3,6,7-三氨基-1,2,4-三唑并环离子型硝基唑类化合物及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种3,6,7-三氨基-1,2,4-三唑并环离子型硝基唑类化合物及其制备方法，将3,6,7-三氨基-1,2,4-三唑并环化合物与硝基唑类-1H化合物分散于适量的去离子水中，加热反应，然后静置，待温度降至常温时滤出固体，将所述固体水洗、干燥，即得到所述3,6,7-三氨基-1,2,4-三唑并环离子型硝基唑类化合物。其中硝基唑类-1H化合物为2,4-二硝基咪唑-1H、4,5-二硝基咪唑-1H、3,5-二硝基吡唑-1H、3-氨基-5-硝基-1,2,4-三唑-1H、3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮或5,5’-二硝基-3,3’-联三唑-1H,1’H中的一种。本发明专利技术制备方法简单，无毒副产物，条件温和，产率高，所得产物经量子化学计算，其爆速介于8500～9200m/s。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的实施方式涉及有机化学领域，更具体地，本专利技术的实施方式涉及3,6,7-三氨基-1,2,4-三唑并环离子型硝基唑类化合物及其制备方法。
技术介绍
离子型含能材料是一类含氮量高且生成热高的含能化合物，近年来备受炸药合成领域的关注。其分解产物多为密度大、蒸汽压低的四氧化二氮，因此相比传统单质炸药来说对环境更加友好。由于其爆轰性能优良、机械感度低、生成热高、热稳定性优良等特点，因此可作为高能组分用于军事、航空航天、民用爆破等领域。富氮唑类化合物是一类良好的离子型含能材料的载体，其分子结构中通常含有C＝N、N＝N或C＝C共轭双键以及伯胺、仲胺等基团，因此在形成离子型含能材料时不仅有利于形成阳离子，也可以形成阴离子。本专利技术中所用的阳离子3,6,7-三氨基-1,2,4-三唑并环化合物采用K.T.Potts等人在J.Org.Chem.1968,33,143-150中描述的方法制得，路线如下：进一步在有机分子之间通过离子键的成键方式合成新型有机离子型含能材料，是目前构建、设计与制备高能量密度含能材料的有效途径之一。硝基唑类-1H化合物作为代表性的高氮含能材料，其密度、氮含量及生成热较高，且机械感度和静电火花感度较为钝感，但分子呈现酸性，容易吸湿，可作为阴离子。目前并无利用上述阳离子3,6,7-三氨基-1,2,4-三唑并环化合物与硝基唑类-1H化合物进行复配合成，以获得更加稳定、爆轰性能更高、机械感度更低的化合物的相关报道。
技术实现思路
本专利技术克服了现有技术的不足，提供3,6,7-三氨基-1,2,4-三唑并环离子型硝基唑类化合物及其制备方法，以期望可以通过简单的复配合成方法，得到稳定、爆轰性能高、感度低的离子型硝基唑类化合物。为解决上述的技术问题，本专利技术的一种实施方式采用以下技术方案：3,6,7-三氨基-1,2,4-三唑并环离子型硝基唑类化合物，它们的结构式如下：其中或者3,6,7-三氨基-1,2,4-三唑并环离子型硝基唑类化合物的制备方法的操作步骤如下：将3,6,7-三氨基-1,2,4-三唑并环化合物与硝基唑类-1H化合物分散于适量的去离子水中，加热反应，然后静置，待温度降至常温时滤出固体，将所述固体水洗、干燥，即得到所述3,6,7-三氨基-1,2,4-三唑并环离子型硝基唑类化合物。所述硝基唑类-1H化合物为2,4-二硝基咪唑-1H、4,5-二硝基咪唑-1H、3,5-二硝基吡唑-1H、3-氨基-5-硝基-1,2,4-三唑-1H、3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮或5,5’-二硝基-3,3’-联三唑-1H,1’H中的一种。所述3,6,7-三氨基-1,2,4-三唑并环化合物与硝基唑类-1H化合物的摩尔比为1～2:1。所述加热反应的加热温度为80～100℃。所述加热反应的反应时间为0.5～1h。所述去离子水与硝基唑类-1H化合物的摩尔比为500～2200:1。将3,6,7-三氨基-1,2,4-三唑并环化合物与硝基唑类-1H化合物进行复配合成，不仅可以增加分子内氢键和热稳定性，还可以消除活泼氢、提高氮含量，同时提升化合物的爆轰性能、降低机械感度。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：1、得到新的3,6,7-三氨基-1,2,4-三唑并环离子型硝基唑类化合物尚未见文献报道。2、本专利技术中的3,6,7-三氨基-1,2,4-三唑并环离子型硝基唑类化合物经量子化学计算，其爆速介于8500～9200m/s。3、本专利技术的3,6,7-三氨基-1,2,4-三唑并环离子型硝基唑类化合物制备方法较为简便，无毒副产物，条件温和，产率高。附图说明图1为本专利技术3,6,7-三氨基-1,2,4-三唑并环离子型硝基唑类化合物的合成路线实现。图2为本专利技术3,6,7-三氨基-1,2,4-三唑并环-2,4-二硝基咪唑的13C核磁碳谱。图3为本专利技术3,6,7-三氨基-1,2,4-三唑并环-4,5-二硝基咪唑的13C核磁碳谱。图4为本专利技术3,6,7-三氨基-1,2,4-三唑并环-4,5-二硝基咪唑一水合物的晶体结构。图5为本专利技术3,6,7-三氨基-1,2,4-三唑并环-3,5-二硝基吡唑的13C核磁碳谱。图6为本专利技术3,6,7-三氨基-1,2,4-三唑并环-3-氨基-5-硝基三唑的13C核磁碳谱。图7为本专利技术3,6,7-三氨基-1,2,4-三唑并环-3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮的晶体结构。图8为本专利技术3,6,7-三氨基-1,2,4-三唑并环-3-硝基-1,2,4-三唑-5-酮的13C核磁碳谱。图9为本专利技术3,6,7-三氨基-1,2,4-三唑并环-5,5’-二硝基-3,3’-联三唑的13C核磁碳谱。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。图1是本专利技术3,6,7-三氨基-1,2,4-三唑并环离子型硝基唑类化合物的合成路线，将3,6,7-三氨基-1,2,4-三唑并环化合物与硝基唑类-1H化合物按照一定摩尔比分散于适量的去离子水中，加热反应一段时间后，静置待温度降至常温时滤出固体，水洗、干燥，得到3,6,7-三氨基-1,2,4-三唑并环离子型硝基唑类化合物。实施例13,6,7-三氨基-1,2,4-三唑并环-2,4-二硝基咪唑的结构如下：其制备方法如下：将158mg(1mmol)2,4-二硝基咪唑-1H加入到10mL(0.5mol)水溶液中，搅拌下加入3,6,7-三氨基-1,2,4-三唑并环化合物154mg(1mmol)，加热至80℃，溶液变浅黄色透明溶液，继续搅拌，反应1h后静置，待温度降至室温后析出黄色晶体，滤出水洗，干燥后得到目标化合物3,6,7-三氨基-1,2,4-三唑并环-2,4-二硝基咪唑280mg，得率89.7％。3,6,7-三氨基三唑并环-2,4-二硝基咪唑的1H核磁(DMSO,δ,ppm)：8.18(2H),7.30(1H),7.24(2H),5.78(2H)；13C核磁如图2所示(DMSO,δ,ppm)：160.61,156.83,147.91,141.61,98.83；红外(KBr,cm-1)：3420(s),3357(m),3255(s),1679(s),1650(s),1517(m),1474(m),1440(w),1357(w),1299(s),1079(w),1004(w),841(w),659(w),6本文档来自技高网...

【技术保护点】
3,6,7‑三氨基‑1,2,4‑三唑并环离子型硝基唑类化合物，其特征在于它们的结构式如下：其中

【技术特征摘要】
1.3,6,7-三氨基-1,2,4-三唑并环离子型硝基唑类化合物，其特征在于它们的结
构式如下：
其中2.3,6,7-三氨基-1,2,4-三唑并环离子型硝基唑类化合物的制备方法，其特征在
于其操作步骤如下：
将3,6,7-三氨基-1,2,4-三唑并环化合物与硝基唑类-1H化合物分散于适
量的去离子水中，加热反应，然后静置，待温度降至常温时滤出固体，将
所述固体水洗、干燥，即得到所述3,6,7-三氨基-1,2,4-三唑并环离子型硝基
唑类化合物。
3.根据权利要求2所述的3,6,7-三氨基-1,2,4-三唑并环离子型硝基唑类化合物
的制备方法，其特征在于所述硝基唑类-1H化合物为2,4-二硝基咪唑-1H、
4,5-二硝基咪唑-1H、3,5-二硝基吡唑-1H、3-氨基-5-硝基-1,2,4-三唑-1H、3-
硝基-1,2,4-三唑-5-酮...

【专利技术属性】
技术研发人员：马卿，屈延阳，黄靖伦，王军，卢欢唱，刘雨季，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院化工材料研究所，
类型：发明
国别省市：四川;51