2-氨基-6-硝基-1H-苯并咪唑盐酸盐的合成及晶体结构

陈优生

（广东食品药品职业学院 制药工程学院，广东 广州 510520）

2-氨基-6-硝基-1H-苯并咪唑盐酸盐的合成及晶体结构

陈优生

（广东食品药品职业学院 制药工程学院，广东 广州 510520）

摘 要：以4-硝基苯二胺为原料通过取代反应、加成反应和水解反应三步单元反应制备2-氨基-6-硝基-1H-苯并咪唑，经过制备单晶并用X-射线衍射表征其为2-氨基-6-硝基-1H-苯并咪唑盐酸盐晶体结构，化合物属单斜晶系，空间群为C2/C，分子式C7H7N4O2+·Cl-，Mr=214.62，晶胞参数a=13.969（3）Å、b =7.806 4（19）Å、c=16.490（4）Å、β=91.303（3）º、V=1 797.7（7） Å3，晶胞密度（计算值）为1.586 Mg·m3、Z=8、R=0.035、ωR=0.096，化合物通过氢键形成空间三维结构。

关键词：2-氨基-6-硝基-1H-苯并咪唑盐酸盐；X-射线衍射；晶体结构

苯并咪唑类化合物是一种含有两个氮原子的苯并杂环化合物，苯并咪唑衍生物及其金属配合物具有良好的生物活性，可作为药物中间体，制备人、畜的驱虫药物。含咪唑环的苯并咪唑及其衍生物在抗癌、抗真菌、镇痛消炎、抗风湿、驱虫等方面有很重要的药用价值。由于其具有特殊的结构、生理活性和反应活性等，应用十分广泛。因此，几十年来苯并咪唑及其衍生物的合成及应用研究从未间断，至今仍十分活跃。

以4-硝基苯二胺为原料制备2-氨基-6-硝基-1H-苯并咪唑盐酸盐单晶，化合物的单晶结构通过X-衍射后进行得到确认。本文中所述苯并咪唑衍生物的合成工艺简单易行，收率高达92%。

1 实验

1.1 试剂和仪器

2-硝基苯二胺、BrCN均为国产分析纯，氨水为化学纯。

Bruker Smart-APEXII CCD单晶X衍射仪；三颈反应瓶等玻璃仪器，磁力搅拌器等。

1.2 2-氨基-6-硝基-1H-苯并咪唑盐酸盐的制备［1］

称取4-硝基苯二胺1.4 g于三颈瓶中，加入溴化氰（BrCN）0.97 g，加入水30 mL，继续搅拌热回流7 h，然后冷却，再加入氨水（25%）调节反应液pH值至11，室温条件下经过1天，挥干母液后得到样品，样品溶于pH等于1的盐酸溶液中放置2天，挥干母液得到衍射样品。

1.3 X-射线衍射测定单晶结构

选一个大小为0.12 mm×0.12 mm×0.10 mm的单晶样品，封入锂毛细管中，在Enraf-Nonius CAD4四圆衍射仪上［2］，T=291K，以Mo Kα射线（γ=0.710 73Å），石墨单色器，ω /2θ 扫描方式收集衍射数据，衍射指标hkl值分别为-16～16、-9～9、-19～13，共收集5º≤2θ ≤50º范围内的独立衍射点1580个，其中I＞2σ（I）的可观测衍射点为1242个，参数数目127个，在微机用直接法（SHEL XS97）解析晶体结构［3-4］，从E图上获得全部14个非氢原子位置，用块对角矩阵最小二乘法修正结构参数并判别原子种类，用几何计算法与差值 Fourier法获取全部氢原子位置，并用全矩阵最小二乘法修正结构参数，最终可靠因子为R［F2＞2σ（F2）］=0.035，ωR（F2）=0.096，（Δ/σ）max＜0.001，最终残余的最低峰（Δρ）min=-0.19 e/Å3，最高峰（Δρ）max=0.18 e/Å3，S=1.02。

收稿日期：2016-03-02

基金项目：广东省自然科学基金面上项目资助（9151052005000006）。

作者简介：陈优生（1972～），男，江西吉安人，副教授，博士；主要从事药物合成的研究。yous11@163.com

2 结果与讨论

2.1 衍射样品的合成

2-氨基-6-硝基-1H-苯并咪唑的化学反应式如下图1所示。

图1 2-氨基-6-硝基-1H-苯并咪唑的合成路线

2.2 2-氨基-6-硝基-1H-苯并咪唑盐酸盐单晶X-射线衍射的表征

2-氨基-6-硝基-1H-苯并咪唑盐酸盐单晶 X-射线衍射样品结构如图 2所示。标题化合物属单斜晶系，空间群为C2/C，分子式 C7H7N4O2+·Cl-，Mr=214.62，晶胞参数a=13.969（3）Å、b=7.8064 （19）Å、c=16.490（4）Å、β=91.303（3）º、V=1797.7（7） Å3、Z=8，晶胞尺寸为0.12×0.12×0.10 Å3， F000=880，晶胞密度（计算值）为1.586 Mg·m3。

晶体结构中，分子内的C-H…Cl 和N-H…Cl及分子间的N-H…Cl作用力使分子形成比较稳定的二面体网状结构如图4。通过π-π共轭苯并咪唑环有很强的稳定性。

化合物部分原子坐标及热参数见表1，化合物参数（键角和键长）见表2，化合物氢键（键长和键角）见表3。

图2 2-氨基-6-硝基-1H-苯并咪唑盐酸盐单晶结构

表1 化合物非氢原子坐标及热参数（Å）

续表1

表2 化合物键角（º）和键长（Å）

表3 化合物氢键（键长Å和键角º）

化合物分子结构如图3所示，晶胞堆积如图4所示。

图3 2-氨基-6-硝基-1H-苯并咪唑分子结构图

图4 2-氨基-6-硝基-1H-苯并咪唑晶胞堆积图

3 结论

以4-硝基苯二胺为原料通过取代反应，加成反应，水解反应三步单元反应制备2-氨基-6-硝基-1H-苯并咪唑，产率高，操作简单易行，通过X-衍射确定产物属单斜晶系，空间群为C2/C，晶胞参数a=13.969（3）Å、b=7.806 4（19）Å、c=16.490（4）Å、β=91.303（3）°、V=1 797.7（7） Å3、Z=8，晶胞密度（计算值）为1.586 Mg·m3。晶体结构中，分子内的C-H…Cl 和N-H…Cl及分子间的N-H…Cl作用力使分子形成比较稳定的二面体网状结构。

参考文献：

［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］ 陈小明， 蔡继文. 单晶结构分析原理与实践［M］. 北京： 科学出版社， 2003， 41-45.

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

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

中图分类号：R972

文献标识码：A

文章编号：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）Å，b=7.806 4（19）Å，c= 16.490（4）Å，β=91.303 （3）º，V=1 797.7（7） Å3，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