[發(fā)明專利]一種三唑聯(lián)雙噁二唑多硝基含能化合物及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202211366265.4
• 申請日: 2022-11-02
• 公開（公告）號: CN115850255A
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馬叢明;馬鵬;曹峻;夏雯欣;翟顛顛
• 申請（專利權(quán)）人: 南京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: C07D413/14
• 分類號: C07D413/14;C06B25/34
• 代理公司: 南京正聯(lián)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32243
• 代理人: 蒯建偉

本發(fā)明屬于炸藥合成工藝技術(shù)領(lǐng)域，公開一種三唑聯(lián)雙噁二唑多硝基含能化合物及其制備方法，該方法是在一定溫度下實現(xiàn)對4,5?二氰基?1,2,3?三唑的胺肟化、噁二唑環(huán)化及硝化反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后將混合物倒入冰水中，有機(jī)相經(jīng)萃取后用無水硫酸鈉干燥，過濾，濾液減壓旋蒸即可；本發(fā)明合成的含能化合物結(jié)構(gòu)新穎，反應(yīng)條件溫和，不需要特別裝置、工藝和操作過程簡單、生產(chǎn)安全可靠、產(chǎn)物后處理便捷、環(huán)境污染小，滿足工業(yè)放大生產(chǎn)的基本要求；該化合物兼具三唑、噁二唑和硝仿的結(jié)構(gòu)，理論計算爆速8200m/s，密度2.0g/cm3，在含能材料領(lǐng)域有潛在的應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于炸藥合成工藝技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種含能化合物4,5-雙(5-(三硝基甲基)-1,2,4-噁二唑-3-基)-2H-1,2,3-三唑及其合成方法。

背景技術(shù)

在含能材料領(lǐng)域，三唑環(huán)的含氮量較高，且分子中存在氮氫鍵易于形成分子內(nèi)或分子間氫鍵，從而提高化合物的熔點。三唑環(huán)的鍵長和鍵角趨于平均化，接近五元環(huán)的理論鍵角，環(huán)張力明顯減小，且在三唑母體化合物的共軛體系中，氮原子的孤對電子參與共軛，可提高分子的熱穩(wěn)定性。而1,2,4-噁二唑環(huán)在感度方面相對鈍感，可將其作為母體結(jié)構(gòu)，再引入高能化學(xué)基團(tuán)(如-NH₂、-NO₂、-ONO₂、-N₃、-NHNO₂等)，從而提高含能化合物的生成焓。通過對唑環(huán)的有效組合形成C,C’-橋聯(lián)含能化合物，不僅具有傳統(tǒng)唑類含能材料高生成焓、高氮含量等優(yōu)點，而且擁有更高的密度和更低的感度，是一類具有廣泛應(yīng)用前景的含能化合物。然而，國內(nèi)外的研究者對兼具三唑、噁二唑、硝仿結(jié)構(gòu)的含能化合物鮮有報道。

含能材料,2017,25(5):437-440報道一種具有硝仿、三唑母環(huán)的含能化合物的合成路線如下式所示。該路線以3-硝基-1,2,4-三唑為原料，經(jīng)C-N偶聯(lián)反應(yīng)得到1-丙酮基-3-硝基-1,2,4-三唑，再通過硝化反應(yīng)制備出1-三硝甲基-3-硝基-1,2,4-三唑。該法使用的溴丙酮接觸空氣易變成紫色，反應(yīng)進(jìn)程較難控制。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述問題，本發(fā)明提供了一種新的含能化合物，為三唑聯(lián)雙噁二唑多硝基含能化合物，4,5-雙(5-(三硝基甲基)-1,2,4-噁二唑-3-基)-2H-1,2,3-三唑，結(jié)構(gòu)如下：

一種上所述三唑聯(lián)雙噁二唑多硝基含能化合物的制備方法，具體步驟如下：

第一步：將4,5-二氰基-1,2,3-三唑溶于有機(jī)溶劑中，一般選擇低沸點溶劑，有利于后期處理，在室溫下加入羥胺，攪拌30min，升溫反應(yīng)一段時間，反應(yīng)完成后，冷卻至室溫，減壓旋蒸掉溶劑，剩余的混合物用乙酸乙酯萃取，飽和食鹽水洗滌，無水硫酸鈉干燥，得到4,5-二胺肟基-1,2,3-三唑；

第二步：將4,5-二胺肟基-1,2,3-三唑溶解于有機(jī)溶劑中，加入丙二酸二乙酯，加熱反應(yīng)一段時間后，冷卻至室溫，將反應(yīng)混合物倒入冰水中，過濾，得到4,5-雙(5-(乙酸乙酯基)-1,2,4-噁二唑-3-基)-2H-1,2,3-三唑；

第三步：將4,5-雙(5-(乙酸乙酯基)-1,2,4-噁二唑-3-基)-2H-1,2,3-三唑在-10℃條件下，加入到發(fā)煙硝酸和濃硫酸的混酸中，升溫攪拌一段時間，將反應(yīng)液倒入冰水中，乙酸乙酯萃取，飽和食鹽水洗滌，減壓旋蒸，干燥得產(chǎn)物4,5-雙(5-(三硝基甲基)-1,2,4-噁二唑-3-基)-2H-1,2,3-三唑。

優(yōu)選的，第一步中，4,5-二氰基-1,2,3-三唑和羥胺的摩爾比為1:3-1:5。

優(yōu)選的，第一步中的有機(jī)溶劑為乙腈、乙酸乙酯、四氫呋喃、丙酮、甲醇、乙醇中的一種或多種；優(yōu)選為乙腈、四氫呋喃和丙酮中的一種或多種。