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【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于有机含能化合物,涉及一种高能氧化剂1,5-二硝氨基-3-硝基-1,2,4-三唑合成方法。
技术介绍
1、由于高氮杂环类化合物分子结构中含有大量的c-n、n-n、n=n键,并且能形成类似苯环结构的大π键体系,通常具有正生成焓和良好的热稳定性。尽管1,2,4-三唑的生成焓(δhf0=+192kj·mol-1)低于四唑(δhf0=+320kj·mol-1)和1,2,3-三唑(δhf0=+240kj·mol-1),但1,2,4-三唑不含链状氮分子结构而对外界刺激更加钝感。例如,5-氨基-3-硝基-1,2,4-三唑(anta)是一种综合性能优良的钝感高能炸药,其结构中的氨基和硝基相互缔合形成分子内和分子间的氢键,使其稳定性提高,其感度与tatb相当,但anta分子结构中(-nh)有一定的酸性,与火炸药常用组分相容性较差,在一定程度上限制了其应用,常通过甲基化、胺化来解决分子结构存在酸性的问题。
2、2012年,dippold在chemistry-a european journal第18卷52期发表了nitrogen-rich bis-1,2,4-triazoles—a comparative study of structural and energeticproperties,文中采用硫酸二甲酯对anta进行甲基化,得到5-氨基-1-甲基-3-硝基-1,2,4-三唑,其热分解峰值温度达到294℃,并在98%硫酸和100%硝酸混合体系下对其进行硝化,合成了1-甲基-5-硝氨基-1,2,4-三唑,然而,其热分解温
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种高能氧化剂1,5-二硝氨基-3-硝基-1,2,4-三唑及其合成方法。
2、实现本专利技术目的技术解决方案为:一种高能氧化剂1,5-二硝氨基-3-硝基-1,2,4-三唑,其结构如下:
3、
4、上述高能氧化剂的合成方法,包括以下步骤:
5、步骤1,冰浴条件下,向水合肼中分批加入3,5-二硝基-1,2,4-三唑钠盐后,持续搅拌下升温反应;
6、步骤2,将步骤1得到的反应液冷却,用稀盐酸调节ph之后,过滤、水洗、干燥,得到5-氨基-3-硝基-1,2,4-三唑(anta);
7、步骤3,室温搅拌下,向anta和水的悬浮液中加入氢氧化钠后,滴加羟胺-o-磺酸的水溶液,升温反应;
8、步骤4,将步骤3得到的反应液冷却静置、过滤,得到1,5-二氨基-3-硝基-1,2,4-三唑(bant);
9、步骤5,低温下,向硝硫混酸中分批加入bant搅拌溶解,溶解后的反应液升温,持续搅拌下完成硝化反应;
10、步骤6,将步骤5得到的反应液倒入冰水中,采用乙酸乙酯萃取,合并有机相,用饱和食盐水洗涤,无水硫酸钠干燥后过滤,减压蒸馏部分溶剂,析出固体,过滤得到1,5-二硝氨基-3-硝基-1,2,4-三唑。
11、较佳的,步骤1中,水合肼和3,5-二硝基-1,2,4-三唑钠盐的摩尔比为4.0:1~6.0:1,反应温度为75~80℃,反应时间为1.5~2h,水合肼为80wt%水合肼。
12、较佳的,步骤2中,冷却温度为15℃以下,用稀盐酸调节ph至4左右,稀盐酸质量分数为10%。
13、较佳的,步骤3中,anta与氢氧化钠摩尔比为1:5~1:6,anta与羟胺-o-磺酸的摩尔比为1:2.5~1:3,反应温度为50℃,反应时间为4~5h。
14、较佳的,步骤4中,冷却温度为2~8℃。
15、较佳的,步骤5中,低温是指0~5℃,硝硫混酸是指体积比为1:2~1:3的发烟硝酸与浓硫酸的混合液,发烟硝酸的用量为bant质量的3~4倍;硝化反应温度为25℃,硝化反应时间为4~5h。
16、较佳的,步骤6中,采用乙酸乙酯萃取的次数为2~4次,用饱和食盐水洗涤时,洗涤至ph值为5~6为止。
17、与现有技术相比,本专利技术的有益效果是:1)以3,5-二硝基-1,2,4-三唑钠盐取代3,5-二硝基-1,2,4-三唑铵盐为原料合成5-氨基-3-硝基-1,2,4-三唑(anta),规避了通氨气带来的风险;2)以3,5-二硝基-1,2,4-三唑钠盐为原料,通过还原、胺化、硝化合成了新型高能氧化剂1,5-二硝氨基-3-硝基-1,2,4-三唑,其氧平衡值ωco2为+6.84%,计算爆速和爆压分别为9236m·s-1和38.01gpa。
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1.一种1,5-二硝氨基-3-硝基-1,2,4-三唑,其特征在于,其结构如下:
2.一种1,5-二硝氨基-3-硝基-1,2,4-三唑的合成方法,其特征在于,包括以下步骤:
3.如权利要求2所述的方法,其特征在于,步骤1中,水合肼和3,5-二硝基-1,2,4-三唑钠盐的摩尔比为4.0:1~6.0:1,反应温度为75~80℃,反应时间为1.5~2h,水合肼为80wt%水合肼。
4.如权利要求2所述的方法,其特征在于,步骤2中,冷却温度为15℃以下,用稀盐酸调节pH至4左右,稀盐酸质量分数为10%。
5.如权利要求2所述的方法,其特征在于,步骤3中,5-氨基-3-硝基-1,2,4-三唑与氢氧化钠摩尔比为1:5~1:6,5-氨基-3-硝基-1,2,4-三唑与羟胺-O-磺酸的摩尔比为1:2.5~1:3,反应温度为50℃,反应时间为4~5h。
6.如权利要求2所述的方法,其特征在于,步骤4中,冷却温度为2~8℃。
7.如权利要求2所述的方法,其特征在于,步骤5中,低温是指0~5℃,硝硫混酸是指体积比为1:2~1:3的发烟
8.如权利要求2所述的方法,其特征在于,步骤6中,采用乙酸乙酯萃取的次数为2~4次,用饱和食盐水洗涤时,洗涤至PH值为5~6为止。
9.如权利要求1所述的1,5-二硝氨基-3-硝基-1,2,4-三唑作为高能氧化剂的用途。
...【技术特征摘要】
1.一种1,5-二硝氨基-3-硝基-1,2,4-三唑,其特征在于,其结构如下:
2.一种1,5-二硝氨基-3-硝基-1,2,4-三唑的合成方法,其特征在于,包括以下步骤:
3.如权利要求2所述的方法,其特征在于,步骤1中,水合肼和3,5-二硝基-1,2,4-三唑钠盐的摩尔比为4.0:1~6.0:1,反应温度为75~80℃,反应时间为1.5~2h,水合肼为80wt%水合肼。
4.如权利要求2所述的方法,其特征在于,步骤2中,冷却温度为15℃以下,用稀盐酸调节ph至4左右,稀盐酸质量分数为10%。
5.如权利要求2所述的方法,其特征在于,步骤3中,5-氨基-3-硝基-1,2,4-三唑与氢氧化钠摩尔比为1:5~1:6,5-氨基-3-硝基-1,...
【专利技术属性】
技术研发人员:蔺向阳,檀成,张西亚,郑文芳,潘仁明,韩宇,
申请(专利权)人:南京理工大学,
类型:发明
国别省市:
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