一种双叠氮基取代的1,2,3,4-四嗪稠环含能化合物及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种双叠氮基取代的1,2,3,4

【技术实现步骤摘要】
一种双叠氮基取代的1,2,3,4
‑
四嗪稠环含能化合物及其制备方法


[0001]本专利技术属于含能材料合成
，具体涉及一种双叠氮基取代的1,2,3,4
‑
四嗪稠环含能化合物及其制备方法。

技术介绍

[0002]含能材料是功能材料领域的热点研究方向之一，其主要应用于常规武器系统毁伤、发射和民防装备中。其中，含能化合物作为实现高效毁伤能量载体的核心组成部分，要求其具有高能量、高密度、低感度等特点。近年来，有机富氮高能量密度化合物已发展为该领域的研究热点之一，作为火工品和武器中的重要材料之一，起爆药也在其中扮演着不可替代的作用。目前，叠氮化铅、史蒂芬酸铅是军用火工品的主要起爆用品，其它应用的起爆药也多含有汞、钡、铅等重金属，从环保的角度来看，不利于长久的发展。有机叠氮类的碳氮二元含能化合物具有生成焓高、起爆灵敏、产物无污染等特点。但目前发展的有机碳氮二元含能化合物，晶体密度较低，在热稳定性方面仍具有很大的挑战，也是当前高密度含能材料研究亟需解决的难题。
[0003]随着合成技术的发展和产业升级，有机富氮含能材料所带来的高效性和实用性被越来越多的国家和机构所认可。随着学科的不断深入探究，越来越多的高性能含能有机化合物被发掘。叠氮基团作为致爆基团的一种，同时也在含能材料的官能团转化中被应用，其具有高氮量、反应性好等特点。叠氮基团结合具有大共轭体系、共平面的富氮稠环骨架，可以制备出很多具有较高密度和生成热的有机起爆药。

技术实现思路

[0004]为了解决现有技术中的问题，本专利技术提供一种双叠氮基取代的1,2,3,4
‑
四嗪稠环含能化合物及其制备方法，在提高含能材料晶体密度的同时，进一步改善含能材料的热分解温度、提高含能材料的性能。
[0005]本专利技术解决其技术问题是采用以下技术方案实现的：
[0006]本专利技术第一个目的在于提供一种双叠氮基取代的1,2,3,4
‑
四嗪稠环含能化合物，其特征在于，结构式如式Ⅰ所示：
[0007][0008]进一步的，所述含能化合物结构式如式Ⅱ中任一个所示：
[0009][0010]本专利技术第二个目的在于提供一种双叠氮基取代的1,2,3,4
‑
四嗪稠环含能化合物的制备方法，包括以下步骤：以双硝基取代的1,2,3,4
‑
四嗪稠环含能化合物为原料溶解于溶剂中，加入叠氮化物为氮源进行反应，过滤干燥得到所述双叠氮基取代的1,2,3,4
‑
四嗪稠环含能化合物。
[0011]反应结构式如下：
[0012][0013]进一步的，所述溶剂为N,N
‑
二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、四氢呋喃、乙腈、二氯甲烷、氯仿、甲醇、乙醇、水、异丙醇、乙二醇、丙酮、乙醚、乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、乙二醇单丁醚、甘油、丙酮、三乙醇胺、吡啶、苯、甲苯、二甲苯中的任意一种。
[0014]进一步的，加入所述溶剂的体积与所述双硝基取代的1,2,3,4
‑
四嗪稠环含能化合物的质量比为2mL/g～20mL/g。
[0015]进一步的，所述叠氮化物为叠氮化钠、叠氮化钾、叠氮化银、叠氮化铅、叠氮化钡、三甲基硅叠氮中的任意一种。
[0016]进一步的，加入所述双硝基取代的1,2,3,4
‑
四嗪稠环含能化合物与叠氮化物的摩尔比为1:2～1:5。
[0017]进一步的，反应条件为
‑
30℃～160℃下反应1h以上。
[0018]进一步的，所述双硝基取代的1,2,3,4
‑
四嗪稠环含能化合物的结构式如式Ⅲ所示：
[0019][0020]一种双叠氮基取代的1,2,3,4
‑
四嗪稠环含能化合物的制备方法，包括以下步骤：以5,5
’‑
二氨基
‑
3,3
’‑
联三唑为原料经过Sandmeyer反应得到的中间化合物，溶解于溶剂Ⅰ中，加入胺化试剂反应，将反应产物过滤干燥后重新溶解于溶剂Ⅱ进行氧化反应，得到的反应产物过滤纯化后得到所述双叠氮基取代的1,2,3,4
‑
四嗪稠环含能化合物。
[0021]反应结构式如下：
[0022][0023]进一步的，所述胺化试剂为O
‑
对甲苯磺酰羟胺、均三甲苯磺酰O
‑
羟胺、羟胺
‑
O
‑
磺酸中的任意一种。
[0024]进一步的，所述溶剂Ⅰ为碱性溶剂，所述碱性溶剂为氢氧化钠、氢氧化钾、叔丁醇钾、甲醇钠、1,8
‑
二氮杂二环十一碳
‑7‑
烯、1,5
‑
二氮杂双环[4.3.0]壬
‑5‑
烯、四乙基氢氧化铵中的任意一种。
[0025]进一步的，胺化反应的条件为反应温度为室温，反应时间大于1小时。
[0026]进一步的，在氧化反应时加入氧化剂，所述氧化剂为高锰酸钾、重铬酸钾、过硫酸钠、次氯酸钠、次氯酸叔丁酯、次氯酸钠、双氧水中的任意一种。
[0027]进一步的，所述溶剂Ⅱ为乙腈或乙酸乙酯。
[0028]进一步的，所述Sandmeyer反应后得到的中间化合物为双叠氮取代的联三唑化合物。
[0029]进一步的，所述Sandmeyer反应时加入卤化试剂和酸，得到的中间化合物为卤代化合物。
[0030]进一步的，所述卤化试剂为碘化钾、碘化钠、氯化亚铜中的任意一种。
[0031]进一步的，所述酸为浓硫酸或浓盐酸。
[0032]进一步的，所述Sandmeyer反应的条件为反应温度为
‑
10℃到30℃，反应时间不少于1小时。
[0033]本专利技术第三个目的在于提供一种双叠氮基取代的1,2,3,4
‑
四嗪稠环含能化合物作为高密度含能材料的应用。
[0034]进一步的，一种双叠氮基取代的1,2,3,4
‑
四嗪稠环含能化合物作为起爆药物的应用。
[0035]与现有技术相比，本专利技术的有益技术效果在于：
[0036]本专利技术高氮高密度的双叠氮基取代的1,2,3,4
‑
四嗪稠环化合物氮含量高达80.32％，密度达到1.816g
·
cm
‑3，改进了高氮含能化合物密度低的问题。相对于传统的重金属叠氮化合物，在保持较高的爆轰性能外，对环境友好且无污染。
[0037]上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本专利技术的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本专利技术的具体实施方式。
附图说明
[0038]图1为本专利技术2,9
‑
二叠氮基双
‑
([1,2,4]三唑)[1,5
‑
d:5',1'
‑本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双叠氮基取代的1,2,3,4
‑
四嗪稠环含能化合物，其特征在于，结构式如式Ⅰ所示：2.如权利要求1所述一种双叠氮基取代的1,2,3,4
‑
四嗪稠环含能化合物，其特征在于，所述含能化合物结构式如式Ⅱ中任一个所示：3.一种根据权利要求1或2所述双叠氮基取代的1,2,3,4
‑
四嗪稠环含能化合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：以双硝基取代的1,2,3,4
‑
四嗪稠环含能化合物为原料溶解于溶剂中，加入叠氮化物为氮源进行反应，过滤干燥得到所述双叠氮基取代的1,2,3,4
‑
四嗪稠环含能化合物。反应结构式如下：4.如权利要求3所述一种双叠氮基取代的1,2,3,4
‑
四嗪稠环含能化合物的制备方法，其特征在于：所述溶剂为N,N
‑
二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、四氢呋喃、乙腈、二氯甲烷、氯仿、甲醇、乙醇、水、异丙醇、乙二醇、丙酮、乙醚、乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、乙二醇单丁醚、甘油、丙酮、三乙醇胺、吡啶、苯、甲苯、二甲苯中的任意一种。5.如权利要求3所述一种双叠氮基取代的1,2,3,4
‑
四嗪稠环含能化合物的制备方法，其特征在于：加入所述双硝基取代的1,2,3,4
‑
四嗪稠环含能化合物与叠氮化物的摩尔比为1:2～1:5。6.一种根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹平，张辉，庞思平，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：