[发明专利]5,5’-双（3,5-二硝基吡唑基）-2,2’-双（1,3,4恶二唑）及合成方法

说明书

本发明公开了一种5,5'‑双(3,5‑二硝基吡唑基)‑2,2'‑双(1,3,4‑恶二唑)化合物，其结构式如I所示。其合成过程包括以下步骤：(1)4‑甲基‑3,5‑二硝基吡唑经氧化反应得到4‑羧基‑3,5‑二硝基吡唑；(2)4‑羧基‑3,5‑二硝基吡唑依次与苯并三唑、二氯亚砜以及水合肼反应生成4‑酰肼基‑3,5‑二硝基吡唑；(3)4‑酰肼基‑3,5‑二硝基吡唑与草酰氯反应生成N,N'‑双(3,5‑二硝基吡唑基)乙酰肼；(4)N,N'‑双(3,5‑二硝基吡唑基)乙酰肼在发烟硫酸中发生环化反应生成5,5'‑双(3,5‑二硝基吡唑基)‑2,2'‑双(1,3,4‑恶二唑)。本方法所合成的5,5'‑双(3,5‑二硝基吡唑基)‑2,2'‑双(1,3,4‑恶二唑)具有优异的热稳定性，有潜力作为耐热炸药使用。

技术领域

本发明涉及一种一种5,5'-双(3,5-二硝基吡唑基)-2,2'-双(1,3,4-恶二唑)化合物及其合成方法，该化合物可作为耐热炸药，属于含能材料技术领域。

背景技术

耐热炸药是指经受较长时间的高温环境后仍能保持适当的机械感度且能可靠起爆的一类含能材料，其在核武器、空间探测和深井爆破等领域具有广阔的应用需求。为了使含能材料在所处的高温环境中不发生分解或早爆，要求含能材料具有较高的熔点或分解温度、较低的蒸汽压和良好的耐热性能。耐热炸药的研究起初是为了满足军事领域高温环境的宇宙飞行器、飞船的各级分离等宇航特种需要，例如，基于六硝基芪 (HNS)和特氟龙的混合炸药曾经被美国用作阿波罗17计划震源药柱中的主装药。

在油田爆破器材中，装填RDX和HMX的射孔弹为常规射孔弹，一般用于深度小于4000m的浅井和中深井，井温一般不超过220℃。近年来，随着浅井和中深井石油资源的逐渐枯竭，国内外石油开采行业逐渐由内陆的浅井或中深井向内陆深井、超深井以及海洋深井发展。耐热温度为200℃左右的黑索今基和奥克托今基的混合炸药不能满足要求，需要能够耐更高温度的耐热炸药。HNS其熔点在300℃以上，使用HNS等耐热炸药的射孔弹称之为超高温射孔弹。

HNS结构式如Ⅱ所示，以HNS为基的耐热混合炸药在210-260℃具有优良的耐热性能，但是HNS其密度和能量较低，密度为1.74g·cm^-3,爆速为7600m·s^-1，能量密度不能满足含能材料高能化的发展方向。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术存在的缺陷，提供一种兼具优异热稳定性和能量水平的含能材料5,5'-双(3,5-二硝基吡唑基)-2,2'-双(1,3,4-恶二唑)，并提供一种5,5'-双(3,5-二硝基吡唑基)-2,2'-双(1,3,4-恶二唑)的合成方法。

本发明的5,5'-双(3,5-二硝基吡唑基)-2,2'-双(1,3,4-恶二唑)的结构式如I所示：

本发明的5,5'-双(3,5-二硝基吡唑基)-2,2'-双(1,3,4-恶二唑)的合成路线：

为实现上述目的，本发明提供的5,5'-双(3,5-二硝基吡唑基)-2,2'-双(1,3,4-恶二唑)的合成方法包括以下步骤：

(1)4-羧基-3,5-二硝基吡唑的合成

20～50℃下，将4-甲基-3,5-二硝基吡唑溶解于浓硫酸中，0～20℃下加入重铬酸钠。反应液在20～40℃下搅拌反应10～20h后停止反应，将反应液倒入碎冰中，经乙酸乙酯萃取、干燥浓缩得到4-羧基-3,5-二硝基吡唑，其中重铬酸钠与4-甲基-3,5-二硝基吡唑的摩尔比为1～4。

(2)4-酰肼基-3,5-二硝基吡唑的合成