【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及含能材料，尤其涉及一种起爆药icm-103的合成方法。
技术介绍
1、起爆药是一类用于点火头或雷管中使含能材料燃烧或爆轰的单质化合物或混合物，是火工品和武器中的重要组成部分。目前，商业化的起爆药主要有叠氮化铅、史蒂芬酸铅等，但随着火工品安全性的要求越来越高，这些起爆药在性能上的缺陷也越来越明显。
2、2018年的中国专利cn108752349a公开了一种新型的高性能绿色有机起爆药，icm-103，即化合物4-叠氮基-5-硝基-7h-吡唑并[3,4-d][1,2,3]三嗪-2-氧化物。后来，2019年的学术论文“a green metal-free fused-ring initiating substance”(doi：10.1038/s41467-019-09347-y)，以及2020年的博士学位论文“基于吡唑并[1,2,3]三嗪-2-氧化物骨架的新型二元稠环含能分子的设计、合成与性能研究”也对其进行了报道。因制备简单、绿色无污染、不含金属、可靠点火、化学稳定、起爆性能强等一系列优点，icm-103受到了国内外的广泛关注。
3、合成icm-103需经过两个合成步骤：(1)第一步，通过氰基与叠氮离子的[3+2]环加成反应合成中间体3-氨基-4-(1h-四唑-5-基)-吡唑；(2)第二步，在硝化体系中，通过对中间体的硝化、关环反应合成目标物质4-叠氮基-5-硝基-7h-吡唑并[3,4-d][1,2,3]三嗪-2-氧化物(代号icm-103)。针对第二个步骤，cn108752349a提供的硝化试
4、但是，发烟硝酸和100％硝酸均具有强腐蚀性，存储和使用过程中产生大量的毒性二氧化氮红棕色气体，危险性高；五氧化二氮的熔点为30℃，32℃时升华并明显分解，47℃时完全分解，稳定性差；四氟硼酸硝具有较强的吸湿性，须在无水条件下储存和应用，使用条件苛刻。上述缺陷使得起爆药icm-103的规模化生产和应用范围受到了限制。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种起爆药icm-103的合成方法。
2、本专利技术提供一种起爆药icm-103的合成方法，包括：合成得到中间体3-氨基-4-(1h-四唑-5-基)-吡唑后，将其加入kno3和h2so4组成的硝化体系中反应，经后处理得到起爆药icm-103。
3、本专利技术采用硝酸钾作为硝化试剂，与硫酸组成硝化体系，实现对中间体3-氨基-4-(1h-四唑-5-基)-吡唑的硝化与环化，合成目标产物icm-103。
4、常见的硝化体系包括：
5、(a)硝酸类：65％～100％hno3、发烟hno3、hno3/h2so4、hno3/h3po4、hno3/hclo4、hno3/et2o、hno3/(cf3co)2o、hno3/cf3cooh、hno3/ch4o3s、hno3/cf3so3h；
6、(b)硝酸盐类：agno3/bf3、kno3/h2so4、cu(no3)2/(ch3co)2o、kno3/nano3/tmscl/alcl3、nh4no3/(cf3co)2o；
7、(c)硝酸酯类：meono2/bf3、me3siono2；
8、(d)硝基化合物类：no2bf4、no2pf6、meco2no2、cf3co2no2、phco2no2；
9、(e)氮氧化物类：n2o3/bf3、n2o4/h2so4、n2o4/alcl3、n-buli/n2o4、n2o5、n2o5/hno3、n2o5/so2；
10、(f)硝基烷烃类：c(no2)4、ch(no2)3、(o2n)3cc(no2)。
11、如前所述，现有技术一般采用硝酸类和氮氧化物类硝化体系，根本没有考虑过其他类别。从理论上分析，上述硝化体系均可尝试替代现有的硝化体系，但实际操作中，并非所有硝化体系都能获得良好的合成结果。
12、在本专利技术的一些实施例中，所述h2so4选自98％h2so4、发烟硫酸，kno3与98％h2so4的用量比为1g：2～20ml，kno3与发烟硫酸的用量比为1g：1～15ml。
13、在本专利技术的一些实施例中，所述反应的温度为40℃～100℃。
14、在kno3和h2so4组成的硝化体系中，硫酸的浓度对反应的影响很大。一般来说，硫酸的浓度越高，反应速率越快，但同时也会增加反应的难度和危险性。本专利技术研究发现，选择合适的硫酸浓度即选用98％h2so4或发烟硫酸，并控制kno3与98％h2so4或发烟硫酸的用量比以及反应温度，可以确保反应的安全和顺利进行。
15、在本专利技术的一些实施例中，将所述中间体3-氨基-4-(1h-四唑-5-基)-吡唑加入kno3和h2so4组成的硝化体系中的步骤包括：
16、先将h2so4加入反应容器中，冷却至-15℃～0℃，然后加入kno3，再将中间体3-氨基-4-(1h-四唑-5-基)-吡唑加入kno3与h2so4的混合溶液中。
17、在本专利技术的一些实施例中，所述中间体3-氨基-4-(1h-四唑-5-基)-吡唑与kno3的质量比为1：2～6。
18、在本专利技术的一些实施例中，所述kno3和所述中间体3-氨基-4-(1h-四唑-5-基)-吡唑均采用分批次加料。分批次加料的目的是使混合更加均匀。
19、在本专利技术的一些实施例中，所述反应过程中进行搅拌，搅拌转速控制在100～800rpm，搅拌反应时间为1～8小时。
20、在本专利技术的一些实施例中，所述后处理包括：将反应液倾倒在冰块上或冰水混合物(冰的质量比例不低于30％)中，收集析出的固体，经洗涤和真空干燥后得到目标产物icm-103。
21、在本专利技术的一些实施例中，所述中间体3-氨基-4-(1h-四唑-5-基)-吡唑的合成步骤包括：
22、在-10℃～130℃温度下，将3-氨基-4-氰基-吡唑分散于溶剂中，接着分批加入盐maxb和叠氮化物，继续反应，再向其中滴加酸，而后过滤，洗涤，将固体干燥；其中，m＝fe、co、ni、mn、zn、cd、au、ag、cu、cr、al、v、nh4、(ch3)2nh2、(ch3)3nh、(ch3ch2)2nh2、(ch3ch2)3nh，x＝f、cl、br、i、no3、so4、hso4、co3、hco3、hcoo、ch3coo、cf3coo、(coo)2、ch2(coo)2，a、b的取值在m和x确定后自然确定。
23、其中，溶剂是dmf、dmso、thf、乙腈、二氯甲烷、氯仿、甲醇、乙醇、水、异丙醇、乙二醇、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、二甲苯等中的任意一种或合适的两种及多种溶剂的混合物。溶剂体积用量与投料质量比为v(溶剂)：m(3-氨基-4-氰基-吡本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种起爆药ICM-103的合成方法，其特征在于，包括：合成得到中间体3-氨基-4-(1H-四唑-5-基)-吡唑后，将其加入KNO3和H2SO4组成的硝化体系中反应，经后处理得到起爆药ICM-103。
2.根据权利要求1所述的起爆药ICM-103的合成方法，其特征在于，所述H2SO4选自98％H2SO4、发烟硫酸，KNO3与98％H2SO4的用量比为1g：2～20mL，KNO3与发烟硫酸的用量比为1g：1～15mL。
3.根据权利要求1所述的起爆药ICM-103的合成方法，其特征在于，所述反应的温度为40℃～100℃。
4.根据权利要求1-3任一项所述的起爆药ICM-103的合成方法，其特征在于，将所述中间体3-氨基-4-(1H-四唑-5-基)-吡唑加入KNO3和H2SO4组成的硝化体系中的步骤包括：
5.根据权利要求4所述的起爆药ICM-103的合成方法，其特征在于，所述中间体3-氨基-4-(1H-四唑-5-基)-吡唑与KNO3的质量比为1:2～6。
6.根据权利要求4所述的起爆药ICM-103的合成方法，其特征在于
7.根据权利要求1-3任一项所述的起爆药ICM-103的合成方法，其特征在于，所述反应过程中进行搅拌，搅拌转速控制在100～800rpm，搅拌反应时间为1～8小时。
8.根据权利要求1-3任一项所述的起爆药ICM-103的合成方法，其特征在于，所述后处理包括：
9.根据权利要求1-3任一项所述的起爆药ICM-103的合成方法，其特征在于，所述中间体3-氨基-4-(1H-四唑-5-基)-吡唑的合成步骤包括：
10.根据权利要求1-3任一项所述的起爆药ICM-103的合成方法，其特征在于，所述合成方法的收率为40％～75％，纯度为99.6％～99.9％。
...【技术特征摘要】
1.一种起爆药icm-103的合成方法，其特征在于，包括：合成得到中间体3-氨基-4-(1h-四唑-5-基)-吡唑后，将其加入kno3和h2so4组成的硝化体系中反应，经后处理得到起爆药icm-103。
2.根据权利要求1所述的起爆药icm-103的合成方法，其特征在于，所述h2so4选自98％h2so4、发烟硫酸，kno3与98％h2so4的用量比为1g：2～20ml，kno3与发烟硫酸的用量比为1g：1～15ml。
3.根据权利要求1所述的起爆药icm-103的合成方法，其特征在于，所述反应的温度为40℃～100℃。
4.根据权利要求1-3任一项所述的起爆药icm-103的合成方法，其特征在于，将所述中间体3-氨基-4-(1h-四唑-5-基)-吡唑加入kno3和h2so4组成的硝化体系中的步骤包括：
5.根据权利要求4所述的起爆药icm-103的合成方法，其特征在于，所述中间体3-...
【专利技术属性】
技术研发人员：崔超，李小龙，冯永安，邓沐聪，曹卫国，
申请(专利权)人：中北大学，
类型：发明
国别省市：
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