二硝基吡唑并1，2，3，5-四嗪-2-氧化物及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种二硝基吡唑并1，2，3，5

【技术实现步骤摘要】
二硝基吡唑并1，2，3，5
‑
四嗪
‑2‑
氧化物及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及含能材料有机合成领域。更具体地说，本专利技术涉及一种二硝基吡唑并1，2，3，5
‑
四嗪
‑2‑
氧化物及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]高爆轰性能作为含能材料本身的特性成为研究者们所追求的目标，然而含能材料往往存在高能低感的矛盾，因此，在保持高能量的同时，含能材料的安全性能越来越受到重视,而含能材料的结构影响爆速、分解温度、密度等爆轰性能。
[0003]随着现代化学化工技术的发展，在国防需求的驱动下，新型含能材料纷纷面世，如硝铵炸药系列的奥克托今(HMX)，高密度高氮含量化合物系列的CL
‑
20、八硝基立方烷(ONC)等众多含能材料的爆速已跨越9000m
·
s
‑1的大关，但这些含能材料的热分解温度大多低于200℃，而密度超过1.9g
·
cm
‑3，热分解温度超过250℃的几乎没有。因此，如何设计含能材料的结构，以获得高爆速、高密度、高热分解温度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，提供了一种二硝基吡唑并1，2，3，5
‑
四嗪
‑2‑
氧化物，具有式I所示结构：
[0006][0007]优选的是，将硝基脒基团引入到硝基吡唑环中得到化合物1，之后通过硫酸和双氧水共同氧化得到化合物2，再通过硝酸硝化得到二硝基吡唑并
‑
1，2，3，5
‑
四嗪
‑2‑
氧化物，其中，化合物1、化合物2的结构分别如式1、式2所示：
[0008][0009]优选的是，包括以下步骤：
[0010]步骤一、将1
‑
甲基
‑2‑
硝基
‑1‑
亚硝基胍和3，5
‑
二氨基
‑4‑
硝基吡唑添加到乙酸
‑
乙酸钠混合水溶液中，得到反应液1，并置于60～80℃下搅拌回流反应，直至悬浊液由橙红色转为棕黄色，分离纯化得到化合物1；
[0011]步骤二、将H2SO4溶液保持在0℃以下的环境下滴加H2O2溶液，然后在0℃下将化合物1分批次加入，得到反应液2，待反应温度升至室温时，搅拌直至反应结束，分离纯化得到
化合物2；
[0012]步骤三、将HNO3溶液置于0℃环境下，分批次加入化合物2，得到反应液3，待反应温度升至室温时，搅拌直至反应结束，分离纯化得到二硝基吡唑并
‑
1，2，3，5
‑
四嗪
‑2‑
氧化物。
[0013]优选的是，步骤一的分离纯化具体操作为：将反应液1反应结束后混合液1过滤，得到固体1，并用水洗涤固体1，洗涤后的固体1干燥。
[0014]优选的是，步骤二和步骤三的分离纯化方法相同，具体操作为：将反应液2和反应液3反应结束后的混合液2和混合液3分别倒入冰水中，析出固体2和固体3，过滤得到固体2和固体3，并用水洗涤固体2和固体3，将洗涤后的固体2和固体3干燥。
[0015]优选的是，步骤一中的1
‑
甲基
‑2‑
硝基
‑1‑
亚硝基胍和3，5
‑
二氨基
‑4‑
硝基吡唑的摩尔比为1～1.2:1，乙酸
‑
乙酸钠混合水溶液的用量为每克3，5
‑
二氨基
‑4‑
硝基吡唑10～20mL。
[0016]优选的是，步骤二中的H2SO4溶液的质量分数为60～70％，H2O2溶液的质量分数为30～40％，H2SO4溶液和H2O2溶液体积比为1:1，化合物1的用量为每毫升H2SO4溶液0.3～0.5mmol，搅拌反应时间为3～5h。
[0017]优选的是，步骤三中的HNO3溶液的质量分数为68～97％，HNO3溶液的体积为3～5mL，化合物1的用量为每毫升HNO3溶液0.1～0.2mmol，搅拌反应时间为3～5h。
[0018]提供一种含能产品，包含二硝基吡唑并1，2，3，5
‑
四嗪
‑2‑
氧化物。
[0019]提供一种二硝基吡唑并1，2，3，5
‑
四嗪
‑2‑
氧化物在制造军用炸药、火药、发射药的含能产品的用途。
[0020]本专利技术至少包括以下有益效果：
[0021]第一、本专利技术提供了一种二硝基吡唑并1，2，3，5
‑
四嗪
‑2‑
氧化物，其爆速大于9000m s
‑1，密度大于1.9g cm
‑3，热分解温度高达287℃，具有高能量密度和优异热稳定性的有益效果，在制备军用炸药、火药、发射药等产品上具有很高的应用价值。
[0022]第二、本专利技术提供的制备方法避免了剧毒试剂如叠氮化钠、溴化氰、丙二腈的使用，同时避免了敏感的重氮中间体的使用，从而具有安全简单的良好作用。
[0023]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
[0024]图1为本专利技术的所述二硝基吡唑并1，2，3，5
‑
四嗪
‑2‑
氧化物的结构式；
[0025]图2为本专利技术的所述二硝基吡唑并1，2，3，5
‑
四嗪
‑2‑
氧化物的差示扫描热分解谱图；
[0026]图3为本专利技术的所述二硝基吡唑并1，2，3，5
‑
四嗪
‑2‑
氧化物的红外谱图；
[0027]图4为本专利技术的所述二硝基吡唑并1，2，3，5
‑
四嗪
‑2‑
氧化物的x
‑
射线单晶结构图。
具体实施方式
[0028]下面结合附图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。
[0029]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；在本专利技术的描述中，术语指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。
[0030]<实施例>
[0031]步骤一、将2.2g(15mmol)1
‑
甲基
‑2‑
硝基
‑1‑
亚硝基胍和2g(15mm本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.二硝基吡唑并1，2，3，5
‑
四嗪
‑2‑
氧化物，其特征在于，具有式I所示结构：2.如权利要求1所述的二硝基吡唑并1，2，3，5
‑
四嗪
‑2‑
氧化物的制备方法，其特征在于，将硝基脒基团引入到硝基吡唑环中得到化合物1，之后通过硫酸和双氧水共同氧化得到化合物2，再通过硝酸硝化得到二硝基吡唑并
‑
1，2，3，5
‑
四嗪
‑2‑
氧化物，其中，化合物1、化合物2的结构分别如式1、式2所示：3.如权利要求2所述的二硝基吡唑并1，2，3，5
‑
四嗪
‑2‑
氧化物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、将1
‑
甲基
‑2‑
硝基
‑1‑
亚硝基胍和3，5
‑
二氨基
‑4‑
硝基吡唑添加到乙酸
‑
乙酸钠混合水溶液中，得到反应液1，并置于60～80℃下搅拌回流反应，直至悬浊液由橙红色转为棕黄色，分离纯化得到化合物1；步骤二、将H2SO4溶液保持在0℃以下的环境下滴加H2O2溶液，然后在0℃下将化合物1分批次加入，得到反应液2，待反应温度升至室温时，搅拌直至反应结束，分离纯化得到化合物2；步骤三、将HNO3溶液置于0℃环境下，分批次加入化合物2，得到反应液3，待反应温度升至室温时，搅拌直至反应结束，分离纯化得到二硝基吡唑并
‑
1，2，3，5
‑
四嗪
‑2‑
氧化物。4.如权利要求3所述的二硝基吡唑并1，2，3，5
‑
四嗪
‑2‑
氧化物的制备方法，其特征在于，步骤一的分离纯化具体操作为：将反应液1反应结束后的混合液1过滤，得到固体1，并用水洗涤固体1，洗涤后的固体1干燥。5.如权利要求3所述的二硝基吡唑并1，2，3，5
‑<...

【专利技术属性】
技术研发人员：何春林，李杰，庞思平，张琦，李景文，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：