[发明专利]氟二硝基乙氧基呋咱并吡嗪类化合物及其合成方法

说明书

本发明公开了种氟二硝基乙氧基呋咱并吡嗪类化合物及其合成方法。所述化合物以5,6‑二氯呋咱并[3,4‑b]吡嗪为原料在二氯甲烷中与氟二硝基乙醇发生亲核取代，得到目标化合物5,6‑二(2‑氟‑2,2‑二硝基乙氧基)呋咱并[3,4‑b]吡嗪。本发明所述合成路线简单易行，可以为氟二硝基乙氧基含能衍生物的合成提供借鉴；目标化合物性能优良，可以应用于推进剂或是炸药领域，具有高的机械和热敏感性，同时具有良好的爆轰性能。

技术领域

本发明属于含能材料合成领域，涉及一种呋咱并吡嗪化合物及其合成方法。

背景技术

将氟二硝基乙基引入杂环中，不仅可以提升化合物的爆轰性能，氟原子的存在还能提高化合物的热力学稳定性，已成为含能材料领域的一个重要研究方向。

目前，利用氟二硝基乙基取代卤素原子构建含能化合物主要有两种方法：(1)以丙酮为反应溶剂，十二水合磷酸钠为碱性催化剂合成氟二硝基乙基取代的含能化合物(Chemistry Select,2017,2(16):4567-4571)。(2)以三乙胺作为反应催化剂加热至80℃合成氟二硝基乙基取代的含能化合物(New Journal of Chemistry,2017,41(21):12700-12706)。上述两种方法使用溶剂毒性较大，反应条件不够温和。

发明内容

本发明的目的在于提供一种呋咱并吡嗪化合物及其合成方法。

本发明的目的是这样实现的：一种氟二硝基乙氧基呋咱并吡嗪类化合物，所述化合物命名为5,6-二(2-氟-2,2-二硝基乙氧基)呋咱并[3,4-b]吡嗪，结构如下：

上述化合物的合成方法，包括：

(1)将5,6-二氯呋咱并[3,4-b]吡嗪(1)与2-氟-2,2-二硝基乙醇在催化剂2,4,6-三甲基吡啶存在下发生反应制备5-氯-6-(2-氟-2,2-二硝基乙氧基)呋咱并[3,4-b]吡嗪(2)的步骤，

(2)将5-氯-6-(2-氟-2,2-二硝基乙氧基)呋咱并[3,4-b]吡嗪(2)与2-氟-2,2-二硝基乙醇在催化剂4-二甲基氨基吡啶存在下发生反应制备目标产物5,6-二(2-氟-2,2-二硝基乙氧基)呋咱并[3,4-b]吡嗪(3)的步骤，

进一步的，5,6-二氯呋咱并[3,4-b]吡嗪(1)与2-氟-2,2-二硝基乙醇的摩尔比为1～3：1。

进一步的，催化剂2,4,6-三甲基吡啶与5,6-二氯呋咱并[3,4-b]吡嗪(1)的摩尔比为1：1。

进一步的，步骤(1)中，反应温度为25～50℃，反应时间为1～3h。

进一步的，步骤(1)中，反应体系采用二氯甲烷为溶剂。

进一步的，5-氯-6-(2-氟-2,2-二硝基乙氧基)呋咱并[3,4-b]吡嗪(2)与2-氟-2,2-二硝基乙醇的摩尔比1～3：1。

进一步的，催化剂4-二甲基氨基吡啶用量与5-氯-6-(2-氟-2,2-二硝基乙氧基)呋咱摩尔比为1：1。

进一步的，步骤(2)中，反应温度为25～50℃，反应时间为1～3h。

进一步的，步骤(2)中，反应体系采用二氯甲烷为溶剂。

本发明与现有技术相比，其优点是：

(1)制备的呋咱并吡嗪化合物富含氮氧，能量密度高，具有芳香性，高的生成焓等优良性能。

(2)制备的呋咱并吡嗪化合物具有多硝基结构，可以赋予化合物更高的密度和能量。