[發(fā)明專利]4,4’,5,5’-四硝基-2,2’-聯(lián)咪唑的合成方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510697962.1
• 申請(qǐng)日: 2015-10-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105175343A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-12-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李亞南;舒遠(yuǎn)杰;王伯周;張生勇;汪偉;畢福強(qiáng);李祥志;翟連杰;廉鵬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安近代化學(xué)研究所
• 主分類號(hào): C07D233/92
• 分類號(hào): C07D233/92
• 代理公司: 中國(guó)兵器工業(yè)集團(tuán)公司專利中心 11011
• 代理人: 梁勇

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于含能材料領(lǐng)域，具體涉及一種4,4’,5,5’-四硝基-2,2’-聯(lián)咪唑的合成方法。

背景技術(shù)

含能材料直接關(guān)系到武器裝備的射程、威力、安全性等關(guān)鍵性能，為了適應(yīng)不同戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境對(duì)武器系統(tǒng)的特殊需求，現(xiàn)代武器系統(tǒng)對(duì)含能材料的性能和安全性提出了更高的要求，雖然軍用單組份炸藥的研究范圍和種類不斷擴(kuò)大，但有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的單組份仍很少，目前具有實(shí)際應(yīng)用且大范圍使用的還是20世紀(jì)制備出的TNT，RDX，HMX等。含能材料合成研究者一直在尋找能量密度高、穩(wěn)定性好的新型含能材料，經(jīng)過(guò)多年的不懈努力，多硝基氮雜環(huán)含能化合物成為含能材料研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)，這類化合物能形成類苯結(jié)構(gòu)的大共軛體系，是一類靜電、撞擊和摩擦感度低、爆轟性能良好的單質(zhì)炸藥，具有良好的潛在應(yīng)用前景。4,4’,5,5’-四硝基-2,2’-聯(lián)咪唑是多硝基氮雜環(huán)含能化合物的一個(gè)代表，其密度為1.80g/cm³，爆速為7840m/s，爆壓為27.6GPa，生成焓232kJ/mol，分解溫度290℃。

例如T.M.A.Preimesser；J.Stierstorfer《EnergeticDerivativesof4,4’,5,5’-Tetranitro-2,2’-bisimidazole(TNBI)》,2012,638,(9),1278–1286公開(kāi)了一種4,4’,5,5’-四硝基-2,2’-聯(lián)咪唑的合成方法，該方法是在冰水浴冷卻條件下，將硝酸鈉和尿素分散在濃硫酸中，然后分批加入2,2’-聯(lián)咪唑，在20℃～25℃攪拌1h，然后升溫至85℃～90℃反應(yīng)16h，將反應(yīng)液倒入冰水中，過(guò)濾、濾餅經(jīng)冷水洗、干燥得4,4’,5,5’-四硝基-2,2’-聯(lián)咪唑，收率為51％。其合成路線如下所示：

該方法需要低溫加料，長(zhǎng)時(shí)間高溫反應(yīng)，反應(yīng)過(guò)程比較劇烈。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服背景技術(shù)中存在的不足和缺陷，提供一種反應(yīng)條件溫和、反應(yīng)時(shí)間較短的4,4’,5,5’-四硝基-2,2’-聯(lián)咪唑的合成方法。

本發(fā)明的4,4’,5,5’-四硝基-2,2’-聯(lián)咪唑的合成路線如下所示：

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的4,4’,5,5’-四硝基-2,2’-聯(lián)咪唑的合成方法，4,4’,5,5’-四硝基-2,2’-聯(lián)咪唑的結(jié)構(gòu)式如(I)所示：

以2,2’-聯(lián)咪唑?yàn)樵希浣Y(jié)構(gòu)式如(II)所示，包括以下步驟：攪拌下，20℃～25℃，將2,2’-聯(lián)咪唑加入到質(zhì)量百分比為95％～98％的濃硫酸中，升溫至40℃～60℃，滴加質(zhì)量百分比為75％～85％的硝酸和質(zhì)量百分比為95％～98％的濃硫酸混合溶液，加完后在40℃～60℃反應(yīng)3h～6h，將反應(yīng)液倒入冰水中，過(guò)濾、濾餅經(jīng)冷水洗、干燥得4,4’,5,5’-四硝基-2,2’-聯(lián)咪唑；其中硝酸的用量為每克2,2’-聯(lián)咪唑8.0～15.0mL,硝酸濃硫酸混合溶液中硝酸和濃硫酸的體積比為1:0.8～2。

本發(fā)明優(yōu)選的4,4’,5,5’-四硝基-2,2’-聯(lián)咪唑的合成方法，包括以下步驟：攪拌下，在溫度20℃～25℃，將2,2’-聯(lián)咪唑加入到濃硫酸中，升溫至45℃，滴加質(zhì)量百分比為80％的硝酸和質(zhì)量百分比為95％～98％的濃硫酸混合溶液，加完后在45℃反應(yīng)4h，將反應(yīng)液倒入冰水中，過(guò)濾、濾餅經(jīng)冷水洗、干燥得4,4’,5,5’-四硝基-2,2’-聯(lián)咪唑；其中硝酸的用量為每克2,2’-聯(lián)咪唑13.0mL,硝酸濃硫酸混合溶液中硝酸和濃硫酸的體積比為1:1。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明的4,4’,5,5’-四硝基-2,2’-聯(lián)咪唑的合成方法反應(yīng)條件溫和、反應(yīng)時(shí)間較短，該方法在40℃～60℃反應(yīng)3h～6h，經(jīng)過(guò)濾、水洗操作制備4,4’,5,5’-四硝基-2,2’-聯(lián)咪唑，收率為51.7％，而對(duì)比文件中4,4’,5,5’-四硝基-2,2’-聯(lián)咪唑的合成方法，需要在高溫85℃～90℃條件下反應(yīng)16h，經(jīng)過(guò)濾、水洗等操作制備4,4’,5,5’-四硝基-2,2’-聯(lián)咪唑，收率為51％。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

實(shí)施例1