Синтез и свойства производных имидазола и бисимидазола.

SYNTHESIS AND PROPERTIES OF DERIVATIVES OF IMIDAZOLE AND BISIMIDAZOLE

Olga Nagornova

Postgraduate Student, Kazan National Research Technological University, Republic of Tatarstan, Russia, Kazan

Lyailya Nurullina

Postgraduate Student, Kazan National Research Technological University, Republic of Tatarstan, Russia, Kazan

Zuhra Akhtyamova

Associate professor in Chemistry, Kazan National Research Technological University, Republic of Tatarstan, Russia, Kazan

Ruslan Gilmanov

Doctor of Chemical Sciences, Professor, Head of the Department of Chemistry and Technology of Organic Nitrogen Compounds, Kazan National Research Technological University, Republic of Tatarstan, Russia, Kazan

Аннотация. 5 (4) -амино-4 (5) -нитроимидазол представляет практи­ческий интерес в качестве полупродукта для синтеза галоген-, диазо-, азидо, 1-алкил-аминонитроимидазолов, триазинов. Были проведены исследования для определения оптимальных условий его синтеза.

Abstract. 5 (4) -amino-4 (5) -nitroimidazole is of practical interest as a semi-product for the synthesis of halo-, diazo-, azido, 1-alkyl-aminonitroimidazoles, triazines. Studies were carried out to identify the optimal conditions for its synthesis.

Ключевые слова: имидазол; 5(4)-амино-4(5)-нитроимидазол; аминонитроимидазол; 4,4 ', 5,5'-тетранитробисимидазол-2,2'.

Keywords: imidazole; 5 (4) -amino-4 (5) –nitroimidazole; amino­nitroimidazole, 4,4 ', 5,5'-tetronitrobisimidazole-2,2'.

Принимая во внимание то, что 5(4)-амино-4(5)-нитроимидазол представляет практический интерес как полупродукт для синтеза галоген-, диазо-, азидо-, 1-алкил-аминонитроимидазолов, триазинов [1, 2], а также новых соединений с нитроимидазильным фрагментом, нами выполнены исследования по выявлению оптимальных условий его синтеза – мольного соотношения исходного 4,5-динитро-имидазола и уксуснокислого гидразина, температуры и времени реакции, количества и природы катализатора. Максимальное превращение 4,5-динитроими­дазола в 5(4)-амино-4(5)-нитропроизводное (75% от теоретического) было достигнуто при соотношении реагентов 1:2.

Результаты исследований зависимости выхода 5(4)-амино-4(5)-нитроимидазола от времени реакции в среде метанола при температуре 60÷65°С, мольном соотношении 4,5-динитроимидазола и уксуснокислого гидразина, равном 1:2, приведены в таблице 1.

Таблица 1.

Зависимость выхода 5(4)-амино-4(5)-нитроимидазола от времени реакции

Значительный практический и теоретический интерес представляло изучение возможности селективного восстановления 4,4',5,5'-тетронитро­бисимидазола-2,2' – аналога 4,5-динитроимидазола. Закономерности синтеза данного продукта изучены на кафедре ХТОСА КНИТУ [3]. В теоретическом плане – для сравнения химического поведения указанных 4,5-динитроимидазолов. При получении 5(4),5'(4')-диамино-4(5),4'(5')-динитробисимидазола-2,2' открывался бы путь к 5,5'-дидиазо-4,4'-динитро-производному бисимидазола-2,2' – перспективному энергонасыщенному компоненту.

Актуальной задачей является поиск путей синтеза 5(4)-амино-2,4(5)-динитроимидазола. Селективное восстановление аммониевой соли 2,4,5-тринитро-имидазола завершается получением аминодинитроими­дазола с выходом 9 % и низкой степени чистоты. В то же время данный продукт является ключевым полупродуктом при синтезе 5-диазо-2,4-динитроимидазола – мощного энергонасыщенного материала, рекомендо­ванного к практическому применению.

Для синтеза 5(4)-амино-2,4(5)-динитроимидазола исследовалась схема 1:

Рисунок. Схема 1.

Выбор приведенной схемы был обоснован доступностью исходных субстратов – 4,5-динитроимидазола и 5(4)-амино-4(5)-нитроимидазола, а также литературными данными [2], где указывается на различную основность азота амино- и иминогрупп. Это позволило предположить возможность селективного ацилирования первичной аминогруппы и нитрование по циклическому атому азота с последующим проведением синтеза 5(4)-амино-2,4(5)-динитроимидазола по выбранной схеме 1.