一种全氘代3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种全氘代3

【技术实现步骤摘要】
一种全氘代3
‑
硝基
‑
1,2,4
‑
三唑
‑5‑
酮及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及氘代含能材料
，具体涉及一种全氘代3
‑
硝基
‑
1,2,4
‑
三唑
‑5‑
酮及其制备方法。

技术介绍

[0002]3‑
硝基
‑
1,2,4
‑
三唑
‑5‑
酮是一种典型的高能低感炸药，其密度高达1.93g/cm3，其爆炸能力与黑索金近似，但比黑索金要钝感许多。因为其优异的性能以及低廉的价格，3
‑
硝基
‑
1,2,4
‑
三唑
‑5‑
酮常常被应用于熔铸炸药、浇注炸药以及压装炸药等方面。然而，3
‑
硝基
‑
1,2,4
‑
三唑
‑5‑
酮的爆速不够高，爆轰性能有待提高。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种全氘代3
‑
硝基
‑
1,2,4
‑
三唑
‑5‑
酮及其制备方法和应用，本专利技术提供的全氘代3
‑
硝基
‑
1,2,4
‑
三唑
‑5‑
酮的爆速高，爆轰性能优异。
[0004]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0005]本专利技术提供了一种全氘代3
‑
硝基
‑
1,2,4
‑
三唑
‑5‑
酮，具有式I所示的结构：
[0006][0007]本专利技术提供了上述技术方案所述全氘代3
‑
硝基
‑
1,2,4
‑
三唑
‑5‑
酮的制备方法，包括以下步骤：
[0008]将氘代盐酸氨基脲和氘代甲酸溶液混合，进行缩合反应，将得到的全氘代1,2,4
‑
三唑
‑5‑
酮粗品进行重结晶，得到全氘代1,2,4
‑
三唑
‑5‑
酮；
[0009]将所述全氘代1,2,4
‑
三唑
‑5‑
酮、氘代硝酸、磷酸酐和氯化物混合，进行硝化反应，得到全氘代3
‑
硝基
‑
1,2,4
‑
三唑
‑5‑
酮；所述混合的温度≤5℃。
[0010]优选地，所述氘代甲酸溶液的质量浓度为60～90％；
[0011]所述氘代盐酸氨基脲与氘代甲酸溶液中氘代甲酸的摩尔比为1：(2～6)。
[0012]优选地，所述缩合反应包括依次进行第一缩合反应和第二缩合反应；所述第一缩合反应的温度为90～95℃，时间为2～3h；所述第二缩合反应的温度为100℃～120℃，时间为4～6h，所述第二缩合反应在保护气氛下进行。
[0013]优选地，所述重结晶采用的重结晶溶剂包括水和醇中的一种或几种；所述醇包括甲醇、乙醇、乙二醇、丙醇和丙三醇中的一种或几种；
[0014]所述全氘代1,2,4
‑
三唑
‑5‑
酮粗品与重结晶溶剂的质量比为1：(2～5)。
[0015]优选地，所述重结晶包括依次进行热溶解、第一降温结晶和第二降温结晶；
[0016]所述热溶解的温度为50～100℃；
[0017]所述第一降温结晶的终温度为10～20℃，降温速率为1～10℃/min；
[0018]所述第二降温结晶的终温度≤5℃，降温速率为0.5～1℃/min。
[0019]优选的，所述将所述全氘代1,2,4
‑
三唑
‑5‑
酮、氘代硝酸、磷酸酐和氯化物混合为：将氘代硝酸滴加到全氘代1,2,4
‑
三唑
‑5‑
酮中，然后依次加入磷酸酐和氯化物混合；
[0020]所述全氘代1,2,4
‑
三唑
‑5‑
酮的温度为
‑
5～0℃；
[0021]所述氘代硝酸的滴加速度为0.5～3mL/min。
[0022]优选地，所述氘代硝酸的质量浓度为90～95％；
[0023]所述全氘代1,2,4
‑
三唑
‑5‑
酮与氘代硝酸的摩尔比为1：(8～12)；
[0024]所述磷酸酐与氘代硝酸的摩尔比为1：(5～10)；
[0025]所述全氘代1,2,4
‑
三唑
‑5‑
酮与氯化物的质量比为(5～10)：1；
[0026]所述氯化物包括三氯化硼、三氯化铝、四氯化硅和三氯化铁中的一种或几种。
[0027]优选地，所述硝化反应的温度为60～80℃，时间为4～8h。
[0028]本专利技术提供了上述技术方案所述的全氘代3
‑
硝基
‑
1,2,4
‑
三唑
‑5‑
酮或上述技术方案所述制备方法制得的全氘代3
‑
硝基
‑
1,2,4
‑
三唑
‑5‑
酮在国防领域中的应用。
[0029]本专利技术提供了一种全氘代3
‑
硝基
‑
1,2,4
‑
三唑
‑5‑
酮，具有式I所示的结构。与3
‑
硝基
‑
1,2,4
‑
三唑
‑5‑
酮相比，本专利技术提供的全氘代3
‑
硝基
‑
1,2,4
‑
三唑
‑5‑
酮的分子的相对摩尔质量增加，导致晶体的密度增加，以本专利技术提供的全氘代3
‑
硝基
‑
1,2,4
‑
三唑
‑5‑
酮为基的熔铸炸药、浇注炸药以及压装炸药的密度更大，爆轰性能更优，爆速显著提高。使用氘原子替代氢原子，可以避免3
‑
硝基
‑
1,2,4
‑
三唑
‑5‑
酮中氢原子对中子衍射信噪比的影响，因此，本专利技术提供的全氘代3
‑
硝基
‑
1,2,4
‑
三唑
‑5‑
酮爆轰性能更优，爆速显著提高。碳
‑
氘键与碳
‑
氢键相比，前者的零点能较低，然而它们的过渡态活化能相近，这就导致碳
‑
氘键比碳
‑
氢键的振动频率更低，全氘代3
‑
硝基
‑
1,2,4
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种全氘代3
‑
硝基
‑
1,2,4
‑
三唑
‑5‑
酮，具有式I所示的结构：2.权利要求1所述全氘代3
‑
硝基
‑
1,2,4
‑
三唑
‑5‑
酮的制备方法，包括以下步骤：将氘代盐酸氨基脲和氘代甲酸溶液混合，进行缩合反应，将得到的全氘代1,2,4
‑
三唑
‑5‑
酮粗品进行重结晶，得到全氘代1,2,4
‑
三唑
‑5‑
酮；将所述全氘代1,2,4
‑
三唑
‑5‑
酮、氘代硝酸、磷酸酐和氯化物混合，进行硝化反应，得到全氘代3
‑
硝基
‑
1,2,4
‑
三唑
‑5‑
酮；所述混合的温度≤5℃。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述氘代甲酸溶液的质量浓度为60～90％；所述氘代盐酸氨基脲与氘代甲酸溶液中氘代甲酸的摩尔比为1：(2～6)。4.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，所述缩合反应包括依次进行第一缩合反应和第二缩合反应；所述第一缩合反应的温度为90～95℃，时间为2～3h；所述第二缩合反应的温度为100℃～120℃，时间为4～6h，所述第二缩合反应在保护气氛下进行。5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述重结晶采用的重结晶溶剂包括水和醇中的一种或几种；所述醇包括甲醇、乙醇、乙二醇、丙醇和丙三醇中的一种或几种；所述全氘代1,2,4
‑
三唑
‑5‑
酮粗品与重结晶溶剂的质量比为1：(2～5)。6.根据权利要求2或5所述的制备方法，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘吉平，方祝青，韩佳，
申请(专利权)人：理道新材北京科技有限公司，
类型：发明
国别省市：