[发明专利]一种高能钝感含能化合物及其合成方法

说明书

本发明公开了一种高能量密度钝感含能化合物及其合成方法。其步骤为：以4‑硝基‑1H‑吡唑‑3,5‑二甲酸二甲酯为原料，在金属钠催化作用下与氨基胍硫酸盐一锅法制得中间体；将中间体在氧化体系中氧化得到目标产物。本发明制备方法简便，反应步骤少，产率较高，分离方法简单，最终产物4‑硝基‑3,5‑双(1H‑1,2,4‑三唑‑3‑硝基)‑1H‑吡唑实测密度高达1.865g·cm^‑3，BKW状态方程预测上述实施例的最终产物的理论爆速为8747m/s，理论爆压为33.0GPa，与黑索金(RDX，爆速：8841m/s，爆压：34.9GPa)相接近，测试撞击感度30J，低于RDX(7.4J)及2,4,6‑三硝基甲苯TNT(15J)，在高能钝感含能材料领域有很大的应用前景。

技术领域

本发明涉及有机含能材料领域，具体涉及到一种高能量密度钝感含能化合物及其合成方法。

背景技术

含能材料是发展先进武器装备的关键性物质基础，是完成枪炮弹丸发射、火箭导弹推进的动力能源，是战斗部进行毁伤的威力能源，也是航天运载、空间探测和航空救生所用助推、调资、分离装置的动力能源。随着现代高性能武器系统的飞速发展，对含能材料装药在各种条件下的安全性要求也日益迫切。尽管含能材料已经发展了几十年，可是能量和安全性的矛盾依然还是一个等待解决的问题。高氮含能化合物因其结构中含有大量的C-N、C＝N、N-N和N＝N键，分解时释放大量氮气，产生较高能量，同时它们对摩擦和电火花等刺激都不敏感，因此可用于高能钝感炸药、气体发生剂、燃速调节剂、低特征信号推进剂等。

例如2012年Thomas M.课题组在《Nitrogen-Rich Bis-1,2,4-triazoles—AComparative Study of Structural and Energetic Properties》，Chem.Eur.J.,2012,18,16742-16753一文公开了3,3’-二硝基-5,5’-二(1H-1,2,4-三唑)的合成方法，合成路线如下：

但是该方法所制备的3,3’-二硝基-5,5’-二(1H-1,2,4-三唑)实测感度为10J，感度较高，实验过程中危险性系数较大，未能符合高能量密度钝感含能材料的安全要求，难以在实际应用中得到广泛推广。

此外，2018年程广斌课题组在《Nitrogen-rich salts based on thecombination of 1,2,4-triazole and 1,2,3-triazole rings:a facile strategy forfine tuning energetic properties》，J.Mater.Chem.A，2018，6，2239-2248一文中报道了一种4-硝基-5-(5-硝基-1,2,4-三唑-3-基)-1，2，3-2H-三唑的合成，合成路线如下：

虽然制备的4-硝基-5-(5-硝基-1，2，4-三唑-3-基)-1，2，3-2H-三唑实测感度为24J，相对较低，但是其前驱体4-硝基-2H-1,2，4-三唑-5-甲酸甲酯制备步骤复杂，并且需要用到毒性较大且易爆的NaN₃，安全性和环保性均难以达到要求。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术的不足，提供一种高能量密度钝感含能化合物及其制备方法。实现本发明目的的技术解决方案是：一种高能量密度钝感含能化合物，命名为4-硝基-3，5-双(1H-1，2,4-三唑-3-硝基)-1H-吡唑，具有如下式结构：

合成上述化合物的中间体，命名为4-硝基-3,5-双(1H-1,2,4-三唑-3-氨基)-1H-吡唑，其结构式是：

合成上述化合物的方法，包括：