一种2-偕二硝基吡嗪肼盐化合物、制备方法及应用技术

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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偕二硝基吡嗪肼盐化合物、制备方法及应用


[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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偕二硝基吡嗪肼盐化合物、制备方法及其作为含能材料的应用。

技术介绍

[0002]传统含能材料的能量和安定性是对立的，因此寻找那些具有更高能量、更低感度和更好热安定性的化合物成为含能领域发展的方向。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。
[0003]嗪类化合物是构建新型含能化合物的理想结构单元，嗪类化合物的基本骨架是氮杂的芳香六元环，一方面芳香性使整个分子更稳定，从而有更低的感度，对摩擦、撞击和火花更不敏感，使用更安全；另一方面，N原子替换苯环中的CH基团，使体系具有更大的生成焓、更高的燃烧热且更易达到氧平衡，从而用作含能材料会具有更高的能量。在含能骨架上引入偕二硝基、三硝基甲基等富氧基团可有效提高化合物的密度和能量水平。
[0004]Siping Pang等人《Energetic Di
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and Trinitromethylpyridines:Synthesis and Characterization》，Molecules 2018,23,2公开了2
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偕二硝基吡啶肼盐的合成方法，以及它的部分性能数据，该化合物结构如(Ⅱ)所示：
[0005][0006]经专利技术人实测与计算(采用本专利技术相同的检测方法)，该化合物的密度为1.56g/cm3，爆速为7438m/s，爆压为19.6GPa。但是该化合物密度较低、能量较小。

技术实现思路

[0007]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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偕二硝基吡嗪肼盐化合物。本专利技术所提供的2
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偕二硝基吡嗪肼盐化合物结构式如(I)所示：
[0008][0009][0010]本专利技术同时还提供了上述2
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偕二硝基吡嗪肼盐化合物的制备方法。为此，本专利技术所提供的制备方法包括：
[0011](1)40～60℃条件下，盐酸羟胺、乙酸钠和2
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甲醛吡嗪在第一溶剂中反应制备2
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甲醛肟吡嗪；所述第一溶剂选自乙醇、甲醇和乙腈中的一种或两种以上的混合物；
[0012](2)50～70℃条件下，2
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甲醛肟吡嗪和N2O4在第二溶剂中反应制备2
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三硝基甲基吡嗪；所述第二溶剂选自乙腈、丙酮和乙酸乙酯中的一种或两种以上的混合物；
[0013](3)室温下，2
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三硝基甲基吡嗪和水合肼在第三溶剂中反应制备2
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偕二硝基吡嗪肼盐，所述第三溶剂选自甲醇、乙醇和水中的一种或两种以上的混合物。
[0014]可选的方案中，步骤(1)中所述2
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甲醛吡嗪、盐酸羟胺和乙酸钠的摩尔比为1:1～2.5:1～2.5。
[0015]可选的方案中，步骤(1)反应时长为1～2h。
[0016]可选的方案中，步骤(1)反应结束后冷却至室温，反应物经过滤、滤渣经萃取、干燥得2
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甲醛肟吡嗪。
[0017]可选的方案中，步骤(2)中所述N2O4的用量为每毫摩尔2
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甲醛肟吡嗪0.5～1mL。
[0018]可选的方案中，步骤(2)反应时长为2～4h。
[0019]可选的方案中，步骤(2)反应结束后冷却至室温，除去剩余的N2O4，反应液经干燥、柱层析分离后得到2
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三硝基甲基吡嗪。
[0020]可选的方案中，步骤(3)中所述2
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三硝基甲基吡嗪与水合肼的摩尔比为1:4～6。
[0021]可选的方案中，步骤(3)反应时长3～4h。
[0022]可选的方案中，步骤(3)反应结束后反应物经干燥、重结晶得2
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偕二硝基吡嗪肼盐。
[0023]本专利技术的2
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偕二硝基吡嗪肼盐化合物密度较高，其密度为1.67g/cm3，现有的2
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偕二硝基吡啶肼盐的密度为1.56g/cm3；本专利技术的2
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偕二硝基吡嗪肼盐化合物能量较高，其爆速为7769m/s，爆压为23.5GPa，现有的2
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偕二硝基吡啶肼盐的爆速为7438m/s，爆压为19.6GPa。可见，本专利技术的2
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偕二硝基吡嗪肼盐化合物可作为含能材料使用。
具体实施方式
[0024]除非有特殊说明，本文中的科学与技术术语根据相关领域普通技术人员的认识理解。还应理解，本文涉及的温度、浓度是近似值，用于说明目的。虽然与本文描述的方法和材料相似或等价的方法和材料可以用于本公开的实施，但下文描述了部分适合的方法和材料。本文提到的出版物、专利申请、专利和其他参考文献以引用方式部分纳入本文，如出现冲突，以本文为准。另外，所述物料用量、温度、溶剂和反应时长等仅是示例性的，而并不意欲进行限制。具体方案中，本领技术人员可以根据本专利技术所公开内容采用常规实验时段对方法中所涉及的物质配比、浓度、温度、溶剂、反应物加入顺序、物料加入方式、产物回收进行优化以实现本专利技术的目的。
[0025]本专利技术以2
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甲醛吡嗪为原料，首先与盐酸羟胺反应生成2
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甲醛肟吡嗪，然后用N2O4硝解生成2
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三硝基甲基吡嗪，最后与水合肼反应生成2
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偕二硝基吡嗪肼盐。相应合成路线如下：
[0049]核磁光谱：1HNMR(DMSO
‑
d6):δ8.92(1H,CH),8.89(1H,CH),8.81(1H,CH),7.26(5H,N2H
5+
)；
13
CNMR(DMSO
‑
d6):δ157.2(s),141.5(s),139.2(s),127.3(s),119.1(s).
[0050]元素分析：分子式C5H8N6O4[0051]理论值：C27.78,H3.73,N38.88
[0052]实测值：C27.72,H3.80,N38.83
[0053]上述结构鉴定数据证实得到物质确实是2
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偕二硝基吡嗪肼盐。
[0054]该实施例所得2
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偕二硝基吡嗪肼盐的性能：
[0055](1)物化性能：外观：淡黄色固体；密度：1.67g/cm3；
[0056](2)爆轰性能
[0057]爆速：密度为1.67g/cm3，计算爆速为7769m/sK
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J方程
[0058]爆压：密度为1.67g/cm3，计算爆压为23.5GPaK
‑
J方程
[005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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偕二硝基吡嗪肼盐化合物，其结构式如(I)所示：2.权利要求1所述2
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偕二硝基吡嗪肼盐化合物的制备方法，其特征在于，所述方法包括：(1)40～60℃条件下，盐酸羟胺、乙酸钠和2
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甲醛吡嗪在第一溶剂中反应制备2
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甲醛肟吡嗪；所述第一溶剂选自乙醇、甲醇和乙腈中的一种或两种以上的混合物；(2)50～70℃条件下，2
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甲醛肟吡嗪和N2O4在第二溶剂中反应制备2
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三硝基甲基吡嗪；所述第二溶剂选自乙腈、丙酮和乙酸乙酯中的一种或两种以上的混合物；(3)室温下，2
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三硝基甲基吡嗪和水合肼在第三溶剂中反应制备2
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偕二硝基吡嗪肼盐，所述第三溶剂选自甲醇、乙醇和水中的一种或两种以上的混合物。3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述2
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甲醛吡嗪、盐酸羟胺和乙酸钠的摩尔比为1:1～2.5:1～2.5。4.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)...

【专利技术属性】
技术研发人员：张义迎，周诚，张红武，李普瑞，熊存良，
申请(专利权)人：西安近代化学研究所，
类型：发明
国别省市：