1,5-二硝胺基四唑脒基脲盐化合物制造技术

本发明专利技术公开了一种1,5‑二硝胺基四唑脒基脲盐化合物，其结构式如(I)所示：

【技术实现步骤摘要】
1,5-二硝胺基四唑脒基脲盐化合物
本专利技术涉及一种含能材料，具体涉及一种1,5-二硝胺基四唑脒基脲盐化合物。
技术介绍
富氮含能材料因其分子结构中含有大量的C-N、N-N和C＝N键，具有高正生成热、高热稳定性和优良的爆轰性能，因此，在高能材料、高能混合炸药和推进剂领域显示出了良好的前景，可应用于高能钝感炸药、小型推进系统固体燃料、无烟烟火剂、气体发生剂、无烟低温灭火剂。与传统的分子型含能化合物相比，唑类富氮含能离子盐由于其分子结构中引入含氮阴离子或阳离子而导致其具有更高的生成热和更高的密度，同时又保留了富氮杂环母体结构的高张力，使其成为一类独特的高氮含量含能化合物。含能离子盐与分子型含能化合物相比，具有较低的蒸汽压，对摩擦、撞击等刺激钝感，且富氮含能盐分解产物主要为大量清洁无污染的氮气，有利于提高混合炸药和推进剂的做功能力或比冲，对环境友好，其作为新型高能材料在工业和军事方面都具有更为广泛的应用前景。其中，含氮量较高(55％)的脒基脲阳离子经常被用来设计、合成新型富氮杂环含能盐化合物。《3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮脒基脲盐的合成与表征》，含能材料，2014，22(2)：192-196一文公开了一种3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮脒基脲盐的结构及性能，其结构如(II)所示：经专利技术人计算，该化合物的氮含量为48.3％，计算爆速为6683m/s，爆压为19.3GPa。但是该化合物氮含量较低、能量较小。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服
技术介绍
的不足和缺陷，提供一种氮含量较高、能量较大的1,5-二硝胺基四唑脒基脲盐化合物。本专利技术的1,5-二硝胺基四唑脒基脲盐化合物的合成路线如下：以1-甲氧基甲酰基-1,5-二氨基四唑为原料，首先与五氧化二氮、氢氧化钾、盐酸水溶液反应生成1,5-二硝胺基四唑，然后与氢氧化钾、脒基脲硝酸盐发生中和反应生成1,5-二硝胺基四唑脒基脲盐。本专利技术的1,5-二硝胺基四唑脒基脲盐化合物，其结构式如(I)所示：本专利技术的1,5-二硝胺基四唑脒基脲盐的合成方法，包括以下步骤：(1)1,5-二硝胺基四唑的合成室温下，将1-甲氧基甲酰基-1,5-二氨基四唑加入乙腈中，冰水浴冷却至0～5℃，滴加五氧化二氮的乙腈溶液，在0～5℃反应1h，继续加入氢氧化钾水溶液，反应0.5h，蒸除溶剂得淡黄色固体，加入甲醇搅拌2h，过滤、干燥得白色固体；向上述白色固体中加入2mol/L的盐酸搅拌0.5h，乙酸乙酯萃取，无水硫酸镁干燥，蒸除溶剂、干燥得白色固体1,5-二硝胺基四唑；其中1-甲氧基甲酰基-1,5-二氨基四唑、五氧化二氮与氢氧化钾的摩尔比为1:2～4:4～8。(2)1,5-二硝胺基四唑脒基脲盐的合成室温下，将脒基脲硝酸盐、甲醇、水加入反应瓶中，搅拌溶解后，滴加氢氧化钾的甲醇溶液，加完后搅拌10min，继续加入1,5-二硝胺基四唑，升温至35℃反应1.5h，冰水浴冷却、过滤、干燥得微黄色固体1,5-二硝胺基四唑脒基脲盐；其中1,5-二硝胺基四唑与脒基脲硝酸盐的摩尔比为1:2.0～2.2。本专利技术的优点：本专利技术的1,5-二硝胺基四唑脒基脲盐化合物氮含量较高，其氮含量为56.8％，对比文件的3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮脒基脲盐的氮含量为48.3％；本专利技术的1,5-二硝胺基四唑脒基脲盐化合物能量较大，其计算爆速为7858m/s，爆压为26.9GPa，对比文件的3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮脒基脲盐的计算爆速为6683m/s，爆压为19.3GPa。具体实施方式以下结合实施例对本专利技术作进一步详细说明。实施例1(1)1,5-二硝胺基四唑的合成室温下，将2.21g(14mmol)1-甲氧基甲酰基-1,5-二氨基四唑加入42.0mL乙腈中，冰水浴冷却至0～5℃，滴加42.0mL含4.54g(42mmol)五氧化二氮的乙腈溶液，在0～5℃反应1h，继续加入42.0mL含4.70g(84mmol)氢氧化钾水溶液，反应0.5h，蒸除溶剂得淡黄色固体，加入70.0mL甲醇搅拌2h，过滤、干燥得白色固体；向上述白色固体中加入44.0mL2mol/L的盐酸搅拌0.5h，乙酸乙酯萃取(40.0mL×4)，无水硫酸镁干燥，蒸除溶剂、干燥得2.11g白色固体1,5-二硝胺基四唑，收率为79.3％。结构鉴定：红外光谱：IR(KBr,cm-1),υ：3205,3144,1596,1579,1508,1476,1453,1413,1332,1287,1245,1058,1037,987核磁光谱：1HNMR(DMSO-d6,500MHz),δ：12.22(s,2H,2NH)13CNMR(DMSO-d6,125MHz),δ：147.60元素分析：分子式CH2N8O4理论值：C6.32,H1.06,N58.95实测值：C6.44,H1.16,N59.09。上述结构鉴定数据证实得到物质确实是1,5-二硝胺基四唑。(2)1,5-二硝胺基四唑脒基脲盐的合成室温下，将0.35g(2.1mmol)脒基脲硝酸盐、2.5mL甲醇、4.5mL水加入反应瓶中，搅拌溶解后，滴加2.0mL含0.118g(2.1mmol)氢氧化钾的甲醇溶液，加完后搅拌10min，继续加入0.19g(1mmol)1,5-二硝胺基四唑，升温至35℃反应1.5h，冰水浴冷却、过滤、干燥得0.32g微黄色固体1,5-二硝胺基四唑脒基脲盐，收率为81.2％。结构鉴定：红外光谱：IR(KBr,cm-1),υ：3416,3192,1765,1753,1703,1685,1641,1594,1506,1438,1329,1284,1091,1027,922核磁光谱：1HNMR(DMSO-d6,500MHz),δ：7.20(s,4H,2NH2+),8.13(s,8H,4NH2),9.76(s,2H,2NH)13CNMR(DMSO-d6,125MHz),δ：154.08,154.85,155.86元素分析：分子式C5H14N16O6理论值：C15.23,H3.58,N56.84实测值：C15.31,H3.52,N56.91。上述结构鉴定数据证实得到物质确实是1,5-二硝胺基四唑脒基脲盐。本专利技术1,5-二硝胺基四唑脒基脲盐的性能(1)物化性能外观：微黄色固体溶解度：易溶于二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、水等；不溶于石油醚、正己烷、乙醚、甲醇等氮含量：56.8％(2)爆轰性能爆速：密度为1.69g/cm3，计算爆速为7858m/sK-J方程爆压：密度为1.69g/cm3，计算爆压为26.9GPaK-J方程生成热：密度为1.69g/cm3，计算生成热为343.6kJ/molK-J方程本专利技术的1,5-二硝胺基四唑脒基脲盐的用途本专利技术的1,5-二硝胺基四唑脒基脲盐具有氮含量高、能量高、燃烧产物残渣少等优点，可广泛用于混合炸药和推进剂
，也可应用于安全气囊中。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种1,5‑二硝胺基四唑脒基脲盐化合物，其结构式如(I)所示：

【技术特征摘要】
1.一种1,5-二硝胺基四唑脒基...

【专利技术属性】
技术研发人员：李亚南，王彬，张红武，熊存良，朱勇，
申请(专利权)人：西安近代化学研究所，
类型：发明
国别省市：陕西,61