[發明專利]一種富氮稠環化合物及其衍生物、制備方法

有效

• 申請號: 202010955179.1
• 申請日: 2020-09-11
• 公開（公告）號: CN112047949B
• 公開（公告）日: 2021-11-05
• 發明（設計）人: 郭兆琦;耶金;程彥飛;王煜;楊娜;馬海霞
• 申請（專利權）人: 西北大學
• 主分類號: C07D487/04
• 分類號: C07D487/04;C06B25/34
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 馬貴香

本發明一種富氮稠環化合物及其衍生物、制備方法，富氮稠環化合物的制備方法包括步驟1，在?5～5℃下將鹽酸、1?(2H?四唑?5?基)胍和BrCN的混合體系混合均勻；步驟2，將混合體系室溫下反應6～48h，將反應液中的產物分離后依次洗滌和干燥，得到富氮稠環化合物。將富氮稠環化合物溶解在?5～5℃的發煙硝酸中反應10～60min，之后在10～25℃下反應30～90min，將反應液滴在冰上可析出富氮稠環硝銨化合物。該化合物溶解后分別加入有機堿和金屬堿，混合體系在?5～5℃下反應5～15min，最后在室溫下反應5～30min，過濾產物后依次清洗、干燥，分別得到富氮稠環硝銨化合物的有機鹽和無機鹽。

技術領域

本發明涉及新材料技術領域，具體為一種富氮稠環化合物及其衍生物、制備方法。

背景技術

在現代科學關于炸藥的研究中，炸藥通常被稱為含能材料。含能材料是一種亞穩定的物質，具有高能量密度的特點。在經特定刺激方式激發后會迅速的釋放大量能量實現對周圍物的毀傷，含能材料以此原理被設計用于各類工作，為生產生活提供了便利。含能材料在國防、軍工及民用爆破領域應用廣泛，其在采礦等領域的應用極大地削減了勞動力成本；隨著汽車工業的發展，作為氣體發生劑的含能材料廣泛應用于安全氣囊，應用于石油開采的射孔彈也離不開含能材料。

富氮雜環化合物是開發新型含能材料的重要研究方向。傳統的含能材料如三硝基甲苯(TNT)和環三亞甲基三硝胺(RDX)多為硝基取代芳環化合物和脂環硝銨化合物，以這類結構為基礎已經很難設計具有優良性能的新型含能材料。而富氮雜環化合物種類多、結構可修飾性強，從而成為開發新型含能材料的首選。生成焓是影響含能材料能量性能的重要指標之一，富氮雜環化合物往往具有較高的正生成焓，使得其在對外做功時能夠釋放更高的熱能。同時富氮雜環化合物作為一類有機化合物，廣泛應用于醫藥、農藥、染料以及含能材料領域。氮雜環化合物是新型農藥研發的主流結構，已開發了多種氮雜環類殺菌劑、除草劑及殺蟲劑。氮雜環農藥的藥效高，從而能夠降低使用成本，且可降低對環境的影響。氮雜環類農藥對溫血動物的毒性低，對鳥類、獸類的影響小。

新的含能材料的合成和開發主要集中在具有高密度、高形成熱和良好爆炸特性的新型雜環化合物上。同樣在制備高能化合物時，高性能和低感度仍然是令人關注的問題。對含能材料的需求持續增長，特別令人感興趣的是富氮化合物(例如唑類)與諸如硝基(NO₂)，硝酸根(NO₃^-)和硝胺(NHNO₂)官能團等高能取代基的組合，能達到需要的氧含量。其中有代表性的富氮化合物——四唑是一種重要的五元芳雜環，具有多氮富電子的平面結構特征。分子在晶體中的堆積方式顯著影響其機械感度，平面分子有望在晶體中排列為層狀結構，這種結構特點的含能材料往往具有較低的撞擊感度。因此，這種特殊的結構使得四唑類化合物作為藥物、炸藥、功能材料等在醫學、農學、材料科學等眾多領域具有廣泛的應用前景。另外在分子中引入氫鍵也是降低機械感度的有效方法，豐富的氫鍵還能夠提高化合物的熱穩定性。富氮稠環化合物是富氮雜環化合物的一種，因此，如何在四唑類化合物中設計具有氫鍵給體和受體的富氮稠環化合物，以使含能材料同時具備能量高和感度低是目前亟需解決的問題。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本發明提供一種富氮稠環化合物及其衍生物、制備方法，通過先閉環，再引入高能官能團獲得了具有低感度的新型含能材料。

本發明通過以下技術方案來實現：

一種富氮稠環化合物的制備方法，包括如下步驟：

步驟1，先在-5～5℃下，將鹽酸、1-(2H-四唑-5-基)胍和BrCN組成的混合體系混合均勻，得到混合體系A，1-(2H-四唑-5-基)胍和BrCN的摩爾比為1:1；

步驟2，將混合體系A在室溫下反應6～48h，得到反應液，將反應液中的產物分離后依次洗滌和干燥，得到富氮稠環化合物。