[發明專利]以DAT為原料合成1-二氟甲基-3,5-二硝基-1,2,4-三唑的方法

在審

• 申請號: 202111306107.5
• 申請日: 2021-11-05
• 公開（公告）號: CN113912557A
• 公開（公告）日: 2022-01-11
• 發明（設計）人: 于雁武;劉玉存;柴濤;袁俊明;王建華;荊蘇明;趙浩冬;郭遠;王宏斌;秦武麗;李曉媛;張欣茹
• 申請（專利權）人: 中北大學
• 主分類號: C07D249/14
• 分類號: C07D249/14;C06B25/34
• 代理公司: 太原晉科知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 楊斌華

本發明的目的在于提供一種新型高能量密度耐熱含能化合物1?二氟甲基?3,5?二硝基?1,2,4?三唑及1?二氟甲基?3,5?二硝基?1,2,4?三唑合成方法。屬于有機含能材料及其制備技術領域，其步驟為：以3,5?二氨基?1,2,4?三唑（DAT）為原料，在無機堿催化作用下與溴二氟乙酸乙酯制得中間體1?二氟甲基?3,5?二氨基?1,2,4?三唑；在溶解有亞硝酸鹽水溶液中加入中間體的硫酸溶液，發生重氮化反應得到目標產物。本發明制備過程安全簡易，制備周期短，分離方法簡單。

技術領域

本發明屬于有機含能材料及其制備技術領域，具體涉及一種3,5-二氨基-1,2,4-三唑（DTA）為原料合成新型耐熱含能材料1-二氟甲基-3,5-二硝基-1,2,4-三唑（FMNTZ）的方法。

背景技術

高能量密度是含能材料追求的永恒目標，高能量的含能材料可以顯著的提高武器系統的發射能力、目標毀傷能力和增強機動性，更有利于實現武器的小型化，甚至推動新一代武器系統的變革和戰爭模式的改變。傳統的含能材料主要是以硝基（-NO₂）為致爆基團的C、H、O、N類有機化合物，其發展的瓶頸在于晶體密度存在上限(2.2g?cm^-3)。但為了提高能量使硝基的數量增多會導致化合物的穩定性下降，影響其貯存和使用的安全性。高能量和低感度對目前的C、H、O、N類含能材料難以平衡。因此，含能材料的發展只能另辟蹊徑。

在現有的高能量密度化合物中引入含氟基團可以有效地改善化合物的性能。研究發現氟原子有較大密度。其次，氟原子有一定的氧化性。同時由于氟的電負性，可以形成的較強的C-F鍵。加之，氟原子的引入可能會形成分子內氫鍵，進而進一步提高其穩定性。所以，在傳統含 C、H、O、N 含能材料的基礎上引入氟原子會使含能化合物的晶體密度更高、爆轟性能和耐熱性更好。

綜上所述，本領域亟需一種爆轟性能和耐熱性能均優的含氟三唑骨架的含能化合物。

發明內容

本發明的目的在于提供一種新型高能量密度耐熱含能化合物1-二氟甲基-3,5-二硝基-1,2,4-三唑及1-二氟甲基-3,5-二硝基-1,2,4-三唑合成方法。

本發明以3,5-二氨基-1,2,4-三唑為原料，經過二氟甲基化、重氮化反應合成目標產物。

本發明采用如下技術方案：

一種以DAT為原料合成1-二氟甲基-3,5-二硝基-1,2,4-三唑的方法，所述1-二氟甲基-3,5-二硝基-1,2,4-三唑的結構式如式Ⅰ所示：

，式Ⅰ；

所述制備方法，包括如下步驟：

第一步，1-二氟甲基-3,5-二氨基-1,2,4-三唑的制備

將3,5-二氨基-1,2,4-三唑，碳酸鈉和溴二氟乙酸乙酯加入Schlenk反應瓶中，加入丙酮溶劑，氮氣置換數次后蓋上橡膠塞。將反應管置于油浴鍋中加熱至90~110℃，磁力攪拌下反應24h。反應結束后，過濾碳酸鈉固體，濾液完全冷卻析出中間產物1，中間產物的主要成分為1-二氟甲基-3,5-二氨基-1,2,4-三唑。

其中，所述3,5-二氨基-1,2,4-三唑（g）：碳酸鈉（g）：溴二氟乙酸乙酯（ml）：丙酮（ml）=1.4～2：1.4～1.6：3.3～4：20。

產物1的提純是通過在DMF溶液中加熱至40～60℃溶解、過濾、蒸干溶劑得到的。

其中，所述DMF（ml）=30～50。

第二步，1-二氟甲基-3,5-二硝基-1,2,4-三唑的制備