一种氧化呋咱腙类含能化合物及其合成方法技术

技术编号：43863559 阅读：11 留言：0更新日期：2024-12-31 18:51

本发明专利技术公开了一种氧化呋咱腙类含能化合物及其合成方法。其步骤为：以反式丁烯醛与亚硝酸钠反应得到3‑甲基‑4‑甲酰基‑2‑氧化呋咱，再在氯化氢气体下，与亚硝酸钠溶液和氯化亚锡二水合物反应得到3‑肼基‑4‑氨基‑1,2,4‑三唑盐酸盐，之后与3‑甲基‑4‑甲酰基‑2‑氧化呋咱发生缩合反应得到目标产物。其密度为1.610g/cm<supgt;3</supgt;，理论爆速为7677m/s，爆压为21.0GPa，与2,4,6‑三硝基甲苯(TNT，爆速：6881m/s，爆压：19.5GPa)相接近，测试摩擦感度约为360N，撞击感度大于40J，低于TNT(352N,15J)，此方法合成氧化呋咱腙类含能化合物操作简单，收率高，安全性高。

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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，涉及一种氧化呋咱腙类含能化合物及其合成方法。

技术介绍

1、富氮杂环化合物是一类重要的新型高能密度材料(hedm)，因为它们通常具有高密度和高生成焓的特点。在所有五元杂环中，噁二唑因其本身含有氧原子的特性而受到广泛关注，该氧原子可以增加氧含量提高氧平衡，从而提升化合物性能。噁二唑有五种形式：1,2,4-噁二唑、1,2,5-噁二唑(呋咱)、1,3,4-噁二唑、1,2,3-噁二唑以及1,2,5-噁二唑-2-氧(氧化呋咱)。呋咱环凭借其高的正生成焓(219kj mol-1)在推进剂和炸药领域都具有应用的潜力。此外，氧化呋咱是呋咱的n氧化衍生物，进一步提高了呋咱环骨架的氧平衡和生成焓(226kj mol-1)。研究表明，通过在分子骨架中引入氧化呋咱环，可以使分子密度增加约0.06-0.08g cm-3，爆速增加约300m s-1。因此，大量含氧化呋咱的含能化合物已被研究，将氧化呋咱与其他富氮杂环骨架相结合的修饰策略是含能材料合成研究中较为活跃的研究方向之一。

2、近几年合成了两种基于氧化呋咱骨架含能材料。例如，三环化合物双(硝基呋咱)(a)氧化呋咱具有优异的爆轰性能(d＝8930m s-1)。另一个示例，3,3’-二硝基-4,4’-偶氮呋咱(b)，表现出高密度(2.0g cm-3)以及优异的爆轰性能(d＝10000ms-1)，均显著优于rdx。遗憾的是，这两种化合物具有很高的冲击敏感性(a:3j；b:<1j)。

技术实现思路

1、本专利技术目的

2、实现本专利技术目的的技术解决方案是：一种氧化呋咱腙类含能化合物，具有如下结构：

3、

4、合成上述化合物的方法，包括：

5、(1)用反式丁烯醛与亚硝酸钠反应制备3-甲基-4-甲酰基-2-氧化呋咱(2)的步骤，

6、

7、(2)用3,5-二氨基三唑在氯化氢气体条件下与亚硝酸钠溶液和氯化亚锡二水合物反应得到3-肼基-4-氨基-1,2,4-三唑盐酸盐(4)的步骤，

8、

9、(3)用3-肼基-4-氨基-1,2,4-三唑盐酸盐(4)和3-甲基-4-甲酰基-2-氧化呋咱(2)反应得到最终产物3-氨基-5-(3-甲基-4-氧化呋咱基)-亚甲基肼基)-1,2,4-三唑(5)的步骤，

10、

11、优选的，步骤(1)中，反式丁烯醛与亚硝酸钠的摩尔比＝1:4。

12、优选的，步骤(1)中，反应在溶剂冰乙酸存在下进行，反应温度为室温，反应时间为12h以上。

13、优选的，步骤(2)中，3,5-二氨基三唑与亚硝酸钠和氯化亚锡二水合物的摩尔比＝2:1:2。

14、优选的，步骤(2)中，反应温度为80±5℃，反应时间为2h以上。

15、优选的，步骤(3)中，3-肼基-4-氨基-1,2,4-三唑盐酸盐和3-甲基-4-甲酰基-2-氧化呋咱的摩尔比＝1:1。

16、优选的，步骤(3)中，反应在溶剂无水乙醇存在下进行，反应温度为回流温度，时间为24h以上。

17、与现有技术相比，本专利技术的优点是：

18、(1)本专利技术反应步骤简单，实验过程安全高效，符合放大生产的条件。

19、(2)本专利技术所得的目标含能化合物爆轰性能好，3-氨基-5-(3-甲基-4-氧化呋咱基)-亚甲基肼基)-1,2,4-三唑的爆速可达7677ms-1，爆压可达21.0gpa，与tnt相近。其实测撞击感度大于rdx和tnt，具有作为高性能钝感材料的应用潜力。

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【技术保护点】

1.一种氧化呋咱腙类含能化合物，其特征在于，具有如下结构：

2.一种氧化呋咱腙类含能化合物的合成方法，其特征在于，包括：

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，反式丁烯醛与亚硝酸钠的摩尔比＝1:4。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，反应在溶剂冰乙酸存在下进行，反应温度为室温，反应时间为12h以上。

5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，3,5-二氨基三唑与亚硝酸钠和氯化亚锡二水合物的摩尔比＝2:1:2。

6.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，反应温度为80±5oC，反应时间为2h以上。

7.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(3)中，3-肼基-4-氨基-1,2,4-三唑盐酸盐和3-甲基-4-甲酰基-2-氧化呋咱的摩尔比＝1:1。

8.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(3)中，反应在溶剂无水乙醇存在下进行，反应温度为回流温度，时间为24h以上。

9.如权利要求1所述的氧化呋咱腙类含能化合物作为钝感炸药的用途。

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【技术特征摘要】

1.一种氧化呋咱腙类含能化合物，其特征在于，具有如下结构：

2.一种氧化呋咱腙类含能化合物的合成方法，其特征在于，包括：

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，反式丁烯醛与亚硝酸钠的摩尔比＝1:4。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，反应在溶剂冰乙酸存在下进行，反应温度为室温，反应时间为12h以上。

5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，3,5-二氨基三唑与亚硝酸钠和氯化亚锡二水合物的摩尔比＝2:...

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

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