[发明专利]3-(3-硝基-1,2,4-三唑-5-基)-氮杂斯德酮化合物、制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种3‑(3‑硝基‑1,2,4‑三唑‑5‑基)‑氮杂斯德酮化合物，其结构式如(I)所示，本发明的化合物主要用于炸药领域。

技术领域

本发明涉及含能材料技术领域，具体涉及一种3-(3-硝基-1,2,4-三唑-5-基)-氮杂斯德酮化合物及其制备方法与应用。

背景技术

氮杂斯德酮结构是一种新型氮氧五元杂环，其结构特点是：相对于四唑环具有更高的氧含量，而相对于呋咱环又具有更高的氮含量，其自身可以看做一分子叠氮与一分子二氧化碳的“混合物”。因此，本身不需要外来的“氧”即可实现完全地充分氧化，是构建新型高能量密度化合物非常理想的结构单元。

Dalinger等人《Azasydnone–novel“green”building block fordesigning highenergetic compounds》，2018，J.Mater.Chem.A 2018,6,18669–18676.公开了3-(4-硝基苯-1-基)氮杂斯德酮的合成方法，以及它的部分性能数据，该化合物结构如(Ⅱ)所示：

据文献报道，该化合物密度为1.65g/cm³，爆速为6440m/s，爆压为17.4GPa，但是该化合物密度较低、能量较低。

发明内容

针对现有技术的缺陷或不足，本发明提供了一种3-(3-硝基-1,2,4-三唑-5-基)-氮杂斯德酮化合物。

为此，本发明所提供的化合物的结构式如(I)所示：

本发明还提供了上述化合物的制备方法。为此，本发明所提供的制备方法包括：

(1)3-硝基-1,2,4-三唑重氮盐的合成

将亚硝酸钠水溶液滴入3-硝基-5-氨基-1,2,4-三唑的盐酸溶液中进行反应制备3-硝基-1,2,4-三唑重氮盐溶液，该步骤的反应温度为-10～5℃，反应时长为0.5～2h；

(2)3-硝基-1,2,4-三唑甲醛腙的合成

将步骤(1)得到的3-硝基-1,2,4-三唑重氮盐溶液滴入氢氧化钠、溴代硝基甲烷、乙酸钾、水和乙醇的混合液中进行反应，收集反应物得到3-硝基-1,2,4-三唑甲醛腙，该步骤的反应温度为-10～5℃，反应时长为1～4h；

(3)3-(3-硝基-1,2,4-三唑-5-基)-氮杂斯德酮的合成

在硝酸盐存在条件下，3-硝基-1,2,4-三唑甲醛腙在乙腈中发生反应，收集反应物得到3-(3-硝基-1,2,4-三唑-5-基)-氮杂斯德酮，该步骤的反应温度为常温，反应时长为24～48h。

进一步，步骤(1)中所述3-硝基-5-氨基-1,2,4-三唑、盐酸、亚硝酸钠的摩尔比为1:1～2.5:1～2.5。

进一步，步骤(2)中所述3-硝基-5-氨基-1,2,4-三唑与氢氧化钠、溴代硝基甲烷、乙酸钾的摩尔比为1:1～2:1～2:2～4。

进一步，步骤(3)中所述3-硝基-1,2,4-三唑甲醛腙、硝酸钠的摩尔比为1:2～4。

进一步，步骤(2)所述中收集反应物包括将反应液过滤、滤饼用水洗、晾干后得到3-硝基-1,2,4-三唑甲醛腙。

进一步，步骤(3)所述中收集反应物包括反应液过滤、蒸干、固体用甲醇重结晶得到3-(3-硝基-1,2,4-三唑-5-基)-氮杂斯德酮。

进一步，步骤(3)所述硝酸盐选自硝酸钠。