[發明專利]一種全氘代2,6-二氨基-3,5-二硝基吡嗪-1-氧化物及其制備方法

有效

• 申請號: 202010385910.1
• 申請日: 2020-05-09
• 公開（公告）號: CN111471024B
• 公開（公告）日: 2021-07-20
• 發明（設計）人: 劉吉平;方祝青
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: C07D241/20
• 分類號: C07D241/20;C07B59/00;C06B25/34
• 代理公司: 北京正陽理工知識產權代理事務所(普通合伙) 11639
• 代理人: 鄔曉楠

本發明涉及一種全氘代2,6?二氨基?3,5?二硝基吡嗪?1?氧化物及其制備方法，屬于氘代含能材料的合成技術。該方法通過甲醇、氘代亞氨基二乙腈、物質A、氘代鹽酸羥胺和氘代發煙硫酸等物質制備全氘代2,6?二氨基?3,5?二硝基吡嗪?1?氧化物。該方法反應條件溫和，產物后處理簡單，無需進行重結晶，簡化了操作過程；與傳統方法相比，此方法的產率相對較高，最高可達到69.1％。此方法的中間產物氘代2,6?二氨基吡2嗪?1?氧化物的感度較低，提高了生產過程中的安全性，為工業上生產全氘代2,6?二氨基?3,5?二硝基吡嗪?1?氧化物提供了參考。

技術領域

本發明涉及一種全氘代2,6-二氨基-3,5-二硝基吡嗪-1-氧化物及其制備方法，屬于氘代含能材料的合成技術。

背景技術

推進劑、炸藥和煙火藥等含能材料被廣泛應用于軍事和民用領域。尋找高能量、低靈敏度的含能材料是致力于合成新高能材料的科學家的共同目標。2,6-二氨基-3,5-二硝基吡嗪-1-氧化物(LLM-105)是美國科學家首次合成并報道的新型單質耐熱炸藥，其密度為1.913/cm³；熱分解溫度≥354℃；撞擊感度大于117cm；爆速為8560m/s；爆壓為33.4GPa。由于LLM-105具有較高的分解溫度以及能量密度，因此在超高溫射孔彈、超高溫爆破用炸藥等領域有廣闊的使用前景。

中子衍射技術是近幾十年來發展起來的研究物質內部結構，晶體缺陷的新方法。全氘代2,6-二氨基-3,5-二硝基吡嗪-1-氧化物的使用有助于避免氫對中子衍射信噪比的影響，能夠更加精確的表征全氘代2,6-二氨基-3,5-二硝基吡嗪-1-氧化物的物質結構，晶體缺陷對該炸藥性能的影響。此外，全氘代2,6-二氨基-3,5-二硝基吡嗪-1-氧化物的爆轟性能測試在國內尚屬空白，由于氘與氫的相對原子質量相差顯著，全氘代2,6-二氨基-3,5-二硝基吡嗪-1-氧化物的晶體密度與普通2,6-二氨基-3,5-二硝基吡嗪-1-氧化物相比有較大提高，爆轟性能也將有所提高。同時用氘替換氫，分子的鍵能也將有所增加，感度也會因此降低。由此可見全氘代2,6-二氨基-3,5-二硝基吡嗪-1-氧化物的合成具有重要的研究意義與應用價值。

目前2,6-二氨基-3,5-二硝基吡嗪-1-氧化物的合成方法按照起始原料不同分為三類：(1)2007年Bellamy等以2,6-二氨基吡嗪為原料，經過氧化和硝化兩步反應得到2,6-二氨基-3,5-二硝基吡嗪-1-氧化物，但由該方法所得到的的產物中含有大量副產物，且不易提純，因此限制了該方法的使用(Central European Journal of EnergeticMaterials,2007,4(3):33-57)；(2)2012年趙曉鋒等以亞氨基二乙腈為原料合成2,6-二氨基-3,5-二硝基吡嗪-1-氧化物，該工藝具有成本低和操作簡單等優點，但產物總收率較低(34％)，不利于大規模使用(火炸藥學報,2012,35(3):15-17)；(3)經過多年不斷地發展，以2,6-二氯吡嗪為原料合成2,6-二氨基-3,5-二硝基吡嗪-1-氧化物的總產率已達到65％，但該工藝存在生產周期長、原料成本較高、中間產物為含能物質，存在安全隱患、產物提純困難等缺點。此外，由上述方法所得到的產物均為非氘代的2,6-二氨基-3,5-二硝基吡嗪-1-氧化物，若只是簡單的通過將其原料替換為氘代原料來制備氘代2,6-二氨基-3,5-二硝基吡嗪-1-氧化物，所得產物的產率較低，且副產物較多，不易提純。因此需要開發一種高效制備全氘代2,6-二氨基-3,5-二硝基吡嗪-1-氧化物的新方法。

發明內容

本發明的目的是為了提供一種全氘代2,6-二氨基-3,5-二硝基吡嗪-1-氧化物的制備方法。該方法操作流程簡單，安全性高；產品純度高，且收率相對較高，適宜大規模生產，實現了對全氘代2,6-二氨基-3,5-二硝基吡嗪-1-氧化物的制備，為工業上生產全氘代2,6-二氨基-3,5-二硝基吡嗪-1-氧化物提供了參考。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的。

一種全氘代2,6-二氨基-3,5-二硝基吡嗪-1-氧化物的合成方法，包括如下步驟：