[發明專利]氟代偕二硝基甲基取代的三唑與吡唑及制備方法與應用

在審

• 申請號: 202210075831.X
• 申請日: 2022-01-23
• 公開（公告）號: CN114436980A
• 公開（公告）日: 2022-05-06
• 發明（設計）人: 楊喜梅;卞成明;段紅珍;吳曉青
• 申請（專利權）人: 中北大學
• 主分類號: C07D249/14
• 分類號: C07D249/14;C07D249/10;C07D231/16;C06B25/00;C06B23/00
• 代理公司: 太原科衛專利事務所(普通合伙) 14100
• 代理人: 李曉娟

本發明屬于含能材料領域，具體涉及到兩種新型高能低熔點化合物1?氟代偕二硝基甲基?3?硝基?1,2,4?三唑與1?氟代偕二硝基甲基?3,4?二硝基吡唑，本發明僅通過一步反應制備1?氟代偕二硝基甲基?3?硝基?1,2,4?三唑和1?氟代偕二硝基甲基?3,4?二硝基吡唑，反應條件溫和，操作簡單方便，產率高達85%；所使用的Selectfluor試劑價格低廉，制備成本低。其中，1?氟代偕二硝基甲基?3?硝基?1,2,4?三唑具有較為理想的熔點(74℃)，適用于熔鑄炸藥載體；其密度高達1.919 g/cm³，爆轟性能優異(爆速8761 m/s，爆壓34.3 Gpa)，是一種新型高能低熔點含能材料。

技術領域

本發明屬于含能材料領域，具體涉及到兩種新型高能低熔點化合物1-氟代偕二硝基甲基-3-硝基-1,2,4-三唑與1-氟代偕二硝基甲基-3,4-二硝基吡唑，以及兩種新型高能低熔點化合物制備方法及應用。本發明將在熔鑄炸藥領域具有較好的應用前景。

背景技術

熔鑄炸藥是一種應用范圍廣泛，能以熔融態進行鑄裝的混合炸藥。而載體是熔鑄炸藥的重要組分之一(約占戰斗部70%的裝填)，其性能優劣對熔鑄炸藥性能有著重要影響。2,4,6-三硝基甲苯(TNT)是最常用的熔鑄炸藥載體，但是存在易損性差、長期儲存滲油、爆轟性能低等缺陷，難以滿足當前武器裝備的發展要求。因此，設計與合成新型熔鑄炸藥載體一直是含能材料領域的重點與熱點研究方向之一。

當前，國內外已經報道了不少新型熔鑄炸藥載體，例如2,4-二硝基苯甲醚(DNAN)、3,4-二硝基吡唑(DNP)、3,4-雙(3’-硝基呋咱基-4’-)呋咱(BNTF)、1-甲基-2,4,5-三硝基咪唑(MTNI)、1,3,3-三硝基氮雜環丁烷(TNAZ)等。但是關于含氟鑄炸藥載體的研究與應用非常少，因此本發明設計了以1,2,4-三唑環或吡唑作為骨架，硝基和氟代偕二硝基甲基作為含能基團的新型低熔點化合物，通過氟化反應一步合成得到1-氟代偕二硝基甲基-3-硝基-1,2,4-三唑與1-氟代偕二硝基甲基-3,4-二硝基吡唑。通過對其結構的表征和熱分析，研究并評估其作為熔鑄炸藥載體的潛在價值。這是該化合物的首次合成報道。

發明內容

本發明的目的是提供新型高能氟代偕二硝基甲基取代的三唑與吡唑的制備方法，其中1-氟代偕二硝基甲基-3-硝基-1,2,4-三唑可以作為新型熔鑄炸藥載體，為熔鑄炸藥的生產應用研究提供新方法與重要參數。

本發明是通過以下技術方案實現的：兩種氟代偕二硝基甲基取代的三唑與吡唑，分別具有如下結構式：

。

本發明進一步提供了兩種氟代偕二硝基甲基取代的三唑與吡唑的制備方法，其中：

所述1-氟代偕二硝基甲基-3-硝基-1,2,4-三唑的制備方法，包括以下步驟：

將1-偕二硝基甲基-3-硝基-1,2,4-三唑的鉀鹽分散在乙腈中，向其中加入氟化試劑，在一定溫度下反應3 ~ 4 h后過濾，將濾液蒸干后，用乙醚提取，無水硫酸鈉干燥乙醚相后，過濾蒸干，冷卻得到淺黃色的1-氟代偕二硝基甲基-3-硝基-1,2,4-三唑晶體；

所述1-氟代偕二硝基甲基-3,4-二硝基吡唑的制備方法，包括以下步驟：

將1-偕二硝基甲基-3,4-二硝基吡唑的鉀鹽分散在乙腈中，向其中加入氟化試劑，在一定溫度下反應并過濾，將濾液蒸干后，用乙醚提取，無水硫酸鈉干燥乙醚相后，過濾蒸干，冷卻得到淺黃綠色的1-氟代偕二硝基甲基-3,4-二硝基吡唑。

本發明所述兩種氟代偕二硝基甲基取代的三唑與吡唑的具體合成路線如下所示：

作為本發明制備方法技術方案的進一步改進，所述的乙腈是無水乙腈，每1mmol的鉀鹽至少需要7 ml無水乙腈。

作為本發明制備方法技術方案的進一步改進，每1mmol鉀鹽與至少1.2倍當量的氟化試劑反應。