[发明专利]一种利用微流场反应技术制备3-氨基-4-偕胺肟基呋咱的方法

说明书

本发明公开了一种利用微流场反应技术制备3‑氨基‑4‑偕胺肟基呋咱的方法，包括如下步骤：(1)将丙二腈溶液和亚硝酸钠水溶液分别同时泵入微流场反应装置中的第一微混合器中，混合后通入第一模块进行第一反应；(2)在步骤(1)进行的同时，将盐酸羟胺水溶液和第一模块流出液分别同时泵入微流场反应装置中的第二微混合器中混合；(3)在步骤(2)进行的同时，将氢氧化钠水溶液和第二微混合器流出液分别同时泵入微流场反应装置中的第三微混合器中，混合后通入第二模块进行第二反应，即得含有3‑氨基‑4‑偕胺肟基呋咱的反应液。本发明克服了传统加料过程繁琐，反应时间长，以及冰浴能耗等问题。

技术领域

本发明属于化学合成领域，具体涉及一种利用微流场反应技术制备3-氨基-4-偕胺肟基呋咱的方法。

背景技术

呋咱化合物是高能量密度化合物以及高含氮化合物的重要类型，它同时具有高能量密度、成烩、高氮含量等优点。呋咱环为一个含有2个碳原子、2个氮原子、1个氧原子的五元环平面结构，分子式为C₂N₂OH₂，又称为恶二唑环，其含氮量为37％，含碳量为34％，含氧量为23％，环上六个电子形成一个共轭大π键，具有一定的芳香性，其能量来源是基于分子中含有大量的碳氮、氮氮键；对于设计含有C,H,O,N原子的高能量密度化合物，呋咱环是一种非常有效的结构单元。鉴于呋咱含能衍生物由于具有高能量密度、高标准生成焓(ΔHf)、高氮含量等优点，其已成为国内外备受关注的研究方向之一。此外，研究表明氧化呋咱环为“潜硝基”内侧环结构，一个环内含有2个活性氧原子，含氧量和分子的结晶密度更高。而3-氨基-4-氨基肟基呋咱(AAOF)是合成新型呋咱含能化合物的一种重要前驱体。从AAOF出发，经重氮化、1,3偶极化反应可得到3,4-二氨基呋咱基氧化呋咱(DATF)。由DATF可衍生出系列新型呋咱类含能化合物，包括新型高能量密度材料化合物3,4-二(硝基呋咱基)氧化呋咱(BNFF)；AAOF经过氧化铅氧化得到3-氨基-4-氰基呋咱(CNAF)。由CNAF经氧化、分子间催化脱氧化氮、醚化合成3,3'-二氰基二呋咱基醚(FOF-2)。

目前报道的合成AAOF的方法中，通常是由丙二腈为起始原料，经亚硝化和重排反应，再盐酸羟胺作用下再经肟化、脱水缩合等一系列的反应步骤最终得到目标产物，且一般是在釜式反应器中进行的。然而，该反应是一个强放热反应，因此需要对反应过程实施控温处理，在规模化的生产过程中增加了能耗的同时且造成了安全隐患。此外，该反应还存在反应时间长、产物收率低、加料操作步骤繁琐、“三废”排放严重等问题。为了解决3-氨基-4-氨基肟基呋咱(AAOF)规模化的制备的问题，亟需引入高效的过程强化技术—微流场反应技术。

发明内容

发明目的：本发明所要解决传统的合成方法过程中操作过程繁琐、反应剧烈、强放热、安全性不可控、产生大量废水等问题，本发明提供一种利用微流场反应技术制备3-氨基-4-偕胺肟基呋咱(AAOF)的方法。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种利用微流场反应技术制备3-氨基-4-偕胺肟基呋咱的方法，其化学反应式如下：

具体地，如图1所示，包括如下步骤：

(1)将丙二腈溶液和亚硝酸钠(NaNO₂)水溶液分别同时泵入微流场反应装置中的第一微混合器中，混合后通入第一模块(低温模块)进行第一反应；

(2)在步骤(1)进行的同时，将盐酸羟胺(NH₂OH﹒HCl)水溶液和第一模块流出液分别同时泵入微流场反应装置中的第二微混合器中混合；

(3)在步骤(2)进行的同时，将氢氧化钠(NaOH)水溶液和第二微混合器流出液分别同时泵入微流场反应装置中的第三微混合器中，混合后通入第二模块(高温模块)进行第二反应，即得含有3-氨基-4-偕胺肟基呋咱的反应液。