二硝胺类四并环高能量密度材料及其合成方法技术

技术编号：39983484 阅读：10 留言：0更新日期：2024-01-09 01:42

本发明专利技术公开了一种二硝胺类四并环高能量密度材料及其合成方法。所述方法以5,6‑二肼基‑[1,2,5]噁二唑[3,4‑b]吡嗪为原料，与溴化氰进行关环反应得到四并环骨架[1,2,5]噁二唑[3,4‑e]双([1,2,4]三唑)[4,3‑a:3',4'‑c]吡嗪‑5,10‑二胺，然后在纯硝酸中进行硝化反应得到目标产物N,N'‑(5‑氨基‑[1,2,4]三唑[4',3':1,5][1,2,4]三唑[3,4‑f][1,2,4]三唑[1,5‑d][1,2,4]三嗪‑2,10‑二基)二硝胺。本发明专利技术的合成方法具有操作简便、安全性高、收率高等特点，制得的高能量密度材料的密度为1.927g/cm<supgt;3</supgt;，爆速达9241m/s，高于传统高能炸药奥克托今。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于含能材料领域，涉及一种二硝胺类四并环高能量密度材料及其合成方法。

技术介绍

1、由于并环化合物具有很大的环张力和共轭体系，使得氮杂并环类化合物具有较好的热稳定性、爆轰性能以及较低的机械感度，成为含能材料设计的焦点。并环数越多，则共轭体系越大，相邻分子间弱相互作用力越强，同时合成难度也会增加。在现有含能材料中，四并环类化合物是目前环数最多的并环类含能材料。

2、目前对于四并环类化合物的研究少有报道。文献1报道了一种四并环类含能材料的合成方法(angew.chem.int.ed.,2012,51,9881-9885)，该化合物的合成如下：

3、

4、

5、该化合物以间三硝基苯为原料，在酸性亚硝酸钠氧化体系中，与对硝基氨基苯进行偶联反应得到偶氮化物，紧接着然后在硫酸铜的催化下关环得到苯并三唑，在再通过硝硫混酸对其进行硝化得到二硝基苯去取代的苯并三唑骨架，然后通过甲醇钠进行取代再酸化得到苯并三氮唑，最后用硝酸/乙酸酐体系进行氧化得到目标产物，反应共5步，总产率仅为18.9％，且由于苯环的存在使得该化合物爆轰性能并不理想，理论计算爆速d为8376m/s，密度为1.82g/cm3。

技术实现思路

1、本专利技术的目的在于提供一种二硝胺类四并环高能量密度材料及其合成方法。

2、实现本专利技术目的的技术方案如下：

3、二硝胺类四并环高能量密度材料，为n,n'-([1,2,5]呋咱[3,4-e]双([1,2,4]三

4、

5、上述本专利技术的二硝胺类四并环高能量密度材料的合成方法，以5,6-二肼基-[1,2,5]噁二唑[3,4-b]吡嗪为原料，与溴化氰进行关环反应生成苯并三唑中间体，中间体再与纯硝酸进行氧化反应，合成目标产物dnfbt，合成路线如下：

6、

7、具体步骤如下：

8、步骤1，室温搅拌下，将5,6-二肼基-[1,2,5]噁二唑[3,4-b]吡嗪缓慢加入反应溶剂中，再缓慢加入溴化氰，室温下搅拌反应，反应完成后将沉淀物过滤，用乙醇洗涤并真空干燥，得到中间体[1,2,5]噁二唑[3,4-e]双([1,2,4]三唑)[4,3-a:3',4'-c]吡嗪-5,10-二胺；

9、步骤2，将[1,2,5]噁二唑[3,4-e]双([1,2,4]三唑)[4,3-a:3',4'-c]吡嗪-5,10-二胺加入到纯硝酸中，在0℃下反应，反应完成后倒入冰水淬灭，将沉淀物过滤，用水洗涤并真空干燥，得到dnfbt。

10、优选地，步骤1中，所述的反应溶剂选自乙醇、体积比为1:1的乙醇/水溶液、体积比为1:1的乙醇/乙酸乙酯溶液或体积比为1:1:1的水/乙醇/乙酸乙酯溶液，更优选为乙醇。

11、优选地，步骤1中，溴化氰与5,6-二肼基-[1,2,5]噁二唑[3,4-b]吡嗪的摩尔比为1.5～3:1，更优选为2.1:1。

12、优选地，步骤1中，搅拌反应为48小时以上。

13、优选地，步骤2中，反应时间为2小时以上。

14、与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：

15、(1)本专利技术利用肼基与溴化氰的关环反应，一步法直接合成四并环，再通过简单的硝化体系进行硝化直接得到目标化合物，简化了反应工艺，提高了反应总产率，降低了生产成本；

16、(2)本专利技术选用高氮含量的吡嗪环作基本骨架引入高能呋咱环和1,2,4-三唑环，并引入高能致爆基团硝胺基大大提高了四并环骨架的能量，dnfbt的密度为1.927g/cm3，爆速达9241m/s，高于传统高能炸药奥克托今。

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【技术保护点】

1.二硝胺类四并环高能量密度材料，其特征在于，为N,N'-([1,2,5]呋咱[3,4-e]双([1,2,4]三唑)[4,3-a:3',4'-c]吡嗪-5,10-二基)二硝胺，结构式如下：

2.根据权利要求1所述的二硝胺类四并环高能量密度材料的合成方法，其特征在于，合成路线如下：

3.根据权利要求2所述的合成方法，其特征在于，步骤1中，所述的反应溶剂选自乙醇、体积比为1:1的乙醇/水溶液、体积比为1:1的乙醇/乙酸乙酯溶液或体积比为1:1:1的水/乙醇/乙酸乙酯溶液。

4.根据权利要求2所述的合成方法，其特征在于，步骤1中，溴化氰与5,6-二肼基-[1,2,5]噁二唑[3,4-b]吡嗪的摩尔比为1.5～3:1。

5.根据权利要求2所述的合成方法，其特征在于，步骤1中，溴化氰与5,6-二肼基-[1,2,5]噁二唑[3,4-b]吡嗪的摩尔比为2.1:1。

6.根据权利要求2所述的合成方法，其特征在于，步骤1中，搅拌反应为48小时以上。

7.根据权利要求2所述的合成方法，其特征在于，步骤2中，反应时间为2小时以上。

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【技术特征摘要】

1.二硝胺类四并环高能量密度材料，其特征在于，为n,n'-([1,2,5]呋咱[3,4-e]双([1,2,4]三唑)[4,3-a:3',4'-c]吡嗪-5,10-二基)二硝胺，结构式如下：

2.根据权利要求1所述的二硝胺类四并环高能量密度材料的合成方法，其特征在于，合成路线如下：

3.根据权利要求2所述的合成方法，其特征在于，步骤1中，所述的反应溶剂选自乙醇、体积比为1:1的乙醇/水溶液、体积比为1:1的乙醇/乙酸乙酯溶液或体积比为1:1:1的水/乙醇/乙酸乙酯溶液。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：程广斌，唐杰，雷才金，杨红伟，汤永兴，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：

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