一种N-(1-亚氨基-2,2-二硝基乙基)-2,2-二硝基乙酰胺钾盐的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种N-(1-亚氨基-2,2-二硝基乙基)-2,2-二硝基乙酰胺钾盐的制备方法，该方法是将硝硫混酸滴加到预先加入2-甲基-4,6-二 羟基嘧啶、钾盐及惰性溶剂的反应器中，在-5~15℃温度下持续搅拌完成硝化反应，然后连续地将水加入到反应体系中在0~20℃温度下进行水解，完成水解反应后进行固液分离，将分离出的固体用水和乙醇洗涤，干燥后得到N-(1-亚氨基-2,2-二硝基乙基)-2,2-二硝基乙酰胺钾盐。该方法操作简便，在反应物中加入惰性溶剂，可以使反应释放的热量及时扩散，可以消除局部高温带来的不安全隐患。

Method for preparing N- (1- imino -2,2- two nitro ethyl) -2,2- two acetamide potassium salt

The invention discloses a N- (1- -2,2- two nitro ethyl imino) method for preparing -2,2- two nitro acetamide potassium salt, the reactor mixed acid is dripped into the pretreatment with 2- methyl -4,6- two hydroxy pyrimidine, potassium salt and inert solvent, at -5~15 deg.c for continuous stirring complete the nitration reaction, then continuously adding water to the reaction system of hydrolysis at the temperature of 0~20 DEG C, solid-liquid separation completed after hydrolysis, the separated solid water and ethanol washing and drying to obtain the N- (1- -2,2- two nitro ethyl imino) -2,2- two nitro acetyl amine salt. The method is simple and convenient, and the inert solvent is added in the reactant, so that the heat released by the reaction can be spread in time, and the hidden danger caused by the local high temperature can be eliminated.

【技术实现步骤摘要】
一种N-(1-亚氨基-2,2-二硝基乙基)-2,2-二硝基乙酰胺钾盐的制备方法
本专利技术属于有机化合物的合成技术，特别是一种N-(1-亚氨基-2,2-二硝基乙基)-2,2-二硝基乙酰胺钾盐的制备方法。
技术介绍
消焰剂是固体推进剂中重要的助剂之一，通常使用的消焰剂为硝酸钾、硫酸钾及有机酸的钾盐，这些材料的生成焓比较低，对推进剂的做功能力没有帮助。随着固体推进剂能量水平的提高，对所有的组分能量水平都提出新的要求。传统的消焰剂已经不能适应这种需求变化，发展具有含能型消焰剂成为国际上的研究热点。N-(1-亚氨基-2,2-二硝基乙基)-2,2-二硝基乙酰胺钾盐是一种新型高能化合物由于该化合物氧平衡较高，生成焓远高于硝酸钾或有机酸钾，且综合性能良好，有望在固体推进剂等方面得到应用。经检索，目前还没有N-(1-亚氨基-2,2-二硝基乙基)-2,2-二硝基乙酰胺钾盐合成方法的公开文献报道。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种安全的N-(1-亚氨基-2,2-二硝基乙基)-2,2-二硝基乙酰胺钾盐的制备方法。实现本专利技术目的所采取的技术解决方案为：一种N-(1-亚氨基-2,2-二硝基乙基)-2,2-二硝基乙酰胺钾盐的制备方法，包括以下步骤：步骤1、采用蠕动泵将硝硫混酸连续地加入到2-甲基-4,6-二羟基嘧啶(MDP)、钾盐和惰性溶剂的悬浮液中，并控制反应物料的温度在-5～15℃范围内；所述的惰性溶剂为二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷中的一种，惰性溶剂的用量为2-甲基-4,6-二羟基嘧啶质量的3～15倍；所述的钾盐为硝酸钾或硫酸钾，钾盐的用量为2-甲基-4,6-二羟基嘧啶质量的0.3～0.6倍；所述的硝硫混酸为浓硫酸与发烟硝酸的混合物，浓硫酸与发烟硝酸的体积之比为(1：1)～(2：1)，发烟硝酸体积相对于2-甲基-4,6-二羟基嘧啶质量的比例为2.5～5ml/g。步骤2、将步骤1得到的反应物在-5～15℃条件下持续搅拌30～180min后完成硝化反应；步骤3、采用蠕动泵连续地加水到将步骤2得到的物料中进行水解反应，保持物料的温度在0～20℃范围，水的加入量为步骤1中所用的硝硫混酸体积的2～6倍，水加完后继续搅拌30～180min；步骤4、将步骤3得到的物料进行固液分离，将分离出的固体用水和乙醇洗涤，干燥后得到N-(1-亚氨基-2,2-二硝基乙基)-2,2-二硝基乙酰胺钾盐。N-(1-亚氨基-2,2-二硝基乙基)-2,2-二硝基乙酰胺钾盐制备的化学反应式如下：本专利技术与现有技术相比，其显著优点为：1)本专利技术采用连续加料方式，操作简便，操作人员可远离反应器现场，确保安全；2)本专利技术在反应体系中加入惰性溶剂起到了很好的散热作用，降低了硝化过程中可能发生的燃爆事故：3)本专利技术的方法采用蠕动泵控制水的加入速度，可有效地控制水解反应水解速率，提高了水解反应过程的工艺安全性。附图说明图1为实施例1制备的N-(1-亚氨基-2,2-二硝基乙基)-2,2-二硝基乙酰胺钾盐样品的光学显微镜测试得到的样品形貌图。图2为实施例1制备的N-(1-亚氨基-2,2-二硝基乙基)-2,2-二硝基乙酰胺钾盐样品的红外光谱图。图3为实施例2制备的N-(1-亚氨基-2,2-二硝基乙基)-2,2-二硝基乙酰胺钾盐样品的DSC测试得到的热分解特性数据图。图4为实施例2制备的N-(1-亚氨基-2,2-二硝基乙基)-2,2-二硝基乙酰胺钾盐样品的X射线衍射图谱曲线。具体实施方法本专利技术的一种N-(1-亚氨基-2,2-二硝基乙基)-2,2-二硝基乙酰胺钾盐的制备方法，包括以下步骤：步骤1、采用蠕动泵将硝硫混酸连续地加入到2-甲基-4,6-二羟基嘧啶、钾盐和惰性溶剂的混合悬浮液中，并控制反应物料的温度在-5～15℃范围内；所述的惰性溶剂为二氯甲烷、三氯甲烷、四氯甲烷中的一种，惰性溶剂的用量为2-甲基-4,6-二羟基嘧啶质量的3～15倍；所述的钾盐为硝酸钾或硫酸钾，钾盐的用量为2-甲基-4,6-二羟基嘧啶质量的0.3～0.6倍；所述的硝硫混酸为浓硫酸与发烟硝酸的混合物，浓硫酸与发烟硝酸的体积之比为(1：1)～(2：1)，发烟硝酸体积相对于2-甲基-4,6-二羟基嘧啶质量的比例为2.5～5ml/g。步骤2、将步骤1得到的反应物在-5～15℃条件下持续搅拌30～180min后完成硝化反应；步骤3、采用蠕动泵连续地加水到步骤2得到的物料中进行水解反应，水加完后继续保持在0～20℃温度下搅拌30～180min；水解反应阶段水的加入量为步骤1中所用的硝硫混酸体积的2～6倍。步骤4、将步骤3得到的物料进行固液分离，将分离出的固体先用水洗涤，之后再用乙醇进行洗涤，干燥后得到N-(1-亚氨基-2,2-二硝基乙基)-2,2-二硝基乙酰胺钾盐。下面通过实施例的方式进一步说明。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件进行。实施例1：采用蠕动泵作为液体物料的连续输送设备，液体物料输送管路选用内径2mm的聚四氟乙烯管。预先按照浓硫酸与发烟硝酸的体积比为1：1配制硝硫混酸，并冷却到室温。称取2-甲基-4,6-二羟基嘧啶5.0g及硝酸钾3.0g加到500ml的三口烧瓶中，加入3倍于2-甲基-4,6-二羟基嘧啶质量的二氯甲烷，开动搅拌器，反应物料的温度控制到-5～5℃，以0.5ml/min的速率加入50ml硝硫混酸，在滴加过程中监测物料的温度，通过降低滴加速度来防止物料温度的上升，确保物料的温度不超过15℃。加完硝硫混酸后，继续在搅拌条件下硝化60min。再通过蠕动泵加入6倍于混酸体积的(即300ml)去离子水进行水解，同样地通过加水速度来控制物料的温度，体系温度维持在15℃以下。加完水后继续搅拌30min使物料充分水解。再将固体用抽滤的方法与酸性水溶液分离，将分离出来的固体产物分别用水和乙醇充分洗涤，得到的固体产物在50℃～60℃的安全烘箱中干燥，最终得到得9.5g黄色的N-(1-亚氨基-2,2-二硝基乙基)-2,2-二硝基乙酰胺钾盐样品，约为理论产量的75％。经液相色谱测试，纯度为96.8％。得到的样品采用光学显微镜测试颗粒的形貌，结果如图1所示，采用红外光谱仪对样品测试得到的红外谱图如图2所示。实施例2：采用蠕动泵作为液体物料的连续输送设备，液体物料输送管路选用内径3mm的聚四氟乙烯管。预先按照含量为98％的浓硫酸与发烟硝酸的体积比为2：1配制硝硫混酸，并冷却到室温。称取2-甲基-4,6-二羟基嘧啶5.0g及硫酸钾1.8g加到1000ml的三口烧瓶中，加入10倍于2-甲基-4,6-二羟基嘧啶质量的三氯甲烷，开动搅拌器，控制反应物料的温度为5～10℃，以0.5ml/min的速率加入75ml硝硫混酸，在滴加过程中监测物料的温度，通过降低滴加速度来防止物料温度的上升，确保物料的温度不超过15℃。加完硝硫混酸后，继续在搅拌条件下硝化60min。再通过蠕动泵加入4倍于混酸体积的(即300ml)去离子水进行水解，同样地通过加水速度来控制物料的温度，体系温度维持在10～20℃温度范围。加完水后继续搅拌60min使物料充分水解。再将固体用抽滤的方法与酸性水溶液分离，将分离出来的固体产物分别用水和乙醇充分洗涤，得到的固体产物在50℃～60℃的安全烘箱中干燥，最终得到得9.9g黄色的N-(1-亚本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种N‑(1‑亚氨基‑2,2‑二硝基乙基)‑2,2‑二硝基乙酰胺钾盐的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、采用蠕动泵将硝硫混酸连续地加入到2‑甲基‑4,6‑二羟基嘧啶、钾盐和惰性溶剂的混合悬浮液中，并控制反应物料的温度在‑5～15℃范围内；步骤2、将步骤1得到的反应物在‑5～15℃条件下持续搅拌30～180min后完成硝化反应；步骤3、采用蠕动泵连续地加水到步骤2得到的物料中进行水解反应，水加完后继续保持在0～20℃温度下搅拌30～180min；步骤4、将步骤3得到的物料进行固液分离，将分离出的固体先用水洗涤，之后再用乙醇进行洗涤，干燥后得到N‑(1‑亚氨基‑2,2‑二硝基乙基)‑2,2‑二硝基乙酰胺钾盐。

【技术特征摘要】
1.一种N-(1-亚氨基-2,2-二硝基乙基)-2,2-二硝基乙酰胺钾盐的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、采用蠕动泵将硝硫混酸连续地加入到2-甲基-4,6-二羟基嘧啶、钾盐和惰性溶剂的混合悬浮液中，并控制反应物料的温度在-5～15℃范围内；步骤2、将步骤1得到的反应物在-5～15℃条件下持续搅拌30～180min后完成硝化反应；步骤3、采用蠕动泵连续地加水到步骤2得到的物料中进行水解反应，水加完后继续保持在0～20℃温度下搅拌30～180min；步骤4、将步骤3得到的物料进行固液分离，将分离出的固体先用水洗涤，之后再用乙醇进行洗涤，干燥后得到N-(1-亚氨基-2,2-二硝基乙基)-2,2-二硝基乙酰胺钾盐。2.根据权利要求1所述的N-...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔺向阳，孙义龙，邵闪，李营，黄海丰，杨军，潘仁明，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32