[发明专利]一种亚甲基桥连富氮双杂环化合物及其衍生物、制备方法

说明书

本发明一种亚甲基桥连富氮双杂环化合物及其衍生物、制备方法，亚甲基桥连富氮双杂环化合物的制备方法包括步骤1，将1‑乙腈基5‑氨基四唑溶解在NaOH水溶液中，在100～105℃回流反应，产物析出得到沉淀物；步骤2，将沉淀物和二氨基胍盐酸盐溶解在多聚磷酸中，110～130℃加成反应；步骤3，将反应液冷却，调节pH为7～9，将产物分离。将亚甲基桥连富氮双杂环化合物溶解在低温的发烟硝酸中室温反应，将反应液滴在冰上可析出该化合物。将该化合物溶解后分别加入有机碱和金属碱，所得混合体系在‑5～5℃下反应，之后在室温下反应，过滤产物后干燥得到亚甲基桥连富氮硝铵化合物的金属盐和非金属盐。

技术领域

本发明涉及新材料技术领域，具体涉及一种亚甲基桥连富氮双杂环化合物及其衍生物、制备方法。

背景技术

富氮杂环化合物是一类有机化合物，广泛应用于医药、农药、染料以及含能材料领域。富氮杂环化合物已发展成为新型农药研发的主流，已开发了多种杀菌剂、除草剂及杀虫剂。氮杂环农药的药效高，从而能够降低使用成本，且可降低对环境的影响。氮杂环类农药对温血动物的毒性低，对鸟类、兽类的影响小。含能材料是一类特种能源材料，其特点是在受外界作用后，自身能够快速发生氧化还原反应，并释放出大量能量。含能材料在国防、军工及民用爆破领域应用广泛，是国家军事工程的命脉；其在采矿等领域的应用极大地削减了劳动力成本；随着汽车工业的发展，含能材料在气囊中的应用带来了很大的市场前景。

亚甲基桥连富氮双杂环化合物是开发新型含能材料的重要方向。传统的含能材料，如三硝基甲苯(TNT)和环三亚甲基三硝胺(RDX)多为硝基取代芳环化合物和脂环硝铵化合物，以这类结构为基础已经很难设计具有优良性能的新型含能材料。而亚甲基桥连富氮双杂环化合物种类多、结构可修饰性强，从而成为开发新型含能材料的首选。生成焓是影响含能材料能量性能的重要指标之一，亚甲基桥连富氮双杂环化合物往往具有较高的正生成焓，使得其在对外做功时能够释放更高的热能。

能量和机械感度是考察含能材料性能的两个重要因素，机械感度即对外界刺激的敏感程度。含能材料的结构决定了多数情况下，高能量往往伴随着高机械感度。安全性是含能材料应用中首要考虑的因素，世界主要大国均发生过多起安全事故，因而，新型含能材料的开发尤其重视高能量与低机械感度的统一。分子在晶体中的堆积方式显著影响着其机械感度，在分子中引入氢键是降低机械感度的有效方法，丰富的氢键还能够提高化合物的热稳定性。因此，设计具有氢键给体和受体的亚甲基桥连富氮双杂环化合物是开发新型含能材料的有效途径之一。

发明内容

本发明提供一种亚甲基桥连富氮双杂环化合物及其衍生物、制备方法，得到的金属盐和非金属盐能量高、机械感度低，同时具有环境友好性。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种亚甲基桥连富氮双杂环化合物的制备方法，包括如下步骤：

步骤1，先将1-乙腈基5-氨基四唑溶解在NaOH水溶液中，得到混合溶液A，1-乙腈基5-氨基四唑和NaOH的摩尔比为1:10，再将混合溶液A在100～105℃回流反应1.5～2.5h，最后将产物析出，得到沉淀物；

步骤2，将沉淀物和二氨基胍盐酸盐溶解在多聚磷酸中，得到混合溶液B，沉淀物、二氨基胍盐酸盐和多聚磷酸的比例为1.5mmol：2mmol：10ml，将混合溶液B在110～130℃进行加成反应，得到反应液；

步骤3，将反应液冷却至室温，之后加入0～5℃的冰水后调节所得液体的pH为7～9，最后将该液体中的产物分离得到亚甲基桥连富氮双杂环化合物。

优选的，步骤1将回流反应所得的溶液恢复室温后，滴加盐酸调节pH为7，将产物析出。

优选的，步骤2中混合溶液B在所述温度下加成反应12～14h。

一种由上述任意一项所述的亚甲基桥连富氮双杂环化合物的制备方法得到的亚甲基桥连富氮双杂环化合物。