一种2-偕二硝甲基吡啶胺盐化合物、制备方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种2

【技术实现步骤摘要】
一种2
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偕二硝甲基吡啶胺盐化合物、制备方法及其应用


[0001]本专利技术涉及一种含能材料，具体涉及一种2
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偕二硝甲基吡啶胺盐化合物、制备方法及应用。

技术介绍

[0002]近些年来，含能离子盐成为含能材料研究的一个重要方向。这类化合物与具有相似结构的非离子型化合物相比具有低蒸汽压、高密度、高热稳定性等优点，同时由于阴阳离子的多样性，使得化合物的性能可以通过调节阴阳离子来调整，具有很强的设计性。从提出到兴起的短短几十年间，已有上千种含能离子盐被世界各国含能材料工作者合成出来，其中不乏具有优异性能和良好应用前景的新型含能化合物。吡啶是构筑高能钝感含能材料的新型骨架，多数硝基吡啶化合物具有含氮量高、生成焓高和热安定性好等优点。向吡啶结构引入多硝甲基包括三硝基甲基、偕二硝基等富氧含能基团有望获得具有较高密度和能量水平的新型含能化合物。
[0003]Lebedev等人《Trinitromethylarenes and trinitromethyl hetarenes
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synthetic ways and characterization》，1998，Proceedings of the International Annual Conference of ICT on Energetic Materials,Karlsruhe,Germany公开了2
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三硝基甲基吡啶的合成方法，以及它的部分性能数据，该化合物结构如(Ⅱ)所示：
[0004][0005]经专利技术人实测与计算，该化合物密度为1.62g/cm3，爆速为7678m/s，爆压为24.2GPa，热分解温度为114℃。但是该化合物密度较低、能量较低、热稳定性较差。

技术实现思路

[0006]针对现有技术的缺陷或不足，本专利技术提供了一种2
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偕二硝甲基吡啶胺盐化合物。
[0007]为此，本专利技术提供的化合物的结构式如(I)所示：
[0008][0009]本专利技术还提供了上述化合物的制备方法。所述制备方法包括：
[0010](1)2
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甲醛肟吡啶的合成
[0011]在乙酸钠存在条件下，盐酸羟胺与2
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甲醛吡啶在第一溶剂中反应制备2
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甲醛肟吡
啶，反应温度为40～60℃，反应时长为1～2h；所述第一溶剂选自乙醇、甲醇或乙腈；
[0012](2)2
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三硝基甲基吡啶的合成
[0013]N2O4对2
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甲醛肟吡啶在第二溶剂中进行硝解制备2
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三硝基甲基吡啶，所述硝解反应温度为40～70℃，反应时长为2～4h；所述第二溶剂选自乙腈、丙酮或乙酸乙酯；
[0014](3)2
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偕二硝甲基吡啶胺盐的合成
[0015]2‑
三硝基甲基吡啶与羟胺在第三溶剂中于室温下反应制备2
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偕二硝甲基吡啶胺盐，反应时长为2～4h；所述第三溶剂选自甲醇、乙醇或水。
[0016]可选的，步骤(1)反应结束后依次经冷却、过滤，蒸干滤液、加水溶、二氯甲烷萃取、有机相用无水硫酸钠干燥、过滤，滤液蒸干收集反应物2
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甲醛肟吡啶。
[0017]可选的，所述2
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甲醛吡啶、盐酸羟胺和乙酸钠的摩尔比为1:1～2.5:1～2.5。
[0018]可选的，步骤(2)反应结束后依次经冷却、除去剩余的N2O4得到透明液、蒸干、柱层析分离得到反应物2
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三硝基甲基吡啶。
[0019]可选的，所述柱层析分离用洗脱剂为二氯甲烷和正己烷，所述二氯甲烷与正己烷体积比为1:6～1:3。
[0020]可选的，所述N2O4的用量为每毫摩尔2
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甲醛肟吡啶0.5～1mL。
[0021]可选的，步骤(3)反应结束后蒸干反应液、甲醇重结晶得反应物2
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偕二硝甲基吡啶胺盐。
[0022]可选的，所述2
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三硝基甲基吡啶与羟胺的摩尔比为1:1～4。
[0023]本专利技术的2
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偕二硝甲基吡啶胺盐化合物密度较高，其密度为1.71g/cm3，现有的2
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三硝基甲基吡啶的密度为1.62g/cm3；本专利技术的2
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偕二硝甲基吡啶胺盐化合物热稳定性较好，其热分解温度为125℃，现有的2
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三硝基甲基吡啶的热分解温度为114℃；本专利技术的2
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偕二硝甲基吡啶胺盐化合物能量较高，其爆速为7810m/s，爆压为25.7GPa，现有的2
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三硝基甲基吡啶的爆速为7678m/s，爆压为24.2GPa。
[0024]本专利技术通过将三硝基甲基转化为偕二硝甲基胺盐，减少了分子堆积的空隙，进而提高化合物的密度和爆轰性能，同时增加了键解离能，可显著改善化合物的热稳定性，实现高爆速和高密度的效果。
附图说明
[0025]图1为本专利技术化合物的单晶结构示意图。
具体实施方式
[0026]除非有特殊说明，本文中的术语或方法根据相关领域普通技术人员的认识理解或采用已知方法实现。
[0027]本专利技术的2
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偕二硝甲基吡啶胺盐化合物的合成路线如下：
[0028][0029]基本步骤是以2
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甲醛吡啶为原料，首先与盐酸羟胺反应生成2
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甲醛肟吡啶，然后
用N2O4硝解生成2
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三硝基甲基吡啶，最后通过与羟胺反应得到2
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偕二硝甲基吡啶胺盐。
[0030]专利技术人进一步提供以下实施例对本专利技术做详细解释说明。以下实施例中所用反应物质及试剂均为市售产品。
[0031]实施例1：
[0032](1)2
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甲醛肟吡啶的合成
[0033]0.77g(11mmol)盐酸羟胺、1.65g(11mmol)乙酸钠和60ml乙醇混合，搅拌下加入1.07g(10mmol)2
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甲醛吡啶，升温至60℃，反应1.5h；
[0034]反应结束后冷却至室温，过滤，蒸干滤液，得到的固体用水洗，二氯甲烷萃取3次，有机相用无水硫酸钠干燥，过滤，滤液蒸干得白色固体1.05g，产率为86.1％；
[0035]结构鉴定：
[0036]核磁光谱：1H NMR(CDCl3，ppm):8.64(1H，OH)，8.30(1H，CH)，7.83(1H，CH)，7.81(1H，CH)，7.73(1H，CH)，7.30(1H，CH)；
[0037]元素分析：分子式C6H6N2O
[0038]理论值：C 59.01；H 4.95；N 22.94
[0039]实测值：C 59.18；H 4.79；N 23.81
[0040本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种2
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偕二硝甲基吡啶胺盐化合物，其特征在于，所述化合物的结构式如(I)所示：2.权利要求1所述化合物的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：(1)2
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甲醛肟吡啶的合成在乙酸钠存在条件下，盐酸羟胺与2
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甲醛吡啶在第一溶剂中反应制备2
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甲醛肟吡啶，反应温度为40～60℃，反应时长为1～2h；所述第一溶剂选自乙醇、甲醇或乙腈；(2)2
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三硝基甲基吡啶的合成N2O4对2
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甲醛肟吡啶在第二溶剂中进行硝解制备2
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三硝基甲基吡啶，所述硝解反应温度为40～70℃，反应时长为2～4h；所述第二溶剂选自乙腈、丙酮或乙酸乙酯；(3)2
‑
偕二硝甲基吡啶胺盐的合成2
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三硝基甲基吡啶与羟胺在第三溶剂中于室温下反应制备2
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偕二硝甲基吡啶胺盐，反应时长为2～4h；所述第三溶剂选自甲醇、乙醇或水。3.如权利要求2所述的制备方法包括，其特征在于，步骤(1)反应结束后依次经冷却、过滤，蒸干滤...

【专利技术属性】
技术研发人员：张义迎，王彬，常佩，胡建建，李亚南，
申请(专利权)人：西安近代化学研究所，
类型：发明
国别省市：