[發(fā)明專利]5,5’-偶氮雙(1-硝胺基四唑)雙鉀鹽化合物

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610133948.3
• 申請日: 2016-03-09
• 公開（公告）號: CN105669582B
• 公開（公告）日: 2018-04-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李亞南;王伯周;畢福強(qiáng);舒遠(yuǎn)杰;張生勇;汪偉;翟連杰;尉濤
• 申請（專利權(quán)）人: 西安近代化學(xué)研究所
• 主分類號: C07D257/06
• 分類號: C07D257/06;C06B41/00;C07F1/06
• 代理公司: 中國兵器工業(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)明涉及一種含能材料，具體涉及一種5,5’-偶氮雙(1-硝胺基四唑)雙鉀鹽化合物。

背景技術(shù)

目前，氮雜環(huán)含能化合物的設(shè)計(jì)、合成及應(yīng)用探索研究受到各國研究者的普遍關(guān)注，此類化合物中含有大量的N-N、N＝N鍵，具有較高的正生成焓，高氮、低碳?xì)浜渴蛊涓菀走_(dá)到氧平衡，而較高的氮含量使其分解產(chǎn)物主要為氮?dú)猓耶a(chǎn)氣量較大，清潔無污染，未來在混合炸藥、固體推進(jìn)劑和氣體發(fā)生劑等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。1,5-二氨基四唑及其相關(guān)物是一種重要的四唑含能化合物前體，其結(jié)構(gòu)中的氨基可進(jìn)一步修飾，衍生出含硝胺基、偶氮基等含能基團(tuán)的高能材料，從而設(shè)計(jì)、合成出多種爆轟性能較優(yōu)的含能衍生物，特別是其硝胺基金屬鉀鹽化合物，可作為一種新型綠色高能起爆藥代替?zhèn)鹘y(tǒng)的疊氮化鉛起爆藥，避免因后者使用而造成的鉛重金屬污染，具有潛在的應(yīng)用前景。

Lianjie Zhai等人《A green high-initiation-power primary explosive:synthesis,3D structure and energetic properties of dipotassium 3,4-bis(3-dinitromethylfurazan-4-oxy)furazan》，RSC Adv., 2015,5,57833–57841公開了1,1’-二硝胺基-5,5’-雙四唑雙鉀鹽的分子結(jié)構(gòu)及性能數(shù)據(jù)，該化合物結(jié)構(gòu)如下所示：

該化合物晶體密度為2.11g/cm³，氮含量為50.28％，計(jì)算爆速為8055m/s，爆壓為28.9GPa，生成熱為326.4kJ/mol，爆熱為4959kJ/kg。但是該化合物生成熱較小、能量較低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服背景技術(shù)的不足和缺陷，提供一種生成熱較大、能量較高的5,5’-偶氮雙(1-硝胺基四唑)雙鉀鹽化合物。

本發(fā)明的5,5’-偶氮雙(1-硝胺基四唑)雙鉀鹽化合物的合成路線如下：

以1-甲氧基甲酰基-1,5-二氨基四唑?yàn)樵希紫扰c高錳酸鉀的鹽酸溶液反應(yīng)生成5,5’-偶氮雙(1-甲氧基甲酰胺基四唑)，再經(jīng)五氧化二氮硝解、氫氧化鉀堿解等反應(yīng)，最后生成5,5’- 偶氮雙(1-硝胺基四唑)雙鉀鹽。

本發(fā)明的5,5’-偶氮雙(1-硝胺基四唑)雙鉀鹽化合物，其結(jié)構(gòu)式如(I)所示：

本發(fā)明的5,5’-偶氮雙(1-硝胺基四唑)雙鉀鹽的合成方法，包括以下步驟：

(1)5,5’-偶氮雙(1-甲氧基甲酰胺基四唑)的合成

冰水浴攪拌下，依次將36～38％(質(zhì)量)濃鹽酸、1-甲氧基甲酰基-1,5-二氨基四唑加入到燒瓶中，滴加高錳酸鉀水溶液，加完后升溫至50～55℃反應(yīng)5h，冷卻至20～25℃，過濾、水洗、干燥得5,5’-偶氮雙(1-甲氧基甲酰胺基四唑)；其中1-甲氧基甲酰基-1,5-二氨基四唑與高錳酸鉀的摩爾比為1:1～3。

(2)5,5’-偶氮雙(1-硝胺基四唑)雙鉀鹽的合成

冰水浴攪拌下，將5,5’-偶氮雙(1-甲氧基甲酰胺基四唑)分散到無水乙腈中，在0℃加入五氧化二氮的乙腈溶液，加完后在0℃～5℃反應(yīng)2h～5h，然后加入氫氧化鉀水溶液反應(yīng)0.5h～2 h，蒸除溶劑，加入甲醇，在20～25℃攪拌3h～5h，過濾，將濾餅加入水中攪拌10min～60min，過濾、濾餅經(jīng)甲醇洗、干燥得5,5’-偶氮雙(1-硝胺基四唑)雙鉀鹽；其中5,5’-偶氮雙(1-甲氧基甲酰胺基四唑)與五氧化二氮的摩爾比為1:2～5，五氧化二氮與氫氧化鉀的摩爾比為1:1～3。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明的5,5’-偶氮雙(1-硝胺基四唑)雙鉀鹽化合物計(jì)算生成熱較大，其生成熱為617.0 kJ/mol，對比文件的1,1’-二硝胺基-5,5’-雙四唑雙鉀鹽的計(jì)算生成熱為326.4kJ/mol；本發(fā)明的 5,5’-偶氮雙(1-硝胺基四唑)雙鉀鹽化合物能量較高，其計(jì)算爆速為8367m/s，爆壓為31.5GPa，爆熱為5358kJ/kg，對比文件的1,1’-二硝胺基-5,5’-雙四唑雙鉀鹽的計(jì)算爆速為8055m/s，爆壓為28.9GPa，爆熱為4959kJ/kg。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

實(shí)施例1

(1)5,5’-偶氮雙(1-甲氧基甲酰胺基四唑)的合成