[發(fā)明專利]基于并環(huán)骨架的含能化合物及其合成方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010126366.9
• 申請日: 2020-02-28
• 公開（公告）號: CN113321666B
• 公開（公告）日: 2022-05-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 程廣斌;張詩雨;陳東旭;楊紅偉
• 申請（專利權(quán)）人: 南京理工大學(xué)
• 主分類號: C07D498/22
• 分類號: C07D498/22;C06B25/34
• 代理公司: 南京理工大學(xué)專利中心 32203
• 代理人: 劉海霞

本發(fā)明公開了一種基于并環(huán)骨架的含能化合物及其合成方法。所述的含能化合物為1,5?二硝基?4,8二(亞甲基)二乙酸酯?1,4,5,8四氮雜氫化萘(2,3,6,7)并雙呋咱，結(jié)構(gòu)式為本發(fā)明的含能化合物的實測撞擊感度為20J，摩擦感度為270N，計算爆速為7310m/s，爆壓為20.8Gpa，性能優(yōu)于TNT，且在室溫下穩(wěn)定，其合成方法簡單，產(chǎn)率最高可達(dá)80％，合成過程安全可控，能夠?qū)崿F(xiàn)大量生產(chǎn)，在炸藥配方等火工品等領(lǐng)域具有應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于有機(jī)含能材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于并環(huán)骨架的含能化合物及其合成方法。

背景技術(shù)

含能材料是發(fā)展先進(jìn)武器裝備的關(guān)鍵性物質(zhì)基礎(chǔ)，是完成槍炮彈丸發(fā)射、火箭導(dǎo)彈推進(jìn)的動力能源，是戰(zhàn)斗部進(jìn)行毀傷的威力能源，也是航天運載、空間探測和航空救生所用助推、調(diào)資、分離裝置的動力能源?，F(xiàn)代高能量密度材料(HEDM)已廣泛用于民用和軍事應(yīng)用。HEDM的性能通過爆壓(P)和爆速(D)進(jìn)行評估，這與密度、氧平衡和生成熱有關(guān)。氮雜稠環(huán)的化合物骨架的構(gòu)建，為引入硝基硝銨基等含能基團(tuán)提供了思路，母體環(huán)的剛性大，本身具有能量密度高、結(jié)構(gòu)致密等特點，通過硝基硝銨基等含能基團(tuán)的引入，能夠更好的改善化合物本身的性能。但是氮雜雙環(huán)的化合物至今沒有一個突出的化合物結(jié)構(gòu)代表。然而，對不敏感和穩(wěn)定性的要求以及引入更多能量豐富的官能團(tuán)常常是相互矛盾的，傳統(tǒng)的CHNO炸藥的能量、感度及穩(wěn)定的矛盾，讓人們意識到，追求化合物的能量密度的同時，也要兼顧感度和穩(wěn)定性及爆炸后的分解產(chǎn)物對環(huán)境是否友好還有炸藥的生產(chǎn)制作過程的產(chǎn)品成本等問題。

Willer將并環(huán)四環(huán)類化合物在HNO₃/TFAA或者HNO₃/N₂O₅硝化體系下硝化，得到四硝基的并環(huán)化合物，然而由于硝基的數(shù)目多，結(jié)構(gòu)不太穩(wěn)定，基本上只能在-20℃或更低溫度下保存，無法進(jìn)行實際應(yīng)用(Willer R L.Synthesis of 1,4-dinitrofurazano[3,4-b]piperazine)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于提供一種基于并環(huán)骨架的含能化合物及其合成方法。

實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案是：

基于并環(huán)骨架的含能化合物，為1,5-二硝基-4,8二(亞甲基)二乙酸酯-1,4,5,8四氮雜氫化萘(2,3,6,7)并雙呋咱，結(jié)構(gòu)式為

上述基于并環(huán)骨架的含能化合物的合成方法，通過將中間體4,8-二甲酰基-1,4,5,8四氮雜氫化萘(2,3,6,7)并雙呋咱與硝化體系反應(yīng)制得，反應(yīng)方程式如下：

具體步驟如下：

將4,8-二甲酰基-1,4,5,8四氮雜氫化萘(2,3,6,7)并雙呋咱緩慢加入硝化體系中攪拌，溫度控制在-10～0℃，加料完畢后，保持溫度為-10～0℃反應(yīng)，傾入冰水中，過濾，洗滌，干燥，蒸干溶劑后得到1,5-二硝基-4,8二(亞甲基)二乙酸酯-1,4,5,8四氮雜氫化萘(2,3,6,7)并雙呋咱。

優(yōu)選地，所述的硝化體系選自硝酸/乙酸酐(HNO₃/Ac₂O)或硝酸/三氟乙酸酐(HNO₃/TFAA)，更優(yōu)選為HNO₃/Ac₂O。

優(yōu)選地，所述的4,8-二甲?；?1,4,5,8四氮雜氫化萘(2,3,6,7)并雙呋咱和硝化體系中硝酸的質(zhì)量體積比為1:8～1:14，g：ml；更優(yōu)選為1:8～1:10，g：ml。

優(yōu)選地，所述的4,8-二甲酰基-1,4,5,8四氮雜氫化萘(2,3,6,7)并雙呋咱與硝化體系的質(zhì)量體積比為1：5～50，g：mL。

優(yōu)選地，所述的反應(yīng)時間為2h～24h。