ЖУРНАЛ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ, 2022, том 58, № 7, с. 735-743

УДК 547.4

3-НИТРОКСИМЕТИЛ-1-НИТРОКСИАДАМАНТАНЫ

В РЕАКЦИЯХ НУКЛЕОФИЛЬНОГО ЗАМЕЩЕНИЯ

ФГБОУ ВО «Самарский государственный технический университет»,

Россия, 443100 Самара, ул. Молодогвардейская, 244

*e-mail: ivleva.ea@samgtu.ru

Поступила в редакцию 25.10.2021 г.

После доработки 13.11.2021 г.

Принята к публикации 16.11.2021 г.

Синтезирован ряд новых полифункциональных производных каркасного строения на основе реакций

3-нитроксиметил-1-нитроксиадамантанов с нуклеофилами в среде 100%-ной серной кислоты. Наряду с

замещением нитроксигруппы в узловом положении каркаса, происходит гидролиз нитроксиметильного

фрагмента.

Ключевые слова: нитраты каркасного строения, серная кислота, реакция Коха-Хаафа, гидролиз, реакция

Риттера, функционализация

DOI: 10.31857/S0514749222070060, EDN: CZGAZU

ВВЕДЕНИЕ

исследований [21, 22]. Производные адамантана,

содержащие несколько ONO₂-групп в узловых

Практическая значимость полифункциональ-

положениях каркаса, могут быть использованы в

ных производных адамантана определяется их

качестве взрывчатых веществ как индивидуально,

использованием для получения веществ и матери-

так и в смеси с другими соединениями в пиротех-

алов с комплексом полезных свойств [1-8], а так-

нических композициях [19, 20], а также в качестве

же биологической активностью [9-15]. При этом

основы для твердого ракетного топлива [23].

синтез полифункциональных каркасных структур

осложняется поиском легкодоступных субстратов.

Синтетический потенциал моно- и динитрок-

Такими соединениями представляются нитрокси-

сипроизводных каркасного строения, содержащих

производные, чья практическая значимость пред-

ONO₂-группы в узловых положениях каркаса, до-

ставлена не только использованием в качестве суб-

статочно полно изучен. Подробно описаны раз-

стратной базы, но и наличием биологической ак-

личные методы и подходы к получению полифунк-

тивности [16-18], а также использованием в каче-

циональных каркасных структур на их основе

стве взрывчатых веществ [19, 20]. Наиболее ярким

[24-37]. Тем не менее в значительно меньшей сте-

примером биологически активных нитроксипро-

пени исследованы превращения динитратов ада-

изодных адамантанового ряда являются «меман-

мантанового ряда, в которых одна из ONO₂-групп

тин-нитраты» - соединения, содержащие в своих

жестко зафиксирована, а другая обладает ограни-

структурах фрагмент 3,5-диметил-1-аминоадаман-

ченной конформационной подвижностью из-за на-

тана и ONO₂-группу. Эти соединения выступают

личия в структуре спейсерного мостика. Интерес к

в качестве источника NO и проявляют ингибиру-

синтезу полифункциональных соединений на ос-

ющее действие в отношении NMDA-рецепторов

нове таких динитратов обусловлен возможностью

[16-18]. В настоящее время синтезировано не-

их использования при получении веществ и мате-

сколько десятков «мемантин-нитратов», некото-

риалов с комплексом ценных свойств, например,

рые из которых находятся на стадии клинических

компонентов основ масел для теплонапряженных

735

736

ИВЛЕВА и др.

Схема 1

ONO₂

1. NuH

ONO₂

100% H₂SO₄

ONO₂

2. H₂O

R = H, Me.

газотурбинных двигателей с повышенными экс-

той в среде H₂SO₄ при -15°С происходит скелет-

плуатационными характеристиками [38, 39].

ная перегруппировка с образованием 3-гомоада-

мантанкарбоновой кислоты [41-43]. Проведение

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

реакции Коха-Хаафа в данных условиях с исполь-

В качестве исходных соединений использова-

зованием 3-нитроксиметил-1-нитроксиадамантана

ли 3-нитроксиметил-1-нитроксиадамантаны 1a, b,

(1a) в качестве исходного субстрата с целью полу-

синтез которых осуществляли по методу [40] из

чения

3,6-гомоадамантандикарбоновой кислоты

1-адамантилметанолов. Синтез функциональных

не увенчалось успехом. В результате была полу-

производных на основе субстратов 1a, b проводи-

чена трудноразделимая смесь продуктов, среди

ли в среде 100%-ной серной кислоты, так как при

которых отсутствовали соединения гомоадаманта-

использовании кислоты меньшей концентрации

новой структуры согласно данным спектров ЯМР.

взаимодействия с нуклеофилом не происходит:

При взаимодействии исходных субстратов 1a,

были выделены лишь соответствующие гидрок-

b с 100%-ной серной кислотой и последующим

сипроизводные. В качестве внешних нуклеофилов

выливанием реакционной смеси на лед образу-

использовали муравьиную кислоту, воду, ацетони-

ются 3-нитроксиметил-1-адамантанолы 4a, b и

трил и метилтиоцианат. В ходе реакций образо-

3-гидроксиметил-1-адамантанолы 5a, b (схема 3).

вывались смеси продуктов замещения нитрокси-

Реакции проводили при температуре 15-20°С, при

группы, непосредственно связанной с каркасом, и

этом время реакции в случае субстрата 1а состави-

продуктов гидролиза нитроксиметильной группы

ло 1 ч, а нитрата 1b - 0.5 ч. Полученные смеси про-

(схема 1).

дуктов разделяли кристаллизацией из диэтилового

При проведении реакции Коха-Хаафа были

эфира. Выходы соединений 4a, b и 5a, b составили

получены смеси соответствующих 3-нитроксиме-

30-63%.

тил-1-адамантанкарбоновых кислот 2a, b и 3-гид-

При проведении реакции субстрата 1b с 100%-

роксиметил-1-адамантанкарбоновых кислот 3a, b,

ной H₂SO₄в течение 1 ч были выделены спирт

разделение которых осуществляли методом пере-

5b с выходом 84% и 5,7-диметил-3-гидрокси-1-

осаждения (схема 2). Выходы кислот 2a, b и 3a, b

адамантанкарбоновая кислота (6) с выходом 13%.

составили 14-42%.

Образование кислоты 6 связано с окислением ги-

Из литературы известно, что при взаимодей-

дроксиметильной группы спирта 5b в условиях

ствии 1-адамантилметанола с муравьиной кисло-

реакции (схема 4). Не исключаем, что образова-

Схема 2

ONO₂

COOH

1. HCOOH

ONO₂

100% H₂SO₄

15-20°C

2. H₂O

1a, b

2a, b

3a, b

R = H (a), Me (b).

ЖУРНАЛ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ том 58 № 7 2022

3-НИТРОКСИМЕТИЛ-1-НИТРОКСИАДАМАНТАНЫ

737

Схема 3

ONO₂

1. 100% H₂SO₄

ONO₂

15-20°C

2. H₂O

1a, b

4a, b

5a, b

R = H (a), Me (b).

Схема 4

ONO₂

1. 100% H₂SO₄

ONO₂

15-20°C

COOH

2. H₂O

ние соответствующей карбоновой кислоты могло

(схема 6). После выливания реакционной смеси на

иметь место и в случае реакции динитрата 1а с

лед продукт 9а отделяли фильтрованием, а продукт

H₂SO₄, однако на стадии выделения ее не обнару-

10а выделяли экстракцией из маточного раствора.

жили.

Выходы составили 28 и 36% соответственно.

Исходные субстраты 1a, b были введены в ре-

При взаимодействии динитрата 1b с метил-

акцию Риттера с ацетонитрилом с образованием

тиоцианатом в аналогичных условиях получена

смеси

3-нитроксиметил-1-ацетиламиноадаманта-

сложная смесь продуктов, которую разделить не

нов 7a, b и 3-гидроксиметил-1-ацетиламиноада-

удалось.

мантанов 8a, b (схема 5). Реакции проводили при

В спектрах ЯМР ¹Н протоны карбоксильных

температуре 10-15°С в течение 3.5 ч. После подще-

групп кислот 2a, b и 3a, b проявляются в виде син-

лачивания реакционной смеси до рН 9.0 продукты

глетов при 11.90-12.20 м.д., в продуктах 4a, b и 5a,

7a, b отделяли фильтрованием, а соединения 8a,

b протоны ОН групп, непосредственно связанных

b извлекали экстракцией из маточного раствора.

с каркасом, резонируют при 4.30-4.60 м.д. в виде

Выходы продуктов 7a, b и 8a, b составили 12-54%.

синглетов, протоны NH групп в соединениях 7a, b,

Реакцию субстрата 1а с метилтиоцианатом про-

8a, b, 9а и 10а - в области 7.20-8.50 м.д. Протоны

водили в течение 45 мин при -10°С. В результа-

метиленового звена CH₂OH-группы проявляются

те были получены S-метил-N-(3-нитроксиметил-

при 2.90-3.40 м.д., а CH₂ONO₂ группы смеще-

1-адамантил)тиокарбамат

(9a) и S-метил-N-(3-

ны в область более слабого поля - 4.10-4.20 м.д.

гидроксиметил-1-адамантил)тиокарбамат

(10a)

В спектрах ЯМР

¹³С имеются сигналы чет-

Схема 5

ONO₂

1. MeCN

ONO₂

100% H₂SO

ONO

15-20°C

2. H₂O

1a, b

7a, b

8a, b

R = H (a), Me (b).

ЖУРНАЛ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ том 58 № 7 2022

738

ИВЛЕВА и др.

Схема 6

ONO₂

1. MeSCN

SMe

100% H₂SO₄

ONO₂

−10°C

ONO₂

2. H₂O

10a

вертичных атомов углерода в области

178.0-

кисляли концентрированной соляной кислотой и

179.0 м.д., соответствующие СООН группам; в

отфильтровывали продукт 2а. Выход 0.32 г (14%),

области 66.0-69.0 м.д., отвечающие углероду С-

белый порошок, т.пл. 141-144°С (140-141°С [40]).

ОН; и в области 49.0-54.0 м.д., соответствующие

Спектр ЯМР ¹H (ДМСО-d₆), δ, м.д.: 1.47-1.75 м

связи C-N, в соединениях 7a, b, 8a, b, 9а и 10а.

(12H, CH_Ad), 2.02 с (2H, CH_Ad), 4.17 с (2H, CH₂),

Сигналы метиленовых звеньев CH₂OH и CH₂ONO₂

12.09 с (1H, COOH). Спектр ЯМР ¹³C (ДМСО-d₆),

фрагментов проявляются в диапазоне 70.0-76.0 и

δ, м.д.: 27.7 (CH), 33.7 (Cчетв), 35.7 (CH2), 37.9

80.0-82.0 м.д. соответственно.

(CH₂), 38.3 (CH₂), 40.2 (CH₂), 40.4 (C_четв), 82.0

(CH₂), 178.5 (C_четв). C₁₂H₁₇NO₅.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Маточный раствор подкисляли до pH 1.0 и

Спектры ЯМР ¹Н и ¹³C зарегистрированы

отфильтровывали выпавший осадок

3-гидрок-

на спектрометре JEOL NMR-ECX400 (Япония)

симетил-1-адамантанкарбоновой кислоты

(3а).

(400 МГц и 100 МГц, соответственно) с исполь-

Маточный раствор после фильтрования подщела-

зованием остаточного сигнала дейтерированного

чивали 40%-ным раствором KOH до pH 5.0, экс-

растворителя в качестве внутреннего стандар-

трагировали этилацетатом (8×5 мл) и промывали

та. Химические сдвиги сигналов определены

насыщенным раствором хлорида натрия до ней-

по шкале δ, м.д. Температуру плавления опре-

тральной среды. Растворитель сушили Na₂SO₄ и

деляли капиллярным методом на приборе SRS

упаривали. В остатке получали дополнительное

OptiMelt MPA 100 (Германия), не корректирова-

количество продукта 3а. Суммарный выход 0.44 г

ли. Элементный анализ выполнен на элемент-

(23%), белый порошок, т.пл. 136-137°С. Спектр

ном анализаторе EuroVector 3000 EA (Италия) с

ЯМР ¹H (ДМСО-d₆), δ, м.д.: 1.34 с (4H, CH_Ad),

использованием в качестве стандарта l-цистина.

1.47-1.69 м (8H, CH_Ad), 1.98 с (2H, CH_Ad), 2.96

Нитроксипроизводные 1a, b синтезировали по ме-

с (2H, CH₂), 4.33 уш.с (1H, OH), 11.92 уш.с (1H,

тодике [40].

COOH). Спектр ЯМР ¹³C (ДМСО-d₆), δ, м.д.: 28.1

(CH), 35.1 (C_четв), 36.3 (CH2), 38.6 (CH2),

38.8

3-Нитроксиметил-1-адамантанкарбоновая

(CH₂), 40.6 (C_четв), 41.0 (CH₂), 71.9 (CH₂), 179.0

кислота (2а) и 3-гидроксиметил-1-адамантан-

(C_четв). Найдено, %: С 68.63; Н 8.56. C₁₂H₁₈O₃.

карбоновая кислота (3а). К 20 мл заранее охлаж-

Вычислено, %: С 68.55; Н 8.63.

денной до 0°С 100%-ной серной кислоты добав-

ляли 2.5 г (0.0092 моль) 3-нитроксиметил-1-ни-

Маточный раствор после реакции экстрагиро-

троксиадамантана (1а). К полученному раствору

вали н-бутанолом (8×10 мл) и промывали насы-

при температуре не выше 15°С при интенсив-

щенным раствором хлорида натрия до нейтраль-

ном перемешивании по каплям добавляли 7.5 мл

ной среды. Растворитель сушили с насадкой Дина-

(0.2 моль) 100%-ной муравьиной кислоты в те-

Старка, упаривали и получали, согласно спектрам

ЯМР, смесь кислот 2а и 3а. Выход 0.94 г, желтое

чение 30 мин. Реакционную смесь выдерживали

при перемешивании в течение 1.5 ч при комнат-

масло.

ной температуре и выливали на измельченный лед.

5,7-Диметил-3-нитроксиметил-1-адамантан-

Выпавший осадок отфильтровывали, промывали

карбоновая кислота (2b) и 5,7-диметил-3-гид-

водой до нейтральной среды и растворяли в 50 мл

роксиметил-1-адамантанкарбоновая кислота

3%-ного раствора KOH. Полученный раствор под-

(3b). Синтез кислот 2b и 3b осуществляли анало-

ЖУРНАЛ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ том 58 № 7 2022

3-НИТРОКСИМЕТИЛ-1-НИТРОКСИАДАМАНТАНЫ

739

гично продуктам 2а и 3а из 0.56 г (0.0019 моль)

т.пл. 90-92°С (т.пл. 93-95°С [44]). Спектр ЯМР ¹H

динитрата 1b.

(ДМСО-d₆), δ, м.д.: 1.33-1.54 м (12H, CH_Ad), 2.08

уш.с (2H, CH_Ad), 4.18 с (2H, CH₂), 4.45 с (1H, OH).

5,7-Диметил-3-нитроксиметил-1-адамантан-

Спектр ЯМР ¹³C (ДМСО-d₆), δ, м.д.: 30.0 (CH),

карбоновая кислота (2b). Выход 0.16 г (30%),

35.6 (CH₂), 36.7 (C_четв), 37.8 (CH₂), 44.9 (CH₂), 46.8

бежевый порошок, т.пл. 195-198°С. Спектр ЯМР

(CH₂), 66.7 (C_четв), 81.8 (CH₂). C₁₁H₁₇NO₄.

¹H (ДМСО-d₆), δ, м.д.: 1.47 с (6H, CH₃), 1.57-

1.75 м (10H, CH_Ad), 1.98-2.02 м (2H, CH_Ad), 4.18

Маточный раствор упаривали и получали 3-ги-

с (2H, CH₂), 12.12 с (1H, COOH). Спектр ЯМР

дроксиметил-1-адамантанол (5а). Выход 0.1 г

¹³C (ДМСО-d₆), δ, м.д.: 27.7 (CH₃), 33.7 (C_четв),

(30%), белый порошок, т.пл. 128-130°С (т.пл.

35.7 (CH₂), 37.9 (CH₂), 38.2 (C_четв), 38.3 (CH₂),

140-142°С [40]). Спектр ЯМР ¹H (ДМСО-d₆), δ,

40.2 (CH₂), 40.3 (C_четв), 82.0 (CH₂), 178.5 (C_четв).

м.д.: 1.28-1.61 м (12H, CH_Ad), 2.03 с (2H, CH_Ad),

Найдено, %: С 59.44; Н 7.40; N 4.85. C₁₄H₂₁NO₅.

3.29-3.36 м (3H, CH₂, OH), 4.34 с (1H, OH). Спектр

Вычислено, %: С 59.35; Н 7.47; N 4.94. C₁₄H₂₁NO₅.

ЯМР ¹³C (ДМСО-d₆), δ, м.д.: 30.2 (CH), 36.0 (CH₂),

36.9 (C_четв), 38.5 (CH₂), 45.3 (CH₂), 47.6 (CH₂), 67.1

5,7-Диметил-3-гидроксиметил-1-адамантан-

(C_четв), 75.4 (CH₂). C₁₁H₁₈O₂.

карбоновая кислота (3b). Выход 0.19 г (42%),

светло-желтый порошок, т.пл. 132-134°С. Спектр

5,7-Диметил-3-нитроксиметил-1-адаман-

ЯМР ¹H (ДМСО-d₆), δ, м.д.: 1.34 с (6H, CH₃), 1.35-

танол (4b) и 5,7-диметил-3-гидроксиметил-1-

1.71 м (10H, CH_Ad), 2.01-2.03 м (2H, CH_Ad), 3.00

адамантанол (5b). Соединения 4b и 5b полу-

с (2H, CH₂), 11.99 уш.с (1H, COOH). Спектр ЯМР

чены аналогично продуктам 4a и 5а из 0.54 г

(0.0018 моль) динитрата 1b. Реакционную смесь

¹³C (ДМСО-d₆), δ, м.д.: 28.0 (CH₃), 33.8 (C_четв),

35.1 (C_четв), 36.3 (CH2), 38.7 (CH2), 38.8 (CH2),

выдерживали в течение 0.5 ч.

40.5 (C_четв), 41.0 (CH₂), 71.9 (CH₂), 179.0 (C_четв).

5,7-Диметил-3-нитроксиметил-1-адаманта-

Найдено, %: С 70.62; Н 9.23. C₁₄H₂₂O₃. Вычислено,

нол (4b). Выход 0.14 г (30%), белый порошок,

%: С 70.56; Н 9.30.

т.пл. 169-172°С. Спектр ЯМР ¹H (ДМСО-d₆), δ,

м.д.: 1.01 с (6H, CH₃), 1.31-1.56 м (12H, CH_Ad),

Маточный раствор после реакции экстрагиро-

4.19 с (2H, CH₂), 4.53 с (1H, OH). Спектр ЯМР

вали н-бутанолом (8×10 мл) и промывали насы-

¹³C (ДМСО-d₆), δ, м.д.: 30.2 (CH₃), 33.6 (C_четв),

щенным раствором хлорида натрия до нейтраль-

35.6 (CH₂), 36.7 (C_четв), 37.8 (CH₂), 45.5 (CH₂),

ной среды. Растворитель сушили с насадкой Дина-

49.1 (CH₂), 67.1 (C_четв), 81.2 (CH₂). Найдено, %: С

Старка, упаривали и получали, согласно спектрам

61.24; Н 8.23; N 5.54. C₁₃H₂₁NO₄. Вычислено, %: С

ЯМР, 0.15 г смеси кислот 2b и 3b в виде желтого

61.16; Н 8.29; N 5.49.

масла.

5,7-Диметил-3-гидроксиметил-1-адаманта-

3-Нитроксиметил-1-адамантанол (4а) и 3-ги-

нол (5b). Выход 0.24 г (63%), светло-желтый по-

дроксиметил-1-адамантанол (5а). В 4 мл 100%-

рошок, т.пл. 133-136°С (т.пл. 136-137°С [40]).

ной серной кислоты при перемешивании раство-

Спектр ЯМР ¹H (ДМСО-d₆), δ, м.д.: 0.78 с (6H,

ряли 0.5 г (0.0018 моль) 3-нитроксиметил-1-ни-

CH₃), 0.92-1.26 м (12H, CH_Ad), 3.40 уш.с (3H,

троксиадамантана (1а). Полученную смесь вы-

CH₂, OH), 4.35 уш.с (1H, OH). Спектр ЯМР¹³C

держивали при интенсивном перемешивании в

(ДМСО-d₆), δ, м.д.: 30.2 (CH₃), 33.6 (C_четв), 37.9

течение 1 ч при комнатной температуре, после

(C_четв), 45.0 (CH2), 46.2 (CH2), 50.5 (CH2), 51.5

чего выливали на измельченный лед. Полученный

(CH₂), 68.7 (C_четв), 75.0 (CH₂). C₁₃H₂₂O₂.

раствор экстрагировали н-бутанолом (6×10 мл).

Объединенные органические экстракты промыва-

5,7-Диметил-3-гидроксиметил-1-адаманта-

ли насыщенным раствором хлорида натрия, суши-

нол (5b) и 5,7-диметил-3-гидрокси-1-адамантан-

ли с насадкой Дина-Старка и упаривали в вакууме.

карбоновая кислота (6). В 5.1 мл 100%-ной сер-

К остатку добавляли диэтиловый эфир и отфиль-

ной кислоты при перемешивании растворяли 0.64 г

тровывали

3-нитроксиметил-1-адамантанол

(0.0021 моль) 5,7-диметил-3-нитроксиметил-1-ни-

(4а). Выход 0.16 г (39%), светло-желтый порошок,

троксиадамантана (1b). Полученную смесь вы-

ЖУРНАЛ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ том 58 № 7 2022

740

ИВЛЕВА и др.

держивали при интенсивном перемешивании в

N-(3-гидроксиметиладамантан-1-ил)ацетамид

течение 1 ч при комнатной температуре, после

(8a). Выход 0.38 г (46%), белый порошок, т.пл.

чего выливали на измельченный лед. Выпавший

87-89°С. Спектр ЯМР ¹H (ДМСО-d₆), δ, м.д.:

осадок кислоты 6 отфильтровывали. Выход 0.06 г

1.26-1.56 м (8H, CH_Ad), 1.59-1.62 м (2H, CH_Ad),

(13%), белый порошок, т.пл. 229-231°С (232-

1.69 с (3H, CH₃), 1.77-1.79 м (2H, CH_Ad), 2.00 с

234°С [38]). Спектр ЯМР ¹H (ДМСО-d₆), δ, м.д.:

(2H, CH_Ad), 2.95 с (2H, CH₂), 4.61 уш.с (1H, OH),

0.81 с (6H, CH₃), 0.99 с (2H, CH_Ad), 1.14-1.32 м

7.31 с (1H, NH). Спектр ЯМР ¹³C (ДМСО-d₆), δ,

(8H, CH_Ad), 1.47-1.51 м (2H, CH_Ad). Спектр ЯМР

м.д.: 24.3 (CH₃), 29.1 (CH), 35.4 (C_четв), 38.6 (CH₂),

¹³C (ДМСО-d₆), δ, м.д.: 30.0 (CH₃), 33.6 (C_четв),

41.1 (CH₂), 41.3 (CH₂), 43.4 (CH₂), 51.6 (C_четв), 71.7

44.4 (C_четв), 44.5 (CH₂), 45.7 (CH₂), 49.9 (CH₂), 51.0

(CH₂), 169.2 (C_четв). Найдено, %: С 70.00; Н 9.39;

(CH₂), 68.4 (C_четв), 178.1 (C_четв). C₁₃H₂₀O₃.

N 6.34. C₁₃H₂₁NO₂. Вычислено, %: С 69.92; Н 9.48;

N 6.27.

Маточный раствор экстрагировали н-бутано-

лом (6×10 мл). Объединенные органические экс-

(3-Ацетамидо-5,7-диметиладамантан-1-ил)-

тракты промывали насыщенным раствором хлори-

метилнитрат

(7b) и N-(3-гидроксиметил-5,7-

да натрия, сушили с насадкой Дина-Старка и упа-

диметиладамантан-1-ил)ацетамид

(8b). Про-

ривали в вакууме. К остатку добавляли диэтило-

дукты 7b и 8b получены аналогично соединениям

вый эфир и отфильтровывали 5,7-диметил-3-ги-

7a и 8a из 0.54 г (0.0018 моль) 5,7-диметил-3-ни-

дроксиметил-1-адамантанол (5b). Выход 0.38 г

троксиметил-1-нитроксиадамантана (1b).

(84%), светло-желтый порошок, т.пл. 133-135°С

(3-Ацетамидо-5,7-диметиладамантан-1-ил)-

(136-137°С [40]).

метилнитрат (7b). Выход 0.12 г (23%), беже-

вый порошок, т.пл. 222-225°С. Спектр ЯМР ¹H

(3-Ацетамидоадамантан-1-ил)метилнитрат

(ДМСО-d₆), δ, м.д.: 0.79 с (6H, CH₃), 1.02-1.15

(7a) и N-(3-гидроксиметиладамантан-1-ил)-

ацетамид (8a). К 8 мл заранее охлажденной до

м (6H, CH_Ad), 1.40-1.60 м (6H, CH_Ad), 1.69 с

(3H, CH₃), 4.19 с (2H, CH₂), 7.42 уш.с (1H, NH).

0°С 100%-ной серной кислоты добавляли 1 г

Спектр ЯМР ¹³C (ДМСО-d₆), δ, м.д.: 24.2 (CH₃),

(0.0037 моль)

3-нитроксиметил-1-нитроксиада-

мантана (1a). К полученному раствору при темпе-

30.1 (CH₃), 32.4 (C_четв), 36.5 (C_четв), 41.1 (CH₂),

44.2 (CH₂), 46.9 (CH₂), 50.0 (CH₂), 52.9 (C_четв), 81.5

ратуре не выше 15°С при интенсивном перемеши-

(CH₂), 169.6 (C_четв). Найдено, %: С 60.87; Н 8.21; N

вании по каплям добавляли 3 экв ацетонитрила в

течение 30 мин. Реакционную смесь выдерживали

9.35. C₁₅H₂₄N₂O₄. Вычислено, %: С 60.79; Н 8.16;

N 9.45.

при перемешивании в течение 3.5 ч при комнат-

ной температуре и выливали на измельченный

N-(3-Гидроксиметил-5,7-диметиладамантан-

лед. Раствор подщелачивали 40 %-ным раствором

1-ил)ацетамид (8b). Выход 0.24 г (54%), бе-

KOH до pH 9.0 и отфильтровывали выпавший оса-

лый порошок, т.пл. 216-219°С. Спектр ЯМР ¹H

док

(3-ацетамидоадамантан-1-ил)метилнитра-

(ДМСО-d₆), δ, м.д.: 0.77 с (6H, CH₃), 0.79-1.04 м

та (7a). Выход 0.12 г (12%), бежевый порошок,

(4H, CH_Ad), 1.30-1.36 м (2H, CH_Ad), 1.43-1.50 м

т.пл. 93-94°С (97-100°С [45]). Спектр ЯМР 1H

(6H, CH_Ad), 1.70 с (3H, CH₃), 2.98 с (2H, CH₂), 7.25

(ДМСО-d₆), δ, м.д.: 1.42-1.50 м (5H, CH_Ad, CH₃),

уш.с (1H, NH). Спектр ЯМР ¹³C (ДМСО-d₆), δ, м.д.:

1.68-1.82 м (10H, CH_Ad), 2.03 с (2H, CH_Ad), 4.15

24.1 (CH₃), 30.4 (CH₃), 32.5 (C_четв), 38.2 (C_четв),

с (2H, CH₂), 7.33 уш.с (1H, NH). Спектр ЯМР ¹³C

41.3 (CH₂), 45.1 (CH₂), 46.7 (CH₂), 50.7 (CH₂), 53.6

(ДМСО-d₆), δ, м.д.: 24.2 (CH₃), 28.8 (CH), 35.3,

(C_четв), 71.2 (CH₂), 169.6 (C_четв). Найдено, %: С

35.8 (CH₂), 37.9 (CH₂), 40.8 (CH₂), 42.5 (CH₂), 51.2

71.73; Н 9.94; N 5.63. C₁₅H₂₅NO₂. Вычислено, %: С

(C_четв), 81.9 (CH₂), 169.2 (C_четв). C₁₃H₂₀N₂O₄.

71.67; Н 10.03; N 5.57.

Маточный раствор после фильтрования экстра-

S-Метил-N-(3-нитроксиметиладамантан-

гировали н-бутанолом (8×10 мл), экстракт промы-

1-ил)тиокарбамат

(9a) и S-метил-N-(3-гид-

вали насыщенным раствором хлорида натрия до

роксиметиладамантан-1-ил)тиокарбамат (10a).

нейтральной среды. Экстракт сушили с насадкой

К 4 мл 100%-ной серной кислоты добавляли

Дина-Старка и упаривали в вакууме, получали

0.5 г (0.0018 моль) 3-нитроксиметил-1-нитрокси

ЖУРНАЛ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ том 58 № 7 2022

3-НИТРОКСИМЕТИЛ-1-НИТРОКСИАДАМАНТАНЫ

741

адамантана (4) при комнатной температуре. К

лизом нитроксиметильной группы. Структурных

полученному раствору при температуре -20°С

трансформаций каркаса с образованием произво-

при интенсивном перемешивании по каплям до-

дных гомоадамантана в условиях реакции не про-

бавляли 0.25 мл метилтиоцианата. Реакционную

исходит. Полученные соединения могут представ-

смесь выдерживали при перемешивании в течение

лять интерес в синтезе биологически активных

45 мин при -10°С, выливали на измельченный лед

веществ.

и отфильтровывали выпавший осадок. Продукт на-

БЛАГОДАРНОСТИ

гревали при кипении с гексаном (3 мл), затем про-

Работа выполнена с использованием научно-

водили горячее фильтрование от нерастворившего-

го оборудования центра коллективного пользова-

ся осадка. Гексан упаривали в вакууме и получали

ния СамГТУ «Исследование физико-химических

S-метил-N-(3-нитроксиметиладамантан-1-ил)-

свойств веществ и материалов».

тиокарбамат (9a). Выход 0.15 г (28%), бесцвет-

ные кристаллы, т.пл. 71-73°С. Спектр ЯМР ¹H

ФОНДОВАЯ ПОДДЕРЖКА

(ДМСО-d₆), δ, м.д.: 1.38-1.55 м (6H, CH_Ad), 1.74-

Исследование выполнено за счет гранта

1.86 м (6H, CH_Ad), 2.05-2.09 м (5H, CH_Ad, CH₃),

Российского научного фонда (проект № 21-73-

4.17 с (2H, CH₂), 7.75 с (1H, NH). Спектр ЯМР

20103). Исследование спектральных характе-

¹³C (ДМСО-d₆), δ, м.д.: 12.0 (CH₃), 28.9 (CH),

ристик выполнено при финансовой поддержке

35.4 (C_четв), 35.6 (CH2), 37.8 (CH2), 41.0 (CH2),

Минобрнауки РФ в рамках проектной части госу-

42.6 (CH₂), 53.4 (C_четв), 81.7 (CH₂), 164.9 (C_четв).

дарственного задания № 0778-2020-0005.

Найдено, %: С 51.90; Н 6.77; N 9.26; S 10.59.

C₁₃H₂₀N₂O₄S. Вычислено, %: С 51.98; Н 6.71; N

ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ

9.33; S 10.67.

Ивлева Елена Александровна, ORCID: https://

Маточный раствор после фильтрования осадка

orcid.org/0000-0001-5778-860X

подщелачивали 40%-ным раствором KOH до pH

Климочкин Юрий Николаевич, ORCID: https://

9.0, экстрагировали бутанолом (5×10 мл) и про-

orcid.org/0000-0002-7335-4040

мывали насыщенным раствором хлорида натрия.

Растворитель сушили с насадкой Дина-Старка и

КОНФЛИКТ ИНТЕРЕСОВ

упаривали в вакууме. К остатку добавляли диэ-

Авторы заявляют об отсутствии конфликта ин-

тиловый эфир и отфильтровывали S-метил-N-(3-

тересов.

гидроксиметиладамантан-1-ил)тиокарбамат

(22). Выход 0.17 г (36%), белый порошок, т.пл.

СПИСОКЛИТЕРАТУРЫ

102-104°С. Спектр ЯМР ¹H (ДМСО-d₆), δ, м.д.:

1. Gu Y., Zhou X., Li Y., Wu K., Wang F., Huang, M.,

1.31-1.35 м (6H, CH_Ad), 1.46-1.57 м (6H, CH_Ad),

Guo, F., Wang Y., Gong, S., Ma D., Yang C.

1.64 с (3H, CH₃), 2.02 уш.с (2H, CH_Ad), 3.29 с (2H,

Org. Electron.

2015,

25,

193-199. doi

10.1016/

CH₂), 3.92 уш.с (1H, OH), 8.46 с (1H, NH). Спектр

j.orgel.2015.06.036

ЯМР ¹³C (ДМСО-d₆), δ, м.д.: 25.4 (CH₃), 29.2 (CH),

2. Guo X., Lin E., Gao J., Mao T., Yan D., Cheng P.,

35.6 (C_четв), 35.8 (CH2), 38.3 (CH2), 43.2 (CH2),

Ma S., Chen Y., Zhang Z. Angew. Chem. Int. Ed. 2021,

45.6 (CH₂), 49.3 (C_четв), 75.3 (CH₂), 175.0 (C_четв).

60, 2974-2979. doi 10.1002/anie.202012504

Найдено, %: С 61.19; Н 8.22; N 8.35; S 12.60.

3. Pavlov D., Sukhikh T., Filatov E., Potapov A. Molecules.

C₁₃H₂₁NO₂S. Вычислено, %: С 61.14; Н 8.29; N

2019, 24, 2717-2728. doi 10.3390/molecules24152717

5.48; S 12.55.

4. Parmar B., Patel P., Murali V., Rachuri Y., Kureshy R.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

I., Khan N. H., Suresh E. Inorg. Chem. Front. 2018, 5,

Реализована реакция нуклеофильного замеще-

2630-2640. doi 10.1039/C8QI00744F

ния в среде 100%-ной серной кислоты, из 3-ни-

5. Wrona-Piotrowicz A., Makal A., Zakrzewski J. J.

троксиметил-1-нитроксиадамантанов получены

Org. Chem. 2020, 85, 11134-11139. doi 10.1021/

новые карбоновые кислоты, спирты, ацетилами-

acs.joc.0c01060

нопроизводные и тиокарбаматы каркасного стро-

6. Niu Z., Cui X., Pham T., Verma G., Lan P. C., Shan

ения. Реакции сопровождаются частичным гидро-

C., Xing H., Forrest K. A., Suepaul S., Space B., Nafa-

ЖУРНАЛ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ том 58 № 7 2022

742

ИВЛЕВА и др.

dy A., Al-Enizi A. M., Ma S. Angew. Chem. Int. Ed.

20.

Agrawal J.P., Hodgson R. Organic Chemistry of

2021, 60, 5283-5288. doi 10.1002/anie.202016225

Explosives. Chippenham: Wiley. 2007, 83-123. doi

10.1002/9780470059364.ch3

Trandafir M.M., Pop L., Hadade N.D., Florea M.,

Neatu F., Teodorescu M., Duraki B., van Bokhoven J.A.,

21.

Takahashi H., Xia P., Cui J., Talantova M., Bodhina-

Grosu I., Parvulescu V.I., Garcia H. Catal. Sci. Technol.

than K., Li W., Holland E.A., Tong G., Piña-Crespo J.,

2016, 6, 8344-8354. doi 10.1039/C6CY01631F

Zhang D., Nakanishi N., Larrick J.W., McKercher S.R.,

Wang X., Lu S.-M., Li J., Liu Y., Li C. Catal. Sci. Technol.

Nakamura T., Wang Y., Lipton S.A. Sci. Rep. 2015, 5,

2015, 5, 2585-2589. doi 10.1039/C5CY00038F

14781. doi 10.1038/srep14781

Stockdale T.P., Williams C.M. Chem. Soc. Rev. 2015,

22.

Wu L., Zhou X., Cao Y., Mak S. H., Zha L., Li N.,

44, 7737-7763. doi 10.1039/c4cs00477a

Su Z., Han Y., Wang Y., Hoi M. P. M., Sun Y.,

Zhang G., Zhang Z., Yang X. Aging Cell. 2021, 20,

10.

Spilovska K., Zemek F., Korabecny J., Nepovimova E.,

e13371. doi 10.1111/acel.13371

Soukup O., Windisch M., Kuca K. Curr. Med. Chem.

23.

Giebert E. Пат. 4476060 (1983). США. РЖХим. 1985,

2016, 23, 3245-3266. doi 10.2174/092986732366616

16Н241П.

0525114026

11.

Ширяев В.А., Климочкин Ю.Н. ХГС. 2020, 56,

24.

Климочкин Ю.Н., Моисеев И.К. ЖОрХ. 1991, 27,

626-635. [Shiryaev V.A., Klimochkin Y.N. Chem.

1795-1796. [Klimochkin Yu.N., Moiseev I.K. J. Org.

Heterocycl. Compd. 2020, 56, 626-635.] doi 10.1007/

Chem. 1991, 27, 1577-1578.]

s10593-020-02712-6

25.

Климочкин Ю.Н., Ивлева Е.А., Ширяев В.А. ЖОрХ.

12.

Климочкин Ю.Н., Ширяев В.А., Леонова М.В. Изв.

2021, 57, 373-383. [Klimochkin Yu.N., Ivleva E.A.,

АН. Сер. хим. 2015, 64, 1473-1496. [Klimochkin Y.N.,

Shiryaev V.A. Russ. J. Org. Chem. 2021, 57, 355-363.]

Shiryaev V.A., Leonova M.V. Russ. Chem. Bull. 2015,

doi 10.1134/S1070428021030052

64, 1473-1496.] doi 10.1007/s11172-015-1035-y

26.

Моисеев И.К., Багрий Е.И., Климочкин Ю.Н., Дол-

гополова Т.Н., Трахтенберг П.Л., Земцова М.Н. Изв.

13.

Shiryaev V.A., Skomorohov M.Yu., Leonova M.V.,

АН. СССР. Сер. хим. 1985, 9, 2141-2143. [Moise-

Bormotov N.I., Serova O.A., Shishkina L.N.,

ev I.K., Bagrii E.I., Klimochkin Yu.N., Dolgopolo-

Agafonov A.P., Maksyutov R.A., Klimochkin Y.N.

va T.N., Zemtsova M.N., Trakhtenberg P.L. Bull. Acad.

Eur. J. Med. Chem. 2021, 221, 113485. doi 10.1016/

Sci. USSR Div. Chem. Sci. 1985, 9, 1980-1982.] doi

j.ejmech.2021.113485

10.1007/BF00953950

14.

Shiryaev V.A., Radchenko E.V., Palyulin V.A., Zefi-

rov N.S., Bormotov N.I., Serova O.A., Shishkina L.N.,

27.

Моисеев И.К., Дорошенко Р.И. ЖОрХ. 1983, 19,

Baimuratov M.R., Bormasheva K.M., Gruzd Y.A.,

1117-1118.

Ivleva E.A., Leonova M.V., Lukashenko A.V., Osi-

28.

Моисеев И.К., Стулин Н.В., Юдашкин А.В., Кли-

pov D.V., Osyanin V.A., Reznikov A.N., Shadriko-

мочкин Ю.Н. ЖОХ. 1985, 55, 1655-1656. [Moise-

va V.A., Sibiryakova A.E., Tkachenko I.M., Klimoch-

ev I.K., Stulin N.V., Yudashkin A.V., Klimochkin Yu.N.

kin Y.N. Eur. J. Med. Chem. 2018, 158, 214-235. doi

J. Gen. Chem. USSR. 1985, 55, 1472-1473.]

10.1016/j.ejmech.2018.08.009

29.

Моисеев И.К., Багрий Е.И., Климочкин Ю.Н., Дол-

15.

Lamoureux G., Artavia G. Curr. Med. Chem. 2010, 17,

гополова Т.Н., Земцова М.Н., Трахтенберг П.Л. Изв.

2967-2978. doi 10.2174/092986710792065027.

АН СССР. Сер. хим. 1985, 9, 2144-2146. [Moise-

ev I.K., Bagrii E.I., Klimochkin Yu.N., Dolgopolo-

16.

Liu Z., Qiu X., Mak S., Guo B., Hu S., Wang J., Luo F.,

va T.N., Zemtsova M.N. Trakhtenberg P.L. Bull. Acad.

Xu D., Sun Y., Zhang G., Cui G., Wang Y., Zhang Z.,

Sci. USSR Div. Chem. Sci. 1985, 9, 1983-1985.]

Han Y. Chem.-Biol. Interact. 2020, 325, 109020. doi

10.1016/j.cbi.2020.109020

30.

Климочкин Ю.Н., Моисеев И.К., Леонова М.В.,

17.

Mak S., Liu Z., Wu L., Guo B., Luo F., Liu Z., Hu S.,

Николаева С.Н., Бореко Е.И. Хим.-фарм. ж. 2017,

Wang J., Cui G., Sun Y., Wang Y., Zhang G., Han Y.,

51, 15-19. [Klimochkin Yu.N., Moiseev I.K., Leono-

Zhang Z. ACS Chem. Neurosci. 2020, 11, 314-327. doi

va M.V., Nikolaeva S.N., Boreko E.I. Pharm. Chem. J.

10.1021/acschemneuro.9b00242

2017, 51, 13-17.] doi 10.1007/s11094-017-1548-9

18.

Luo F., Wu L., Zhang Z., Zhu Z., Liu Z., Guo B., Li N.,

31.

Юрченко Р.И., Пересыпкина Л.П., Мирошничен-

Ju J., Zhou Q., Li S., Yang X., Mak S., Han Y., Sun Y.,

ко В.В., Юрченко А.Г. ЖОХ. 1993, 63, 1534-1539.

Wang Y., Zhang G., Zhang Z. Br. J. Pharmacol. 2019,

32.

Но Б.И., Бутов Г.М., Леденев С.М. ЖОрХ. 1994, 30,

176, 3318-3335. doi 10.1111/bph.14763

315-316.

19.

Klapotke Th.M., Krumm B., Widera A. ChemPlusChem.

33.

Климочкин Ю.Н., Моисеев И.К. ЖОрХ. 1991, 28,

2018, 83, 61-69. doi 10.1002/cplu.201700542

207-208.

ЖУРНАЛ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ том 58 № 7 2022

3-НИТРОКСИМЕТИЛ-1-НИТРОКСИАДАМАНТАНЫ

743

34. Барабанова Н.В., Меджинский В.Л., Голод Е.Л.

39. Ивлева Е.А., Казакова А.И., Климочкин Ю.Н.

ЖОрХ. 1997, 33, 1079-1082.

ЖОрХ. 2020, 56, 1392-1400. [Ivleva E.A., Kazako-

35. Юрченко Р.И., Пересыпкина Л.П. ЖОХ. 1991, 61,

va A.I., KlimochkinYu.N. Russ. J. Org. Chem. 2020,

1019.

56, 1562-1569.] doi 10.1134/S1070428020090109

36. Уломский Е.Н., Деев С.Л., Ткачев А.В., Моисе-

40. Ивлева Е.А., Погуляйко А.В., Климочкин Ю.Н.

ев И.К., Русинов В.Л. ЖОрХ. 2002, 38, 294-302.

ЖОрХ. 2018, 54, 1283-1289. [Ivleva E.A., Pogulyai-

[Ulomskii E.N., Deev S.L., Tkachev A.V., Moise-

ko A.V., Klimochkin Yu.N. Russ. J. Org. Chem. 2018,

ev I.K., Rusinov V.L. Russ. J. Org. Chem. 2002, 38,

54, 1294-1300.] doi 10.1134/S107042801809004X

272-280.] doi 10.1023/A:1015538322029.

41. Godleski S.A., Graham W.D., Bentley T.W.,

37. Сараев В.В., Канакина Т.П., Певзнер М.С., Го-

Schleyer P.V.R., Liang G. Chem. Ber. 1974, 107,

лод Е.Л., Уграк Б.И., Качала В.В. ХГС. 1996, 32,

1257-1264. doi 10.1002/cber.19741070422

1078-1087. [Saraev V.V., Kanakina T.P., Pevzner M.S.,

42. Sasaki T., Eguchi S., Toru T., Itoh K. J. Am. Chem. Soc.

Golod E.L., Ugrak B.I., Kachala V.V. Chem.

1972, 94, 1357-1360. doi 10.1021/ja00759a056

Heterocycl. Compd. 1996, 32, 928-936.] doi 10.1023/

43. Langhals H., Rüchardt C. Chem. Ber. 1974, 107, 1245-

A:1015538322029

1256. doi 10.1002/cber.19741070421

38. Ивлева Е.А., Баймуратов М.Р., Погуляйко А.В.,

44. Климочкин Ю.Н., Жилкина Е.О., Абрамов А.В., Мо-

Малиновская Ю.А., Куликова И.А., Тыщенко В.А.,

исеев И.К. ЖОрХ. 1993, 29, 1358-1363. [Klimoch-

Поздняков В.В., Овчинников К.А., Климочкин Ю.Н.

kin Yu.N., Zhilkina E.O., Abramov A.V., Moiseev I.K.

ЖОХ. 2018, 88, 1285-1291. [Ivleva E.A., Baimura-

Russ. J. Org. Chem. 1993, 29, 1126-1131.]

tov M.R., Poguliaiko A.V., Malinovskaya Yu.A.,

Kulikova I.A., Tyshchenko V.A., Pozdnyakov V.V.,

45. Fokin A.A., Peleshanko S.A., Gunchenko P.A.,

Ovchinnikov K.A., Klimochkin Yu.N. Russ. J.

Gusev D.V., Schreiner P.R. Eur. J. Org. Chem.

Gen. Chem. 2018, 88, 1606-1611.] doi 10.1134/

2000,

19,

3357-3362. doi

10.1002/1099-

S1070363218080091

0690(200010)2000:19<3357::aid-ejoc3357>3.0.co;2-r

3-Nitroxymethyl-1-nitroxyadamantanes in S_N Reactions

E. A. Ivleva*, M. R. Khamzina, M. S. Zaborskaya, and Yu. N. Klimochkin

Samara State Technical University, ul. Molodogvardeiskaya, 244, Samara, 443100 Russia

*e-mail: ivleva.ea@samgtu.ru

Received October 25, 2021; revised November 13, 2021; accepted November 16, 2021

A number of new polyfunctional cage compounds have been synthesized by reactions of 3-nitroxymethyl-1-ni-

troxyadamantanes with various nucleophiles in 100% sulfuric acid.At the same time with the substitution of

the nitroxy group in the nodal position of the framework, the hydrolysis of the nitroxymethyl fragment occurs.

Keywords: cage nitrates, sulfuric acid, Koch-Haaf reaction, hydrolysis, Ritter reaction, functionalization

ЖУРНАЛ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ том 58 № 7 2022