2-氨基-6-硝基-1H-苯并咪唑鹽酸鹽的合成及晶體結(jié)構(gòu)

陳優(yōu)生

（廣東食品藥品職業(yè)學(xué)院 制藥工程學(xué)院，廣東 廣州 510520）

2-氨基-6-硝基-1H-苯并咪唑鹽酸鹽的合成及晶體結(jié)構(gòu)

陳優(yōu)生

（廣東食品藥品職業(yè)學(xué)院 制藥工程學(xué)院，廣東 廣州 510520）

摘 要：以4-硝基苯二胺為原料通過取代反應(yīng)、加成反應(yīng)和水解反應(yīng)三步單元反應(yīng)制備2-氨基-6-硝基-1H-苯并咪唑，經(jīng)過制備單晶并用X-射線衍射表征其為2-氨基-6-硝基-1H-苯并咪唑鹽酸鹽晶體結(jié)構(gòu)，化合物屬單斜晶系，空間群為C2/C，分子式C7H7N4O2+·Cl-，Mr=214.62，晶胞參數(shù)a=13.969（3）?、b =7.806 4（19）?、c=16.490（4）?、β=91.303（3）o、V=1 797.7（7） ?3，晶胞密度（計(jì)算值）為1.586 Mg·m3、Z=8、R=0.035、ωR=0.096，化合物通過氫鍵形成空間三維結(jié)構(gòu)。

關(guān)鍵詞：2-氨基-6-硝基-1H-苯并咪唑鹽酸鹽；X-射線衍射；晶體結(jié)構(gòu)

苯并咪唑類化合物是一種含有兩個(gè)氮原子的苯并雜環(huán)化合物，苯并咪唑衍生物及其金屬配合物具有良好的生物活性，可作為藥物中間體，制備人、畜的驅(qū)蟲藥物。含咪唑環(huán)的苯并咪唑及其衍生物在抗癌、抗真菌、鎮(zhèn)痛消炎、抗風(fēng)濕、驅(qū)蟲等方面有很重要的藥用價(jià)值。由于其具有特殊的結(jié)構(gòu)、生理活性和反應(yīng)活性等，應(yīng)用十分廣泛。因此，幾十年來苯并咪唑及其衍生物的合成及應(yīng)用研究從未間斷，至今仍十分活躍。

以4-硝基苯二胺為原料制備2-氨基-6-硝基-1H-苯并咪唑鹽酸鹽單晶，化合物的單晶結(jié)構(gòu)通過X-衍射后進(jìn)行得到確認(rèn)。本文中所述苯并咪唑衍生物的合成工藝簡單易行，收率高達(dá)92%。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 試劑和儀器

2-硝基苯二胺、BrCN均為國產(chǎn)分析純，氨水為化學(xué)純。

Bruker Smart-APEXII CCD單晶X衍射儀；三頸反應(yīng)瓶等玻璃儀器，磁力攪拌器等。

1.2 2-氨基-6-硝基-1H-苯并咪唑鹽酸鹽的制備［1］

稱取4-硝基苯二胺1.4 g于三頸瓶中，加入溴化氰（BrCN）0.97 g，加入水30 mL，繼續(xù)攪拌熱回流7 h，然后冷卻，再加入氨水（25%）調(diào)節(jié)反應(yīng)液pH值至11，室溫條件下經(jīng)過1天，揮干母液后得到樣品，樣品溶于pH等于1的鹽酸溶液中放置2天，揮干母液得到衍射樣品。

1.3 X-射線衍射測定單晶結(jié)構(gòu)

選一個(gè)大小為0.12 mm×0.12 mm×0.10 mm的單晶樣品，封入鋰毛細(xì)管中，在Enraf-Nonius CAD4四圓衍射儀上［2］，T=291K，以Mo Kα射線（γ=0.710 73?），石墨單色器，ω /2θ 掃描方式收集衍射數(shù)據(jù)，衍射指標(biāo)hkl值分別為-16～16、-9～9、-19～13，共收集5o≤2θ ≤50o范圍內(nèi)的獨(dú)立衍射點(diǎn)1580個(gè)，其中I＞2σ（I）的可觀測衍射點(diǎn)為1242個(gè)，參數(shù)數(shù)目127個(gè)，在微機(jī)用直接法（SHEL XS97）解析晶體結(jié)構(gòu)［3-4］，從E圖上獲得全部14個(gè)非氫原子位置，用塊對角矩陣最小二乘法修正結(jié)構(gòu)參數(shù)并判別原子種類，用幾何計(jì)算法與差值 Fourier法獲取全部氫原子位置，并用全矩陣最小二乘法修正結(jié)構(gòu)參數(shù)，最終可靠因子為R［F2＞2σ（F2）］=0.035，ωR（F2）=0.096，（Δ/σ）max＜0.001，最終殘余的最低峰（Δρ）min=-0.19 e/?3，最高峰（Δρ）max=0.18 e/?3，S=1.02。

收稿日期：2016-03-02

基金項(xiàng)目：廣東省自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目資助（9151052005000006）。

作者簡介：陳優(yōu)生（1972～），男，江西吉安人，副教授，博士；主要從事藥物合成的研究。yous11@163.com

2 結(jié)果與討論

2.1 衍射樣品的合成

2-氨基-6-硝基-1H-苯并咪唑的化學(xué)反應(yīng)式如下圖1所示。

圖1 2-氨基-6-硝基-1H-苯并咪唑的合成路線

2.2 2-氨基-6-硝基-1H-苯并咪唑鹽酸鹽單晶X-射線衍射的表征

2-氨基-6-硝基-1H-苯并咪唑鹽酸鹽單晶 X-射線衍射樣品結(jié)構(gòu)如圖 2所示。標(biāo)題化合物屬單斜晶系，空間群為C2/C，分子式 C7H7N4O2+·Cl-，Mr=214.62，晶胞參數(shù)a=13.969（3）?、b=7.8064 （19）?、c=16.490（4）?、β=91.303（3）o、V=1797.7（7） ?3、Z=8，晶胞尺寸為0.12×0.12×0.10 ?3， F000=880，晶胞密度（計(jì)算值）為1.586 Mg·m3。

晶體結(jié)構(gòu)中，分子內(nèi)的C-H…Cl 和N-H…Cl及分子間的N-H…Cl作用力使分子形成比較穩(wěn)定的二面體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)如圖4。通過π-π共軛苯并咪唑環(huán)有很強(qiáng)的穩(wěn)定性。

化合物部分原子坐標(biāo)及熱參數(shù)見表1，化合物參數(shù)（鍵角和鍵長）見表2，化合物氫鍵（鍵長和鍵角）見表3。

圖2 2-氨基-6-硝基-1H-苯并咪唑鹽酸鹽單晶結(jié)構(gòu)

表1 化合物非氫原子坐標(biāo)及熱參數(shù)（?）

續(xù)表1

表2 化合物鍵角（o）和鍵長（?）

表3 化合物氫鍵（鍵長?和鍵角o）

化合物分子結(jié)構(gòu)如圖3所示，晶胞堆積如圖4所示。

圖3 2-氨基-6-硝基-1H-苯并咪唑分子結(jié)構(gòu)圖

圖4 2-氨基-6-硝基-1H-苯并咪唑晶胞堆積圖

3 結(jié)論

以4-硝基苯二胺為原料通過取代反應(yīng)，加成反應(yīng)，水解反應(yīng)三步單元反應(yīng)制備2-氨基-6-硝基-1H-苯并咪唑，產(chǎn)率高，操作簡單易行，通過X-衍射確定產(chǎn)物屬單斜晶系，空間群為C2/C，晶胞參數(shù)a=13.969（3）?、b=7.806 4（19）?、c=16.490（4）?、β=91.303（3）°、V=1 797.7（7） ?3、Z=8，晶胞密度（計(jì)算值）為1.586 Mg·m3。晶體結(jié)構(gòu)中，分子內(nèi)的C-H…Cl 和N-H…Cl及分子間的N-H…Cl作用力使分子形成比較穩(wěn)定的二面體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。

參考文獻(xiàn)：

［1］ Allen F H， Kennard O， Watson D G， et al. Table of bond lengths determined by X-ray and neutron diffraction［J］. J Chem Soc Perkin Trans， 1987， 2（12）： 1-19.

［2］ 陳小明， 蔡繼文. 單晶結(jié)構(gòu)分析原理與實(shí)踐［M］. 北京： 科學(xué)出版社， 2003， 41-45.

［3］ Sheldrick G M SHELXS 97. Program for Crystal Structure Solution［M］. University of G?ttingen， Germany： 1997.

［4］ Sheldrick G M SHELXL 97. Program for Crystal Structure Refinement［M］. University of G?ttingen， Germany： 1997.

中圖分類號：R972

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-220X（2016）03-0049-04

DOI：10.16560/j.cnki.gzhx.20160309

Synthesis and Crystal Structure of 2-Amino-6-Nitro-1H-Benzoimidazol-3-Ium Chloride

Chen You-sheng
（School of Pharmaceutical Engineering， Guangdong Food and Drug Vocational College， Guangzhou 510520， China）

Absrtact: The compound 2-amino-6-nitro-1H-benzoimidazol-3-ium chloride was prepared with 4-nitro -phenylenediamine、BrCN and NH4OH by substitution reaction、additive reaction、hydrolysis reaction. Its structure had been determined by X-ray diffraction method. The crystal crystallize in monmclinic system， space group C2/C with C7H7N4O2+·Cl-， Mr=214.62， cell parameters： a=13.969（3）?，b=7.806 4（19）?，c= 16.490（4）?，β=91.303 （3）o，V=1 797.7（7） ?3，Dc=1.586 Mg·m3，Z=8，R=0.035，ωR=0.096。The molecules were formed to be a 3-D network through hydrogen bong.

Key words:2-amino-6-nitro-1H-benzoimidazol-3-ium chloride； X-ray diffraction； crystal structure