1-甲基-3，5-二氨基-1，2，4-三唑(DAMT)合成方法改进

贾思媛，张海昊，王伯周，叶志虎，霍欢

(西安近代化学研究所，陕西 西安 710065)

三唑类化合物具有较强的生物活性，因而三唑类化合物的合成受到有机合成、药物合成等方面研究人员的日趋重视［1-2］。1-甲基-3，5-二氨基-1，2，4-三唑(DAMT)是一种重要的精细化工中间体，可以用于医药、杀菌剂、农药、消毒剂和染色剂的制备［3-5］。DAMT 也是一种重要的炸药中间体，可以合成1-甲基-3，5-硝基-1，2，4 三唑、1-甲基-3-氨基-5-硝基-1，2，4 三唑、1-甲基-3-叠氮基-5-硝基-1，2，4 三唑等重要的单质炸药［5-7］。

Katrizky 等［8］采用水为溶剂，以硝酸、甲基肼和二氰二胺为原料合成DAMT。该方法存在以下两方面的问题:①反应产物需萃取、浓缩，才能得到固体，后处理复杂;②由于硝酸和甲基肼反应形成硝酸肼，反应过程存在一定的安全隐患。

本文参照文献［8-9］，对DAMT 合成工艺进行重大改进，以盐酸、甲基肼与二氰二胺为原料，“一锅法”合成了DAMT。其中以乙醇-水混合溶剂代替水作为反应介质，产物无需萃取，直接析出固体，简化了后处理工艺;采用盐酸代替硝酸，避免了硝酸的使用，有效地提高了反应的安全性;初步探讨了DAMT的成环反应机理和质谱裂解机理，并优化了缩合环化反应条件，收率有较大幅度的提高。

1 实验部分

1.1 试剂与仪器

二氰二胺、甲基肼、氢氧化钠、36%盐酸均为分析纯。

NEXUS870 型傅里叶变换红外光谱仪;AV500型超导核磁共振仪;GCMS-QP2010 质谱仪;Vario EL-Ⅲ型元素分析仪;LC-2010A ht 液相色谱仪。

1.2 实验方法

1.2.1 1-甲基-3，5-二氨基-1，2，4-三唑(DAMT)的合成 在装有温度计和电动搅拌器的三口瓶中加入乙醇100 mL 和甲基肼11.5 g(0.25 mol)，冰浴冷却至0 ～5 ℃，搅拌下缓慢滴加36%浓盐酸45 mL，滴加完毕常温下继续反应2 h。加入20 mL 水和二氰二胺18.2 g(0.22 mol)，升温至50 ℃，保温5 h。反应完毕，加入30%氢氧化钠水溶液调节pH 至9 ～10，固体析出，过滤得白色固体21.6 g，收率为87%。乙酸乙酯精制后，m.p.201 ～202 ℃，纯度为99%(HPLC)。合成路线如下:

FTIR 光谱(KBr 压片，cm－1)3 485，3 204(NH2);1 736，1 689(C N);1 385，1 370(C N);2 849(C—H);1 485 (C—H);1H NMR (DMSO-d6，500 MHz):7.066(s，2H，NH2)，6.998(s，2H，NH2)，3.450(s，3H，CH3);13C NMR(DMSO-d6，500 MHz):155.692，154.943，39.019;MS(EI)m/z(%):113(M+，30)，86(100)，69(25)，43(80);元素分析(%):C2N5H5，计算值C 31.85，N 61.95，H 6.19;实测值C 31.75，N 61.73，H 6.21。

2 结果与讨论

2.1 缩合环化反应机理探讨

甲基肼的二盐酸盐和二氰二胺发生亲核加成，甲基肼N 上的孤对电子进攻二氰二胺上的氰基，生成中间体(1);中间体(1)肼基N 上的孤对电子进攻胍基的C 原子，经过环化、脱氨，生成中间体(2);中间体(2)经过分子内重排，得到目标产物DAMT。

2.2 DAMT 的质谱分析

DAMT 的质谱见图1。

图1 DAMT 的质谱图Fig.1 MS spectra of DAMT

由图1 可知，质量数最高的峰为m/z 113，与碎片峰m/z 86 相差27u，所失去的离子碎片为HCN，为合理失去，因此判断m/z 113 为分子离子峰，该化合物分子量为113，分子量为奇数，又含有奇数个氮原子，根据N 规则判断，含有奇数个电子。质谱离子碎片113(M+，30)，86(100)，69(25)，43(80)，根据质谱离子碎片，推测出其裂解途径，从质谱裂解图可以看出与DAMT 分解相似。化合物失去碎片HCN，说明分解是从三唑环断裂开始，然后进一步分解，形成其他碎片。

2.3 DAMT 合成条件研究

2.3.1 成盐酸组分的选择 文献［8］中成盐酸组分为硝酸，由于硝酸和甲基肼反应形成硝酸肼，存在一定的安全隐患;成盐酸组分为硫酸，由于硫酸具有氧化性，甲基肼被氧化，没有得到产物。成盐酸组分为盐酸，由于甲基肼和盐酸反应生成甲基肼的二盐酸盐，同时避免了硝酸的使用，有效地解决了反应中存在的安全隐患。综上所述，本文最终采用没有氧化性的盐酸作为成盐酸组分。

2.3.2 反应介质的影响 反应溶剂对反应收率和产物纯度的影响见表1。

表1 反应溶剂对DAMT 收率的影响Table 1 The effect of solution on yield of DAMT

由表1 可知，采用丙酮为溶剂，没有得到产物，由于有副反应发生，丙酮和肼反应生成腙;以水为溶剂，无法直接析出固体，需要萃取、浓缩才能得到固体，后处理工艺复杂;乙醇为溶剂，收率较高，但是产物纯度较低，由于有无机盐生成不溶于乙醇析出后导致产物纯度较低;乙醇-水为溶剂，收率最高达到87%。因此适宜的反应介质选择为乙醇-水混合溶剂。

2.3.3 反应料比的影响 二氰二胺和甲基肼的料比对反应收率的影响见表2。

表2 反应料比对DAMT 收率的影响Table 2 The effect of the ratio of initial substance on yield of DAMT

由表2 可知，当二氰二胺过量时(料比为0.7∶1)，有副产物胍唑并胍唑［10］产生，影响反应收率;如果甲基肼过量，可以抑制以上副反应发生，但是当甲基肼明显过量时(料比＞1∶1.2)，有过量的甲基肼的盐酸盐生成，影响产品纯度。二氰二胺与甲基肼最佳料比为1∶1.1 ～1∶1.2。

2.3.4 反应温度的影响 料比n(二氰二胺)∶n(甲基肼)为1∶1.1 ～1∶1.2，反应温度对收率的影响见表3。

表3 反应温度对DAMT 收率的影响Table 3 Effect of reaction temperature on yield of DAMT

由表3 可知，当反应温度为30 ℃时，收率较低仅为50%，原因是没有反应完全，升高反应温度，反应收率随之提高，当反应温度为50 ℃时，反应收率最高，达87%，继续提高反应温度，反应收率没有增加。因此，最适宜的反应温度为50 ℃。

2.3.5 反应pH 值的影响 料比n(二氰二胺)∶n(甲基肼)为1∶1.1 ～1∶1.2，反应温度为50 ℃，pH值对反应的影响见表4。

表4 反应pH 值对反应的影响Table 4 The effect of pH on yield of DAMT

由表4 可知，当pH 值为3 ～4 时，没有DAMT生成，主要产物为DAMT 的盐酸盐;当pH 值为7 ～8时，产物是DAMT 和DAMT 盐酸盐的混合物，产物纯度较低;当pH 值为9 ～10 时，产物收率最高，达87%，产物纯度达到了96%;当pH 值继续增加，反应产物纯度反而降低。因此，最适宜的反应pH 值为9 ～10。

3 结论

以乙醇和水混合溶剂作为反应介质，采用甲基肼、盐酸和二氰二胺为原料，合成了1-甲基-3，5-二氨基-1，2，4-三唑。最佳反应条件为:成盐酸组分为盐酸，反应介质为乙醇-水混合溶剂，二氰二胺与甲基肼料比为1∶1.1 ～1∶1.2，反应温度50 ℃，pH 值9～10，收率为87%，精制后纯度达到99%。

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