5,5’-偶氮双(1-硝胺基四唑)双钾盐化合物制造技术

本发明专利技术公开了一种5,5’-偶氮双(1-硝胺基四唑)双钾盐化合物，其结构式如(I)所示：本发明专利技术主要用于含能材料领域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种含能材料，具体涉及一种5,5’-偶氮双(1-硝胺基四唑)双钾盐化合物。
技术介绍
目前，氮杂环含能化合物的设计、合成及应用探索研究受到各国研究者的普遍关注，此类化合物中含有大量的N-N、N＝N键，具有较高的正生成焓，高氮、低碳氢含量使其更容易达到氧平衡，而较高的氮含量使其分解产物主要为氮气，且产气量较大，清洁无污染，未来在混合炸药、固体推进剂和气体发生剂等领域具有广阔的应用前景。1,5-二氨基四唑及其相关物是一种重要的四唑含能化合物前体，其结构中的氨基可进一步修饰，衍生出含硝胺基、偶氮基等含能基团的高能材料，从而设计、合成出多种爆轰性能较优的含能衍生物，特别是其硝胺基金属钾盐化合物，可作为一种新型绿色高能起爆药代替传统的叠氮化铅起爆药，避免因后者使用而造成的铅重金属污染，具有潜在的应用前景。LianjieZhai等人《Agreenhigh-initiation-powerprimaryexplosive:synthesis,3Dstructureandenergeticpropertiesofdipotassium3,4-bis(3-dinitromethylfurazan-4-oxy)furazan》，RSCAdv.,2015,5,57833–57841公开了1,1’-二硝胺基-5,5’-双四唑双钾盐的分子结构及性能数据，该化合物结构如下所示：该化合物晶体密度为2.11g/cm3，氮含量为50.28％，计算爆速为8055m/s，爆压为28.9GPa，生成热为326.4kJ/mol，爆热为4959kJ/kg。但是该化合物生成热较小、能量较低。
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，提供一种生成热较大、能量较高的5,5’-偶氮双(1-硝胺基四唑)双钾盐化合物。本专利技术的5,5’-偶氮双(1-硝胺基四唑)双钾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，首先与高锰酸钾的盐酸溶液反应生成5,5’-偶氮双(1-甲氧基甲酰胺基四唑)，再经五氧化二氮硝解、氢氧化钾碱解等反应，最后生成5,5’-偶氮双(1-硝胺基四唑)双钾盐。本专利技术的5,5’-偶氮双(1-硝胺基四唑)双钾盐化合物，其结构式如(I)所示：本专利技术的5,5’-偶氮双(1-硝胺基四唑)双钾盐的合成方法，包括以下步骤：(1)5,5’-偶氮双(1-甲氧基甲酰胺基四唑)的合成冰水浴搅拌下，依次将36～38％(质量)浓盐酸、1-甲氧基甲酰基-1,5-二氨基四唑加入到烧瓶中，滴加高锰酸钾水溶液，加完后升温至50～55℃反应5h，冷却至20～25℃，过滤、水洗、干燥得5,5’-偶氮双(1-甲氧基甲酰胺基四唑)；其中1-甲氧基甲酰基-1,5-二氨基四唑与高锰酸钾的摩尔比为1:1～3。(2)5,5’-偶氮双(1-硝胺基四唑)双钾盐的合成冰水浴搅拌下，将5,5’-偶氮双(1-甲氧基甲酰胺基四唑)分散到无水乙腈中，在0℃加入五氧化二氮的乙腈溶液，加完后在0℃～5℃反应2h～5h，然后加入氢氧化钾水溶液反应0.5h～2h，蒸除溶剂，加入甲醇，在20～25℃搅拌3h～5h，过滤，将滤饼加入水中搅拌10min～60min，过滤、滤饼经甲醇洗、干燥得5,5’-偶氮双(1-硝胺基四唑)双钾盐；其中5,5’-偶氮双(1-甲氧基甲酰胺基四唑)与五氧化二氮的摩尔比为1:2～5，五氧化二氮与氢氧化钾的摩尔比为1:1～3。本专利技术的优点：本专利技术的5,5’-偶氮双(1-硝胺基四唑)双钾盐化合物计算生成热较大，其生成热为617.0kJ/mol，对比文件的1,1’-二硝胺基-5,5’-双四唑双钾盐的计算生成热为326.4kJ/mol；本专利技术的5,5’-偶氮双(1-硝胺基四唑)双钾盐化合物能量较高，其计算爆速为8367m/s，爆压为31.5GPa，爆热为5358kJ/kg，对比文件的1,1’-二硝胺基-5,5’-双四唑双钾盐的计算爆速为8055m/s，爆压为28.9GPa，爆热为4959kJ/kg。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)5,5’-偶氮双(1-甲氧基甲酰胺基四唑)的合成冰水浴搅拌下，依次将12.9mL质量百分比为36％～38％的浓盐酸、0.79g(5mmol)1-甲氧基甲酰基-1,5-二氨基四唑加入到烧瓶中，滴加14.0mL含0.79g(5mmol)高锰酸钾的水溶液，加完后升温至50～55℃反应5h，反应液冷却至20～25℃，过滤、水洗、干燥得5,5’-偶氮双(1-甲氧基甲酰胺基四唑)0.7g，收率为89.7％。结构鉴定：红外光谱：IR(KBr,cm-1),υ：3242,3024,2968,1767,1638,1536,1504,1467,1437,1309,1248,1147,1074,1049,964,848,767,751,594核磁光谱：1HNMR(DMSO-d6,500MHz),δ:3.808(s,6H,2CH3),12.843(s,2H,2NH)；13CNMR(DMSO-d6,125MHz),δ:54.473,155.24,158.00元素分析：分子式C6H8N12O4理论值：C23.08,H2.58,N53.84实测值：C23.13,H2.52,N53.90CCDC号：1442365。上述结构鉴定数据证实得到物质确实是5,5’-偶氮双(1-甲氧基甲酰胺基四唑)。(2)5,5’-偶氮双(1-硝胺基四唑)双钾盐的合成冰水浴搅拌下，将1.87g(6mmol)5,5’-偶氮双(1-甲氧基甲酰胺基四唑)分散到58.0mL无水乙腈中，在0℃加入32.0mL含2.59g(24mmol)五氧化二氮的乙腈溶液，加完后在0℃～5℃反应3h，然后加入24.0mL含2.69g(48mmol)氢氧化钾的水溶液反应1h，蒸除溶剂，加入35.0mL甲醇在20～25℃搅拌4h，过滤，将滤饼加入20.0mL水中在20～25℃搅拌30min，过滤、滤饼经甲醇洗、干燥得5,5’-偶氮双(1-硝胺基四唑)双钾盐0.46g，收率为21.2％。结构鉴定：红外光谱：IR(KBr,cm-1),υ：3442,1635,1479,1456,1431,1298,1242,1226,1154,1079,1015,927,879,775,753,739,613核磁光谱：13CNMR(DMSO-d6,125MHz),δ:157.96元素分析：分子式K2C2N14O4理论值：C6.63,N54.12实测值：C6.71,N54.06CCDC号：1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种5,5’‑偶氮双(1‑硝胺基四唑)双钾盐化合物，其结构式如(I)所示：

【技术特征摘要】
1.一种5,5’-偶氮双(1-硝胺基四唑)...

【专利技术属性】
技术研发人员：李亚南，王伯周，毕福强，舒远杰，张生勇，汪伟，翟连杰，尉涛，
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