[發(fā)明專利]一種雙核二茂鐵基含能化合物及其合成方法與應(yīng)用有效
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 202111305647.1 | 申請(qǐng)日： | 2021-11-05 |
| 公開（公告）號(hào)： | CN113896748B | 公開（公告）日： | 2022-07-19 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 趙軍龍;趙婭莉;黃世琪;徐芷媛;侯雅慧;常帥;茍小鋒 | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 西北大學(xué) |
| 主分類號(hào)： | C07F17/02 | 分類號(hào)： | C07F17/02;B01J31/22;C06B23/00;C06B29/22 |
| 代理公司： | 北京輕創(chuàng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11212 | 代理人： | 劉希豪 |
| 地址： | 710069 陜西*** | 國(guó)省代碼： | 陜西;61 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 雙核二茂鐵基含能 化合物 及其 合成 方法 應(yīng)用 | ||
本發(fā)明屬于含能化合物技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種雙核二茂鐵基含能化合物及其合成方法與應(yīng)用。所述化合物的結(jié)構(gòu)通式(I)如下：本發(fā)明合成得到一種具有高燃燒催化活性、良好的熱穩(wěn)定和抗氧化性的新型雙核二茂鐵基含能化合物，選用二茂鐵甲醛和氨基含氮雜環(huán)作為原料合成得到，該化合物不僅有活性催化基團(tuán)雙核二茂鐵，又有富氮含能基團(tuán)，解決二茂鐵基化合物作為燃速催化劑時(shí)的遷移揮發(fā)性問題，也可以提高AP基固體火箭推進(jìn)劑的燃燒速率催化活性。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于含能化合物技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種雙核二茂鐵基含能化合物及其合成方法與應(yīng)用。
背景技術(shù)
二茂鐵及其衍生物作為高氯酸銨(AP)基固體火箭推進(jìn)劑中的燃燒速率催化劑，具有提高燃燒速率以及降低推進(jìn)劑壓力指數(shù)的作用，其在燃燒過程中分解出高活性Fe2O3，具有出色的催化特性，許多二茂鐵類衍生物被用作固體推進(jìn)劑中的燃燒速率催化劑。商品化的二茂鐵類燃速催化劑在加工和儲(chǔ)存過程中會(huì)發(fā)生遷移、揮發(fā)、被氧化、結(jié)晶等現(xiàn)象，導(dǎo)致燃速催化劑在固體推進(jìn)劑中分布不均勻，造成推進(jìn)劑燃燒不穩(wěn)定，嚴(yán)重影響了它的使用壽命，因此，為了這些問題，人們一直致力于在不影響催化效率的前提下，設(shè)計(jì)和制備新型結(jié)構(gòu)的低(非)遷移、低揮發(fā)、高效能的二茂鐵衍生物燃速催化劑，建立更為科學(xué)、統(tǒng)一的二茂鐵類燃速催化劑的催化性能及遷移性評(píng)價(jià)方法，為具有工程應(yīng)用價(jià)值的高性能催化劑遴選奠定基礎(chǔ)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種雙核二茂鐵基含能化合物及其合成方法與其在燃燒催化劑中的應(yīng)用，合成的雙核二茂鐵基含能化合物具有高催化活性、良好的熱穩(wěn)定和抗氧化性。本發(fā)明所述雙核二茂鐵基的含能化合物對(duì)AP有一定的催化作用。富氮雜環(huán)化合物含有大量生成焓較高的N—N、N＝N和C—N鍵，具有較高能量、且耐熱性好、密度高等特性，燃燒產(chǎn)物大多為環(huán)境友好的N2和CO2等，是一種綠色高能化合物。將兩個(gè)二茂鐵環(huán)和含氮雜環(huán)相結(jié)合，形成雙核二茂鐵基含能化合物，該化合物不僅有活性催化基團(tuán)雙核二茂鐵，又有富氮含能基團(tuán)，解決二茂鐵基化合物作為燃速催化劑時(shí)的遷移揮發(fā)性問題，也可以提高AP基固體火箭推進(jìn)劑的燃燒速率催化活性。
本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)過程如下：
一種雙核二茂鐵基含能化合物，所述化合物的結(jié)構(gòu)通式(I)如下：
其中，R選自以下任意一種：
。
上述雙核二茂鐵基含能化合物的合成方法，具體包括：以二茂鐵甲醛和氨基氮雜環(huán)為原料，加入堿催化劑三乙胺，經(jīng)回流反應(yīng)得到二茂鐵基含能席夫堿化合物；混合物未經(jīng)分離，冰浴條件下加入NaBH4進(jìn)行還原反應(yīng)，反應(yīng)完全后調(diào)節(jié)pH值至5-6，通過柱層析法分離提純，得到目標(biāo)產(chǎn)物雙核二茂鐵基含能化合物，所述氨基氮雜環(huán)選自3-氨基-1,2,4-三氮唑、4-氨基-1,2,4-三氮唑、5-氨基-2-甲基四氮唑或5-氨基-1-甲基四氮唑。
其中，二茂鐵甲醛與氨基氮雜環(huán)的摩爾比為2:1。
所述氨基氮雜環(huán)使用時(shí)需要加入醇溶劑溶解。
上述雙核二茂鐵基含能化合物在火箭燃燒催化劑中的應(yīng)用。
本發(fā)明所述雙核二茂鐵基含能化合物的合成路線為：
本發(fā)明的積極效果：
本發(fā)明合成了一種具有高催化活性、良好熱穩(wěn)定和抗氧化性的新型雙核二茂鐵基含能化合物。以二茂鐵甲醛和含氮雜環(huán)為原料合成系列雙核二茂鐵基含能化合物。將兩個(gè)二茂鐵單元和含能單元結(jié)合，增大了分子量和極性以提升抗遷移性能，而且含氮雜環(huán)的引入可提高推進(jìn)劑的能量水平，更加符合固體推進(jìn)劑的使用需求，以此來提高二茂鐵類化合物作為燃燒速率催化劑時(shí)的催化活性。
附圖說明
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