[发明专利]氟代偕二硝基甲基取代的三唑与吡唑及制备方法与应用

说明书

本发明属于含能材料领域，具体涉及到两种新型高能低熔点化合物1‑氟代偕二硝基甲基‑3‑硝基‑1,2,4‑三唑与1‑氟代偕二硝基甲基‑3,4‑二硝基吡唑，本发明仅通过一步反应制备1‑氟代偕二硝基甲基‑3‑硝基‑1,2,4‑三唑和1‑氟代偕二硝基甲基‑3,4‑二硝基吡唑，反应条件温和，操作简单方便，产率高达85%；所使用的Selectfluor试剂价格低廉，制备成本低。其中，1‑氟代偕二硝基甲基‑3‑硝基‑1,2,4‑三唑具有较为理想的熔点(74℃)，适用于熔铸炸药载体；其密度高达1.919 g/cm³，爆轰性能优异(爆速8761 m/s，爆压34.3 Gpa)，是一种新型高能低熔点含能材料。

技术领域

本发明属于含能材料领域，具体涉及到两种新型高能低熔点化合物1-氟代偕二硝基甲基-3-硝基-1,2,4-三唑与1-氟代偕二硝基甲基-3,4-二硝基吡唑，以及两种新型高能低熔点化合物制备方法及应用。本发明将在熔铸炸药领域具有较好的应用前景。

背景技术

熔铸炸药是一种应用范围广泛，能以熔融态进行铸装的混合炸药。而载体是熔铸炸药的重要组分之一(约占战斗部70%的装填)，其性能优劣对熔铸炸药性能有着重要影响。2,4,6-三硝基甲苯(TNT)是最常用的熔铸炸药载体，但是存在易损性差、长期储存渗油、爆轰性能低等缺陷，难以满足当前武器装备的发展要求。因此，设计与合成新型熔铸炸药载体一直是含能材料领域的重点与热点研究方向之一。

当前，国内外已经报道了不少新型熔铸炸药载体，例如2,4-二硝基苯甲醚(DNAN)、3,4-二硝基吡唑(DNP)、3,4-双(3’-硝基呋咱基-4’-)呋咱(BNTF)、1-甲基-2,4,5-三硝基咪唑(MTNI)、1,3,3-三硝基氮杂环丁烷(TNAZ)等。但是关于含氟铸炸药载体的研究与应用非常少，因此本发明设计了以1,2,4-三唑环或吡唑作为骨架，硝基和氟代偕二硝基甲基作为含能基团的新型低熔点化合物，通过氟化反应一步合成得到1-氟代偕二硝基甲基-3-硝基-1,2,4-三唑与1-氟代偕二硝基甲基-3,4-二硝基吡唑。通过对其结构的表征和热分析，研究并评估其作为熔铸炸药载体的潜在价值。这是该化合物的首次合成报道。

发明内容

本发明的目的是提供新型高能氟代偕二硝基甲基取代的三唑与吡唑的制备方法，其中1-氟代偕二硝基甲基-3-硝基-1,2,4-三唑可以作为新型熔铸炸药载体，为熔铸炸药的生产应用研究提供新方法与重要参数。

本发明是通过以下技术方案实现的：两种氟代偕二硝基甲基取代的三唑与吡唑，分别具有如下结构式：

。

本发明进一步提供了两种氟代偕二硝基甲基取代的三唑与吡唑的制备方法，其中：

所述1-氟代偕二硝基甲基-3-硝基-1,2,4-三唑的制备方法，包括以下步骤：

将1-偕二硝基甲基-3-硝基-1,2,4-三唑的钾盐分散在乙腈中，向其中加入氟化试剂，在一定温度下反应3 ~ 4 h后过滤，将滤液蒸干后，用乙醚提取，无水硫酸钠干燥乙醚相后，过滤蒸干，冷却得到浅黄色的1-氟代偕二硝基甲基-3-硝基-1,2,4-三唑晶体；

所述1-氟代偕二硝基甲基-3,4-二硝基吡唑的制备方法，包括以下步骤：

将1-偕二硝基甲基-3,4-二硝基吡唑的钾盐分散在乙腈中，向其中加入氟化试剂，在一定温度下反应并过滤，将滤液蒸干后，用乙醚提取，无水硫酸钠干燥乙醚相后，过滤蒸干，冷却得到浅黄绿色的1-氟代偕二硝基甲基-3,4-二硝基吡唑。

本发明所述两种氟代偕二硝基甲基取代的三唑与吡唑的具体合成路线如下所示：

作为本发明制备方法技术方案的进一步改进，所述的乙腈是无水乙腈，每1mmol的钾盐至少需要7 ml无水乙腈。

作为本发明制备方法技术方案的进一步改进，每1mmol钾盐与至少1.2倍当量的氟化试剂反应。