[发明专利]一种合成3-(4-氨基呋咱-3-基)-4-(4-硝基呋咱-3-基)呋咱的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种熔铸炸药的合成方法，具体涉及一种3-(4-氨基呋咱-3-基)-4- (4-硝基呋咱-3-基)呋咱(ANTF)的合成方法。

背景技术

自从TNT炸药问世以来，以TNT为基的熔铸炸药广泛应用于各类混合炸药中。但以 TNT为基的熔铸炸药普遍存在以下不足：因含有较难分离的二硝基苯、单硝基苯、不对称三 硝基苯等低熔点杂质而使铸件渗油，降低炸药装填密度；TNT在冷凝后形成片状粗结晶结构 以及自身具有脆性，易产生断裂面；在热循环后易产生裂纹，以及热胀冷缩程度大。这些不 足均导致了TNT基熔铸炸药在使用中存在较大的安全隐患。为此人们提出了一些改进方法： TNT高品质、高纯度化；改良TNT晶体晶形；寻找TNT的替代物。在这些方法中，寻找新型高能 钝感熔铸炸药载体来代替TNT已成为普遍共识。

氧化呋咱类含能化合物由于其低熔点性有望取代TNT，已成为当今熔铸型单质炸 药热点研究之一，其典型代表3,4-双(3′-硝基呋咱-4′-基)氧化呋咱(DNTF)，但DNTF作为熔 铸载体炸药存在两方面不足，一是熔点为110℃，已达到了熔铸炸药载体使用上限，这给熔 铸工艺带来了困难；二是DNTF由于氧化呋咱环上含有活性配位氧，具有较高机械感度，在应 用过程也存在较大的安全隐患。为此，人们提出了两种改进办法：一、寻找能与形成低共熔 物炸药；二、对其结构作进一步修饰，使其具备较好的爆轰性能同时还具备低感低熔点的特 点。目前，第二种方法已引起人们高度重视，基于这种方法已经合成出了两种低熔点炸药3, 4-双(3′-硝基呋咱-4′-基)呋咱(BNFF-1，熔点84℃)和3-(4-氨基呋咱基-3-)-4-(4-硝基呋 咱基-3-)呋咱(ANTF，熔点为100℃)。

根据本课题组研究表明，ANTF是一种单斜晶，空间群为P2₁/C，晶体密度为1.768 g/cm³，计算爆速与爆压为8.26km/s、30.13GPa，同TNT(ρ=1.64g/cm³，D=6940km/s)相比， 作为熔铸炸药性能较优，能较好的实现少量装药，较大能量输出的要求，是一种较为理想的 含能材料。此外，ANTF上含有氨基，还可以进行偶氮化、叠氮化、硝铵化及硝化等反应来合成 一系列新的含能材料。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种操作简便、成本低的合成3-(4-氨基呋咱-3- 基)-4-(4-硝基呋咱-3-基)呋咱的方法。ANTF的结构式为：

本发明是以3,4-双(3′-氨基呋咱-4′-基)呋咱，经过H₂SO₄/H₂O₂/Na₂WO₄氧化反应，合成 化合物3-(4-氨基呋咱-3-基)-4-(4-硝基呋咱-3-基)呋咱。

本发明更具体的合成方法如下：

（1）中间体3,4-双(3′-氨基呋咱-4′-基)呋咱的合成

室温下，将适量的3,4-双(3′-氨基呋咱-4′-基)氧化呋咱溶于无水甲醇，搅拌溶解，再 加入一定量的浓盐酸，分批加入二水氯化亚锡，回流反应2~5h，干燥得到淡黄色固体中间 体3,4-双(3′-氨基呋咱-4′-基)呋咱

（2）3-(4-氨基呋咱-3-基)-4-(4-硝基呋咱-3-基)呋咱的合成

a、在0℃下，将钨酸钠加入到浓硫酸中搅拌，然后缓慢滴加H₂O₂，滴加过程中体系温度 不超过10℃。

b、以3,4-双(3′-氨基呋咱-4′-基)呋咱为原料，在一定温度下，按照一定摩尔比， 分批缓慢加入到步骤a所配置的氧化剂中，保温一段时间，合成出ANTF。

反应条件描述如下：

第一步反应条件：

反应时间：3~5h

原料3,4-双(3′-氨基呋咱-4′-基)氧化呋咱：二水氯化亚锡：浓盐酸摩尔比为1:2~4:6~ 8。

第二步反应条件：

反应温度：10~30℃；

反应时间：1~8h；