[发明专利]4,4’-双[3,3’-(1-氢-5-四唑)]呋咱含能离子盐及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及4，4′-双[3，3′-(1-氢-5-四唑)]呋咱含能离子盐及其制备方法，属于含能材料技术领域。 

背景技术

具有改善的高温性能的炸药通常被称为“耐热性”或“热稳定”炸药。这类炸药是热安定性较高的炸药，同时具有适当的撞击感度和较高的能量，被广泛应用于石油井钻探和宇宙航空中。通过分析一些传统的热稳定良好的炸药可以发现，向炸药分子中引入杂环是提高热稳定的有效方法。同时，通过形成含能盐的方式可以进一步提高炸药的热稳定性，降低感度。 

近年来含能离子盐已成为含能材料研究领域的热点，与其分子类似物相比它们具有蒸汽压低、密度高、热稳定性好等优点。此外，含能离子盐制备工艺简单，价格低廉，且无毒。为了获得性能优良的新含能离子盐，富氮杂环化合物逐渐成为含能离子盐研究的重要方向。富氮含能离子盐含有大量的N-N和C-N键，因此，具有很高的正生成焓。 

最近本实验室致力于研究富氮含能离子盐。之前报道了一系列双四唑氧化呋咱含能离子盐。它们的阴离子中氧化呋咱与两个四唑共轭，该类盐表现出优良的热稳定性，较高的密度和生成焓。与氧化呋咱相比，呋咱环通常热稳定性更好，而且更钝感。然而，用呋咱环替代氧化呋咱环会导致氧平衡下降。将两个呋咱环通过氧原子桥连起来可以适当弥补这个缺点。氧桥连呋咱化合物具有好的热稳定性和高的能量密度，这使得它们已成为呋咱家族的优秀成员。典型的例子是4，4′-双[3，3′-(1-氢-5-四唑)]呋咱。本发明设计并合成了富氮的4，4′-双[3，3′-(1-氢-5-四唑)]呋咱含能离子盐，该类含能离子盐具有极佳的热稳定性和较低的撞击感度，可用于含能材料领域。 

发明内容

本发明的目的是提供4，4′-双[3，3′-(1-氢-5-四唑)]呋咱含能离子盐及其制备方法，得到了一类具有较好热稳定性的富氮含能材料。 

本发明的目的是通过以下技术方案实现的： 

本发明的4，4′-双[3，3′-(1-氢-5-四唑)]呋咱含能离子盐，其通式如下： 

本发明的4，4′-双[3，3′-(1-氢-5-四唑)]呋咱氧化呋咱含能离子盐是通过如下路线实现的： 

其具体制备步骤如下： 

4，4′-双[3，3′-(1-氢-5-四唑)]呋咱钡盐的制备(2)：将化合物1溶于热水中加入等摩尔Ba(OH)₂·8H₂O的水悬浮液中，所得的反应液搅拌下加热反应0.5-2小时，过滤除去少量不溶物后浓缩滤液，所得固体水重结晶得化合物2；反应温度80-110℃。 

4，4′-双[3，3′-(1-氢-5-四唑)]呋咱铵盐3-11的制备：将化合物2溶于水后向其中加入等摩尔硫酸盐，60-80℃搅拌反应1-2小时，过滤BaSO₄沉淀后浓缩滤液即得产物3-11。 

本发明的优点是： 

1)制备了热稳定的富氮化合物4，4′-双[3，3′-(1-氢-5-四唑)]呋咱含能离子盐，这类盐具有较高的热稳定性和较低的撞击感度，可作为环境友好型含能材料用于军事用途。 

2)该类盐合成方法简单，易于工业化，环境友好。 

具体实施方式

实施例1 4，4′-双[3，3′-(1-氢-5-四唑)]呋咱钡盐(2)的制备 

其结构式如下： 

将2.000g(6.9mmol)2溶于20mL热水中，向其中加入2.174gBa(OH)₂·8H₂O(6.9mmol)，该反应混合物100℃下搅拌反应2h后过滤不溶物，浓缩滤液，所得的固体经水重结晶的白色晶体，产率：76％。 

熔点：165℃，分解温度：242℃(DSC)。¹³C NMR：δ＝161.0，148.0，141.4ppm.IR(neat)：＝3200，3164，1664，1538，1440，1400，1358，1220，1164，1080，1033，1002，926，890，670，589，514，448，400cm^-1

实施例2 4，4′-双[3，3′-(1-氢-5-四唑)]呋咱双铵盐·2H₂O(3)的制备