ПОЛУЧЕНИЕ И РЕАКЦИОННАЯ СПОСОБНОСТЬ 4-НИТРО-3-(ТЕТРАЗОЛ-5-ИЛ)-ФУРАЗАНА С N- И O-НУКЛЕОФИЛАМИ
Аннотация
Предложена рациональная четыхстадийная схема синтеза 4-нитро-3-(тетразол-5-ил)фуразана. Синтез включает получение 3-амино-4-(1,2,4-оксадиазол-3-ил)-фуразана конденсацией амидоксима 4-аминофуразан-3-карбоновой кислоты с триэтилортоформиатом, восстановительное раскрытие гидразином 1,2,4-оксадиазольного цикла с образованием амидразона 4-аминофуразан-3-карбоновой кислоты. Диазотирование полученного соединения нитритом натрия в уксусной кислоте приводит к получению 3-амино-4-(тетразол-5-ил)фуразана. Искомый 4-нитро-3-(тетразол-5-ил)фуразан синтезирован окислением аминогруппы 3-амино-4-(тетразол-5-ил)фуразана раствором 30%-го пероксида водорода в концентрированной серной кислоте с выходом 85%. Увеличение окислительной активности системы H2O2/H2SO4 проведением стадии окисления при повышенной температуре позволило существенно уменьшить расход пероксида водорода и серной кислоты. Искомый 4-нитро-3-(тетразол-5-ил)фуразан выделен путем частичной нейтрализации реакционной массы ортофосфатом натрия с последующей экстракцией этилацетатом. Суммарный выход 4-нитро-3-(тетразол-5-ил)фуразана в пересчете на исходный амидоксим 4-аминофуразан-3-карбоновой кислоты составляет 42-48%. Показано, что реакция 4-нитро-3-(тетразол-5-ил)фуразана с рядом N- и O-нуклеофильных агентов (азидом натрия, высокоосновными аминами, гидразином, гидроксидом натрия, метанолом в присутствии карбоната калия) приводит к замещению нитрогруппы рассматриваемого соединения на нуклеофил с образованием соответствующих производных 4-R-3-(тетразол-5-ил)фуразана (R = N3, замещенная аминогруппа, NHNH2, ОН, OMe). Рассмотрены некоторые химические свойства полученных соединений. Реакция [3+2]циклоприсоединения 4-азидо-3-(тетразол-5-ил)фуразана (R = N3) c пропаргиловым спиртом использована в синтезе 4-(4-гидроксиметил-1,2,3-триазол-1-ил)-3-(тетразол-5-ил)фуразана. Конденсация 3-гидразино-4-(тетразол-5-ил)фуразана (R = NHNH2) с карбонильными соединениями в случае проведения реакции с бензальдегидом приводит к получению соответствующего гидразона, с β-дикарбонильными соединениями (малоновым диальдегидом, ацетилацетоном) были получены производные пиразола. Синтезированные соединения охарактеризованы методами 1Н и 13С ядерного магнитного резонанса, ИК спектроскопии и масс-спектроскопии.
Для цитирования:
Степанова Е.В., Степанов А.И. Получение и реакционная способность 4-нитро-3-(тетразол-5-ил)-фуразана с N- и O-нуклеофилами. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2017. Т. 60. Вып. 5. С. 21-29.
Литература
Pagoria P.F., Lee G.S., Mitchell A.R., Schmidt R.D. A review of ener¬getic material synthesis. Thermochim. Acta. 2002. V. 384. P. 187-204. DOI: 10.1016/S0040-6031(01)00805-X.
Pyatakov D.A., Chernyshev V.M. High-energy materials based on nitrogen-containing heterocycles. Novocherkassk: Izd-vo NOK. 2013. 84 p. (in Russian).
Mel’nikova S.F., Tselinsky I.V. Derivatives of 1,2,5-oxadiazole as energetic compounds. Izv. SPb GTI (TU). 2013. V. 47. P. 25-29-46 (in Russian).
Wang B, Zhang G., Huo H., Fan Y., Fan X. Synthesis, Characterization and Thermal Properties of Energetic Compounds De-rived from 3-Amino-4-(tetrazol-5-yl)furazan. Chin. J. Chem. 2011. V. 29. P. 919-924. DOI: 10.1002/cjoc.201190189.
Ilyushin M.A., Shugalei I.V., Tselinsky I.V., Garaba-dzhiu A.V. Some ecological problems on the usage of energetic mate-rials for initiation devices and the routs to their solution. Ekol. Khimiya. 2012. V. 21. N 3. P. 154-163 (in Russian).
Ilyushin M.A., Tselinsky I.V., Shugalei I.V. Environmentally Friendly Energetic Materials for Initiation Devices. Centr. Eu-rop. J. Energet. Mater. 2012. 9(4). P. 293-327.
Andrianov V,G., Eremeev A.V. Synthesis and properties of 4-amino-3-cyanofurazan. Chem. Heterocycl. Сomp. 1994. P. 608-611. DOI: 10.1007/BF01169844.
Stepanov A.I., Sannikov V.S., Dashko D.V., Astrat’ev A.A. Amidoxime 4-aminofurazan-3carboxylic acid in organic syn-thesis (review). Izv. SPb GTI (TU). 2014. V. 51. P. 32-46 (in Russian). DOI: 10.15217/issn1998984-9.2014.25.32.
Stepanov A.I., Sannikov V.S., Dashko D.V., Roslakov A.G., Astrat’ev A.A., Stepanova E.V. A new preparative method and some chemical properties of 4-R-furazan-3-carboxylic acid amidrazones. Khim. Geterotsykl. Soed. 2015. V. 51. P. 350-360 (in Russian). DOI: 10.1007/s10593-015-1707-4.
Sheremetev A.B., Mantseva E.V., Aleksandrova N.S., Kuz’min V.S. Khmel’nitskii L.I. Reaction of Nitrofurazans with Sulfur Nucleophiles. Mendeleev Commun.1995. V. 5. P. 25-27. DOI: 10.1070/MC1995v005n01ABEH000445.
Sheremetev A.B., Aleksandrova N.S. An Efficient synthesis of hydroxyfurazans. Mendeleev Commun. 1998. V. 6. P. 238-239. DOI: 10.1070/MC1998v008n06ABEH001045.
Sheremetev A.B., Kulagina V.O., Alexandrova N.S., Dmitriev D.E., Strelenko Y.A. Dinitro Trifurazanes with Oxy, Azo, and Azoxy Bridges. Propell. Expl., Pyrotechn. 1998. V. 23. P. 142-149. DOI: 10.1002/(SICI)1521-4087(199806)23:3<142::AID-PREP142>3.0.CO;2-X.
Stepanov A.I., Sannikov V.S., Dashko D.V., Roslyakov A.G., Astrat’ev A.A., Stepanova E.V., Aliev Z.G., Goncharov T.K., Aldoshin S.M. 3-Azido-4-(tetrazol-5-yl)furazan. Chem. Heterocycl. Comp. 2017. V. 53 (6/7). URL: http://hgs.osi.lv/index.php/hgs/issue/view/117 (in Russian).
Gao L., Yang H., Wu B., Cheng G., Lü C. New Synthetic Route of Five Furazan Derivatives. Chin. J. Energet. Materials. 2013. V. 21. N 2. P. 226-229. DOI: 10.3969/j.issn.1006-9941.2013.02.014.
