автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.07, диссертация на тему:Поиск путей получения полициклических амидов и аминов-полупродуктов для синтеза полинитраминов

На правах рукописи

СИЗОВА ЕКАТЕРИНА ВЛАДИМИРОВНА

ПОИСК ПУТЕЙ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИЦИКЛИЧЕСКИХ АМИДОВ И АМИНОВ - ПОЛУПРОДУКТОВ ДЛЯ СИНТЕЗА ПОЛИНИТРАМИНОВ

Специальность 05 17 07 - химия и технология топлив и специальных продуктов

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

Санкт-Петербург 2007

003066593

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)»

НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ

доктор химических наук, профессор ЦЕЛИНСКИЙ Игорь Васильевич

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ

доктор химических наук, профессор ЛАСКИН Борис Михайлович доктор химических наук, профессор БЕРЕСТОВИЦКАЯ Валентина Михайловна

ВЕДУЩАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ

ФГУП СКТБ «Технолог»

Защита состоится «12.» 2007 года в /3 часов на заседании

Диссертационного совета ДС 212 033 01 государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)» по адресу 190013, Санкт-Петербург, Московский пр, 26

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного технологического института (технического университета)

Замечания и отзывы по данной работе в одном экземпляре, заверенные печатью, просим направлять на имя ученого секретаря

Автореферат разослан «// »сен7&3р<% 2007 года

Ученый секретарь Диссертационного совета, кандидат химических наук, доцент

Мельникова С Ф

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Развитие оборонной техники связано с получением и разработкой новых, более эффективных компонентов смесевых твердых ракетных топлив, взрывчатых составов и артиллерийских порохов Одним из перспективных направлений в области создания мощных взрывчатых веществ является синтез конденсированных полициклических N-нитро-аминов На сегодняшний день основной сложностью в получении новых полициклических нитраминов является отсутствие общих препаративных методов целенаправленного синтеза исходных азотсодержащих полициклических структур Методология построения исходных полициклов, применяющаяся в настоящее время, не отличается разнообразием, и в общем виде заключается в одностадийном а-амино- или а-амидоалкилировании по атому азота различных аминов и амидов в среде водных кислот Такой способ позволяет синтезировать лишь гидролитически устойчивые полициклические азасоединения на основе мочевины, гуанидина, нитрогуанидина, а также ряда первичных бензиламинов В то же время синтез наиболее перспективных полициклических N-ацилпроизводных общей формулы (CHNAcyl)„ возможен, по-видимому, только в неводных средах Этот вывод и определил постановку задачи данной работы, а также пути ее решения

Цель работы. Основным направлением данной работы явилось изучение а-амино- и а-амидоалкилирования по атому азота различных азотистых нуклеофилов в неводных кислотных средах с целью разработки общих методов получения ациклических и циклических производных 1,1,2,2-тетрааминоэтана - полупродуктов для дальнейшего синтеза азаполициклических соединений

Научная новизна. В настоящей работе впервые проведено исследование реакционной способности различных электрофильных а-амино- и а-амидоалкилирующих реагентов -продуктов конденсации глиоксаля с первичными амидами (ацетамидом, хлорацетамидом, изобутирамидом, бензиламидом, уретаном), вторичными амидами (2-пирролидоном, сукцин-имндом), бисамидами (метилен-бис-ацетамидом, этилен-бис-ацетамидом) и 1,1-диамино-2,2-ди-нитроэтилеиом (FOX-7), по отношению к азотистым нуклеофилам в неводных кислых средах

Разработан общий метод синтеза новых ранее малодоступных соединений - ациклических и циклических Ы,Ы',К',,1ч,1'-тетраацилзамещенных 1,1,2,2-тетрааминоэтанов, через промежуточное выделение продуктов конденсации глиоксаля с амидами и последующее введение их во взаимодействие с азотистыми нуклеофилами в неводной кислой среде Впервые получены производные 1,1,2,2-тетрааминоэтана на основе 1,1-диамино-2,2-динитроэтилена (FOX-7) Метод позволяет синтезировать новые полифункциональные соединения, которые могут быть успешно использованы в дальнейшем синтезе азаполициклических соединений

Предложен новый метод синтеза простых эфиров 1,2-диолов, полученных конденсацией глиоксаля с амидами и низкоосновными аминами, через промежуточное образование циклических сульфитов, который позволяет синтезировать целевые соединения в мягких условиях с хорошими выходами (от 50 до 90%)

Практическая значимость работы. Получен широкий ряд ранее неизвестных ациклических и циклических прошводных 1,1,2,2-тетрааминоэтана, перспективных в качестве полупродуктов синтеза полициклических полинитраминов

Усовершенствован процесс получения 1,1-диамино-2,2-динитроэтилена (FOX-7) нитрованием 4,6-дигидрокси-2-метилпиримидина смесью HNO3/H2SO4 значительно уменьшено количество применяемой HNO3, а также показана возможность многократного использования отработанной серной кислоты без потери выхода и качества конечного продукта (FOX-7) Разработанный нами процесс является более экономичным, чем предложенные ранее, и при этом позволяет получать конечный продукт более высокого качества (>99%) и с высоким выходом 90-

Апробация работы. Результаты проведенных исследований докладывались на 10-ой международной конференции «New Trends m Research of Energetic Materials», 25-27 апреля 2007 г Pardubice, Czech Republic

Публикации. По теме диссертации опубликованы две статьи и одно краткое сообщение в Журнале Органической химии, одна статья в журнале Organic Process Research & Development^^

92%

статьи напечатаны в материалах 10-ой международной конференции «New Trends in Research of Energetic Materials» и две статьи приняты в печать в Журнал Органической химии

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, литературного обзора (2 главы), обсуждения результатов (6 глав), экспериментальной части, выводов и списка литературы (94 ссылки) Работа изложена на 140 страницах машинописного текста, содержит 8 таблиц, 1 рисунок, 80 схем

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Мы предположили, что проведение а-амино- и а-амидоалкилирования амидов и низкоосновных аминов в безводной кислой среде позволит перейти к синтезу М-ациламино-полициклических соединений Процесс построения такого рода соединений в первом приближении можно разделить на два основных этапа

1) введение в реакцию а-амидоалкилирования первичных амидов в неводной кислой среде,

2) конденсация полученных диациламинопроизводных с глиоксалем в условиях щелочного катализа с образованием новых а-амидоалкилирующих реагентов, которые могут быть использованы в дальнейшем синтезе азапояициклических структур

На примере 1,2-диацетокси-1,2-ди(ацетиламино)этана на схеме 1 показана общая методология возможного получения Ы-ацстиламинополициклических соединений

, жт АС ж,, АС АС m к it

AcN^NAc н+ AcHRJV^N^OAC ^/^N

AcN^NAc AcHN N^N^OAc & N N

1. (сноуон- j 2 a«2o /(сноун*

AcHN^Jv'^OAc ..... AcHN^/N!,NHAC Nc

AcNH2

AcHN N OAc AcHN

IX ^<NXX>

_____ N NHAc H N^n Í

Ac ч Ac Ac д. Ac

\ I. (СНОЬ/Oir \2 AcjO

Ac Ac

AcHNs^OAc AcfflSL/NHAc AcOwN^N^Ac

y AcWfr у 1 2(CHOb/Off у у

AcHN OAc Н AcHN NHAc 2Ac¡° AcO^N N OAc

Ac Ac

Ac Ac Ac Ал Ac Ac - y /UNH,/H+

_ AcHN^N^N^NHAc 2

< J I I > 111

PNANAN ACHN N N NHAC

Ac Ac Ac Ac Ac Ac

Схема 1

- В данной работе исследовано а-амино- и а-амидоалкилирование по атому азота первичных амидов, а также низкоосновных аминов фуразанового ряда в безводных кислых средах с целью разработки общего метода получения ациклических и циклических производных 1,1,2,2-тетрааминоэтана - полупродуктов для дальнейшего синтеза азаполициклических соединений В качестве электрофильных а-амидоалкилирующих реагентов были выбраны продукты конденсации глиоксаля с первичными амидами, вторичными амидами, бисамидами и 1,1-диамино-2,2-ди-нитроэтиленом (FOX-7) Строение синтезированных соединений доказано методами ИК и ЯМР'Н-спектроскопии, а также данными элементного анализа.

1 Конденсация 1,2-диацетокси-1Д-бис(ациламино)эганов с азотистыми нуклеофилами

В условиях щелочного катализа вне зависимости от соотношения реагентов первичные амиды (ацетамид, хлорацетамид, изобутирамид, бензамид), а также ряд вторичных амидов (2-пирролидон, сукцинимид и др), реагируют с глиоксалем с образованием линейных продуктов конденсации - ^Ы'-дигидроксиэтиленбисациламидов (1) (схема 2)

/ОН И. ,(Ж'

сно он- ^ Т^

RH +

сно

R" "ОН R OR'

1а-е 2 а-д, 3

1,2, R = NHAc (a), NHBz (6),-nQ (в) ~lO ('). NHCOCH2Cl (д),

NHCOCH(CH3)2 (е), R' = Ас; 3,R = NHCOCH(CH3)2, R' = Me.

Схема 2

При проведении конденсаций 1,2-диацетокси-1,2-бис(ациламино)этанов (2а-д) с ацетамидом в апротонных растворителях (ацетонитрил, ДМФА) в условиях кислотного катализа п-толуолсульфокислотой (p-TsOH) только в случае диацетоксипроизводного (2а) удалось выделить 1Л,2,2-тетракис(ацетиламино)этан (4а) с низким выходом (5%) Увеличение кислотности реак-ионной системы или повышение температуры приводят к быстрому смолообразованию как в этом, так и в других случаях

В тоже время применение в качестве растворителя избытка ацетамида (или уретана) позволило синтезировать производные 1,1,2,2-тетрааминоэтана (4а-в,е) и (5а-в,е) с выходами от 30 до 70% Конденсация диацетоксипроизводных (2а-в), а также диметоксипроизводного (3) с ацетамидом и уреганом успешно протекает при нагревании в течение 30 минут при 100-110°С в условиях кислотного катализа p-TsOH (схема 3)

R^ ^NHCOOEt R^^OR' R^,NHAc

NH2COOEt [ AcNH2 |

р-ТзОН, Д. р-ТзОН,

К^ "~ЧШСООЕ1 10в-«0»С К- ^ОИ' «ХМ10°С ^ РШАс

5а-в,е 2а-в,3 4а-в, е

о.

4,5, И = NHAc (а), 1ЧНВг (б), (в), 1ЧНСОСН(СН3)2 (е) Схема 3

При изучении вчичния параметров процесса на выход соединений (4а-в,е) и (5а-в,е) оказалось, что повышение температуры на 20-30°С, также как и увеличение количества используемого катализатора более чем в два раза, резко снижает выход целевых соединений вследствие быстрого разложения реакционной массы Попытки провести конденсацию соединений (2а-в, е) с менее основными, чем ацетамид и уретан, амидами (хлорацетамид, бензамид), а также ввести в реакцию с ацетамидом и уретаном менее реакционноспособные диацетоксиэтилендиамиды (2г, д), используя более жесткие условия (150-160°С), не позволили синтезировать ожидаемые производные 1,1,2,2-тетрааминоэтана В указанных случаях наблюдалось лишь* постепенное смолообразование

Известно, что 1М-алкил замещенные амиды могут быть получены по реакции Риттера в результате взаимодействия нитрилов со спиртами в присутствии протонных кислот Нами было показано, что 1,2-бис(хлорацетиламино)-1,2-этандиол (2д) в присутствие 93%-ной серной кислоты при 0-5°С вступает в реакцию с ацетонитрилом, образуя целевое соединение (4д) с выходом 85% (схема 4)

СН^ / Н28Р4 (»3 или 100%)

Л- 0-5°С

К СЖ' И' ^НАс

1 д, 2 а-в 4 д, 4а-в

I, й' = Н, 2, Н'« Ас, 4, Я = 1*НАс (а), ГШВг (б), -гХ] (в), ¡\НСОСН2С1 (д)

Схема 4

Попытка ввести в реакцию Ритгера диолы (1а-г, е) в аналогичных условиях не привела к образованию соответствующих 1,1,2,2-тетраациламиноэтанов (4а-г, е), вероятно, вследствие гидролиза исходных и/или промежуточных соединений Тем не менее, проведение реакции в 100%-ной серной кислоте с использованием вместо диолов (1а-в) их диацетоксипроизводных (2а-в) позволяет выделить целевые соединения (4а-в) с выходами 70-80% Получить аналогичным образом диацетамидопроизводные (4г е) на основе сукцинимида и изобутирамида не удается при выливании реакционной массы на лед наблюдается интенсивное газовыделение, что свидетельствует о разложении продуктов реакции

Исследование реакционной способности диацетоксипроизводных (2а-в) по отношению к другим азотистым нуклеофилам выявило легкость протекания реакций конденсации соединений (2а-в) с низкоосновными аминами фуразанового ряда, близкими по своей основности к ацетамиду и уретану

н

НЛ/Ш, РЬ 1ЧН2 II

ф к^/ОАс н «иА-гг-и,

р-Т*ОН,СН3СМ, [ьТвОН, СН3С!Ч,

к н 20"25°С ОАС 20-25°С к Н~Т/-^-РН

ба-в 2а-в 7а-в N. N

V

2,6,7, И = ШАс (а), МНВг (б), -14^ (в)

Схема 5

При взаимодействии соединений (2а-в) с 3,4-диаминофуразаном в мягких условиях при комнатной температуре в среде ацетонитрила в присутствии каталитических количеств р-ТвОН были получены циклические производные 1,1,2,2-тетрааминоэтана (ба-в) с количественными выходами (схема 5) Диацетоксипроизводные (2а-в) в аналогичных условиях реагируют с 4-фенилфуразан-3-иламином с образованием соответствующих дизамещенных соединений (7а-в) с выходами около 90%

2 Конденсация 1,2-диацетокси-1,2-бис(этоксикарбониламино)этана и 1-ацетокси-1Д,2-трис(этоксакарбоннламино)этана с азотистыми нуклеофилами

Аналогичный подход к синтезу К,Ы',К",№'-тетраацилзамещенных 1,1,2,2-тетрааминоэтанов был продемонстрирован на примере конденсации 1,2-диацетокси-1,2-бис(этоксикарбонилами-но.)этана (2ж) и 1-ацетокси-1,2,2-трис(этоксикарбониламино)этана (9) с ацетамидом, уретаном и низкоосновными аминами фуразанового ряда (3,4-диаминофуразаном и 4-фенил-З-фуразанил-амином)

Полученные на основе уретана а-амидоалкилирующие реагенты (1ж, 8) легко ацилируются уксусным ангидридом в присутствии пиридина. При нагревании моно- и диацетоксипроизводных (2ж) и (9) с избытком ацетамида или уретана в течение 20 мин при ¡00-110°С в условиях кислотного катализа p-TsOH были получены соответствующие бис(ацетиламино)производные (10, 11) с выходами 50-60% и 1,1,2,2-тетракис(этоксикарбониламино)зган (12) с выходом 90-95% (схема 6)

Также было показано, что бис- и трис(этоксикарбониламино)этаны (2ж, 9) легко вступают в реакцию с 4-фенил-З-фуразаниламином при комнатной температуре в среде ацетонитрила в присутствии каталитических количеств />-ТэОН с образованием соответствующих производных (13) и (14) с количественными выходами (схема 6) При взаимодействии моноацетокси-производного (9) с 1 экв 3,4-диаминофуразана в аналогичных условиях вместо ожидаемого продукта монозамещения был выделен с высоким выходом (91% в расчете на соединение (9)) продукт лишь дизамещения (15) (схема 7)

асрш2

еюосгчн.чл1

Еюосрт

еюос1мн' "он 1ж,8

АсгО/Ру | БЛЮСШ^^Я

X —

еюос!чн'^х)ас 2-а, 9

Л.

еюосрш кнас 10,11

_____ЕЮОСгш. Ж

РЬ \Н2

еюос\н кнсоое! 12

n. n еюосрш^ ж

т

еюосян —:рь

V

К = ОН (1ж), ОАс (2ж), NHAc (10), \HCOOEt (8,9,11,12,14), 4-фенил-З-фуразаниламино (13)

Схема 6

EtOOCNH

шахт

,гт2

еюосмн. NHCooEt ЕЮОСНКч ^гшстхт

EtOOCNH "ОАс 9

СН3С1Ч,р-Т»ОН 20-25°С

еюоомн

N4"

тт V"

15

N4 Г<НСООЕ1

Схема 7

В отличие от 1,2-диацетокси-1,2-бис(ациламино)этанов (2а-в), 1,2-диацетокси-1,2-бис-(этоксикарбониламино)этан (2ж) не образует в указанных условиях с 3,4-диаминофуразаном соответствующее бидаклическое соединение (бж) В ходе реакции наблюдается Постепенное смолообразование, выделить удается лишь небольшое количество 1,1,2,2-тетракис(этокси-карбониламино)этана (12) (10%) (схема 8)

н

ЕЮОСН1Ч. N. к

^ ТТ^о

ЕЮОСНГЧ

ЕЮОСНМ ОАс 2ж

\ р-Т»ОН

а /° СН3С.Ч\ 14 20-25°С

Схема 8

EtOOCHN N 14

н

бж

/

ЕЮОСНЯ

X

^НСООЕ!

ЕЮОСНМ' ГШОХт 12

£

Проведенные исследования показали, что линейные а-амидоалкилирующие реагенты успешно вступают во взаимодействие с азотистыми нуклеофилами в неводной кислой среде Поэтому на следующем этапе работы мы перешли к изучению реакционной способности циклических электрофильных а-амидоалкилирующнх реагентов, полученных конденсацией глиоксаля с бисамидами

3 Конденсация 1,3-диацетил-4,5-диацетоксиимидазолидина и 1,4-днацетил-2,3-диацетоксипиперазина с азотистыми нуклеофилами

Из литературы известно, что метилен- (16а) и этиленбисформамиды (166) в условиях щелочного катализа успешно вступают во взаимодействие с глиоксалем с образованием циклических дигидроксипроизводных (17а) и (176) с выходами 60-70% В случае соответствующих бисацетамидов (16г) и (16е) ранее был синтезирован лишь продукт конденсации метилен-бисацетамида (16г) с глиоксалем - 1,3-диацетил-4,5-дигидроксиимидазолидин (17г) с выходом 63% (схема 9) Тщательным подбором условий реакции, нам впервые удалось синтезировать 1,4-диацетил-2,3-дигидроксипиперазин (17е) с высоким выходом Проведение конденсации эти-ленбисацетамида с 1 экв глиоксаля в присутствии каталитических количеств гидрокарбоната натрия или калия при строгом контроле кислотности среды (pH = 8) позволяет получить диол (17е) с выходом 90% (схема 9)

COR

(СНО)2 НО I 16,17

\ Й=Н,Х = СН2(3),

ЛХ R=H,X=CHJCH2(6), ^ R= СН3, X - CI12 (г),

RCONH-X-NHCOR ^ „ R= CH* X = СН2СН2 <е)

16 COR

17

Схема 9

Принимая во внимание, что N-ацетилпроизводные, как известно, обладают большей устойчивостью при названии в безводных кислых средах, чем соответствующие N-формильные производные, в качестве исследуемых циклических электрофильных а-амидоалкилирующих реагентов были выбраны 1,3-диацетил-4,5-диацетоксиимидазолидин (17г) и 1,4-диацетил-2,3-диацетоксипиперазин (17е)

Проведение реакций а-амидоалкилирования в апротонных растворителях в условиях кислотного катализа p-TsOH показало, что диацетоксиимидазолидин (18) успешно реагирует с ацетамидом в кипящем ацетонитриле с образованием бис(ацетиламино)имидазолидина (20) с выходом 45% (схема 10) Взаимодействием диацетоксипиперазина (19) с ацетамидом в аналогичных условиях синтезировать соответствующее бис(ацетиламино)цроизводное (21) не удалось вследствие быстрого смолообразования

Ас Ас Ар

,ОН . „ N^-ОЛс N___.NHAc

/ ^ Асг° t / AcNH; / -у

\___1 Ру \ Jv CH3CN,p-TJOH \ JL

N ОАс N NHAc

Ас Ас Ас

17 г,« 18,19 20,21

X = С!!г <17г, 18,20), X = СНгСН2 (17е, 19,21) Схема 10

При нагревании пиперазина (19) в ацетонитриле в присутствии каталитических количеств р~ ТбОН в течение 1-2 мин исходное соединение (19), по данным ТСХ, переходит в продукт дезацилирования (22), который может быть выделен из реакционной массы с выходом 38% (схема

И)

Ввиду того, что исходное соединение (19), также как и полупродукт (22), при кипячении в апротонных растворителях в условиях кислотного катализа /)-ТвОН быстро разлагается, нами была предпринята попытка синтеза бис(ацетиламино)производного (21) в более мягких условиях Проведение реакции при комнатной температуре позволяет выделить целевое соединение (21) с выходом 10-15% (схема 10)

Ас Ас

^ОАс ^^ ^ОАс

р-ТяОН

14'

I

Ас 19

ОАс

СНзСИ

22

Схема 11

Исследование реакционной способности дигидрокси- и диацетоксипроизводных имидазо-лидина (17г, 18) и пиперазина (17е, 19) по отношению друг к другу показало, что при нагревании соединений (17г) и (18), а также соединений (17е) и (19) в ацетонитриле в присутствии каталитических количеств р-ТэОН можно получить димерные простые эфиры (23) и (24) с выходами соответственно 31% и 23% (схема 12)

Ас Ас

I .оа ««Ч^

<х * х>

/ ОН АсО \ Ас

АсО \ Ас

17г

18

Ас

Ас

АсО.

р-Т!ОН CHзCN

^-Т!ОН СН3ОЧ

т О N )

Ас Ас

23

Ас Ас

-IV Л .IV

№

1

Ас

(XX)

19

24

Схема 12

Ранее мы обнаружили, что взаимодействие 1,2-диацетокси-1,2-бис(ациламино)этанов (2а-в, е-ж) с ацетамидом и уретаном успешно протекает при нагревании в отсутствие растворителя в течение 30 мин при 100-110°С в условиях кислотного катализа р-ТЮН Применение данного метода для синтеза соответствующих бис(ацетиламино)- (25, 26) и бис(этоксикарбониламино)-производных (27, 28) имидазолидина и пиперазина позволило получить указанные соединения с удовлетворительными выходами (45-65 %) (схема 13)

шахта

а

Ас

NHCOOEt

1«Н2СООЕ1

р-ТвОН 100-11ГС

Ас

/

X

\

ОАс

р-ТЮН 100-П0°С

27,28

ас

\ 1ЧНАс

/У

У 1ЧНАс Ас

25,26

18,19

X = СН2 (18,25,27), X = СН2СНг (19,26,28)

Схема 13

Также было установлено, что при нагревании пиперазина (19) в избытке мочевины и о-толилмочевины при кислотном катализе р-ТвОН образуются продукты дизамещения (29) и (30) с выходами соответственно 54% и 52% (схема 14) Для имидазолидина (18) получить аналогичные производные не удается

Ас Ас О

х—I!—\

N. ОАс ^N—NHR

ПГ NHjC'ONHR

X

p-TsOH, 100-110°C N' "ОАс "N' ~"N—n— NHR

Ас Ас

Н

19 29,30

R= Н (29), Н = о-СН3С6Н4 (30)

Схема 14

Диацетоксипроизводные (18, 19) по отношению к аминам фуразанового ряда ведут себя аналогично 1,2-диацетокси-1,2-бис(адиламино)этанам (2а-в) Конденсации легко протекают в ацетонитриле при комнатной температуре в присутствии каталитических количеств р-ТэОН В результате взаимодействия соединений (18) и (19) с 3,4-диаминофуразаном с количественными выходами были получены циклические производные (31) и (32), с 4-фенилфуразан-З-иламином имидазолидин (18) и пиперазин (19) реагируют с образованием соответствующих дизамещенных продуктов (33) и (34) с выходами около 90% (схема 15)

H,N NH2 Ph. NHj N N

o -- x ---► x

p-TsOH, CH3CN p-TsOH, CH3CN

/yY

/ p-TsOH, CH3CN p-TsOH, CH3CN \

T ? ОАс 'Г "NH-тг

Ас H Ас Ac // \\

31,32 18,19 33,34 N\q/'N

X = CH2 (18,31,33), X = CH2CH2 (19,32,34)

Схема 15

В отличие от нитрогуанидина и бисамидов, 1,1-диамино-2,2-динитрозтилен (FOX-7) ранее не вводился в конденсацию с глиоксалем Анализ литературного материала, а также полученных нами экспериментальных данных позволил предположить, что на основе FOX-7 может быть получен ряд различных полифункциональных соединений, содержащих фрагмент 1,1,2,2-тетрааминоэтана, - полупродуктов для дальнейшего синтеза полициклических N-нитроаминов

4 Синтез 1Д-диамино-2,2-динитроэтилена (FOX-7)

1,1-Диамино-2,2-динитроэтилен (FOX-7) - новое мощное взрывчатое вещество с плотностью 1 89 г/см3 и энергетическими характеристиками, близкими к гексогену (RDX), однако обладающее меньшей чувствительностью к удару и трению, чем RDX

37

Схема 16

Широко используемым способом получения FOX-7 является нитрование 4,6-дигидрокси-2-метилпиримидина (35) смесью HNO3/H2SO4 при комнатной температуре Ранее были выделены промежуточные продукты нитрования 5-шпро-4,6-дигидрокси-2-метилпиримидин (36) и 2-динитрометилен-5,5-динитропиримидин-4,6-дион (37) Конечное соединение (FOX-7) было получено как в результате кислотно-катализируемого гидролиза тетранитропроизводного (37) с

выходом около 70%, так и просто при разбавлении нитромассы большим количеством воды (более 500 частей) с выходом 75% (схема 16)

В настоящей работе мы подробно изучили процесс получения 1,1-диамино-2,2-ди-нитроэтилена (FOX-7) нитрованием 4,6-дигидрокси-2-метилпиримидина (35) смесью HNO3/ H2SO4, подобрали оптимальные условия нитрования и гидролиза, а также показали возможность многократного использования отработанной серной кислоты без потери выхода и качества конечного продукта (FOX-7)

4.1 Нитрование 4,б-дигидрокси-2-метилпиримидина

Первоначально проведенные исследования нитрования показали, что рекомендованное ранее количество серной кислоты явно недостаточно для безопасного проведения процесса В этих условиях наблюдается очень сильное загустевание реакционной массы за счет кристаллизации полупродукта (37), что делает невозможным не только дальнейшее пере-мешивание, но и выгрузку реакционной массы из аппарата Ухудшение теплоотвода за счет плохого перемешивания реакционной массы, учитывая низкую термическую стабильность соединения (37), может привести к угрозе теплового взрыва при проведении процесса в промышленных масштабах Нами было установлено, что увеличение массового соотношения Н^С^/пиримидин (35) с 5 5-8 5 (рекомендованного ранее) до 12-14 позволяет полностью конт-ролировать нитрование вне зависимости от типа перемешивающего устройства и объема производства

По оригинальной методике при нитровании пиримидина (35) был использован очень большой избыток HNO3 (10-19 экв) по сравнению со стехиометрическим количеством (4экв), которого вполне достаточно, по данным работы A J Bellamy и сотр, для завершения гем-динитрования Также ранее было отмечено, что нитрование пиримидина (35) протекает через довольно быстрое образование мононитросоеданения (36), которое может быть успешно выделено из реакционной массы (схема 15)

Исследование зависимости выхода полупродукта (36) и конечного соединения (FOX-7) от молярного соотношения НИОз/пиримидин (35) при использовании массового соотношения НгвСУпиримидин (35) 12 1, времени выдержки 18 ч и температуре 15-20°С показало, что оптимальное количество HNO3, требуемое для полного нитрования пиримидина (35) до тетранитропроизводного (37) соответствует стехиометрическому количеству с 5-8%-ным избытком (таблица 1)

Таблица 1 - Выход продуктов нитрования пиримидина (35) в зависимости от количества HNO¡

Выход, % Мольное соотношение HNCh/пиримидин (35)

1.0 2.0 3.4 4.2-4.3

5-Нитро-4,6-дигидрокси-2-метилпиримидин (36)а 72 5 42 4 87 -

1,1 -Диамино-2,2-динитроэтилен (FOX-7)0 2 5-3 0 32 0 66 1 91 9

4,6-Дигидрокси-2-метилпиримидин (35)" + + + -

Динитрометан, CH2(N02)2r - 12 0 40 0 56 2

' Выход продукта, выпавшего после разбавления отработанной кислоты водой (1 4), от которой был предварительно отфильтрован полупродукт (37), 6Выход конечного продукта (FOX-7) после гидролиза соединения (37),

"Наличие исходного соединения (35) в реакционной массе после разбавления определялось с помощью градиентной ВЭЖХ,

'Выделялся в виде натриевой соли после гидролиза соединения (37) и экстракции эфиром

Также были проведены исследования зависимости выхода продуктов нитрования от времени проведения реакции при весовом соотношении НгвО^пиримидин (35) 12, молярном соотношении ШОз/пиримидин (35) 4 2-4 3 и температуре нитрования 15-20°С (таблица 2) Установлено, что дня полного нитрования пиримидина (35) до тетранитропроизводного (37) достаточно выдержки в

течение 4 ч (табл 2) Таким образом, нами были определены оптимальные параметры нитрования пиримидина (35) смесью ЮГОз/НгЗС^ при температуре 15-20°С количество ЮТОз - 5-"8% избыток по отношению к стехиометрическому количеству, массовое соотношение КЬЯС^/пиримидин (35) - 12-14, реакционное время -4ч

Таблица 2 - Выход продуктов нитрования в зависимости от времени проведения реакции (весовое соотношение Н^О^пиримидин (35) - 12, молярное соотношение НМОз/пиримидин (35) = 4 2-4 3)_

Выход, % Время реакции, ч

0.7 2.0 3.0 4.0-18.0

5-Нитро-4,6-дигидрокси-2-мегилпиримидин(36)а 315 10 4 <1 -

1,1-Диамино-2,2-динитроэтапен (FOX-7)D 60 6 78 9 899 92 0

' Выход продукта, выпавшего после разбавления отработанной кислоты водой (1 4), от которой был предварительно отфильтрован полупродукт (37), 5Выход конечного продукта (FOX-7) после гидролиза соединения (37)

4.2 Модификация процесса получения FOX-7

Как уже упоминалось ранее, общим способом получения FOX-7 из пиримидина (35) является нитрование последнего смесью HNO3/H2SO4 при комнатной температуре до полупродукта (37) с последующим разбавлением нитромассы большим количеством воды (более 500 частей) Проведение гидролиза, таким образом, не позволяет организовать повторное использование отработанной кислоты Кроме того в ряде наших экспериментов наблюдалась четкая тенденция перехода процесса в неконтролируемый режим, о чем свидетельствовало сильное вспенивание и саморазогрев реакционной массы

Проведенные ранее исследования показали, что при тщательном промывании отфильтрованного полупродукта (37) трифторуксным ангидридом, а затем трифторуксусной кислотой удается получить соединение (37), свободное от H2SO4, дальнейший гидролиз которого в оптимальных условиях позволяет синтезировать FOX-7 с выходом 96% Однако необходимо отметить, что сухой полупродукт (37) является гидролитически нестабильным соединением и легко гидролизуется во влажном воздухе Кроме того, он обладает более высокой чувствительностью к механическим воздействиям, чем ТЭН, что делает работу с ним опасной

Дальнейшее изучение процесса позволило нам установить, что полупродукт (37), отфильтрованный от реакционной массы и промытый небольшим количеством 95-97%-ной H2SO4, содержит по массе не менее 40-45% промывной H2SO4, что во-первых, значительно снижает его чувствительость к механических воздействиям и ставит по этому показателю в ряд между тротилом и тетрилом, а во-вторых, повышает гидролитическую стабильность соединения (37) и позволяет хранить его при комнатной температуре на воздухе в течение 2-х дней Увеличение содержания H2SO4 во влажном продукте (37) не оказывает влияния на его стабильность, однако позволяет понизить чувствительность к механическим воздействиям и сделать дальнейшую работу с ним более безопасной

Изучение гидролиза «влажного» полупродукта (37), содержащего по массе около 40-45% промывной H2SO4, показало, что скорость гидролиза сильно зависит от количества используемой воды, а точнее от концентрации H2SO4 в реакционной среде (рис 1) Повышение концентрации

□ □по5%-ная серная кислота *'■» 10%-наясерная кислота ■ ■мш20%-йая серная кислота о® ск?30%-"зр серная ««слота

Рис. 1 - Зависимость выхода FOX-7 при гидролизе «влажного» продукта (37), содержащего по массе около 40-45% H2SO4, от времени выдержки и концентрации HJSOt, в реакционной массе

H2SO4 с 5% до 30% приводит к сокращению времени выдержки с 24 до 5 ч для достижения максимального выхода FQX-7 В ходе проведенных исследований было установ-лено, что при использовании 20%-ной H2SO4, гидролиз протекает в контролируемом режиме, а для достижения выхода FOX-7 90-92% требуется выдержка в течение 8-10 ч Необходимо отметить, что указанный выход (90-92%) на 5-7% выше, чем максимальное значение выхода FOX-7, показанное на рисунке1

Это объясняется потерями конечного продукта при многократном фильтровании небольших порций FOX-7, образующихся через определенные промежутки времени Чистота конечного продукта определялась с помощью градиентной ВЭЖХ и составляла >99%

Проведение гидролиза «влажного» полупродукта (37) имеет несколько существенных преимуществ 1) позволяет проводить гидролиз в контролируемом режиме, 2) позволяет избежать утилизации большого количества разбавленной отработанной серной кислоты, обладающей высокой коррозионной активностью, 3) позволяет организовать повторное использование отработанной H2S04

Для того чтобы уменьшить количество затраченой H2SO4, мы рассмотрели возможность использования отработанной H2SO4 в дальнейшем нитровании пиримидина (35) Было установлено, что выход конечного соединения (FOX-7) существенно зависит от концентрации H2SO4 в нитрующей среде Оптимальная концентрация H2S04 для нитрования составляет 93-98% При более высокой концентрации H2SO4 (100%) значительно возрастает растворимость тетра-нитропроизводного (37) в реакционной массе, что существенно снижает выход FOX-7 (табл 3) В более разбавленной H2SO4 (<88%), за счет протекания гидролиза полупродукта (37) в нитрующей среде, выход FOX-7 падает до 67%

Предложенный нами циклический режим использования отработанной кислоты заключается в том, что после окончания нитрования реакционную массу не разбавляют избытком воды, а отделяют от полупродукта (37) фильтрацией Далее тетранитропроизводное (37) промывают небольшим количеством свежей H2SO4 и отправляют непосредственно на стадию гидролиза Маточник доукрепляют 30%-ным олеумом до концентрации 93-96% и используют для нитрования новой порции пиримидина (35) (табл 3) Проведенные исследования показали, что маточник после фильтрации, представляющий собой отработанную H2SO4, является достаточно стабильным и может храниться в обычных условиях в течение нескольких дней Отработанную кислоту, собранную после промывания полупродукта (37), далее объединяют с разбавленной 20%-ной H2SO4, полученной на стадии гидролиза, и отправляют на утилизацию

Таблица 3 - Выход и качество конечного продукта (FOX-7) при повторном использовании отработанной H2SO4 в зависимости от количества циклов и концентрации H2SO4 в пирующей среде (весовое 'соотношение H2SO4/ пиримидин (35) = 12, молярное соотношение НЫОз/

№ цикла Концентрация H2S04 (%) Выход, г Выход, % Чистота FOX-7, % (ВЭЖХ) Температура разложения, °С

i л 99 5 Г 1 л J 1U ПС л ОО У 96-98 220-225

2 96 0-96 5 5 50 93 7 98-99 236-238

3 95 0-96 0 5 43 92 5 >99 238-240

4 94 0 5 40 92 0 >99 238-240

5 93.0 5 35 91 1 >99 238-240

6 93 0 5 30 90 3 >99 238-240

7 93 0 5 28 90 0 >99 238-240

8 93 0 5 30 90 3 >99 238-240

Нами было отмечено, что при многократном использовании отработанной кислоты выход и качество конечного продукта не падают как минимум в течение 8 циклов (табл 3) При этом на каждом цикле потребляется всего 3 вес часта 30%-ного олеума вместо 10-14 вес частей 95-97%-ной Н2804, которая ранее просто терялась при разбавлении реакционной массы

Таким образом, мы существенно усовершенствовали процесс получения FOX-7 нитрованием пйримидина (35) смесью HNO3/H2SO4 Основными преимуществами данного метода по сравнению с предложенными ранее процедурами, являются

1) высокая чистота конечного продукта (>99%) позволяет не проводить дополнительную очистку,

2) в предложенных условиях процесс получения FOX-7 протекает в контролируемом режиме как на первой, так и на второй стадии,

3) используется минимальное количество реагентов,

4) возможна организация повторного использования отработанной H2SO4 без потери качества и выхода конечного продукта (FOX-7),

5) позволяет избежать утилизации большого количества разбавленной отработанной серной кислоты, обладающей высокой коррозионной активностью.

Разработанный нами процесс является более экономичным, чем предложенные ранее, и при этом позволяет получать конечный продукт более высокого качества (>99%) и с высоким выходом 90-92%

5 Конденсация 2-(дииитрометилен)имидазолидин-4,5-диола с азотистыми

нуклеофилами

На данном этапе работы мы изучали взаимодействие различных азотистых нуклеофилов с 2-(динитрометилен)имидазолидин-4,5-диолом (38), продуктом конденсации FOX-7 с глиоксалем Конденсацию FOX-7 с глиоксалем проводили в водном растворе при рН 7-8 Увеличение рН до 9 приводит к резкому падению выхода соединения (38) вследствие низкой стабильности последнего в щелочной среде Отмечено, что если в слабощелочной среде производное (38) образуется с хорошим выходом, то в кислой среде выделить моно- или дизамещенные продукты конденсации не удается (схема 17)

R = ОМе (39), OEt (40), Ас (41) Схема 17

Полученное соединение (38) стабильно в водных кислых средах, легко ^тарифицируется спиртами в присутствии серной кислоты Кипячением диола (38) в смеси МеОН/НгЭО* (10мл/5мл) и Et0H/H2S04 (10мл/5мл) были получены диметокси- и диэтокси- (39, 40) производные с выходами соответственно 88 и 71% (схема 17)

FOX-7 также реагирует с избытком формальдегида в водном растворе при рН 7-8 с образованием К,К'-дигидроксиметил-1,1-диамино-2,2-динитроэтилена (42) (схема 18)

он

O2N NH2 O2N HN-

+ 2 CH20

N HN

И

рН ™ 7-8

О^ N»2 О^ НМ-

РОХ-7 ., О»

42

Схема 18

Диол (38) в присутствии 93%-ной серной кислоты при 0-5°С вступает в реакцию с ацетонитрилом (схема 19) Выделяющееся из реакционной массы соединение, вероятно, представляет собой не растворимую в ацетошприле сернокислую соль диацетамидопроизводного (43), которая является нестабильным соединением и разлагается при комнатной температуре в течение

30 мин, в холодильнике через 20-25 ч Соль (43) может храниться без выделения из маточного раствора при 0-5°С в течение нескольких недель

Схема 19

Получить диацетамидопроизводное (44) в виде свободного основания можно, обработав сернокислую соль (43) ледяной водой или этанолом, при этом выход соединения (44) составляет 27% (схема 20) При добавлении небольшого количества воды к суспензии сернокислой соли (43) в ацетонитриле при 0-5°С вместо ожидаемого диадетамидотгроизводного (44) образуется соединение (45) с выходом 63% (схема 20)

Схема 20

Соединение (45) стабильно при низких температурах (0-5°С), но при хранении в открытой посуде на воздухе разлагается в течение 1 месяца Бицикл (45) нестоек к действию слабоосновных полярных растворителей (ДМСО, ДМФА) и воды Использование вместо ацетонитрила других растворителей, в которых соединение (45) не растворяется, не позволяет синтезировать из соли (43) бицикл (45) В гидрофобных растворителях (этилацетат, бензонитрил) образуется диацетамидопроизводное (44), в гидрофильных (ацетон, диоксан) наблюдается медленное смолообразование

Диол (38) реагирует также с бензонитрилом в присутствии 93%-ной серной кислоты Выход дибензамидопроизводного (46) составляет 24% (схема 21)

Схема 21

Попытка ввести в реакцию Ритгера с ацетонитрилом дигидроксиметильное производное (42) в аналогичных условиях привела к синтезу соединения (47) с выходом 66%, вероятно, вследствие недостаточно высокой кислотности среды При изменении соотношения реагентов Нг804(100%) /СН3СМ с 1 2 до 1 1 (по объему) цикл (47) не образуется, однако выделить соответствующее диацетамидопроизводное (48) не удалось (схема 22)

ИНАс он

М Н М _/

о^ ш—^ (Ы* нм—о^ ни—'

48 КНАс 42 ОН 47

Схема 22

!б

Ранее бьшо показано, что 4,5-дигадрокси-2-нитриминоимидазолидин реагирует с мочевиной, тиомочевиной и диаминофуразаном при непродолжительной выдержке (30 мин) при 80-90°С в 5-20%-ной соляной кислоте с образованием соответствующих полициклических соединений

В отличие от нитрогуанидинового производного, диол (38) при сильном нагревании в кислых средах быстро разлагается, поэтому конденсации проводили при комнатной температуре или слабом нагревании в конц НС1 При нагревании (40-45°С) диола (38) с двукратным избытком уретана в конц НС1 в течение 6 ч образуется бис(этоксикарбониламино)пронзводное (49) с выходом 32% (схема 23)

VY

$ /он o2N N^/

н .NHCOOEt

NH2COOEt \ / |

f=\

/ \ i hci, 40 - 4s°c / \ ^x.

02N °2N h NHCOOEt

38 49

Схема 23

Получить аналогичным образом продукты конденсации диола (38) с мочевиной или 3,4-диаминофуразаном не удается, наблюдается быстрое разложение реакционной массы Конденсация соединения (41) с 3,4-диаминофуразаном успешно протекает при комнатной температуре в среде ледяной уксусной кислоты/100%-ной H2SO4 50 1 (по объему) (схема 24) Полученное с выходом 35% циклическое производное (50) стабильно в условиях обычного хранения, в слабоосновных полярных растворителях претерпевает разложение

Й^ОАс NV °2N й й N

41 50

Схема 24

Исследование реакционной способности дигидроксиметильного производного (42) по отношению к азотистым нуклеофилам в среде ледяной уксусной кислоты/100%-ной H2SO4 показало, что в зависимости от кислотности среды образуется либо только оксапроизводное (47) (H2S04(100%)/CH3CN 1 2 (по объему)), либо смесь соединения (47) с FOX-7 (H2SC>4(100%)/ CH3CN 1 1 (по объему)) (схема 22)

Известно, что при конденсации мочевины, гуанщшна, нитрогуанидина с глиоксалем в кислых средах в качестве побочных продуктов получаются соответствующие производные имидазолидинона.

Нами было показано, что при перемешивании диола (38) в среде ледяной уксусной кислоты/100%-ной H2SO4 10 1 5 (по объему), при комнатной температуре в течение 2 ч образуется соединение (51) с выходом 17% (схема 25) По данным ИК-спектра соединение (51) в кристаллическом состоянии находится в енольной форме

o2N jL/OH o2N R

\_/ I 100% ^so^ \_/ |

/ \ JL CHjCOOH / \ JL

O2N fi OH O2N Ц X)H

38 51

Схема 25

Таким образом, мы показали, что FOX-7 может быть успешно использован для синтеза циклических производных 1,1,2,2-тетрааминоэтана - новых, ранее недоступных, полифункциональных соединений, полупродуктов в получении полициклических полинитраминосоединений

6 Синтез простых эфиров 1,2-диолов - продуктов конденсации глиоксаля с азотистыми нуклеофилами

В продолжение работ по синтезу новых полифункциональных производных FOX-7 мы изучили взаимодействие 4,5-диацегокси-2-(динитрометилен)имидазолидина (41) с хлористым тионилом Из литературы известно, что при обработке многоатомных спиртов хлористым тионилом наряду с хлоридами образуются и циклические сульфиты Как правило, пяти- и шестичленные циклические сульфиты синтезируют взаимодействием 1,2-алкандиолов или 1,3-гликолей с хлористым тионилом в более мягких условиях, чем соответствующие хлориды, а именно при, комнатной температуре в присутствии каталитических количеств диметилформамида Ранее в нашей работе было отмечено, что 2-(динитрометш1ен)имидазолидин-4,5-диол (38), так же, как и его диацетоксипроизводное (41), при нагревании (80-90°С) в неводных кислых средах претерпевает быстрое разложение Чтобы избежать образования в ходе реакции хлористого водорода, во взаимодействие с хлористым тионилом вместо диола (38) вводили 4,5-диацетокси-2-(динитрометилен)имидазолидин (41) Однако при нагревании последнего в избытке хлористого тионила наблюдалось быстрое смолообразование Проведение реакции в более мягких условиях, при комнатной температуре, позволило получить циклический сульфит (52) с выходом 65% (схема 26) Соединение (52) нестабильно при хранении в обычных условиях и разлагается при комнатной температуре с выделением сернистого газа в течение 2-3 дней В ИК-спекгре продукта (52) присутствует широкая полоса поглощения в области 1234 см"1 (S=0) Получить удовлетворительный спектр ЯМР'Н соединения (52) не удалось в связи с низкой стойкостью последнего в слабоосновных полярных растворителях (ДМСО, ДМФА, ацетон)

Оказалось, что обработка циклического сульфита (52) первичными спиртами (избытком метанола, этанола и 2-хлорэтанола) при комнатной температуре приводит к соответствующим простым эфирам (39-40, 53) с выходами 87-92% Аналогичным образом были синтезированы циклические эфиры (54) и (55) с выходом 50% (схема 26)

На наш взгляд, синтез простых эфиров 1,2-диолов - продуктов конденсации глиоксаля с азотистыми нуклеофилами через промежуточное получение циклических сульфитов обладает существенным преимуществом по сравнению со стандартной методикой,- заключающейся в непосредственном нагревании 1,2-диолов в спирте или гликоле в условиях кислотного катализа. Данный метод позволяет проводить алкоголиз в нейтральной среде при комнатной температуре В этом случае равновесие реакции смещается в сторону образования конечных продуктов за счет выделения газообразного диоксида серы из реакционной среды

55

и = Ме (39), Et (л0), С1!2СН2С! (53) Схема 26

На примере 4,5-диацетокси-2-нитриминоимидазолидина (56) и 1,2-диацетокси-1,2-бис(хлор-ацетиламино)этана (2д) мы показали, что предложенный нами способ получейия эфиров подобного строения носит общий характер При перемешивании диацетоксипроизводных (56) и (2д) в избытке хлористого тионила при комнатной температуре были получены соответствующие циклические сульфиты (57) и (58) с выходами около 80% (схема 26, 27) Выделенные продукты (57) и (58) также представляют собой нестабильные соединения, разлагающиеся при комнатной температуре с выделением сернистого газа Полученные сульфиты (52, 57, 58) могут храниться без разложения в морозильной камере (-20°С) в течение 2-х недель Взаимодействием сульфитов (57, " 58) с избытком метанола, этанола и 2-хлорэтанола при комнатной температуре были получены ациклические простые эфиры (59-64) с выходами 70-90% Аналогичным образом были синтезированы циклические простые эфиры (65-68) Выход соединений (65-68) составил около 50% (схема 27, 28)

о,м-

1ЮН

-КТ

ОАс

"ОАс

Н

56

20-25"с| ¡ЮС12

.в=о

но. ног

н

о,ч-к=/ Т

н

59-61

Ог1Ч

и (

-кХ

НО-

но-

65

Я = Ме (59), Е» (60), СН2СН2С1 (61) Схема 27

С1Н2СОСНМ^,ОАс

С1Н2СОСНМ^ ОАс 2д

20-25°с| вос!;

иН2СОСН1Ч~

яон

С1Н2СОСН\ -"^-ч/ 58

в=о-

но.

но

но

С1Н2СОСШ-^,ОК

С1Н2СОСНМ"ЧЖ 62-64

^ С1Н2СОСНР<-^/0

но—\

67

__/ С1Н2СОСН1Ч^/

С1Н2СОСНК-^\л

Я = Ме (62), Ы (63), СН2СН2С1 (64)

Схема 28

Таким образом, мы показали, что синтез простых эфиров 1,2-диолов, полученных конденсацией глиоксаля с амидами и низкоосновными аминами, через промежуточное образование циклических сульфитов носит общий характер и позволяет синтезировать целевые соединения с хорошими выходами (от 50 до 90%)

ВЫВОДЫ

1. Проведено систематическое исследование реакционной способности различных электрофильных а-амидоалкилирующих реагентов - продуктов конденсации глиоксаля с первичными амидами (ацетамидом, хлорацетамидом, изобутирамидом, бензиламидом, уретаном), вторичными амидами (2-пирролидоном, сукцинимидом) и бисамидами (метилен-бис-ацетамидом, этилен-бкс-ацетамидом) по отношению к азотистым нуклеофилам в неводных кислых средах

2 Разработан общий метод синтеза новых ранее малодоступных соединений ациклических и циклических К,№,№',№"-тетраацилзамещенных 1,1,2,2-тетрааминоэтанов, через промежуточное выделение продуктов конденсации глиоксаля с первичными амидами (ацетамидом, изобутирамидом, бензиламидом, уретаном) и бисамидами (метилен-бие-ацетамидом и этилен-сше-ацетамидом) и последующее введение их диацетоксипроизводных во взаимодействие с азотистыми нуклеофилами в неводной кислой среде

3 Усовершенствован процесс получения 1,1-диамино-2,2-динитроэтилена (FOX-7) нитрованием 4,6-дигидрокси-2-метилпиримидина смесью HNO3/H2SO4 определены оптимальные параметры нитрования (количество HNO3 - 5-8% избыток по отношению к стехио-метрическому количеству, массовое соотношение Б^Од/пиримидин - 12-14, реакционное время - 4 ч) и гидролиза (20%-ная H2SO4, время - 8 ч), предложен циклический режим использования отработанной серной кислоты, который заключается в том, что после окончания нитрования маточный раствор, представляющий собой отработанную серную кислоту, отделяют от 2-динитрометилен-5,5-динитропиримидин-4,6-диона фильтрацией, доукрепляют 30%-пым олеумом до концентрации 93-96% и используют для нитрования новой порции 4,6-дигидрокси-2-метилпиримидина Установлено, что при многократном использовании отработанной серной кислоты выход (90-92%) и качество (>99%) конечного продукта (FOX-7) не падает как минимум в течение 8 циклов

4. Впервые исследовано взаимодействие FOX-7 с глиоксалем и формальдегидом Показано, что конденсацией 2-(динитрометилен)имидазолидин-4,5-диола с азотистыми нуклеофилами (нитрилами, уретаном, 3,4-диаминофуразаном) в кислой среде могут быть получены циклические производные 1,1,2,2-тетрааминоэтана - новые ранее недоступные полифункциональные соединения Ы,Н'-Дигидроксиметил-1,1-диамино-2,2-динитроэтилен в аналогичных условиях не вступает во взаимодействие с азотистыми нуклеофилами В зависимости от кислотности среды последний либо циклизуется до 4-(динитрометилен)-1,3,5-оксадиазинана, либо в более кислых средах разлагается с выделением FOX-7

5. Разработан новый метод синтеза простых эфиров 1,2-диолов, полученных конденсацией глиоксаля с амидами (хлорацетамид) и низкоосновными аминами (1,1-дцамино-2,2-динитроэтилен, нитрогуанидин) в две стадии взаимодействием диацетоксипроизводных 1,2-диолов с хлористым тионюгам при комнатной температуре получают циклические сульфиты, которые при дальнейшей обработке при комнатной температуре первичными спиртами и глиоколями образуют целевые простые эфиры с хорошими выходами (от 50 до

пл о/ \ 7KJ/OJ

6. Впервые синтезированные в данной работе циклические бисамиды (1,3-диацетил-4,5-бис(ациламино)имидазолидины, 1,4-диацетил-2,3-бис(ациламино)пиперазины, 4,5-бис-(ациламино)-2-(динитрометилен)имидазолидины, 1,2-бис(ацетиламино)-1,2-бис(4-фенилфу-разан-3-иламино)этаны и (4,5,6,7-тетрагидро-[1,2,5]оксадиазоло[3,4-Ь]пиразин-5,6-диил)ди-амиды), а также 1,1,2,2-тетракис(ациламино)этаны могут быть использованы в качестве полупродуктов в синтезе азотсодержащих полициклических структур

Основное содержание работы изложено в следующих публикациях:

1. Latypov N V, Johansson М, Holmgren Е, Sjzova Е V, Stzov V V, Bellamy A J On the synthesis of 1,1 -diammo-2,2-dimtroethene (FOX-7) by nitration of 4,6-dihydroxy-2-methyl-pyrimidme//Orgamc Process Research & Development -2007 - vol 11(1)- p 56-59

2. Сизова ЕВ, Сизов В В, Зеленое МП, ЦелинскийИВ Производные 1,1,2,2-тетра-аминоэтана I Конденсация 1,2-диацетокси-1,2-бис(ациламино)этанов с азотистыми нукле-офилами//ЖОрХ -2007 -т 43(2)-с 178-183

3. Сизова ЕВ, Сизов ВВ, ЦелинскийИВ Производные 1,1,2,2-тетрааминоэтана Конденсация 1,2-диацетокси-1,2-бис(этоксикарбониламино)этана и 1-ацетокси-1,2,2-трис(эток-сикарбониламино)этанас азотистыминуклеофилами//ЖОрХ -2007 -т 43(2)-с 314-315

4. Сизова ЕВ, Сизов ВВ, ЦелинскийИВ Производные 1,1,2,2-тетрааминоэтана II Конденсация 1,3-диацетил-4,5-диацетоксиимидазолидина и 2,4-диацетил-2,3-диацетоксипи-перазинас азотистыми нуклеофилами//ЖОрХ -2007 -т 43(4)-с 599-603

5. Latypov N V, Johansson М, Holmgren Е, Sizova Е V, Sizov V V, Bellamy A J On the synthesis of l,l-diammo-2,2-dimtroethene (FOX-7) by nitration of 4,6-dihydroxy-2-methyl-pyrimidme//Proceedings of the 10th seminar «New Trends in Research of Energetic Materials», 2527 apnl 2007 - Pardubice, Czech Republic -2007 -parti -p 183-190

6. Sizova EV, Sizov VV, Tselmsky IV Synthesis of acyclic and cyclic 1,1,2 2-tetraami-nocthane derivatives // Proceedings of die 10th seminar «New Trends in Researcn of Energetic Materials», 25-27 apnl 2007 - Pardubice, Czech Republic -2007 -partl-p 322-332

13 07 07 г Зак 169-60 РТП ИК «Синтез» Московский пр , 26

Общая характеристика работы.

Введение.

1 Литературный обзор.

1.1 Общие методы построения азотсодержащих полициклических и каркасных структур.

1.1.1 Конденсация аминов с полиальдегидами.

1.1.2 Получение а-амидоалкилирующих реагентов и построение азаполи-циклических соединений на их основе.

1.2 Частные примеры синтеза полициклических полинитраминов.

1.2.1 Полициклические производные 1,2,3,4-циклобутантетранитрамина.

1.2.2 2,4,10-Тринитро-2,4,10-триазаадамантан.

1.2.3 6,8-Динитро-2,4,6,8-тетрааза[3.3.1]бициклононан-3-он.

1.2.4 цис- и транс-1,3,5,7-Тетранитро-1,3,5,7-тетраазадекалины.

Актуальность темы. Развитие оборонной техники связано с получением и разработкой новых, более эффективных компонентов смесевых твердых ракетных топлив, взрывчатых составов и артиллерийских порохов. Одним из перспективных направлений в области создания мощных взрывчатых веществ является синтез конденсированных полициклических N-нитроаминов.

На сегодняшний день основной сложностью в получении новых полициклических нитраминов является отсутствие общих препаративных методов целенаправленного синтеза исходных азотсодержащих полициклических структур. Методология построения исходных полициклов, применяющаяся в настоящее время, не отличается разнообразием, и в общем виде заключается в одно- и, редко, в двухстадийном а-амино- или а-амидоалкилировании по атому азота различных аминов и амидов в среде водных кислот. Такой способ позволяет синтезировать лишь гидролитически устойчивые полициклические азасоединения на основе мочевины, гуанидина, нитрогуанидина, а также ряда первичных бензиламинов. В то же время синтез наиболее перспективных полициклических N-ацилпроизводных, общей формулы (CHNAcyl)n, возможен, по-видимому, только в неводных средах. Этот вывод и определил постановку задачи данной работы, а также пути ее решения. Цель работы. Основным направлением данной работы явилось изучение а-амино- и а-амидоалкилирования по атому азота различных азотистых нуклеофилов в неводных кислотных средах с целью разработки общих методов получения ациклических и циклических производных 1,1,2,2-тетрааминоэтана - полупродуктов для дальнейшего синтеза азаполициклических соединений. Научная новизна. В настоящей работе впервые проведено исследование реакционной способности различных электрофильных а-амино- и а-амидо-алкилирующих реагентов - продуктов конденсации глиоксаля с пер-вичными амидами (ацетамидом, хлорацетамидом, изобутирамидом, бензил-амидом, уретаном), вторичными амидами (2-пирролидоном, сукцинимидом), бисамидами (метилен-бмс-ацетамидом, этилен-бг/оацетамидом) и 1,1 -диамино-2,2-динитроэтиленом (FOX-7), по отношению к азотистым нуклеофилам в неводных кислотных средах.

Разработан общий метод синтеза новых, ранее малодоступных ациклических и циклических М,Ы',Ы"^'"-тетраацилзамещенных 1,1,2,2-тетрааминоэтанов с промежуточным выделением продуктов конден-сации глиоксаля с амидами и последующим введением их во взаимодействие с азотистыми нуклеофилами в неводной кислой среде. Получены производные 1,1,2,2-тетрааминоэтана на основе 1,1-Диамино-2,2-динитроэтилена (FOX-7). Метод позволяет синтезировать новые полифункциональные соединения, которые могут быть успешно использованы в дальнейшем синтезе азапо-лициклических соединений.

Предложен новый метод синтеза простых эфиров 1,2-диолов, полученных конденсацией глиоксаля с амидами и низкоосновными аминами, через промежуточное образование циклических сульфитов, который позволяет синтезировать целевые соединения в мягких условиях с хорошими выходами (от 50 до 90%).

Практическая значимость работы. Получен широкий ряд ранее неизвестных ациклических и циклических производных 1,1,2,2-тетрааминоэтана, перспективных в качестве полупродуктов синтеза полициклических полинитраминов.

Усовершенствован процесс получения 1,1-диамиио-2,2-динитроэтилена (FOX-7) нитрованием 4,6-дигидрокси-2-метилпиримидина смесью HNO3/ H2SO4: значительно уменьшено количество применяемой HNO3, а также показана возможность многократного использования отработанной серной кислоты без потери выхода и качества конечного продукта (FOX-7). Разработанный нами процесс является более экономичным, чем предложенные ранее, и при этом позволяет получать конечный продукт более высокого качества (>99%) и с высоким выходом (90-92%).

Апробация работы. Результаты проведенных исследований докладывались на 10-ой международной конференции «New Trends in Research of Energetic Materials», 25-27 апреля 2007 г, Pardubice, Czech Republic. Публикации. По теме диссертации опубликовано две статьи и одно краткое сообщение в Журнале Органической химии, одна статья в журнале Organic Process Research & Development, две статьи напечатаны в материалах 10-ой международной конференции «New Trends in Research of Energetic Materials» и две статьи приняты в печать в Журнал Органической химии. Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, литературного обзора (2 главы), обсуждения результатов (6 глав), экспериментальной части, выводов и списка литературы (94 ссылки). Работа изложена на 140 страницах машинописного текста, содержит 8 таблиц, 1 рисунок, 80 схем.

ВЫВОДЫ

1. Проведено систематическое исследование реакционной способности различных электрофильных а-амидоалкилирующих реагентов - продуктов конденсации глиоксаля с первичными амидами (ацетамидом, хлорацет-амидом, изобутирамидом, бензиламидом, уретаном), вторичными амидами (2-пирролидоном, сукцинимидом) и бисамидами (метилен-б«с-ацетамидом, этштен-бш>ацетамидом) по отношению к азотистым нуклеофилам в неводных кислых средах.

2. Разработан общий метод синтеза новых ранее малодоступных соединений: ациклических и циклических >Т,]М,,1\Г,М,"-тетраацилзаме1ценных 1,1,2,2-тетрааминоэтанов, через промежуточное выделение продуктов конденсации глиоксаля с первичными амидами (ацетамидом, изобутирамидом, бензиламидом, уретаном) и бисамидами (метилен-бис-ацетамидом и этилен-бмс-ацетамидом) и последующее введение их диацетоксипроизводных во взаимодействие с азотистыми нуклеофилами в неводной кислой среде.

3. Усовершенствован процесс получения 1,1-диамино-2,2-динитро-этилена (FOX-7) нитрованием 4,6-дигидрокси-2-метилпиримидина смесью HNO3/H2SO4: определены оптимальные параметры нитрования (количество HNO3 - 5-8% избыток по отношению к стехиометрическому количеству, массовое соотношение Н2804/пиримидин - 12-14, реакционное время - 4 ч) и гидролиза (20%-ная H2S04, время - 8 ч); предложен циклический режим использования отработанной серной кислоты, который заключается в том, что после окончания нитрования маточный раствор, представляющий собой отработанную серную кислоту, отделяют от 2-динитрометилен-5,5-динитропирими-дин-4,6-диона фильтрацией, доукрепляют 30%-ным олеумом до концентрации 93-96% и используют для нитрования новой порции 4,6-дигидрокси-2-метил-пиримидина. Установлено, что при многократном использовании отработанной серной кислоты выход (90-92%) и качество (>99%) конечного продукта (FOX-7) не падает как минимум в течение 8 циклов.

4. Впервые исследовано взаимодействие FOX-7 с глиоксалем и формальдегидом. Показано, что конденсацией 2-(динитрометилен)имидазолидин-4,5-диола с азотистыми нуклеофилами (нитрилами, уретаном, 3,4-диамино-фуразаном) в кислой среде могут быть получены циклические производные 1,1,2,2-тетрааминоэтана - новые ранее недоступные полифункциональные соединения. М,№-Дигидроксиметил-1,1-диамино-2,2-динитроэтилен в аналогичных условиях не вступает во взаимодействие с азотистыми нуклеофилами. В зависимости от кислотности среды последний либо циклизуется до 4-(динитрометилен)-1,3,5-оксадиазинана, либо в более кислых средах разлагается с выделением FOX-7.

5. Разработан новый метод синтеза простых эфиров 1,2-диолов, полученных конденсацией глиоксаля с амидами (хлорацетамид) и низкоосновными аминами (1,1-диамино-2,2-динитроэтилен, нитрогуанидин) в две стадии: взаимодействием диацетоксипроизводных диолов с хлористым тионилом при комнатной температуре получают циклические сульфиты, которые при дальнейшей обработке при комнатной температуре первичными спиртами и глиоколями образуют целевые простые эфиры с хорошими выходами (от 50 до 90%).

6. Впервые синтезированные в данной работе циклические бисамиды (1,3-диацетил-4,5-бис(ациламино)имидазолидины, 1,4-диацетил-2,3-бис(ацил-амино)пиперазины, 4,5-бис(ациламино)-2-(динитрометилен)имидазолидины, 1,2-бис(ацетиламино)-1,2-бис(4-фенилфуразан-3-иламино)этаны и (4,5,6,7-тетрагидро[1,2,5]оксадиазоло[3,4-Ь]пиразин-5,6-диил)диамиды), а также 1,1,2,2-тетракис(ациламино)этаны могут быть использованы в качестве полупродуктов в синтезе полициклических полинитраминов.

Заключение

Анализ литературных данных показал, что на сегодняшний день с использованием общих методов построения азаполициклических структур (кроме CL-20 и TNAD), можно синтезировать лишь ограниченный ряд полициклических полинитраминов на основе мочевины, гуанидина, нитро-гуанидина и диаминофуразана. Как было отмечено выше, полициклические нитрамины, содержащие нитрогуанидиновый фрагмент или аннелированные с фуразановым кольцом, как правило, обладают низкой термической стабильностью и высокой чувствительностью к механическим воздействиям, что сильно затрудняет их практическое использование. Производные динитромочевины, напротив, являются высокоплотными (d > 1.90 г/см3), малочувствительными взрывчатыми соединениями с хорошими энергетическими характеристиками (табл. 2), однако также обладают общим существенным недостатком - низкой гидролитической стабильностью.

К наиболее перспективным представителям высоконитрованных поли-конденсированных систем можно отнести гексанитрогексаазаизовюрцитан (CL-20), /и/>ш/с-1,4,5,8-тетранитро-1,4,5,8-тетраазадекалин (TNAD), а также 2,4,6,8-тетранитро-2,4,6,8-тетраазабицикло[3.3.0]октан. Эти соединения наряду с высокими взрывчатыми характеристиками обладают приемлемой химической и термической стабильностью, а также низкой чувствительностью к внешним воздействиям.

В настоящее время основной сложностью в получении новых энергоемких соединений этого класса является отсутствие препаративных методов целенаправленного построения исходных полиазаполициклических структур. Развитие этого направления открыло бы широкие возможности для синтеза новых каркасных полинитраминов, таких, как например, гексанитрогексаазаадаман-тан (HNHAA) и гексанитрогексаазавюрцитан (HNHAW), расчетные физико-химические и энергетические характеристики которых близки к CL-20 (табл. 4).

1. А. Т. Nielsen, А. P. Chafin, S. L. Christian, D. W. Moore, M. P. Nadler, R. A. Nissan, D. J. Vanderah. Synthesis of polyazapolycyclic cage polynitramines.// Tetrahedron.- 1998,- vol. 54, p. 11793-11812.

2. С. В. Сысолятин, А. А. Лобанова, Ю. Т. Черникова, Г. В. Сакович. Методы синтеза и свойства гексанитрогексаазаизовюрцитана.//Успехи химии. 2005. -т. 74, с. 830-838.

3. J. М. Kliegman, R. К. Barnes. Glyoxal derivatives. I. Reaction of glyoxal with aliphatic primary amines.//Tetrahedron Lett.- 1969. p. 1953.

4. G. F. Whitfield, R. Johnson, D. Swern. Clarification of the acid-catalyzed reaction of glyoxal with carbamate esters.// J. Org. Chem. 1972. - vol. 37, p. 95 - 99.

5. J. M. Kliegman, R. K. Barnes. Glyoxal derivatives. II. Reaction of glyoxal with aromatic primary amines.//J. Org. Chem. 1970. - vol. 35, p. 3140 - 3143.

6. R. L. Wilier. Synthesis and characterization of high energy compounds. 1. Trans-l,4,5,8-tetranitro-l,4,5,8-tetraazadecalin.//Propellants, Explos., Pyrotechn. 1983 -vol. 8,65-69.

7. R. L. Wilier, D. W. Moore. Products of the reaction of N,N'-dibenzylethylenediamine and glyoxal.// J. Org. Chem. 1985. - vol. 50, p. 2365 -2368.

8. M. Chaykovsky, W. M. Koppes, T. P. Russel, R. Gilardi, C. George, J. Flippen-Andersort. The isolation of a bi(2,4,6,8-tetraazabicyclo3.3.0.octane) from the reaction of glyoxal with benzylamine.// J. Org. Chem. 1992. - vol. 57, p. 42954297.

9. M. Farnia, A. Kakanejadifard. Synthesis and Structural Analysis of 2,4,6,8,-Tetrabenzyl-2,4,6,8-tetraazabicyclo3.3.0.octane From Condensation of Glyoxal, Benzylamine and Formaldehyde.//Iran. J. Chem. & Chem. Eng. 1992. - vol. 11 -p. 39-42.

10. M Farnia, A. Kakanejadifard, S. Morteza. Synthesis and X-RAY Structural Determination of 2,4,6,8-tetraphenyl-2,4,6,8,-tetraazabicylo3.3.0.octane.// Iran. J. Chem. & Chem. Eng. 1993. - vol. 12 - p. 39-42.

11. M. Farnia, A. Kakanejadifard, K. Kargar, M. Bahrami Ziabari, L. J. Todaro. Synthesis of 2-oxa-4,6,8-triazabicyclo3.3.0.octanes.//Polish J. Chem. 2004. -vol.78, p. 45-51.

12. R. L. Wilier, R. Calif. Synthesis and chemistry of some furazano- and furoxano3,4-b.piperazines.// J. Org. Chem. 1985. - vol. 50, p. 5123 - 5127.

13. A. T. Nielsen, S. L. Christian, D. W. Moore, R. D. Gilardi, C. F. George. Synthesis of 3,5,12-triazawurtzitanes (3,5,12-triazatetracyclo5.3.1.12'6.04'9.-dodecanes).//J. Org. Chem. 1987.- vol. 52 - p. 1656-1662.

14. P. F. Pagoria, G. S. Lee, A. R. Mitchell, R. D. Schmidt. A review of energetic materials synthesis.//Thermochimica Acta. 2002. - vol. 384, p. 187 - 204.

15. R. L. Wilier. 7rara-l,4,5,8-tetranitro-l,4,5,8-tetraazadecalin.//US Patent 4,443,602 (1984).

16. A. T. Nielsen, S. B. Calif. Caged polynitramine compound.//US Patent 5,693,794 (1997).

17. Органические реакции. Том 14.//Перевод с англ. В. А. Калявина, Н. А. Несмеянова, А. Ф. Платэ, под. ред. И. Ф. Луценко, изд. «Мир», Москва, 1967.

18. S. L. Vail, С. N. Могап, Н. В. Moore, R. М. Н. Kullman. Amide-glyoxal reaction products.//J. Org. Chem. 1962. - vol. 27, p. 2071-2074.

19. S. L. Vail, R. H. Barker, С. M. Moran. The formation of N,N'-dihydroxyethylenebisamides from glyoxal and selected amides.// J. Org. Chem. -1965.-vol. 30, p. 1195-1199.

20. S. L. Vail, A. G. Jr. Pierce. Limitations for the addition of amides to formaldehyde and glyoxal.// J. Org. Chem. 1972. - vol. 37, p. 391-393.

21. S. L. Vail, R. H. Barker, С. M. Moran. The geometry of bisamide-glyoxal adducts.//J. Org. Chem. 1966.-vol. 31, p. 1642-1644.

22. P. M. Quan. Reactions between glyoxal and ethyl carbamate.// J. Org. Chem.1968.-vol. 33, p. 3937-3938.

23. Badische aniline & Soda-Fabrik, Germany. Improvements in the production of substituted acid amides.//GB Patent 801,991 (1955).

24. J. Nematollahi, R. Ketcham. Imidazoimidazoles. I. The reaction of ureas with glyoxal. Tetrahydroimidazo4,5-d.imidazole-2,5-diones.// J. Org. Chem. 1963. -vol. 28, p. 2378-2380.

25. S. L. Vail, R. H. Barker, P. G. Mennit. Formation and identification of cis- and trans- dihydroxyimidazolidinones from ureas and glyoxal.//J. Org. Chem. 1965. -vol.30, p. 2179-2182.

26. Badische aniline & Soda-Fabrik, Germany. Improvements in the production of the urienes of glyoxal.//GB Patent 717,287 (1954).

27. J. Boileau, J-M. L. Emeury, J-P. Kehren. Tetranitroglycoluril and method of preporation thereof.//US Patent 4,487,938 (1984).

28. I. S. Bengelsdorf. A reaction of guanidine with glyoxal in aqueous solution. The preraration of glycocyamidines.// J. Am. Chem. Soc. 1953. - vol. 75, p. 31383140.

29. C. Lempert. The chemistry of the glycocyamidines.//Chem. Rev. 1959. - vol. 59, p. 667-736.

30. H. Dinwoodie, J. M. Thompson. Imidazolidine derivatives.//GB Patent 1,103,285 (1966).

31. A. H. Терпигорев, С. Б. Рудакова. Синтез 6-нитриминоимидазолидино4,5-d.имидaзoлидин-2oнoв и 8-нитриминоимидазолидино[4,5-е]фуразано[3,4-Ь]тетрагидропиразинов.//ЖОрХ. 1998. - т. 34, с. 1078-1083.

32. S. L. Vail, A. G. Pierce, С. М. Moran, R. Н. Barker. Addition products of methylformamide or succinimide with glyoxal.//US Patent 3,579,536 (1971).41. & L. Vail, С. M. Moran, H. B. Moore. Glyoxal-amide reaction products.// US Patent 3,111,522 (1963).

33. A. N. Ferguson, I. Fort, G. Fort. l,4-Diformyl-2,3,5,6-tetrahydroxypiperazine and derivatives and preparation thereof.//US Patent 3,365,454 (1968).

34. M. Vedachalam, V. T. Ramakrishnan, J. H. Boyer. Dense compounds of С, H, N, and О atoms: nitramine derivatives of diimino- and dioxodecahydro-lH,5H-diimidazo4,5-b:4'5'-e.pyrazine.//Heteroatom Chem. 1991. - vol. 2, p. 313 -318.

35. I. J. Dagley, J. L. Flippen-Anderson. Synthesis of cyclic nitramines from products of the cyclocondensation reaction of guanidine with 2,3,5,6-tetrahydroxypiperazine-l,4-dicarbaldehyde.//Aust. J. Chem. 1994. - vol. 47, p. 2033-2045.

36. M. Vedachalam, J. H. Boyer. 2,6-Dithiodecahydro-lH,5H-diimidazo4,5-b:4',5'-e.pyrazine and related dioxo- and diimino-decahydrodiimidazopyrazines.// Heteroatom Chem. 1993. - vol. 4, p. 85 - 90.

37. В. В. Нургатин, Б. M. Гинзбург, В. И. Коваленко, Г. А. Марченко. О кислотном расщеплении 1,4-диформил-2,3,5,6-тетразамещенных пиперази-нов.//ХГС. 1985. -№ 9, с. 1265-1266.

38. М Vedachalam, V. Т. Ramakrishnan, J. Н. Boyer. Dense compounds of С, H, N, and О atoms II: nitramine and nitrosamine derivatives of 2-oxo- and 2-iminooctahydroimidazo4,5-d.imidazole.//Heteroatom Chem. 1991. - vol. 2, p. 669-673.

39. А. Б. Шереметьев, И. Л. Юдин. Прогресс в химии фуразано3,4-Ь.пиразинов и их аналогов.//Успехи химии. 2003. - т. 72, с. 93 - 107.

40. Н. Petersen. Synthesis of cyclic ureas by a-ureidoalky!ation.//Synthesis. 1973.5, p. 243-293.

41. Yu, Zhi-yu; Chen, Bao-hua; Yu, Jiang-yong; Li, Wen-jie. Synthesis of hexanitrohexaazatricyclotetradecanedifuroxane.//Hanneng Cailiao. 2004. - vol. 12, p. 34-35. C. A. 2004,140, 306246w.

42. J. P. Agrawal Recent trends in high-energy materials.// Prog. Energy Combust. Sci.-1998.-vol. 24, p. 1-30.

43. E. Ю. Орлова. Химия и технология бризантных взрывчатых веществ.// Государственное научно-техническое издательство ОБОРОНГИЗ, Москва, 1960, с. 396, с. 264-265.

44. А. С. Currie, А. Н. Dinwoodie, G. Fort, J. М. С. Thompson. Base-catalyzed reactions of glyoxal. I. 1,4-Diformyl- and l,4-bis(methylsulfonyl)derivatives of 2,3,5,6-tetrahydroxypiperazines.//J. Chem. Soc., С 1967. - № 6, p. 491-496.

45. A. H. Dinwoodie, J. A. Gibson, J. B. Parker. Base-catalyzed reactions of glyoxal. II. 2,3,5,6-Tetrahydroxypiperazine-l,4-disulfonic acid derivatives. //J. Chem. Soc., С 1967. - № 6, p. 496-497.

46. V. Т. Ramakrishnan, М. Vedachalam, J. Н. Boyer. 4,10-Dinitro-2,6,8,12-tetraoxa-4,10-diazateracyclo5.5.0.05'9.03'u.dodecane.//Heterocycles. 1990. -vol. 31, p. 479-480.

47. О. А. Лукьянов, А. А. Онищенко, В. С. Косыгин, В. А. Тартаковский. Алкилирование солей нитраминов 4,5-дихлор-1,3-диацетилимидазолиди-ном.//Изв. АНССР, сер. хим. 1979. - № 7, с. 1618-1619.

48. В. Ф. Жилин, Г. Ф. Рудаков, В. П. Синдицкий, В. Ю. Егоршев, Е. В. Веселова, А. В. Ладонин, М. В. Березин. Циклические нитромочевины: синтез и свойства./УМатериалы конференции «Техническая химия», Казань, 2002 г, с. 1-14.

49. G. Eck, М. Piteau. Process for the synthesis of 2,4,6,8-tetranitro-2,4,6,8-tetrazabicyclo3.3.0.octane.//Patent US 5,659,032 (1997).

50. J. W. Fischer, R. A. Hollins, С. K. Lowe-Ma, R. A. Nissan, R. D. Chapman. Synthesis and characterization of 1,2,3,4-cyclobutanetetranitramine derivatives.//J. Org. Chem. 1996. - vol. 61, p. 9340-9343.

51. G. Kumar, V. T. Ramakrishnan, J. H. Boyer. N-Nitroso and N-nitro derivatives of diazacycloalkanes and tetraazabicycloalkanes from a,a'-diaminodicarboxylate esters.//Heterocycles. 1989. - vol. 29, p. 1997-2005.

52. R. L. Wilier. Synthesis of cis- and trans-l,3,5,7-Tetranitro-l,3,5,7-tetraazadecalin.//J. Org. Chem. 1984. - vol.49, p. 5150-5154.

53. O. Yuxiang, C. Boren, P. Zelin, X. Yongjiang. Structural identification of hexanitrohexaazaisowurtzitane.//Hanneng Cailiao. 1995. - vol. 3, № 3, p. 1-7.

54. А. А. Котомин, А. С. Козлов. Метод расчета плотности органических соединений по вкладам фрагментов молекул.//ЖПХ. 2006. - т. 79(6), с. 966-977.

55. А. А. Котомин, А. С. Козлов. Плотность органических соединений. Метод расчета плотности по вкладам фрагментов молекул.//Учебное пособие. Спб.: СПбГТИ(ТУ), 2005, 38 с.

56. А. А. Котомин. Аддитивный метод расчета параметров детонации взрывчатых веществ по вкладам химических связей и групп.//Метод. указания. JL: ЛТИ им. Ленсовета, 1983, 25 с.

57. J. J. Ritter, P. P. Minieri. A new reaction of nitriles. I. Amides from alkenes and mononitriles.//J. Am. Chem. Soc. 1948. - vol. 70, p. 4045-4048.

58. J. J. Ritter, F. R. Benson. A new reaction of nitriles. II. Amides from dinitriles.//J. Am. Chem. Soc. 1949. - vol. 71, p. 4028-4029.

59. J. J. Ritter, L. W. Hartzel. A new reaction of nitriles. III. Synthesis of N-benzoylamino acid.//J. Am. Chem. Soc. 1949. - vol. 71, p. 4030-4031.

60. N. V. Latypov, J. Bergman, A. Langlet, U. Wellmar, U. Bemm. Synthesis and reactions of l,l-diamino-2,2-dinitroethylene.//Tetrahedron. 1998. - vol. 54, p. 11525-11536.

61. N. V. Latypov, A. Langlet, U. Wellmar. Chemical compound suitable for use as an explosive, intermediate and method for preparing the compound.//US Patent 6,312,538(2001).

62. N. V. Latypov, A. Langlet, U. Wellmar. Chemical compound suitable for use as an explosive, intermediate and method for preparing the compound.//International Patent WO 99/03818.

63. А. А. Астратьев, Д. В. Дашко, А. Ю. Мершин, А. И. Степанов, Н. А. Уразгильдеев. Некоторые особенности кислотного нитрования 2-замещенных 4,6-дигидроксипиримидинов. Нуклеофильное расщепление продуктов нитрования.//ЖОрХ. 2001. - т. 37, с. 766-770.

64. A. J. Bellamy, N. V. Latypov, P. Goede. Studies on the nitration of new potential precursors for FOX-7//New Trends in research of energetic materials. -Proceedings of the VII Seminar, Pardubice, Czech Republic, 2004, p. 75-81.

65. K-H Chung, E. M. Goh, J. R. Cho. Synthetic modification and scale-up process for 1,1 -diamino-2,2-dinitroethene.//36tb Int. Annu. Conf. ICT, Karlsruhe. 2005, p. 52(1)-52(13).

66. Z. Chylek, S. Cudzilo, J. Bladek, S. Pietrzyk. Optimization of l,l-diamino-2,2-dinitroethene synthesis.//New Trends in research of energetic materials. -Proceedings of the VIII Seminar, Pardubice, Czech Republic, 2005, p. 211-216.

67. A. Langlet, N. V. Latypov, U. Wellmar, P. Goede. Formation of nitroform in the nitration of gem-dinitro compounds.// Propellants, Explos., Pyrotechn. 2004 -vol. 29, p. 344-348.

68. A. Langlet, N. V. Latypov, U. Wellmar, U. Bemm, P. Goede. Nitration of 2-substituted pirimidine-4,6-diones, structure and reactivity of 5,5-gem-dinitropyrimidine-4,6-diones.//J. Org. Chem. -2002. vol. 67, p. 7833-7838.

69. K. Baum, S. S. Bigelow, N. V. Nguyen, T. G. Archibald, R. Gilardi, J. L. Flippen-Anderson, C. George. Synthesis and reactions of l,l-diiododinitroethylene.//J. Org. Chem. 1992. - vol. 57, p. 235-241.

70. A. M. Bellamy, N. V. Latypov, P. Goede. Transamination reactions of 1,1-diamino-2,2-dinitroethene (FOX-7).//J. Chem. Res. -2002. p. 641-644.

71. G. Herve, G. Jacob, N. Latypov. The reactivity of l,l-diamino-2,2-dinitroethene (FOX-7).//Tetrahedron. 2005. - vol. 61, p. 6743-6748.

72. C. Sandberg, N. Latypov, P. Goede, R. Tryman, A. J. Bellamy. Acid-base characteristics of FOX-7 and its monohydrazo analogue.// New Trends in research of energetic materials. Proceedings of the V Seminar, Pardubice, Czech Republic, 2002, p. 292-299.

73. F. B. Slezak, H. Blueston, T. A. Magee, J. H. Wotiz. Preparation of substituted glycoluriles and their N-chlorinated derivatives//!. Org. Chem. 1962. - vol. 27, p. 2181-2183.

74. T. Nishimura, K. Kitajima. Reaction of guanidines with alpha-diketones. Syntheses of 4,5-disubstituted-2-aminoimidazoles and 2,6-unsymmetrically substituted imidazo4,5-d.imidazoles// J. Org. Chem. 1979. - vol. 44, № 5, p. 818-824.

75. Masaya, M. Atsushi. Preparation of 3-amino-l,2-alkanediol cyclic sulfite derivative and method for preparation of 1,2-halohydrin using this derivative.// Пат. 2000-159,734 (2000), Япония. С. A. 2000, vol. 133, pl7467v.

76. Ota Seiyaku Co., Ltd. Propanolamine derivatives./Шат. 58,103,343 (1981), Япония. С. A. -1981, vol. 99, 122022y.

77. А. А. Болотов, А. А. Родин, К. А. Вьюнов, А. И. Гинак. Кинетика реакции образования циклических сульфитов из 1,3-гликолей и хлористого тионила.//ЖОрХ. 1984, т. 20, № 6, с. 1185-1189.

78. N. Azuma, Т. Takata, F. Sanda, Т. Endo. Cationic ring-opening polymerization behavior of six-membered cyclic sulfite.//MacromoIecules. 1995, vol. 28, p. 7331-7334.

79. H. F. Van Woenden. Organic Sulfites.//Chem. Rev. 1963, vol. 63, № 6, p. 557571.

80. S. Tanimoto, Y. Imazu, M. Imuta, M. Okano. Syntheses of some derivatives of 1,4-dioxane and l,3-dioxolane.//Bull. Inst. Chem. Res., Kyoto Univ. 1972, vol. 50, № 4, p. 368-374.

81. ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ РАБОТЫ

82. Сизова E.B., Сизов B.B., Зеленое М.П., Целинский И.В. Производные 1,1,2,2-тетрааминоэтана. I. Конденсация 1,2-диацетокси-1,2-бис(ацил-амино)этанов с азотистыми нуклеофилами // ЖОрХ. 2007. - т. 43(2) - с. 178-183.

83. Сизова Е.В., Сизов В.В., Целинский И.В. Производные 1,1,2,2-тетрааминоэтана. II. Конденсация 1,3-диацетил-4,5-диацетоксиимидазолидина и 1,4-диацетил-2,3-диацетоксипиперазина с азотистыми нуклеофилами // ЖОрХ. 2007. - т. 43(4) - с. 599-603.