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）

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。

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。

1.22-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。

1.3X-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（λ＝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，（∆/σ）max＜0.001，最终残余的最低峰（∆ρ）min＝－0.19 e/Å3，最高峰（∆ρ）max＝0.18 e/Å3，S＝1.02。

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

2.22-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。

图2　2-氨基-6-硝基-1H-苯并咪唑盐酸盐单晶结构

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。化合物分子结构如图3所示，晶胞堆积如图4所示。

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）

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。

[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.

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.

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

广东省自然科学基金面上项目资助（9151052005000006）。

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