1.化学背景
五元杂环异恶唑部分构成了许多医疗和农业产品以及高能材料的基础(Galenko等。, 2015; 绍萨等。, 2017; 温加德等。, 2017一,b条; Sysak&Obmiñska-Mrukowicz,2017年). 它的多功能性来源于提供环亲核活性的电负性氧和氮原子,以及能够添加各种官能团的三个碳原子。标题化合物5,5′-双(羟甲基)-3,3′-双异恶唑(1)和4,4′,5,5′-四(羟基甲基)-3,3′-二异恶唑(2)展示了两个异恶唑环,每个环上都附有一个或两个羟甲基。这些化合物最近在我们实验室合成,是一类新型含能材料的有用前驱体。将硝酸添加到标题化合物中导致硝酸酯化,生成含能材料双异恶唑双(亚硝酸甲酯)(三)和双异恶唑四(硝酸甲酯)(4),其中硝酸盐功能群取代羟基中的氢原子(温加德等。, 2017一,b条). 这些衍生物是硝化纤维素或熔融稳定配方中潜在的高能增塑成分,因为环对亲电硝化纤维素和烷基硝酸酯表现出路易斯碱行为酯类与传统高能增塑剂相容。
3.超分子特征
分子间氢键对标题化合物的晶体结构的稳定起着关键作用。图3和4显示包装(1)和(2)和表1和2列出它们的氢键几何结构。化合物(1)显示了氧原子O2(属于氢氧基团)和相邻分子异恶唑环的N1原子之间的氢键,生成了一个平行于(01)[O2关闭N1我= 2.8461 (15) Å; 对称码:(i)x个 − , −年 + ,z(z) − ]. 相反,化合物(2)形成一个氢键网络,包括氢氧基团O2-H2A类和O3-H3A类相邻分子之间的相互作用,使每个OH基团同时作为供体和受体[见表2和图4; 氧气和臭氧我= 2.694 (1) Å; 对称码:(i)−x个 + 1,年 + , −z(z) + ; O3和O2ii(ii)= 2.790 (1) Å; 对称码:(ii)x个 + 1, −年 + ,z(z) + ]. 这样,每个分子与四个最接近的类似物形成八个氢键,形成平行于(02).
D类-H月A类 | D类-H(H) | H月A类 | D类⋯A类 | D类-H月A类 | 氧气-氢气A类●N1我 | 0.82 | 2.03 | 2.8461 (15) | 171 | 对称代码:(i). | |
| 图3 晶体包装(1)沿一个-轴方向。虚线表示O2-H2A类●N1我氢键;对称码:(i)x个 − , −年 + ,z(z) − . |
| 图4 晶体包装(2)沿一个-轴方向。虚线表示O2-H2A类●臭氧我和O3-H3A类●氧气ii(ii)氢键;对称码:(i)−x个 + 1,年 + , −z(z) + ; (ii)x个 + 1, −年 + ,z(z) + . |
这个晶体结构第页,共页(1)显示了b条-轴方向,质心到质心的距离为4.0652(1)°,平面到平面的偏移为2.256(2)°。相反,在化合物中(2)戒指沿着一个-轴方向,质心到质心的距离为4.5379(4)Å,平面到平面的位移为2.683(2)Å。
6.精炼
晶体数据、数据采集、结构解决方案和精炼表3总结了详细信息.化合物的氢原子(1)使用C-H=0.93或0.98º的骑行模型进行改进U型国际标准化组织(H) =1.2U型等式(C) O-H=0.74–0.85º和U型国际标准化组织(H) =1.5U型等式(O) ,而对于化合物(2)包括各向同性位移参数在内的所有氢原子都被单独细化。
| (我) | (二) | 水晶数据 | 化学配方 | C类8H(H)8N个2O(运行)4 | C类10H(H)12N个2O(运行)6 | M(M)第页 | 196.16 | 256.22 | 晶体系统,空间组 | 单诊所,P(P)21/n个 | 单诊所,P(P)21/c(c) | 温度(K) | 150 | 150 | 一,b条,c(c)(Å) | 7.7824 (3), 4.0652 (1), 13.2109 (5) | 4.5379 (4), 9.9195 (8), 12.0177 (9) | β(°) | 102.334 (4) | 99.9312 (11) | V(V)(Å三) | 408.31 (2) | 532.86 (8) | Z轴 | 2 | 2 | 辐射类型 | 钼K(K)α | 钼K(K)α | μ(毫米−1) | 0.13 | 0.13 | 晶体尺寸(mm) | 0.35 × 0.25 × 0.05 | 0.49 × 0.20 × 0.11 | | 数据收集 | 衍射仪 | Rigaku牛津衍射SuperNova,Dualflex,EosS2 | 布鲁克SMART APEXII CCD | 吸收校正 | 多扫描(CrysAlis专业; Rigaku OD,2015年; 布里等。, 2015) | 多扫描(SADABS公司; Sheldrick,2008年) | T型最小值,T型最大值 | 0.207, 1.000 | 0.904, 0.985 | 测量、独立和观察的数量[我> 2σ(我)]反射 | 3474, 823, 754 | 7638, 1737, 1570 | 对整数 | 0.027 | 0.019 | (罪θ/λ)最大值(Å−1) | 0.624 | 0.730 | | 精炼 | 对[F类2> 2σ(F类2)],水风险(F类2),S公司 | 0.033, 0.086, 1.04 | 0.034, 0.072, 1.00 | 反射次数 | 823 | 1737 | 参数数量 | 66 | 106 | 氢原子处理 | 受约束的氢原子参数 | 所有氢原子参数均已细化 | Δρ最大值,Δρ最小值(eó)−3) | 0.28, −0.15 | 0.44, −0.22 | 计算机程序:CrysAlis专业(里加库OD,2015年),4月2日,XSHELL公司和圣保罗(布鲁克,2010年),SHELXT公司(谢尔德里克,2015年一),SHELXS97标准(谢尔德里克,2008年),SHELXL2014标准(谢尔德里克,2015年b条),有机发光二极管2(多洛曼诺夫等。, 2009),水银(麦克雷等。, 2008)和柏拉图式的(斯佩克,2009年). | |
支持信息
数据收集:CrysAlis专业(Rigaku OD,2015),用于(1);4月2日(Bruker,2010),用于(2)。单元格精细化: CrysAlis专业(Rigaku OD,2015),用于(1);圣保罗(Bruker,2010),用于(2)。数据缩减:CrysAlis专业(Rigaku OD,2015),用于(1);圣保罗(Bruker,2010),用于(2)。用于求解结构的程序:SHELXT(Sheldrick,2015a)for(1);SHELXS97标准(Sheldrick,2008),第(2)节。用于细化结构的程序:SHELXL公司(Sheldrick,2015b),用于(1);SHELXL2014标准(Sheldrick,2015b),用于(2)。分子图形:有机发光二极管2(多洛曼诺夫等。2009年),用于(1);XSHELL公司(Bruker,2010),用于(2)。用于准备发布材料的软件:水银(麦克雷等。2008年),用于(1);柏拉图式的(Spek,2009),用于(2)。
水晶数据 顶部 C类8H(H)8N个2O(运行)4 | F类(000) = 204 |
M(M)第页= 196.16 | D类x个=1.596毫克−三 |
单诊所,P(P)21/n个 | 钼K(K)α辐射,λ= 0.71073 Å |
一= 7.7824 (3) Å | 1980年反射的单元参数 |
b条= 4.0652 (1) Å | θ= 2.8–26.2° |
c(c)= 13.2109 (5) Å | µ=0.13毫米−1 |
β= 102.334 (4)° | T型=150 K |
V(V)= 408.31 (2) Å三 | 块状,无色 |
Z轴= 2 | 0.35×0.25×0.05毫米 |
数据收集 顶部 Rigaku牛津衍射SuperNova,Dualflex,EosS2 衍射仪 | 823个独立反射 |
辐射源:精细聚焦密封X射线管、Enhance(Mo)X射线源 | 754次反射我> 2σ(我) |
石墨单色仪 | 对整数= 0.027 |
探测器分辨率:8.0945像素mm-1 | θ最大值= 26.3°,θ最小值= 2.8° |
ω扫描 | 小时=−9→9 |
吸收校正:多扫描 CrysAlisPro(Rigaku OD,2015;Bourhis)等。, 2015) | k个=−5→5 |
T型最小值= 0.207,T型最大值= 1.000 | 我=−16→16 |
3474次测量反射 | |
精炼 顶部 优化于F类2 | 氢站点位置:从邻近站点推断 |
最小二乘矩阵:完整 | 受约束的氢原子参数 |
对[F类2> 2σ(F类2)] = 0.033 | w个= 1/[σ2(F类o(o)2) + (0.040P(P))2+ 0.183P(P)] 哪里P(P)= (F类o(o)2+ 2F类c(c)2)/3 |
水风险(F类2) = 0.086 | (Δ/σ)最大值< 0.001 |
S公司= 1.03 | Δρ最大值=0.28埃−三 |
823次反射 | Δρ最小值=−0.15埃−三 |
66个参数 | 消光修正:SHELXL-2016/4(Sheldrick 2015),Fc*=kFc[1+0.001xFc2λ三/罪(2θ)]-1/4 |
0个约束 | 消光系数:0.041(8) |
主原子位置:双 | |
特殊细节 顶部 几何图形使用全协方差矩阵估计所有esd(除了两个l.s.平面之间二面角的esd)。在估计距离、角度和扭转角的esd时,单独考虑单元esd;细胞参数中esd之间的相关性仅在由晶体对称性定义时使用。细胞esd的近似(各向同性)处理用于估计涉及l.s.平面的esd。 |
分数原子坐标和各向同性或等效各向同性位移参数2) 顶部 | x个 | 年 | z(z) | U型国际标准化组织*/U型等式 | |
C1类 | 0.64217 (17) | 0.3456 (3) | 0.39844 (9) | 0.0193 (3) | |
指挥与控制 | 0.78918 (17) | 0.5023 (3) | 0.38810 (10) | 0.0207 (3) | |
氢气 | 0.808128 | 0.621413 | 0.331370 | 0.025* | |
C3类 | 0.90869 (16) | 0.4449 (3) | 0.48325 (9) | 0.0188 (3) | |
补体第四成份 | 0.46651 (17) | 0.3002 (3) | 0.32830 (10) | 0.0230 (3) | |
H4A型 | 0.453788 | 0.076229 | 0.302446 | 0.028* | |
H4B型 | 0.373826 | 0.343734 | 0.365286 | 0.028* | |
N1型 | 0.83872 (14) | 0.2665 (3) | 0.54646 (8) | 0.0238 (3) | |
O1公司 | 0.66636 (12) | 0.2010 (2) | 0.49285 (7) | 0.0240 (3) | |
氧气 | 0.45577 (14) | 0.5241 (3) | 0.24526 (7) | 0.0304 (3) | |
过氧化氢 | 0.412548 | 0.431590 | 0.190584 | 0.046* | |
原子位移参数(2) 顶部 | U型11 | U型22 | U型33 | U型12 | U型13 | U型23 |
C1类 | 0.0199 (7) | 0.0198 (7) | 0.0165 (6) | 0.0029 (5) | 0.0004 (5) | −0.0032 (5) |
指挥与控制 | 0.0194 (7) | 0.0238 (7) | 0.0174 (6) | 0.0007 (5) | 0.0009 (5) | −0.0005 (5) |
C3类 | 0.0173 (7) | 0.0209 (7) | 0.0174 (6) | 0.0021 (5) | 0.0019 (5) | −0.0029 (5) |
补体第四成份 | 0.0190 (7) | 0.0249 (7) | 0.0226 (7) | −0.0005 (5) | −0.0009 (5) | −0.0054 (5) |
N1型 | 0.0173 (6) | 0.0315 (7) | 0.0198 (6) | −0.0029 (5) | −0.0019 (4) | −0.0002 (5) |
O1公司 | 0.0180 (5) | 0.0319 (6) | 0.0199 (5) | −0.0052 (4) | −0.0008 (4) | 0.0003 (4) |
氧气 | 0.0342 (6) | 0.0275 (6) | 0.0230 (5) | −0.0011 (4) | −0.0087 (4) | −0.0024 (4) |
几何参数(λ,º) 顶部 C1-C2类 | 1.3419 (19) | C3-N1型 | 1.3093 (17) |
C1-C4类 | 1.4901 (17) | C4-H4A型 | 0.9700 |
C1-O1型 | 1.3550 (15) | C4-H4B型 | 0.9700 |
C2-H2型 | 0.9300 | C4-O2型 | 1.4142 (17) |
C2-C3型 | 1.4143 (18) | 第1页 | 1.4021 (14) |
C3-C3型我 | 1.465 (2) | 氧气-H2A | 0.8200 |
| | | |
C2-C1-C4型 | 133.19 (12) | C1-C4-H4A型 | 110.3 |
C2-C1-O1型 | 110.24 (11) | C1-C4-4b型 | 110.3 |
O1-C1-C4型 | 116.57 (11) | H4A-C4-H4B型 | 108.5 |
C1-C2-H2 | 127.9 | 氧气-C4-C1 | 107.28 (11) |
C1-C2-C3 | 104.14 (11) | 氧气-C4-H4A | 110.3 |
C3-C2-H2 | 127.9 | 氧气-C4-H4B | 110.3 |
C2-C3-C3我 | 129.00 (15) | C3-N1-O1 | 105.45 (10) |
N1-C3-C2型 | 111.97 (11) | C1-O1-N1型 | 108.21 (10) |
N1-C3-C3我 | 119.03 (14) | C4-O2-H2A型 | 109.5 |
| | | |
C1-C2-C3-C3型我 | 179.69 (17) | C3-N1-O1-C1 | 0.23 (14) |
C1-C2-C3-N1 | −0.03 (15) | C4-C1-C2-C3型 | −179.05 (14) |
C2-C1-C4-O2型 | −13.3 (2) | C4-C1-O1-N1型 | 179.11 (11) |
C2-C1-O1-N1型 | −0.26 (14) | O1-C1-C2-C3 | 0.18 (14) |
C2-C3-N1-O1 | −0.12 (15) | O1-C1-C4-O2 | 167.55 (11) |
C3类我-C3-N1-O1 | −179.87 (14) | | |
对称代码:(i)−x个+2,−年+1,−z(z)+1. |
氢键几何形状(λ,º) 顶部 D类-H(H)···A类 | D类-H(H) | H(H)···A类 | D类···A类 | D类-H(H)···A类 |
氧气-氢气A类···N1型ii(ii) | 0.82 | 2.03 | 2.8461 (15) | 171 |
对称代码:(ii)x个−1/2,−年+1/2,z(z)−1/2. |
4,4',5,5'-四羟甲基-3,3'-双异恶唑(2)顶部 水晶数据 顶部 C类10H(H)12N个2O(运行)6 | F类(000) = 268 |
M(M)第页= 256.22 | D类x个=1.597毫克−三 |
单诊所,P(P)21/c(c) | 钼K(K)α辐射,λ= 0.71073 Å |
一= 4.5379 (4) Å | 3988次反射的细胞参数 |
b条= 9.9195 (8) Å | θ= 2.7–32.1° |
c(c)= 12.0177 (9) Å | µ=0.13毫米−1 |
β= 99.9312 (11)° | T型=150 K |
V(V)= 532.86 (8) Å三 | 无色针 |
Z轴= 2 | 0.49×0.20×0.11毫米 |
数据收集 顶部 布鲁克SMART APEXII CCD 衍射仪 | 1737独立反射 |
辐射源:密封管 | 1570次反射我> 2σ(我) |
石墨单色仪 | 对整数= 0.019 |
探测器分辨率:8.333像素mm-1 | θ最大值= 31.3°,θ最小值= 2.7° |
φ和ω扫描 | 小时=−6→6 |
吸收校正:多扫描 (SADABS;谢尔德里克,2008) | k个=−14→14 |
T型最小值= 0.904,T型最大值= 0.985 | 我=−17→17 |
7638次测量反射 | |
精炼 顶部 优化于F类2 | 主原子位置定位:结构-变量直接方法 |
最小二乘矩阵:完整 | 二次原子位置:差分傅里叶映射 |
对[F类2> 2σ(F类2)] = 0.034 | 氢位置:差分傅里叶图 |
水风险(F类2) = 0.072 | 所有氢原子参数均已细化 |
S公司= 1.00 | w个= 1/[σ2(F类o(o)2) + (0.010P(P))2+ 0.3955P(P)] 哪里P(P)= (F类o(o)2+ 2F类c(c)2)/3 |
1737次反射 | (Δ/σ)最大值< 0.001 |
106参数 | Δρ最大值=0.44埃−三 |
0个约束 | Δρ最小值=−0.22埃−三 |
特殊细节 顶部 几何图形使用全协方差矩阵估计所有esd(除了两个l.s.平面之间二面角的esd)。在估计距离、角度和扭转角的esd时,单独考虑单元esd;细胞参数中esd之间的相关性仅在由晶体对称性定义时使用。细胞esd的近似(各向同性)处理用于估计涉及l.s.平面的esd。 |
分数原子坐标和各向同性或等效各向同性位移参数2) 顶部 | x个 | 年 | z(z) | U型国际标准化组织*/U型等式 | |
O1公司 | 0.58044 (17) | 0.58291 (7) | 0.30718 (6) | 0.01981 (16) | |
氧气 | 0.23448 (16) | 0.42300 (8) | 0.13078 (6) | 0.01890 (15) | |
过氧化氢 | 0.174 (4) | 0.5035 (18) | 0.1182 (14) | 0.039 (4)* | |
臭氧 | 0.93528 (19) | 0.17777 (8) | 0.42532 (7) | 0.02252 (17) | |
H3A型 | 1.037 (4) | 0.1801 (18) | 0.4858 (16) | 0.045 (5)* | |
N1型 | 0.7277 (2) | 0.60707 (9) | 0.41811 (7) | 0.02010 (18) | |
C1类 | 0.6765 (2) | 0.46292 (10) | 0.27170 (8) | 0.01576 (17) | |
指挥与控制 | 0.8810 (2) | 0.40630 (9) | 0.35428 (8) | 0.01513 (17) | |
C3类 | 0.9048 (2) | 0.50244 (10) | 0.44419 (8) | 0.01585 (18) | |
补体第四成份 | 0.5528 (2) | 0.42337 (10) | 0.15275 (8) | 0.01753 (18) | |
H4A型 | 0.631 (3) | 0.4856 (14) | 0.1016 (12) | 0.022 (3)* | |
H4B型 | 0.622 (3) | 0.3337 (14) | 0.1391 (11) | 0.021 (3)* | |
C5级 | 1.0376 (2) | 0.27405 (10) | 0.35134 (9) | 0.01875 (19) | |
H5A型 | 1.255 (3) | 0.2866 (14) | 0.3717 (12) | 0.024 (3)* | |
H5B型 | 0.992 (3) | 0.2362 (14) | 0.2760 (11) | 0.021 (3)* | |
原子位移参数(2) 顶部 | U型11 | U型22 | U型33 | U型12 | U型13 | U型23 |
O1公司 | 0.0240 (4) | 0.0166 (3) | 0.0163 (3) | 0.0036 (3) | −0.0036 (3) | −0.0010 (3) |
氧气 | 0.0163 (3) | 0.0169 (3) | 0.0216 (3) | −0.0003 (3) | −0.0019 (3) | −0.0014 (3) |
臭氧 | 0.0302 (4) | 0.0154 (3) | 0.0187 (4) | −0.0019 (3) | −0.0050 (3) | 0.0026 (3) |
N1型 | 0.0253 (4) | 0.0171 (4) | 0.0153 (4) | 0.0022 (3) | −0.0038 (3) | −0.0019 (3) |
C1类 | 0.0171 (4) | 0.0143 (4) | 0.0154 (4) | −0.0012 (3) | 0.0015 (3) | −0.0003 (3) |
指挥与控制 | 0.0167 (4) | 0.0136 (4) | 0.0148 (4) | −0.0008 (3) | 0.0017 (3) | 0.0001 (3) |
C3类 | 0.0183 (4) | 0.0139 (4) | 0.0145 (4) | −0.0012 (3) | 0.0003 (3) | 0.0001 (3) |
补体第四成份 | 0.0171 (4) | 0.0199 (4) | 0.0147 (4) | −0.0007 (3) | 0.0001 (3) | −0.0006 (3) |
C5级 | 0.0219 (4) | 0.0161 (4) | 0.0176 (4) | 0.0030 (3) | 0.0015 (3) | −0.0006 (3) |
几何参数(λ,º) 顶部 O1-N1型 | 1.4050 (11) | C3-C2型 | 1.4312 (13) |
氧气-H2A | 0.849 (18) | C3-C3型我 | 1.4657 (18) |
氧气-C4 | 1.4229 (12) | C4-C1型 | 1.4952 (13) |
臭氧-H3A | 0.792 (19) | C4-H4A型 | 0.980 (14) |
N1-C3型 | 1.3171 (12) | C4-H4B型 | 0.966 (14) |
C1-O1型 | 1.3612 (12) | C5-O3型 | 1.4354 (13) |
C1-C2类 | 1.3577 (13) | C5-H5A型 | 0.982 (14) |
C2-C5型 | 1.4953 (13) | C5-H5B型 | 0.969 (14) |
| | | |
C1-O1-N1型 | 108.71 (7) | 氧气-C4-C1 | 112.33 (8) |
C4-O2-H2A型 | 108.4 (11) | 氧气-C4-H4A | 110.6 (8) |
C5-O3-H3A | 110.4 (13) | 氧气-C4-H4B | 108.3 (8) |
C3-N1-O1 | 105.20 (8) | C1-C4-H4A型 | 108.5 (8) |
O1-C1-C4型 | 116.17 (8) | C1-C4-H4B型 | 108.9 (8) |
C2-C1-O1型 | 110.38 (8) | H4A-C4-H4B型 | 108.1 (11) |
C2-C1-C4型 | 133.38 (9) | 臭氧-C5-C2 | 111.30 (8) |
C1-C2-C3 | 103.26 (8) | O3-C5-H5A型 | 110.3 (8) |
C1-C2-C5型 | 127.83 (9) | O3-C5-H5B型 | 106.3 (8) |
C3-C2-C5 | 128.91 (9) | C2-C5-H5A型 | 110.1 (8) |
N1-C3-C2型 | 112.45 (8) | C2-C5-H5B型 | 109.7 (8) |
N1-C3-C3我 | 118.88 (11) | H5A-C5-H5B型 | 109.0 (11) |
C2-C3-C3我 | 128.67 (11) | | |
| | | |
O1-N1-C3-C2型 | −0.53 (11) | C1-C2-C5-O3 | −110.02 (11) |
O1-N1-C3-C3我 | 179.26 (10) | C2-C1-O1-N1型 | 0.05 (11) |
O1-C1-C2-C3 | −0.35 (10) | C3-C2-C5-O3 | 68.82 (13) |
O1-C1-C2-C5 | 178.72 (9) | C3类我-C3-C2-C1 | −179.21 (12) |
氧气-C4-C1-O1 | −54.93 (11) | C3类我-C3-C2-C5 | 1.74 (19) |
氧气-C4-C1-C2 | 128.39 (11) | C4-C1-O1-N1型 | −177.38 (8) |
N1-C3-C2-C1型 | 0.56 (11) | C4-C1-C2-C3 | 176.48 (10) |
N1-C3-C2-C5型 | −178.49 (10) | C4-C1-C2-C5 | −4.46 (18) |
C1-O1-N1-C3 | 0.30 (10) | | |
对称代码:(i)−x个+2,−年+1,−z(z)+1. |
氢键几何形状(λ,º) 顶部 D类-H(H)···A类 | D类-H(H) | H(H)···A类 | D类···A类 | D类-H(H)···A类 |
氧气-氢气A类···臭氧ii(ii) | 0.849 (18) | 1.849 (18) | 2.6936 (11) | 172.8 (16) |
臭氧层-3A类···氧气三 | 0.792 (19) | 2.085 (19) | 2.7898 (11) | 148.3 (18) |
臭氧层-3A类···N1型我 | 0.792 (19) | 2.550 (19) | 3.0728 (12) | 125.0 (16) |
对称代码:(i)−x个+2,−年+1,−z(z)+1; (ii)−x个+1,年+1/2,−z(z)+1/2; (iii)x个+1,−年+1/2,z(z)+1/2. |
致谢
我们感谢美国陆军研究实验室的D.Taylor博士和里加库的Eric Reinheimer博士对这项工作提出的有益建议。
工具书类
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国际标准编号:2056-9890
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