富碘含能化合物及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种富碘含能化合物，具有结构，其中，R1为N、C

【技术实现步骤摘要】
富碘含能化合物及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及有机合成领域。更具体地说，本专利技术涉及一种富碘含能化合物及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]英国《自然》杂志发表的一项工程学研究指出，在电推进系统中使用碘而不是更贵也更难储存的氙气，或能提升航天器的性能。采用碘作为推进剂的推进系统，其性能略优于氙作为推进剂的推进系统，具有更高的整体能源效率，这表明碘作为推进剂是可行的，因此可合理猜测富碘的含能材料也具有类似的功效。
[0003]而硝基(NO2‑
)是重要的含能官能团之一，由于其存在分子氧，在分子骨架中引入硝基基团可以显著改善其氧平衡，其次由于氮原子可以和氢原子形成分子内或分子间氢键可以显著改善分子的平面性和稳定性，最重要的，硝基作为致爆基团可以显著提高富碘化合物的氧平衡、爆轰性能等爆轰性能。但目前，带有硝基的含能材料大多数制备方法复杂或存在一定危险性，因此，如何设计制备富碘含能材料的制备方法，以获得方法简单、安全的有益效果是值得深思的。

技术实现思路

[0004]本专利技术的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。
[0005]为了实现根据本专利技术的这些目的和其它优点，提供了一种富碘含能化合物，具有通式I所示结构：
[0006][0007]当R1为N时，R2为N、C
‑
I中的任意一种，R3为C
‑
I、N中的任意一种；或，
[0008]当R1为C
‑
NO2时，R2为N、Cr/>‑
I中的任意一种，R3为C
‑
I、N中的任意一种。
[0009]提供一种富碘含能化合物的制备方法，包括以下步骤：
[0010]步骤一、于常温条件下，将多碘化合物溶解于无水乙腈中，加入无机碱粉末，搅拌1～2min，然后将无水乙腈完全蒸发，获得多碘化合物
‑
无机碱盐产物，其中，所述多碘化合物为三碘吡唑、三碘咪唑、四碘吡咯中的任意一种，所述无机碱粉末为KOH、NaH粉末中的任意一种；
[0011]步骤二、将多碘化合物
‑
无机碱盐产物溶于甲醇中，加入预先用甲醇溶解的多硝基唑类化合物溶液，然后加入碳酸钠粉末，于室温条件下搅拌，直至反应结束，将反应结束的溶液真空除去溶剂得到残余物，将残余物溶解在水中，并加入稀盐酸，得到沉淀，收集沉淀并用水洗涤，即得到如通式I所示结构的富碘含能化合物，其中，所述多硝基唑类化合物为1，3
‑
二硝基
‑
1，2，4
‑
三唑、1，3，4
‑
三硝基
‑
1氢
‑
吡唑中的任意一种；
[0012]其中，当多碘化合物为三碘吡唑，无机碱粉末为KOH粉末，多硝基唑类化合物为1，3
‑
二硝基
‑
1，2，4
‑
三唑时，得到式1所示的富碘含能化合物1：
[0013][0014]当多碘化合物为三碘咪唑，无机碱粉末为KOH粉末，多硝基唑类化合物为1，3
‑
二硝基
‑
1，2，4
‑
三唑时，得到式2所示的富碘含能化合物2：
[0015][0016]当多碘化合物为四碘吡咯，无机碱粉末为NaH粉末，多硝基唑类化合物为1，3
‑
二硝基
‑
1，2，4
‑
三唑时，得到式3所示的富碘含能化合物3：
[0017][0018]当多碘化合物为三碘吡唑，无机碱粉末为KOH粉末，多硝基唑类化合物为1，3，4
‑
三硝基
‑
1氢
‑
吡唑时，得到式4所示的富碘含能化合物4：
[0019][0020]当多碘化合物为三碘咪唑，无机碱粉末为KOH粉末，多硝基唑类化合物为1，3，4
‑
三硝基
‑
1氢
‑
吡唑时，得到式5所示的富碘含能化合物5：
[0021][0022]当多碘化合物为四碘吡咯，无机碱粉末为NaH粉末，多硝基唑类化合物为1，3，4
‑
三
硝基
‑
1氢
‑
吡唑时，得到式6所示的富碘含能化合物6：
[0023][0024]优选的是，步骤一中的多碘化合物与无机碱粉末的摩尔比为1:1～1.2，无水乙腈的用量为每毫摩尔多碘化合物1～5mL。
[0025]优选的是，骤一中的多碘化合物
‑
无机碱盐产物、硝基唑类化合物、碳酸钠的摩尔比为1:1～1.5:1～1.5，无水乙腈的用量为每毫摩尔多碘化合物
‑
无机碱盐产物2～10mL。
[0026]优选的是，所述稀盐酸的浓度为5wt％～15wt％。
[0027]提供一种含能产品，所述含能产品包含富碘含能化合物。
[0028]提供一种富碘含能化合物在制造军用炸药、火药、发射药的含能产品中的应用。
[0029]提供一种富碘含能化合物在制备杀菌材料中的应用。
[0030]本专利技术至少包括以下有益效果：本专利技术提供了一种富碘含能化合物，所述富碘含能化合物结构新颖，本专利技术提供了富碘含能化合物的制备方法，先将富碘化合物形成稳定的富碘盐，再与富硝基化合物用C
‑
N键连接起来，在不损失单位分子碘原子的情况下引入富硝基化合物，该制备方法简单、安全、产率高、底物适用性广。
[0031]本专利技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本专利技术的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
[0032]图1为本专利技术的所述化合物1的X
‑
射线单晶结构图；
[0033]图2为本专利技术的所述化合物4的X
‑
射线单晶结构图。
具体实施方式
[0034]下面结合实施例对本专利技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
[0035]需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
[0036]<实施例1>
[0037]步骤一、于常温条件下，将2.225g(5mmol)三碘吡唑溶解于5mL无水乙腈中，加入0.364g(6.5mmol)KOH粉末，搅拌2min，然后将无水乙腈完全蒸发，获得多三碘吡唑
‑
钾盐产物；
[0038]步骤二、将0.968g(2mmol)三碘吡唑
‑
钾盐产物溶于5mL甲醇中，加入预先用5mL甲醇溶解的0.318g(2mmol)1，3
‑
二硝基
‑
1，2，4三唑溶液，然后加入0.212g(2mmol)碳酸钠粉末，于室温条件下搅拌，直至反应结束，将反应结束的溶液真空除去溶剂得到残余物，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.富碘含能化合物，其特征在于，具有通式I所示结构：当R1为N时，R2为N、C
‑
I中的任意一种，R3为C
‑
I、N中的任意一种；或，当R1为C
‑
NO2时，R2为N、C
‑
I中的任意一种，R3为C
‑
I、N中的任意一种。2.如权利要求1所述的富碘含能化合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、于常温条件下，将多碘化合物溶解于无水乙腈中，加入无机碱粉末，搅拌1～2min，然后将无水乙腈完全蒸发，获得多碘化合物
‑
无机碱盐产物，其中，所述多碘化合物为三碘吡唑、三碘咪唑、四碘吡咯中的任意一种，所述无机碱粉末为KOH、NaH粉末中的任意一种；步骤二、将多碘化合物
‑
无机碱盐产物溶于甲醇中，加入预先用甲醇溶解的多硝基唑类化合物溶液，然后加入碳酸钠粉末，于室温条件下搅拌，直至反应结束，将反应结束的溶液真空除去溶剂得到残余物，将残余物溶解在水中，并加入稀盐酸，得到沉淀，收集沉淀并用水洗涤，即得到如通式I所示结构的富碘含能化合物，其中，所述多硝基唑类化合物为1，3
‑
二硝基
‑
1，2，4
‑
三唑、1，3，4
‑
三硝基
‑
1氢
‑
吡唑中的任意一种；其中，当多碘化合物为三碘吡唑，无机碱粉末为KOH粉末，多硝基唑类化合物为1，3
‑
二硝基
‑
1，2，4
‑
三唑时，得到式1所示的富碘含能化合物1：当多碘化合物为三碘咪唑，无机碱粉末为KOH粉末，多硝基唑类化合物为1，3
‑
二硝基
‑
1，2，4
‑
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【专利技术属性】
技术研发人员：何春林，赵欣圆，刘艳，庞思平，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：