereof and energetic compositions containing them
RU2762560C1 (en) * 2021-04-27 2021-12-21 ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ ИНСТИТУТ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ им. Н.Д. ЗЕЛИНСКОГО РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК (ИОХ РАН) 3-(3-nitropyrazol-5-yl -4-nitrofurazan and a method for its preparation

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008102092A1 (en) * 2007-01-16 2008-08-28 Snpe Materiaux Energetiques Furazane derivatives, preparation thereof and energetic compositions containing them
RU2762560C1 (en) * 2021-04-27 2021-12-21 ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ ИНСТИТУТ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ им. Н.Д. ЗЕЛИНСКОГО РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК (ИОХ РАН) 3-(3-nitropyrazol-5-yl -4-nitrofurazan and a method for its preparation

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Rozhkov V. Yu. et al., Nucleophilic substitution in the series of (1,2,3triazol1yl)1,2,5oxadiazoles. Reactions with N, O, and Snucleophiles. Russian Chemical Bulletin, International Edition, 2005, vol. 54, no. 8, pp. 1923-1934. *
База данных CA [онлайн] Batog, Lyudmila V. et al., Triazolyl-1,2,5-oxadiazoles. New class of energetic compounds. International Annual Conference of ICT, 30th, 1999, 57/1-57/11, найдено в STN, AN 131:131952. База данных PUBCHEM [онлайн] PubChem CID: 56693022, Create date 08.03.2012. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Brewbaker et al. Cyclization of 3-diazoalkenes to pyrazoles
JPS59181249A (en) Azidonitramine, manufacture and use
CN107629003B (en) Preparation method of 1-methyl-4-nitropyrazole
RU2817968C1 (en) 3-(5-nitratomethyl-1h-1,2,3-triazol-1-yl)-4-nitro-1,2,5-oxadiazole derivatives and method for production thereof
CN113321666B (en) Energetic compounds based on cyclic skeletons and methods for their synthesis
RU2813466C1 (en) 3-(4-nitratomethyl-1h-1,2,3-triazol-1-yl)-4-nitro-1,2,5-oxadiazole and method for production thereof
RU2747110C1 (en) Substituted [(3-nitro-1h-1,2,4-triazol-1-yl)-nno-azoxy]furazanes and production method thereof
KR102507950B1 (en) Method for preparing salt derivatives of 4-nitramino-3-(5-dinitromethyl-1,2,4-oxadiazolyl)-furazanate(ndnf), salt derivatives of 4-nitramino-3-(5-dinitromethyl-1,2,4-oxadiazolyl)-furazanate thereby
JPS6246548B2 (en)
Vereshchagin et al. Polynuclear nonfused tetrazole-, 1, 3, 4-oxadiazole-, and 1, 2, 3-triazole-containing systems
US5554764A (en) Preparation of pyrrol and oxazole compounds: formation of C-acyl-α-amino acid esters therefrom
JPS6135194B2 (en)
US4453021A (en) Dinitropropyl fluorodinitroethyl formal plasticizer and method of preparation
RU2782118C1 (en) 1,1'-(e)-diazen-1,2-diylbis[3-(nitro-nno-azoxy)-1h-1,2,4-triazole] and method for its production
RU2768870C1 (en) 3-amino-4-{ [4-(nitro-nno-azoxy)furazan-3-yl]-nno-azoxy} furazan and method for its preparation
RU2756321C1 (en) Substituted [(3,4-dinitro-1h-pyrazole-1-yl)-nno-azoxy]furazans and method for synthesis thereof
CN116444449B (en) A preparation method of 3-(chloromethyl)-1-methyl-1H-[1,2,4]-triazole
RU2818440C1 (en) Azo[5-(4-nitrofurazan-3-yl)-2-(1,3,4-thiadiazole)] and method for production thereof
US6841690B1 (en) Polyazido compounds
US5672717A (en) Preparation of pyrrol and oxazole compounds; formation of porphyrins and C-acyl-α-amino acid esters therefrom
RU2804394C1 (en) Salts of 3-amino-4-(1h-tetrazol-5-yl-nno-azoxy)furazan and methods for their production
Zhang et al. Stereoselective Synthesis of (Z)‐4‐(2‐Bromovinyl) benzene‐sulfonyl Azide and Its Synthetic Utility for the Transformation to (Z)‐N‐[4‐(2‐Bromovinyl) benzenesulfonyl] imidates
US6998485B1 (en) Polyazido compounds
US6965042B1 (en) Polyazido compounds
JPS6028822B2 (en) Method for producing 4-methylimidazole-5-carboxylic acid isopropyl ester