含能化合物2,4,6‑三氨基‑5‑硝基嘧啶‑1,3‑二氧化物的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种含能化合物2,4,6‑三氨基‑5‑硝基嘧啶‑1,3‑二氧化物的制备方法，包括如下步骤：以2,4,6‑三氨基嘧啶及其取代物为反应原料，进行硝化反应；进行氧化反应；进行酸碱中和反应；得到所需产物含能化合物2,4,6‑三氨基‑5‑硝基嘧啶‑1,3‑二氧化物。该方法具有且其合成步骤短，所用原料和溶剂成本低且后处理简单，对人、设备和环境危害小等优点；采用本发明专利技术合成的化合物具有高密度、高能量、对机械刺激钝感等特点，在含能材料应用领域具有较好的市场前景。

【技术实现步骤摘要】
含能化合物2,4,6-三氨基-5-硝基嘧啶-1,3-二氧化物的制备方法
本专利技术涉及含能材料合成
，具体涉及一种含能化合物2,4,6-三氨基-5-硝基嘧啶-1,3-二氧化物的制备方法。
技术介绍
含能材料是实现武器打击目标的动力源和毁伤源，其能量水平高低直接影响武器系统的性能，然而在提高含能材料能量同时，其安全性能往往会降低。高能钝感炸药一直含能材料领域不懈追求的目标。不过到目前为止，唯一被批准而广泛使用的高能钝感炸药只有三氨基三硝基苯（TATB），但是TATB的能量较低，只相当1,3,5,7-四硝基-1,3,5,7-四氮杂环辛烷（HMX）的65%，这显著影响了其作为战斗损伤部位的小型化进程。因此，发展新型能量超过TATB，感度与TATB相当的高能钝感含能材料具有重要的意义。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种含能化合物2,4,6-三氨基-5-硝基嘧啶-1,3-二氧化物的制备方法。本专利技术的含能化合物2,4,6-三氨基-5-硝基嘧啶-1,3-二氧化物制备方法包括如下步骤：以2,4,6-三氨基嘧啶及其取代物为反应原料，进行硝化反应；进行氧化反应；进行酸碱中和反应；得到所需产物含能化合物2,4,6-三氨基-5-硝基嘧啶-1,3-二氧化物；2,4,6-三氨基嘧啶取代物为2,4,6-三氨基-5-亚硝基嘧啶；硝化反应的硝化试剂为质量分数为90%~100%硝酸和硫酸、醋酸、三氟乙酸混合液、三氟甲烷磺酸、乙酸酐、三氟乙酸酐中的一种混合液；硝化反应的硝化试剂为90%~100%硝酸或四氟硼酸硝酰试剂；硝化反应的温度为-10~50℃；氧化反应的氧化试剂为醋酸/过氧化氢混合液，三氟甲烷磺酸/过氧化氢混合液、三氟乙酸/过氧化氢混合液、硫酸/过氧化氢混合液；氧化反应的温度为-10~100℃；酸碱中和反应中的碱为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾中的一种。其中硝化过程的反应时间为1~24小时。其中氧化过程的反应时间为1~24小时。其中过氧化氢是指质量分数为20%~90%的过氧化氢水溶液。本专利技术的含能化合物2,4,6-三氨基-5-硝基嘧啶-1,3-二氧化物的制备方法，具有且其合成步骤短，所用原料和溶剂成本低且后处理简单，对人、设备和环境危害小等优点；采用本专利技术合成的化合物具有高密度、高能量、对机械刺激钝感等特点，在含能材料应用领域具有较好的市场前景。附图说明图1为采用本专利技术的制备方法合成的2,4,6-三氨基-5-硝基嘧啶-1,3-二氧化物的氢-1核磁共振波谱图（1HNMR）。图2为采用本专利技术的制备方法合成的2,4,6-三氨基-5-硝基嘧啶-1,3-二氧化物的碳-13核磁共振波谱图（13CNMR）。图3为采用本专利技术的制备方法合成的2,4,6-三氨基-5-硝基嘧啶-1,3-二氧化物的高分辨质谱图。具体实施方式以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。采用本专利技术的制备方法合成的2,4,6-三氨基-5-硝基嘧啶-1,3-二氧化物的结构式为：本专利技术制备方法采用以下三种合成路线：路线一：以2,4,6-三氨基嘧啶为反应原料，先后经硝化、氧化两个反应步骤制得含能化合物2,4,6-三氨基-5-硝基嘧啶-1,3-二氧化物。在温度-10~50℃条件下，将2,4,6-三氨基嘧啶多次分批缓慢加入到一定量硝化试剂中，所用硝化试剂包括质量分数为质量分数为90%~100%硝酸、硝酸/硫酸混合液、硝酸/醋酸混合液、硝酸/三氟乙酸混合液、硝酸/三氟甲烷磺酸混合液、硝酸/乙酸酐混合液、硝酸/三氟乙酸酐混合液、或四氟硼酸硝酰试剂中的一种；加完后继续反应1~24小时，然后将反应体系降温到室温后倾倒入冰水中，固体抽滤、干燥得2,4,6-三氨基嘧啶的硝化产物，即2,4,6-三氨基-5-硝基嘧啶。在温度-10~100℃条件下，将2,4,6-三氨基-5-硝基嘧啶溶于一定量的有机/无机酸中，所用有机/无机酸为三氟乙酸、醋酸、三氟甲烷磺酸、硫酸、磷酸中的一种；接着分批多次加入足量的质量分数为20%~90%的过氧化氢水溶液；加完后将继续反应5~24小时，然后将反应体系降温到室温后倾倒入冰水中，抽滤得固体。固体溶于水，用碱中和至pH为中性，固体抽滤，干燥即得含能化合物2,4,6-三氨基-5-硝基嘧啶-1,3-二氧化物。路线二：以2,4,6-三氨基嘧啶为反应原料，先后经氧化、硝化两个反应步骤制得含能化合物2,4,6-三氨基-5-硝基嘧啶-1,3-二氧化物。在温度-10~100℃条件下，将2,4,6-三氨基硝基嘧啶溶于一定量的有机/无机酸中，所用有机/无机酸为三氟乙酸、醋酸、三氟甲烷磺酸、硫酸、磷酸中的一种；接着分批多次加入足量的质量分数为20%~90%的过氧化氢水溶液；加完后将继续反应5~24小时，然后将反应体系降温到室温后倾倒入冰水中，抽滤得固体。固体溶于水，用碱中和至pH为中性，固体抽滤、干燥得2,4,6-三氨基嘧啶的氧化产物，即2,4,6-三氨基嘧啶-1,3-二氧化物。在温度-10~50℃条件下，将2,4,6-三氨基嘧啶-1,3-二氧化物多次分批缓慢加入到一定量硝化试剂中，所用硝化试剂包括质量分数为质量分数为90%~100%硝酸、硝酸/硫酸混合液、硝酸/醋酸混合液、硝酸/三氟乙酸混合液、硝酸/三氟甲烷磺酸混合液、硝酸/乙酸酐混合液、硝酸/三氟乙酸酐混合液、或四氟硼酸硝酰试剂中的一种；加完后继续反应1~24小时，然后将反应体系降温到室温后倾倒入冰水中，固体抽滤、干燥即得含能化合物2,4,6-三氨基-5-硝基嘧啶-1,3-二氧化物。路线三：以2,4,6-三氨基嘧啶取代物，即2,4,6-三氨基-5-亚硝基嘧啶为反应原料，经一步氧化反应制得含能化合物2,4,6-三氨基-5-硝基嘧啶-1,3-二氧化物。在温度-10~100℃条件下，将2,4,6-三氨基-5-亚硝基嘧啶溶于一定量的有机/无机酸中，所用有机/无机酸为三氟乙酸、醋酸、三氟甲烷磺酸、硫酸、磷酸中的一种；接着分批多次加入足量的质量分数为20%~90%的过氧化氢水溶液；加完后将继续反应5~24小时，然后将反应体系降温到室温后倾倒入冰水中，抽滤得固体。固体溶于水，用碱中和至pH为中性，固体抽滤、干燥即得含能化合物2,4,6-三氨基-5-硝基嘧啶-1,3-二氧化物。实施例12,4,6-三氨基-5-硝基嘧啶-1,3-二氧化物的制备（路线一）（1）在-10℃条件下，8ml发烟硝酸缓慢滴加到8ml浓硫酸中，2g（16mmol）2,4,6-三氨基嘧啶分批多次加入到上述混酸中，加完后，反应体系在该温度下反应5小时，反应液倾倒入冰水中，抽滤固体，干燥，得2,4,6-三氨基-5-硝基嘧啶，收率90%。（2）在-10℃条件下，1g（5.9mmol）2,4,6-三氨基-5-硝基嘧啶溶于5ml三氟乙酸中搅拌，缓慢滴加2.5ml过氧化氢水溶液（过氧化氢质量分数：20%），滴加完后，在此温度下反应24小时，抽滤，得固体。固体溶于水，用饱和碳酸钠水溶液中和至中性，抽滤固体得2,4,6-三氨基-5-硝基嘧啶-1,3-二氧化物，产率60%。产物分析图谱如图1~3所示。实施例22,4,6-三氨基-5-硝基嘧啶-1,3-二氧化物的制备（路线一）（1）在0℃条件下，20ml质量分数为100%的硝酸中，2g（16mmol）2,4本文档来自技高网...

【技术保护点】
含能化合物2,4,6‑三氨基‑5‑硝基嘧啶‑1,3‑二氧化物的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括如下步骤：以2,4,6‑三氨基嘧啶及其取代物为反应原料，进行硝化反应；进行氧化反应；进行酸碱中和反应；得到所需产物含能化合物2,4,6‑三氨基‑5‑硝基嘧啶‑1,3‑二氧化物；2,4,6‑三氨基嘧啶取代物为2,4,6‑三氨基‑5‑亚硝基嘧啶；硝化反应的硝化试剂为质量分数为90%~100%硝酸和硫酸、醋酸、三氟乙酸混合液、三氟甲烷磺酸、乙酸酐、三氟乙酸酐中的一种混合液；硝化反应的硝化试剂为90%~100%硝酸或四氟硼酸硝酰试剂；硝化反应的温度为‑10~50℃；氧化反应的氧化试剂为醋酸/过氧化氢混合液，三氟甲烷磺酸/过氧化氢混合液、三氟乙酸/过氧化氢混合液、硫酸/过氧化氢混合液；氧化反应的温度为‑10~100℃；酸碱中和反应中的碱为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾中的一种。

【技术特征摘要】
1.含能化合物2,4,6-三氨基-5-硝基嘧啶-1,3-二氧化物的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括如下步骤：以2,4,6-三氨基嘧啶及其取代物为反应原料，进行硝化反应；进行氧化反应；进行酸碱中和反应；得到所需产物含能化合物2,4,6-三氨基-5-硝基嘧啶-1,3-二氧化物；2,4,6-三氨基嘧啶取代物为2,4,6-三氨基-5-亚硝基嘧啶；硝化反应的硝化试剂为质量分数为90%~100%硝酸和硫酸、醋酸、三氟乙酸混合液、三氟甲烷磺酸、乙酸酐、三氟乙酸酐中的一种混合液；硝化反应的硝化试剂为90%~100%硝酸或四氟硼酸硝酰试剂；硝化...

【专利技术属性】
技术研发人员：张庆华，王毅，刘雨季，宋思维，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院化工材料研究所，
类型：发明
国别省市：四川,51