Нитросемикарбазид и его соли

Соединение впервые было получено и охарактеризовано в работе [5]. При обработке динитромочевины гидразином при мольном соотношении 1: 1-2 после соответствующих превращений был выделен и идентифицирован 4-нитросемикарбазид. Избыток гидразина приводит к гидразиниевой соли 4-нитросемикарбазида:

4-Нитросемикарбазид – бесцветное кристаллическое вещество, умеренно растворимое в воде. В кристаллическом виде находится в виде смеси нейтральной и заряженной форм, причем разделить смесь очень сложно.

Нитросемикарбазид плавится в интервале 227-235 °С. При повторном нагревании закристаллизовавшегося образца плавление происходит при более высокой температуре 260-263 °С. Отмечено, что для нейтральной формы при 60-100 °С наблюдается эндоэффект, свидетельствующий о наличии кристаллизационной воды в веществе.

Водный раствор 4-нитросемикарбазида обладает кислотными свойствами и, следовательно, способен взаимодействовать с основаниями [11].

С целью доказательства структуры 4-нитросемикарбазида получены калиевая и никелевая соли [5].

Как известно, нитромочевина в реакциях с аминами почти всегда образует амиды с очень хорошими выходами. В этом случае на новый амидный остаток обменивается исключительно нитроамидная группа. Такой метод особенно пригоден для синтеза монозамещенных мочевин.

В результате из соответствующих аминов возможно получение метилмочевины, этилмочевины, н-бутилмочевины, этилендимочевины и т. д.

4-Нитросемикарбазид в реакциях нуклеофильного замещения с аминами ведет себя аналогично мочевине. В случае обработки 4-нитросемикарбазида раствором аммиака в мольном соотношении 1: 1 получается аммониевая соль 4-нитросемикарбазида, а при избытке аммиака – семикарбазид:

C другими аминами реакция пойдет по такому же механизму. Положительные результаты были достигнуты при использовании метиламина и третбутиламина.

В качестве нуклеофильного агента может применяться гидразин-гидрат, в ходе данной реакции образуется карбогидразид [11].

Соли на основе аниона 4-нитросемикарбазида с переходными металлами (Fe, Co, Ni, Zn) образуются с высоким выходом и являются стабильными соединениями с низкой чувствительностью. Для синтеза солей 4-нитросемикарбазида с металлами IV группы используют катион титана (Ti⁴⁺).

При смешивании водных растворов 4-нитросемикарбазида и четыреххлористого титана образуется гидроксид титана. При использовании солей 4-нитросемикарбазида со щелочными металлами или аммиаком образуется кристаллогидрат титановой соли 4-нитросемикарбазида [12]:

В реакции конденсации при смешивании водных растворов 4-нитросемикарбазида с глиоксалем в мольном соотношении 1: 2 продуктом является бис(нитросемикарбазон) глиоксаля:

При переводе 4-нитросемикарбазида в калиевую соль конечным продуктом реакции является дикалиевая соль бис(нитросемикарбазон) глиоксаля. Подкисление реакционной массы приводит к снятию катиона калия и образованию бис(нитросемикарбазон) глиоксаля:

Бис(нитросемикарбазон) глиоксаля имеет кислотные свойства и вступает в реакциию с основаниями. При взаимодействии его с аммиаком при 10 °С образуется диаммониевая соль бис(нитросемикарбазон) глиоксаля. Данное соединение также образуется при конденсации глиоксаля с аммониевой солью 4-нитросемикарбазида при комнатной температуре.

Избыток аммиака в течение 1 часа при температуре кипения раствора разлагает бис(нитросемикарбазон) глиоксаля до бис(семикарбазон) глиоксаля:

Титановую соль бис(нитросемикарбазон) глиоксаля получают из аммониевой соли бис(нитросемикарбазон) глиоксаля обработкой четыреххлористым титаном в водной среде при пониженной температуре [13]:

При взаимодействии 4-нитросемикарбазида с камфорой образуется калиевая соль нитросемикарбазон камфанона [14]:

1.3 Заключение по литературному обзору

Благодаря наличию двух легко замещающихся тиометильных групп S, S′ -ди(метилтио)-N-нитроимин представляет значительный интерес для синтеза новых нитроиминых соединений. В данной работе мы планируем получить S-метилтио-N-нитрокарбамат, заместив одну из таких групп по механизму нуклеофильного замещения, и изучить реакционную способность этого соединения.

4-Нитросемикарбазид представляет интерес как энергоёмкое и химически реакционное соединение, содержащее в своей структуре несколько различных по своей природе функциональных групп при одном атоме углерода в плане получения новых материалов. А разработка удобного способа его получения дает возможность для многотоннажного произвоства.

Как видно из литературного обзора, соли 4-нитросемикарбазида получают из самого 4-нитросемикарбазида, синтезированного в свою очередь из N, N′ -динитромочевины. В данной работе нами будет сделана попытка их получения другим способом, из S-метилтио-N-нитрокарбамата и его солей.