PROPELLANS – PERSPECTIVE FRAME COMPOUNDS FOR THE CREATION OF HIGH-ENERGY SUBSTANCES

Abstract

Важной задачей современной органической химии является открытие новых, ранее не известных науке веществ, которые могли бы расширить область наших знаний и пополнить номенклатуру высокоэнергетических или биологически активных продуктов. 3,7,10-Триоксо-2,4,6,8,9,11-гексааза[3.3.3|пропеллан и его нитропроизводные являются новейшими продуктами класса гетероциклов, их азотсодержащая полициклическая структура предполагает наличие интересных и полезных свойств, что обусловливает проявленный интерес к данной работе. Химия 3,7,10-триоксо-2,4,6,8,9,11-гексааза[3.3.3|пропеллана малоизучена и представлена лишь двумя алкилпроизводными и теоретическими расчетами энергетических характеристик нитропроизводных. В статье преставлены результаты исследования нитрования 3,7,10-триоксо-2,4,6,8,9,11-гексааза[3.3.3]пропеллана (THAP) концентрированнойазотной кислотой. Установлено, что в процессе нитрования наблюдается протекание двух конкурирующих реакций – лактам-лактимной перегруппировки и нитрования. Было показано, что продукты реакции сильно зависят от температуры реакционной массы. Установлено, что температуре -40 ºС протекает образование лактимной формы ТНАР, тогда как при постепенном увеличении температуры сначала образуется мононитропроизводное пропеллана, а при температуре 40 ºС идёт селективное образование 3,7,10-триоксо-2,6-динитро-2,4,6,8,9,11-гексааза[3.3.3]пропеллана с выходом 30%. An important task of modern organic chemistry is the discovery of new substances previously unknown to science, which could expand the area of our knowledge and replenish the range of high-energy or biologically active products. 3,7,10-Trioxo-2,4,6,8,9,11-hexaaza[3.3.3]propellane and its nitro derivatives are the newest products of the class of heterocycles; interest in this work. The chemistry of 3,7,10-trioxo-2,4,6,8,9,11-hexaaza[3.3.3]propellane is poorly understood and is represented by only two alkyl derivatives and theoretical calculations of the energy characteristics of nitro derivatives. The article presents the results of a study of the nitration of 3,7,10-trioxo-2,4,6,8,9,11-hexaaza[3.3.3]propellane (THAP) with concentrated nitric acid. It was found that in the process of nitration, there are two competing reactions - lactam-lactam rearrangement and nitration. It was shown that the reaction products strongly depend on the temperature of the reaction mixture. It was found that at a temperature of -40 ºС the formation of the lactimic form of THAP proceeds, whereas with a gradual increase in temperature, a mononitro derivative of propellane is first formed, and at a temperature of 40 ºС, the selective formation of 3,7,10-trioxo-2,6-dinitro-2,4,6,8,9,11-hexaaza[3.3.3]propellane in 30% yield.