[go: up one dir, main page]

RU2828547C1 - Cyano-polynitro-2,4,6,8,10,12-hexaazaisowurtzitanes and methods for production thereof - Google Patents

Cyano-polynitro-2,4,6,8,10,12-hexaazaisowurtzitanes and methods for production thereof Download PDF

Info

Publication number
RU2828547C1
RU2828547C1 RU2024100685A RU2024100685A RU2828547C1 RU 2828547 C1 RU2828547 C1 RU 2828547C1 RU 2024100685 A RU2024100685 A RU 2024100685A RU 2024100685 A RU2024100685 A RU 2024100685A RU 2828547 C1 RU2828547 C1 RU 2828547C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
hexaazaisowurtzitane
tetranitro
cyano
polynitro
general formula
Prior art date
Application number
RU2024100685A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Галина Валентиновна Похвиснева
Владимир Валерьевич Парахин
Геннадий Александрович Смирнов
Original Assignee
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ ИНСТИТУТ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ им. Н.Д. ЗЕЛИНСКОГО РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК (ИОХ РАН)
Filing date
Publication date
Application filed by ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ ИНСТИТУТ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ им. Н.Д. ЗЕЛИНСКОГО РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК (ИОХ РАН) filed Critical ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ ИНСТИТУТ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ им. Н.Д. ЗЕЛИНСКОГО РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК (ИОХ РАН)
Application granted granted Critical
Publication of RU2828547C1 publication Critical patent/RU2828547C1/en

Links

Abstract

FIELD: organic chemistry.
SUBSTANCE: invention relates to organic chemistry, namely to polycyclic framework nitro compounds, specifically to novel cyano-polynitro-2,4,6,8,10,12-hexaazaisowurtzitans of general formula (I), which can be used as high-energy components of mixed solid rocket fuels. In formula (I) R=H (Ia), NO (Ib), CH2C(NO2)3 (Ic), NO2 (Id), CN (Ie).
EFFECT: invention also relates to methods of producing said compounds.
5 cl, 1 tbl, 5 ex

Description

Предлагаемое изобретение относится к области органической химии, а именно - к химии полициклических каркасных и нитросоединений, конкретно, к новым, неописанным в литературе, энергоемким циано-полинитро-2,4,6,8,10,12-гексаазаизовюрцитанам общей формулы:The proposed invention relates to the field of organic chemistry, namely to the chemistry of polycyclic framework and nitro compounds, specifically to new, undescribed in the literature, energy-intensive cyano-polynitro-2,4,6,8,10,12-hexaazaisowurtzitanes of the general formula:

где R=Н (Ia), NO (Iб), CH2C(NO2)3 (Iв), NO2 (Iг); CN (Iд), и к способам их получения.where R=H (Ia), NO (Ib), CH2C ( NO2 ) 3 (Iv), NO2 (Ig); CN (Id), and to methods for their production.

Соединения формулы I могут найти применение в качестве высокоэнергетических компонентов смесевых твердых ракетных топлив. В литературе представлены энергоемкие нитрилы общей формулы:Compounds of formula I can find application as high-energy components of mixed solid rocket fuels. The literature presents energetic nitriles of the general formula:

гдеWhere

1) R1=CH2N(NO2)CH2CN, CH2CH2N(NO2)CH2CH2CN [Y. Oyumi, A.L. Rheingold, Т.B. Brill, "Thermal decomposition of energetic materials xviii. bis(cyanomethyl)nitraminе and bis(cyanoethyl)nitraminе", Propellants Explos. Pyrotech., 1987, 12, 1-7];1) R 1 =CH 2 N(NO 2 )CH 2 CN, CH 2 CH 2 N(NO 2 )CH 2 CH 2 CN [Y. Oyumi, A.L. Rheingold, T.B. Brill, "Thermal decomposition of energetic materials xviii. bis(cyanomethyl)nitramine and bis(cyanoethyl)nitramine", Propellants Explos. Pyrotech., 1987, 12, 1-7];

2) 2)

[(a) Yu. М. Mikhailov, S.V. Chapyshev, V.V. Nedel'ko, "Synthesis, thermal stability, heats of formation, and explosive properties of cyano-substituted di-, tri-, and tetraazidopyridines", Russ. Chem. Bull., 2009, 58, 2097-2102; (б) С.В. Чапышев, Д.В. Корчагин, Ю.В. Ганин, Е.Н. Ушаков, "Синтез, структура и свойства высокоэнергоемкого тетраазидопиридин-4-карбонитрила", Химия Гетероцикл. Соед., 2017, 53, 786-790];[(a) Yu. M. Mikhailov, S. V. Chapyshev, V. V. Nedel'ko, "Synthesis, thermal stability, heats of formation, and explosive properties of cyano-substituted di-, tri-, and tetraazidopyridines", Russ. Chem. Bull., 2009, 58, 2097–2102; (b) S. V. Chapyshev, D. V. Korchagin, Yu. V. Ganin, E. N. Ushakov, "Synthesis, structure, and properties of high-energy tetraazidopyridine-4-carbonitrile", Chem. Heterocycl. Comp., 2017, 53, 786–790];

3) 3)

[(a) F. Boneberg, А. Kirchner, Т.М. Klapotke, D.G. Piercey, М.J. Poller, J. Stierstorfer, "A study of cyanotetrazole oxides and derivatives thereof, Chem. - Asian J, 2013, 8, 148-159; (б) Y. Dong, Y. Liu, W. Huang, Y. Tang, "Assembling high nitrogen isomeric energetic molecules via a lithium-mediated concerted [2+3] reaction of two diazo compounds", Chem. Eng. J., 2022, 444, 136596];[(a) F. Boneberg, A. Kirchner, T.M. Klapotke, D. G. Piercey, M.J. Poller, J. Stierstorfer, "A study of cyanotetrazole oxides and derivatives thereof, Chem. - Asian J, 2013, 8, 148-159; (b) Y. Dong, Y. Liu, W. Huang, Y. Tang," Assembling high nitrogen isomeric energetic molecules via a lithium-mediated concerted [2+3] reaction of two diazo compounds", Chem. Eng. J., 2022, 444, 136596];

4) 4)

[(a) L.L. Fershtat, M.A. Epishina, A.S. Kulikov, I.V. Ovchinnikov, I.V. Ananyev, N.N. Makhova, "An efficient access to (1H-tetrazol-5-yl)furoxan ammonium salts via a two-step dehydration/[3+2]-cycloaddition strategy", Tetrahedron, 2015, 71, 6764-6775; (б) A.A. Larin, D.M. Bystrov, L.L. Fershtat, A.A. Konnov, N.N. Makhova, K.A. Monogarov, D.B. Meerov, I.N. Melnikov, A.N. Pivkina, V.G. Kiselev, N.V. Muravyev, "Nitro-, cyano-, and methylfuroxans, and their bis-derivatives: From green primary to melt-cast explosives", Molecules, 2020, 25, 5836];[(a)L.L. Fershtat, M.A. Epishina, A.S. Kulikov, I.V. Ovchinnikov, I.V. Ananyev, N.N. Makhova, "An efficient access to (1H-tetrazol-5-yl)furoxan ammonium salts via a two-step dehydration/[3+2]-cycloaddition strategy", Tetrahedron, 2015, 71, 6764-6775; (b) A.A. Larin, D.M. Bystrov, L.L. Fershtat, A.A. Konnov, N.N. Makhova, K.A. Monogarov, D.B. Meerov, I.N. Melnikov, A.N. Pivkina, V.G. Kiselev, N.V. Muravyev, “Nitro-, cyano-, and methylfuroxans, and their bis-derivatives: From green primary to melt-cast explosives”, Molecules, 2020, 25, 5836];

5) 5)

[Z. Cheng, W. Yang, Q. Ma, Z.Q. Zhang, L. Yang, H. Yang, G. Fan, G. Cheng, "Constructing heat-resistant and insensitive energetic Соmpounds with the introduction of cyano group into fused pyrazolotriazine skeleton", Cryst. Growth Des., 2021, 22, 334-340];[Z. Cheng, W. Yang, Q. Ma, Z.Q. Zhang, L. Yang, H. Yang, G. Fan, G. Cheng, "Constructing heat-resistant and insensitive energetic compounds with the introduction of cyano group into fused pyrazolotriazine skeleton", Cryst. Growth Des., 2021, 22, 334-340];

6) 6)

[N.E. Leonov, F.M. Sidorov, M.S. Klenov, A.M. Churakov, Y.A. Strelenko, A.N. Pivkina, I.V. Fedyanin, D.B. Lempert, T.S. Kon'kova, Y.N. Matyushin V.A. Tartakovsky, "Synthesis and properties of novel energetic (cyano-NNO-azoxy)furazans", Mendeleev Commun., 2021, 31, 792-794].[N.E. Leonov, F.M. Sidorov, M.S. Klenov, A.M. Churakov, Y.A. Strelenko, A.N. Pivkina, I.V. Fedyanin, D.B. Lempert, T.S. Kon'kova, Y.N. Matyushin V.A. Tartakovsky, "Synthesis and properties of novel energetic (cyano-NNO-azoxy)furazans", Mendeleev Commun., 2021, 31, 792-794].

Кроме того, в литературе описаны энергоемкие 4(10)-замещенные полинитро-2,4,6,8,10,12-гексаазаизовюрцитаны общей формулы:In addition, energy-intensive 4(10)-substituted polynitro-2,4,6,8,10,12-hexaazaisowurtzitanes of the general formula have been described in the literature:

гдеWhere

1) R2 и R3=Н, R2=NO2 и R3=Н [A.J. Bellamy, A. MacCuish, P. Golding, М.F. Mahon, "The use of trifluoroacetyl as an N-and O-protecting group during the synthesis of energetic compounds containing nitramine and/or nitrate ester groups", Propellants, Explos., Pyrotech, 2007, 32, 20-31];1) R 2 and R 3 =H, R 2 =NO 2 and R 3 =H [AJ Bellamy, A. MacCuish, P. Golding, M.F. Mahon, “The use of trifluoroacetyl as an N-and O-protecting group during the synthesis of energetic compounds containing nitramine and/or nitrate ester groups”, Propellants, Explos., Pyrotech, 2007, 32, 20-31];

2) R2=NO2 и R3=C(O)N3, R2=R3=C(O)N3 [K. Dong, Yu. Wang, X.B. Gong, J. Zhang, Ch. H. Sun, S.P. Pang, "Formyl azido substituted nitro hexaazaisowurtzitane - synthesis, characterization and energetic properties", New J. Chem., 2013, 37, 3685-3691];2) R 2 =NO 2 and R 3 =C(O)N 3 , R 2 =R 3 =C(O)N 3 [K. Dong, Yu. Wang, X. B. Gong, J. Zhang, Ch. H. Sun, SP Pang, "Formyl azido substituted nitro hexaazaisowurtzitane - synthesis, characterization and energetic properties", New J. Chem., 2013, 37, 3685-3691];

3) R2=NO2 и R3=CH2C(NO2)3, R2=R3=CH2C(NO2)3 [О.А. Лукьянов, H.И. Шлыкова, Г.В. Похвиснева, Т.В. Терникова, С.В. Никитин, Г.А. Смирнов, Ю.В. Нелюбина, П.В. Дороватовский, Т.С. Конькова, Н.В. Муравьев, А.Н. Пивкина Оптимизация ключевых стадий синтеза и изучение основных физико-химических свойств высокоэнергоемких соединений - 4-(2,2,2-тринитроэтил)-2,6,8,10,12-пентанитрогексаазаизовюрцитана и 4,10-бис(2,2,2-тринитроэтил)-2,6,8,12-тетранитрогексаазаизовюрцитана", Известия АН. Серия Химическая, 2017, 66, 1066-1073];3) R 2 =NO 2 and R 3 =CH 2 C(NO 2 ) 3 , R 2 =R 3 =CH 2 C(NO 2 ) 3 [O.A. Lukyanov, N.I. Shlykova, G.V. Pokhvisneva, T.V. Ternikova, S.V. Nikitin, G.A. Smirnov, Yu.V. Nelyubina, P.V. Dorovatovsky, T.S. Konkova, N.V. Muravyov, A.N. Pivkina, Optimization of key stages of synthesis and study of the main physicochemical properties of high-energy compounds - 4-(2,2,2-trinitroethyl)-2,6,8,10,12-pentanitrohexaazaisowurtzitane and 4,10-bis(2,2,2-trinitroethyl)-2,6,8,12-tetranitrohexaazaisowurtzitane", Izvestiya AN. Chemical Series, 2017, 66, 1066-1073];

4) R2=NO2 и R3=CH2C(NO2)2F, R2=CH2C(NO2)3 и R3=CH2C(NO2)2F [О.А. Лукьянов, Н.И. Шлыкова, Г.В. Похвиснева, Т.В. Терникова, К.А. Моногаров, Д.Б. Мееров, Ю.В. Нелюбина, П.В. Дороватовский, Т.С. Конькова, Известия АН. Серия Химическая, 2019, 68, 110-115];4) R 2 =NO 2 and R 3 =CH 2 C(NO 2 ) 2 F, R 2 =CH 2 C(NO 2 ) 3 and R 3 =CH 2 C(NO 2 ) 2 F [O.A. Lukyanov, N.I. Shlykova, G.V. Pokhvisneva, T.V. Ternikova, K.A. Monogarov, D.B. Meerov, Yu.V. Nelyubina, P.V. Dorovatovsky, T.S. Konkova, Izvestiya AN. Chemical Series, 2019, 68, 110-115];

5) R2=NO2 и R3=CH2N3, R2=CH2C(NO2)3 и R3=CH2N3, R2=R2=CH2N3 [O.A. Luk'yanov, V.V. Parakhin, N.I. Shlykova, A.O. Dmitrienko, E.K. Melnikova, T.S. Kon'kova, K.A. Monogarov, D.B. Meerov, "Energetic N-azidomethyl derivatives of polynitro hexaazaisowurtzitanes series: CL-20 analogues having the highest enthalpy", New J. Chem., 2020, 44, 8357-8365];5) R 2 =NO 2 and R 3 =CH 2 N 3 , R 2 =CH 2 C(NO 2 ) 3 and R 3 =CH 2 N 3 , R 2 =R 2 =CH 2 N 3 [OA Luk' yanov, VV Parakhin, NI Shlykova, AO Dmitrienko, EK Melnikova, TS Kon'kova, KA Monogarov, DB Meerov, "Energetic N-azidomethyl derivatives of polynitro hexaazaisowurtzitanes series: CL-20 analogues having the highest enthalpy", New J. Chem ., 2020, 44, 8357-8365];

6) R2=NO2 и R3=CH2N(NO2)H, CH2N(NO2)CH3, CH2N(NO2)(CH2)2NHNO2, CH2N(NO2)(CH2)2N(NO2)CH3 [1. RU 2772602 C1, 23.05.2022; 2. V.V. Parakhin, G.V. Pokhvisneva, Т.V. Ternikova, S.V. Nikitin, G.A. Smirnov, T.S. Kon'kova, D.B. Lempert, A.N. Pivkina, "Energetic alkylnitraMHHe-functionalized pentanitro hexaazaisowurtzitanes: towards advanced less sensitive CL-20 analogues", J. Mater. Chem. A, 2022, 10, 818-828].6) R 2 =NO 2 and R 3 =CH 2 N(NO 2 )H, CH 2 N(NO 2 )CH 3 , CH 2 N(NO 2 )(CH 2 ) 2 NHNO 2 , CH 2 N(NO 2 )(CH 2 ) 2 N(NO 2 )CH 3 [1. RU 2772602 C1, 05/23/2022; 2. VV Parakhin, GV Pokhvisneva, T.V. Ternikova, SV Nikitin, GA Smirnov, TS Kon'kova, DB Lempert, AN Pivkina, "Energetic alkylnitraMHHe-functionalized pentanitro hexaazaisowurtzitanes: towards advanced less sensitive CL-20 analogues", J. Mater. Chem. A, 2022, 10, 818-828].

7) R2=H и R2=NO и R2=NO2 и R2=CH2N3 и R2=CH2C(NO2)3 и .7) R 2 =H and R 2 =NO and R 2 =NO 2 and R 2 =CH 2 N 3 and R 2 =CH 2 C(NO 2 ) 3 and .

[1. RU 2786221 C1, 19.12.2022; 2. V.V. Parakhin, G.V. Pokhvisneva, S.V. Nikitin, G.A. Smirnov, T.S. Kon'kova, D.B. Lempert, A.N. Pivkina, "Linking polynitro hexaazaisowurtzitane cages via an N,N'-methylene bridge: a promising strategy for designing energetic ensembles of CL-20 derivatives and adjusting their properties", New J. Chem., 2023, 47, 2444-2455]. Полинитро-2,4,6,8,10,12-гексаазаизовюрцитаны общей формулы III характеризуются сравнительно большой плотностью, но при этом у них высокая чувствительность к трению, а у большинства из них - сравнительно низкая энтальпия образования и теплота сгорания.[1. RU 2786221 C1, 19.12.2022; 2. V.V. Parakhin, G.V. Pokhvisneva, S.V. Nikitin, G.A. Smirnov, T.S. Kon'kova, D.B. Lempert, A.N. Pivkina, "Linking polynitro hexaazaisowurtzitane cages via an N,N'-methylene bridge: a promising strategy for designing energetic ensembles of CL-20 derivatives and adjusting their properties", New J. Chem., 2023, 47, 2444-2455]. Polynitro-2,4,6,8,10,12-hexaazaisowurtzitanes of general formula III are characterized by a relatively high density, but at the same time they have a high sensitivity to friction, and most of them have a relatively low enthalpy of formation and heat of combustion.

В литературе также описан наиболее перспективный полинитро-2,4,6,8,10,12-гексаазаизовюрцитан общей формулы III, где R2=R3=NO2 (2,4,6,8,10,12-гексанитро-2,4,6,8,10,12-гексаазаизовюрцитан (CL-20, ГНИВ)) [А.Т. Nielsen, А.P. Chafin, S.L. Christian, D.W. Moore, M.P. Nadler, R.A. Nissan, D.J. Vanderah, R.D. Gilardi, C.F. George, J.L. Flippen-Anderson, "Synthesis of polyazapolycyclic caged polynitraminеs", Tetrahedron, 1998, 54, 11793-11812]. Известное соединение обладает сравнительно большой плотностью, но при этом характеризуется сравнительно низкой энтальпией образования и низкой теплотой сгорания, а также высокой чувствительностью к трению. Технической задачей настоящего изобретения является создание новых энергоемких полинитро-2,4,6,8,10,12-гексаазаизовюрцитанов с более высокими значениями энтальпией образования и теплотой сгорания и обладающих при этом высокой устойчивостью к трению при сохранении высокой плотности и высокой термической стабильности, а также разработка способов их получения.The most promising polynitro-2,4,6,8,10,12-hexaazaisowurtzitane of general formula III, where R 2 = R 3 = NO 2 (2,4,6,8,10,12-hexanitro-2,4,6,8,10,12-hexaazaisowurtzitane (CL-20, GNIV)) is also described in the literature [A.T. Nielsen, A.P. Chafin, S. L. Christian, D. W. Moore, M. P. Nadler, R. A. Nissan, D. J. Vanderah, R. D. Gilardi, C. F. George, and J. L. Flippen-Anderson, "Synthesis of polyazapolycyclic caged polynitramine", Tetrahedron, 1998, 54, 11793-11812]. The known compound has a comparatively high density, but is characterized by a comparatively low enthalpy of formation and low heat of combustion, as well as high sensitivity to friction. The technical task of the present invention is to create new energy-intensive polynitro-2,4,6,8,10,12-hexaazaisowurtzitanes with higher values of the enthalpy of formation and heat of combustion and at the same time possessing high resistance to friction while maintaining high density and high thermal stability, as well as to develop methods for their production.

Поставленная техническая задача достигается новыми, не описанными в литературе циано-полинитро-2,4,6,8,10,12-гексаазаизовюрцитанами общей формулы:The set technical task is achieved by new cyano-polynitro-2,4,6,8,10,12-hexaazaisowurtzitanes of the general formula, not described in the literature:

где R=Н (Ia), NO (Iб), CH2C(NO2)3 (Iв), NO2 (Iг), CN (Iд), и способами их получения.where R=H (Ia), NO (Ib), CH2C ( NO2 ) 3 (Iv), NO2 (Ig), CN (Id), and methods for their production.

Предлагаемые соединения формулы I отличаются от всех известных 2,4,6,8,10,12-гексаазаизовюрцитанов наличием в одной структуре полинитро-2,6,8,10,12-гексаазаизовюрцитанового нитраминокаркаса, так и эксплозофорной N-цианогруппы. Указанное сочетание обеспечивает как высокий энергетический потенциал, так и устойчивость к внешним воздействиям этих соединений.The proposed compounds of formula I differ from all known 2,4,6,8,10,12-hexaazaisowurtzitanes by the presence of a polynitro-2,6,8,10,12-hexaazaisowurtzitane nitramino framework and an explosophoric N-cyano group in one structure. The said combination provides both a high energy potential and resistance to external influences of these compounds.

Предлагаемый циано-полинитро-2,4,6,8,10,12-гексаазаизовюрцитан формулы I, где R=Н (Iа), получают путем последовательной обработки 4-трифторацетил-2,6,8,12-тетранитро-2,4,6,8,10,12-гексаазаизовюрцитана (IV) трихлорацетилизоцианатом в среде апротонного полярного растворителя, потом метанолом в присутствии сильной неорганической кислоты, затем этанолом в присутствии ацетата натрия с образованием 4-карбомоил-2,6,8,12-тетранитро-2,4,6,8,10,12-гексаазаизовюрцитана (V), который подвергают взаимодействию с трифторметансульфоновым ангидридом в присутствии третичного амина в среде апротонного полярного растворителя с последующим выделением целевого продукта 4-циано-2,6,8,12-тетранитро-2,4,6,8,10,12-гексаазаизовюрцитана (Iа).The proposed cyano-polynitro-2,4,6,8,10,12-hexaazaisowurtzitane of formula I, where R=H (Ia), is obtained by sequentially treating 4-trifluoroacetyl-2,6,8,12-tetranitro-2,4,6,8,10,12-hexaazaisowurtzitane (IV) with trichloroacetyl isocyanate in an aprotic polar solvent, then with methanol in the presence of a strong inorganic acid, then with ethanol in the presence of sodium acetate to form 4-carbamoyl-2,6,8,12-tetranitro-2,4,6,8,10,12-hexaazaisowurtzitane (V), which is subjected to interaction with trifluoromethanesulfonic anhydride in the presence of a tertiary amine in an aprotic polar solvent, followed by isolation of the target product 4-cyano-2,6,8,12-tetranitro-2,4,6,8,10,12-hexaazaisowurtzitane (Ia).

На стадии получения 4-карбомоил-2,6,8,12-тетранитро-2,4,6,8,10,12-гексаазаизовюрцитана (V) в качестве апротонного полярного растворителя используют, например, ацетонитрил, а в качестве сильной неорганической кислоты применяют, например, серную кислоту. На стадии получения 4-циано-2,6,8,12-тетранитро-2,4,6,8,10,12-гексаазаизовюрцитана (Iа) в качестве третичного амина используют, например, пиридин, а в качестве апротонного полярного растворителя применяют, например, ацетонитрил. Предлагаемый циано-полинитро-2,4,6,8,10,12-гексаазаизовюрцитан формулы I, где R=NO (Iб), получают путем обработки 4-трифторацетил-2,6,8,12-тетранитро-2,4,6,8,10,12-гексаазаизовюрцитана (IV) нитрозирующим реагентом в среде полярного органического растворителя с последующей обработкой этанолом, в результате чего образуется 4-нитрозо-2,6,8,12-тетранитро-2,4,6,8,10,12-гексаазаизовюрцитан (VI), который подвергают последовательной обработке трихлорацетилизоцианатом в среде апротонного полярного растворителя, а затем метанолом в присутствии сильной неорганической кислоты, с образованием 4-карбомоил-10-нитрозо-2,6,8,12-тетранитро-2,4,6,8,10,12-гексаазаизовюрцитана (VII), который подвергают взаимодействию с трифторметансульфоновым ангидридом в присутствии третичного амина в среде хлорорганического растворителя с последующим выделением целевого продукта 4-циано-10-нитрозо-2,6,8,12-тетранитро-2,4,6,8,10,12-гексаазаизовюрцитана (Iб).At the stage of obtaining 4-carbamoyl-2,6,8,12-tetranitro-2,4,6,8,10,12-hexaazaisowurtzitane (V), for example, acetonitrile is used as the aprotic polar solvent, and for example, sulfuric acid is used as the strong inorganic acid. At the stage of obtaining 4-cyano-2,6,8,12-tetranitro-2,4,6,8,10,12-hexaazaisowurtzitane (Ia), for example, pyridine is used as the tertiary amine, and for example, acetonitrile is used as the aprotic polar solvent. The proposed cyano-polynitro-2,4,6,8,10,12-hexaazaisowurtzitane of formula I, where R=NO (Ib), is obtained by treating 4-trifluoroacetyl-2,6,8,12-tetranitro-2,4,6,8,10,12-hexaazaisowurtzitane (IV) with a nitrosating reagent in a polar organic solvent, followed by treatment with ethanol, resulting in the formation of 4-nitroso-2,6,8,12-tetranitro-2,4,6,8,10,12-hexaazaisowurtzitane (VI), which is subjected to sequential treatment with trichloroacetyl isocyanate in an aprotic polar solvent, and then with methanol in the presence of a strong inorganic acid, with the formation of 4-carbamoyl-10-nitroso-2,6,8,12-tetranitro-2,4,6,8,10,12-hexaazaisowurtzitane (VII), which is subjected to interaction with trifluoromethanesulfonic anhydride in the presence of a tertiary amine in an organochlorine solvent medium, followed by isolation of the target product 4-cyano-10-nitroso-2,6,8,12-tetranitro-2,4,6,8,10,12-hexaazaisowurtzitane (Ib).

На стадии получения 4-нитрозо-2,6,8,12-тетранитро-2,4,6,8,10,12-гексаазаизовюрцитана (VI) в качестве нитрозирующего реагента в полярном органическом растворителе используют, например, систему «нитрит натрия/уксусная кислота». На стадии получения 4-карбомоил-10-нитрозо-2,6,8,12-тетранитро-2,4,6,8,10,12-гексаазаизовюрцитана (VII) в качестве апротонного полярного растворителя используют, например, ацетонитрил, а в качестве сильной неорганической кислоты применяют, например, серную кислоту. На стадии получения 4-циано-10-нитрозо-2,6,8,12-тетранитро-2,4,6,8,10,12-гексаазаизовюрцитана (Iб) в качестве третичного амина используют, например, пиридин, а в качестве хлорорганического растворителя применяют, например, дихлорэтан (ДХЭ). Предлагаемые циано-полинитро-2,4,6,8,10,12-гексаазаизовюрцитаны формулы I, где R=CH2C(NO2)3 (Iв), NO2 (Iг) или CN (Iд), получают последовательной обработкой соответствующего полинитро-2,4,6,8,10,12-гексаазаизовюрцитана общей формулы:At the stage of obtaining 4-nitroso-2,6,8,12-tetranitro-2,4,6,8,10,12-hexaazaisowurtzitane (VI), for example, the sodium nitrite/acetic acid system is used as a nitrosating reagent in a polar organic solvent. At the stage of obtaining 4-carbamoyl-10-nitroso-2,6,8,12-tetranitro-2,4,6,8,10,12-hexaazaisowurtzitane (VII), for example, acetonitrile is used as an aprotic polar solvent, and for example, sulfuric acid is used as a strong inorganic acid. At the stage of obtaining 4-cyano-10-nitroso-2,6,8,12-tetranitro-2,4,6,8,10,12-hexaazaisowurtzitane (Ib), for example, pyridine is used as a tertiary amine, and for example, dichloroethane (DCE) is used as an organochlorine solvent. The proposed cyano-polynitro-2,4,6,8,10,12-hexaazaisowurtzitanes of formula I, where R=CH 2 C(NO 2 ) 3 (Ib), NO 2 (Ig) or CN (Id), are obtained by sequential treatment of the corresponding polynitro-2,4,6,8,10,12-hexaazaisowurtzitane of the general formula:

где R4=CH2C(NO2)3 (VIIIa), NO2 (VIIIб) или Н (VIIIb), трихлорацетилизоцианатом в среде апротонного полярного растворителя, а затем метанолом в присутствии сильной неорганической кислоты, с образованием 4-карбомоил-полинитро-2,4,6,8,10,12-гексаазаизовюрцитана общей формулы:where R 4 =CH 2 C(NO 2 ) 3 (VIIIa), NO 2 (VIIIb) or H (VIIIb), trichloroacetyl isocyanate in an aprotic polar solvent, and then methanol in the presence of a strong inorganic acid, to form 4-carbamoyl-polynitro-2,4,6,8,10,12-hexaazaisowurtzitane of the general formula:

где R5=CH2C(NO2)3 (IXa), NO2 (IXб) или C(O)NH2 (IXb), который подвергают взаимодействию с трифторметансульфоновым ангидридом в присутствии третичного амина в среде апротонного полярного растворителя с последующим выделением целевого продукта общей формулы:where R 5 = CH 2 C(NO 2 ) 3 (IXa), NO 2 (IXб) or C(O)NH 2 (IXb), which is subjected to interaction with trifluoromethanesulfonic anhydride in the presence of a tertiary amine in an aprotic polar solvent, followed by isolation of the target product of the general formula:

где R=CH2C(NO2)3 (Ia), NO2 (Iб) или CN (Iв).where R= CH2C ( NO2 ) 3 (Ia), NO2 (Ib) or CN (Ic).

На стадии получения 4-карбомоил-10-(2,2,2-тринитроэтил)-2,6,8,12-тетранитро-2,4,6,8,10,12-гексаазаизовюрцитана (IXa), 4-карбомоил-2,6,8,10,12-пентанитро-2,4,6,8,10,12-гексаазаизовюрцитана (IXб) и 4,10-дикарбомоил-2,6,8,12-тетранитро-2,4,6,8,10,12-гексаазаизовюрцитана (IХв) в качестве апротонного полярного растворителя используют, например, ацетонитрил, а в качестве сильной неорганической кислоты применяют, например, серную кислоту. На стадии получения 4-циано-10-(2,2,2-тринитроэтил)-2,6,8,12-тетранитро-2,4,6,8,10,12-гексаазаизовюрцитана (Iв), 4-циано-2,6,8,10,12-пентанитро-2,4,6,8,10,12-гексаазаизовюрцитана (Iг) и 4,10-дициано-2,6,8,12-тетранитро-2,4,6,8,10,12-гексаазаизовюрцитана (Iд) в качестве третичного амина используют, например, пиридин, а в качестве апротонного полярного растворителя используют, например, ацетонитрил. Процесс получения целевых продуктов Iа и Iб протекает по следующей схеме:At the stage of obtaining 4-carbamoyl-10-(2,2,2-trinitroethyl)-2,6,8,12-tetranitro-2,4,6,8,10,12-hexaazaisowurtzitane (IXa), 4-carbamoyl-2,6,8,10,12-pentanitro-2,4,6,8,10,12-hexaazaisowurtzitane (IXb) and 4,10-dicarbamoyl-2,6,8,12-tetranitro-2,4,6,8,10,12-hexaazaisowurtzitane (IXb), for example, acetonitrile is used as an aprotic polar solvent, and for example, sulfuric acid is used as a strong inorganic acid. At the stage of obtaining 4-cyano-10-(2,2,2-trinitroethyl)-2,6,8,12-tetranitro-2,4,6,8,10,12-hexaazaisowurtzitane (Ic), 4-cyano-2,6,8,10,12-pentanitro-2,4,6,8,10,12-hexaazaisowurtzitane (Ig) and 4,10-dicyano-2,6,8,12-tetranitro-2,4,6,8,10,12-hexaazaisowurtzitane (Id), for example, pyridine is used as a tertiary amine, and for example, acetonitrile is used as an aprotic polar solvent. The process of obtaining the target products Ia and Ib occurs according to the following scheme:

Процесс получения целевых продуктов Iв, Iг и Iд протекает по следующей схеме:The process of obtaining target products Iв, Iг and Iд proceeds according to the following scheme:

В качестве высокоэнергетических компонентов (энергетических наполнителей, окислителей) смесевых твердых ракетных топлив применяются энергоемкие органические соединения, в роли которых обычно выступают штатные взрывчатые вещества, такие как гексоген и октоген, а также перспективное высокоэнергоемкое соединение - 2,4,6,8,10,12-гексанитро-2,4,6,8,10,12-гексаазаизовюрцитан (CL-20, ГНИВ), который является эталоном среди полинитро-2,4,6,8,10,12-гексаазаизовюрцитанов. Недостатком указанных энергоемких соединений является низкие энтальпия образования и теплота сгорания, а также высокая чувствительность к трению (см. таблицу).High-energy components (energy fillers, oxidizers) of mixed solid rocket propellants are represented by energy-intensive organic compounds, which are usually regular explosives such as hexogen and octogen, as well as a promising high-energy compound - 2,4,6,8,10,12-hexanitro-2,4,6,8,10,12-hexaazaisowurtzitane (CL-20, GNIV), which is a standard among polynitro-2,4,6,8,10,12-hexaazaisowurtzitanes. The disadvantage of these energy-intensive compounds is their low enthalpy of formation and heat of combustion, as well as their high sensitivity to friction (see table).

Техническим результатом предлагаемого изобретения является создание и разработка способов получения новых, неописанных в литературе, высокоэнергоемких соединений - циано-полинитро-2,4,6,8,10,12-гексаазаизовюрцитанов общей формулы I, представляющие собой полинитро-2,6,8,10,12-гексаазаизовюрцитановый нитраминокаркас, содержащий эксплозофорную цианогруппу, а также дополнительные энергоемкие функциональные группы, и характеризующиеся сочетанием высокой плотности и термической стойкости, наряду с более высокими значениями энтальпией образования и теплотой сгорания, а также меньшей чувствительностью к трению, в сравнении со взрывчатыми веществами аналогичного назначения (см. Таблицу). А именно, по энтальпии образования и теплоте сгорания все новые соединения Ia-д (ΔHобр=+1397-+1980 кДж⋅кг-1 и Qcrop=9,78-12,1 МДж⋅кг-1) значительно превосходят все самые мощные штатные энергоемкие соединения, в том числе гексоген (ΔHобр=+301 кДж⋅кг-1 и Qcrop=9,48 МДж⋅кг-1), октоген (ΔHобр=+251 кДж⋅кг-1 и Qcrop=9,45 МДж⋅кг-1) и даже эталонный CL-20 (ΔHобр=+857 кДж⋅кг-1 и Qcrop=8,21 МДж⋅кг-1). Более того, устойчивость к трению новых цианопроизводных Iг (F50=220 Н) и Iд (F50=210 Н) является наивысшей среди известных полинитро-2,4,6,8,10,12-гексаазаизовюрцитанов и существенно превосходит аналогичный параметр гексогена (F50=120 Н), октогена (F50=112 Н) и CL-20 (F50=48 Н). Также, по термической стабильности новые цианозамещенные образцы Iг (Tразл=223°С) и Iд (Тразл=238°С) превосходят гексоген (Тразл=204°С) и CL-20 (Тразл=212°С), а образцы Iа, Iб и Iг обладают большей плотностью (d=1,899-1,924 г⋅см-3) по сравнению с гексогеном (d=1,791 г⋅см-3) и октогентом (d=1,897 г⋅см-3). Эти соединения могут найти применение в качестве высокоэнергетических компонентов смесевых твердых ракетных топлив. Настоящее изобретение характеризуется следующими примерами. Исходные соединения: 4-трифторацетил-2,6,8,12-тетранитро-2,4,6,8,10,12-гексаазаизовюрцитан (IV) [A.J. Bellamy, A. MacCuish, P. Golding, М.F. Mahon, "The use of trifluoroacetyl as an N-and O-protecting group during the synthesis of energetic compounds containing nitramine and/or nitrate ester groups", Propellants, Explos., Pyrotech., 2007, 32, 20-31], 4-(2,2,2-тринитроэтил)-2,6,8,12-тетранитро-2,4,6,8,10,12-гексаазаизовюрцитан (VIIIa) [О.А. Лукьянов, H.И. Шлыкова, Г.В. Похвиснева, Т.В. Терникова, С.В. Никитин, Г.А. Смирнов, Ю.В. Нелюбина, П.В. Дороватовский, Т.С. Конькова, Н.В. Муравьев, А.Н. Пивкина, "Оптимизация ключевых стадий синтеза и изучение основных физико-химических свойств высокоэнергетических соединений - 4-(2,2,2-тринитроэтил)-2,6,8,10,12-пентанитрогексаазаизовюрцитана и 4,10-бис(2,2,2-тринитроэтил)-2,6,8,12-тетранитрогексаазаизовюрцитана", Известия АН. Серия Химическая, 2017, 66, 1066-1073], 2,6,8,10,12-пентанитро-2,4,6,8,10,12-гексаазаизовюрцитан (VIIIб) [A.J. Bellamy, A. MacCuish, P. Golding, M.F. Mahon, "The use of trifluoroacetyl as an N-and O-protecting group during the synthesis of energetic compounds containing nitramine and/or nitrate ester groups", Propellants, Explos., Pyrotech., 2007, 32, 20-31] и 2,6,8,12-тетранитро-2,4,6,8,10,12-гексаазаизовюрцитан (VIIIb) [A.J. Bellamy, A. MacCuish, P. Golding, M.F. Mahon, "The use of trifluoroacetyl as an N-and O-protecting group during the synthesis of energetic compounds containing nitramine and/or nitrate ester groups", Propellants, Explos., Pyrotech., 2007, 32, 20-31] получены по опубликованным методикам.The technical result of the proposed invention is the creation and development of methods for obtaining new, not described in the literature, high-energy compounds - cyano-polynitro-2,4,6,8,10,12-hexaazaisowurtzitanes of general formula I, which are a polynitro-2,6,8,10,12-hexaazaisowurtzitane nitramino framework containing an explosophoric cyano group, as well as additional energy-intensive functional groups, and characterized by a combination of high density and thermal stability, along with higher values of the enthalpy of formation and heat of combustion, as well as lower sensitivity to friction, in comparison with explosives of similar purpose (see Table). Namely, in terms of the enthalpy of formation and heat of combustion, all new Ia-d compounds (ΔH obr = +1397-+1980 kJ⋅kg -1 and Q crop =9.78-12.1 MJ⋅kg -1 ) significantly exceed all the most powerful standard energy-intensive compounds, including hexogen (ΔH obr = +301 kJ⋅kg -1 and Q crop =9.48 MJ⋅kg -1 ), octogen (ΔH obr = +251 kJ⋅kg -1 and Q crop =9.45 MJ⋅kg -1 ) and even the reference CL-20 (ΔH obr = +857 kJ⋅kg -1 and Q crop =8.21 MJ⋅kg -1 ). Moreover, the friction resistance of the new cyano derivatives Ig (F 50 = 220 N) and Id (F 50 = 210 N) is the highest among known polynitro-2,4,6,8,10,12-hexaazaisowurtzitanes and significantly exceeds the similar parameter of hexogen (F 50 = 120 N), octogen (F 50 = 112 N) and CL-20 (F 50 = 48 N). Also, in terms of thermal stability, the new cyano-substituted samples Ig (T dec = 223°C) and Id (T dec = 238°C) are superior to hexogen (T dec = 204°C) and CL-20 (T dec = 212°C), and samples Ia, Ib and Ig have a higher density (d = 1.899-1.924 g⋅cm -3 ) compared to hexogen (d = 1.791 g⋅cm -3 ) and octogen (d = 1.897 g⋅cm -3 ). These compounds can find application as high-energy components of mixed solid rocket fuels. The present invention is characterized by the following examples. Starting compounds: 4-trifluoroacetyl-2,6,8,12-tetranitro-2,4,6,8,10,12-hexaazaisowurtzitane (IV) [AJ Bellamy, A. MacCuish, P. Golding, М.F. Mahon, "The use of trifluoroacetyl as an N-and O-protecting group during the synthesis of energetic compounds containing nitramine and/or nitrate ester groups", Propellants, Explos., Pyrotech., 2007, 32, 20-31], 4-(2,2,2-trinitroethyl)-2,6,8,12-tetranitro-2,4,6,8,10,12-hexaazaisowurtzitane (VIIIa) [O.A. Lukyanov, N.I. Shlykova, G.V. Pokhvisneva, T.V. Ternikova, S.V. Nikitin, G.A. Smirnov, Yu.V. Nelyubina, P.V. Dorovatovsky, T.S. Konkova, N.V. Muravyov, A.N. Pivkina, "Optimization of key stages of synthesis and study of the main physicochemical properties of high-energy compounds - 4-(2,2,2-trinitroethyl)-2,6,8,10,12-pentanitrohexaazaisowurtzitane and 4,10-bis(2,2,2-trinitroethyl)-2,6,8,12-tetranitrohexaazaisowurtzitane", Izvestiya AN. Chemical Series, 2017, 66, 1066-1073], 2,6,8,10,12-pentanitro-2,4,6,8,10,12-hexaazaisowurtzitane (VIIIb) [AJ Bellamy, A. MacCuish, P. Golding, MF Mahon, "The use of trifluoroacetyl as an N- and O-protecting group during the synthesis of energetic compounds containing nitramine and/or nitrate ester groups", Propellants, Explos., Pyrotech., 2007, 32, 20-31] and 2,6,8,12-tetranitro-2,4,6,8,10,12-hexaazaisowurtzitane (VIIIb) [AJ Bellamy, A. MacCuish, P. Golding, MF Mahon, "The use of trifluoroacetyl as an N-and O-protecting group during the synthesis of energetic compounds containing nitramine and/or nitrate ester groups", Propellants, Explos., Pyrotech., 2007, 32, 20-31] were obtained according to published methods.

Пример 1Example 1

К раствору 4-трифторацетил-2,6,8,12-тетранитро-2,4,6,8,10,12-гексаазаизовюрцитана (IV) (0,500 г, 1,13 ммоль) в MeCN (5 мл) прибавили по каплям раствор трихлорацетилизоцианата (1,30 г, 6,90 ммоль) в MeCN (4 мл). Реакционную смесь выдержали при 20°С и перемешивании в течение 24 ч, и растворитель был удален в вакууме. К остатку прибавили МеОН (7 мл) и 92% H2SO4 (0,2 мл), полученный раствор выдержали при 20°С и перемешивании в течение 24 ч, и растворитель удалили в вакууме. Остаток растворили в этилацетате (15 мл), раствор промыли водой (3×5 мл) до нейтральной реакции промывных вод, после чего раствор сушили над MgSO4, и растворитель удалили в вакууме. К остатку прибавили смесь Et2O и гексана, 1:1 (2 мл), образовавшийся осадок отфильтровали, высушили на воздухе, затем растворили в EtOH (4 мл), к полученному раствору прибавили раствор NaOAc (0,890 г, 10,9 ммоль) в EtOH (8 мл). Реакционную смесь выдержали при 20°С и перемешивании в течение 1 ч, выделившийся осадок отфильтровали, промыли водой (20 мл) и высушили на воздухе. Был получен 4-карбомоил-2,6,8,12-тетранитро-2,4,6,8,10,12-гексаазаизовюрцитан (V) (0,218 г, 50%) в виде бесцветного порошка, т.пл. 210°С (с разл.). 1Н ЯМР (300,1 МГц, ацетон-d6): δ 5,71 (уш. с, 1Н, NH), 6,32 (уш. с, 2Н, NH2), 6,42 (д, JH,H=7 Гц, 2Н, СН4,5), 7,33 (д, JH,H=8 Гц, 2Н, СН2,3), 7,68 (с, 2Н, СН1,6) м.д. 1Н ЯМР (300,1 МГц, ДМСО-d6): δ 6,30 (уш. с, 1Н, NH), 7,10 (уш. с, 2Н, NH2), 6,16 (уш. с, 2Н, СН4,5), 6,93 (уш. с, 2Н, СН2,3), 7,65 (с, 2Н, СН1,6) м.д. 13С ЯМР (75,5 МГц, ДМСО-d6): δ 68,0 (СН2,3), 71,4 (СН4,5), 72,3 (СН1,6), 154,7 (С=O) м.д. 14N ЯМР (21,7 МГц, ДМСО-d6): δ -36 (Δν1/2=365 Гц) (4 NO2) м.д. ИК (KBr): ν~ 3460 (ср) и 3310 (ср) (NH2), 3210 (ср) (NH), 3044 (ср) (СН), 1708 (с) (С=O), 1587 (оч.с) и 1548 (с) (as NNO2), 1324 (с), 1288 (оч.с) и 1265 (оч.с) (сим NNO2) см-1. МСВР (ЭРИ): m/z вычислено для [C7H9N11O9+NH4 +]: 409,0923; найдено [M+NH4]+: 409,0922.To a solution of 4-trifluoroacetyl-2,6,8,12-tetranitro-2,4,6,8,10,12-hexaazaisowurtzitane (IV) (0.500 g, 1.13 mmol) in MeCN (5 mL) was added dropwise a solution of trichloroacetyl isocyanate (1.30 g, 6.90 mmol) in MeCN (4 mL). The reaction mixture was kept at 20 °C with stirring for 24 h, and the solvent was removed in vacuo. To the residue were added MeOH (7 mL) and 92% H 2 SO 4 (0.2 mL), the resulting solution was kept at 20 °C with stirring for 24 h, and the solvent was removed in vacuo. The residue was dissolved in ethyl acetate (15 ml), the solution was washed with water (3×5 ml) until the washings were neutral, then the solution was dried over MgSO 4 , and the solvent was removed in vacuo. A mixture of Et 2 O and hexane, 1:1 (2 ml) was added to the residue, the resulting precipitate was filtered off, dried in air, then dissolved in EtOH (4 ml), and a solution of NaOAc (0.890 g, 10.9 mmol) in EtOH (8 ml) was added to the resulting solution. The reaction mixture was kept at 20 °C with stirring for 1 h, the separated precipitate was filtered off, washed with water (20 ml) and dried in air. 4-Carbamoyl-2,6,8,12-tetranitro-2,4,6,8,10,12-hexaazaisowurtzitane (V) (0.218 g, 50%) was obtained as a colorless powder, mp 210°C (decomp.). 1 H NMR (300.1 MHz, acetone-d 6 ): δ 5.71 (br s, 1H, NH), 6.32 (br s, 2H, NH 2 ), 6.42 (d, JH ,H = 7 Hz, 2H, CH 4.5 ), 7.33 (d, JH ,H = 8 Hz, 2H, CH 2.3 ), 7.68 (s, 2H, CH 1.6 ) ppm. 1 H NMR (300.1 MHz, DMSO-d 6 ): δ 6.30 (br s, 1H, NH), 7.10 (br s, 2H, NH 2 ), 6.16 (br s, 2H, CH 4.5 ), 6.93 (br s, 2H, CH 2.3 ), 7.65 (s, 2H, CH 1.6 ) ppm. 13 C NMR (75.5 MHz, DMSO-d 6 ): δ 68.0 (CH 2.3 ), 71.4 (CH 4.5 ), 72.3 (CH 1.6 ), 154.7 (C=O) ppm. 14 N NMR (21.7 MHz, DMSO-d 6 ): δ -36 (Δν 1/2 = 365 Hz) (4 NO 2 ) ppm. IR (KBr): ν ~ 3460 (m) and 3310 (m) (NH 2 ), 3210 (m) (NH), 3044 (m) (CH), 1708 (s) (C=O), 1587 (vs) and 1548 (s) (as NNO 2 ), 1324 (s), 1288 (vs) and 1265 (vs) (sym NNO 2 ) cm -1 . HRMS (ESI): m/z calculated for [C 7 H 9 N 11 O 9 +NH 4 + ]: 409.0923; found [M+NH 4 ] + : 409.0922.

К раствору (CF3SO2)2O (0,34 мл, 2,00 ммоль) в MeCN (4 мл), прибавили по каплям пиридин (0,17 мл, 2,10 ммоль). Полученный раствор выдержали при 20°С и перемешивании 10 мин и по каплям прибавили к раствору 4-карбомоил-2,6,8,12-тетранитро-2,4,6,8,10,12-гексаазаизовюрцитана (V) (0,200 г, 0,510 ммоль) в MeCN (4 мл). Реакционную смесь выдержали при 20°С и перемешивании 4,5 ч до тех пор, пока соединение V не исчезло на ТСХ (элюент, этилацетат-гексан, 1:1), затем разбавили водой (20 мл). Продукт проэкстрагировали этилацетатом (2×15 мл), экстракт промыли водой (3×5 мл). После сушки над MgSO4 и удаления растворителя в вакууме, 4-циано-2,6,8,12-тетранитро-2,4,6,8,10,12-гексаазаизовюрцитан (Iа) был выделен из остатка с помощью колоночной флеш-хроматографии (элюент, этилацетат). К сырцу прибывили Et2O (1 мл), образовавшийся осадок отфильтровали и высушили на воздухе. Продукт Iа может быть дополнительно очищен с помощью перекристаллизации из этилацетата в атмосфере CCl. Был получен 4-циано-2,6,8,12-тетранитро-2,4,6,8,10,12-гексаазаизовюрцитан (Iа) (0,169 г, 88%) в виде бесцветного порошка, ДСК (5°С⋅мин-1): начало 173°С, макс 210°С. Плотность (пикнометр, 26°С): 1,902 г см-3. 1Н ЯМР (600,13 МГц, ацетон-d6): δ 5,96 (уш. с, 1Н, NH), 6,56 (уш. с, 2Н, СН4,5), 6,88 (д, JH,H=7 Гц, 2Н, СН2,3), 7,81 (с, 2Н, СН1,6) м.д. 13С{1Н} ЯМР (150,9 МГц, ацетон-d6): δ 71,6 (СН4,5), 72,5 (СН2,3), 72,7 (СН1,6), 111,1 (CN) м.д. 14N ЯМР (43,37 МГц, ацетон-d6): δ -40 (Δν1/2=72 Гц) (2 N9,10О2), -38 (Δν1/2=75 Гц) (2 N7,8O2) м.д. 15N{1H} ЯМР ([INVGATED], 60,8 МГц, ацетон-d6): δ -336,3 (N2), -182,6 (N1,3), -177,6 (N4,5), -172,0 (CN11), -39,9, (N7,8), -37,1, (N9,10) м.д. ИК (KBr): ν~ 3388 (ср) (NH), 3038 (ср) (СН), 2243 (с) (CN), 1595 (оч.с) и 1555 (с) (ас NNO2), 1328 (оч.с), 1292 (оч.с) и 1269 (оч.с) (сим NNO2) см-1. МСВР (ЭРИ): m/z вычислено для [C7H7N11O8+]: 372,0406; найдено [М-Н]+: 372,0398.Pyridine (0.17 mL, 2.10 mmol) was added dropwise to a solution of (CF 3 SO 2 ) 2 O (0.34 mL, 2.00 mmol) in MeCN (4 mL). The resulting solution was kept at 20 °C with stirring for 10 min and added dropwise to a solution of 4-carbamoyl-2,6,8,12-tetranitro-2,4,6,8,10,12-hexaazaisowurtzitane (V) (0.200 g, 0.510 mmol) in MeCN (4 mL). The reaction mixture was kept at 20 °C with stirring for 4.5 h until compound V disappeared on TLC (eluent, ethyl acetate-hexane, 1:1), then diluted with water (20 mL). The product was extracted with ethyl acetate (2×15 ml), the extract was washed with water (3×5 ml). After drying over MgSO 4 and removing the solvent in vacuo, 4-cyano-2,6,8,12-tetranitro-2,4,6,8,10,12-hexaazaisowurtzitane (Ia) was isolated from the residue by flash column chromatography (eluent, ethyl acetate). Et 2 O (1 ml) was added to the crude product, the formed precipitate was filtered off and dried in air. The product Ia can be further purified by recrystallization from ethyl acetate under CCl atmosphere. 4-Cyano-2,6,8,12-tetranitro-2,4,6,8,10,12-hexaazaisowurtzitane (Ia) (0.169 g, 88%) was obtained as a colorless powder, DSC (5 °C⋅min -1 ): onset 173 °C, max 210 °C. Density (pycnometer, 26 °C): 1.902 g cm -3 . 1 H NMR (600.13 MHz, acetone-d 6 ): δ 5.96 (br s, 1H, NH), 6.56 (br s, 2H, CH 4,5 ), 6.88 (d, J H,H = 7 Hz, 2H, CH 2,3 ), 7.81 (s, 2H, CH 1,6 ) ppm. 13 C { 1 H} NMR (150.9 MHz, acetone-d 6 ): δ 71.6 (CH 4.5 ), 72.5 (CH 2.3 ), 72.7 (CH 1.6 ), 111.1 (CN) ppm. 14 N NMR (43.37 MHz, acetone-d 6 ): δ -40 (Δν 1/2 = 72 Hz) (2 N 9.10 O 2 ), -38 (Δν 1/2 = 75 Hz) (2 N 7.8 O 2 ) ppm. 15 N{ 1 H} NMR ([INVGATED], 60.8 MHz, acetone-d 6 ): δ -336.3 (N 2 ), -182.6 (N 1,3 ), -177.6 (N 4,5 ), -172.0 (CN 11 ), -39.9, (N 7,8 ), -37.1, (N 9,10 ) ppm. IR (KBr): ν ~ 3388 (m) (NH), 3038 (m) (CH), 2243 (s) (CN), 1595 (vs) and 1555 (s) (ac NNO 2 ), 1328 (vs), 1292 (vs) and 1269 (vs) (sym NNO 2 ) cm -1 . HRMS (ESI): m/z calculated for [C 7 H 7 N 11 O 8 -H + ]: 372.0406; found [M-H] + : 372.0398.

Пример 2Example 2

К раствору 4-трифторацетил-2,6,8,12-тетранитро-2,4,6,8,10,12-гексаазаизовюрцитана (IV) (0,50 г, 1,13 ммоль) в АсОН (5 мл), по частям прибавили NaNO2 (0,35 г, 5 ммоль). Реакционную смесь выдержали при 20°С и перемешивании в течение 4 ч до тез пор, пока соединение IV не исчезло на ТСХ (элюент, этилацетат-гексан, 1:1), и затем разбавили водой (30 мл). Образовавшийся осадок отфильтровали, промыли водой и высушили на воздухе, затем растворили в EtOH (8 мл). Реакционную смесь выдержали при 20°С и перемешивании в течение 45 мин, образовавшийся осадок отфильтровали, промыли смесью EtOH и воды, 1:1 (4 мл), затем высушили на воздухе. Был получен 4-нитрозо-2,6,8,12-тетранитро-2,4,6,8,10,12-гексаазаизовюрцитан (VI) (0,311 г, 87%) в виде бесцветного порошка, т.пл. 190°С (с разд.). 1Н ЯМР (300,1 МГц, ацетон-d6): δ 5,92 (уш. с, 1Н, NH), 6,49 и 6,80 (2д, JH,H=8 Гц, 2Н, СН2,3), 7,84 (дд, JH,H1=16 Гц, JH,H2=2 Гц, 2Н, СН4,5) и 7,96 (дд, JH,H=8 Гц, JH,H=2 Гц, 2Н, СН4,5), 7,85 (д, JH,H=6 Гц, 2Н, СН1,6) м.д. 13С ЯМР (75,5 МГц, ацетон-d6): δ 68,0 (СН2,3), 71,4 (СН4,5), 72,3 (СН1,6), 154,7 (С=O) м.д. 14N ЯМР (21,7 МГц, ацетон-d6): δ -40 (Δν1/2=61 Гц) (2 N7,8O2) и -37 (Δν1/2=59 Гц) (2 N9,10О2) м.д. ИК (KBr): ν~ 3466 (ср) и 3401 (ср) (NH), 3037 (ср) (СН), 1604 (оч.с) и 1558 (оч.с) (ас NNO2), 1330 (оч.с), 1289 (оч.с) и 1266 (оч.с) (сим NNO2) см-1. Элементный анализ для C6H7N11O9 (377,19): вычислено С, 19,10; Н, 1,86; N, 40,85%; найдено С, 19,43; Н, 1,99; N, 40,60%. К раствору 4-нитрозо-2,6,8,12-тетранитро-2,4,6,8,10,12-гексаазаизовюрцитана (VI) (0,440 г, 1,17 ммоль) в MeCN (5 мл) по каплям прибавили раствор трихлорацетилизоцианата (1,50 г, 8,00 ммоль) в MeCN (4 мл). Реакционную смесь выдержали при 20°С и перемешивании в течение 24 ч, затем растворитель удалили в вакууме. К остатку прибавили МеОН (7 мл) и 92% H2SO4 (0,3 мл), полученный раствор выдержали при 20°С и перемешивании в течение 24 ч и растворитель удалили в вакууме. Остаток растворили в этилацетате (20 мл), промыли дистиллированной водой (3×5 мл) до нейтральной реакции промывных вод, после чего раствор высушили над MgSO4, и растворитель удалили в вакууме. 4-Карбомоил-10-нитрозо-2,6,8,12-тетранитро-2,4,6,8,10,12-гексаазаизовюрцитан (VII) был выделен из остатка с помощью препаративной ТСХ (элюент, этилацетат-гексан, 1:1). Был получен 4-карбомоил-10-нитрозо-2,6,8,12-тетранитро-2,4,6,8,10,12-гексаазаизовюрцитан (VII) (0,299 г, 61%) в виде бесцветного порошка, т.пл. 130-132°С (с разл.). 1Н ЯМР (300,1 МГц, ацетон-сd6): δ 6,51 (уш. с, 1Н, NH2), 7,47 и 7,83 (2 дд, JH,H1=8 Гц, JH,H2=2 Гц, 2Н, СН2,3), 7,92 и 8,12 (2 дд, JH,H1=8 Гц, JH,H2=2 Гц, 2Н, СН4,5), 7,95 (с, 2Н, СН1,6) м.д. 13С ЯМР (75,5 МГц, ацетон-d6): δ 61,1 и 71,5 (СН4,5), 70,6 и 73,2 (СН2,3), 74,9 и 75,1 (СН1,6), 155,3 (С=O) м.д. 14N ЯМР (21,7 МГц, ацетон-d6): δ -40 ("1V1/2=100 Гц) (4 NO2) м.д. ИК (KBr): ν~ 3468 (с) и 3324 (с) (NH2), 3039 (сл.) (СН), 1708 (оч.с) (С=O), 1604 (оч.с) и 1555 (с) (ас NNO2), 1325 (с), 1290 (оч.с) и 1266 (оч.с) (сим NNO2) см-1. МСВР (ЭРИ): m/z вычислено для [C7H8N12O10+Na+]: 443,0379; найдено [M+Na]+: 443,0386.To a solution of 4-trifluoroacetyl-2,6,8,12-tetranitro-2,4,6,8,10,12-hexaazaisowurtzitane (IV) (0.50 g, 1.13 mmol) in AcOH (5 mL) was added portionwise NaNO 2 (0.35 g, 5 mmol). The reaction mixture was kept at 20 °C with stirring for 4 h until compound IV disappeared on TLC (eluent, ethyl acetate-hexane, 1:1), and then diluted with water (30 mL). The resulting precipitate was filtered, washed with water and dried in air, then dissolved in EtOH (8 mL). The reaction mixture was kept at 20°C with stirring for 45 min, the resulting precipitate was filtered, washed with a mixture of EtOH and water, 1:1 (4 ml), then dried in air. 4-Nitroso-2,6,8,12-tetranitro-2,4,6,8,10,12-hexaazaisowurtzitane (VI) (0.311 g, 87%) was obtained as a colorless powder, mp 190°C (with sec.). 1 H NMR (300.1 MHz, acetone-d 6 ): δ 5.92 (br s, 1H, NH), 6.49 and 6.80 (2d, J H,H =8 Hz, 2H, CH 2.3 ), 7.84 (dd, J H,H1 =16 Hz, J H,H2= 2 Hz, 2H, CH 4.5 ) and 7.96 (dd, J H,H =8 Hz, J H,H =2 Hz, 2H, CH 4.5 ), 7.85 (d, J H,H =6 Hz, 2H, CH 1.6 ) ppm. 13 C NMR (75.5 MHz, acetone-d 6 ): δ 68.0 (CH 2.3 ), 71.4 (CH 4.5 ), 72.3 (CH 1.6 ), 154.7 (C=O) ppm. 14 N NMR (21.7 MHz, acetone-d 6 ): δ -40 (Δν 1/2 = 61 Hz) (2 N 7.8 O 2 ) and -37 (Δν 1/2 = 59 Hz) (2 N 9.10 O 2 ) ppm. IR (KBr): ν ~ 3466 (m) and 3401 (m) (NH), 3037 (m) (CH), 1604 (vs) and 1558 (vs) (ac NNO 2 ), 1330 (vs), 1289 (vs) and 1266 (vs) (sym NNO 2 ) cm -1 . Elemental analysis for C 6 H 7 N 11 O 9 (377.19): calcd: C, 19.10; H, 1.86; N, 40.85%; found: C, 19.43; H, 1.99; N, 40.60%. To a solution of 4-nitroso-2,6,8,12-tetranitro-2,4,6,8,10,12-hexaazaisowurtzitane (VI) (0.440 g, 1.17 mmol) in MeCN (5 mL) was added dropwise a solution of trichloroacetyl isocyanate (1.50 g, 8.00 mmol) in MeCN (4 mL). The reaction mixture was kept at 20 °C with stirring for 24 h, then the solvent was removed in vacuo. MeOH (7 mL) and 92% H 2 SO 4 (0.3 mL) were added to the residue, the resulting solution was kept at 20 °C with stirring for 24 h, and the solvent was removed in vacuo. The residue was dissolved in ethyl acetate (20 ml), washed with distilled water (3×5 ml) until the washings were neutral, dried over MgSO 4 , and the solvent was removed in vacuo. 4-Carbamoyl-10-nitroso-2,6,8,12-tetranitro-2,4,6,8,10,12-hexaazaisowurtzitane (VII) was isolated from the residue by preparative TLC (eluent, ethyl acetate:hexane, 1:1). 4-carbamoyl-10-nitroso-2,6,8,12-tetranitro-2,4,6,8,10,12-hexaazaisowurtzitane (VII) (0.299 g, 61%) was obtained as a colorless powder, mp 168–169°C. 130-132°C (decomp.). 1 H NMR (300.1 MHz, acetone-cd 6 ): δ 6.51 (br s, 1H, NH 2 ), 7.47 and 7.83 (2 dd, J H,H1 = 8 Hz, J H,H2 = 2 Hz, 2H, CH 2,3 ), 7.92 and 8.12 (2 dd, J H,H1 = 8 Hz, J H,H2 = 2 Hz, 2H, CH 4,5 ), 7.95 (s, 2H, CH 1,6 ) ppm. 13 C NMR (75.5 MHz, acetone-d 6 ): δ 61.1 and 71.5 (CH 4.5 ), 70.6 and 73.2 (CH 2.3 ), 74.9 and 75.1 (CH 1.6 ), 155.3 (C=O) ppm. 14 N NMR (21.7 MHz, acetone-d 6 ): δ -40 (1V 1/2 = 100 Hz) (4 NO 2 ) ppm. IR (KBr): ν ~ 3468 (s) and 3324 (s) (NH 2 ), 3039 (w) (CH), 1708 (vs) (C=O), 1604 (vs) and 1555 (s) (ac NNO 2 ), 1325 (s), 1290 (vs) and 1266 (vs) (sym NNO 2 ) cm -1 . HRMS (ESI): m/z calcd for [C 7 H 8 N 12 O 10 +Na + ]: 443.0379; found [M+Na] + : 443,0386.

К эмульсии (CF3SO2)2O (0,300 мл, 1,80 ммоль) в дихлорэтане (5 мл) по каплям прибавили пиридин (0,15 мл, 1,86 ммоль). Полученный раствор выдержали при 20°С и перемешивании в течение 10 мин, затем по каплям прибавили к суспензии 4-карбомоил-10-нитрозо-2,6,8,12-тетранитро-2,4,6,8,10,12-гексаазаизовюрцитана (VII) (0,108 г, 0,257 ммоль) в дихлорэтане (5 мл) при 0-5°С и перемешивании. Реакционную смесь выдержали при 20°С и перемешивании в течение 20 мин до тех пор, пока соединение VII не исчезло на ТСХ (элюент, этилацетат-гексан, 1:1), затем растворитель удалили в вакууме. Остаток растворили в этилацетате (15 мл) и промыли водой (3×5 мл). После сушки раствора над MgSO4 и удаления растворителя в вакууме 4-циано-10-нитрозо-2,6,8,12-тетранитро-2,4,6,8,10,12-гексаазаизовюрцитан (Iб) был выделен из остатка с помощью колоночной флеш-хроматографии (элюент, этилацетат-гексан, 1:1). К сырцу прибавили Et2O (1 мл), образовавшийся осадок отфильтровали и высушили на воздухе. Был получен 4-циано-10-нитрозо-2,6,8,12-тетранитро-2,4,6,8,10,12-гексаазаизовюрцитан (Iб) (0,043 г, 42%) в виде бесцветного порошка. ДСК (5°С⋅мин-1): начало 209°С, макс 229°С. Плотность (пикнометр, 26°С): 1,899 г см-3. 1Н ЯМР (600,13 МГц, ацетон-d6): δ 7,14 и 7,43 (уш. с, 2Н, СН2,3), 8,02 и 8,24 (уш. с, 2Н, СН4,5), 8,10 (с, 2Н, СН1,6) м.д. 13С{1Н} ЯМР (150,9 МГц, ацетон-d6): δ 60,3 и 72,6 (СН4,5), 73,9 и 74,6 (СН2,3), 72,6 (СН1,6), 110,2 (CN) м.д. 14N ЯМР (43,37 МГц, ацетон-d6): δ -42 (Δν1/2=79 Гц) (4 NO2 cage) м.д. 15N ЯМР ([INVGATED], 60,8 МГц, ацетон-d6): δ -185,8, -182,8, -182,2, -181,9 (N1,3 и N4,6), -170,5 (CN11), -172,8 (N12O), -144,6 (N5), -41,6, -41,4, -41,3, -41,0 (N7,8 и N9,10) м.д. ИК (KBr): 3035 (ср) (СН), 2247 (ср) (CN), 1606 (оч.с) и 1565 (с) (ас NNO2), 1326 (с), 1289 (оч.с) и 1267 (оч.с) (сим NNO2) см-1. Элементный анализ для C7H6N12O9 (402,20): вычислено С, 20,90; Н, 1,50; N, 41,79%; найдено С, 20,89; Н, 1,37; N, 41,45%.Pyridine (0.15 ml, 1.86 mmol) was added dropwise to an emulsion of (CF 3 SO 2 ) 2 O (0.300 ml, 1.80 mmol) in dichloroethane (5 ml). The resulting solution was maintained at 20°C with stirring for 10 min, then added dropwise to a suspension of 4-carbamoyl-10-nitroso-2,6,8,12-tetranitro-2,4,6,8,10,12-hexaazaisowurtzitane (VII) (0.108 g, 0.257 mmol) in dichloroethane (5 ml) at 0-5°C with stirring. The reaction mixture was kept at 20 °C with stirring for 20 min until compound VII disappeared on TLC (eluent ethyl acetate-hexane, 1:1), then the solvent was removed in vacuo. The residue was dissolved in ethyl acetate (15 mL) and washed with water (3×5 mL). After drying the solution over MgSO 4 and removing the solvent in vacuo, 4-cyano-10-nitroso-2,6,8,12-tetranitro-2,4,6,8,10,12-hexaazaisowurtzitane (Ib) was isolated from the residue by flash column chromatography (eluent ethyl acetate-hexane, 1:1). Et 2 O (1 mL) was added to the crude product, the formed precipitate was filtered off and dried in air. 4-Cyano-10-nitroso-2,6,8,12-tetranitro-2,4,6,8,10,12-hexaazaisowurtzitane (Ib) (0.043 g, 42%) was obtained as a colorless powder. DSC (5 °C⋅min -1 ): onset 209 °C, max 229 °C. Density (pycnometer, 26 °C): 1.899 g cm -3 . 1 H NMR (600.13 MHz, acetone-d 6 ): δ 7.14 and 7.43 (br s, 2H, CH 2,3 ), 8.02 and 8.24 (br s, 2H, CH 4,5 ), 8.10 (s, 2H, CH 1,6 ) ppm. 13 C{ 1 H} NMR (150.9 MHz, acetone-d 6 ): δ 60.3 and 72.6 (CH 4.5 ), 73.9 and 74.6 (CH 2.3 ), 72.6 (CH 1.6 ), 110.2 (CN) ppm. 14 N NMR (43.37 MHz, acetone-d 6 ): δ -42 (Δν 1/2 = 79 Hz) (4 NO 2 cage ) ppm. 15 N NMR ([INVGATED], 60.8 MHz, acetone-d 6 ): δ -185.8, -182.8, -182.2, -181.9 (N 1,3 and N 4,6 ), -170.5 (CN 11 ), -172.8 (N 12 O), -144.6 (N 5 ), -41.6, -41.4, -41.3, -41.0 (N 7,8 and N 9,10 ) ppm. IR (KBr): 3035 (m) (CH), 2247 (m) (CN), 1606 (vs) and 1565 (s) (ac NNO 2 ), 1326 (s), 1289 (vs) and 1267 (vs) (sym NNO 2 ) cm -1 . Elemental analysis for C 7 H 6 N 12 O 9 (402.20): calcd: C, 20.90; H, 1.50; N, 41.79%; found: C, 20.89; H, 1.37; N, 41.45%.

Пример 3Example 3

К раствору 4-(2,2,2-тринитроэтил)-2,6,8,12-тетранитро-2,4,6,8,10,12-гексаазаизовюрцитана (VIIIa) (0,600 г, 1,18 ммоль) в MeCN (5 мл) прибавили по каплям раствор трихлорацетилизоцианата (1,33 г, 7,00 ммоль) в MeCN (7 мл). Реакционную смесь выдержали при 20°С и перемешивании в течение 6 ч, и растворитель удалили в вакууме. К остатку прибавили МеОН (8 мл) и 92% H2SO4 (0,4 мл), полученный раствор выдержали при 20°С и перемешивании в течение 15 ч, и растворитель удалили в вакууме. Остаток растворили в этилацетате (20 мл), промыли дистиллированной водой (3×5 мл) до нейтральной реакции промывных вод, после чего раствор высушили над MgSO4 и растворитель удалили в вакууме. К остатку прибавили смесь Et2O и гексана, 1:1 (2 мл), образовавшийся осадок отфильтровали и высушили на воздухе. Был получен 4-карбомоил-10-(2,2,2-тринитроэтил)-2,6,8,12-тетранитро-2,4,6,8,10,12-гексаазаизовюрцитан (IXa) (0,63 г, 97%) в виде бесцветного порошка, т.пл. 118-120°С. 1Н ЯМР (300,1 МГц, ацетон-d6): δ 5,51 (с, 1Н, СН2), 6,42 (уш. с, 2Н, NH2), 6,72 (д, JH,H=8 Гц, 2Н, СН4,5), 7,44 (д, JH,H=8 Гц, 2Н, СН2,3), 7,84 (с, 2Н, СН1,6) м.д. 13С ЯМР (75,5 МГц, ацетон-d6): δ 55,4 (СН2), 70,2 (СН1,6), 74,2 (СН2,3), 78,0 (СН4,5), 127,9 (C(NO2)3), 155,0 (С=O) м.д. 14N ЯМР (21,7 МГц, ацетон-d6): δ -38 (Δν1/2=113 Гц) (4 NNO2), -38 (Δν1/2=33 Гц) (3 CNO2) м.д. ИК (KBr): ν~ 3486 (оч.с) и 3419 (оч.с) (NH2), 3042 (сл.) (СН), 1707 (оч.с) (С=O), 1596 (уш. оч.с) (ас CNO2 и NNO2), 1292 (уш. с) и 1266 (с) (сим CNO2 и NNO2) см-1. МСВР (ЭРИ): m/z вычислено для [C9H10N14O15+]: 555,0523; найдено [М+Н]+: 555,0511.To a solution of 4-(2,2,2-trinitroethyl)-2,6,8,12-tetranitro-2,4,6,8,10,12-hexaazaisowurtzitane (VIIIa) (0.600 g, 1.18 mmol) in MeCN (5 mL) was added dropwise a solution of trichloroacetyl isocyanate (1.33 g, 7.00 mmol) in MeCN (7 mL). The reaction mixture was kept at 20 °C with stirring for 6 h, and the solvent was removed in vacuo. To the residue were added MeOH (8 mL) and 92% H 2 SO 4 (0.4 mL), the resulting solution was kept at 20 °C with stirring for 15 h, and the solvent was removed in vacuo. The residue was dissolved in ethyl acetate (20 ml), washed with distilled water (3×5 ml) until the washings were neutral, then the solution was dried over MgSO 4 and the solvent was removed in vacuo. A mixture of Et 2 O and hexane, 1:1 (2 ml) was added to the residue, the resulting precipitate was filtered off and dried in air. 4-carbamoyl-10-(2,2,2-trinitroethyl)-2,6,8,12-tetranitro-2,4,6,8,10,12-hexaazaisowurtzitane (IXa) (0.63 g, 97%) was obtained as a colorless powder, mp 118-120°C. 1 H NMR (300.1 MHz, acetone-d 6 ): δ 5.51 (s, 1H, CH 2 ), 6.42 (br s, 2H, NH 2 ), 6.72 (d, J H,H = 8 Hz, 2H, CH 4.5 ), 7.44 (d, J H,H = 8 Hz, 2H, CH 2.3 ), 7.84 (s, 2H, CH 1.6 ) ppm. 13 C NMR (75.5 MHz, acetone-d 6 ): δ 55.4 (CH 2 ), 70.2 (CH 1.6 ), 74.2 (CH 2.3 ), 78.0 (CH 4.5 ), 127.9 (C(NO 2 ) 3 ), 155.0 (C=O) ppm. 14 N NMR (21.7 MHz, acetone-d 6 ): δ -38 (Δν 1/2 = 113 Hz) (4 NNO 2 ), -38 (Δν 1/2 = 33 Hz) (3 CNO 2 ) ppm. IR (KBr): ν ~ 3486 (vs) and 3419 (vs) (NH 2 ), 3042 (w) (CH), 1707 (vs) (C=O), 1596 (brvs) (ac CNO 2 and NNO 2 ), 1292 (brs) and 1266 (s) (sym CNO 2 and NNO 2 ) cm -1 . HRMS (ESI): m/z calcd for [C 9 H 10 N 14 O 15+ ]: 555.0523; found [M+H] + : 555.0511.

К раствору (CF3SO2)2O (0,60 мл, 3,64 ммоль) в MeCN (5 мл) прибавили по каплям пиридин (0,30 мл, 3,70 ммоль). Полученный раствор выдержали при 20°С и перемешивании в течение 10 мин, затем по каплям прибавили к раствору 4-карбомоил-10-(2,2,2-тринитроэтил)-2,6,8,12-тетранитро-2,4,6,8,10,12-гексаазаизовюрцитана (IXa) (0300 г, 0,540 ммоль) в MeCN (5 мл). Реакционную смесь выдержали при 20°С и перемешивании в течение 2,5 ч, затем разбавили водой (40 мл). Продукт проэкстрагировали этилацетатом (2×20 мл), экстракт промыли водой (3×5 мл). После сушки над MgSO4 и удаления растворителя в вакууме 4-циано-10-(2,2,2-тринитроэтил)-2,6,8,12-тетранитро-2,4,6,8,10,12-гексаазаизовюрцитан (Iв) был выделен из остатка с помощью колоночной флеш-хроматографии (элюент, этилацетат-гексан, 1:2). К сырцу прибавили Et2O (1 мл), образовавшийся осадок отфильтровали и высушили на воздухе. Был получен 4-циано-10-(2,2,2-тринитроэтил)-2,6,8,12-тетранитро-2,4,6,8,10,12-гексаазаизовюрцитан (Iв) (0,255 г, 88%) в виде бесцветного порошка, ДСК (5°С⋅мин-1): начало 203°С, макс 220°С. Плотность (пикнометр, 26°С): 1,868 г см-3. 1H ЯМР (600,13 МГц, ацетон-d6): δ 5,49 (с, 2Н, СН2), 6,87 (д, JH,H=8 Гц, 2Н, СН4,5), 7,07 (д, JH,H=7 Гц, 2Н, СН2,3), 8,05 (с, 2Н, СН1,6) м.д. 13С{1Н} ЯМР (150,9 МГц, ацетон-d6): δ 53,2 (СН2), 72,9 (СН1,6), 73,2 (СН2,3), 77,2 (СН4,5), 110,4 (CN), 126,3 (C(NO2)3) м.д. 14N ЯМР (43.37 МГц, ацетон-d6): δ -41 (Δν1/2=126 Гц) (2 N7,8O2), -39 (Δν1/2=130 Гц) (2 N9,10O2) м.д. 15N{1H} ЯМР ([INVGATED], 60.8 МГц, ацетон-d6): δ -335,7 (N2), -181,4 (N4,6), -178,3 (N1,3), -170,5 (CN11), -144,6 (N5), -40,7 (N7,8), -38,5 (N9.10), -30,7 (C(N12O2)3) м.д. ИК (KBr): ν~ 3040 (сл.) (СН), 2247 (ср) (CN), 1597 (уш. оч.с) (ас CNO2 и NNO2), 1293 (уш. с) и 1268 (с) (сим CNO2 и NNO2) см-1. МСВР (ЭРИ): m/z вычислено для [C9H8N14O14+NH4 +]: 559,0237; найдено [М+NH4]+: 559,0235.Pyridine (0.30 ml, 3.70 mmol) was added dropwise to a solution of (CF 3 SO 2 ) 2 O (0.60 ml, 3.64 mmol) in MeCN (5 ml). The resulting solution was kept at 20 °C with stirring for 10 min, then added dropwise to a solution of 4-carbamoyl-10-(2,2,2-trinitroethyl)-2,6,8,12-tetranitro-2,4,6,8,10,12-hexaazaisowurtzitane (IXa) (0.300 g, 0.540 mmol) in MeCN (5 ml). The reaction mixture was kept at 20 °C with stirring for 2.5 h, then diluted with water (40 ml). The product was extracted with ethyl acetate (2×20 ml), the extract was washed with water (3×5 ml). After drying over MgSO 4 and removing the solvent in vacuo, 4-cyano-10-(2,2,2-trinitroethyl)-2,6,8,12-tetranitro-2,4,6,8,10,12-hexaazaisowurtzitane (Ic) was isolated from the residue by flash column chromatography (eluent, ethyl acetate-hexane, 1:2). Et 2 O (1 ml) was added to the crude product, the resulting precipitate was filtered off and dried in air. 4-Cyano-10-(2,2,2-trinitroethyl)-2,6,8,12-tetranitro-2,4,6,8,10,12-hexaazaisowurtzitane (Iв) (0.255 g, 88%) was obtained as a colorless powder, DSC (5 °C⋅min -1 ): onset 203 °C, max 220 °C. Density (pycnometer, 26 °C): 1.868 g cm -3 . 1 H NMR (600.13 MHz, acetone-d 6 ): δ 5.49 (s, 2H, CH 2 ), 6.87 (d, J H,H = 8 Hz, 2H, CH 4.5 ), 7.07 (d, J H,H = 7 Hz, 2H, CH 2.3 ), 8.05 (s, 2H, CH 1.6 ) ppm. 13 C { 1 H} NMR (150.9 MHz, acetone-d 6 ): δ 53.2 (CH 2 ), 72.9 (CH 1.6 ), 73.2 (CH 2.3 ), 77.2 (CH 4.5 ), 110.4 (CN), 126.3 (C(NO 2 ) 3 ) ppm. 14 N NMR (43.37 MHz, acetone-d 6 ): δ -41 (Δν 1/2 = 126 Hz) (2 N 7,8 O 2 ), -39 (Δν 1/2 = 130 Hz) (2 N 9,10 O 2 ) ppm. 15 N{ 1 H} NMR ([INVGATED], 60.8 MHz, acetone-d 6 ): δ -335.7 (N 2 ), -181.4 (N 4.6 ), -178.3 (N 1.3 ), -170.5 (CN 11 ), -144.6 (N 5 ), -40.7 (N 7.8 ), -38.5 (N 9.10 ), -30.7 (C(N 12 O 2 ) 3 ) ppm. IR (KBr): ν ~ 3040 (w) (CH), 2247 (m) (CN), 1597 (brv) (ac CNO 2 and NNO 2 ), 1293 (brv) and 1268 (s) (sym CNO 2 and NNO 2 ) cm -1 . HRMS (ESI): m/z calcd for [C 9 H 8 N 14 O 14 +NH 4 + ]: 559.0237; found [M+NH 4 ] + : 559.0235.

Пример 4Example 4

К раствору 2,6,8,10,12-пентанитро-2,4,6,8,10,12-гексаазаизовюрцитана (VIIIб) (0,500 г, 1,27 ммоль) в MeCN (6 мл) прибавили по каплям раствор трихлорацетилизоцианата (1,05 г, 5,60 ммоль) в MeCN (3 мл). Реакционную смесь выдержали при 20°С и перемешивании в течение 24 ч, и растворитель удалили в вакууме. К остатку прибавили МеОН (10 мл) и 92% H2SO4 (0,2 мл), полученный раствор выдержали при 20°С и перемешивании в течение 24 ч, затем растворитель удалили в вакууме. Остаток растворили в этилацетате (15 мл), промыли дистиллированной водой (3×5 мл) до нейтральной реакции промывных вод, после чего раствор высушили над MgSO4 и растворитель удалили в вакууме. К остатку прибавили Et2O (1 мл), образовавшийся осадок отфильтровали и высушили на воздухе. Был получен 4-карбомоил-2,6,8,10,12-пентанитро-2,4,6,8,10,12-гексаазаизовюрцитан (IXб) (0,443 г, 80%) в виде бесцветного порошка, т.пл. 202-204°С (разл.) (из ЕtOН-Н2O). 1Н ЯМР (300,1 МГц, ДМСО-d6): δ 7,09 (уш. с, 2Н, NH2), 7,39 (д, JH,H=7 Гц, 2Н, СН2,3), 7,79 (д, JH,H=7 Гц, 2Н, СН4,5), 7,93 (с, 2Н, СН1,6) м.д. 13С ЯМР (75,5 МГц, ДМСО-d6): δ 70,0 (СН2,3), 70,2 (СН4,5), 73,4 (СН1,6), 154,2 (С=О) м.д. 14N ЯМР (21,7 МГц, ДМСО-d6): δ -39 (Δν1/2=431 Гц) (4 NO2) м.д. ИК (KBr): ν~ 3487 (оч.с), 3449 (с), 3400 (с) и 3355 (ср) (NH2), 3041 (оч.с) (СН), 1714 (оч.с) и 1687 (оч.с) (С=O), 1615 (оч.с), 1594 (оч.с) и 1571 (оч.с) (ac NNO2), 1332 (оч.с), 1295 (оч.с) и 1269 (оч.с) (сим NNO2) см-1. Элементный анализ для C8H10N12O10 (434,24): вычислено С, 19,27; Н, 1,85; N, 38,53%; найдено С, 19,37; Н, 1,85; N, 38,21%.To a solution of 2,6,8,10,12-pentanitro-2,4,6,8,10,12-hexaazaisowurtzitane (VIIIb) (0.500 g, 1.27 mmol) in MeCN (6 mL) was added dropwise a solution of trichloroacetyl isocyanate (1.05 g, 5.60 mmol) in MeCN (3 mL). The reaction mixture was kept at 20 °C with stirring for 24 h, and the solvent was removed in vacuo. MeOH (10 mL) and 92% H 2 SO 4 (0.2 mL) were added to the residue, the resulting solution was kept at 20 °C with stirring for 24 h, then the solvent was removed in vacuo. The residue was dissolved in ethyl acetate (15 ml), washed with distilled water (3×5 ml) until the washings were neutral, then the solution was dried over MgSO 4 and the solvent was removed in vacuo. Et 2 O (1 ml) was added to the residue, the resulting precipitate was filtered off and dried in air. 4-carbamoyl-2,6,8,10,12-pentanitro-2,4,6,8,10,12-hexaazaisowurtzitane (IXb) (0.443 g, 80%) was obtained as a colorless powder, mp 202-204°C (decomp.) (from EtOH-H 2 O). 1 H NMR (300.1 MHz, DMSO-d 6 ): δ 7.09 (br s, 2H, NH 2 ), 7.39 (d, J H ,H = 7 Hz, 2H, CH 2.3 ), 7.79 (d, J H,H = 7 Hz, 2H, CH 4.5 ), 7.93 (s, 2H, CH 1.6 ) ppm. 13 C NMR (75.5 MHz, DMSO-d 6 ): δ 70.0 (CH 2.3 ), 70.2 (CH 4.5 ), 73.4 (CH 1.6 ), 154.2 (C=O) ppm. 14 N NMR (21.7 MHz, DMSO-d 6 ): δ -39 (Δν 1/2 = 431 Hz) (4 NO 2 ) ppm. IR (KBr): ν ~ 3487 (vs), 3449 (s), 3400 (s) and 3355 (m) (NH 2 ), 3041 (vs) (CH), 1714 (vs) and 1687 (vs) (C=O), 1615 (vs), 1594 (vs) and 1571 (vs) (ac NNO 2 ), 1332 (vs), 1295 (vs) and 1269 (vs) (sym NNO 2 ) cm -1 . Elemental analysis for C 8 H 10 N 12 O 10 (434.24): calculated: C, 19.27; H, 1.85; N, 38.53%; found: C, 19.37; H, 1.85; N, 38.21%.

К раствору (CF3SO2)2O (0,60 мл, 3,64 ммоль) в MeCN (5 мл) пибавили по каплям пиридин (0,30 мл, 3,90 ммоль). Полученный раствор выдержали при 20°С и перемешивании в течение 10 мин, и прибавили по каплям к раствору 4-карбомоил-2,6,8,10,12-пентанитро-2,4,6,8,10,12-гексаазаизовюрцитана (IXб) (0,200 г, 0,870 ммоль) в MeCN (3 мл). Реакционную смесь выдержали при 20°С и перемешивании в течение 5 ч, затем разбавили водой (20 мл). Продукт проэкстрагировали этилацетатом (2×15 мл), экстракт промыли водой (3×5 мл). После сушки над MgSO4 и удаления растворителя в вакууме 4-циано-2,6,8,10,12-пентанитро-2,4,6,8,10,12-гексаазаизовюрцитан (Iг) был выделен из остатка с помощью колоночной флеш-хроматографии (элюент, этилацетат-гексан, 1:2). К сырцу прибавили Et2O (1 мл), образовавшийся осадок отфильтровали и высушили на воздухе. Был получен 4-циано-2,6,8,10,12-пентанитро-2,4,6,8,10,12-гексаазаизовюрцитан (Iг) (0,112 г, 58%) в виде бесцветного порошка. Продукт Iг может быть дополнительно очищен с помощью переосаждения из MeCN водой. ДСК (5°С⋅мин-1): начало 223°С, макс 241°С. Плотность (пикнометр, 26°С): 1,924 г см-3. 1Н ЯМР (600,13 МГц, ацетон-d6): 7,30 (д, JH,H=8 Гц, 2Н, СН2,3), 8,17 (с, 2Н, СН1,6), 8,25 (Д, JH,H=8 Гц, 2Н, СН4,5) м.д. 1H ЯМР (300,1 МГц, ДМСО-d6): 7,03 (д, JH,H=8 Гц, 2Н, СН2,3), 7,81 (д, 2Н, СН4,5), 8,01 (с, 2Н, СН1,6) м.д. 13С{1Н} ЯМР (150,9 МГц, ацетон-d6): δ 72,2 (СН4,5), 74,9 (СН1,6), 75,2 (СН2,3), 111,4 (CN) м.д. 14N ЯМР (43,37 МГц, ацетон-а6): δ -42 (Δν1/2=156 Гц) (5 NNO2) м.д. 15N ЯМР ([INVGATED], 60,8 МГц, ацетон-d6): δ -328,6 (N2), -199,3 (N5), -182,4 (N1,3), -180,1 (N4,6), -171,1 (CN11), -43,3 (N12), -41,3 (N9,10), -41,0 (N7,8) м.д. ИК (KBr): ν~ 3042 (с) (СН), 2248 (с) (CN), 1633 (оч.с), 1593 (оч.с) и 1571 (оч.с) (ас NNO2), 1329 (оч.с), 1292 (оч.с) и 1258 (оч.с) (сим NNO2) см-1. Элементный анализ для C7H6N12O10 (418,20): вычислено С, 20,10; Н, 1,45; N, 40,19; найдено С, 20,48; Н, 1,32; N, 39,85%.Pyridine (0.30 ml, 3.90 mmol) was added dropwise to a solution of (CF 3 SO 2 ) 2 O (0.60 ml, 3.64 mmol) in MeCN (5 ml). The resulting solution was kept at 20 °C with stirring for 10 min and added dropwise to a solution of 4-carbamoyl-2,6,8,10,12-pentanitro-2,4,6,8,10,12-hexaazaisowurtzitane (IXb) (0.200 g, 0.870 mmol) in MeCN (3 ml). The reaction mixture was kept at 20 °C with stirring for 5 h, then diluted with water (20 ml). The product was extracted with ethyl acetate (2×15 ml), the extract was washed with water (3×5 ml). After drying over MgSO 4 and removing the solvent in vacuo, 4-cyano-2,6,8,10,12-pentanitro-2,4,6,8,10,12-hexaazaisowurtzitane (Ig) was isolated from the residue by flash column chromatography (eluent, ethyl acetate:hexane, 1:2). Et 2 O (1 ml) was added to the crude product, the formed precipitate was filtered off and dried in air. 4-cyano-2,6,8,10,12-pentanitro-2,4,6,8,10,12-hexaazaisowurtzitane (Ig) (0.112 g, 58%) was obtained as a colorless powder. Product Ig can be further purified by reprecipitation from MeCN with water. DSC (5°C⋅min -1 ): onset 223°C, max 241°C. Density (pycnometer, 26°C): 1.924 g cm -3 . 1 H NMR (600.13 MHz, acetone- d6 ): 7.30 (d, JH ,H = 8 Hz, 2H, CH2,3 ), 8.17 (s, 2H, CH1,6 ), 8.25 (d, JH,H =8 Hz, 2H, CH4,5 ) ppm. 1 H NMR (300.1 MHz, DMSO-d 6 ): 7.03 (d, J H,H = 8 Hz, 2H, CH 2,3 ), 7.81 (d, 2H, CH 4,5 ), 8.01 (s, 2H, CH 1,6 ) ppm. 13 C { 1 H} NMR (150.9 MHz, acetone-d 6 ): δ 72.2 (CH 4,5 ), 74.9 (CH 1,6 ), 75.2 (CH 2,3 ), 111.4 (CN) ppm. 14 N NMR (43.37 MHz, acetone-a 6 ): δ -42 (Δν 1/2 = 156 Hz) (5 NNO 2 ) ppm. 15 N NMR ([INVGATED], 60.8 MHz, acetone-d 6 ): δ -328.6 (N 2 ), -199.3 (N 5 ), -182.4 (N 1,3 ), -180.1 (N 4,6 ), -171.1 (CN 11 ), -43.3 (N 12 ), -41.3 (N 9,10 ), -41.0 (N 7,8 ) ppm. IR (KBr): ν ~ 3042 (s) (CH), 2248 (s) (CN), 1633 (vs), 1593 (vs) and 1571 (vs) (ac NNO 2 ), 1329 (vs), 1292 (vs) and 1258 (vs) (sym NNO 2 ) cm -1 . Elemental analysis for C 7 H 6 N 12 O 10 (418.20): calcd: C, 20.10; H, 1.45; N, 40.19; found: C, 20.48; H, 1.32; N, 39.85%.

Пример 5Example 5

К суспензии 2,6,8,12-тетранитро-2,4,6,8,10,12-гексаазаизовюрцитана (VIIIb) (0,560 г, 1,61 ммоль) в MeCN (15 мл) прибавили по каплям раствор трихлорацетилизоцианата (3,00 г, 15,9 ммоль) в MeCN (10 мл). Реакционную смесь выдержали при 20°С и перемешивании в течение 24 ч, затем растворитель удалили в вакууме. К остатку прибавили МеОН (25 мл) и 92% H2SO4 (0,3 мл), полученный раствор выдержали при 20°С и перемешивании в течение 24 ч, затем растворитель удалили в вакууме. Остаток растворили в этилацетате (50 мл), промыли дистиллированной водой (2×20 мл) до нейтральной реакции промывных вод, после чего раствор высушили над MgSO4 и растворитель удалили в вакууме. К остатку прибавили Et2O (50 мл), образовавшийся осадок отфильтровали, промыли Et2O (2×20 мл) и высушили на воздухе. Был получен 4,10-дикарбомоил-2,6,8,12-тетранитро-2,4,6,8,10,12-гексаазаизовюрцитан (IХв) (0,650 г, 93%) в виде бесцветного порошка, т.пл. 245°С (с разл.). 1Н ЯМР (300,1 МГц, ацетон-d6): δ 6,51 (уш. с, 2Н, NH2), 7,43 (д, JH,H=7 Гц, 2Н, СН2,3 и СН4,5), 7,79 (с, 2Н, СН1,6) м.д. 13С ЯМР (75,5 МГц, ацетон-d6): δ 68,7 (СН2,3 и СН4,5), 73,4 (СН1,6), 154,4 (С=O) м.д. 14N ЯМР (21,7 МГц, ацетон-d6): δ -38 (Δν1/2=130 Гц) (4 NO2) м.д. ИК (KBr): ν~ 3426 (оч.с), 3320 (оч.с) (NH2), 3268 (с) и 3205 (с) (NH2), 3040 (с) (СН), 1678 (уш. оч.с) (С=O), 1611 (оч.с) и 1557 (оч.с) (ас NNO2), 1323 (оч.с), 1288 (оч.с) и 1263 (оч.с) (сим NNO2) см-1. МСВР (ЭРИ): m/z вычислено для [C8H10N12O10+]: 435,0716; найдено [М+Н]+: 435,0707. 1Н ЯМР (300,1 МГц, ацетон-d6): δ 7,13 (с, 2 Н, СН2,3 и СН4,5), 8,10 (с, 2 Н, СН1,6) м.д. 1H ЯМР (600,13 МГц, ДМСО-d6): δ 6,82 (с, 2 Н, СН2,3 и СН4,5), 7,93 (с, 2 Н, СН1,6) м.д. 13С{1H} ЯМР (150,9 МГц, ДМСО-d6): δ 73,6 (СН2,3, СН4,5 и СН1,6), 111,2 (2 CN) м.д. 14N ЯМР (43,37 МГц, ДМСО-d6): δ -24 (Δν1/2=416 Гц) (4 NNO2) м.д. 15N ЯМР ([INVGATED], 60,8 МГц, ДМСО-d6): δ -328,6 (N2,5), -182,7 (N1,3 и N4,6), -171,6 (CN11), -40,8 (N7,8 и N9,10) м.д. ИК (KBr): ν~ 3031 (оч.с) (СН), 2246 (оч.с) (CN), 1616 (оч.с), 1599 (с) и 1565 (оч.с) (ас NNO2), 1349 (оч.с), 1330 (оч.с), 1298 (оч.с) и 1264 (оч.с) (сим NNO2) см-1. Элементный анализ для C8H6N12O8 (398,21): вычислено С, 24,13; Н, 1,52; N, 42,21%; найдено С, 24,12; Н, 1,51; N, 42,21%.To a suspension of 2,6,8,12-tetranitro-2,4,6,8,10,12-hexaazaisowurtzitane (VIIIb) (0.560 g, 1.61 mmol) in MeCN (15 mL) was added dropwise a solution of trichloroacetyl isocyanate (3.00 g, 15.9 mmol) in MeCN (10 mL). The reaction mixture was kept at 20 °C with stirring for 24 h, then the solvent was removed in vacuo. MeOH (25 mL) and 92% H 2 SO 4 (0.3 mL) were added to the residue, the resulting solution was kept at 20 °C with stirring for 24 h, then the solvent was removed in vacuo. The residue was dissolved in ethyl acetate (50 ml), washed with distilled water (2×20 ml) until the washings were neutral, then the solution was dried over MgSO 4 and the solvent was removed in vacuo. Et 2 O (50 ml) was added to the residue, the resulting precipitate was filtered off, washed with Et 2 O (2×20 ml) and dried in air. 4,10-dicarbamoyl-2,6,8,12-tetranitro-2,4,6,8,10,12-hexaazaisowurtzitane (IXw) (0.650 g, 93%) was obtained as a colorless powder, mp 245°C (decomp.). 1 H NMR (300.1 MHz, acetone-d 6 ): δ 6.51 (br s, 2H, NH 2 ), 7.43 (d, J H,H = 7 Hz, 2H, CH 2.3 and CH 4.5 ), 7.79 (s, 2H, CH 1.6 ) ppm. 13 C NMR (75.5 MHz, acetone-d 6 ): δ 68.7 (CH 2.3 and CH 4.5 ), 73.4 (CH 1.6 ), 154.4 (C=O) ppm. 14 N NMR (21.7 MHz, acetone-d 6 ): δ -38 (Δν 1/2 = 130 Hz) (4 NO 2 ) ppm. IR (KBr): ν ~ 3426 (vs), 3320 (vs) (NH 2 ), 3268 (s) and 3205 (s) (NH 2 ), 3040 (s) (CH), 1678 (brvs) (C=O), 1611 (vs) and 1557 (vs) (ac NNO 2 ), 1323 (vs), 1288 (vs) and 1263 (vs) (sym NNO 2 ) cm -1 . HRMS (ESI): m/z calcd for [C 8 H 10 N 12 O 10+ ]: 435.0716; found [M+Н]+: 435.0707. 1H NMR (300.1 MHz, acetone- d6 ): δ 7.13 (s, 2H, CH 2.3 and CH 4.5 ), 8.10 (s, 2H, CH 1.6 ) ppm. 1H NMR (600.13 MHz, DMSO- d6 ): δ 6.82 (s, 2H, CH 2.3 and CH 4.5 ), 7.93 (s, 2H, CH 1.6 ) ppm. 13 C { 1 H} NMR (150.9 MHz, DMSO-d 6 ): δ 73.6 (CH 2.3 , CH 4.5 and CH 1.6 ), 111.2 (2 CN) ppm. 14 N NMR (43.37 MHz, DMSO-d 6 ): δ -24 (Δν 1/2 = 416 Hz) (4 NNO 2 ) ppm. 15 N NMR ([INVGATED], 60.8 MHz, DMSO-d 6 ): δ -328.6 (N 2.5 ), -182.7 (N 1.3 and N 4.6 ), -171.6 (CN 11 ), -40.8 (N 7.8 and N 9.10 ) ppm. IR (KBr): ν ~ 3031 (vs) (CH), 2246 (vs) (CN), 1616 (vs), 1599 (s) and 1565 (vs) (ac NNO 2 ), 1349 (vs), 1330 (vs), 1298 (vs) and 1264 (vs) (sym NNO 2 ) cm -1 . Elemental analysis for C 8 H 6 N 12 O 8 (398.21): calcd: C, 24.13; H, 1.52; N, 42.21%; found: C, 24.12; H, 1.51; N, 42.21%.

К раствору (CF3SO2)2O (0,58 мл, 1,22 ммоль) в MeCN (9 мл) прибавили по каплям пиридин (0,28 мл, 3,60 ммоль). Полученный раствор выдержали при 20°С и перемешивании в течение 5 мин, и прибавили по каплям к суспензии 4,10-дикарбомоил-2,6,8,12-тетранитро-2,4,6,8,10,12-гексаазаизовюрцитана (IХв) (0,191 г, 0,440 ммоль) в MeCN (9 мл). Реакционную смесь выдержали при 20°С и перемешивании в течение 24 ч, затем растворитель удалили в вакууме. Остаток растворили в этилацетате (50 мл), раствор промыли водой (2×20 мл). После сушки раствора над MgSO4 и удаления растворителя в вакууме 4,10-дициано-2,6,8,12-тетранитро-2,4,6,8,10,12-гексаазаизовюрцитан (Iд) был выделен из остатка с помощью колоночной флеш-хроматографии (элюент, этилацетат). К сырцу прибавили Et2O (50 мл), образовавшийся осадок отфильтровали и высушили на воздухе. Был получен 4,10-дициано-2,6,8,12-тетранитро-2,4,6,8,10,12-гексаазаизовюрцитан (Iд) (0,160 г, 91%) в виде бесцветного порошка. Продукт Iд может быть дополнительно очищен с помощью перекристаллизации из MeCN-H2O. ДСК (5°С мин-1): начало 238°С, макс 249°С (из MeCN-H2O). Плотность (пикнометр, 26°С): 1,858 г см-3. 1Н ЯМР (300,1 МГц, ацетон-d6): δ 7,13 (с, 2Н, СН2,3 и СН4,5), 8,10 (с, 2Н, СН1,6) м.д. 1Н ЯМР (600,13 МГц, ДМСО-d6): δ 6,82 (с, 2Н, СН2,3 и СН4,5), 7,93 (с, 2Н, СН1,6) м.д. 13С{1H} ЯМР (150,9 МГц, ДМСО-d6): δ 73,6 (СН2,3, СН4,5 и СН1,6), 111,2 (2 CN) м.д. 14N ЯМР (43,37 МГц, ДМСО-d6): δ -24 (Δν1/2=416 Гц) (4 NNO2) м.д. 15N ЯМР ([INVGATED], 60,8 МГц, ДМСО-d6): δ -328,6 (N2,5), -182,7 (N1,3 и N4,6), -171,6 (CN11), -40,8 (N7,8 и N9,10) м.д. ИК (KBr): "v~ 3031 (оч.с) (СН), 2246 (оч.с) (CN), 1616 (оч.с), 1599 (с) и 1565 (оч.с) (ас NNO2), 1349 (оч.с), 1330 (оч.с), 1298 (оч.с) и 1264 (оч.с) (сим NNO2) см-1. Элементный анализ для C8H6N12O8 (398,21): вычислено С, 24,13; Н, 1,52; N, 42,21%; найдено С, 24,12; Н, 1,51; N, 42,21%.Pyridine (0.28 ml, 3.60 mmol) was added dropwise to a solution of (CF 3 SO 2 ) 2 O (0.58 ml, 1.22 mmol) in MeCN (9 ml). The resulting solution was kept at 20 °C with stirring for 5 min and added dropwise to a suspension of 4,10-dicarbamoyl-2,6,8,12-tetranitro-2,4,6,8,10,12-hexaazaisowurtzitane (IXb) (0.191 g, 0.440 mmol) in MeCN (9 ml). The reaction mixture was kept at 20 °C with stirring for 24 h, then the solvent was removed in vacuo. The residue was dissolved in ethyl acetate (50 ml), the solution was washed with water (2×20 ml). After drying the solution over MgSO 4 and removing the solvent in vacuo, 4,10-dicyano-2,6,8,12-tetranitro-2,4,6,8,10,12-hexaazaisowurtzitane (Id) was isolated from the residue by flash column chromatography (eluent, ethyl acetate). Et 2 O (50 mL) was added to the crude product, the resulting precipitate was filtered off and air-dried. 4,10-dicyano-2,6,8,12-tetranitro-2,4,6,8,10,12-hexaazaisowurtzitane (Id) (0.160 g, 91%) was obtained as a colorless powder. Product Ie can be further purified by recrystallization from MeCN-H 2 O. DSC (5 °C min -1 ): onset 238 °C, max 249 °C (from MeCN-H 2 O). Density (pycnometer, 26 °C): 1.858 g cm -3 . 1 H NMR (300.1 MHz, acetone-d 6 ): δ 7.13 (s, 2H, CH 2,3 and CH 4,5 ), 8.10 (s, 2H, CH 1,6 ) ppm. 1 H NMR (600.13 MHz, DMSO-d 6 ): δ 6.82 (s, 2H, CH 2,3 and CH 4,5 ), 7.93 (s, 2H, CH 1,6 ) ppm. 13 C{ 1 H} NMR (150.9 MHz, DMSO-d 6 ): δ 73.6 (CH 2,3 , CH 4,5 and CH 1,6 ), 111.2 (2 CN) ppm. 14 N NMR (43.37 MHz, DMSO-d 6 ): δ -24 (Δν 1/2 = 416 Hz) (4 NNO 2 ) ppm. 15 N NMR ([INVGATED], 60.8 MHz, DMSO-d 6 ): δ -328.6 (N 2,5 ), -182.7 (N 1,3 and N 4,6 ), -171.6 (CN 11 ), -40.8 (N 7,8 and N 9,10 ) ppm. IR (KBr): "v ~ 3031 (vs) (CH), 2246 (vs) (CN), 1616 (vs), 1599 (s) and 1565 (vs) (ac NNO 2 ), 1349 (vs), 1330 (vs), 1298 (vs) and 1264 (vs) (sym NNO 2 ) cm -1 . Elemental analysis for C 8 H 6 N 12 O 8 (398.21): calcd: C, 24.13; H, 1.52; N, 42.21%; found: C, 24.12; H, 1.51; N, 42.21%.

Claims (11)

1. Циано-полинитро-2,4,6,8,10,12-гексаазаизовюрцитаны общей формулы1. Cyano-polynitro-2,4,6,8,10,12-hexaazaisowurtzitanes of the general formula где R=Н (Ia), NO (Iб), CH2C(NO2)3 (Iв), NO2 (Iг), CN (Iд).where R=H (Ia), NO (Ib), CH2C ( NO2 ) 3 (Iv), NO2 (Ig), CN (Id). 2. Циано-полинитро-2,4,6,8,10,12-гексаазаизовюрцитаны общей формулы I по п. 1 в качестве высокоэнергетических компонентов смесевых твердых ракетных топлив.2. Cyano-polynitro-2,4,6,8,10,12-hexaazaisowurtzitanes of general formula I according to claim 1 as high-energy components of mixed solid rocket fuels. 3. Способ получения циано-полинитро-2,4,6,8,10,12-гексаазаизовюрцитана общей формулы I по п. 1, где R=Н (Iа), заключающийся в том, что 4-трифторацетил-2,6,8,12-тетранитро-2,4,6,8,10,12-гексаазаизовюрцитан (IV) подвергают последовательной обработке трихлорацетилизоцианатом в среде апротонного полярного растворителя, затем метанолом в присутствии сильной неорганической кислоты и этанолом в присутствии ацетата натрия, полученный при этом 4-карбомоил-2,6,8,12-тетранитро-2,4,6,8,10,12-гексаазаизовюрцитан (V) подвергают взаимодействию с трифторметансульфоновым ангидридом в присутствии третичного амина в среде апротонного полярного растворителя с последующим выделением образующегося при этом 4-циано-2,6,8,12-тетранитро-2,4,6,8,10,12-гексаазаизовюрцитана (Iа).3. A method for producing cyano-polynitro-2,4,6,8,10,12-hexaazaisowurtzitane of general formula I according to claim 1, where R=H (Ia), consisting in that 4-trifluoroacetyl-2,6,8,12-tetranitro-2,4,6,8,10,12-hexaazaisowurtzitane (IV) is subjected to sequential treatment with trichloroacetyl isocyanate in an aprotic polar solvent, then with methanol in the presence of a strong inorganic acid and ethanol in the presence of sodium acetate, the resulting 4-carbamoyl-2,6,8,12-tetranitro-2,4,6,8,10,12-hexaazaisowurtzitane (V) is subjected to interaction with trifluoromethanesulfonic anhydride in the presence of a tertiary amine in an aprotic polar solvent with subsequent isolation of the resulting 4-cyano-2,6,8,12-tetranitro-2,4,6,8,10,12-hexaazaisowurtzitane (Ia). 4. Способ получения циано-полинитро-2,4,6,8,10,12-гексаазаизовюрцитана общей формулы I по п. 1, где R=NO (Iб), заключающийся в том, что 4-трифторацетил-2,6,8,12-тетранитро-2,4,6,8,10,12-гексаазаизовюрцитан (IV) подвергают последовательной обработке нитрозирующим реагентом в среде полярного органического растворителя, затем этанолом, полученный при этом 4-нитрозо-2,6,8,12-тетранитро-2,4,6,8,10,12-гексаазаизовюрцитан (VI) подвергают последовательной обработке трихлорацетилизоцианатом в среде апротонного полярного растворителя, затем метанолом в присутствии сильной неорганической кислоты, полученный при этом 4-карбомоил-10-нитрозо-2,6,8,12-тетранитро-2,4,6,8,10,12-гексаазаизовюрцитан (VII) подвергают взаимодействию с трифторметансульфоновым ангидридом в присутствии третичного амина в среде хлорорганического растворителя с последующим выделением образующегося при этом 4-циано-10-нитрозо-2,6,8,12-тетранитро-2,4,6,8,10,12-гексаазаизовюрцитана (Iб).4. A method for producing cyano-polynitro-2,4,6,8,10,12-hexaazaisowurtzitane of general formula I according to claim 1, where R=NO (Ib), consisting in that 4-trifluoroacetyl-2,6,8,12-tetranitro-2,4,6,8,10,12-hexaazaisowurtzitane (IV) is subjected to successive treatment with a nitrosating reagent in a polar organic solvent, then with ethanol, the resulting 4-nitroso-2,6,8,12-tetranitro-2,4,6,8,10,12-hexaazaisowurtzitane (VI) is subjected to successive treatment with trichloroacetyl isocyanate in an aprotic polar solvent, then with methanol in the presence of a strong inorganic acid, the resulting 4-carbamoyl-10-nitroso-2,6,8,12-tetranitro-2,4,6,8,10,12-hexaazaisowurtzitane (VII) is reacted with trifluoromethanesulfonic anhydride in the presence of a tertiary amine in an organochlorine solvent, followed by isolation of the resulting 4-cyano-10-nitroso-2,6,8,12-tetranitro-2,4,6,8,10,12-hexaazaisowurtzitane (Ib). 5. Способ получения циано-полинитро-2,4,6,8,10,12-гексаазаизовюрцитана общей формулы I по п. 1, где R=CH2C(NO2)3 (Iв), NO2 (Iг) или CN (Iд), заключающийся в том, что соответствующий полинитро-2,4,6,8,10,12-гексаазаизовюрцитан общей формулы5. A method for producing cyano-polynitro-2,4,6,8,10,12-hexaazaisowurtzitane of the general formula I according to claim 1, where R= CH2C ( NO2 ) 3 (Iv), NO2 (Ig) or CN (Id), consisting in that the corresponding polynitro-2,4,6,8,10,12-hexaazaisowurtzitane of the general formula где R4=CH2C(NO2)3 (VIIIa), NO2 (VIIIб) или Н (VIIIв), подвергают последовательной обработке трихлорацетилизоцианатом в среде апротонного полярного растворителя, затем метанолом в присутствии сильной неорганической кислоты, и полученный при этом 4-карбомоил-полинитро-2,4,6,8,10,12-гексаазаизовюрцитан общей формулыwhere R 4 =CH 2 C(NO 2 ) 3 (VIIIa), NO 2 (VIIIb) or H (VIIIc), is subjected to sequential treatment with trichloroacetyl isocyanate in an aprotic polar solvent, then with methanol in the presence of a strong inorganic acid, and the resulting 4-carbamoyl-polynitro-2,4,6,8,10,12-hexaazaisowurtzitane of the general formula где R5=CH2C(NO2)3 (IXa), NO2 (IXб) или C(O)NH2 (IХв), подвергают взаимодействию с трифторметансульфоновым ангидридом в присутствии третичного амина в среде апротонного полярного растворителя с последующим выделением образующегося при этом целевого продукта общей формулы I, где R имеет вышеуказанные значения.where R 5 = CH 2 C(NO 2 ) 3 (IXa), NO 2 (IXb) or C(O)NH 2 (IXb), is subjected to interaction with trifluoromethanesulfonic anhydride in the presence of a tertiary amine in a medium of an aprotic polar solvent, followed by isolation of the resulting target product of general formula I, where R has the above-mentioned values.
RU2024100685A 2024-01-12 Cyano-polynitro-2,4,6,8,10,12-hexaazaisowurtzitanes and methods for production thereof RU2828547C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2828547C1 true RU2828547C1 (en) 2024-10-14

Family

ID=

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2772602C1 (en) * 2021-11-02 2022-05-23 ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ ИНСТИТУТ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ им. Н.Д. ЗЕЛИНСКОГО РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК (ИОХ РАН) Nitramin derivatives of 2,6,8,10,12-pentanitro-2,6,8,10,12-hexaazaisowurtzitane and methods for their preparation

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2772602C1 (en) * 2021-11-02 2022-05-23 ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ ИНСТИТУТ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ им. Н.Д. ЗЕЛИНСКОГО РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК (ИОХ РАН) Nitramin derivatives of 2,6,8,10,12-pentanitro-2,6,8,10,12-hexaazaisowurtzitane and methods for their preparation
RU2786221C1 (en) * 2022-11-03 2022-12-19 ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ НАУКИ ИНСТИТУТ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ им. Н.Д. ЗЕЛИНСКОГО РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК (ИОХ РАН) N,n'-methylene-bis(polynitro-2,4,6,8,10,12-hexaazaisowurtzitane) and methods for their preparation

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
А.Т. NIELSEN et al. Synthesis of polyazapolycyclic caged polynitramines, TETRAHEDRON, 1998, vol. 54, iss. 39, pp. 11793-11812. O.A. LUK'YANOV et al. Energetic N-azidomethyl derivatives of polynitro hexaazaisowurtzitanes series: CL-20 analogues having the highest enthalpy, NEW J. CHEM., 2020, vol. 44, pp. 8357-8365. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2925733A1 (en) 3,3'-dinitro-5,5'-bistriazole-1,1'-diol
Mahkam et al. Synthesis and characterization of new 5-substituted 1H-tetrazoles in water: a greener approach
RU2828547C1 (en) Cyano-polynitro-2,4,6,8,10,12-hexaazaisowurtzitanes and methods for production thereof
CN108610291B (en) A kind of preparation method of 3,4-dinitropyrazole
US5723604A (en) Synthesis of 2,4,6,8,10,12-hexabenzyl-2,4,6,8,10,12-hexaazatetracyclo 5.5.0.05,9.03,11!dodecane
CN113321666B (en) Energetic compounds based on cyclic skeletons and methods for their synthesis
Agrawal et al. Synthesis of 1, 3-bis (1, 2, 4-triazol-3-amino)-2, 4, 6-trinitrobenzene and its thermal and explosive behaviour
KR20200021710A (en) Synthesis of tkx-50 using insensitive intermediate
Paromov et al. Synthesis of new N-polysubstituted oxaazaisowurtzitanes by acid-catalyzed condensation of sulfonamides with glyoxal
US4472311A (en) Method of preparing 1,1,1-azidodinitro compounds
RU2786221C1 (en) N,n'-methylene-bis(polynitro-2,4,6,8,10,12-hexaazaisowurtzitane) and methods for their preparation
CN110218164B (en) Energetic material 1,3-bis(3,4,5-trifluoro-2,6-dinitrophenyl)urea and its preparation method and application
GB2355714A (en) Ammonium 3,5-diaminopicrate
RU2772602C1 (en) Nitramin derivatives of 2,6,8,10,12-pentanitro-2,6,8,10,12-hexaazaisowurtzitane and methods for their preparation
CN115124471B (en) Pyrazole ring explosive with high energy and low melting point characteristics and synthesis method thereof
Mehilal et al. Synthesis, characterization and explosives properties of 7-(1h-1, 2, 4-triazol-3-amino)-4, 6-dinitrobenzofuroxan (TADNB) and 7-(1h-1, 2, 3, 4-tetrazol-5-amino)-4, 6-dinitrobenzofuroxan (TEADNBF)
Ternikova et al. Synthesis of energetic 6-substituted 2, 4, 8, 10, 12-pentanitrohexaazaisowurtzitanes
Sikder et al. Studies on 2, 4, 6-trinitrophloroglucinol (TNPG)—a novel flash sensitizer
Sikder et al. Nitroanilinodinitrobenzofuroxans—synthesis, characterisation, thermal stability and explosive properties
Sheremetev et al. Reactions of 3-amino-4-methylfurazan with nitrating agents
US5013856A (en) 1,5-diazido-3-nitrazapentane and method of preparation thereof
DE19526503B4 (en) Process for the preparation of hexanitrohexaazaisowurtzitane
RU2775006C1 (en) Substituted (cyano-nno-azoxy)furazans and method for their preparation
CN114644600B (en) High-heat-stability high explosive and preparation method thereof
RU2663300C1 (en) 4(10)-(2-fluoro-2,2-dinitroethyl)polynitrohexaazaisowurtzitanes and the method of their production