前言
硝基咪唑类化合物,因其分子结构中固有的氮杂环体系,具有含氮量高、生成焓高及分解产物对环境友好等特点,因而可以用来制备多种含能衍生物,而且这些含能化合物往往表现出优良的爆轰性能、较低的感度及较好的热安定性。近年来,关于此类化合物的许多研究无不说明了这些优点。1-甲基-4-硝基咪唑就是其中之一。
理化性质
1-甲基-4-硝基咪唑，英文名：1-methyl-4-nitroimidazole，CAS号：3034-41-1，分子量：127.101，密度：1.44g/cm3，沸点：328.9℃ at 760mmHg，分子式：C4H5N3O2，熔点：136°C，闪点：152.7℃，淡黄色固体，室温密封干燥处保存。
制备方法
向反应瓶中加入5.0克（44.2毫摩尔，1.0当量）的4-硝基-1H-咪唑、60毫升乙腈、9.17克（66.3毫摩尔，1.5当量）的碳酸钾以及碘甲烷（44.2毫摩尔，1.0当量），在65℃下搅拌15小时；反应结束后，冷却至室温，过滤，减压浓缩滤液，加入异丙醇，搅拌5分钟，过滤，用异丙醇洗涤滤饼，自然风干，得到浅黄色固体1-甲基-4-硝基咪唑（5.5克，产率98%；熔点131-133℃）。1H NMR（300MHz，DMSO-d6）δ：8.36（s，1H），7.81（s，1H），3.76（s，3H）；13C NMR（75MHz，DMSO-d6）δ：147.25，138.49，122.99，34.75；质谱（ESI）m/z：{[M+H]+}128.04[1]。
应用
在无水无氧条件下,向反应瓶中加入叔丁醇钾2.77g(24.7mmol,4.0eq),无水DMF(10mL)和无水THF(20mL),降温至-60℃剧烈搅拌10min;另取一反应瓶,在氮气保护下加入1-甲基-4-硝基咪唑(6.17mmol,1.0eq),无水DMF(8mL)和三氯甲烷0.59mL(7.4mmol,1.2eq),搅拌使其溶解;然后保持-60℃,将混合溶液快速加入到叔丁醇钾混合液中,保持-60℃搅拌反应1min,然后加入乙酸(4mL)淬灭反应;停止反应后,升温至20℃,减压浓缩除去乙酸和四氢呋喃,用H2O(10mL)稀释,再用乙酸乙酯(30mL)萃取两次,合并有机相,用无水硫酸钠干燥,减压浓缩后经硅胶柱层析[洗脱剂:V(石油醚)/V(乙酸乙酯)=3/1]纯化得到产物5-(二氯甲基)-1-甲基-4-硝基-1H-咪唑，收率56%[2]。
参考文献
[1]Zhengyi Li,Xingchen Yang,Shun Wang,Hongzhao Ma,Ke Yang,Jing Shi,Xin Wang.Design, synthesis, and biological evaluation of hypoxic-activation prodrug TH-302 derivatives.Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters，Volume 122, 1 July 2025, 130189.doi.org/10.1016/j.bmcl.2025.130189
[2]常州大学. 艾伏磷酰胺异构体衍生物的合成方法:CN202311634235.1[P]. 2024-03-29.