四嗪-呋咱环类高氮含能化合物及其合成方法技术

本发明专利技术涉及一种四嗪‑呋咱环类高氮含能化合物及其合成方法，该化合物命名为4‑氨基‑N‑（3‑氨基‑[1,2,4]三唑并[4,3‑b][1,2,4,5‑]四嗪）‑1,2,5‑噁二唑‑3‑胺，通过将化合物2溶于DMF中，氮气保护下加入氢化钠，室温下搅拌23‑26分钟，再加入化合物1，反应38‑42分钟，反应完毕后，经分离、柱层析提纯得目标化合物。本发明专利技术将呋咱环做为“潜硝基”引入四嗪环，不仅可以提高化合物的能量密度和爆速，而且更有利于改善氧平衡，且本发明专利技术操作简单安全，反应时间短，绿色环保。

High nitrogen energetic compounds of tetrazine furazan ring and their synthetic methods

【技术实现步骤摘要】
四嗪-呋咱环类高氮含能化合物及其合成方法
本专利技术属于精细化工领域，具体为一种四嗪-呋咱环类高氮含能化合物及其合成方法。
技术介绍
含能材料是现代武器的能量载体和生命源泉。近几年，高氮含能化合物发展成为一类具有潜在应用价值的新型含能材料。它们分子结构中大多不含硝基基团，具有较高的正生成焓，感度较低，热稳定性较好。它们在化学反应中转化为氮气，可以释放出巨大的能量。高氮含能化合物结构中的高氮与低碳氢含量使其具有较高的密度,也更容易达到氧平衡；燃烧产物主要为环境友好的N2，而H2O和CO2的含量低，可降低出口气体产物的特征信号；且大多数高氮含能化合物的静电感度、冲击感度、摩擦感度都比较低。由于高氮含能化合物自身的优越性能使其在低特征信号推进剂、无烟烟火剂、新型高能钝感炸药和气体发生剂等含能材料的各个领域具有良好的应用前景。现有的高氮含能化合物的合成中间体不稳定，操作过程存在一定危险性，反应时间较长，工艺涉及毒性较大的化合物，不绿色环保。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种四嗪-呋咱环类高氮含能化合物及其合成方法。实现本专利技术目的的解决方案是：一种四嗪-呋咱环类高氮含能化合物，该化合物命名为4-氨基-N-(3-氨基-[1,2,4]三唑并[4,3-b][1,2,4,5-]四嗪)-1,2,5-噁二唑-3-胺，具有如下结构：上述化合物的合成方法，包括如下步骤：将化合物2溶于DMF中，氮气保护下加入氢化钠，室温下搅拌25分钟，再加入化合物1，反应40分钟，反应完毕后，经分离、柱层析提纯得目标化合物。进一步的，化合物2与化合物1的摩尔比为2:1。进一步的，氢化钠用量不少于化合物1质量的4倍。与现有技术相比，本专利技术的显著优点是：操作简单安全，反应时间短，绿色环保。附图说明图1为目标化合物的MS谱图。具体实施方式下面通过说明书附图和实施例对本专利技术的技术方案做出进一步的具体说明。四嗪环是一种含氮质量分数高达68.3％的氮杂环含能骨架，是设计高能钝感含能材料的有效结构单元。呋咱环做为“潜硝基”引入四嗪环，不仅可以提高化合物的能量密度和爆速，而且更有利于改善氧平衡。实施例11.经五步反应合成四嗪类化合物。第一步，将80ML蒸馏水、200ML80％水合肼、42g氯化铵、76.28g盐酸胍加入反应装置中，升温至98℃，反应4小时。放入冰箱2小时后，抽滤，冰水洗涤，真空干燥得白色针状固体，产率96％。第二步，将上步50g产物溶解在300ML蒸馏水中，升温至45℃，缓慢滴加61.7ML乙酰丙酮，滴毕，升温至70℃，反应2小时。冷却至室温，真空抽滤，水洗，真空干燥，得淡黄色粉末固体，产率为94％。第三步，将上步产物2.7g溶于20ML乙酸中，搅拌至分散均匀，剧烈搅拌下温度升至40℃，向体系中分批加入0.83g亚硝酸钠，反应2小时。反应完毕后将反应液倒入适量冰水中静置，一段时间后抽滤，水洗，真空干燥，得红色粉末状固体，产率为92％。第四步，将上步产物2.7g加入30ML乙腈中，超声振荡至分散均匀，边剧烈搅拌边滴加80％水合肼0.68g，室温下反应30分钟。反应完毕后抽滤，甲苯冲洗，母液减压浓缩至无液体残留后，甲苯冲洗，真空干燥，得暗红色固体，产率为89％。第五步，将上步产物2.06g溶于30ML稀盐酸(1mol/L)，搅拌使分散均匀，向其中加入2.12g溴化腈，常温下密封反应24小时。反应完毕后抽滤，水洗，干燥，得紫褐色固体，产率为86％。2.合成3,4-二氨基呋咱分别将11.5ML40％乙二醛、45g盐酸羟胺和35g尿素溶于50ML蒸馏水中，缓慢滴加氢氧化钠水溶液(28gNaOH/80ML蒸馏水)，滴毕后升温至105℃，回流2小时，改回流装置为蒸馏装置，升温至120℃，蒸馏8小时，再在105℃下回流反应12小时。反应完毕后，自然冷却至室温，固体析出，过滤并洗涤，真空干燥得淡黄色针状晶体，即3,4-二氨基呋咱，产率为67％。3.合成目标化合物将合成的四嗪类化合物与3,4-二氨基呋咱合成目标化合物：在50ML三烧瓶中加入3,4-二氨基呋咱0.541g，DMF25ML，室温下氮气保护，搅拌至完全溶解，再加入NaH0.812g，放出大量气体，搅拌25分钟。再加入合成的四嗪类化合物0.625g，反应40分钟。在冰水浴下，将反应液倒入盛有10ML冰水的烧杯中，调节PH至1，放入-10℃冰箱中过夜。真空抽滤，有深红色沉淀，水洗，将滤液悬干，得到暗红色固体粗产品。经柱层析得到橙红色粉末状成品，产率为81％。1H-NMR(DMSO，500MHz):δ＝11.23(s，1H)，7.16(s，2H)，6.23(s，2H)；13CNMR(DMSO，500MHz):δ＝143.24，148.79，149.10，151.29，151.80.MS谱图见图1。实施例2其他步骤同实施例1，合成目标化合物中，在50ML三烧瓶中加入3,4-二氨基呋咱0.541g，DMF25ML，室温下氮气保护，搅拌至完全溶解，再加入NaH0.812g，放出大量气体，室温下搅拌15分钟，25分钟，35分钟。再加入合成的四嗪类化合物0.625g，反应40分钟。结果发现产率分别为50％、81％、45％。在搅拌25分钟时产率最高。实施例3其他步骤同实施例1，合成目标化合物中，在50ML三烧瓶中加入3,4-二氨基呋咱0.541g，DMF25ML，室温下氮气保护，搅拌至完全溶解，再加入NaH0.812g，放出大量气体，搅拌25分钟。再加入合成的四嗪类化合物0.625g，反应30分钟、40分钟，50分钟，产率分别为54％，81％，43％。在反应40分钟时产率最高。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种四嗪-呋咱环类高氮含能化合物，其特征在于，该化合物命名为4-氨基-N-(3-氨基-[1,2,4]三唑并[4,3-b][1,2,4,5-]四嗪)-1,2,5-噁二唑-3-胺，具有如下结构：/n

【技术特征摘要】
1.一种四嗪-呋咱环类高氮含能化合物，其特征在于，该化合物命名为4-氨基-N-(3-氨基-[1,2,4]三唑并[4,3-b][1,2,4,5-]四嗪)-1,2,5-噁二唑-3-胺，具有如下结构：





2.一种四嗪-呋咱环类高氮含能化合物的合成方法，其特征在于，包括如下步骤：将化合物2溶于DMF中，氮气保护下...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶志文，朱王莹，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32