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）

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)。

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。

1.22-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。

1.3X-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（λ＝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，（?/σ）max＜0.001，最終殘余的最低峰（?ρ）min＝－0.19 e/?3，最高峰（?ρ）max＝0.18 e/?3，S＝1.02。

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

2.22-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，F(xiàn)000=880，晶胞密度（計(jì)算值）為1.586 Mg·m3。

圖2　2-氨基-6-硝基-1H-苯并咪唑鹽酸鹽單晶結(jié)構(gòu)

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。化合物分子結(jié)構(gòu)如圖3所示，晶胞堆積如圖4所示。

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）

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)。

[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.

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.

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）

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

R972

A

1009-220X(2016)03-0049-04

10.16560/j.cnki.gzhx.20160309

2016-03-02

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

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