一种多硝基芪类化合物、制备方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种多硝基芪类化合物、制备方法及其应用。所述制备方法包括以下步骤：将浓硝酸和浓硫酸混合成反应液，0℃下缓慢加入1,3,5

【技术实现步骤摘要】
一种多硝基芪类化合物、制备方法及其应用


[0001]本专利技术涉及多硝基芪类化合物
，特别是涉及一种多硝基芪类化合物、制备方法及其应用，该化合物应用于含能材料领域。

技术介绍

[0002]多硝基芪类化合物(Polynitrostilbenes)是一种很重要化学中间体，可广泛应用于非线性光学及高能耐热含能材料的领域。例如它可以用来合成新型配体用于非线性光学材料以及用作军事和民用的耐热炸药。其中，性能显著的六硝基二苯基乙烯(HNS)属于多硝基菧类化合物中的一种，其为黄色晶体，熔点高达317℃，是一种耐热炸药，具有良好的物理、化学稳定性，机械敏感度低，对静电火花不敏感，抗辐射性能强，是由上世纪60年代由瑞典人K.G.Shipp首先制成，被广泛用于油田开采和航空航天等领域。
[0003]文献(G.X.Wang,C.H.Shi,X.D.Gong,H.M.Xiao,J.Phys.Chem.A2009,113,1318)通过理论计算研究了多硝基二苯乙烯类衍生物的结构、密度、爆轰参数等性能，该类物质表现出很强的应用性。文献(Z.G.Feng and B.R.Chen,Prop.,Explos.,Pyrotech.,1991,16,12；Z.G.Feng and B.R.Chen,Prop.,Explos.,Pyrotech.,1992,17,237；L.Q.Wang,Y.H.Liu,J.G.Zhang,T.L.Zhang,L.Yang,X.J.Qiao,X.C.Hu and J.Y.Guo,Chin.J.Chem.2007,25,1044,J.Xu,F.Li,J.Wei,X.Peng,J.Chem.Res.2014,38,240
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244.)也报道合成了一系列的多硝基二苯乙烯类的化合物，该类化合物结构特殊，性能优越，同时由于具有C＝C双键，使得整个分子体系具有较强的共轭效应，从而能提升该类化合物的熔点，即耐热性能。所以在构建其它共轭体系下新型的多硝基二苯基乙烯类的化合物的合成具有极其重要的地位和意义。而且随着更多硝基官能团的引入，能够显著提高其密度(能量)及相应的耐热温度，从而满足发展的需要。
[0004]微波反应在促进有机反应中的研究已成为有机化学领域的一个热点，大量的实验研究表明，借助微波技术进行有机反应，反应速度较传统的加热方法快数倍甚至千倍，且具有操作方便、产率高及产品易纯化、安全等特点，因此，微波有机反应发展迅速。有一些文献涉及在哌啶催化通过在微波条件下合成多硝基二苯乙烯衍生物。(K.M.Poulsen,T.Reenberg,T.rnholm and J.B.Christensen,Synth.Commun.2004,34,2215；Xu J,Li F,Wei J,Journal ofChemical Research,2015,38(4):
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.)但是，多硝基类化合物具有一定的爆炸性，直接在微波激发下，温度不易控制，很容易造成化合物的分解，具有潜在的危险性。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于针对现有微波有机反应不稳定，易爆炸，温度不易控制等技术问题，提供一种多硝基芪类化合物，以及提供了该物质的合成方法，并将该化合物可应用于含能材料领域，本专利技术方法反应条件温和，选择性好，收率高，快速，绿色。
[0006]本专利技术为一种多硝基芪类化合物、制备方法及其应用，其特征在于：包括以下步
骤：
[0007]步骤一：将浓硝酸和浓硫酸混合成反应液，0℃下缓慢加入1,3,5
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三甲基苯，滴加完毕后升温至室温，反应后得到第一混合液；
[0008]步骤二：将第一混合液倒入冰水混合液中，产生白色固体，经过滤、洗涤、干燥得到第一产物；
[0009]步骤三：将第一产物与对硝基苯甲醛混合溶解在有机溶剂中，加入碱性催化剂和载体，所述第一产物与对硝基苯甲醛及碱性催化剂均匀负载在载体上，常压下除去溶剂，得到负载原料的固体混合物；
[0010]步骤四：将步骤三生成的固体混合物转移至微波反应器中，在一定输出功率下反应，得到第二产物；
[0011]步骤五：反应结束后用丙酮对第二产物进行提取，再除去丙酮得到粗品，粗品经重结晶后得到目标产物。
[0012]进一步的，步骤一中，所述浓硝酸与浓硫酸的摩尔比为1:10，浓硝酸与1,3,5
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三甲基苯的摩尔比为3.2:1，反应时间大于6h。
[0013]进一步的，所述浓硝酸的浓度为65％
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68％，浓硫酸浓度为98％。
[0014]进一步的，步骤三中，所述第一产物与对硝基苯甲醛的摩尔比为1:3.1，反应时间为20min。
[0015]进一步的，步骤三中，所述碱性催化剂为N
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甲基哌嗪、吗啡啉、三乙基胺、吡啶或哌啶中一种或几种。
[0016]进一步的，所述第一产物具有式(Ⅰ)所示化学结构式：
[0017][0018]进一步的，一种由多硝基芪类化合物制备方法制备的化合物，其特征在于：具有式(Ⅱ)所示化学结构式：
[0019][0020]进一步的，上述多硝基芪类化合物在合成耐热含能材料中的应用。
[0021]有益效果：和现有技术相比，本专利技术合成的多硝基芪类化合物2,4,6
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三硝基
‑
1,3,
5
‑
三(4
’‑
硝基苯乙烯基)苯，具备以下有益效果：该化合物熔点均高于220℃，该物质也可以进一步引入硝基，氨基等官能团，从而合成出更具潜力的耐热型含能材料，该物质可用于含能材料领域；(2)从结构上来看，该化合物具有六个硝基同时还具有两个双键的化合物，多个硝基的存在，保证了该化合物的能量，三个双键的存在，能提升整个分子的共轭性能，提升物质的耐热性能；(3)同时提高了该物质的合成方法，而且所述方法操作简单，反应条件温和，产率较高。(4)用传统的方法需要使用苯或甲苯作为溶剂和携水剂，苯对环境有害，不符合绿色化学的要求，而采用本专利技术的新方法来合成，避免使用溶剂，形成无溶剂体系。下面结合附图对本专利技术作进一步详细描述。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0023]图1为本专利技术实施例中目标产物2,4,6
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三硝基
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1,3,5
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三(4
’‑
硝基苯乙烯基)苯的氢核磁共振图谱，横坐标是化学位移。
[0024]图2为本专利技术实施例中目标产物2,4,6
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三硝基
‑
1,3,5
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三(4
’‑
硝基苯乙烯基)苯的碳核磁共振图谱，横坐标是化学位移。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多硝基芪类化合物的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一：将浓硝酸和浓硫酸混合成反应液，0℃下缓慢加入1,3,5
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三甲基苯，滴加完毕后升温至室温，反应后得到第一混合液；步骤二：将第一混合液倒入冰水混合液中，产生白色固体，经过滤、洗涤、干燥得到第一产物；步骤三：将第一产物与对硝基苯甲醛混合溶解在有机溶剂中，加入碱性催化剂和载体，所述第一产物与对硝基苯甲醛及碱性催化剂均匀负载在载体上，常压下除去溶剂，得到负载原料的固体混合物；步骤四：将步骤三生成的固体混合物转移至微波反应器中，在一定输出功率下反应，得到第二产物；步骤五：反应结束后用丙酮对第二产物进行提取，再除去丙酮得到粗品，粗品经重结晶后得到目标产物。2.根据权利要求1或2任意一项所述的一种多硝基芪类化合物的制备方法，其特征在于：步骤一中，所述浓硝酸与浓硫酸的摩尔比为1:10，浓硝酸与1,3,5
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三甲基苯的摩尔比为3.2:1，反应时间...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭新华，郭川洲，郭家铭，王雅雅，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：